Hallo Habr, ich bin ein Student mit einer Spezialisierung auf Laser in Informations- und Kommunikationssystemen und habe zuerst mit Glasfaser gearbeitet. Mir wurde angeboten, an einem Projekt zur Übertragung von Daten über Glasfaser teilzunehmen, und ich nahm diese Arbeit mit Interesse auf.
Faser wird in unserem Leben immer stärker. Dies ist das Internet, das eine Vielzahl von Sensoren und Lasergeräten verbindet. Es wird auch zur Beleuchtung von Räumen verwendet.
Optische Leitungen haben mehrere Vorteile: Es gibt keine Probleme mit Erdung, hoher Störfestigkeit, Privatsphäre (keine elektromagnetische Strahlung, die abgehört werden kann), Leichtigkeit.
Ziel: Erstellung eines funktionierenden Prototyps einer Karte mit seriellem Anschluss, dessen Signale über eine Kunststoff-Glasfaser-Kommunikationsleitung übertragen werden. Basierend auf dem MBFTDI-Programmierer, der auf dem FT2232H-Chip basiert. Der JTAG-Stecker des Programmiergeräts musste entfernt und ein optischer Empfänger und Sender an seine Stelle gesetzt werden. Welches wurde getan.
Als nächstes werde ich darüber sprechen, was und wie ich es getan habe
Als ich das Mandat hörte, sagte ich sofort, dass dies nicht möglich ist. Ich kann sagen, dass wir an der Universität mehr als einmal über Glasfaser gesprochen haben, aber die ganze Zeit wurde der Schwerpunkt auf Quarzfaser gelegt, die heute in Kommunikationsleitungen verwendet wird. Um damit zu arbeiten, benötigen Sie teure Ausrüstung. Und es war notwendig, eine kostengünstige Lösung zu finden.
Nachdem ich den
Artikel über Habré studiert hatte , war ich sehr verwirrt. Das hat mich verwirrt: Als ich es mit „ausgezeichnet“ bewertet habe und fast 100% an allen Kursen teilgenommen habe (ja, ich habe die Gelegenheit, mich selbst zu loben, nicht verpasst), konnte ich nicht davon ausgehen, dass es POF (Plastic Optical Fiber) gibt. Dies ist eine Kunststofffaser, die genau richtig für unsere Aufgabe ist.
- Seine Abmessungen betragen 2,2 mm Durchmesser. Zum Vergleich: Der Durchmesser einer Standard-Silica-Faser beträgt 125 Mikrometer.
- Eine Bearbeitung ist fast nicht erforderlich. Sie können die Faser mit einem gewöhnlichen Messer schneiden und das Ende nicht verarbeiten, aber es wird trotzdem funktionieren.
- Der Empfänger und der Sender kosten zusammen etwas mehr als 1000 Rubel, was weniger ist als ein Gerät zum Arbeiten mit Quarzfasern.
- Das Absorptionsminimum liegt im sichtbaren Spektrum - 650 nm (rote Farbe)
Natürlich ist die Übertragungsleistung für Quarzfasern besser, aber POF ist auch für uns großartig. Seine Vorteile machen unsere Arbeit einfacher und bequemer, und der niedrige Preis der Komponenten macht uns im Allgemeinen glücklich.
Fahren wir mit dem Entwicklungsprozess selbst fort.
Von Anfang bis Ende in 3 Schritten
Um mit dieser Faser arbeiten zu können, benötigen wir einen Empfänger und einen Sender. Die Wahl fiel auf SFH551 (schwarz) bzw. SFH756 (weiß).
Zunächst wurde ein Testmodell auf einer Leiterplatte montiert, alles funktionierte an einem 15 bis 20 cm langen Kabel, aber als die gesamte Spule angeschlossen war (ca. 100 m), streute die Strahlung in der Faser und erreichte nicht das Ende. Es scheint, dass die LED im Sender zu schwach ist. Nachdem die Dokumentation verstanden wurde, wurde klar, dass der Sender mehr Strom benötigt. Die FTDI-Mikroschaltung am Ausgang kann nicht mehr als 12 mA liefern, es werden jedoch mindestens 50 mA benötigt. Dieses Problem wird gelöst, indem der Senderschaltung ein Transistor hinzugefügt wird.
