Объявление

Свернуть
Пока нет объявлений.

Беспроводная передача данных

Свернуть
X
Свернуть

  • Беспроводная передача данных

    Журнал «Радио» №10 2002 г.
    Ракович Н.Н.
    В мире современной электроники одним из направлений, которое неуклонно развивается «вширь и вглубь», является связь. Причем доля беспроводной связи стремительно растет буквально не по дням, а по часам. На мобильной связи, которая позволяет общаться практически в любой части света, мы останавливаться не будем. В статье же рассмотрим микросхемы для систем радиочастотной идентификации и регистрации объектов (системы охраны доступа, автомобильные иммобилайзеры, автоматизированная торговля и т. д.). Это широкий круг приборов, которые работают на расстоянии от одного до нескольких сотен метров, позволяющие решать различные задачи с простотой, легкостью и надежностью, о которых раньше можно было только мечтать. Кроме того, поговорим о системах беспроводной передачи данных в ультразвуковом и инфракрасном диапазонах.
    Первоначально рынок компонентов для устройств, работающих на небольшом расстоянии (shot-range devices — SRD), был ориентирован, в основном, на использование в системах дистанционного управления для автомобильной промышленности (блокирование и открывание дверей автомобиля без помощи механического ключа). Сейчас, помимо автомобильной автоматики, компоненты для SRD-устройств применяют в медицинских комплексах, системах сбора телеметрической информации и в огромном числе других приборов различного назначения, куда входят системы обнаружения, охраны и безопасности, устройства передачи данных и т. д.
    Этот сектор очень чувствителен к цене. Кроме того, важно и постоянное совершенствование продукции, которое может быть достигнуто повышением уровня интеграции элементной базы с одновременным улучшением качества и надежности.
    До недавнего времени подавляющее большинство дешевых SRD-устройств разрабатывали и производили на основе ПАВ-резонаторов и дискретных элементов, как, например, всем известные автомобильные сигнализации диапазона 434 МГц. Невысокая стабильность частоты и недостаточная помехозащищенность устройств на ПАВ не позволяют использовать их для решения таких задач, как, например, передача данных.
    Появление приемопередающих приборов, выполненных на одном кристалле, позволяет упростить решение задачи беспроводной передачи данных. Обычная система на основе таких микросхем состоит из микроконтроллера, приемника и передатчика (или приемопередатчика — трансивера) и небольшого числа внешних элементов. Области применения подобных систем передачи данных весьма широки: устройства сигнализации, беспроводные сети, телеметрия, системы двустороннего вызова, дистанционное управление и контроль. Помимо традиционных приложений стоит упомянуть системы контроля параметров окружающей среды, контроля доступа и перемещения, беспроводного считывания штрих-кода, и этим список далеко не исчерпывается.
    Естественно, что столь перспективное направление на рынке электронных компонентов не могло остаться без внимания. Как следствие, микросхемы для приемопередающих систем выпускают фирмы Infineon Technologies AG, Gran-Jansen AS, Xemics, RF Monolithics Inc., Microchip, Maxim, Telecontrolli.
    Вкратце рассмотрим продукцию этих фирм. Infineon Technologies AG предлагает передатчик TDA5100 и приемник TDA5200, работающие в диапазоне 434 МГц или 869 МГц с амплитудной или частотной модуляцией. Наличие встроенного синтезатора позволяет существенно повысить стабильность рабочей частоты, снизить паразитные излучения и шумы радиосигнала, что в свою очередь дает возможность реализовывать системы с более длинным, помехозащищенным кодом. Замечательное свойство микросхем: стабильность частоты системы определяется только характеристиками тактового генератора и кварцевого резонатора. Высокая стабильность частоты позволяет использовать узкополосные приемники, что значительно увеличивает их чувствительность.
