1 Réamhrá
In uathoibriú tionsclaíoch, tá modhanna cumarsáide sreangaithe le haghaidh tarchur sonraí idir feithiclí soghluaiste agus seomraí rialaithe lárnacha deacair mar gheall ar an ngá atá le cáblaí cumarsáide a tharraingt; tá modhanna cumarsáide gan sreang, ar an láimh eile, ag fulaingt ó rátaí earráide arda mar gheall ar dhálaí crua timpeallachtaí tionsclaíocha. Úsáideann cumarsáid sonraí gan sreang atá bunaithe ar ionduchtú (Tarchur Sonraí trí Raidió Ionduchtúcháin) ionduchtú leictreamaighnéadach idir cábla códaithe (ar a dtugtar bus ionduchtaithe freisin) agus aeróg ionduchtaithe chun faisnéis a mhalartú. Toisc go bhfuil an raon cumarsáide gan sreang teoranta go docht do 5–20 cm, áirithíonn an modh seo solúbthacht na gluaiseachta innill ghluaiste agus iontaofacht cháilíocht na cumarsáide, agus ag an am céanna cumasaítear rianú fíor-ama ar shuíomh an innill ghluaiste le linn cumarsáide.
Is féidir le trealamh leictreach i suímh thionsclaíocha, go háirithe gléasanna rialaithe luais minicíochta inathraithe ar innill ghluaiste, armónacha láidre a ghiniúint atá comhionann nó cosúil le minicíocht iompróra na cumarsáide sonraí ionduchtaithe gan sreang. Ní féidir le scagairí banda pas an trasnaíocht chomhmhinicíochta seo a mhaolú. Mura nglactar bearta éifeachtacha ag an ionchur chun é a shochtadh, méadóidh ráta earráide na cumarsáide sonraí ionduchtaigh gan sreang go suntasach, rud a d’fhéadfadh an córas a bheith neamh-inoibritheach. Bhain iarfheistiú córas leictreach oigheann cóic Céim I ag Baosteel úsáid as trealamh a allmhairíodh ón tSeapáin. I bhfeidhmiú iarbhír, "bhacthas cur isteach go minic ar an gcumarsáid busbar ionduchtúcháin, le hanailís ag cur an chúis le trasnaíocht láidir randamach agus saobhadh braite antenna." Mar thoradh air sin, i roinnt feidhmeanna praiticiúla, tá an teicneolaíocht ionduchtach gan sreang tréigthe le haghaidh cumarsáide sonraí, agus níor glacadh ach teicneolaíocht braite suímh gan sreang ionduchtach.
Chun cur isteach ar chumarsáid ionduchtach sonraí gan sreang a chosc, tá taighde fairsing déanta ag saineolaithe agus scoláirí sa réimse. Mhol staidéar amháin cumraíocht aeróige glactha difreálach ionduchtach gan sreang, agus mhol staidéar eile modh ina n-úsáidtear aeróg ghlactha dé le líne tarchurtha amháin. Is féidir leis na “línte dé-tarchurtha trasnaithe le haeróg ghlactha amháin ag spásáil chomhionann” co-teicníc faoi chois trasnaíochta cainéil do chumarsáid sonraí ionduchtacha gan sreang a chuirtear i láthair sa pháipéar seo, torann trasnaíochta cainéil a chosc go héifeachtach, feabhas a chur ar an gcóimheas comhartha go torainn, agus tá sé oiriúnach do shuíomh bunaithe ar an talamh a bhrath.
2 Bunphrionsabal na Cumarsáide Sonraí Ionduchtacha Gan Sreang
Chun anailís a dhéanamh ar an bprionsabal trína bhfeabhsaítear an cóimheas idir an comhartha agus an torann i gcumarsáid sonraí ionduchtaithe gan sreang, cuirimid anailís ghairid agus réamheolas ar fáil ar bhunphrionsabail na cumarsáide sonraí gan sreang ionduchtach.
2.1 Cábla Ionchódaithe agus Aintíní Ionduchtach
Tá an cábla ionchódaithe cothrom i gcruth agus tá roinnt péirí línte tarchurtha ann a thrasnaíonn ag pointí sonracha de réir scéime sainithe códaithe. Tá an cábla ionchódaithe suiteáilte feadh rianta an innill ghluaiste, le foirceann amháin ceangailte leis an seomra rialaithe lárnach.
