Hlavní navigace

Bezvláknová optika (5)

Karel Kulhavý 3. 12. 2002

Minule jsme popsali možnosti při přenosu méně příjemných protokolů a také jsme vyčerpali tématiku vysílače a rozšiřovače svazku. Dnes, v posledním dílu, se podíváme na mechanické lahůdky a něco ze světa nejdražších komerčních modelů.

Dalšími nepřáteli systému jsou chvění budov, tetelení vzduchu a zvednutí obzoru kvůli nestejně teplým vrstvám vzduchu. Dřevěné budovy si časem sedají a ocelové konstrukce mrakodrapů se prohýbají nestejným ohřevem od slunce. U zařízení s LED (kratší dosahy) to nevadí, ale u laserových může být uhnutí paprsku dost citelné. Tetelení vzduchu se dá předejít velkou vysílací (rozšiřovač svazku / beam expander) a současně přijímací (velká přijímací čočka, může být až velikosti kondenzoru ve zpětném projektoru, nebo fóliová čočka formátu A4) aperturou. Zvednutí obzoru vykompenzuje nedokonale zaostřený vysílač ( ;-) ) a pohyby budov pouze systém aktivního sledování paprsku, který se vyskytuje u profesionálních zařízení.

Nejbrutálnější komerční mlátičky, jejichž cenu je lepší v rámci duševního zdraví ani nevyšetřovat, obsahují množství sofistikovaných vymožeností. Například pracují na vlnové délce 1550nm, která je neviditelná a neprochází čočkou oka, takže nevypálí díru do sítnice. Generuje se buď laserovou diodou přímo, a nebo pomocí EDFA (Erbium Dopped Fiber Amplifier), což je optické vlákno, které přímo zesiluje světlo při externím energetickém buzení. Je to stejný EDFA jako EDFA pro předzesilovače, jeden a tentýž EDFA modul je možné použít jak v nízkošumovém optickém předzesilovači, tak jako posilovač vysílače (u vláknových systémů se mu říká booster). Přijímač je InGaAs lavinová fotodioda (speciální fotodioda připojená na tak vysoké napětí, že téměř nastává průraz, a každý foton s sebou strhne lavinu elektronů), která sama zesiluje a tím obchází šum elektroniky za sebou. Laserů je většinou víc (někdy i 4), aby se efektivně zvětšila vysílací apertura a v případě selhání jednoho ještě tři běžely. Vysílací výkon 640mW je zcela běžný a u blízkých infračervených systémů nebo viditelného zařízení by byl z hlediska bezpečnosti oka naprosto nemyslitelný. Jako přijímač se používá precizně vybroušená 20-centimetrová čočka s dvěma slunečními spektrálními filtry a dvěma clonami.

Špičkové komerční pojítko

Proti kývání budov je u těchto high-end systémů vestavěn systém aktivního sledování vysílacího paprsku, který na výkyvy reaguje. Lasery jsou chlazeny na pokojovu teplotu Peltierovým článkem (každý ze čtyř má svůj) a zařízení je dimenzováno i do rozpálené pouště (70 degC teplota). Lasery snižují výkon, když je dobře vidět, aby se tak brzo nevypálily. 1550nm dále zaručuje, že na mlze je menší útlum než u viditelných a blízko-infračervených systémů, čímž se dále zvýší dosah. Zařízení je samozřejmě vodotěsné a je vytápěno kvůli rosení a mlžení čočky. S montážním odlitkem celé váží asi 30 kilogramů. Provoz je sofistikovaně sledován přes bezpečnostně pochybný a mizerně navržený (leč rozšířený) protokol SNMP, kde sledovací centrum může dostávat informace o aktuálních vysílacích výkonech laserů a úrovni přijímaného signálu.

Sledování přijímače se dá udělat velmi snadno za použití detektoru, který má na jednom čipu integrované čtyři detektory vedle sebe. Jako datový se bere součet všech čtyř signálů a jako řídící rozdíl síly signálů svislých a vodorovných dvojic. Tyto rozdíly se pak použijí k posuvu detekčního prvku v ohniskové rovině.

Složitější to je nutně o vysílači. Jak to ve skutečnosti výrobce dělá samozřejmě neprozradí, ale selský rozum nám říká, že to jde v zásadě třemi způsoby. Buď se do řízení směru vysílače přimíchává slabý sinusový signál, takže hlavice neustále kmitá, ale jen tak málo, aby se nevypadlo ze svazku. A na datovém spoji běží ještě servisní kanál, který se používá ke zpětné informaci o síle přijímaného signálu, která se pak koreluje se sinusovým signálem a na základě toho se určuje, kterým směrem je třeba posunout. Takovýmto způsobem funguje například automatické zaostřování obrazu u videokamer. V případě výpadku napájení je nutno prostor kolem nuly proscanovat, protože se dá předpokládat, že zařízení časem ujede. Nebo si musí ve flash paměti pamatovat poslední pozici.

