1 Kirish
Sanoat avtomatizatsiyasida mobil transport vositalari va markaziy boshqaruv xonalari o'rtasida ma'lumotlarni uzatish uchun simli aloqa usullari aloqa kabellarini sudrab borish zarurati tufayli noqulay; simsiz aloqa usullari, aksincha, sanoat muhitining og'ir sharoitlari tufayli yuqori xato stavkalaridan aziyat chekadi. Induksion{1}}asosidagi simsiz maʼlumotlar aloqasi (Induksion radio orqali maʼlumotlarni uzatish) maʼlumot almashish uchun kodlangan kabel (induksion avtobus sifatida ham tanilgan) va induksion antenna oʻrtasidagi elektromagnit induktsiyadan foydalanadi. Simsiz aloqa diapazoni 5–20 sm gacha qat'iy cheklanganligi sababli, bu usul ham lokomotiv harakatining moslashuvchanligini, ham aloqa sifatining ishonchliligini ta'minlaydi, shu bilan birga aloqa vaqtida harakatlanayotgan lokomotiv holatini real vaqt-kuzatish imkonini beradi.
Sanoat sharoitidagi elektr jihozlari, xususan, harakatlanuvchi lokomotivlardagi oʻzgaruvchan{0}}chastota tezligini boshqarish moslamalari induktiv simsiz maʼlumotlar aloqasining tashuvchi chastotasiga oʻxshash yoki shunga oʻxshash kuchli harmonikalarni hosil qilishi mumkin. Ushbu ko-chastota shovqinini tarmoqli o‘tkazuvchi filtrlar bilan susaytirib bo‘lmaydi. Agar kirishda uni bostirish uchun samarali choralar ko'rilmasa, induktiv simsiz ma'lumotlar aloqasining xatolik darajasi sezilarli darajada oshib, tizimni ishlamay qolishi mumkin. Baosteel kompaniyasining I bosqichdagi koks pechining elektr tizimini qayta jihozlashda Yaponiyadan keltirilgan uskunalardan foydalanildi. Haqiqiy ishda "induksion shina aloqasida tez-tez uzilishlar kuzatildi, tahlillar sabab tasodifiy kuchli shovqin va antennani aniqlash buzilishi bilan bog'liq". Shunday qilib, ba'zi amaliy ilovalarda ma'lumotlar uzatish uchun induktiv simsiz texnologiyadan voz kechildi, faqat induktiv simsiz joylashuvni aniqlash texnologiyasi qabul qilindi.
Induktiv simsiz ma'lumotlar aloqasiga aralashuvni bostirish uchun ushbu sohadagi mutaxassislar va olimlar keng qamrovli tadqiqotlar o'tkazdilar. Bir tadqiqot induktiv simsiz differensial qabul qiluvchi antenna konfiguratsiyasini taklif qilgan bo'lsa, boshqasi bitta uzatish liniyasiga ega ikkita qabul qiluvchi antennalardan foydalanish usulini taklif qildi. Ushbu maqolada taqdim etilgan "bir qabul qiluvchi antennaga ega boʻlgan oʻzaro kesishgan ikki tomonlama uzatish liniyalari" induktiv simsiz maʼlumotlar aloqasi uchun ko-kanal shovqinlarini bostirish texnikasi qoʻshma kanal shovqinini samarali bostirishi, signalning{4}}-shovqin nisbatini yaxshilashi va yerga asoslangan joylashuvni aniqlash{{6} uchun mos keladi.
2 Induktiv simsiz ma'lumotlar aloqasining asosiy tamoyillari
Ko-kanal shovqinlarini bostirish texnologiyasi induktiv simsiz ma'lumotlar aloqasida signal-to- shovqin nisbatini yaxshilash tamoyilini tahlil qilish uchun, avvalo, biz qisqacha tahlil qilamiz va induktiv simsiz ma'lumotlar aloqasining asosiy tamoyillari bilan tanishamiz.
2.1 Kodlangan kabel va induktiv antenna
Kodlangan kabel tekis shaklga ega va belgilangan kodlash sxemasiga muvofiq ma'lum nuqtalarda kesib o'tadigan bir necha juft uzatish liniyalarini o'z ichiga oladi. Kodlangan kabel ko'chma lokomotivning yo'llari bo'ylab o'rnatiladi, bir uchi markaziy boshqaruv xonasiga ulanadi.
