Микросхема радиомодема норвежской фирмы CHIPCON - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Разработка модема для передачи телеметрической информации с удаленного объекта на компьютер. Выбор схемы радиомодема; расчет времени работы от автономного питания; техника безопасности. Оценка трудоемкости и определение плановой себестоимости работ.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Дипломный проект посвящен разработке устройства для передачи телеметрической информации с удаленного (возможно подвижного) объекта на компьютер. Устройство может быть применено в различных распределенных системах в случаях, когда необходимо наблюдать за объектами во время движения, или когда прокладка кабеля от объекта до диспетчерской не возможна, экономически не выгодна, либо когда требуется максимально скоростное развертывание телеметрической сети (например, аварийные ситуации). Использование компьютера позволяет производить обработку полученной информации, а также её хранение с эффективным использованием запоминающих устройств. Разработка выполнена с использованием импортной элементной базы. Изготовлен макет устройства, проведены его испытания и измерения ряда характеристик. Дипломный проект оформлен в виде пояснительной записки, содержащей 80 листов, и графической части - 4 листа формата А1.
The degree project is devoted to development of the device for transfer of the telemetering information with remote (probably mobile) object on a computer. The device can be applied in the various distributed systems in cases when it is necessary to observe the objects during movement or when the lining of a cable from object up to controller's office is not possible, is not efficient economically, or when maximum high-speed expansion of a telemetering network (for example, emergencies) is required. Use of a computer allows to make processing of the received information, and its storage with an effective utilization of storage devices. Development is executed with use of import element base. The breadboard model of the device is made, its tests and measurement of some characteristics are carried out. The degree project is made out as an explanatory note containing 80 sheets, and a graphic part containing 4 sheets of А1 format.
1. Область применения: организация беспроводных сетей промышленной телеметрии, робототехника, дистанционное управление, охранные технологии, организация «последней мили» телекоммуникационных сетей.
2. Назначение: беспроводная передача информации.
3. Технические требования: минимально возможное потребление энергии источника питания, диапазон частот - ДМВ (дециметровый),
3.1 Состав изделия и требования конструкции: минимальные массогабаритные характеристики.
3.2 Условия эксплуатации: умерено-холодный климат.
5. Требования по охране труда и окружающей среды
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАДИОМОДЕМОВ
2. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СХЕМЫ РАДИОМОДЕМА
3.1 Расчет времени работы от автономного питания
6.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте оператора
6.2 Физически опасные и вредные производственные факторы
6.3 Психофизиологические опасные и вредные производительные факторы
6.4 Меры защиты от опасных и вредных производственных факторов
6.5 Расчет производственного освещения
7.1 Оценка трудоемкости на научно-исследовательскую работу
7.2 Определение плановой себестоимости проведения НИР
Быстро развивающийся технический прогресс предъявляет с каждым днем все большие требования к качеству производственных процессов. Одной из основных задач в деле достижения высочайших показателей качества производства, является четкий и быстрый контроль, а затем автоматизированная обработка данных о протекании производственного процесса. В настоящее время эта задача становится все более актуальной, учитывая постоянное увеличение конкуренции, борьбу за снижение тарифов и издержек и, как результат, поддержание прибыльности работы предприятия. Так одним из способов является внедрение систем дистанционного сбора информации и дистанционного централизованного управления производственным процессом.
Существенной трудностью в построении распределенных сетей управления и сбора информации является выбор и построение транспортной сети, которая отвечает за доставку собранной измерительной и управляющей информации. В данной работе будет разработан телеметрический радиомодем, который является одним из основных элементов для построения беспроводных сетей автоматического контроля и управления производственным процессом.
В настоящее время, активно развивающееся производство интегральных микросхем, предлагает новые, все более интегрированные изделия. Увеличение интеграции позволяет уменьшить общее количество радиоэлементов в изделии, что напрямую влияет на важнейшие показатели проектируемого изделия, такие как надежность, гибкость, себестоимость, энергопотребление, габариты.
В данной работе применена микросхема радиомодема норвежской фирмы CHIPCON.
Поиск оптимального решения при организации автоматизированных комплексов на обширных территориях приводит к целому комплексу проблем, одна из которых - организация надежной связи между удаленными объектами и пунктами сбора и анализа информации. Эта задача на территории нашей страны обретает свои, иногда не до конца понимаемые за рубежом оттенки. Климатические условия, масштабность, большие расстояния и человеческий фактор сплелись здесь в один узел противоречивых требований. Не секрет, что проводные линии связи наиболее надежны, но при построении протяженных каналов передачи информации могут стать нерентабельны. Кроме того с сожалением приходится признать факт, что как показала практика, в густонаселенных районах нередки случаи вандализма со стороны "охотников за медью", разрушающих дорогостоящие коммуникации (6).