    В состав трансивера GJRF400 для работы в диапазоне 434 МГц, выпускаемого норвежской фирмой Gran-Jansen AS, входит передатчик с выходной мощностью 5 мВт и приемник с чувствительностью —110 дБм. В микросхеме предусмотрена только частотная манипуляция (FSK), а фильтр системы ФАПЧ — внешний. Управление трансивером осуществляется по четырехпроводной линии.
    Не отстает от конкурентов и швейцарский Xemics. Выпускаемая этой фирмой серия трансиверов ХЕ120X позволяет решать всевозможные задачи по передаче данных на небольшие расстояния в диапазоне 434, 868, 915 МГц. Недавно фирма анонсировала микроконтроллер со встроенным радиоканалом, что наверняка упростит создание систем связи на основе ее микросхем.
    Широкая номенклатура приборов фирмы RF Monolithics Inc. понравится разработчикам: тактовые генераторы, фильтры, резонаторы, приемники, приемопередатчики и передатчики на диапазон частот от десятков килогерц до гигагерц.
    На продукции Microchip особо останавливаться не будем, поскольку производимые микросхемы идентификации радиодиапазона серии MCRxxx и передатчики со встроенным PIC-контроллером уже получили достаточное освещение в литературе.
    Очень часто соотношение критериев частотного диапазона и стоимости приборов являются определяющими для отечественных разработчиков. Поэтому пристальное внимание стоит уделить продукции компании Telecontrolli, почти неизвестной в России.
    Фирма Telecontrolli специализируется на производстве гибридных интегральных схем (ГИС) по толстопленочной технологии. Среди выпускаемых изделий: заказные ГИС, стандартные электронные модули, DC/DC конвертеры и передатчики/приемники радиочастотного диапазона. Telecontrolli входит в состав IPM Group, основное направление деятельности которой — телекоммуникация и передача данных. Представительства компании открыты почти во всех европейских странах, Южной Африке, Канаде, США, Бразилии и Аргентине, а дистрибьюторская сеть охватывает практически весь мир.
    В табл. 1 приведены микросхемы для беспроводной связи, выпускаемые фирмой (ХХХ — рабочая частота, МГц). При разработке различных систем с беспроводной передачей данных не всегда требуется приемник и передатчик в одном корпусе, а если не нужен приемник (или передатчик), то зачем платить за него? Аналогичная ситуация и со встроенными контроллерами. Таким образом, широкая номенклатура приборов от Telecontrolli позволяет решать разнообразные прикладные задачи с максимальной эффективностью.
    Таблица 1.
    Наименование Краткое описание
    RR1-XXX Cверхрегенеративный радиоприемник с фиксированной частотой
    RR3-XXX Cверхрегенеративный радиоприемник с лазерной настройкой контура в процессе изготовления
    RR4-XXX Cверхрегенеративный радиоприемник с лазерной настройкой контура в процессе изготовления и каскадным входом
    RR6-XXX Сверхнизкопотребляющий сверхрегенеративный радиоприемник
    RR8-XXX Низкопотребляющий сверхрегенеративный радиоприемник с напряжением питания 3В
    RR10-XXX Cверхрегенеративный радиоприемник с узкой полосой пропускания
    RR11-XXX Низкопотребляющий сверхрегенеративный радиоприемник с коротким временем включения
    RR15-XXX Cверхрегенеративный радиоприемник с амплитудной модуляцией и с входным фильтром на ПАВ
    RRS1-XXX Супергетеродинный приемник с амплитудной модуляцией и входным фильтром на ПАВ
    RRS2-XXX Супергетеродинный приемник с амплитудной модуляцией
    RRS3-XXX Супергетеродинный приемник c амплитудной модуляцией, входным фильтром и предварительным усилителем
    RRQ1-XXX Супергетеродинный приемник с амплитудной модуляцией и с кварцевым генератором
    RRQ2-XXX Супергетеродинный приемник с амплитудной модуляцией, кварцевым генератором и бесшумной настройкой
    RRF1-XXX Cупергетеродинный приемник с частотной модуляцией
    RRFQ1-XXX Cупергетеродинный приемник с частотной модуляцией и кварцевым генератором
    RT1-XXX Радиопередатчик с амплитудной модуляцией и встроенной антенной
    RT2-XXX Радиопередатчик с амплитудной модуляцией, резонатором на ПАВ и встроенной антенной
    RT4-XXX Радиопередатчик с амплитудной модуляцией и резонатором на ПАВ
    RT5-XXX Радиопередатчик с амплитудной модуляцией и резонатором на ПАВ
    RT6-XXX Радиопередатчик с амплитудной модуляцией и резонатором на ПАВ