Induksion antenna ikkita bobinlardan iborat-biri uzatuvchi antenna, ikkinchisi plastik qutiga oʻralgan qabul qiluvchi antenna- boʻlib, odatda antenna qutisi deb ataladi. Antenna qutisi harakatlanuvchi lokomotivga o'rnatiladi va lokomotivning boshqaruv kabinetiga ulanadi. Antenna qutisi lokomotiv bilan harakat qiladi va har doim kodlangan kabeldan 5-20 sm masofani saqlaydi. 1-rasmga qarang.
Antenna qutisi kodlangan kabelga yaqin joylashganda, kodlangan kabeldagi har bir uzatish liniyalari juftligi antenna qutisi ichidagi bobinlarda javobni keltirib chiqaradi va shu bilan antenna qutisi va kodlangan kabel o'rtasida qisqa-diapazonli simsiz aloqa kanalini o'rnatadi.
2.2 Induktsiyalangan signalning amplitudasi va fazasini tahlil qilish
2-rasmda antenna bobini yonida tekis yotqizilgan L uzatish liniyasining sxematik diagrammasi ko'rsatilgan. 2-rasmda antennaning kengligi va kodlangan kabeldagi ikkita kesishuvchi uzatish liniyalari orasidagi masofa W ga teng, bu erda W=2r.
Ta'rif: Antenna lasanining markaziy nuqtasi antenna bobini holati sifatida aniqlanadi; L uzatish liniyasining ikkita kesishmasi orasidagi hudud L uzatish liniyasining K mintaqasi (K=I, II, III, …) deb ataladi va d masofasi antenna bobini x pozitsiyasining tegishli K mintaqasining markaziy chizig'idan chetlanishini ifodalaydi.
Antenna lasanini uzatuvchi lasan sifatida ishlatib, biz aloqa uzatish liniyasida hosil bo'lgan induktsiya elektromotor kuchini tahlil qilamiz. Elektromagnit induktsiya nazariyasiga ko'ra, antenna bo'lagidan i=Imsinʼnt tok o'tganda, uzatish liniyasida induktsiyalangan emf e=di/dt ni tashkil qiladi. Bu erda o'zaro indüktans koeffitsienti M antenna bobini holatiga (x, y, z) bog'liqdir. Agar antenna lasan x-yo‘nalishi bo‘ylab harakatlanar ekan, y va z o‘zgarmas bo‘ladi deb faraz qilsak, u holda:
e=f(x)ōImcosʼnt
Bog'lanish mavjudligi sababli, uzatish liniyasining I hududida hosil bo'lgan induktsiyalangan emf eI II mintaqada hosil bo'lgan induktsiyalangan emf eII bilan fazadan tashqarida. Malumot sifatida eI fazasini oladigan bo'lsak
n teng bo'lganda, uzatish liniyasida induktsiyalangan emf eI bilan fazada bo'ladi; n g'alati bo'lsa, e I bilan fazadan tashqarida va faza koeffitsienti (-1) n.
O'tkazuvchi lasan va kodlangan kabel orasidagi masofa z kichik bo'lsa, uzatuvchi lasan tomonidan hosil qilingan magnit oqim chiziqlari x-yo'nalishi bo'ylab bir tekis taqsimlangan va uzatish liniyasidan perpendikulyar ravishda o'tgan deb taxmin qilinishi mumkin. Shuning uchun elektr uzatish liniyasida hosil bo'lgan induksiyalangan elektromotor kuchning A kattaligi e uzatish liniyasining samarali induksiya maydoniga proportsionaldir. 2-rasmda ko'rsatilganidek, antenna bobini 1 (d=0) holatida bo'lganda, samarali induksiya maydoni S=Vt × B maksimal bo'ladi va A=Amax. Antenna bobini 3 ning d=r holatida samarali induksiya maydoni S=0 va A=0. Antenna bobini 2 holatida samarali induksiya maydoni S=(W – 2d) × B. Biz quyidagilarni olamiz:
Aksincha, agar aloqa uzatish liniyasidan oqim o'tkazilsa va antenna bobini qabul qiluvchi lasan sifatida ishlatilsa, (1) dan (3) gacha bo'lgan tenglamalar o'zaro indüktans printsipi asosida baribir to'g'ri bo'ladi.
