F25 - Optický přenos signálu

přenos signálu optickým kabelem, fotodioda jako vysílač, fototranzistor jako přijímač, optický kabel a jeho přenosové vlastnosti při ohybu

Cíl

Ověřit si základní vlastnosti optického přenosu dat.

Pomůcky

• Souprava základních elektronických součástek (jeho součástí je optický přijímač a vysílač a kousek optického vlákna)
• voltmetr
• ohmmetr

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření asi 10s a vzorkovací frekvenci 100 Hz. Oživíme kanál A, ke kterému připojíme modul voltmetr (nastavený na rozsah 0 až 10V). Dále oživíme kanál E, na kterém nastavíme obdélníkové kmity s následujícími parametry: počet period 5, hladina 2.5V, amplituda 2.5 V.

Nejdříve si můžeme ověřit činnost červené fotodiody - vysílače. Přiveďme na svorky fotodiody napětí +5V, resp. i +12 V, či -12 V. Prohlédnete-li si fotodiodu zespodu panelu uvidíte, že je k ní do série zapojen ochranný rezistor. Z pedagogických důvodů můžeme napětí připojit přes vnější rezistor cca 100 až 1000 W. Ověřme při jaké polaritě signálu dioda svítí a kdy ne. Označení " + " u fotodiody možná trochu mate, ale někdy se takto označuje anoda diody. Fotodioda svítí pouze v propustném směru a je na ní úbytek napětí cca 1 až 1,5 V, tedy podstatně větší než na usměrňovací diodě.

1. přenos signálu: Optický vysílač na panelu, který je tvořen LED diodou a označen jako TX (transmitter) budíme signálem z kanálu E. Světlovod zasuneme do pouzdra LED diody a do pouzdra fototranzistoru. Fototranzistor spolu s pracovním odporem a napájecím napětím tvoří obvod přijímače. Voltmetrem, v kanálu A snímáme pulsy, které přenese optický kabel.

2. závislost kvality přenosu na mechanických vlastnostech optického vlákna - poloměr ohybu. Optické vlákno otočíme několikrát kolem tužky - UPOZORNĚNÍ - menší poloměr ohybu NENÍ přípustný - optické vlákno by se trvale deformovalo. Pouhým okem (opticky) útlum nepozorujeme, ale při kvantitativním proměřování je patrný (viz následující obrázek).

Vysvětlení

Optické vlákno je speciální světlovod, který s malými ztrátami přenáší světelný tok. To vlákno, které je součástí panelu elektronických prvků, je zhotoveno z plastu (existují též skleněná). Je víceplášťové (jádro + reflexní obal). Jeho schopnost vést světelný paprsek je založena na totálním odrazu paprsku od vnitřního povrchu reflexního pláště. Optická vlákna vedou paprsky na velké vzdálenosti s malým útlumem (0.3 dB/m).

Pozn.: Opět přestože LED dioda má v sobě zabudovaný ochranný pracovní odpor, je z metodických důvodů vhodné zařadit pracovní odpor 100 až 500 W.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014