    RT8-XXX Радиопередатчик с амплитудной модуляцией и резонатором на ПАВ
    RTQ1-XXX Радиопередатчик с амплитудной модуляцией и кварцевым генератором
    RTF2-XXX Радиопередатчик с частотной модуляцией и резонатором на ПАВ
    RTFQ1-XXX Радиопередатчик с частотной модуляцией и кварцевым генератором
    UTR1 Ультразвуковой приемопередатчик
    UTR2 Ультразвуковой приемопередатчик
    UTR3 Ультразвуковой приемопередатчик
    PID1 Пассивный инфракрасный детектор
    IRT1 Импульсный инфракрасный передатчик
    IRD1 Инфракрасный приемопередатчик с импульсной модуляцией
    Немного подробнее рассмотрим компоненты ультразвукового и инфракрасного диапазонов.
    Ультразвуковые передатчики/приемники UTR1-UTR3 представляют собой гибридные схемы, что дает возможность создать на их основе ультразвуковой детектор с минимальным числом внешних элементов. Изменение амплитуды входного сигнала (частота 40 кГц), вызванное перемещением объекта, детектируется, и таким образом происходит обнаружение движущейся цели. Высокая стабильность параметров ГИС достигнута применением технологии «Thick film hybrid», разработанной фирмой Telecontrolli. Все это позволяет эффективно использовать передатчики/приемники UTR1-UTR3 в автомобильных, квартирных и офисных охранных системах, устройствах автоматического открывания дверей.
    Основные технические параметры ГИС UTR1-UTR3 приведены в табл. 2.
    Таблица 2.
    Параметры UTR1 UTR2 UTR3
    Напряжение питания, В 9…16 9…16 9…16
    Потребляемый ток, мА 9 15 10
    Коэффициент усиления, дБ 50 50 50
    Рабочая частота, кГц 38…42 38…42 38…42
    Ток нагрузки, мА 100 20 1
    Интервал рабочей температуры, °С -20…+80 -20…+80 -20…+80
    В качестве излучателя и приемника ультразвукового сигнала используют датчики MA40S3S и MA40S3R фирмы Murata или аналогичные, которые подключают непосредственно к выводам микросхемы. Типовые схемы включения передатчиков/приемников UTR1-UTR3 показаны на рис. 1-3. Как видно, ГИС этого семейства представляют собой функционально законченные устройства, требующие для подключения минимум внешних элементов.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	tc_wl-001.gif 
Просмотров:	1 
Размер:	7.8 Кб 
ID:	3308>
    Рис. 1.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	tc_wl-002.gif 
Просмотров:	1 
Размер:	10.1 Кб 
ID:	3309>
    Рис. 2.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	tc_wl-003.gif 
Просмотров:	1 
Размер:	5.7 Кб 
ID:	3310>
    Рис. 3.
    В завершение краткого обзора по приемопередающим системам расскажем немного о ГИС ИК-диапазона. Большой интерес представляет пассивный инфракрасный детектор PID1, который реагирует на тепловое излучение человеческого тела. Прибор незаменим в системах охраны и безопасности, учитывая высокую помехозащищенность от радиопомех и функциональную завершенность. Для сборки законченного устройства потребуется лишь четыре конденсатора, переменный резистор, светодиод (необязательно), исполнительный элемент и ИК-датчик Heimann LHi954. Типовая схема включения детектора PID1 показана на рис. 4.
    Таблица 3.
    Параметры IRT1 IRD1
    Напряжение питания, В 8…10 18…32
    Потребляемый ток, мА 35 3
    Рабочая частота, Гц 300…400 300…400
    Длительность импульса, мкс 40 -
    Ток нагрузки, мА 100 20
    Интервал рабочей температуры, °С -20…+80 -20…+80
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	tc_wl-004.gif 
Просмотров:	1 
Размер:	8.7 Кб 
ID:	3311>
    Рис. 4.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	tc_wl-005.gif 
Просмотров:	1 
Размер:	8.7 Кб 
ID:	3312>
    Рис. 5.
    Если необходимо вообще заблокировать доступ в какое-либо помещение (и не только помещение), то наиболее оптимальное решение — инфракрасный барьер на основе импульсного передатчика IRT1 и детектора IRD1 (типовая схема применения показана на рис. 5). Параметры этих микросхем приведены в табл. 3. У микросхемы IRD1 кроме основного (вывод 14) есть еще один вывод питания (вывод 15), на который допустимо подавать напряжение в пределах 9…18 В. К этому же выводу можно подключать и маломощную нагрузку, когда напряжение питания микросхемы подают на основной вывод.