3 Shovqinni bostirish usullari
Interferentsiyani, xususan, ko-kanal shovqinini bostirishning eng samarali usuli shovqin shovqinining qabul qiluvchi tomonga kirishining oldini olishdir. Shuning uchun dizayn falsafasi quyidagicha: boshqaruv xonasida-kodlangan kabel aloqa uzatish liniyasi- va qabul qiluvchi uchi-qabul qiluvchi antenna-boshqaruv xonasida qabul qiluvchi uchi uchun oqilona dizaynni amalga oshirish orqali-qabul qiluvchi antenna- shovqin shovqini susaytiriladi, aloqa signallari imkon qadar susaygan holda yoki hatto kuchsizlanganda ham zaiflashadi. shu orqali signalning{6}}shovqinga- nisbatini yaxshilash maqsadiga erishiladi.
3.1 Yagona qabul qiluvchi antennani teng oraliqda kesib o'tuvchi ikkita uzatish liniyasini loyihalash
"Teng oraliqda bitta qabul qiluvchi antennani kesib o'tuvchi ikkita uzatish liniyasini loyihalash" da kodlangan kabel ichida L0 va L1 o'zaro kesishgan ikki juft aloqa uzatish liniyalari joylashtirilgan. Yagona uzatuvchi antenna va bitta qabul qiluvchi antenna ishlatiladi; qabul qiluvchi antenna o'tkazgichlarni bir nechta burilishlar bo'ylab kesishgan shaklda o'rash orqali hosil bo'ladi va shuning uchun qabul qiluvchi g'altak 1 va qabul qiluvchi lasan 2 dan iborat deb hisoblanishi mumkin. Kesishgan uzatish liniyalari orasidagi masofa, kesishgan qabul qiluvchi antennalar orasidagi masofa va uzatuvchi lasanning kengligi barcha W3-rasmda ko'rsatilganidek.
Shakl 3 (a) operatsiyaning haqiqiy tuzilishi va sxematik diagrammasini ko'rsatadi. 3(b)-rasmda L0 va L1 uzatish liniyalarining, uzatuvchi antenna va qabul qilish antennasining soddalashtirilgan sxematik diagrammasi ko'rsatilgan bo'lib, tahlil qilish qulayligi uchun tekis joylashtirilgan; haqiqiy ilovalarda, Vt=20 sm.
3.2 Elektr uzatish liniyalarining shovqinlarini bostirish tahlili
Lokomotivdagi uzatish antennasiga signal oqimi qo'llanilganda, boshqaruv markazi signalni aloqa uzatish liniyalari orqali qabul qiladi. Interferentsiya shovqinini bostirish uchun L0 uzatish liniyasi muntazam ravishda Vt oralig'ida kesib o'tadi. Bu masofadan turib, bu o'ralgan -juft kabel sifatida ko'rinadi va bir necha dB dan 30 dB gacha bo'lgan shovqin shovqinini o'rtacha 15 dB gacha bostirishni ta'minlaydi.
Aloqa signallari uchun (3) tenglamaga ko'ra, L0 aloqa uzatish liniyasidagi induksiyalangan signalning amplitudasi AL0 antenna holatining funktsiyasidir. Uzatuvchi lasanning markazi L0, AL0=0 dagi har qanday kesishish nuqtasiga to'g'ri kelsa, kanal o'lik zonasiga olib keladi. Bunday vaziyatni oldini olish uchun kodlash kabeli ichida L1 aloqa uzatish liniyalarining qo'shimcha juftligi o'rnatiladi, ularning kesishish nuqtalari 3-rasmda ko'rsatilganidek, L0 dan farq qiladi. keyin, r=d0 + d1. eL0 L0 uzatish liniyasi tomonidan induktsiya qilingan signalni va eL1 L1 uzatish liniyasi tomonidan induktsiya qilingan signalni bildirsin. Boshqaruv xonasining elektron uskunasida eL1 90 gradusga siljigan e'L1{24}}signal eL0 bilan yig'ilib, kompozit signal e olinadi. (2) tenglamaga ko'ra, bizda:
Ushbu nuqtada uzatish antennasi eng yomon holatda. e ning vektor diagrammasi 4-rasmda ko'rsatilgan.