Nachdem wir eine funktionierende optische Isolationsschaltung erhalten hatten, machten wir uns an die Verdrahtung der Platine. Die Basis war natürlich die MBFTDI-Programmierschaltung. Weitere Arbeiten wurden im DipTrace-Programm durchgeführt. Ich habe keine Bibliothek für sie mit unseren Elementen gefunden und sie selbst gemacht. Ehrlich gesagt habe ich dieses Programm zum ersten Mal verwendet, aber seine benutzerfreundliche Oberfläche hat mir geholfen, mich schnell daran zu gewöhnen. Auch in DipTrace gibt es eine interessante 3D-Vorschaufunktion, die das Board mit allen Elementen in 3D zeigt. Es war auf seine Weise aufregend für mich, da Sie Ihrem Element auch ein 3D-Modell zuweisen können. Und natürlich habe ich sie gemacht. Die Arbeiten wurden in Compass 3D durchgeführt. Erstellte Modelle können in ein für DipTrace - STEP geeignetes Format konvertiert werden.
Hier ist, welches Modell am Ende neben dem fertigen Board herauskam:
Mit den Arbeitsgeräten hat die Forschungsphase begonnen. Zuerst haben wir geprüft, ob unser Prototyp funktioniert. Ja, alles hat perfekt funktioniert: Bei einer Geschwindigkeit von 921600 Bit pro Sekunde in einer Entfernung von 100 Metern wurden die Daten erfolgreich gesendet und empfangen. Für den Empfang und die Übertragung wurden die Programme PUTTY und TeraTerm verwendet.
Nun hat sich die Frage gestellt: Ist es möglich, Informationen über ein einziges Kabel zu übertragen? Und wenn möglich, wie dann?
Sie können beispielsweise ein Schema mit lichtteilenden Würfeln erstellen.
Hier denken wir bereits über den Preis der Würfel nach, und diese Option verschwindet sofort. Dann suchen wir nach etwas anderem. Und finde! Wir erinnerten uns an die optischen Splitter.
Ich habe im Internet gesucht, aber aus irgendeinem Grund hat niemand sie zum Verkauf angeboten (oder ich habe schlecht ausgesehen), obwohl es
mehrere Artikel zu diesem Thema gab.
Nun, auf jeden Fall ist die Idee für uns klar, Sie können es selbst versuchen. Wir machen an jedem Kabel eine Abschrägung, ungefähr in der Mitte. Wenn wir sie kombinieren, erhalten wir so etwas wie X - den Divisor.
Die Kerben wurden mit einem Schreibmesser gemacht, es lohnt sich keine Berechnung der Leistungsteilung, die Verluste an der Kreuzung sind zu hoch. Aber als kleines Experiment - es passt zu uns, ist sogar etwas passiert.
Sie müssen sich auch daran erinnern, dass beim Hinzufügen von Teilern zur Schaltung die Leistung, die den Empfänger erreicht, abnimmt: Mit Würfeln erhalten wir 25%, mit Teilern 50% der Anfangsleistung. Dies ist auch für uns nicht besonders wichtig.
Kurzer Abschluss
Angenehme Bekanntschaft mit DipTrace. Eine unerwartete Einführung in POF und arbeiten Sie damit. Erfahrung sammeln (irgendwo ohne) und einfach Freude an der geleisteten Arbeit. Leider bleibt die Frage, ob ein Kabel für die Übertragung in beide Richtungen verwendet werden soll.
Eine Bibliothek mit zwei AVAGO-Elementen finden Sie auf
GitHub .
Ich hoffe, Ihnen hat der Artikel gefallen. Wenn Sie Tipps haben, lese ich diese gerne.