6129


4. Interfejs jako kluczowy element systemu

Równolegle z rozwojem techniki komputerowej dynamicznie rozwijała się transmisja danych. Na rynku zaczęło się pojawiać coraz więcej urządzeń mogących się komunikować z komputerem. Powstał więc problem zapewnienia możliwości współpracy urządzeń wyprodukowanych przez różnych producentów. Konieczne stało się wprowadzenie standardów połączeń, które pozwoliłyby na budowanie dowolnie złożonych systemów transmisyjnych. W takich systemach poszczególne przyrządy są połączone z jednostką sterującą (kontrolerem systemu) za pomocą systemu interfejsu (układu organizującego komunikację). Umożliwia on realizację złożonych zadań transmisyjnych przez koordynację i sterowanie pracą dołączonych urządzeń oraz zapewnienie wymiany danych między nimi.

Interfejs można zdefiniować jako połączenie między systemem a innym systemem lub częściami jakiegoś systemu, przez które przepływa informacja. Polska norma PN-83/T-0653 rozróżnia pojęcia interfejsu i systemu interfejsu.
System interfejsu definiowany jest w niej jako zbiór niezależnych od urządzeń elementów mechanicznych, elektrycznych i funkcjonalnych koniecznych w procesie wymiany informacji między urządzeniami.

Typowymi elementami systemu interfejsu są: kable, złącza, nadajniki i odbiorniki linii, funkcje interfejsowe z opisem logicznym, linie sygnałowe, zależności czasowe oraz zasady sterowania.

Należy wyraźnie podkreślić, że system interfejsu nie sprowadza się jedynie do fizycznej warstwy (jak np. kable i złącza), ale obejmuje ogół środków zapewniających dopasowanie mechaniczne, elektryczne i informacyjne oraz ustalających funkcjonalne relacje między fizycznie odrębnymi częściami systemu, a także organizujących wymianę informacji między nimi.

Wymiana danych między elementami systemu odbywa się przez kanał transmisyjny, którego specyficzne właściwości zależą od fizycznej formy tego kanału (np. przewód, światłowód, fale radiowe). Wymusza to konieczność użycia konwerterów między elementem systemu a kanałem transmisyjnym.

Na problem łączenia elementów systemu można spojrzeć nieco szerzej. Strukturę wszystkich interfejsów w systemie można traktować jako pewien system komunikacyjny, służący do wymiany danych między częściami systemu transmisyjnego, które w tym układzie są poza systemem komunikacyjnym.

4.1 Funkcje interfejsu

Prawidłowa realizacja wymiany informacji między elementami systemu za pośrednictwem ich interfejsów wymaga określenia funkcji interfejsu. Im system interfejsu jest bardziej złożony, tym zbiór tych funkcji jest obszerniejszy. Ogólny schemat funkcji interfejsu pokazano symbolicznie na rys.5 , na przykładzie połączeń dwóch jednostek .

0x01 graphic

Rys.5 Ogólny schemat funkcji interfejsu

Funkcja konwersji dostosowuje typ danych w jednostce do typu danych stosowanego w kanale transmisyjnym, a przede wszystkim dopasowuje poziomy logiczne, kody i formaty wszystkich informacji przesyłanych przez jednostki w systemie poprzez interfejs. Funkcja kodowania i dekodowania adresu jest potrzebna w wieloelementowym systemie interfejsu do zapewnienia właściwego adresowania wszystkich sygnałów informacyjnych i organizacyjnych.

Funkcje interfejsu

Opis konkretnego interfejsu zawiera nie tylko opis jego struktury topologicznej (tzn. zespołu cech decydujących o konfiguracji systemu pomiarowego realizowanego przy wykorzystaniu danego interfejsu) funkcji interfejsu, ale również opis fizycznej natury (warstwy), właściwości sygnałów oraz protokołu komunikacyjnego.

4.2 Pojęcie standardu interfejsu

Łączenie elementów w system może być związane z koniecznością przezwyciężenia wielu trudności wynikających z różnorodności rozwiązań konstrukcyjnych zastosowanych przez wytwórców przyrządów czy modułów pomiarowych. Wszystkie urządzenia wybrane do realizacji systemu pomiarowego na dowolnym poziomie złożoności muszą spełniać warunki zgodności metrologicznej, konstrukcyjnej, informacyjnej itp . Dotyczy to zarówno rozbudowanego systemu transmisyjnego z komputerem jako kontrolerem, jak i czujnika inteligentnego, będącego również systemem pomiarowym, tyle że realizowanym inną technologią niż poprzedni i z innym kontrolerem (np. mikrokontrolerem).