Yuqoridagi tahlil shuni ko'rsatadiki, 3-rasmda ko'rsatilgan kesishgan ikki{0}}uzatuv-chiziqli qabul qiluvchi shovqin shovqinini bostirishda juda samarali. Aloqa signallari uchun uzatish antennasi eng yomon holatda-bo‘lganda, 3 dB pasayish kuzatiladi.
3.3 Qabul qiluvchi antenna tomonidan shovqinlarni bostirish tahlili
Interferentsiya shovqini uchun an'anaviy qabul qiluvchi antennalar o'zaro bog'lanmagan-bir bobinlardan iborat va shovqinga qarshilik ko'rsatmaydi. Biroq, 3-rasmda ko'rsatilgan qabul qiluvchi antennada kesishgan 1 va 2-qabul qiluvchi bobinlar mavjud. Dalada ishlayotganda, ikkita bobinda induktsiya qilingan eN1 va eN2 shovqin shovqin elektromotor kuchlari fazadan tashqarida. Agar shovqin elektromagnit to'lqinlari qabul qiluvchi antennaning x-yo'nalishi bo'ylab kichik 2 Vt maydonda bir xilda taqsimlangan bo'lsa, u holda eN1=−eN2 va qabul qiluvchi antenna tomonidan chiqarilgan shovqin elektromotor kuchi eN, eN1 + eN2=0. bo'ladi.
Aloqa signallari uchun markaziy boshqaruv xonasi tomonidan uzatiladigan modulyatsiyalangan signal f₀ kuchaytiriladi va L₀ uzatish liniyasi orqali uzatiladi; f₁ signali (f₀ bilan 90 daraja fazadan tashqarida) kuchaytiriladi va L₁ uzatish liniyasi orqali uzatiladi. Ushbu ikkita signal kodlash kabeli yaqinidagi bo'shliqda birlashtirilgan elektromagnit maydon hosil qiladi, bu kodlash kabeli yaqinida joylashgan qabul qiluvchi antenna tomonidan aniqlanadi va qabul qilinadi. f₀ va f₁ ortogonal bo'lganligi sababli, kanalning o'lik zonalaridan qochish kerak. An'anaviy qabul qiluvchi antennada hosil bo'lgan induktsiya signallari (6) tenglama bilan tavsiflanadi. 3-rasmda ko'rsatilganidek, qabul qiluvchi antenna 1 va 2-qabul qiluvchi sariqlarda mos ravishda e (1) va e (2) induksiyalangan elektromotor kuchlarni hosil qiladi. Teng masofadagi kesishish xususiyatlari tufayli qabul qiluvchi antenna har qanday holatda quyidagilarga javob beradi:
(1) d0(1)=d0(2), d1(1)=d1(2); (6) tenglamaga muvofiq e(1) va e(2) ning kattaliklari teng;
(2) Agar Li (i=0, 1) elektr uzatish liniyasining K hududida hosil boʻlgan elektromagnit maydon 1-qabul qiluvchi gʻaltakda hukmron boʻlsa, K+1 mintaqada hosil boʻlgan elektromagnit maydon 2-qabul qilish boʻlagida hukmronlik qiladi. Elektr uzatish liniyalarining kesishishi tufayli K+1 hududida hosil boʻlgan elektromagnit maydon, K+1 mintaqasida hosil boʻlgan elektromagnit maydon, K+1 bilan oʻzaro bogʻlangan koʻndalang koʻndalang koʻndalang koʻlamli 2 fazadan tashqarida boʻladi. qabul qilish bobini 1, ikki fazali inversiyadan so'ng, e (1) va e (2) fazalari bir xil bo'ladi.
Demak, aloqa signalidan qabul qiluvchi antenna tomonidan ajratilgan e=e(1) + e(2)=2e(1) induksiyalangan elektromotor kuchi an’anaviy qabul qiluvchi antennadan ikki baravar ko‘p.
Bundan tashqari, uzatish bobini signal yuborganda, uzatish lasanining ikkala uchidagi kuchlanish 200 Vp-p ni tashkil qiladi. Kuchli uzatiladigan signal qabul qiluvchining oldingi kuchaytirgich pallasiga zarar etkazishining oldini olish uchun uzatish bobini qabul qiluvchi antennaning ikkita bo'lagi orasiga o'rnatiladi. Shunday qilib, qabul qiluvchi antennada uzatuvchi antenna signali tomonidan induktsiya qilingan elektromotor kuch taxminan nolga teng.
