Построение распределенной телеметрической системы сбора, первичной обработки и передачи данных - Курсовая работа

Первичные преобразователи или датчики (устройства, с помощью которых некоторые физические величины, такие, например, как температура или давление, преобразуется в напряжение или другие электрические сигналы) используются для получения сигналов, которые далее могут обрабатываться, кодироваться, запоминаться и анализироваться. Возникают сложности, если первичные преобразователи находятся на большом расстоянии от центра обработки и анализа информации. Сложность построения длинных линий в местностях со сложными геоклиматическими условиями также определяет актуальность применения беспроводных каналов данных. Каждый год производится более 60 миллионов изделий, использующих устройства беспроводной связи для охраны, управления и обмена данными. Маломощные беспроводные системы обычно используются в пультах управления и сигнализациях, включая устройства для открытия гаражных дверей, передатчики для дистанционного доступа, и домашние системы охраны.Разрабатываемая система должна производить циклический сбор информации, с датчиков давления. Выбор датчика должен производится для конкретной системы отдельно по следующим критериям: - диапазон изменения параметра в системе и диапазон, в котором датчик измеряет интересующий параметр с достаточной точностью; Используемые в системе датчики предназначены для измерения абсолютного давления в диапазоне 100 - 600 КПА с точностью 10 КПА. Определимся с устройством обработки информации поступающей с датчиков. С помощью него можно произвести аналого-цифровое преобразование и сформировать пакет для передачи.Измерение физической величины производится с помощью датчиков давления (Д). Датчик преобразовывает физическую величину в напряжение. Один блок (Д) на схеме подразумевает один датчик. Для того, чтобы осуществлять последовательный опрос датчиков мы применяем аналоговый коммутатор, который в свою очередь работает в запрограммированном режиме работы. Преобразование напряжения в двоичный восьмиразрядный код для последующей его обработки осуществляет аналого-цифровой преобразователь.Устойчивость достигается распределением полного радиочастотного усиления во времени. Обратим внимание на то, что радиочастотные усилители 1 и 2 независимо контролируются генератором импульсов и связаны между собой через линию задержки поверхности акустической волны (SAW), которая задерживает сигнал на 0.5 мкс. Входящий радиосигнал в начале фильтруется узкополосным SAW фильтром, затем поступает в радиочастотный усилитель 1. Теперь радиочастотный усилитель 1 выключается, и включается радиочастотный усилитель 2 на 0.55 мкс, продолжая усиливать радиосигнал. Время работы радиочастотного усилителя 2 в 1.1 раз больше времени работы радиочастотного усилителя 1, так как эффект фильтрации линии задержки растягивает импульс сигнала с радиочастотного усилителя 1.Антенна сопротивлением в диапазоне от 35 до 72 Ом может быть согласована с выводом RFIO последовательной индуктивностью, и параллельной согласующей и защищающей от статики индуктивностью.Радиочастотный фильтр имеет номинальные входные потери 3.5 ДБ, ширину 3 ДБ полосы 600 КГЦ, основное отклонение 55 ДБ. Этот усилитель включает устройства для определения начала насыщения, и для выбора между усилением на 35 ДБ и усилением на 5 ДБ (Выбор Усиления).Как показано на рисунке 2.1.3, VCC1 (вывод 2) - это вывод положительного напряжения питания выходного усилителя и низкочастотной части приемника. Вывод 2 должен быть подключен к питанию через ферритовое кольцо для развязки по радиочастоте. Вывод 16 должен фильтроваться конденсатором, и отделен от источника питания резистором 100 Ом. Если в устройстве используется только приемник, требования к развязке в цепи питания могут быть мягче.Вывод соединен напрямик со входом синусоидального фильтра, который должен быть согласован с сопротивлением антенны для нормальной работы трансивера.Согласование входного волнового сопротивления трансивера с 50 Омами выполняется подключением последовательной и параллельной со стороны антенны индуктивностей. Значения индуктивностей для согласования на различных частотах перечислены в таблице Однако во многих приложениях используется не 50-омная антенна. И, наконец, совместить катушки 50-Омного согласования на входе трансивера со схемой согласования антенны, чтобы минимизировать количество компонентов.Вывод 20 чувствителен к электростатике, поэтому должен быть защищен индуктивностью соединяющей его с выводом GND1 или GND3.Работа приемника последовательного усиления контролируется модулем Генератора Импульсов, который управляется входами PRATE и PWIDTH, и Сигналом Управления Пониженным Энергопотреблением из функции Модуляции.Интервал TPRI между задним фронтом импульса и передним фронтом следующего импульса первому усилителю регулируется резистором RPR, включенным между выводом 14 и общим. Интервал TPRI может быть изменен в диапазоне от 0.1 до 5 мкс сопротивлением в диапазоне от 51 КОМ до 2000 КОМ. Рекомендуется использовать резистор с точностью -5%.