Поэтому при построении распределенных сетей телеметрии и управления радиосвязь зачастую оказывается единственно приемлемым решением. Хотя и здесь масса сложностей. Выбор аппаратуры, частотного диапазона и мощности, обеспечивающих надежную связь в условиях загрязненного промышленными помехами радиоэфира с одной стороны и не создание помех собственными сигналами другим радиостанциям часто подталкивают к использованию дорогостоящих импортных систем цифровой беспроводной связи, которая к тому же с трудом лицензируется на территории России.
1.1 Анализ существующих радиомодемов
Маломощный радиомодем "Гамма" (6) предназначен для организации автоматизированных комплексов на обширных территориях, организации связи между удаленными объектами и пунктами сбора и анализа информации. С помощью модемов "Гамма" можно передавать цифровую информации от телеметрических датчиков измерительного, контрольного и технологического оборудования, устанавливаемого на стационарных объектах. Эксплуатация радиомодема "Гамма" допускается без регистрации в органах Госсвязьнадзора. Внешний вид модема показан на рис. 1.1.
Существует следующие модификации модема:
1. "Гамма-4151-1" - радиомодем внешний бытовой в пластмассовом корпусе;
2. "Гамма-4151-2" - радиомодем внешний в пластиковом поликарбонатном корпусе, с установкой на DIN-рельс;
3. "Гамма-4151-3" - радиомодем внешний в металлическом, пылебрызгозащищенном корпусе;
4. "Гамма-4152" - радиомодем встроенный.
Основные технические характеристики
Режимы работ "прозрачный", адресный, пакетный (с поддержкой ретрансляции пакета)"
Внешние интерфейсы RS-232, 9600 bps
Адрес 8 Бит Количество адресов (для адресного режима) 255
Рабочий диапазон температур -30…+55 °С
Напряжение питания (номинал/допустимый диапазон) 10/5-15 в
Потребляемый ток (прием/передача) 40/70 мА
Габаритные размеры 40 х 102 х 24 мм
Невод-1 - радиомодем для телеметрии (7).
Передача данных на расстоянии до 10 км в режиме точка-точка.
Встроенный режим ретрансляции для протяженных распределенных сетей телеметрии.
Интерфейс RS-232/RS-485 на скоростях 1200-38400 bps (задается пользователем)
Конфигурируется стандартным PC-терминалом.
Внешний вид модема показан на рис. 2.2.
Основные технические характеристики:
Частота передатчика фиксированная 433.92 MHz (±0.2%)
Выходная мощность передатчика 100 мвт
Интерфейс RS-232 (3/5-проводной, CTS/RTS); RS-485
Способ крепления модема на DIN рейку
Энергетика Питание +10 ... 25 в (от внешнего источника питания постоянного тока)
Ток потребления не более 200 мА (при Uпит=12 в)
Радиомодем "Эрика-ДМ" (8) предназначен для передачи цифровой информации, получаемой через последовательный порт RS-232, по радиоканалу. В модеме встроены телеметрические входы и выходы, что позволяет строить на его основе простейшие системы для сбора информации или управления внешними устройствами. Кроме того, конструктивно предусмотрена интеграция "Эрика-ДМ" с GPS приемниками в одном корпусе, благодаря чему он может использоваться в системах контроля за мобильными объектами.
Внешний вид модема показан на рис. 1.3.
Основные технические характеристики
Скорость передачи данных 2400/4800 bps
Встроенная телеметрия 4 входа; 4 выхода (ОК)
Напряжение питания и ток потребления 7.5-12.6 в; 25 мА
Температурный режим работы -30 ... +60 °С
Габаритные размеры и масса 45 х 10 х 150 мм; 50 г
Диапазон частот 146-174; 440-470 MHz
Режимы работы симплекс; полудуплекс
Время переключения прием/передача 30 мсек
Ток потребления [ передача (4 Вт) / прием ] 2 / 0.1 А
Габаритные размеры и масса 55 х 30 х 160 мм; 250 г
Радиомодем "Струна-3" можно использовать для передачи любых цифровых потоков со скоростью до 4800 bps. (Л) Внешний вид модема показан на рис. 1.4.