    Источник: rtcs.ru
      Возможность размещать комментарии к сообщениям отключена.

    Метки статей

    Свернуть

    Меток пока нет.

    Новые статьи

    Свернуть

    • Проектирование антенны для радиочастотных модулей Telecontrolli
      admin
      Введение При проектировании систем передачи данных на короткие расстояния разработчик сталкивается с проблемой выбора антенны. Наличие хорошо спроектированной антенны позволяет при одинаковой мощности передатчика передавать данные на более длинные дистанции. Однако не секрет, что из всех элементов системы, антенна является наиболее сложной для проектирования и оптимизации. Вдобавок к этому, работа антенны напрямую зависит от различных переменных, таких как диэлектрическая проницаемость среды, близость других компонентов. И, наконец, измерение параметров антенны требует сложных и дорогостоящих приборов, которые не всегда доступны.
      В данном материале рассматриваются наиболее популярные типы антенн, используемых в системах передачи данных на короткие расстояния в диапазоне ОВЧ и УВЧ.
      Четвертьволновой излучатель (Whip antenna)...
      03.06.2017, 22:25
    • Как всех посчитать (или передача данных по радиоканалу)
      admin

      Журнал «Радио» №12 2002 г.

      Начнем обзор ИС для передачи/приема данных в радиодиапазоне сверхрегенеративных приёмников серии RRn-xxx. Это функционально законченные приборы (блок-схема – на рис. 1), выполненные по гибридной толстоплёночной технологии. В состав приемника входят: предварительный усилитель высокой частоты, ВЧ-генератор, схема срыва колебаний, низкочастотный фильтр, не пропускающий на выход колебания ВЧ-генератора при отсутствии внешнего сигнала, усилитель низкой частоты и компаратор для формирования сигнала с уровнями ТТЛ. То есть, один из вариантов схемы сверхрегенеративного приёмника (компаратор не в счет), но только без «обвязки». Типовая схема включения проста и приведена на рис. 2. Отметим некоторые особенности ИС этой серии, которые, надеюсь, помогут разработчикам.
      > Рис. 1. Блок-схема сверхрегенеративных приемников серии RRn-xxx
      >
      Рис. 2. Схема включения сверхрегенеративных приемников серии RRn-xxx (на примере RR3-xxx)
      Применение лазерной подстройки контуров в изделиях RR3, RR4, RR6, RR10, RR11 позволило улучшить точность настройки до ±0,2 МГц, что в 2,5 раза лучше, чем в изделиях RR1 или RR8. В приборе RR4-xxx реализован каскодный вход и получен наиболее низкий уровень спектра излучения (-70 дБм). В тех случаях, когда необходимо малое потребление, фирма Telecontrolli рекомендует применять RR6 или RR11 (ток потребления 0,5 мА и 0,3 мА соответственно), но при этом Вы несколько проиграете в чувствительности. А некоторое ухудшение параметров RR8 по сравнению с другими ИС этой серии является платой за питание 3В.
      Последней микросхемой в серии RRn-xxx является изделие RR15, параметры которого наиболее привлекательны: точность настройки - ±75 кГц; полоса пропускания по уровню -3 дБ составляет - ±250 кГц, уровень испускаемого спектра частот -75 дБм, металлический экран. Только одно «но» – единственная рабочая частота 433 МГц.
      Завершая разговор об этой группе приборов, приведем некоторые их технические параметры.
      Таблица 1.
      ...
      03.06.2017, 22:25
    • Использование модулей Telecontrolli в автоматизированных системах контроля и уче
      admin
      Специалисты, разрабатывающие автоматизированные системы контроля и учета энергопотребления, неизменно сталкиваются с тем, что измерительные датчики и устройство сбора и подготовки данных (УСПД) с точки зрения оптимизации технической системы должны быть территориально разнесены. Более того, если речь идет о системах для жилищно-коммунального сектора, то измерительные датчики и счетчики могут находиться в квартире, доступ в которую для сервисных и проверяющих организаций ограничен рис. 1.
      >
      Рис. 1.
      Проводная связь между устройствами удорожает внедрение...
      03.06.2017, 22:25
    • Использование модулей Telecontrolli в охранных системах
      admin
      Итальянская компания Telecontrolli производит разнообразные миниатюрные гибридные модули радиочастотного, ультразвукового и инфракрасного диапазонов. На базе этих модулей реализуются различные фрагменты систем охранной сигнализации и контроля доступа. Возможности применения приборов Telecontrolli проиллюстрированы...
      03.06.2017, 22:25
    • Беспроводная передача данных
      admin
      Журнал «Радио» №10 2002 г.
      Ракович Н.Н.
      ...
      03.06.2017, 22:25
    • Что такое GPS?
      admin
      Точность GPS измерений

      ...
      02.06.2017, 17:10
    Обработка...
    X