Принцип работы передающей части устройства передачи данных по энергосети удобно объяснить, описав ее алгоритм работы (рис. 7.1).

Изначально устройство находиться в ожидающем режиме. То есть все данные, проходящие по шине данных и шине адреса ПК, поступают на вход устройства. Устройство проверяет адреса, по которым посланы эти данные, если адрес данных совпадает с адресом устройства передачи данных, то они поступают в устройство, иначе эти данные игнорируются устройством. Поступив на устройство, данные формируются в кадры, используя при этом протоколы Ethernet и V.42. Функции выделения и приема данных из ПК, а так же формирования кадров выполняет микропроцессор. Сформированные кадры поступают на относительный кодер. Относительное кодирование позволяет решить проблему неопределенности фазы биимпульса на приемной стороне. Однако, поскольку относительное декодирование является накопителем ошибок, то необходимо так же применять помехоустойчивое кодирование. Таким образом, данные поступают на помехоустойчивый кодер. С выхода помехоустойчивого кодера закодированные пакеты данных поступают на цифроаналоговый преобразователь, в котором происходит преобразование данных из цифрового вида в аналоговый. Это необходимо для дальнейшей модуляции. Поскольку спектр, полученного сигнала, шире полосы частот, на которой будут передаваться данные, то на выходе ЦАП стоят полосовые фильтры, которые ограничивают спектр сигнала по ширине диапазона передачи. Модуляция происходит в соответствии с выбранным диапазоном частот, на котором будут передаваться данные. Функции кодирования, цифроаналогового преобразования, фильтрации и модуляции выполняет DSP-контроллер.

Рисунок 7.1 – Алгоритм работы передающей части устройства

Управление процесса модуляции выполняет микропроцессор в соответствии с протоколом Ethernet. Данные, полученные после анализа канала связи или правильности приема данных в приемной части устройства передачи данных, поступают на микропроцессор, который их обрабатывает и выдает управляющие сигналы на DSP-контроллер. В этих управляющих сигналах может содержаться команда на переход на другой частотный диапазон (когда помеховая обстановка в основном диапазоне не соответствует норме), либо команда на ожидание освобождения канала связи (когда канал связи занят другими устройствами), либо команда на повторную передачу предыдущего кадра (когда в кадре произошла ошибка и ее не удалось исправить на приемном конце).

Таким образом, сигнал с выхода модулятора, адаптировавшись к данной среде передачи в адаптивном эквалайзере, через устройство присоединения передается в линию связи.

Передав данные, устройство передачи данных переходит в исходное состояние ожидания данных от ПК.

Выбор элементной базы выполняется на основе анализа функций, которые устройство выполняет. Таким образом, при выборе DSP-контроллера, необходимо учитывать, что он должен обладать необходимым количеством АЦП и ЦАП, объемом оперативной памяти, количеством параллельных портов, достаточной тактовой частотой, частотой дискретизации и разрядностью. Этим устройствам удовлетворяет 16-разрядный сигнальный процессор ADSP-2181 фирмы Analog Devices, который имеет в своем составе два АЦП и два ЦАП. Так же ADSP-2181 имеет возможность организации фильтрации, модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования. Технические характеристики ADSP-2181: рабочая (тактовая) частота - 10 МГц, максимальная частота дискретизации fД=550 кГц, объем оперативной памяти – 64 кБайт (имеет возможность расширения до 2 Мбайт), число параллельных портов – 4, напряжение питания 5 В [19]. Управление работой DSP-контроллера осуществляется микропроцессором. Фирмой Analog Devices рекомендовано совместное использование DSP-контроллера ADSP-2181 и микропроцессора Motorola MC68333. Микропроцессор имеет следующие характеристики: количество портов – 2 16-разраяных, 4 8-разрядных; тактовая частота – 16 МГц; объем ОЗУ – 32 кбайт; объем ПЗУ- 8 кбайт; объем ППЗУ – 32 кбайт. Так же данный микропроцессор имеет возможность подключения к персональному компьютеру.

Микросхема AA38477 производства фирмы Analog Devices представляет собой набор из 8 усилителей с перестраиваемым коэффициентом передачи и обладает следующими параметрами: коэффициент усиления - от -10 до 40 дБ, напряжение питания 5В, диапазон рабочих частот до 2 Мгц, коэффициент гармоник на частоте 10 кГц не более 0.02% [19]. Эти микросхемы служат усилителями в эхокомпенсаторе и адаптивном эквалайзере. В качестве дифсистемы используется стандартный трансформатор ТВТ10 ГОСТ 20938-75 [17]. Генератор несущих частот собран на микросхеме К1533ЛН1.

При выборе резисторов необходимо руководствоваться следующими правилами:

· чтобы обеспечить низкую температурную зависимость, необходимо выбирать резисторы с минимальным ТКС;

· выбираемые резисторы должны обладать минимальными собственными ёмкостью и индуктивностью, поэтому выбирается непроволочный тип резисторов;

· однако у непроволочных резисторов более высокий уровень токовых шумов, поэтому необходимо учесть и параметр уровня собственных шумов резисторов.

Прецизионные резисторы типа С2-29В удовлетворяют заданным требованиям (параметры взяты из [17]):

- номинальная мощность, Вт 0.125;

- диапазон номинальных сопротивлений, Ом ;

- ТКС (в интервале температур ), 106/°С ;

- ТКС (в интервале температур ), 106/°С ;

- Уровень собственных шумов, мкВ/В 1…5;

- Предельное рабочее напряжение постоянного и переменного тока, В 200.

Главный критерий при выборе ОУ – это его частотные свойства, так как реальные ОУ имеют конечную полосу пропускания.

Напряжение питания ОУ должно соответствовать напряжению источников питания.

Согласно справочнику [20] выбирается ОУ типа 140УД5А, конструктивно оформленный в корпусе типа 301.12-1. ОУ этого типа являются ОУ общего назначения с внутренней частотной коррекцией и защитой выхода при коротких замыканиях нагрузки и имеют следующие параметры:

- напряжение питания , В ;

- напряжение питания , В ;

- ток потребления  , мА ;

- напряжение смещения, мВ ;

- коэффициент усиления ОУ по напряжению ;

- частота единичного усиления , МГц ³14.

ОХРАНА ТРУДА

Анализ условий труда

Помещение, в котором будет использоваться разрабатываемое устройство, должно удовлетворять всем нормам условий труда человека. Поэтому данное помещение имеет достаточное естественное освещение через окна, а так же на рабочих местах организовано искусственное освещение, которое используется в темное время суток. Кроме рабочего освещения в помещении организовано аварийное освещение на случай отказа основного. Для работы в помещении 5 человек его площадь должна быть более 22.5 м2 (не менее чем по 4.5 м2 на человека), а объем – более 75 м3 (не менее чем по 15 м3 на человека). Класс помещения по степени опасности поражения электрическим током согласно ПУЭ-85 – без повышенной опасности, из-за отсутствия возможности одновременного прикосновения человека к, имеющим соединение с землей металлическим конструкциям с одной стороны и к металлическому корпусу приборов и оборудования с другой. Так же отсутствуют повышенная температура, влажность, токопроводная пыль и токопроводящий пол.