Основные технические характеристики:
Диапазон рабочих частот 166.7 - 167.5 MHz
Выходная мощность в нагрузку не менее 1 Вт
Мощность внеполосных и побочных излучений не более 2.5 мкВ
Нестабильность частоты не более 10 х 10-6
Диапазон рабочих температур -30 ... +50°С
Габаритные размеры передатчика 115 x 87 x 26 мм
2. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СХЕМЫ РАДИОМОДЕМА
Схема радиомодема должна обеспечивать выполнение задач указанных в ТЗ. Согласно задания радиомодем должен обеспечивать связь датчика физической величины (температура, давление, перемещение, вибрация), либо источника цифровых данных (стандартные информационные стыки RS-232, RS-485) с хост-контроллером. При этом должно обеспечиваться максимально длительное время работы от автономного источника питания. Соответственно в состав устройства должны входить следующие устройства:
1. Интерфейс RS-232 и/или RS-485, либо иной требуемый ТЗ;
2. Интерфейс для внешних датчиков физических величин;
7. Процессорное ядро для управления вышеперечисленными
Исходя из вышеизложенного, функциональная схема устройства может иметь вид показанный на рис. 2.1.
Рисунок 2.1- функциональная схема радиомодема
Рассмотрм более подробно конструктивный состав каждого из функциональных блоков.
Интерфейс (рис. 2.2) состоит из преобразователя уровней и последовательного асинхронного приемопередатчика. Преобразователь уровней приводит в соответствие сигналы примененные на физическом уровне RS232
Рисунок 2.2- Структурная схема интерфейса RS-232
Интерфейс датчиков физических величин
Структурная схема показана на рис. 3.3. Состоит из преобразователей дискретных величин и величин имеющих значения, изменяющиеся в диапазоне напряжений. Дискретные величины через устройство защиты от перенапряжений подаются непосредственно в процессорное ядро, переменные величины после прохождения через ограничитель подаются на вход 10 разрядного АЦП, где приводятся в цифровой вид, после чего подаются в процессорное ядро.
Рисунок 2.3- Структурная схема датчиков физических величин
Модем предназначен для кодирования информации поступающей в передатчик и декодирования информации поступающей из приемника. Модем обеспечивает кодирование в режиме NRZ, Манчестерское кодирование, режим асинхронного приемопередатчика и прозрачный режим. Выбор того или иного режима определяется приоритетной задачей выполняемой в данный момент и основывается на таких параметрах как скорость передачи, достоверность передачи, ширина занимаемой полосы частот, тип передаваемой информации. Вид используемой модуляции - FSK. Этот вид модуляции обеспечивает наиболее выгодное соотношение скорость передачи/ширина занимаемой полосы частот/помехоустойчивость
Приемник выполнен по супергетеродинной схеме с одним преобразованием частоты. Настройка на нужную частоту производится однопетлевым программируемым синтезатором частоты. Принимаемый сигнал через цепи входного согласования-преселекции подаются на вход малошумящего входного усилителя, после усиления сигнал подается в смеситель, где происходит преобразование частоты. После смесителя сигнал поступает в демодулятор, который соединяется с модемом и приемным буфером.
Передаваемый сигнал, проходя через модем, становится пригодным для передачи. Сигнал с модема модулирует ГУН синтезатора частот, модулированный высокочастотный сигнал поступает на усилитель мощности, после усиления, через цепи согласования поступает в антенну.
Энергонезависимая память предназначена для сохранения информации о текущей конфигурации устройства, для ведения логов неисправностей и критических состояний и может применяться для сохранения любой служебной информации по желанию заказчика.
При выборе процессорного ядра важно сформулировать конкретные цели, что упрощает выбор подходящего устройства. Обычно учитываются следующие характеристики (24):
6) Операция прямого доступа к памяти
Учитывая вышесказанное, можно применит ядро INTEL MCS-51, т.к. оно, обеспечивая выполнение всех требуемых функций, имеет самую низкую стоимость, множество наработанных алгоритмов и программ и de-facto стало промышленным стандартом.
Принципиальная схема модема показана на рис. 2.4. Модем построен с использованием самой современной элементной базы. Центральным элементом модема является микросхема СС1010 производства «CHIPCON» (1). Микросхема представляет собой микромощный УКВ трансивер диапазона 300-1000МГц, и 8051-совместимый микроконтроллер, интегрированные в одном кристалле. СС1010 разработана для FSK систем работающих в диапазоне ISM/SRD (315, 433, 868 и 915 МГц), но легко может быть запрограммирована для работы на другой частоте между 300 и 1000 МГц. СС1010 имеет плотную интеграцию контроллера и приемопередатчика, что делает решения типа «система на кристалле» очень легкими в использовании, и уменьшает время проектирования и внедрения изделия. СС1010 идеально подходит для изделий имеющих главными особенностями автономное питание, гибкую функциональность и миниатюрные размеры (2).