Stopień wymaganej kompatybilności zależy od wielu czynników. Podstawowe wymagania dotyczą:

4.3 Klasyfikacja interfejsów

We współczesnych systemach pomiarowych można wyróżnić następujące warstwy :

Poszczególne warstwy współpracują ze sobą zgodnie z zasadami hierarchicznego sterowania, tzn. warstwa wyższa zarządza elementami warstwy niższej.

Podsumowując, przy przyjęciu jako kryterium podziału interfejsów warstwę organizacyjną systemu można mówić o:

4.3.1 Zasięg interfejsu jako kryterium podziału interfejsów.

Kryterium zasięgu (czyli dopuszczalna długość połączeń wszystkich bloków systemu) pozwala na wyodrębnienie grupy interfejsów o podobnych właściwościach . Można bowiem zauważyć wyraźną zależność między zasięgiem interfejsu a szybkością transmisji, odpornością na zakłócenia i złożonością konstrukcyjną interfejsu.

Interfejsy o małym zasięgu są zwykle bardzo rozbudowane. Wykorzystuje się w nich transmisję równoległą długich słów (obejmujących nie tylko dane, ale np. rozkazy), co zapewnia dużą szybkość transmisji informacji (dziesiątki MB/s). W interfejsach o średnim zasięgu przesyłana informacja dzielona jest na 8-bitowe słowa (bajty); bity każdego bajtu przesyłane są równolegle, bajty - kolejno jeden po drugim. Jest to więc transmisja szeregowo-równoległa, tańsza od poprzedniej, ale odpowiednio wolniejsza (setki kb/s). W interfejsach o dużym zasięgu dominuje transmisja szeregowa realizowana na możliwie prostym kanale transmisyjnym (np. kabel dwużyłowy). Szybkość transmisji informacji jest tu niewielka (dziesiątki kb/s); zależy ona od nośnika fizycznego i odległości między nadajnikiem a odbiornikiem.

Przy bardzo dużych odległościach wykorzystuje się sygnały modulowane oraz specjalne metody kodowania i korekcji błędów transmisji. Przyjmując zasięg jako kryterium podziału interfejsów, można wyróżnić następujące grupy

4.3.2 Rodzaj sygnału w kanale transmisyjnym jako kryterium podziału interfejsów

Interfejsy ze względu na rodzaj sygnału w kanale transmisyjnym można podzielić na:

Najprostszym interfejsem można nazwać interfejs typu "off-line", w którym elementy systemu nie są połączone bezpośrednio kanałem informacyjnym, a informacja umieszczona na nośniku stałym (np. kartka papieru z wynikami pomiaru czy dyskietka) przenoszona jest między elementami systemu przez operatora lub użytkownika.

Interfejsy analogowe transmitują sygnały analogowe, w których użyteczna informacja zawarta jest w amplitudzie (napięcia, prądu) lub w czasie (np. czas trwania impulsu czy częstotliwość sygnału). Transmisja ta najczęściej odbywa się między dwoma elementami systemu (ang. point-to-point). Ponadto, transmisja danych może odbywać się między różnymi elementami systemu z podziałem czasowym lub częstotliwościowym.
Transmisja z podziałem czasowym pozwala każdemu nadawcy zajmować kanał transmisyjny na ściśle określony czas w regularnych sekwencjach czasowych. Analogowe interfejsy nie wykorzystujące przedstawionej możliwości przekazywania jednym kanałem informacji od różnych nadawców wymagają na ogół znacznej liczby kabli transmisyjnych (przewodów); np. w instalacjach chemicznych długość przewodów sięga kilometrów, w samolotach waga miedzianych kabli staje się znacząca. W tych przypadkach zwielokrotnienie kanałów transmisyjnych w torze transmisyjnym jest trudne z powodu rozproszonego umiejscowienia wszystkich nadawców informacji. Również koszt dodatkowych modulatorów i demodulatorów, które odpowiednio przetwarzają sygnały pomiarowe, może nie uzasadniać konieczności ich użycia.
Analogowe interfejsy zwykle realizują tylko kilka funkcji interfejsu ze zbioru podstawowego. Funkcja konwersji dostosowuje oryginalny sygnał pomiarowy (np. ciśnienie, temperatura) do postaci standardowej, jaką najczęściej jest sygnał napięciowy lub prądowy. Transmisja z podziałem częstotliwościowym wymaga modulatorów. Przy transmisji z podziałem czasowym konieczna jest synchronizacja między odpowiednimi przełącznikami u nadawców i odbiorców sygnałów.
Ze względu na trudności związane z łączeniem analogowych interfejsów w sieci, panuje obecnie tendencja do zamiany sygnału analogowego na cyfrowy przy samym źródle sygnału pomiarowego, tzn. bezpośrednio przy czujniku pomiarowym, aby możliwa była transmisja  cyfrowego sygnału poprzez interfejsy cyfrowe.