Tá dhá shraith cornaí san aeróg ionduchtúcháin-ceann amháin mar aeróg an tarchuradóra agus an ceann eile mar aeróg an ghlacadóra-atá clúdaithe i mbosca plaisteach, ar a dtugtar an bosca aeróige de ghnáth. Tá an bosca antenna suite ar an locomotive atá ag gluaiseacht agus ceangailte le comh-aireachta rialaithe an locomotive. Gluaiseann an bosca antenna leis an inneall agus coinníonn sé achar 5-20 cm ón gcábla códaithe i gcónaí. Féach Fíor 1.
Nuair a bhíonn an bosca antenna suite in aice leis an gcábla ionchódaithe, spreagann gach péire línte tarchurtha sa chábla ionchódaithe freagairt sna cornaí laistigh den bhosca aeróige, rud a chruthaíonn raon gearr cainéal cumarsáide gan sreang idir an bosca antenna agus an cábla ionchódaithe.
2.2 Anailís ar Aimplitiúid agus Céim an Chomhartha Ionduchtúcháin
I bhFíor 2 taispeántar léaráid scéimreach den líne tharchuir L atá leagtha cothrom taobh leis an chorna aeróige. I bhFíor 2, tá leithead an antenna agus an spásáil idir an dá líne tarchurtha trasnaithe sa chábla ionchódaithe araon comhionann le W, áit a bhfuil W=2r.
Sainmhíniú: Sainmhínítear lárphointe an choil antenna mar shuíomh an choil antenna; tagraítear don réigiún idir dhá thrasnú na líne tarchurtha L mar réigiún K den líne tarchurtha L (K=I, II, III, …), agus is ionann an fad d agus diall suíomh an chorna antenna x ó lárlíne an réigiúin chomhfhreagrach K.
Agus an corna antenna á úsáid mar an corna tarchuir, déanaimid anailís ar an bhfórsa spreagtha leictreaghluaisneach e a ghintear sa líne tarchurtha cumarsáide. De réir theoiric an ionduchtaithe leictreamaighnéadacha, nuair a shreabhann sruth i=Imsinωt tríd an gcorna antenna, is é e=di/dt an emf e ionduchtaithe sa líne tarchurtha. Anseo, tá an chomhéifeacht ionduchtais M mar fheidhm de shuíomh an choil antenna (x, y, z). Ag glacadh leis go bhfanann y agus z tairiseach de réir mar a ghluaiseann an corna aeróige feadh na treo x-, mar sin:
e=f(x)ω Imcosωt
Toisc go bhfuil acomhal ann, tá an emf eI spreagtha a ghintear i réigiún I den líne tharchuir as céim leis an emf eII ionduchtaithe a ghintear i réigiún II. Má ghlacaimid an chéim de eI mar an tagairt, lig
Nuair atá n cothrom, tá an emf ionduchtach sa líne tarchurtha i gcéim le eI; nuair a bhíonn n corr, tá e as an gcéim le eI, agus is é (–1)n comhéifeacht na céime.
Nuair is beag an t-achar z idir an corna tarchuir agus an cábla ionchódaithe, is féidir na línte flosc maighnéadacha a ghineann an corna tarchuir a chomhfhogasú mar go bhfuil siad scaipthe go haonfhoirmeach feadh an treo x agus ag dul go hingearach tríd an líne tarchurtha. Dá bhrí sin, tá méid A an fhórsa electromotive ionduchtaithe e a ghintear sa líne tarchurtha comhréireach le limistéar ionduchtaithe éifeachtach na líne tarchurtha. Mar a thaispeántar i bhFíor 2, nuair a bhíonn an coil antenna ag seasamh 1 (d=0), tá an limistéar ionduchtaithe éifeachtach S=W × B ag a uasmhéid, agus A=Amax. Ag suíomh d=r de chorna antenna 3, an limistéar ionduchtaithe éifeachtach S=0, agus A=0. Ag suíomh corna antenna 2, an limistéar ionduchtaithe éifeachtach S=(W - 2d) × B. Faighimid:
Os a choinne sin, má chuirtear sruth tríd an líne tarchurtha cumarsáide agus má úsáidtear an corna antenna mar an corna glactha, tá Cothromóidí (1) trí (3) fós fíor bunaithe ar phrionsabal an ionduchtais fhrithpháirtigh.