1) Программируемый частотный диапазон;
2) Высокая чувствительность приемника (-107 дБм (0,9 мкв), при 1,2 кБ/сек);
3) Программируемая выходная мощность (от -20 до 10 дБм);
4) Очень низкий потребляемый ток (9,1 мА в режиме приема);
5) Малое число внешних элементов, отсутствие внешнего высокочастотного коммутатора и фильтра ПЧ;
6) Высокая скорость перестройки синтезатора частот, позволяющая использовать технологию “Frequency hopping”;
7) FSK модуляция со скоростью передачи информации 76,8 кБ/сек;
8) Аппаратный кодек Manchester II и NRZ.
9) Индикатор уровня принимаемого сигнала
Особенности высокопроизводительного, низкопотребляющего, 8051-совместимого микроконтроллера:
1) Оптимизированное 8051-совместимое ядро, с повышенной в 2,5 раза по сравнению со стандартным, производительностью;
2) Двойной указатель программного счетчика;
3) Два режима пониженного энергопотребления;
4) Встроенный отладочный интерфейс;
5) 32 кБ встроенной энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти программ;
6) Типичная стойкость памяти программ - 20000 циклов перезаписи;
7) Программируемая блокировка чтения и записи памяти программ для увеличения сохранности программного обеспечения;
8) 2048 + 128 байт внутреннего ОЗУ;
10) Встроенный детектор понижения напряжения питания;
15) Два программируемых универсальных асинхронных приемопередатчика;
17) 26 конфигурируемых портов ввода/вывода;
Структурная схема СС1010 показана на рис. 2.5
Модем питается от двух щелочных элементов питания типоразмера ААА. Для компенсации неидентичности разрядных характеристик элементов питания применен преобразователь напряжения на коммутируемых конденсаторах DA2, который используется для выравнивания напряжения на элементах (14). Микросхема поочередно подключает конденсатор С6 к элементу G1 или G2. Если напряжение на G1 больше, чем на G2, то С6 заряжается от G1 и разряжается на G2. В результате этого напряжение на G1 уменьшается, а на G2 увеличивается. Это приводит к выравниванию напряжения на G1 и G2. Потери в выравнивающем устройстве обусловлены потреблением тока микросхемой ICL7660, которое не превышает 4-5 мкА, что сравнимо с током саморазряда щелочных элементов.
Питание подается после подсоединения рабочего системного разъема, в котором установлена перемычка между контактами 5 и 10. Таким образом, отпадает надобность в дополнительном выключателе питания. Основная цепь питания защищена от переполюсовки включением защитного диода VD10. Напряжения питания получаемое с элементов питания подается на делитель напряжения, выполненный на резисторах R10 и R11, с которого подается на коммутатор аналоговых входов АЦП DD1. Это сделано для возможности контроля состояния элементов питания. Аналоговая часть питается через RC-фильтры, номиналы элементов которых рекомендованы производителем. Входы питания цифровых и аналоговых цепей зашунтированы блокировочными конденсаторами согласно рекомендациям производителя.
Модем имеет 4 входа для получения информации от дискретных внешних датчиков, 2 входа для получения информации от аналоговых датчиков, а так же выходы для управления внешними устройствами, что позволяет использовать модем для систем телеуправления. Входы защищены от превышения предельно допустимых значений напряжений с помощью диодов с барьером Шотки, включенных параллельно входам. Для защиты диодов напряжение на них подается через токоограничительный резистор. Для исключения влияния наводок на неподключенные входы и, соответственно, уменьшения стабильности работы модема в условиях воздействия помех и наводок, входы подтянуты на общую шину через резисторы R7, R9. Входы аналоговых величин так же защищены диодами и резистором, но не подтянуты на общую шину. При не использовании этих входов, необходимо соединить их с общей шиной для исключения влияния внешних наводок. Три дополнительных дискретных входа реализованы на печатной плате и зарезервированы - на системный разъем они не выведены. Выходы буферированы «цифровыми транзисторами» VT1-VT5 DTC143TK, включенными с «открытым коллекторм» и имеющим нагрузочную способность 50 мА. Пять выходов выведены на системный разъем.