Nebo je možné použít čip se čtyřmi laserovými diodami těsně vedle sebe a do každé z nich přimíchávat jinou značkovací frekvenci kdesi zcela mimo pásmo zabrané datovým signálem. Frekvence se pak vyseparují na přijímači a informace o jejich síle se pošle zpět servisním kanálem. Tento systém bude zjevně méně náchylný na zblbnutí atmosférickou scintilací než předchozí. Ovšem čtveřici laserových diod na jednom čipu asi nebude taková legrace vyrobit a přichází se zde o divergenci.

A konečně poslední možnost, která je často použita a nemá se sledováním nic společného, nicméně vyniká výbornou stabilitou za všech podmínek a na rozdíl od předchozích dvou se nemůže stát, že by se smyčka sledování rozpadla například poryvem větru a už by se nenašlo to správné místo. Je to prosté – na rozšiřovač svazku se použije tak mizerná čočka, aby svazek byl široký několik miliradiánů a výkyvy budov mu nevadily :) Zde je třeba použít samozřejmě silnější laser, protože se ztrácí vysílaný výkon pánubohu do oken.

Nezanedbatelným aspektem jsou držáky. Konzole s dvěma držáky pro Ronja 10M Metropolis byla zvážena a sklíčko váhy prasklo na hodnotě 13kg. Ty nejdražší systémy, které zde byly diskutovány, se nerozpakovaly jít s váhou systému klidně až na 30kg. Držák totiž musí být skutečně z masivní oceli. Spoje, které drží třením, musí být utaženy tak brutální silou, aby součásti proti sobě neproklouzly tepelnou roztažností, protože jinak by docházelo k dlouhodobému creepu (plíživému ujíždění směrů svazků). To klade nárok na šroubové svorníky a tak silná utahovací síla zase zakazuje použití dutých profilů, které by jinak byly svorníkem buď plastickou deformací rozmáčknuté, nebo by si časem sedaly, protože krystalická mřížka by přetížením tekla a směrové zaměření by ujíždělo. Kdo si ze školy vzpomene na Hookův zákon, tak zde se ocel musí pečlivě provozovat v zaručeně lineární oblasti křivky, aby dlouhodobě sloužila tak, jak sloužit má. Stejně opatrně je třeba montovat na zdivo, musí zde být příruba tak silná, aby rozdrtila kamínky na povrchu, které by se jinak drolily a držák by si křivě sedal a paprsek by se uhýbal. Některé systémy používají konzoli svařenou z dutých profilů připomínající drátěnou krychli o hraně několika desítek centimetrů, která díky velkému rozměru dosedací plochy vydrží i mizernější montáž při zachování stejné maximální požadované úhlové odchylky.

Konzole + 2 univerzální držáky Ronja, 13kg celkem

Pokud je vysílací a přijímací tubus oddělený, lze se zařízením dělat zajímavé triky. Máme-li například mikrovlnnou linku a nechce se nám bastlit celou Ronju, zbastlíme jenom půlku a nasadíme ji ve směru, v kterém uživatelé stahují data. Nebo tři lidé se mohou vzájemně propojit, když každý vidí každého, za 3/4 ceny kterou by potřebovali na 2 point-to-pointy. Toto je možné ovšem pouze s oddělenými držáky (Ronja), nikoliv u komerčních zařízení, která jsou kompaktně zapouzdřena vcelku. Existují ovšem zase komerční systémy, kde v jednom svislém průhledném válci jsou čtyři fullduplexní transceivery, které se namíří na různé body a tím se vytvoří síť pokrývající například sídliště s topologií typu mesh. Ale zde se prakticky ušetří akorát kastle.

Některá pojítka mají svod ze střechy řešený optickým vláknem, které je nejlepší ze všech možných svodů, kromě aspektu ceny ;-) Není totiž náchylné na elektromagnetické rušení, a když do pojítka udeří blesk, počítači, switchi atd. se nic nestane. Kabely jsou ale jednodušší a například dvojice koaxiálních kabelů nemá problém s instalací těsně vedle silového rozvodu, protože stíní proti blízkému rušení výrazně lépe než kroucená dvoulinka. Kroucená dvoulinka se takto instalovat nedá, a tak je třeba odděleného kabelového kanálu, nebo použít aspoň stíněnou kroucenou dvoulinku. Kroucená dvoulinka je ovšem výrazně příjemnější na instalaci a levnější než koaxiál a u profesionálních zařízení s odběrem v desítkách wattů (Ronja má odběr pouze 5W) je stejně nutno instalovat přívod 220V nebo silnou dvoulinku pro napájení, a tak není možno využít napájení po stíněních koaxiálů od počítače přímo z AUI konektoru.

