Как сделать лазерную связь
Система связи двух компьютеров на лазеpных указках
Цифровая часть приемопередатчика
Стандарт FIRDA
Описание принципиальной схемы
Сигнал Тх с выхода ком-порта через ограничивающий резистор R1 поступает на схему выделения фронтов, собранную на элементах DD1.1, DD1.2. Hа выводе 4 элемента DD1.2 присутствуют импульсы длительностью около 1 микросекунды. Временные параметры этих импульсов не достаточно стабильны, поэтому в схему включен генератор нормированных по длительности импульсов, собранный на триггере Т2. Он формирует импульсы длительностью около 3-4 микросекунд. При необходимости длительность подстраивается резистором R3. Для тех, кому важна стабильность/надежность/дальность работы линка и допустима максимальная скорость работы 57600, я бы посоветовал удвоить номинал С2 и тем самым увеличить длительность нормированного импульса до 8 миллисекунд. Можно использовать специальный переключатель максимальных скоростей 115200-57600. подключающий дополнительную емкость С2. (длина проводников до переключателя должна быть минимальна.) Схема цифровой части приемника содержит триггер Т1 с элементами R4,R5,C3,V2, задающими максимальную длительность единицы на выходе триггера. При указанных на схеме номиналах, она равна примерно 5 миллисекундам. Если кто-то собирается работать только с большими скоростями, имеет смысл уменьшить это время путем уменьшения С3. Hа элементах DD1.3, DD1.4 собран выходной усилитель, сигнал с которого поступает на вход Rx ком-порта. Это на всякий случай. У меня все прекрасно работало на перепутанном мотке проводов длинной 20 метров, когда я брал неусиленный сигнал (через резистор 1К) прямо с вывода 1 триггера Т1.
Теперь несколько слов о настройке схемы. К счастью, цифровая часть приемопередатчика является совершенно самостоятельной и самодостаточной схемой, допускающей полную настройку и отладку без всяких лазеров и аналоговой части. Порядок настройки. Создайте файл килобайт на 300, содержащий один символ (мне понравился Y). Создайте батник, который засылает этот файл в ком-порт, а потом вызывает сам себя 😉 Запустите его. Проконтролируйте длительности и формы импульсов в передатчике.(лучше это делать на максимальной скорости, поскольку импульсы короткие). Закройте батник. Замкните выход передачика на вход приемника, а выход приемника подайте на вход Rx того же самого ком-порта. Войдите в любую терминальную программу ( я пользовался DN-ской терминалкой) Попробуйте понажимать на клавиши. Вы должны увидеть нажимаемые символы на экране. Если этого не происходит, попробуйте просто замкнуть Rx и Tx и добиться описанного эффекта настройкой терминальной программы, после чего снова попытайтесь сделать то же самое через приемопередатчик. И наконец, последнее, самое важное испытание. Тут потребуется уже два компьютера. Соедините их ком-порты тремя проводами по классической схеме. Запустите какой-нибудь софт,использующий этот линк. Убедитесь, что все работает. Теперь попробуйте в разрыв одного сигнального провода вставить цифровой приемопередатчик. Попробуйте поработать с этим же софтом через эту железку и убедитесь, что FIRDA вас вполне устраивает, поимитируйте помехи в передаче доступными вам способами. После этого можно переходить к постройке аналоговой части линка.