Частота задающего генератора контроллера стабилизирована кварцевым резонатором BQ1. Кварцевый резонатор BQ2 используется для часов реального времени.
Цепь согласования с антенной выполнена согласно рекомендациям производителя и рассчитана с помощью специального программного обеспечения Smart RF Studio 4.81 (1), представленного производителем микросхемы.
Для программирования памяти программ на печатной плате устройства предусмотрен разъем Х1, который через адаптер параллельного порта, преобразующего напряжения логических уровней подключается к персональному компьютеру.
Драйвер интерфейса RS-232 выполнен на специализированной микросхеме преобразователя уровней DA1 MAX3218, производства фирмы МАХIM (16). От известных аналогов микросхема отличается тем что сконструирована специально для устройств имеющих автономное питание. Этот драйвер автоматически переходит в энергосберегающий режим при отсутствии активности и имеет сверхширокий диапазон питающих напряжений от 1,8 до 4,2В, что позволяет питать устройство непосредственно от одной литиевой батарейки или двух щелочных и позволяет обойтись без дополнительного DC-DC конвертера, что увеличивает экономичность конструкции.
Все элементы радиомодема располагаются на двусторонней печатной плате. Печатная плата размещена в герметичном алюминиевом корпусе. Внутри корпуса так же находятся элементы питания. На корпусе располагаются два разъема. Через один подключается антенна, второй разъем - системный. Через него производится подключение внешних датчиков и исполнительных устройств, включается внутренне питание, либо подключается внешнее. На этот разъем выведен интерфейс RS-232.
Общая идеология построения программного обеспечения устройства заключается в том, что бы иметь максимальную гибкость конфигурации. Достигается это использованием возможности самопрограммирования энергонезависимой памяти. «Незагруженный» модем имеет в своем программном обеспечении только процедуры инициализации радиочастотного периферийного оборудования и процедуры приема во внешнюю энергонезависимую память кода исполняемой программы, которая содержит всю «пользовательскую» функциональность устройства.
Инициализирующая процедура настраивает радиочастотную часть на фиксированную частоту. Все модемы при первом включении имеют одинаковый идентификатор TEI (Terminal Endpoint Identifier) - индивидуальный номер модема, по которому производится адресация конкретного модема. При загрузке «пользовательского» программного обеспечения необходимо назначить номер модема. Таким образом можно одновременно программировать несколько модемов, после чего назначить номера, оставив включенным только тот модем которому назначается номер. В дальнейшем можно разработать процедуру автоматического присвоения номеров по аналогии с существующими системами, например как назначение IP адресов в LAN.
Способы повышения устойчивости программного обеспечения модема были выведены после анализа и обобщения практического опыта написания и использования программ, взятого из (17).
Для повышения устойчивости программа сделана в виде одного «большого цикла». Главный цикл производит первоначальную инициализацию устройства, модификацию «пользовательского» программного обеспечения и вызов «пользовательских» процедур. В случае зависания процедуры сторожевой таймер сделает сброс, после чего программа опять начнет выполняться в главном цикле и можно принять решение о повторном запуске или модификации кода процедуры. Часть памяти программ в которой размещена программа начальной инициализации защищена аппаратно от изменения.
В связи с тем что это учебная разработка, программное обеспечение для выполнения сложных операций для сбора и передачи данных, разрабатываться не будет. Разработанное программное обеспечение производит начальную инициализацию всех необходимых внутренних устройств модема и демонстрирует его работоспособность.
3.1 Расчет элементов кварцевого генератора
Кварцевый генератор сконструирован для параллельного режима работы кварцевого резонатора. Для правильной работы кварцевого генератора требуются нагрузочные конденсаторы. Значения нагрузочных конденсаторов зависят от нагрузочной емкости резонатора CL, определяемая документацией на резонатор (5). Общая емкость конденсаторов подключенных между выводами кварцевого генератора должна быть равно нагрузочной емкости резонатора (2), и определяется по формуле 3.1. Паразитная емкость определяется емкостью выводов резонатора и емкостью печатного монтажа. Обычно общее значение паразитной емкости равно 3-5 пФ.
Схема подключения кварцевого резонатора и нагрузочных конденсаторов показана на рис. 3.1.
Рисунок 3.1- Схема подключения кварцевого резонатора
Примем С1 равным С2, тогда из (3.1) следует, что:
При необходимости подстройки рабочей частоты кварцевого генератора параллельно С2 может быть подключен подстроечный конденсатор.
Согласно (2) максимальное входное напряжение на входе СС1010 не может превышать значения (3.3) и (3.4).
