Связь между разными электронными устройствами – для новичков в радиоделе

April 16, 2014 by admin Комментировать »

Если по проводам передаётся постоянный ток или низкочастотное напряжение, как по силовым проводам бытовой электросети, то главную роль играет сопротивление проводов Сопротивление одного метра провода, определяемое его сечением (или диаметром) и материалом (медь или алюминий), основной параметр для определения, подходит ли эта линия для связи

Большое или маленькое сопротивление в 1 Ом

Если сопротивление одного метра провода 1 Ом, то при подключении лампочки в 100 Вт, которую вы устанавливаете, скажем, в сарае, расположенном на расстоянии 100 м от силового щитка вы получите такую картину:

Рис 292 Подключение нагрузки на расстоянии 100 м

В программе Qucs, используя понятие действующего значения, мы можем заменить источник переменного напряжения источником постоянного напряжения

Как определились элементы схемы Провод длиной 100 м имеет сопротивление 100 Ом Лампочка 100 Вт имеет сопротивление: P = U2/R, R = U2/P, R = 484 Ом

Рис 293 Моделирование предыдущей схемы

В итоге на лампочке напряжение около 180 вольт, а на проводах рассеивается мощность, разогревая провода, около 20 Вт А если включить в сарае обогреватель мощностью 1000 Вт

В такой простой линии связи приходится учитывать и ещё один параметр – сопротивление изоляции Скажем, 1 Мом – большое сопротивление Для соединения лампочки с щитком сопротивления изоляции проводов хватит Но  в автомобиле, где к свече зажигания подходит напряжение в десятки киловольт, такое сопротивление изоляции может оказаться слишком маленьким Двигатель не будет работать Провода в автомобиле подвергаются сильной тряске, сильному перепаду температур, и изоляция  проводов растрескивается, в трещины может попадать сажа, изоляция проводов ухудшается

Приведённые выше примеры относятся, скорее, к ведению электрика Но, соединяя громкоговоритель с усилителем, вы оказываетесь в той же ситуации, что описана выше, и добавляется и ещё одно – большое сопротивление проводов низкочастотного громкоговорителя может приводить к тому, что он будет плохо демпфирован, то есть, склонен к искажению звука собственными колебаниями диффузора в отсутствии сигнала Подключая питание отнесённого далеко устройства без учёта падения напряжения на проводах, вы получаете неустойчивую работу устройства, которая может зависеть от внешних факторов, мешая быстро выявить причину неисправности

Соединение таких устройств как микрофон и усилитель, о чём вы, вероятно, знаете, подвержено ещё одному влиянию – влиянию помех Динамический микрофон развивает напряжение в несколько милливольт Провода от микрофона могут располагаться рядом с силовыми проводами На связь микрофона и усилителя действует наведённое от силовых проводов напряжение Величина наведённого напряжения соизмерима с напряжением сигнала Чтобы уберечь микрофонные провода от такого рода шумов применяют экранированные провода Экран, соединённый с общим проводом (землёй), уменьшает действие помех Но наличие помех следует учитывать, когда вы соединяете разнесённые устройства Как и микрофон, так и датчик температуры подвергаются наводкам Если с микрофоном вы применяете экранированные провода, то подключая датчик температуры к АЦП, вы можете забыть об экранированном проводе

Экранированный провод помогает защите проводов с сигналом маленького напряжения от помех Но сам экранированный провод добавляет проводу дополнительный параметр, ёмкость

Длинная линия коаксиального кабеля (экранированный провод с центральной жилой) давно применяется для соединения антенны с телевизором Но ёмкость этого кабеля приводит к тому, что на высоких частотах сигнал из-за ёмкости кабеля затухает быстрее, чем на более низких рабочих частотах телевизора Чтобы как-то уменьшить влияние этого эффекта рядом с антенной устанавливают усилитель, а входной каскад телевизора дополняют автоматической регулировкой усиления (АРУ)

Свойствами экранированного кабеля обладает и такая разновидность проводов для соединения электронных устройств, как витая пара Свивая провода длинной линии, получают эффект экранирования Такие витые провода раньше применяли в телефонных кабелях Сегодня этот вид проводов широко применяют в компьютерных сетях

Но компьютерные сети работают с импульсными сигналами Впрочем, не только они Так видеосигнал телевизора, имеющий рабочую полосу частот 0-6 МГц, тоже импульсный Экранированный провод и витая пара, обслуживая импульсные сигналы, может вносить свои искажения сигнала

Рис 294 Действие длинной линии на импульсный сигнал

Нижний сигнал на осцллограмме отправляется одним устройством, а верхний сигнал получает другое устройство Похожую картину мы получали, когда нам требовался сигнал для проверки радиоприёмника Но тогда он был полезен А сейчас он вреден Чтобы как-то бороться с такими искажениями сигналов при передаче их от устройства к устройству, линии передачи ограничивают расстоянием Так длина проводов для связи компьютера при использовании СОМ-порта ограничена 10-12 метрами Длина проводов от сетевой карты компьютера к концентратору сети ограничена несколькими десятками метров

Второй способ улучшения передачи импульсных сигналов – это согласование линии Экранированный кабель и витая пара имеют собственное волновое сопротивление Экранированный кабель выпускаю, например, 50и-омный и 75и-омный И даже разъемы, часто это BNC, есть с волновым сопротивлением 50 и 75 Ом Витая пара имеет волновое сопротивление

120 Ом На концах длинных линий устанавливают конечные устройства, терминаторы, с резисторами, имеющими сопротивление, равное волновому сопротивлению линии

Рис 2905 Согласованная линия связи

Согласование линии улучшает передачу сигналов Несогласованные линии связи, линии связи собранные из проводов с разными характеристиками, например, линия начинается витой парой, а продолжается коаксиальным кабелем, подвержены ещё одному эффекту: сигнал может отражаться от неоднородностей линии, возвращаться к источнику и вновь отражаться На приёмной стороне появляются отражённые сигналы Вы можете увидеть их, если подобную линию используете для передачи видеосигнала на телевизор На экране появляются контурные повторы

Кроме связи электронных устройств проводами применяют, мы уже знакомы с этим, передачу инфракрасных сигналов Сегодня  пульты телевизоров не  только отправляют  команды, но принимают и ответ от телевизора Так что, даже в этом случае можно говорить о связи электронных устройств И компьютерные сети (и любые цифровые) всё чаще используют оптоволокно и световые импульсы для связи

Мы использовали радиоканал для связи генератора тестового сигнала и радиоприёмника Радиоканал часто используют для управления авиамоделями

Таки образом, сегодня наиболее употребительные каналы связи – это проводные, оптические и радиоканалы Каждый из них имеет свои преимущества и свои недостатки, которые следует учитывать при выборе метода связи своих устройств

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты