Беспроводная дуплексная оптическая система связи

 

Полезная модель «Беспроводная дуплексная оптическая система связи» относится к устройствам беспроводного двухстороннего обмена информацией. Она может быть использована для передачи сигнала с неподвижной части объекта на вращающуюся и наоборот. Технический результат заключается в расширенной области применения устройства, например, в оптико-механических сканирующих устройствах. Указанный технический результат достигается тем, что устройство содержит два идентичных приемопередатчика, расположенных на противоположных концах образованной ими оптической линии связи. Один из приемопередатчиков установлен с возможностью вращения, а другой жестко закреплен. Оптические элементы обоих приемопередатчиков (излучатель оптический; ФПУ) установлены соосно, при этом оптические оси приемопередатчиков совмещены с осью вращения.

Полезная модель относится к технике связи, в частности к устройствам беспроводного двухстороннего обмена информацией и может быть использована для передачи сигнала с неподвижной части объекта на вращающуюся и наоборот, например в оптико-механических сканирующих устройствах.

Известны устройства двунаправленной оптической связи, описанные в патенте GB №2278971, кл. Н04В 10/24, публ. 07.06.1993 и в патенте RU №2174287, кл. Н04В 10/00, публ. 20.05.01, в которых оптическая система связи выполнена в виде двух частей: передающей с источником излучения и приемной с фотоприемным устройством. Однако они не могут осуществлять двустороннюю связь между частями объекта, находящимися в подвижном состоянии относительно друг друга.

Известны также устройства передачи сигнала по оптическому каналу между взаимно перемещающимися передатчиком и приемником, описанные в заявке ЕР №0215973, кл. G02B 6/36, 1987 г. и в авторском свидетельстве SU №1832395, кл. Н04В 10/00, публ. 07.08.1993, сущность которых заключается в том, что излучатель (передающая часть оптического канала связи) и фотоприемное устройство (приемная часть оптического канала связи) установлены с возможностью вращения друг относительно друга и связаны между собой через волоконно-оптический преобразователь, призмы Дове, Пехана, афокальную систему из цилиндрических линз и т.п.

Недостатком таких систем является необходимость использования призм и волоконной оптики, что влечет за собой сложности в изготовлении, значительные энергетические потери, увеличение массогабаритных характеристик конструкции и стоимости.

Наиболее близким средством того же назначения по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является изобретение по патенту RU №2178954, кл. Н04В 10/00, публ. 27.01.2002. В нем беспроводная дуплексная оптическая система связи содержит два идентичных оптических приемопередатчика, расположенных на противоположных концах образованной ими оптической линии связи. Каждый из указанных приемопередатчиков состоит из последовательно и соосно расположенных излучателя (передатчика), оптического узла в виде конденсора, диафрагмы и фотоприемника, установленного в фокальной плоскости конденсора. Оптический излучатель и фотоприемник каждого приемопередатчика расположены на прямой, соединяющей их оптические оси в плоскости, перпендикулярной их оптическим осям, и пространственно разнесены. Каждый передатчик и приемник приемопередатчиков подключены к соответствующим конверторам через модулятор и демодулятор.

Несмотря на достигаемый данным изобретением технический результат в части снижения вероятности сбоя связи и повышения устойчивости к помехам, а также низкие затраты на производство и эксплуатацию, к сожалению оно не может обеспечить передачу информационного сигнала с неподвижной части объекта на вращающуюся и наоборот, что ограничивает область его возможного применения.

Задачей данной полезной модели является создание устройства, обеспечивающего беспроводную оптическую связь двустороннего обмена информацией между объектами или их частями, находящимися как в неподвижном состоянии, так и при вращении одной его части относительно другой в любом направлении по ходу оптических лучей от излучателя приемопередатчика.

Технический результат заключается в расширении области применения устройства, создании недорогой малогабаритной, экономичной, легкой и надежной конструкции с большим ресурсом работы.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве беспроводной дуплексной оптической связи, содержащей два идентичных приемопередатчика, расположенных на противоположных концах образованной ими оптической линии связи, каждый из которых включает излучатель, оптический узел и фотоприемное устройство, один из приемопередатчиков установлен с возможностью вращения, другой - жестко закреплен, а оптические оси первого и второго приемопередатчиков пространственно совмещены. Кроме того, оптический узел, выполненный в виде объектива переноса изображения, установленный перед фотоприемным устройством, снабжен центральным отверстием, в которое помещен излучатель.