Передатчик
Приемник. Аналоговая часть
Этот блок требует наибольшей аккуратности и, я бы сказал схемотехнической культуры при построении и наладке. Питание лучше брать не из компьютера, а от отдельного стабилизированного блока питания. Длина проводников должна быть минимальна. Фильтрующие питание конденсаторы C1,C2.C4,C5 д.б. расположены максимально близко к выводам операционного усилителя. Особенно важно близкое расположение к ОУ элементов входной цепи С3,VD1,R4. Желательно компактное расположение и экранирование всей конструкции. При грамотной схемотехнике у вас не должно быть никаких проблем с настройкой. У меня на столе не было выполнено ни одно из перечисленных выше требований и тем не менее все успешно работает. Так что есть надежда, что если сделать все правильно,то у вас тоже будет работать
Лазерная сигнализация своими руками: Схема сборки и комплектующие
На сегодняшний день сегмент рынка охранных систем предлагает множество устройств, ориентированных на эффективную охрану имущества. Установка подобных приборов способствует снижению вероятности проникновения на объекты, нуждающиеся в охране. В качестве последних выступают гаражи, квартиры, небольшие дачные домики и загородные коттеджи.
Системы сигнализации, в которых задействован лазер, опережают аналогичные разработки по показателям проблематичности взлома и обхода системы. Подобные сигнализации отнесены к категории дорогостоящих. Минимальная цена превышает стоимость традиционных охранных комплексов в несколько раз.
В качестве альтернативного варианта может быть предложена установка лазерной сигнализации собственными силами. При таком подходе удается обзавестись эффективной охранной системой, базирующейся на использовании лазеров, при относительно небольших денежных затратах. Расходы ограничиваются стоимостью нескольких устройств и дополнительных компонентов.
Ниже Вы узнаете, как сделать лазерную сигнализацию своими руками по схеме и какие комплектующие для нее понадобятся.
Сфера применения
Лазерные сигнализации принято устанавливать непосредственно в помещениях либо по периметру охраняемого объекта. Комплексы данной категории востребованы при необходимости охраны:
Установка лазерной разновидности сигнализации рекомендована для объектов, по совместительству являющихся местом хранения ценных вещей, значительных сумм денежных средств либо драгоценностей.
Принципы работы лазерной сигнализации
Главные компоненты охранного устройства — транслирующий лазерное излучение источник и фотоприемник. В качестве основной функции последнего определено принятие указанного излучения. В момент попадания лазерного луча на поверхность фотоэлемента показатель электрического сопротивления не превышает нескольких Ом. В случае прерывания луча лазера фиксируется стремительный рост величины сопротивления фотоэлемента. Далее посредством реле осуществляется включение внешних устройств исполнительного типа, в результате чего происходит срабатывание сигнализации.
Сильные стороны лазерных сигнализаций
Лазерным охранным комплексам присущ ряд преимуществ:
Минусы лазерной сигнализации
Недостатки лазерных охранных комплексов ограничиваются двумя позициями:
Набор комплектующих для сборки лазерной сигнализации
Принятие решения о сборке собственной лазерной сигнализации предполагает необходимость приобретения определенных компонентов. На этапе создания простого охранного комплекса не удастся обойтись без следующих комплектующих:
Приведенные выше составляющие можно купить в специализированных торговых точках либо на радиорынке. Отдельные элементы представляют собой комплектующие к бытовым приборам, вследствие чего могут быть в наличии. В этом случае удастся сэкономить на закупке необходимых деталей.
На видео: Как сделать лазерную сигнализацию своими руками?
Простая схема лазерной системы сигнализации
Для реализации приведенной ниже схемы понадобятся указка с лазером и таймер NE555.
Облучаемому лазером фоторезистору присуще небольшое сопротивление. В момент отсутствия лазерного луча электрическое сопротивление стремительно возрастает. В случае выполнения данного условия от микросхемы поступает команда, включающая внешнее устройство. Срабатывание подтверждается звуком сирены.
Инструкция по сборке
Для собственноручно собираемой лазерной сигнализации подойдет простейшая модель лазерного излучателя. Можно обойтись как лазерной указкой, так и игрушечным лазером, позаимствованным у ребенка. В качестве источника питания подобных излучателей выступают три компактные батарейки, не рассчитанные на продолжительную эксплуатацию. Вследствие этого необходимо обеспечить лазер рабочим напряжением, за поставку которого будет отвечать блок питания подходящего номинала. При отсутствии подходящего элемента придется поработать над низковольтным блоком. Добавление в схему резистора позволит снизить напряжение на выходе до требуемого показателя.
На трехконтактную релейную систему возлагаются функции отключения лазерного луча и включения сирены. Можно купить готовый образец либо сделать реле самостоятельно. В последнем случае придется переделать релейный узел устройства, пришедшего в негодность.
Контакты реле необходимо подключить к проводной линии связи, обеспечивающей взаимодействие фотоэлемента и звуковой сирены. Таким образом удастся добиться срабатывания реле в случае увеличения сопротивления фотоэлемента. Помимо сирены через реле целесообразно включить и линию питания лазера. Подобный шаг призван обеспечить звучание сирены до момента отключения сигнализации посредством нажатия специальной кнопки. В противном случае будет наблюдаться отключение звукового сигнала после покидания зоны перекрытия объектом, воспрепятствовавшим прохождению лазерного луча.
На видео: Самостоятельная сборка лазерной сигнализации с комплектующими, заказанными с Aliexpress.
Особенности монтажа в домашних условиях
При необходимости охраны собственного жилья устанавливать лазерную сигнализацию целесообразно в наиболее уязвимых для проникновения местах. Для одноэтажных строений и квартир, расположенных на первом этаже, в качестве проблемных зон определены балконные и входные двери.
Схема, по которой монтируется лазерная сигнализация, должна быть геометрически правильной. Соблюдение данного требования гарантирует безопасность объекта.
При размещении лазерного излучателя и фотоприемника важно помнить, что они должны находиться на одной линии друг напротив друга. Лазерный луч при этом должен попадать в центральную часть фотоэлемента. Реагирующий на свет компонент рекомендовано разместить в черном тубусе с целью исключения воздействия внешних источников освещения.
Кнопка, ответственная за срабатывание и отключение сигнализации, не должна бросаться в глаза. Желательно разместить ее в укромном месте. Сигнализационную проводку также лучше прокладывать скрытно. При таком подходе затрудняется самостоятельное отключение охранной системы злоумышленником, проникнувшим на объект.
При наличии нескольких зеркал можно устроить лазерную растяжку, способную перекрыть обширное пространство. Устанавливать зеркала необходимо между фотоприемником и излучателем, соблюдая определенную геометрию.
Вывод
Собственноручно собранные лазерные сигнализации успешно справляются с задачей обнаружения в охраняемом помещении посторонних лиц. Как показывает практика, высокоэффективные охранные комплексы могут быть созданы на базе бюджетных комплектующих, приобретенных по приемлемой стоимости либо представляющих собой рабочие узлы приборов, вышедших из строя.
Е. Н. Чепусов, С. Г. Шаронин
Сегодня невозможно представить себе нашу жизнь без компьютеров и сетей на их основе. Человечество стоит на пороге нового мира, в котором будет создано единое информационное пространство. В этом мире осуществлению коммуникаций больше не будут препятствовать ни физические границы, ни время, ни расстояния.
Как осуществляется лазерная связь?
Лазерная связь в отличие от GSM связи позволяет осуществлять соединения типа «точка-точка» со скоростью передачи информации до 155 Мбит/с. В компьютерных и телефонных сетях лазерная связь обеспечивает обмен информацией в режиме полного дуплекса. Для приложений, не требующих высокой скорости передачи (например, для передачи видеосигнала и сигналов управления в системах технологического и охранного телевидения), имеется специальное экономичное решение с полудуплексным обменом. Когда требуется объединить не только компьютерные, но и телефонные сети, могут применяться модели лазерных устройств со встроенным мультиплексором для одновременной передачи трафика ЛВС и цифровых групповых потоков телефонии (Е1/ИКМ30).
