4.4. Передача оптических сигналов

Передача сигналов по оптоволоконному кабелю стала обычной практикой во многих измерительных и коммуникационных приложениях. Оптическая передача ин формации требует весьма сложного и, соответственно, дорогостоящего цифрового коммуникационного оборудования. С помощью светодиодов (light-emitting diode -LED) цифровые электрические сигналы преобразуются в световые импульсы, которые затем передаются по оптическому волокну. На приемном конце световые импульсы снова преобразуются в электрические сигналы с помощью оптоэлектронных датчиков.

Оптический сигнал невосприимчив к магнитным и электрическим помехам и обеспечивает абсолютную изоляцию. Этот способ передачи предпочтителен для больших расстояний (>1 км), а также в сложных условиях, например вблизи электродвигателей и преобразователей частоты. Применение оптических сигналов в технических системах обусловлено в большей степени их помехоустойчивостью, чем высокой пропускной способностью.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как решаются проблемы, связанные с наводками?

2. Почему в линиях связи возникают электрические наводки?

3. Почему при передаче электрических сигналов от одного устройства к другому необходимо выполнить процедуру их согласования?

4. Какие устройства устанавливаются для согласования уровней сигналов и величин импедансов между выходом датчика и входом компьютера?

5. Что представляет собой операционный усилитель?

ТЕСТ 4.

Из предложенных Вам ответов на данный вопрос выберите правильный.

4.1. Какого вида сигнал обычно используется для передачи информации на значительные расстояния?

а) Сигнал напряжения.

б) Цифровой сигнал.

в) Токовый сигнал.

г) Частотный сигнал.

4.2. На каких частотах обычно используются токовые сигналы?

а) На сверхвысоких частотах.

б) На средних частотах.

в) На высоких частотах.

г) На низких частотах.

4.3. Какие устройства используют для преобразования электрических сигналов в световые импульсы?

а) Операционные усилители.

б) Фотоэлементы.

в) Светодиоды.

г) Оптроны.

4.4. Почему выходные сигналы датчиков необходимо обрабатывать и усиливать?

а) Вследствие наводок в линиях связи.

б) Сигналы, вырабатываемые датчиками, обычно имеют весьма низкий уровень и содержат различные шумы и помехи.

в) Из-за потерь уровня сигнала при передаче на выход датчика.

г) Вследствие малого выходного сопротивления датчика.

4.5. Какое соображение является основным при выборе носителя сигнала?

а) Сигнал должен быть по возможности малочувствительным к электрическим возмущениям.

б) Сигнал должен передаваться на большие расстояния с малыми потерями.

в) Сигнал должен быть удобен для обработки.

г) Передача сигнала на расстояния должна осуществляться с малыми затратами.

Глава 5. Исполнительные механизмы

5.1. Бинарные (двухпозиционные) исполнительные механизмы

Очень часто для управления достаточно исполнительных механизмов, имеющих только два рабочих состояния. Эти механизмы называются двухпозиционными или бинарными. Они похожи на электрический выключатель: включен – есть ток, выключен – тока нет. К двухпозиционным исполнительным механизмам, в частности, относятся магнитные клапаны, электромагнитные реле и электронные твердотельные выключатели. Для управления такими механизмами достаточно одного-двух бит, которые легко можно получить на выходе управляющего компьютера. Управля­ющий сигнал можно усиливать простым переключателем, а не сложным линейным усилителем.

Бинарные исполнительные механизмы бывают с одним (monostable) и двумя (bistable) устойчивыми состояниями. Исполнительный механизм с одним устойчивым состоянием, которому соответствует отключение питания, управляется только одним сигналом. Дистанционный контактор электродвигателя обычно является устройством такого типа. Пока на контактор приходит управляющий сигнал, двигатель получает питание, но как только сигнал пропадает, питание выключается.

Устройство с двумя устойчивыми состояниями сохраняет свое текущее состояние до тех пор, пока не получит новый управляющий сигнал, изменяющий его. Можно сказать, что исполнительный механизм «помнит» свое последнее положение. Например, чтобы привести в движение цилиндр, управляемый магнитным клапаном с двумя устойчивыми положениями, необходимы один сигнал для открытия и другой сигнал для закрытия. Исполнительные механизмы с двумя устойчивыми состояниями управляются импульсными, а не аналоговыми сигналами.