Последовательная соосная установка оптических элементов обоих приемопередатчиков и совмещение оптических осей приемопередатчиков с осью вращения обеспечивает формирование беспроводной оптической линии связи в виде одной физической цепи (одного оптического канала), в которой потоки излучения от двух излучателей разделены, благодаря чему осуществляется двусторонняя передача информации с подвижной части объекта на неподвижную и наоборот. Форма выполнения оптических элементов и их взаимоположение позволяют при этом создать компактное, простое и надежное устройство.

На фигуре 1 схематически изображена дуплексная оптическая система связи, поясняющая сущность предлагаемого технического решения.

На указанной схеме позиции 11, 1 2 - два идентичных приемопередатчика, один из которых, например, 11 установлен с возможностью вращения, а другой 12 жестко закреплен. Каждый из

приемопередатчиков 11 (12) содержит соответственно излучатель 21 (22), объектив переноса изображения 31 (3 2) и фотоприемное устройство 41 (4 2), установленное в фокальной плоскости объектива 3 1 (32). При этом оптические оси приемопередатчиков 11 (12) пространственно совмещены и образуют единую оптическую ось O1 -O2. Входы излучателей 2 1 (22) и выходы фотоприемников 4 1 (42) подключены к соответствующим схемам информационного обмена.

Поскольку предлагаемое устройство является дуплексным, и реализующие его средства и операции передачи и приема информации в обоих направлениях одинаковы, рассмотрим процесс передачи информации только в одном направлении.

Выходные данные с ЭВМ 1 поступают на контроллер (на чертеже не показаны), который осуществляет их буферизацию и обеспечивает выдачу сигнала на вход излучателя 21 в виде последовательных асинхронных задач. Излучатель 2 1 испускает световые волны, которые объективом переноса изображения 32 фокусируются на фотоприемном устройстве 42, преобразующем входной оптический сигнал в выходной электрический, формируемый далее контроллером в информацию в виде стандартного цифрового кода, которая затем поступает на вход ЭВМ 2 (на чертеже не показана) для автоматизированной обработки.

Для реализации данного устройства в качестве излучателя можно использовать светодиод типа 3Л 139Б, в качестве фотоприемного устройства может быть применен фотодиод ФД-21-КП, в качестве ЭВМ - «Багет-83», для оптических элементов объектива переноса изображения целесообразно использовать пару оптических материалов кремний-германий.

Таким образом, заявляемая полезная модель беспроводной дуплексной оптической связи решает задачу двусторонней передачи информации с подвижного вращающегося объекта на неподвижный и обеспечивает

быстродействие передачи информации при длительности импульсов не менее 20-30 нс, что подтверждают результаты расчета. Расчет, проведенный с учетом индикатрисы излучения светодиода и диаметра чувствительной площадки фотоприемного устройства показал, что обеспечивается максимальный КПД устройства связи, максимальное отношение сигнал/шум и, соответственно, надежность передачи цифровой информации.

Оптическое разделение каналов передачи сигнала обеспечивает отсутствие взаимного влияния сигналов между прямым и обратным каналами связи.

1. Беспроводная дуплексная оптическая система связи, содержащая два идентичных приемопередатчика, расположенных на противоположных концах образованной ими оптической линии связи, каждый из которых включает излучатель, оптический узел и фотоприемное устройство, отличающаяся тем, что один из приемопередатчиков установлен с возможностью вращения, другой жестко закреплен, а оптические оси первого и второго приемопередатчиков пространственно совмещены.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический узел выполнен в виде объектива переноса изображения.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что объектив переноса изображения выполнен с центральным отверстием, в которое помещен излучатель.



 

Похожие патенты:

Модель относится к электротехническому приборостроению, в частности к устройствам, используемым совместно с испытательным оборудованием для оценки элементов оптических систем, сетей, аппаратуры, для измерения оптического кабеля рефлектометром.

Волоконно-оптический активный кабель предназначен для передачи информации в быстро развертываемых комплексах для замены медных кабелей на волоконно-оптические кабели при модернизации аппаратуры. Если купить такой волоконно-оптический активный кабель, то он, за счет своих расширенных возможностей, позволит увеличить функции по обработке информации, передаваемой по кабелю, а также повысить надежность работы сети.
Наверх