Cyfrowe interfejsy szeregowe transmitują dane kodowane po bicie (jak np. w telegrafach czy teleksach). Powszechnie wykorzystywany jest szeregowy interfejs RS232 do komunikacji między komputerem a urządzeniami peryferyjnymi. Interfejsy szeregowe stosowane również w systemach pomiarowych, a szczególnie w systemach rozproszonych. Wymagają one tylko dwóch przewodów do sprzęgania urządzeń w system, co znacznie zmniejsza koszt realizacji takiego systemu Są wyjątkowo odpowiednie do transmisji cyfrowych danych z czujników pomiarowych. Liczba czujników w systemie może być znaczna, a ponadto mogą one być szeroko rozłożone terytorialnie, co pociąga za sobą konieczność prowadzenia długich kabli. W takiej sytuacji im mniej liczna jest magistrala systemu, tym mniejszy jest koszt systemu. Inne wykorzystanie interfejsu szeregowego w mieszanej analogowo-cyfrowej postaci polega na zamianie sygnału napięciowego z czujnika na ekwiwalentną postać częstotliwościową i wysłaniu tego binarnego, ale nie kodowanego, sygnału poprzez dwuprzewodowy interfejs. W celu zwiększenia szybkości transmisji danych możliwe jest wykorzystanie współosiowego kabla koncentrycznego. W środowisku narażonym na silne zakłócenia elektryczne wskazane jest użycie kabli światłowodowych. W miejsce przewodów może być zastosowane radiowe połączenie jako forma kanału transmisyjnego, np. w komunikacji przez satelitę.

Cyfrowe interfejsy równoległe transmitują bity słowa równolegle, stąd konieczność zwielokrotnienia linii sygnałowych w interfejsie. Wymagana jest oddzielna linia na każdy bit słowa danych, a ponadto dodatkowe linie na synchronizację i specjalne funkcje, jak adresowanie. Wszystkie te informacje transmitowane są jednocześnie (łącznie, w jednej chwili). Prowadzi to do znacznej rozbudowy magistrali systemowej i w konsekwencji kable interfejsu osiągają sporą grubość. W systemach pomiarowych interfejsy równoległe są najczęściej stosowane w systemach modułowych, gdzie odległości między modułami umieszczonymi w zwartej kasecie są bardzo małe, a zatem łączna długość przewodów magistrali jest niewielka mimo znacznej liczby linii w magistrali. Cyfrowe interfejsy równoległe stosowane są w systemach wymagających znacznej szybkości działania. Pewną odmianą interfejsów równoległych są interfejsy szeregowo-równoległe , w których pojedyncze znaki (np. cyfry, litery, adresy, rozkazy) przesyłane są znak po znaku (czyli szeregowo), a bity danego znaku - równocześnie (czyli równolegle).

4.4 Interfejs szeregowy RS

Standard RS jest zalecany jako standard szeregowej transmisji danych. Jest tradycyjnym stykiem interfejsu szeregowego zgodnym z zaleceniem CCITT V.24(RS232) umożliwiającym połączenie komputera klasy PC z modemem, stanowiąc jednocześnie normę wyjściową dla wielu innych interfejsów szeregowych. Maksymalna szybkość według standardu RS wynosi 24Kbit/s. W większości standardów RS są zdefiniowane dwa typy transmisji: znakowa asynchroniczna, w której nadajnik i odbiornik pracują z tą samą częstotliwością, chociaż takty zegarowe nie są dokładnie zsynchronizowane, oraz synchroniczna, w której poszczególne bity są wprowadzane zgodnie z taktem nadawania (i odbioru). Transmisja synchroniczna jest bardziej efektywna ze względu na brak w transmitowanym ciągu danych bitów startu i stopu, nie przenoszących żadnych informacji użytkowych.

4.4.1 Interfejs szeregowy RS232C

            Standard RS232 (Recommended Standard, oznaczany również RS-232) stanowi najpopularniejszą realizację zalecenia V.24 Komitetu Konsultacyjnego Międzynarodowej Telefonii i Telegrafii (CCITT). RS232 został wprowadzony w 1962 roku w celu normalizacji połączenia pomiędzy urządzeniem końcowym dla danych (DTE) a urządzeniem komunikacyjnym dla danych (DCE). Swą ogromną popularność zawdzięcza późniejszemu zastosowaniu w łączu transmisji szeregowej komputerów osobistych, jakkolwiek pierwotnym zamierzeniem implementacyjnym standardu RS232 była realizacja komunikacji pomiędzy terminalem (urządzeniem typu DTE) i modemem (urządzeniem typu DCE). Wersja RS232C została opracowana w 1969 roku i stanowi akceptowany powszechnie standard transmisji danych przez łącze asymetryczne na niewielkie odległości (do 15 m) i z niewielką szybkością (do 20 kbitów na sekundę).

W standardzie RS232C przesyłanie danych odbywa się szeregowo bit po bicie, przy czym możliwe są dwa rodzaje transmisji: asynchroniczna transmisja znakowa, transmisja synchroniczna.

Linie łącza szeregowego RS232C

     W łączu interfejsu występują linie, które służą bezpośrednio do transmisji danych, jak również linie, przeznaczone do przesyłania sygnałów organizujących wymianę danych pomiędzy urządzeniem typu DTE i DCE.

0x01 graphic

PIN

NAZWA

OPIS

1

GND

Shield Ground

2

TXD

Transmit Data

3

RXD

Receive Data

4

RTS

Request to Send

5

CTS

Clear to Send

6

DSR

Data Set Ready

7

GND

System Ground

8

CD

Carrier Detect

9

-

RESERVED

10

-

RESERVED

11

STF

Select Transmit Channel

12

S.CD

Secondary Carrier Detect

13

S.CTS

Secondary Clear to Send

14

S.TXD

Secondary Transmit Data

15

TCK

Transmission Signal Element Timing

16

S.RXD

Secondary Receive Data

17

RCK

Receiver Signal Element Timing

18

LL

Local Loop Control

19

S.RTS

Secondary Request to Send

20

DTR

Data Terminal Ready

21

RL

Remote Loop Control

22

RI

Ring Indicator

23

DSR

Data Signal Rate Selector

24

XCK

Transmit Signal Element Timing

25

TI

Test Indicator

Złącze interfejsu zawiera dwa wyprowadzenia, które służą do ustalenia poziomu potencjału zera, zarówno wpółpracujących urządzeń, jak i transmitowanych sygnałów. Linie, które służą tym celom, są bezkierunkowe; pozostałe linie interfejsu posiadają ściśle zdefiniowany kierunek przepływu sygnału, mogą być więc traktowane jako wejście lub wyjście interfejsu. Pierwsza z dwu linii nosi nazwę masy ochronnej (Protective Ground, PG) i jest połączona z wyprowadzeniem (stykiem) numer 1. Druga linia to masa sygnałowa (Signal Ground, SG), dołączana do wyprowadzenia numer 7.

     Dane nadawane przez urządzenie nadawcze pojawiają się na wyprowadzeniu 2 (wyjściu), które jest oznaczane symbolem TxD (Transmitted Data, Dane Nadawane). Po stronie odbiornika wejściem danych jest wyprowadzenie numer 3, które jest oznaczane symbolem RxD (Received Data, Dane Odbierane).

     Sygnały, przesyłane za pomocą lini DTR (Data Terminal Ready, Gotowość DTE) i DSR (Data Set Ready, Gotowość DCE), połączonych odpowiednio z wyprowadzeniami złącza o numerach 6 i 20, są wykorzystywane do sygnalizacji fizycznej gotowości urządzeń DTE i DCE do nawiązania połączenia.

     Zgłoszenie przez nadajnik zamiaru wysłania kolejnego znaku (bloku) odbywa się poprzez uaktywnienie linii RTS (Request To Send, Żądanie Nadawania), połączonej z wyprowadzeniem numer 4 złącza interfejsu. Sygnałem potwierdzenia gotowości odbiornika do przyjęcia danych jest uaktywnienie linii CTS (Clear To Send, Gotowość Do Nadawania), o numerze wyprowadzenia 5.

     W tzw. transmisji półdupleksowej (HDX), polegającej na przesyłaniu danych pomiędzy stacjami na zmianę, po jednej lini transmisyjnej, używana jest również linia oznaczana DCD (Data Carrier Detect, Poziom Sygnału Odbieranego), połączona z wyprowadzeniem numer 8. Aktywny sygnał DCD oznacza, że druga stacja właśnie przesyła dane i to ona posiada w danej chwili kontrolę nad łączem.

     Standard RS232C definiuje także inne linie sterujące, dołączone do wyprowadzeń 25-stykowego złącza interfejsu. Służą one m.in. do przesyłania sygnału taktującego, który pochodzi z jednego ze współpracujących urządzeń lub z zewnętrznego generatora sygnału zegarowego. Sygnały te nie są jednak używane w transmisji asynchronicznej.

Kabel modemu zerowego (null-modem cable)

     RS232C jest standardowym interfejsem szeregowym komputerów osobistych, przy czym współpracujące ze sobą komputery reprezentują ten sam typ urządzenia - DTE. Komunikacja pomiędzy komputerami na niewielkie odległości czyni bezsensownym stosowanie modemów. Należy więc zrealizować połączenia ich interfejsów szeregowych w taki sposób, aby z punktu widzenia każdego z komputerów partner emulował modem telekomunikacyjny (urządzenie typu DCE). Kabel, który służy do połączenia dwóch urządzeń typu DTE w ten sposób, jest nazywany kablem modemu zerowego (null-modem cable) i został przedstawiony na rysunku 3.1.

0x01 graphic

          Rys. 3.1. Kabel modemu zerowego do transmisji asynchronicznej

     Wyrównanie potencjału mas urządzeń i sygnałów realizuje się poprzez bezpośrednie połączenie wyprowadzeń PG i SG obydwu urządzeń. Sygnał danych nadawanych TxD pierwszego komputera musi zostać doprowadzony do wejścia RxD drugiego z komputerów; stąd też bierze się skrzyżowanie przewodów łączących wyprowadzenia 2 i 3 złącza interfejsu. Nieco więcej uwagi należy poświęcić połączeniu linii sterujących interfejsu RS232C.

     W komunikacji pomiędzy dwoma stacjami za pośrednictwem modemu aktywny sygnał DTR świadczy o załączeniu terminala i podtrzymywaniu połączenia, zaś aktywny sygnał DSR (pochodzący z modemu) o istnieniu połączenia pomiędzy odległymi stacjami. Jeśli więc sygnał DTR komputera 1 zostanie wprowadzony na wejście DSR komputera 2 i na odwrót (skrzyżowanie linii 6 i 20), to zanik któregokolwiek z sygnałów DTR będzie świadczył o przerwaniu połączenia między komputerami.

     W układach komunikacji z modemem, do synchronizacji przesyłu danych są używane linie RTS (jest to wyjście urządzenia typu DTE), CTS i DCD. Aktywny sygnał RTS oznacza zamiar wysłania danej, zaś aktywny CTS - zezwolenie na transmisję. Koncepcja synchronizacji, zrealizowana za pomocą kabla modemu zerowego, zakłada połączenie linii RTS i CTS tej samej stacji. W ten sposób uzyskuje się natychmiastowy dostęp do łącza po uaktywnieniu linii RTS. Powiadomienie o tym fakcie drugiej stacji następuje poprzez połączenie wyjścia RTS z jej wejściem DCD (poziomu sygnału odbieranego), co umożliwia sprawdzenie zajętości łącza przed uaktywnieniem przez drugą stację jej własnego sygnału RTS. W kablu modemu zerowego zostały więc zwarte wyprowadzenia o numerach 4 i 5 po każdej ze stron oraz połączone z wyprowadzeniem numer 8 po stronie przeciwnej.

4.4.2 Inne standardy interfejsów szeregowych      

        RS-423A - standard interfejsu transmisji szeregowej, rozszerzenie RS-232C. Modyfikacja polega głównie na zdefiniowaniu obwodu transmisyjnego, składającego się z niesymetrycznego nadajnika, symetrycznego odbiornika i linii transmisyjnych. Zmiana ta zwiększa zasięg transmisji i odporność linii na zakłócenia zewnętrzne. 0x01 graphic
                                                     Typowa szybkość transmisji w tym standardzie wynosi 100kb/s przy odległości 30m i spada do 3kb/s w zasięgu 1200m. Istotną cechą omawianego standardu jest możliwość dołączania do nadajnika aż 10 odbiorników. Nadajniki i odbiorniki muszą spełniać wiele szczegółowych wymagań. Najistotniejsze z nich dotyczą poziomów napięcia wyjściowego nadajnika linii: przy nie obciążanym wyjściu napięcie wyjściowe U0 powinno się mieścić w zakresie od ±4 V do ±6 V; natomiast przy obciążeniu 450 W powinno być nie mniejsze niż 0,9 U0. Sygnał wyjściowy musi być-monotoniczny w przedziale od 0,1 do 0,9 wartości międzyszczytowej sygnału. W celu zmniejszenia przesłuchów wprowadzono też ograniczenie szybkości zmian napięcia wyjściowego; szybkość ta nie powinna przekraczać 15 V/µs podczas narastania i opadania sygnału. Odbiorniki linii powinny pracować poprawnie przy różnicowym napięciu wyjściowym w zakresie od 200 mV (napięcie progowe) do 6 V, przy-obecności napięcia wspólnego w granicach od -7 V do 7 V. Maksymalna wartość napięcia różnicowego nie powodująca zniszczenia układu wynosi 12 V. Ponadto zaleca się, aby przewód masy sygnałowej był uziemiony tylko przy nadajniku

USB (ang. Universal Serial Bus - uniwersalna magistrala szeregowa) - rodzaj portu komunikacyjnego komputerów, zastępującego stare porty szeregowe i porty równoległe, opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC.

Port USB jest uniwersalny, pozwala na podłączanie do komputera wielu urządzeń, na przykład: kamery wideo, aparatu fotograficznego, telefonu komórkowego, modemu, skanera lub drukarki. Urządzenia są automatycznie wykrywane i rozpoznawane przez system, co umożliwia ich podłączanie i odłączanie bez konieczności wyłączania czy ponownego uruchamiania komputera.

Większość współczesnych systemów operacyjnych obsługuje złącze USB - dotyczy to m.in. systemów firmy Microsoft zaczynając od Windows 95 w wersji OSR2 (istnieje także poprawka do wersji OSR1 udostępniająca obsługę USB), systemów Windows z rodziny NT oraz systemów opartych na jądrze Linux/*BSD.

Typy i prędkości [edytuj]

Na opakowaniach produktów można znaleźć oznaczenia USB 2.0 i podobne, ważniejszą informacją jest jednak szybkość transmisji. Urządzenia te powinny mieć naklejkę informującą o ich standardzie pracy. Urządzenia USB możemy podzielić na trzy grupy ze względu na zgodność z przyjętymi specyfikacjami:

Podczerwień (promieniowanie podczerwone) (ang. infrared, IR) - promieniowanie elektromagnetyczne o długości fal pomiędzy światłem widzialnym a falami radiowymi. Oznacza to zakres od 780 nm do 1 mm.

Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego emituje promieniowanie cieplne (zobacz ciało doskonale czarne). Już w temperaturze kilku kelwinów ciała emitują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie dalekiej podczerwieni, ciała o temperaturze pokojowej emitują najwięcej promieniowania o długości fali rzędu 10 μm. Przedmioty cieplejsze emitują więcej promieniowania i o mniejszej długości, co pozwala na ich łatwe wykrycie.

Widmo fal elektromagnetycznych dzieli się na:

* Fale radiowe- z e względu na długość fali (czy też częstotliwość) rozróżnia się poszczególne typy fal radiowych.

I tak można je podzielić na:

* fale radiowe ultrakrótkie - o długościach fal od 1 do 10 metrów

- są stosowane w telewizji i radiofonii

* fale radiowe - o długościach fal od 10 do nawet 2000 metrów. Można je dodatkowo podzielić na fale krótkie (10 - 75 metrów), średnie (200 - 600 metrów) i długie (1000 - 2000 metrów).

Natomiast fale , których długość jest większa od 2000 metrów nie mają żadnego zastosowania.

Natomiast biorąc pod uwagę środowisko rozchodzenia się fali dzieli się je na :

Fale radiowe są to fale elektromagnetyczne wykorzystywane w łączności radiowej

Wytwarzane są przez specjalne anteny nadawcze.

* Mikrofale - są to fale o długościach fal od 1 milimetra do 1 metra. Źródłem takiego promieniowania mogą być obwody z prądem o wysokiej częstotliwości. W sposób celowy mikrofale wytwarzane są przez klistrony, magnetrony i inne obwody półprzewodnikowe

W oparciu o mikrofale działają radary i kuchenki mikrofalowe.

Pole mikrofalowe może w niekorzystny sposób oddziaływać na organizmy żywe. Przede wszystkim obserwuje się podwyższenie temperatury ciała, ogólne zmęczenie, bóle głowy , zaburzenia pamięci i apatię. Do takiej sytuacji może dojść gdy średnia gęstość strumienia mocy stacjonarnej mikrofal przekroczy wartość 0,1 W/m0x01 graphic
. Wartość ta uważana jest za graniczną dla strefy bezpieczeństwa.

* Podczerwień to promieniowanie o długościach fali od 760 nanometrów do 2000 mikrometrów. Dalszy podział dzieli promieniowanie podczerwone na: podczerwień bliską, średnia podczerwień i daleką podczerwień. Promieniowanie to jest emitowane przez wszystkie rozgrzane obiekty oraz przez lampy wyładowcze. Promieniowanie podczerwone jest odbierane przez narządy zmysłów jako ciepło. Fale z zakresu podczerwieni wykorzystywane są w wielu gałęziach nauki i przemysłu m.in. w analizach chemicznych. Promieniowanie podczerwone emitowane przez ciała jest podstawa działalności noktowizorów.

* Światło widzialne - obejmuje zakres fal o długościach od 380 do 780 nanometrów. Promieniowanie to wywołuje w ludzkim oku wrażenie widzenia. W zakresie tym wyróżnia się długości fal odpowiadające poszczególnym barwom od czerwieni przez pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski aż do fioletowego. Dlatego czasem obszar ten nazywa się obszarem tęczy.

* Promieniowanie rentgenowskie - obejmuje fale o długościach z przedziału od 10 nm do 0.001 nm. Przedział ten dodatkowo dzieli się na promieniowanie rentgenowskie miękkie , czyli to o dłuższych falach oraz promieniowanie rentgenowskie twarde, o mniejszej długości fali. Promieniowanie twarde cechuje się większą przenikliwością.

* Promieniowanie gamma - obejmuje promieniowani elektromagnetyczne o długościach mniejszych od 0.1 nm. Źródłem tego promieniowania są wzbudzone atomy.

* Ultrafiolet - należą tu fale o długościach od 390 do 10 nm. Przedział ten dodatkowo dzieli się na ultrafiolet bliski - czyli do około 190 nm i ultrafiolet daleki, który obejmuj krótsze fale.

Zasilacz komputera - zasilacz, który zamienia napięcie przemienne dostępne w sieci elektrycznej na cały zestaw stałych napięć potrzebnych do pracy komputera.

Zasilacz jest jednym z najistotniejszych elementów komputera. Jego stabilna i niezawodna praca w dużej mierze przekłada się na stabilność działania i na żywotność pozostałych elementów komputera.

ATX [edytuj]

Schemat wtyczki MPC zasilacza ATX v2.2

Zasilacz bezprzerwowy, zasilacz awaryjny, zasilacz UPS (ang. UPS, Uninterruptible Power Supply) - urządzenie lub system, którego funkcją jest nieprzerwane zasilanie urządzeń elektronicznych.

Ten typ zasilacza wyposażony jest najczęściej w akumulator, i w przypadku przerwy lub zakłóceń dostawy energii elektrycznej z sieci energetycznej urządzenie przełącza się na pracę z akumulatora. Czas podtrzymania napięcia wynosi od kilku minut do kilkudziesięciu godzin i zależy m.in. od obciążenia zasilacza oraz pojemności akumulatora.

