RU67363U1 - Беспроводная дуплексная оптическая система связи - Google Patents

Abstract

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.

Description

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, 1₂ - 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 (3₂) и фотоприемное устройство 4₁ (4₂), установленное в фокальной плоскости объектива 3₁ (3₂). При этом оптические оси приемопередатчиков 1₁ (1₂) пространственно совмещены и образуют единую оптическую ось O₁-O₂. Входы излучателей 2₁ (2₂) и выходы фотоприемников 4₁ (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 2₁ 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.

Claims (3)

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.