Содержание

Введение

1. Анализ технического задания

2. Разработка структурной схемы

3. Описание ASH трансивера

3.1 Порт антенны

3.2 Модуль приемника

3.3 Требования к питанию

3.4 Радиочастотный ввод/вывод

3.5 Защита от электростатических разрядов

3.6 Генератор импульсов

3.7 Установка низкой скорости передачи данных

3.8 Установка высокой скорости передачи данных

3.9 Низкочастотный фильтр

3.10 Выбор ширины полосы пропускания

3.11 Выбор емкости развязки основной полосы

3.12 Уровень основной полосы выходных сигналов

3.13 Формирователи данных

3.14 Автоматический контроль усиления

3.15 Модуляция передатчика

3.16 Выбор OOK/ASK

4. Расчетная часть

4.1 Расчет рабочего расстояния

4.2 Согласование с антенной

4.3 Расчет элементов

5. Разработка конструкции устройства

6. Обзор протокола MODBUS

6.1 Общие сведения

6.2 Режимы передачи

7. Технико-экономическое обоснование

7.1 Расчет себестоимости

7.2 Расчет затрат на этапе проектирования

8. Анализ безопасности и экологичности работы

8.1 Понятие безопасности

8.2 Анализ условий труда

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Одной из основных областей применения электроники являются сбор и обработка данных о технологических процессах или при научных экспериментах. Первичные преобразователи или датчики (устройства, с помощью которых некоторые физические величины, такие, например, как температура или давление, преобразуется в напряжение или другие электрические сигналы) используются для получения сигналов, которые далее могут обрабатываться, кодироваться, запоминаться и анализироваться.

Возникают сложности, если первичные преобразователи находятся на большом расстоянии от центра обработки и анализа информации. Сложность построения длинных линий в местностях со сложными геоклиматическими условиями также определяет актуальность применения беспроводных каналов данных.

Каждый год производится более 60 миллионов изделий, использующих устройства беспроводной связи для охраны, управления и обмена данными. Все больше появляется новых приложений для беспроводных систем.

Маломощные беспроводные системы обычно используются в пультах управления и сигнализациях, включая устройства для открытия гаражных дверей, передатчики для дистанционного доступа, и домашние системы охраны. Недавно проявился большой интерес к приложениям, разработанным для двунаправленной передачи данных. Беспроводные системы лишены неудобств, присущих проводным коммуникациям. Примером является использование беспроводных телефонов. Обобщим сферу применения беспроводных систем: - беспроводные автоматические системы считывания показаний;

- коммуникационные соединения для беспроводных терминалов;

- портативный и полевой сбор данных;

- связь с системами наблюдения;

- связь с диагностикой двигателя;

- беспроводные охранные сенсоры;

- ярлыки для контроля подлинности и доступа;

- бирки для слежения за имуществом и для идентификации;

- беспроводные считыватели кредитной карты или штрих-кода.

Таким образом, системы, использующие беспроводной канал передачи данных, являются перспективным направлением дальнейшего развития современных телекоммуникационных технологий.