3.4 Qabul qiluvchi antenna shovqinlarini bostirishning eksperimental tahlili
Tajriba shartlari quyidagicha edi: elektr uzatish liniyasining umumiy uzunligi 3 m, Vt=20 mm. Aloqa tezligi 4800 b/s, FSK modulyatsiyasi va tashuvchi chastotasi 49 kHz bo'lgan haqiqiy induktiv simsiz ma'lumotlar aloqasi uskunalari to'plami ishlatilgan. Oddiy ish paytida L0 dan o'tadigan modulyatsiyalangan signalning eng yuqori oqimi 0,07 A ni tashkil etdi; uzatuvchi antenna bobidan o'tadigan modulyatsiyalangan signalning eng yuqori oqimi 0,38 A ni tashkil etdi.
Tajriba davomida uzatuvchi lasan va kodlangan kabel orasidagi masofa z 200 mm da, uzatuvchi bobinning markazi esa L0 ning bir kesishmasi bilan hizalangan holda saqlangan. Bunday sharoitlarda L1 uzatish liniyasidagi induksiyalangan signal kuchlanishining amplitudasi VL1=25 mVp-p, qabul qiluvchi antennadagi induksiyalangan signal kuchlanishining amplitudasi esa VA=20 mVp-p sifatida o‘lchandi.
Agar shovqin manbai sifatida signal generatori ishlatilsa va shovqinni keltirib chiqarish uchun ulash uchun bir juft parallel simlar ishlatilsa, 5-rasmga qarang. Signal generatori shovqin kuchlanishini chiqaradi v=Vm sin(2pft), bu erda f=49 kHz va R=130 Ō.
Shakl 5 (a) da ko'rsatilgan tajriba an'anaviy qabul qiluvchi antennadagi interferensiyaga to'g'ri keladi, 5 (b) shaklda ko'rsatilgan tajriba esa qabul qiluvchi antennaning kesishgan sariqlaridagi interferensiyaga mos keladi. VNm (cho'qqi-cho'qqidan-cho'qqigacha) qabul qiluvchi antennadan olingan interferensiyani-qo'zg'atuvchi elektromotor kuchni bildirsin. 1-jadvalda ikkala tajriba uchun ma'lumotlar keltirilgan.
Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, tizim 48 dB gacha shovqin shovqinini bostirishga erishadi. Yuqorida keltirilgan nazariy va eksperimental tahlillar shuni ko'rsatadiki, bir xil masofadagi kesishgan qabul qiluvchi antennalardan foydalanish nafaqat kuchli shovqin shovqinini bostirishni ta'minlabgina qolmay, balki an'anaviy qabul qiluvchi antennalarga nisbatan aloqa signallarini 6 dB ga oshirishni ta'minlaydi va shu bilan signalning shovqin nisbatini sezilarli darajada yaxshilaydi.
4 Xulosa
"Teng masofada bitta qabul qiluvchi antenna bilan ikki tomonlama uzatish liniyalarini kesib o'tish" ni o'z ichiga olgan shovqinlarni bostirish texnikasi induktiv simsiz texnologiyadan foydalangan holda mobil lokomotivlarni kompyuterga asoslangan-markazlashtirilgan boshqarish tizimida qo'llanilgan. Amaliy ilovalarda bu usul sanoat muhitidagi shovqinlarni bostirishda, xususan, oʻzgaruvchan chastotali{3}}tezliklarni boshqarish qurilmalari tomonidan hosil boʻladigan ko-kanal shovqinlarini samarali bostirishda samarali ekanligini isbotladi va shu bilan maʼlumotlar aloqasi ishonchliligini taʼminladi. Albatta, ushbu maqolada taklif qilingan induktiv simsiz ma'lumotlar aloqasi uchun shovqinlarni bostirish texnologiyasi faqat qabul qiluvchi tomonda shovqinni bostirishga qaratilgan. Qattiq sanoat muhitida ishlaydigan elektron uskunalar uchun topraklama va ekranlash kabi qo'shimcha chora-tadbirlar amalga oshirilishi kerak; bular ushbu maqola doirasidan tashqarida.