3 Teicnící Cur isteach ar Shochtadh Torainn
Chun trasnaíocht a chosc, go háirithe torann trasnaíochta cainéil, is é an cur chuige is éifeachtaí ná an torann trasnaíochta a chosc ó dhul isteach sa cheann glactha. Mar sin, is é seo a leanas an fhealsúnacht dearaidh: trí dhearadh réasúnta a chur i bhfeidhm don fhoirceann glactha sa seomra rialaithe-an líne tarchurtha cumarsáide cábla ionchódaithe-agus an deireadh glactha ar an bhfeithicil-an t-aeróg glactha- déantar torann trasnaíochta a mhaolú fad is a dhéantar comharthaí cumarsáide a mhaolú chomh beag agus is féidir, gan a bheith maolaithe ar chor ar bith, nó fiú an sprioc a fheabhsú, dá bharr sin a mhéadú. comhartha-go{-cóimheas torainn.
3.1 Dearadh Dhá Líne Tarchuir a thrasnaíonn Aeróg Aonair Ghlactha ag Spásáil Chomhionann
I "dearadh dhá líne tarchurtha ag trasnú antenna glactha amháin ag an spásáil chomhionann," socraítear dhá phéire línte tarchurtha cumarsáide trasnaithe, L0 agus L1, laistigh den chábla ionchódaithe. úsáidtear aeróg tarchuir amháin agus aeróg glactha amháin; déantar an t-antenna glactha a fhoirmiú trí sheoltóirí foirceannadh i bpatrún crosáilte thar ilchastaí, agus mar sin is féidir é a mheas mar choil glactha 1 agus corna glactha 2. Is é an spásáil idir na línte tarchurtha trasnaithe, an spásáil idir na antennas glactha thrasnaigh, agus leithead an chorna tarchurtha go léir W. Mar a thaispeántar i bhFíor 3.
Taispeánann Fíor 3(a) an struchtúr iarbhír agus léaráid scéimreach den oibríocht. Léaráid scéimreach simplithe is ea Fíor 3(b) de na línte tarchurtha L0 agus L1, an t-aeróg tarchurtha, agus an t-aeróg ghlactha, atá leagtha amach cothrom le haghaidh anailíse a éascú; i bhfeidhmchláir iarbhír, W=20 cm.
3.2 Anailís ar Shochtadh trasnaíochta na Líne Tarchuir
Nuair a chuirtear sruth comhartha i bhfeidhm ar an antenna tarchurtha ar an locomotive, faigheann an t-ionad rialaithe an comhartha trí na línte tarchurtha cumarsáide. Chun torann trasnaíochta a shochtadh, trasnaítear líne tarchurtha L0 ag eatraimh rialta W. Ó chian, feictear é seo mar chábla péire casta, ag soláthar cosc torainn trasnaíochta ó roinnt dB go 30 dB, le meán chomh hard le 15 dB.
Maidir le comharthaí cumarsáide, de réir Cothromóid (3), tá aimplitiúid AL0 an chomhartha ionduchtaithe ar an líne tarchurtha cumarsáide L0 ina fheidhm de shuíomh an antenna x. Nuair a bhíonn lár an chorna tarchuir ailínithe le haon phointe trasnaithe ar L0, AL0=0, agus mar thoradh air sin tá crios marbh cainéal. Chun an cás seo a sheachaint, socraítear péire breise línte tarchurtha cumarsáide, L1, laistigh den chábla códaithe, agus déantar a gcuid pointí trasnaithe a fhritháireamh ó na cinn de L0, mar a thaispeántar i bhFíor 3. Lig d0 agus d1 ionadaíocht a dhéanamh ar na hachair trína ndéantar seasamh x an chorna tarchurtha a fhritháireamh ó lárlínte na línte tarchurtha L0 agus L1, faoi seach; ansin, r=d0 + d1. Seasann eL0 don chomhartha a tharchuirtear le líne tarchurtha L0, agus seasann eL1 don chomhartha a tharchuirtear le líne tarchurtha L1. I dtrealamh leictreonach an tseomra rialaithe, déantar an comhartha e'L1{-is é eL1 a aistriú de 90 céim - a achoimriú le eL0 chun an comhartha ilchodach e a fháil. De réir Cothromóid (2), tá:
Ag an bpointe seo, tá an t-aeróg tarchurtha sa suíomh is measa is féidir. Taispeántar léaráid veicteoir e i bhFíor 4.