Velkým nepřítelem systému je počasí. Elektronika musí být vodotěsně zakrytovaná a uvnitř skříně musí být vysušovač (silikagel), aby za mrazu vlhkost obsažená ve vzduchu uvnitř nezkondenzovala. Vysušovač pohlcuje zbytkovou vlhkost procházející těsněními a po vyčerpání může být vypálen v troubě a znovu použit bez ztráty absorpční schopnosti. Problémem jsou na počasí také konektory. Musí být v každém případě uzavřeny uvnitř a měly by být odolné vodě, která si tam stejně časem cestu někudy najde. Proto jsem u Ronji místo konektorů použil elektrikářskou svorkovnici a měděné kolíčky. V místě rozmáčknutí kolíčku šroubkem vznikne takzvaný studený svár, kde krystalické mřížky prorostou do sebe a dobře vedou. Nepřiměřená přítlačná síla zabezpečuje spoj proti pohybu silami tepelné roztažnosti. A je to za pakatel.

Za mlhy se nemlží jen vzduch, ale i čočky, a tak je nutno je zvenku vytápět. Aby se na čočky nedostal déšť, je nutná stříška, dost dlouhá na to, aby tam déšť nezanesl ani silný vítr. A nesmíme zapomenou instalovat dost vysoko nad místa, kde se déšť při dopadu na vodorovnou plochu rozstřikuje na všechny strany. Komu se náhodou na to válí doma za skříní technologie, může si čočky potáhnout vrstvou oxidu titaničitého, voda se pak rozteče do filmu a kapičky nebudou vadit (ovšem námraza stále ano!).

Závěr je jednoznačný: pokud vám do systému není líto vložit hodně peněz, a nebo je sice líto vložit peníze, ale nebude vám vadit, že bude velký jako šatník a vážit metrák, pak můžete s bezvláknovou optikou dělat divy. Největší divy lze dělat spojením obou možností ;-) Ale pokud jste chudí a chcete systém malý, pak vám nepomůže ani Heisenberg.

Našli jste v článku chybu?

7. 2. 2003 16:52

Veena (neregistrovaný)

MEG- jak rika sam cesky autor na vyse uvedenem linku: je to jenom vysokofrekvencni menic. Puvodnimu autorovi asi moc nedoslo, ze voltmetrama a ampermetrama, ktery jsou kalibrovany pro 50Hz tak na 50KHz nameri proste nejake bludy. I kdyby to meril osciloskopem, a integroval proud a napeti, tak musi vzit soucasne oba prubehy a nasobit jednotlive hodnoty v case mezi sebou a ty pak integrovat. Jinak dostane paskvil mezi cinnym a jalovym vykonem. A vubec vsichni delaj do vseho po precteni par navodu …

11. 12. 2002 11:40

Martin Vorel (neregistrovaný)

Zdravim te zasvecence .. diky za odkaz .. o megu jsem slysel jiz pred casem.. zajimave je (dle stranek na ktere jsi me odkazal),ze vse funguje pouze pokud je dodavana energie z venci (system nedokaze napajet sam sebe) .. je tam pouze podivna zminka o tom, ze je energii potreba odebirat jen v urcitem okamziku... coz je divne, jelikoz ta vybojka sviti nezavisle na tomto tvrzeni... dokonce je tam obrazek na kterem autor odebral z magnetickeho obvodu permanentni magnet .. a vysledek ? vse funguje …

Root.cz: Kamery Sony se dají ovládnout na dálku

Kamery Sony se dají ovládnout na dálku

Lupa.cz: Kdo pochopí vtip, může jít do ČT vyvíjet weby

Kdo pochopí vtip, může jít do ČT vyvíjet weby

Root.cz: Chytré hodinky Pebble úplně končí

Chytré hodinky Pebble úplně končí

Lupa.cz: Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Proč firmy málo chrání data? Chovají se logicky

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Měšec.cz: Jak vymáhat výživné zadarmo?

Jak vymáhat výživné zadarmo?

Podnikatel.cz: Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Vitalia.cz: To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

DigiZone.cz: Flix TV má set-top box s HEVC

Flix TV má set-top box s HEVC

Vitalia.cz: Spor o mortadelu: podle Lidlu falšovaná nebyla

Spor o mortadelu: podle Lidlu falšovaná nebyla

Vitalia.cz: Říká amoleta - a myslí palačinka

Říká amoleta - a myslí palačinka

Podnikatel.cz: 1. den EET? Problémy s pokladnami

1. den EET? Problémy s pokladnami

Vitalia.cz: Jsou čajové sáčky toxické?

Jsou čajové sáčky toxické?

Vitalia.cz: Jmenuje se Janina a žije bez cukru

Jmenuje se Janina a žije bez cukru

Podnikatel.cz: Zavře krám u #EET Malá pokladna a Teeta?

Zavře krám u #EET Malá pokladna a Teeta?

Měšec.cz: Jak levně odeslat balík přímo z domu?

Jak levně odeslat balík přímo z domu?

DigiZone.cz: Sony KD-55XD8005 s Android 6.0

Sony KD-55XD8005 s Android 6.0

DigiZone.cz: ČT má dalšího zástupce v EBU

ČT má dalšího zástupce v EBU

Lupa.cz: Insolvenční řízení kvůli cookies? Vítejte v ČR

Insolvenční řízení kvůli cookies? Vítejte v ČR

Podnikatel.cz: K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá

K EET. Štamgast už peníze na stole nenechá