Urządzenia tego typu stosowane są najczęściej do zasilania komputerów, a zwłaszcza serwerów. Dzięki ich zastosowaniu, w przypadku awarii zasilania zmniejsza się ryzyko utraty danych znajdujących się aktualnie w pamięci operacyjnej komputera, a nawet uszkodzenia urządzeń pamięci masowej. Urządzenia typu UPS znajdują także zastosowanie w przypadku konieczności bezawaryjnej pracy innych urządzeń, np. urządzeń medycznych.

W przypadku współpracy urządzeń typu UPS z komputerami, serwerami lub całymi sieciami komputerowymi UPS może sygnalizować występujące problemy z zasilaniem. Serwery i inne urządzenia mogą reagować na takie sygnały automatycznym zamykaniem systemu operacyjnego. Możliwa jest także stała kontrola parametrów zasilania. Komunikacja z innymi urządzeniami odbywa się przy pomocy interfejsu szeregowego RS-232 w starszych urządzeniach, nowsze urządzenia komunikują się przez sieć komputerową lub nowszą wersję interfejsu szeregowego - USB.

Zasilacze bezprzerwowe dostarczają najczęściej jednofazowego napięcia 230 V, zdarzają się też zasilacze trójfazowe 400 V. Czasami w przypadku dużych mocy i długiego działania akumulatory są wspomagane przez spalinowe agregaty prądotwórcze. Zasilacze dużych mocy stosowane są jako rozwiązania zasilające całe budynki lub kondygnacje wymagające takiego zabezpieczenia. Niejednokrotnie występuje separacja galwaniczna. W takim wypadku wszystkie urządzenia objęte zabezpieczeniem zasilane są z wydzielonego zasilania niewrażliwego na warunki zewnętrzne, w tym wyładowania atmosferyczne oraz zaniki napięcia. Najczęściej takim zasilaniem objęte są serwerownie, jednostki rządowe, pomieszczenia intensywnej opieki medycznej oraz sale operacyjne.

Typy UPS [edytuj]

UPS ON - LINE [edytuj]

Całkowicie odseparowuje on układ podłączony na wyjściu od napięcia wejściowego, działa na zasadzie podwójnego przetwarzania, zmienne napięcie sieciowe przetwarzane jest na napięcie stale w układzie prostownikowym, a następnie z tego stałego napięcia w układzie falownikowym jest wytwarzane napięcie zmienne, układ taki zapewnia stabilność napięcia na wyjściu oraz równomierność obciążenia faz napięcia wejściowego. W przypadku zaniku napięcia sieciowego układ przechodzi na pracę z baterii. Jest to układ który jest obecnie najcześciej stosowany w praktyce.

UPS OFF - LINE [edytuj]

Zobacz galerię na Wikimedia Commons:
Zasilacz bezprzerwowy

Cały układ podłączony do tego UPS-a zasilany jest bezpośrednio z sieci, akumulatory UPS-a są stale ładowane, przełącznik kontroluje napięcie na wejściu i w razie zaniku napięcia lub jego wzrostu odłącza zasilanie z sieci i przechodzi w stan pracy akumulatorowej w którym to z napięcia stałego akumulatora poprzez falownik zostaje wytworzone napięcie zmienne podawane na wyjście.

UPS zarządzalny [edytuj]

Taki UPS jest w stanie dostarczyć do centrum monitorowania informacji na temat swojego stanu pracy. W przypadku zaniku napięcia wejściowego może np. wysłać komunikat powiadamiający poprzez SNMP. W przypadku prac serwisowych można zdalnie sprawdzić stan urządzenia, np. poziom naładowania baterii, stan baterii, itp. Zaawansowane UPS-y mają możliwość podłączenia do sieci Ethernet, posiadają własny adres IP, poprzez który można się zalogować do interfejsu zarządzania poprzez http, https, telnet lub ssh. Starsze UPS-y mają możliwość podłączenia się do nich poprzez interfejsy szeregowe, np. RS-232 lub RS-485.

http://www.ups.hg.pl/UPS%20zasilacz%20awaryjny.htm


Wyszukiwarka