Лазерные устройства могут осуществлять передачу любого сетевого потока, который доставляется им при помощи оптоволокна или медного кабеля в прямом и обратном направлениях. Передатчик преобразует электрические сигналы в модулированное излучение лазера в инфракрасном диапазоне с длиной волны 820 нм и мощностью до 40 мВт. В качестве среды распространения лазерная связь использует атмосферу. Затем лазерный луч попадает в приемник, имеющий максимальную чувствительность в диапазоне длины волны излучения. Приемник производит преобразование излучения лазера в сигналы используемого электрического или оптического интерфейса. Так осуществляется связь с помощью лазерных систем.
Семейства, модели и их особенности
Таблица 1.
Token Ring (416 Мбит/с)
Комбинация данных и речи
Высокоскоростная передача данных (34-155 Мбит/с)
Каждое из семейств включает в себя набор моделей, поддерживающих различные коммуникационные протоколы (таблица 2). В семейство LOO входят экономичные модели, которые обеспечивают передачу на расстояние до 200 м (буква «S» в конце наименования).
Таблица 2.
Модель
LOO-28
LOO-28S
LOO-38
LOO-38S
OB2046
OB2846
OB2000E1
OB2000E
OB4000
Поддерживаемый протокол
Ethernet IEEE802.3 FOIRL
Ethernet IEEE802.3 AUI
Ethernet IEEE802.3 FOIRL и E1 CCITT G.703 DA-15
E1 CCITT G.703 DA-15
Ethernet IEEE802.3 FOIRL
Е3; SONET1/OC1; ATM52; Fast Ethernet 802.3U; FDDI; SONET3/OC3; ATM155
Несомненным достоинством лазерных устройств связи является их совместимость с большинством телекоммуникационного оборудования различного назначения (концентраторов, маршрутизаторов, повторителей, мостов, мультиплексоров и АТС).
Установка лазерных систем
Немаловажным этапом создания системы является ее инсталляция. Собственно включение занимает ничтожно малое время по сравнению с монтажом и настройкой лазерного оборудования, которые продолжаются несколько часов при условии их выполнения хорошо обученными и оснащенными специалистами. При этом от качества выполнения этих операций будет зависеть и качество работы самой системы. Поэтому перед представлением типовых вариантов включения мы хотели бы уделить некоторое внимание этим вопросам.
При наружном размещении приемопередатчики могут устанавливаться на поверхности крыш или стен. Лазер монтируется на специальной жесткой опоре, обычно металлической которая крепится к стене здания. Опора также обеспечивает возможность регулировки угла наклона и азимута луча.
В этом случае для удобства монтажа и обслуживания системы ее подключение осуществляется через распределительные коробки (РК). В качестве соединительных кабелей обычно используют оптоволокно для цепей передачи данных и медный кабель для цепей питания и контроля. Если оборудование не имеет оптического интерфейса данных, то возможно использование модели с электрическим интерфейсом или внешнего оптического модема.
Блок питания (БП) приемопередатчика всегда устанавливается внутри помещения и может крепиться на стене или в стойке, которая используется для оборудования ЛВС или кросса структурированных кабельных систем. Рядом может быть установлен и монитор состояний, который служит для дистанционного контроля функционирования приемопередатчиков семейств ОВ2000 и ОВ4000. Его использование позволяет осуществлять диагностику лазерного канала, индикацию величины сигнала, а также закольцовывание сигнала для его проверки.
Для обеспечения качественной связи необходимо учесть некоторые основные требования.
Самым главным из них, без выполнения которого связь будет невозможна, является то, что здания должны находится в пределах прямой видимости, при этом не должно быть непрозрачных препятствий на пути распространения луча. Кроме того, поскольку лазерный луч в области приемника имеет диаметр 2 м, необходимо, чтобы приемопередатчики находились над пешеходами и потоком транспорта на высоте не ниже 5 м. Это связано с обеспечением правил безопасности. Транспорт также является источником газов и пыли, которые влияют на надежность и качество передачи. Луч не должен распространяться в непосредственной близости от линий электропередач или пересекать их. Необходимо учесть возможный рост деревьев, движения их крон при порывах ветра, а также влияние атмосферных осадков и возможные сбои в работе из-за пролетающих птиц.
