Luận văn: Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông tin quang ứng dụng trong đo lường

Luận văn nghiên cứu thiết kế hệ thống thông tin quang ứng dụng trong đo lường. Tìm hiểu kiến trúc, công nghệ và ứng dụng thực tế của hệ thống.

• Người hướng dẫn: Pgs. Phạm Thượng Han
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Đo Và Tin Học Công Nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Thông Tin Quang Ứng Dụng Trong Đo Lường
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• I. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
• 1.1. Giới thiệu chung về thông tin quang
• 1.2. Lịch sử phát triển của thông tin quang
• 1.3. Các dạng kênh truyền thông tin
• 1.4. Mô hình của hệ thống thông tin quang
• 1.5. Các khâu và nguyên tắc hoạt động của hệ thống thông tin quang
• 1.6. Ưu điểm của kỹ thuật truyền dẫn quang
• II. Các khâu cơ bản của hệ thống thông tin
• 2.1. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng
• 2.2. Nguyên lý chung
• 2.3. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang
• 2.4. Phân loại sợi quang
• 2.5. Đặc tính của sợi quang
• 2.6. Cấu tạo của cáp quang
• 2.7. Phân loại cáp quang
• 2.8. Hệ thống ký hiệu cáp
• 2.9. Các bộ biến đổi điện quang
• 2.10. Những điều kiện cơ bản của Laser bán dẫn
• 2.11. Cấu trúc của một Laser bán dẫn
• 2.12. Diode phát sáng- LED (Light emitingdiode)
• 2.13. Giải tích sự bức xạ photon (ánh sáng ) của LED
• 2.14. Công nghệ chế tạo Diode hồng ngoại Ga 8a
• 2.15. LED hồng ngoại (IR- LID- Infaced enmits)
• 2.16. Các bộ biến đổi quang-điện
• 2.17. Nguyên lý biến đổi quang - điện
• 2.18. Các nguyên lý tích quang
• 2.19. Nguyên lý chuyển đổi quang -điện tại lớp tiếp giáp P-N
• 2.20. Chọn vật liệu cơ bản
• 2.21. Các loại diode quang
• 2.22. Các tham số cơ bản của các diode quang
• 2.23. So sánh các diode quang
• 2.24. Kết luận phần I
• II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG ỨNG DỤNG TRONG ĐO LƯỜNG
• 3.1. Sơ đồ khối chung hệ thống thông tin quang ứng dụng trong đo lường
• 3.2. Tính toán thiết kế các khâu của hệ thống
• 3.3. Tính toán cự li tối đa của trạm lặp
• 3.4. Tính toán và thiết kế hệ thống thu thân dữ liệu
• 3.5. Giới thiệu một số họ vi điều khiển
• 3.6. Kết luận chương II
• IV. HỆ thu thập dữ liệu đo lường ( Data Acquistion-DAQ)
• 4.1. Khai niệm chung về hệ thu thập dữ liệu (DAQ)
• 4.2. Cấu trúc tổng quát của hệ thống thu thập dữ liệu
• 4.3. Bộ biến đối tương tự số ADC (Analog-digital converter)
• 4.4. Thiết kế hệ thu thập số liệu và điều khiển
• 4.5. Kết luận chương IV
• V. Thiết kế phần mềm cho hệ thống
• 5.1. Toát tắt chương trình thu thập dữ liệu 6 kênh
• 5.2. Chương trình cho vi xử lý.Chương trình phục vụ
• 5.3. Chương trình chỉnh
• 5.4. Đánh giá kết quả, sai số
• 5.5. Kết luận chương v
• PHỤ LỤC
• KẾT LUẬN CHUNG
• HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Luận Văn Thiết Kế Hệ Thống Thông Tin Quang

Luận văn nghiên cứu này tập trung vào thiết kế hệ thống thông tin quang ứng dụng trong đo lường. Mục tiêu là khám phá và phát triển các giải pháp truyền dẫn dữ liệu hiệu quả, tin cậy và có tốc độ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các hệ thống đo lường hiện đại. Thông tin quang, với ưu điểm vượt trội về băng thông và khả năng chống nhiễu, được xem là lựa chọn lý tưởng để thay thế các phương pháp truyền dẫn truyền thống. Luận văn này sẽ trình bày chi tiết các khía cạnh khác nhau của hệ thống thông tin quang, từ nguyên lý truyền dẫn quang đến các thành phần cơ bản và ứng dụng thực tế trong đo lường quang. Ngoài ra, luận văn cũng đi sâu vào phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống, từ đó đề xuất các giải pháp tối ưu hóa thiết kế hệ thống đo lường. Theo Charles H. Kao và George A. Hokham (1966), việc sử dụng sợi thủy tinh để dẫn ánh sáng mở ra một kỷ nguyên mới cho truyền dẫn quang. Tuy nhiên, công nghệ chế tạo sợi quang thời điểm đó còn nhiều hạn chế. Luận văn này sẽ trình bày những bước tiến vượt bậc của công nghệ Fiber optic systems và optical measurement trong những năm gần đây.

1.1. Giới thiệu lịch sử phát triển thông tin quang học

Thông tin quang sơ khai bắt nguồn từ khả năng nhận biết của con người về màu sắc, hình dáng. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thông tin quang có nhiều bước phát triển được ghi nhận. Năm 1870, John Tyndall đã chứng minh ánh sáng có thể truyền dẫn theo dòng nước uốn cong, thí nghiệm sử dụng nguyên lý phản xạ toàn phần. Năm 1880, Alexander Graham Bell giới thiệu hệ thống Photophone. Năm 1934, Nerman R.French nhận bằng sáng chế về hệ thống thông tin quang. Năm 1958, Arthur Schawlow và Charles H. Townes xây dựng và phát triển Laser. Laser bán dẫn và photodiode bán dẫn được thừa nhận vào năm 1960. Năm 1966, Charles H. Kao và George A. Hokham đề xuất dùng sợi thủy tinh dẫn ánh sáng. Năm 1970, hãng Coming Glass Works chế tạo thành công sợi quang ST có suy hao nhỏ hơn 20 dB/km ở bước sóng 633 nm.

1.2. Các dạng kênh truyền dẫn dữ liệu hiện nay

Hiện nay có ba dạng kênh truyền dẫn dữ liệu chính: kênh truyền hữu tuyến, kênh truyền vô tuyến và kênh truyền bằng cáp quang. Kênh truyền hữu tuyến dùng cáp đồng trục hoặc cáp xoắn, tốc độ truyền chậm, độ suy hao lớn, khoảng cách truyền ngắn, dễ bị nhiễu. Kênh truyền vô tuyến dùng sóng vô tuyến điện, có thể truyền ở địa hình phức tạp, nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi thời tiết, địa hình và cần đăng ký tần số. Kênh truyền bằng cáp quang sử dụng sợi quang để truyền tín hiệu ánh sáng, ít bị suy hao và nhiễu, tốc độ truyền và dung lượng lớn.

II. Thách Thức Thiết Kế Hệ Thống Thông Tin Quang Đo Lường

Thiết kế một hệ thống thông tin quang hiệu quả cho ứng dụng đo lường không phải là một nhiệm vụ đơn giản. Nhiều yếu tố cần được xem xét cẩn thận để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, chính xác và đáp ứng các yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Một trong những thách thức lớn nhất là giảm thiểu suy hao tín hiệu trong quá trình truyền dẫn. Suy hao tín hiệu có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm hấp thụ, tán xạ và uốn cong sợi quang. Một thách thức khác là đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu truyền dẫn. Nhiễu và méo tín hiệu có thể làm sai lệch dữ liệu, dẫn đến kết quả đo lường không chính xác. Hơn nữa, việc lựa chọn các thành phần phù hợp, chẳng hạn như nguồn sáng, bộ thu quang và sợi quang, là rất quan trọng để đạt được hiệu năng tối ưu. Cuối cùng, chi phí cũng là một yếu tố cần được xem xét, vì các thành phần hệ thống thông tin quang có thể khá đắt đỏ. Theo tài liệu gốc, trong điều kiện cần phép nối nhiều thiết bị thì số lượng cáp sẽ lớn, gây ra khó khăn trong việc lắp đặt dây.

2.1. Phân tích các loại suy hao trong truyền dẫn quang

Suy hao trong truyền dẫn quang là một vấn đề quan trọng cần giải quyết. Có nhiều loại suy hao khác nhau, bao gồm suy hao do hấp thụ, suy hao do tán xạ và suy hao do uốn cong. Suy hao do hấp thụ xảy ra khi ánh sáng bị hấp thụ bởi vật liệu của sợi quang. Suy hao do tán xạ xảy ra khi ánh sáng bị tán xạ bởi các tạp chất hoặc khuyết tật trong sợi quang. Suy hao do uốn cong xảy ra khi sợi quang bị uốn cong quá mức. Hiểu rõ các loại suy hao này là rất quan trọng để thiết kế một hệ thống thông tin quang hiệu quả.

2.2. Ảnh hưởng của nhiễu điện từ đến hệ thống đo lường quang

Mặc dù hệ thống thông tin quang có khả năng chống nhiễu tốt hơn so với các hệ thống điện, nhiễu điện từ vẫn có thể ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống đo lường quang. Nhiễu điện từ có thể xâm nhập vào hệ thống thông qua các đường dẫn khác nhau, chẳng hạn như nguồn điện, cáp kết nối và vỏ bọc thiết bị. Nhiễu điện từ có thể làm sai lệch tín hiệu quang, dẫn đến kết quả đo lường không chính xác. Do đó, cần có các biện pháp chống nhiễu hiệu quả để đảm bảo tính chính xác của hệ thống đo lường. Cần đảm bảo tính An toàn hệ thống quang

2.3. Vấn đề lựa chọn linh kiện quang phù hợp Laser LED Diode

Việc lựa chọn linh kiện quang phù hợp (nguồn sáng, diode quang, sợi quang...) là rất quan trọng để đạt được hiệu năng tối ưu cho hệ thống. Laser bán dẫn, LED, và diode quang có những ưu nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Ví dụ, laser bán dẫn có công suất cao và độ ổn định tốt, nhưng lại đắt hơn so với LED. Diode quang có độ nhạy cao và thời gian đáp ứng nhanh, nhưng lại dễ bị nhiễu. Cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố như công suất, độ ổn định, độ nhạy, thời gian đáp ứng, và chi phí để lựa chọn linh kiện quang phù hợp.

III. Thiết Kế Trạm Lặp Tối Ưu Hệ Thống Thông Tin Quang

Một phương pháp hiệu quả để khắc phục suy hao tín hiệu trong hệ thống thông tin quang là sử dụng trạm lặp. Trạm lặp có chức năng khuếch đại tín hiệu quang, giúp tăng cường cường độ tín hiệu và kéo dài khoảng cách truyền dẫn. Thiết kế trạm lặp đòi hỏi phải xem xét nhiều yếu tố, bao gồm công suất khuếch đại, băng thông, độ ồn và chi phí. Cần lựa chọn các thành phần khuếch đại phù hợp, chẳng hạn như bộ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium (EDFA), để đạt được hiệu năng tối ưu. Hơn nữa, cần có các biện pháp kiểm soát độ ồn để đảm bảo chất lượng tín hiệu. Khoảng cách tối đa của trạm lặp cần được tính toán và thiết kế kỹ lưỡng.

3.1. Phương pháp tính toán khoảng cách tối đa trạm lặp

Việc tính toán khoảng cách tối đa của trạm lặp là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Khoảng cách tối đa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm công suất phát, độ nhạy thu, suy hao sợi quang và độ ồn của hệ thống. Có nhiều phương pháp tính toán khác nhau, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào các thông số cụ thể của hệ thống. Dựa trên tính toán khoảng cách tối đa, kỹ sư có thể xác định số lượng trạm lặp cần thiết và vị trí đặt trạm lặp tối ưu.

3.2. Các kỹ thuật điều chế và mã hóa tín hiệu quang tiên tiến

Để tăng cường hiệu năng và dung lượng của hệ thống thông tin quang, các kỹ thuật điều chế và mã hóa tín hiệu tiên tiến được sử dụng rộng rãi. Các kỹ thuật điều chế phổ biến bao gồm điều chế biên độ (ASK), điều chế tần số (FSK) và điều chế pha (PSK). Các kỹ thuật mã hóa phổ biến bao gồm mã hóa NRZ, mã hóa RZ và mã hóa Manchester. Việc lựa chọn kỹ thuật điều chế và mã hóa phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng, chẳng hạn như tốc độ truyền, khoảng cách truyền và khả năng chống nhiễu. Tín hiệu được xử lý thông qua xử lý tín hiệu quang.

3.3. Ứng dụng phần mềm mô phỏng để tối ưu thiết kế hệ thống

Trong quá trình thiết kế hệ thống, sử dụng phần mềm mô phỏng hệ thống quang là một phương pháp hữu ích để phân tích hiệu năng và tối ưu hóa thiết kế. Phần mềm mô phỏng cho phép kỹ sư mô phỏng hoạt động của hệ thống trong các điều kiện khác nhau, từ đó đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến hiệu năng. Dựa trên kết quả mô phỏng, kỹ sư có thể điều chỉnh các thông số thiết kế để đạt được hiệu năng tối ưu. Phần mềm OptiSystem, VPItransmissionMaker là các lựa chọn phổ biến.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Hệ Thống Thông Tin Quang Trong Đo Lường

Hệ thống thông tin quang có nhiều ứng dụng thực tế trong lĩnh vực đo lường. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là trong các hệ thống cảm biến quang. Cảm biến quang sử dụng ánh sáng để đo các đại lượng vật lý khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, độ rung và lưu lượng. Hệ thống thông tin quang được sử dụng để truyền tín hiệu từ cảm biến quang đến bộ xử lý, cho phép đo lường chính xác và tin cậy. Ngoài ra, hệ thống thông tin quang cũng được sử dụng trong các hệ thống đo lường công nghiệp, các hệ thống kiểm tra chất lượng và các hệ thống giám sát môi trường. Ưu điểm hệ thống thông tin quang là độ chính xác cao, khả năng chống nhiễu tốt và khả năng truyền dẫn dữ liệu ở khoảng cách xa. Theo luận văn, hệ thống đo lường và điều khiển là một trong số các hệ thống có ứng dụng hệ thống thông tin quang.

4.1. Hệ thống cảm biến quang trong công nghiệp tự động hóa

Trong công nghiệp tự động hóa, hệ thống cảm biến quang đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và điều khiển quá trình sản xuất. Cảm biến quang được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của vật thể, đo khoảng cách, kiểm tra chất lượng sản phẩm và theo dõi vị trí của robot. Hệ thống thông tin quang đảm bảo truyền dữ liệu chính xác và tin cậy từ cảm biến quang đến bộ điều khiển, cho phép tự động hóa quá trình sản xuất một cách hiệu quả. Các Ứng dụng thực tế hệ thống quang trong đo lường được triển khai trong các nhà máy thông minh.

4.2. Đo lường và giám sát môi trường bằng công nghệ quang

Công nghệ quang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đo lường và giám sát môi trường. Cảm biến quang có thể đo các thông số môi trường khác nhau, chẳng hạn như nồng độ khí thải, độ pH của nước và độ ô nhiễm không khí. Hệ thống thông tin quang cho phép truyền dữ liệu từ cảm biến quang đến trung tâm điều khiển, cho phép giám sát môi trường một cách liên tục và theo thời gian thực. Dữ liệu thu thập được có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng môi trường và đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường phù hợp.

4.3. Kiểm tra chất lượng sản phẩm trong sản xuất với hệ quang

Trong quá trình sản xuất, kiểm tra chất lượng sản phẩm là một bước quan trọng để đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng. Hệ thống quang được sử dụng để kiểm tra các đặc tính khác nhau của sản phẩm, chẳng hạn như kích thước, hình dạng, màu sắc và bề mặt. Hệ thống thông tin quang cho phép truyền dữ liệu từ hệ thống quang đến bộ xử lý, cho phép kiểm tra chất lượng sản phẩm một cách nhanh chóng và chính xác. Các lỗi sản phẩm có thể được phát hiện sớm, giúp giảm thiểu chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

V. Đánh Giá Hiệu Năng và Triển Vọng Hệ Thống Thông Tin Quang

Luận văn đã trình bày chi tiết về thiết kế hệ thống thông tin quang ứng dụng trong đo lường. Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống thông tin quang có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền dẫn truyền thống, bao gồm tốc độ truyền cao, khả năng chống nhiễu tốt và khả năng truyền dẫn ở khoảng cách xa. Tuy nhiên, hệ thống thông tin quang cũng có một số hạn chế, chẳng hạn như chi phí cao và độ phức tạp trong thiết kế và triển khai. Trong tương lai, với sự phát triển của công nghệ, các hạn chế này sẽ dần được khắc phục, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới cho hệ thống thông tin quang trong lĩnh vực đo lường. Theo tài liệu, hướng phát triển của luận văn là tập trung vào thiết kế phần mềm cho hệ thống.

5.1. So sánh ưu nhược điểm của các công nghệ truyền dẫn quang

Hiện nay có nhiều công nghệ truyền dẫn quang khác nhau, mỗi công nghệ có những ưu nhược điểm riêng. Các công nghệ phổ biến bao gồm truyền dẫn đơn kênh, truyền dẫn đa kênh, truyền dẫn coherent và truyền dẫn không coherent. Truyền dẫn đơn kênh đơn giản và chi phí thấp, nhưng dung lượng hạn chế. Truyền dẫn đa kênh tăng dung lượng, nhưng phức tạp hơn. Truyền dẫn coherent có hiệu năng cao, nhưng chi phí cao. Truyền dẫn không coherent đơn giản hơn, nhưng hiệu năng thấp hơn. Việc lựa chọn công nghệ truyền dẫn phù hợp phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

5.2. Xu hướng phát triển của hệ thống thông tin quang trong tương lai

Trong tương lai, hệ thống thông tin quang sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ, với các xu hướng chính như tăng tốc độ truyền, tăng dung lượng, giảm chi phí và tăng tính linh hoạt. Các công nghệ mới, chẳng hạn như truyền dẫn không gian tự do, truyền dẫn lượng tử và truyền dẫn holographic, hứa hẹn sẽ mang lại những đột phá trong lĩnh vực thông tin quang. Hệ thống thông tin quang sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các ứng dụng khác nhau, từ viễn thông đến đo lường và khoa học.

5.3. Cơ hội và thách thức ứng dụng công nghệ quang trong đo lường

Việc ứng dụng công nghệ quang trong đo lường mang lại nhiều cơ hội, chẳng hạn như tăng độ chính xác, tăng tốc độ đo, mở rộng phạm vi đo và giảm chi phí. Tuy nhiên, cũng có nhiều thách thức cần vượt qua, chẳng hạn như chi phí đầu tư ban đầu cao, yêu cầu kỹ thuật cao và độ phức tạp trong thiết kế và triển khai. Để tận dụng tối đa tiềm năng của công nghệ quang trong đo lường, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà nghiên cứu, kỹ sư và nhà sản xuất.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Hệ Thống Quang

Nghiên cứu và phát triển hệ thống thông tin quang ứng dụng trong đo lường là một lĩnh vực đầy tiềm năng và hứa hẹn. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy những ưu điểm vượt trội của hệ thống thông tin quang so với các phương pháp truyền dẫn truyền thống. Trong tương lai, với sự phát triển của công nghệ, hệ thống thông tin quang sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong các ứng dụng đo lường khác nhau, từ công nghiệp tự động hóa đến giám sát môi trường và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu sâu hơn về mô hình hóa hệ thống thông tin có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.

6.1. Tổng kết những đóng góp chính của luận văn về thiết kế quang

Luận văn này đã đóng góp vào việc làm rõ các khía cạnh kỹ thuật của việc thiết kế hệ thống thông tin quang cho các ứng dụng đo lường. Nó trình bày một phân tích chi tiết về các thách thức và cơ hội liên quan đến việc triển khai hệ thống quang, cũng như cung cấp các giải pháp thiết kế và tối ưu hóa hiệu quả. Đặc biệt, luận văn này đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn linh kiện quang phù hợp, thiết kế trạm lặp hiệu quả và sử dụng các kỹ thuật điều chế và mã hóa tín hiệu tiên tiến.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo về hệ thống thông tin

Có nhiều hướng nghiên cứu tiềm năng để tiếp tục phát triển hệ thống thông tin quang trong tương lai. Một trong những hướng nghiên cứu quan trọng là phát triển các công nghệ truyền dẫn mới, chẳng hạn như truyền dẫn không gian tự do và truyền dẫn lượng tử. Một hướng nghiên cứu khác là phát triển các linh kiện quang mới, chẳng hạn như laser bán dẫn công suất cao và bộ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium (EDFA) hiệu quả. Hơn nữa, cần có các nghiên cứu sâu hơn về các ứng dụng cụ thể của hệ thống quang trong các lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như đo lường, y tế và năng lượng.

6.3. Nhấn mạnh tầm quan trọng của ứng dụng hệ thống quang đo lường

Luận văn này kết luận bằng cách nhấn mạnh tầm quan trọng của việc ứng dụng hệ thống quang trong đo lường. Hệ thống quang mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tăng độ chính xác, tăng tốc độ đo, mở rộng phạm vi đo và giảm chi phí. Việc ứng dụng hệ thống quang trong đo lường sẽ giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng của các quá trình sản xuất, giám sát môi trường và nghiên cứu khoa học. Do đó, cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển hệ thống quang để khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1V. " tit tetieeestereer see dS Chương V.Thiết kế phan mém cho hé thong 116 5.Toat tan chương trình thu thập dữ liệu 6 kênh 116 3.Chương trình cho vi xử lý.Chương trình phục vụ 119 5.Chương trình chỉnh. cà cà cóc cccce. Đánh giá kết quả,sai số - 128 Kết luận chương v 129 PHỤ LỤC.

cà cà Séc se He beet 130 KẾT LUẬN CHUNG. - 133 HUONG PHÁT TRIÊN CÚA LUẬN VĂN. 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO.138 Bộ môn RỆ thuật do va tin học công nghiệp 3 Trường Dai hoc Bach Khoa Hà Nội Chức năng của các phần tử của hệ thống có thể nhận biết thông qua việu so sảnh với một hệ thống thông tin diện TNguôn tín hiệu "Tín hiệu thu ay | Neuén Phin ¡ Điểm | Benn : ein May / thông tin|i iện | l—+ì> quá chễ |T~ truyền din | từ è tính ey A B Cc Hình 1.Hệ thẳng thông tin điện. ! | Ị Ị : Ị ¡| Bển| ¡ Phin! 1| Soi +| đổi ¡ | Phần Máy bự điện —† fe] quang —t=| quang —+| điệu tính : tir 1 1 5Q ¡ | điện 1 tử ; 1 + |O/E t ‡ 1 1 | | O A H e D Hình 1.1b Hệ thông thong fin quang.

Sơ đỗ hệ thông thông tin “Từ hai sơ đỗ hệ thông trên ta thấy các phần tử của hai hệ thống là tương, đẳng nhau: - Nguồn tỉn hiệu thông tin là như nhau, đều là các đạng thông tin thông, thường như tiếng nói, hình anh, sé ligu. - Phần diễn tử: là phần chung của cả hai hệ thống, dé xử lý nguồn tin, tao ra cdc tin hiểu diện đưa vào cá hệ thống truyền dẫn, có thể là tín hiệu analog hoặc digital (điểm A). + Bộ biến dễi diện quang H/O để thức hiện diều biến tín hiệu điện vào cường độ bực xa quang để phát đi, có chức năng như bộ điều biển của hệ thống thông tin điện. Cũng như trong thông tin điện, với nhiều phương thức diéu biến khác nhau, trong thông tin quang cũng có nhiều phương pháp điều biển tín hiệu điện vào bức xạ quang.

Tín hiệu phát ra tại điểm B trong hình b Bộ môn RỆ thuật đo và tin học công nghiệp 9 Trường Dai hoc Bach Khoa Hà Nội - 1966: Charles H. Kao và George A. Hokham, hai kỹ sư ở phòng thí nghiệm Sundard Tclecommunicaions của Anh, đề xuất việc dùng sợi thuỷ tỉnh để dẫn ánh sáng. Nhưng do công nghệ chế tạo sợi quang thời dó còn han chế nên suy hao của sợi quang là quá lớn (1000đB/&m).

- 1970: Hãng Coming Glass Works chế tạo thành công sợi quang ST (Step Index: sợi quang có chiết suất nhảy bậc) có suy hao nhỏ hơn 20 đen ở bước sóng 633nm - 1972: Loại sợi Gi (Graded-Index: sợi quang có chiết suất giảm dẫn) được chế tạo với độ suy hao 4dB/km. - 1983: Soi don mode (SM) duce xuất xưởng ở MỸ Ngày ngay loại sợi đơn mode được sử dụng rộng rãi, độ suy hao của loại sợi này uòn khoảng 0.2đ3/km ở bước sóng 1. CAC DANG KENH TRUYEN THONG TIN. Kênh truyền hửu tuyến *_ Việc truyền dẫn lín hiệu điện dựa trên những loại nắp đồng trục, gấp xoắn có các đặc điểm sau: + Tốc đệ truyền tin hiệu chậm.

+ Độ suy hao tín hiệu lớn. + Truyện ở khoảng cách gần. + Chịu ảnh hưởng oủa nhiễu vì vậy cần phải cỏ biện pháp chống nhiễu. + Ngoài ra trong diéu kiến cần phép nỗi nhiễu thiết bị thi số lượng cáp sẽ lớn, gây ra khó khăn trơng việc lắp đặt dây.

Kênh truyền vô tuyến * Khi cẦn truyền tin ở những nơi có địa hình phức tạp, khó khăn cho việc lắp đặt dây chúng ta có thể dùng hệ thống thu phát tín hiệu vô tuyến điện để truyền tin và dây là một bước cải tiến của việc dùng tín hiệu vô tuyến dễ mang théng tin. BG mon kj thuat do va tin hoc cong nghiép 7 Trường Dai hoc Bach Khoa Hà Nội Chức năng của các phần tử của hệ thống có thể nhận biết thông qua việu so sảnh với một hệ thống thông tin diện TNguôn tín hiệu "Tín hiệu thu ay | Neuén Phin ¡ Điểm | Benn : ein May / thông tin|i iện | l—+ì> quá chễ |T~ truyền din | từ è tính ey A B Cc Hình 1.Hệ thẳng thông tin điện. ! | Ị Ị : Ị ¡| Bển| ¡ Phin! 1| Soi +| đổi ¡ | Phần Máy bự điện —† fe] quang —t=| quang —+| điệu tính : tir 1 1 5Q ¡ | điện 1 tử ; 1 + |O/E t ‡ 1 1 | | O A H e D Hình 1.1b Hệ thông thong fin quang. Sơ đỗ hệ thông thông tin “Từ hai sơ đỗ hệ thông trên ta thấy các phần tử của hai hệ thống là tương, đẳng nhau: - Nguồn tỉn hiệu thông tin là như nhau, đều là các đạng thông tin thông, thường như tiếng nói, hình anh, sé ligu.

- Phần diễn tử: là phần chung của cả hai hệ thống, dé xử lý nguồn tin, tao ra cdc tin hiểu diện đưa vào cá hệ thống truyền dẫn, có thể là tín hiệu analog hoặc digital (điểm A). + Bộ biến dễi diện quang H/O để thức hiện diều biến tín hiệu điện vào cường độ bực xa quang để phát đi, có chức năng như bộ điều biển của hệ thống thông tin điện. Cũng như trong thông tin điện, với nhiều phương thức diéu biến khác nhau, trong thông tin quang cũng có nhiều phương pháp điều biển tín hiệu điện vào bức xạ quang. Tín hiệu phát ra tại điểm B trong hình b Bộ môn RỆ thuật đo và tin học công nghiệp 9 Trường Dai hoc Bach Khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Phương tiện thông tin ra đời nhằm đánh dấu sự phát triển của văn minh nhân loại, cho tới bây giờ người ta cũng không thé nói hết được tầm quan trọng của nó.

Ngày nay các hệ thống thông tin hiện dại đã tạo diễu kiện cho con người ở khắp nơi trên thể giới được giao tiếp với nhau một cách thuận lợi và nhanh chóng. Cùng với sự phát triển về công nghệ théng ln, các hệ thống thông tin quang đã nỗi lên như lả hệ thống thông tin tiên tiền vào bậc nhất. Nó đã được triển khai nhanh trên mạng lưới viễn thông các nước trên thể giới với đủ mọi câu hinh linh hoạt, ở tốc độ và cự ly truyền dẫn phong phú, dám bảo chất lượng dịch vụ viễn thông tốt nhất. Trên thê giới hệ thông cáp quang đã nhanh chóng được ứng dụng vả nó đã được khai thác tong các lĩnh vực khác nhau như: bưu diện, phát thanh, truyền hình, diện lực,.

Hệ thống thông tin quang đã được sử đụng trong lĩnh vực truyền thông tin, kết nỗi những thiết bị đơn lẻ, những hệ thống đơn giản tạo ra những hệ thống phức tạp có độ lịch hợp lớn nhằm nâng cao hiệu quả của công việc. Trong mỗi ngành khác nhau sẽ có những hệ thông khác nhau và việc khai thác hệ thống thông tin quang cũng khác nhau Hệ thắng đo lường điều khiến là một trong số các hệ thông, có ứng dụng, hệ thống thông tin quang. Trong đó thông tin quang làm nhiệm vụ thông tin liên lạc piữa các thiết bị, trao dỗi thông tin giữa các thiết bị với máy tính. Máy tính làm nhiệm vụ giám sát, thu thập, xứ lý số liệu và điều khiển, do đó nó đổi hỏi phải có tốc độ cao để có thé xử lý théng tin va diéu khiển trong thời gian thưc.

Và thông tin quang đã đảm bảo hệ thông truyễn tin làm việc liên tục, thông tin truyền đi chính xác, lốc độ truyền cao, dung lượng đường truyền lớn, có khả năng chống nhiu cao, dộ suy hao tín hiệu là nhỏ và có khã năng truyền xa. Bộ môn RỆ thuật do va tin học công nghiệp 4 Trường Dai hoc Bach Khoa Hà Nội +OGần phải cỏ một bộ thu phát tín hiệu đặt tại nơi thu va phát. + Cần phải có một ặp ängLen làm nhiệm vụ truyền nhận thông tin + Việc sử dụng tỉn hiệu vô tuyến điện lảm nhiệm vụ mang thông tìn có thé bị ảnh hưởng bởi từ trường của trái đất, thời tiết, địa hinh giữa nơi thu và phát ! Ngoài ra người sử dụng phải đăng ký với cơ quan có thẫm quyền về dai tần số của tín hiệu võ tuyển điện 1. Kênh truyền bằng cáp quang Sử dụng cáp quang để truyền tín hiệu ánh sáng.Có các đặc điểm sau: + Thông tin truyền di it bị suy hao + Thông tin truyền đi không chiv anh hưởng của nhiễu điện trường và nhiễu từ trường.

+ Tốc độ tuyển tin lớn. +Dung lượng truyền tin lớn, truyền tải được nhiêu thông tin. +Nều có cùng năng lực truyền dẫn thị giá thánh cáp quang chỉ bằng /10 cap điện. Từ các nhận xét trên ta thấy việc truyền thông tin bằng áng sảng có hiệu quả và kinh tế hơn so với các tin hiệu mang thông tín khác.

MÔ HÌNH CỦA HỆ THÔNG THÔNG TIN QUANG Eh: với thông tin hữu tuyến và vô Luyển — gác loại thông tin sử dụng các môi trường truyền dẫn tương ứng là dây dẪn và không gian — thông tin quang 14 một hệ thống truyền tin thông qua sợi quang. Diễu đó có nghĩa là thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau dó ảnh sáng được truyền qua sợi quang, Nhưng thông tin quang có tế chức hệ thống tương tự như các hệ thống thông tin khác vì vậy ta xét mô hình chung của hệ thắng, Bộ môn RỆ thuật do va tin học công nghiệp R Trường Dai hoc Bach Khoa Hà Nội - 1966: Charles H. Kao và George A. Hokham, hai kỹ sư ở phòng thí nghiệm Sundard Tclecommunicaions của Anh, đề xuất việc dùng sợi thuỷ tỉnh để dẫn ánh sáng.

Nhưng do công nghệ chế tạo sợi quang thời dó còn han chế nên suy hao của sợi quang là quá lớn (1000đB/&m). - 1970: Hãng Coming Glass Works chế tạo thành công sợi quang ST (Step Index: sợi quang có chiết suất nhảy bậc) có suy hao nhỏ hơn 20 đen ở bước sóng 633nm - 1972: Loại sợi Gi (Graded-Index: sợi quang có chiết suất giảm dẫn) được chế tạo với độ suy hao 4dB/km. - 1983: Soi don mode (SM) duce xuất xưởng ở MỸ Ngày ngay loại sợi đơn mode được sử dụng rộng rãi, độ suy hao của loại sợi này uòn khoảng 0.2đ3/km ở bước sóng 1. CAC DANG KENH TRUYEN THONG TIN.

Kênh truyền hửu tuyến *_ Việc truyền dẫn lín hiệu điện dựa trên những loại nắp đồng trục, gấp xoắn có các đặc điểm sau: + Tốc đệ truyền tin hiệu chậm. + Độ suy hao tín hiệu lớn. + Truyện ở khoảng cách gần. + Chịu ảnh hưởng oủa nhiễu vì vậy cần phải cỏ biện pháp chống nhiễu.