Léiríonn an anailís thuas go bhfuil an glacadóir délíne traschurtha a thaispeántar i bhFíor 3 an-éifeachtach chun torann trasnaíochta a shochtadh. Maidir le comharthaí cumarsáide, bíonn maolú 3dB ann nuair atá an t-aeróg tarchurtha sa suíomh is measa.
3.3 Anailís ar Shochtadh Cur isteach ag an Aeróg Ghlactha
Maidir le torann trasnaíochta, is éard atá in aeróga glactha traidisiúnta ná cornaí singil gan traschúpláil agus easpa friotaíocht trasnaíochta. An t-antenna glactha a thaispeántar i bhFíor 3, áfach, gnéithe a fhaigheann cornaí 1 agus 2 a thrasnaítear. Le linn oibriú sa réimse, tá an torann trasnaíochta fórsaí electromotive eN1 agus eN2 ionduchtaithe sa dá corna as céim. Má dhéantar na tonnta leictreamaighnéadacha torainn a dháileadh go haonfhoirmeach laistigh de limistéar beag 2W feadh x-treo an aeróige glactha, ansin eN1=−eN2, agus is é eN1 + eN2=0. an fórsa leictreamaighnéadach torainn a bhaintear as an aeróg glactha, eN.
Maidir le comharthaí cumarsáide, déantar an comhartha modhnaithe f₀ atá le tarchur ag an seomra rialaithe lárnach a aimpliú agus a tharchur trí líne tarchurtha L₀; déantar an comhartha f₁ (atá 90 céim as an gcéim le f₀) a aimpliú agus a tharchur trí líne tarchurtha L₁. Gineann an dá chomhartha seo réimse leictreamaighnéadach comhcheangailte sa spás in aice leis an gcábla códaithe, a aimsítear agus a fhaigheann an t-antenna glactha atá suite in aice leis an gcábla códaithe. Ós rud é gur orthogonal iad f₀ agus f₁, seachnaítear criosanna marbha cainéil. Déantar cur síos ar na comharthaí ionduchtaithe a ghintear in aeróg glactha traidisiúnta ag Cothromóid (6). Mar a léirítear i bhFíor 3, gineann an t-aintéin glactha fórsaí leictrea-ghluaiste spreagtha e(1) agus e(2) i gcornaí glactha 1 agus 2, faoi seach. Mar gheall ar shaintréithe trasnú comhsheasmhach, sásaíonn an t-antenna glactha na nithe seo a leanas in aon áit:
(1) d0(1)=d0(2), d1(1)=d1(2); de réir Chothromóid (6), is ionann na méideanna e(1) agus e(2);
(2) Má tá an réimse leictreamaighnéadach a ghintear i réigiún K den líne tarchurtha Li (i=0, 1) i gceannas ar an gcorna glactha 1, ansin is é an réimse leictreamaighnéadach a ghintear i réigiún K{4}} an corna glactha 2. Mar gheall ar na línte tarchurtha a thrasnú, tá an réimse leictreamaighnéadach a ghintear i réigiún K+1 as an gcéim leis an gcorna glactha tar éis an dá chéim glactha i réigiún K 1. inversions, éiríonn céimeanna e(1) agus e(2) mar a chéile.
Dá bhrí sin, tá an fórsa leictrimhghluaiste ionduchtaithe e=e(1) + e(2)=2e(1) a bhaintear as an aeróg glactha as an gcomhartha cumarsáide faoi dhó níos airde ná gnáth-aeróg glactha.
Ina theannta sin, nuair a sheolann an corna tarchurtha comhartha, is é 200 Vp-p an voltas trasna an dá cheann den chorna tarchurtha. Chun an comhartha láidir tarchurtha a chosc ó dhamáiste a dhéanamh do chiorcad réamhaimplitheoir an ghlacadóra, cuirtear an corna tarchurtha idir dhá chorna an antenna glactha. Ar an mbealach seo, tá an fórsa electromotive a tharlódh san aeróg glactha ag an comhartha antenna tarchurtha thart ar nialas.