Правильный выбор приемопередатчика гарантирует устойчивую работу канала во всем диапазоне климатических условий России. Например, при большом диаметре луча уменьшается вероятность сбоев, связанных с атмосферными осадками.
Лазерное оборудование не является источником электромагнитного излучения (ЭМИ). Однако если разместить его вблизи приборов с ЭМИ, то электронное оборудование лазера будет улавливать это излучение, что может вызвать изменение сигнала как в приемнике, так и в передатчике. Это повлияет на качество связи, поэтому не рекомендуется размещать лазерное оборудование вблизи таких источников ЭМИ, как мощные радиостанции, антенны и т.п.
При установке лазера желательно избегать ориентации лазерных приемопередатчиков в направлении восток-запад, так как несколько дней в году солнечные лучи могут на несколько минут перекрыть лазерное излучение, и передача станет невозможной, даже при наличии специальных оптических фильтров в приемнике. Зная, как движется солнце по небосклону в конкретном районе, можно легко решить эту проблему.
Вибрация может вызвать сдвиг лазерного приемопередатчика. Во избежание этого не рекомендуется устанавливать лазерные системы вблизи моторов, компрессоров и т.п.
Рисунок 1. Размещение и подключение лазерных приемопередатчиков.
Несколько типовых способов включения
Лазерная связь поможет решить проблему ближней связи при соединении типа «точка-точка». В качестве примеров рассмотрим несколько типовых вариантов или способов включения. Итак, у вас есть центральный офис (ЦО) и филиал (Ф), в каждом из которых функционирует компьютерная сеть.
Рисунок 2. Подключение удаленного сегмента ЛВС Ethernet на основе коаксиального кабеля.
Рисунок 3. Подключение удаленного сегмента ЛВС Ethernet на основе витой пары.
На рисунке 4 представлен вариант комбинированной передачи данных между двумя ЛВС (Ethernet) и группового цифрового потока E1 (ИКМ30) между двумя УАТС (в ЦО и Ф). Для решения этой проблемы подходит модель ОВ2846, которая обеспечивает передачу данных и речи со скоростью 12 (10+2) Мбит/с на расстояние до 1200 м. ЛВС подключается к приемопередатчику при помощи сдвоенного оптоволокна через стандартный SMA-разъем, а телефонный трафик передается посредством коаксиального кабеля 75 Ом через BNC-разъем. Необходимо отметить тот факт, что мультиплексирование потоков данных и речи не требует дополнительного оборудования и выполняется приемопередатчиками без снижения пропускной способности каждого из них в отдельности.
Рисунок 4. Объединение вычислительных и телефонных сетей.
Рисунок 5. Объединение высокоскоростных телекоммуникационных сетей.
Приведенные примеры не исчерпывают всех возможных вариантов применения лазерного оборудования.
Что выгодней?
Попробуем определить место лазерной связи среди остальных проводных и беспроводных решений, кратко оценив их достоинства и недостатки (таблица 3).
Таблица 3.
Медный кабель
Оптоволокно
Радиоканал
Лазерный канал
от 3 до 7 тыс. дол. за 1 км
до 10 тыс. дол. за 1 км
от 7 до 100 тыс. дол. за комплект
12-22 тыс. дол. за комплект
Время на подготовку и выполнение монтажа
Подготовка работ и прокладка ВОЛС 1-2 месяца
Максимальная пропускная способность
До 2 Мбит/с при использованием HDSL
Максимальная дальность связи без повторителей
До 20 км при использовании HDSL
До 80 км (зависит от мощности сигнала)
Оставьте свои контакты и наш специалист перезвонит Вам в течение нескольких минут.