3.4 Anailís Turgnamhach ar Fhorchur Cur isteach Aeróige a Ghlactar
Ba iad seo a leanas na coinníollacha turgnamhacha: ba é fad iomlán na líne tarchurtha ná 3 m, agus W=20 mm. Baineadh úsáid as sraith de threalamh cumarsáide sonraí gan sreang ionduchtach iarbhír, le ráta cumarsáide 4800 b/s, modhnú FSK, agus minicíocht iompróra 49 kHz. Le linn gnáthoibríochta, ba é 0.07 A buaicsruth na comhartha modhnaithe a bhí ag dul trí L0; ba é 0.38 A buaicsruth na comhartha modhnaithe a bhí ag dul tríd an gcorna antenna tarchurtha.
Le linn an turgnaimh, coinníodh an fad z idir an coil tarchurtha agus an cábla ionchódaithe ag 200 mm, agus coinníodh lár an choil tarchurtha ailínithe le trasnú amháin de L0. Faoi na coinníollacha seo, tomhaiseadh aimplitiúid an voltais chomhartha ionduchtaithe ar líne tarchurtha L1 mar VL1=25 mVp-p, agus tomhaiseadh aimplitiúid an voltais chomhartha ionduchtaithe ar an aeróg glactha mar VA=20 mVp-p.
Má úsáidtear gineadóir comhartha mar fhoinse trasnaíochta agus má úsáidtear péire sreanga comhthreomhara le haghaidh cúplála chun trasnaíocht a spreagadh, féach Fíor 5. Aschuir an gineadóir comhartha voltas trasnaíochta v=Vm sin(2πft), áit a bhfuil f=49 kHz agus R=130 Ω.
Freagraíonn an turgnamh a thaispeántar i bhFíor 5(a) do thrasnaíocht i ngnáth-aeróg glactha, agus comhfhreagraíonn an turgnamh a thaispeántar i bhFíor 5(b) do chur isteach i gcornaí crosáilte aeróige glactha. Bíodh VNm (buaic-go-buaic) in iúl don fhórsa leictreaghluaisneach spreagtha a bhaintear as an aeróg ghlactha trasnaíochta. Léiríonn Tábla 1 na sonraí don dá thurgnamh.
Léiríonn torthaí turgnamhacha go mbaineann an córas amach cosc torainn trasnaíochta suas le 48 dB. Léiríonn na hanailísí teoiriciúla agus turgnamhacha a chuirtear i láthair thuas, ní hamháin go soláthraíonn úsáid aeróga glactha crosáilte ar comhfhad ní hamháin cosc láidir torainn trasnaíochta ach go dtugann sé gnóthachan 6 dB ar chomharthaí cumarsáide i gcomparáid le haeróga glactha traidisiúnta, rud a chuireann feabhas suntasach ar an gcóimheas comhartha go torainn.
4 Conclúid
Cuireadh an teicníc um chosc trasnaíochta a bhaineann le "délínte tarchuir a thrasnú le haeróg ghlactha amháin ar achair chomhionann" i bhfeidhm i gcóras bainistíochta rialaithe láraithe bunaithe ar ríomhaire le haghaidh innill shoghluaiste ag baint úsáide as teicneolaíocht ionduchtach gan sreang. I bhfeidhmiúcháin phraiticiúla, tá an teicníocht seo tar éis a bheith éifeachtach maidir le trasnaíocht i dtimpeallachtaí tionsclaíocha a chosc, go háirithe maidir le trasnaíocht chomhchainéil a ghintear trí ghléasanna rialaithe minicíochta athraitheacha a shochtadh, rud a chinntíonn iontaofacht na cumarsáide sonraí. Ar ndóigh, ní thugann an teicneolaíocht um chosc isteach ar chumarsáid sonraí gan sreang ionduchtach atá molta sa pháipéar seo ach aghaidh ar chosc torainn ag an gceann glactha. Maidir le trealamh leictreonach a oibríonn i dtimpeallachtaí crua tionsclaíocha, ní mór bearta breise amhail talamhú agus sciath a chur i bhfeidhm; tá siad seo lasmuigh de scóip an pháipéir seo.