Таким образом, цепь защиты входов должна обеспечивать защиту от превышения положительного и отрицательного максимально опустимого напряжения. В выбранной схеме защиты входа,максимальное и минимальное напряжение поступающее на входмикросхемы определяются падением напряжения на открытом диоде по (3.5) и (3.6). Схема защиты входа показана на рис. 3.2.
Согласно (3.5) и (3.6) прямое напряжение защитного диода должно составлять не более 0,3В. Из (Л) выбираем диод с нужным падениемнапряжения. Прямое напряжение у диода с барьером Шотки типа MBR0520L составляет 300 мВ, при прямом токе 100 мА. Для защиты отперегрузки по току диоды защищает токоограничительный резистор R1.
Максимальное обратное напряжение для диода MBR0520L составляет 20В. Это напряжение будет максимально допустимым для входа. Падение напряжения на диоде составит:
Согласно закона Ома (3.8) сопротивление защитного резистора определится как (3.9).
Из стандартного ряда сопротивлений выберем максимально близкое
значение сопротивления защитного диода:
3.3 Расчет времени автономной работы изделия
Низкое энергопотребление - это очень важный фактор для систем с автономным питанием. Длительность времени работы батарей напрямую связано с энергопотреблением.
Для уменьшения энергопотребления могут использоваться несколько особенностей. В КМОП схемах энергопотребление линейно зависит от рабочей частоты. Таким образом важно не использовать актовую частоту большую чем необходимо для нормального функционирования изделия. Зависимость потребляемого микросхемой модема тока от тактовой частоты процессора показана на рис. 3.3.
Важным фактором является длительность рабочего цикла изделия. Изделие использующее режим сохранения энергии может периодически переключаться из активного режима в режим пониженного энергопотребления. Средний потребляемый ток будет зависеть от отношения времени активной работы и времени режима пониженного энергопотребления.
Трансивер СС1010 имеет много различных режимов пониженного энергопотребления. Процессорное ядро и приемопередатчик могут включаться независимо и раздельно.
СС1010 имеет возможность подключения двух кварцевых резонаторов: высокочастотный - от 3 до 24 МГц и низкочастотный - 32,768 кГц. В различных режимах работы изделия есть возможность рать тактовую частоту от различных источников, сокращая таким образом общее энергопотребление.
СС1010 имеет три режима энергопотребления: активный, остановленный и спящий. В активном режиме ядро и периферия работают. В остановленном режиме процессорное ядро остановлено, но периферия полностью функционирует, состояние регистров и ОЗУ сохраняется.
Рисунок 3.3- Зависимость потребляемого микросхемой модема тока от тактовой частоты процессора
В спящем режиме остановлено процессорное ядро и вся периферия кроме тактового генератора АЦП. Свойства режимов пониженного энергопотребления сведены в таблицу 3.1.
Свойства режимов пониженного энергопотребления
Рассчитаем время автономной работы изделия от двух батарей типоразмера ААА и емкостью 1300 ма/час. Изделие с периодичностью в 10 сек опрашивает датчик, передает информацию пакетом длиной в 64 бит, принимает подтверждение и переходит в остановленный режим.
Время автономной работы рассчитывается как отношение емкости батареи к потребляемому изделием току, по формуле 3.10
Тактовый генератор с кварцевым резонатором 14 МГц выходит на рабочий режим за 1,5 мсек. В это время микросхема потребляет 14 мА.
Передача сообщения длиной 64 бит со скоростью 2,4 кБит происходит в течении 27 мсек. При передаче на полной мощности на частоте 433 МГц общее потребление передатчика составит 34 мА. После отправки сообщения устройство принимает подтверждение приема. Прием сообщения длиной 64 бит занимает 27 мсек. Общее энергопотребление СС1010 в режиме приема составляет 16 мА. После приема подтверждения устройство переходит в остановленный режим длящийся 10 сек. Общее активное время рабочего цикла составит:
Средний потребляемый ток в активном рабочем цикле составит:
Средний потребляемый ток за время полного рабочего периода составит:
Устройство в своем составе так же содержит другие периферийные узлы, которые так же потребляют энергию. Так как в данной задаче эти узлы не используются, то переведены в спящий режим.
Сама микросхема СС1010 в остановленном режиме потребляет 26 мкА.
Энергопотребление в спящем режиме составит:
Итого суммарное энергопотребление дополнительных периферийных устройств составит:
Общий потребляемый изделием ток составит сумму тока потребляемого микросхемой модема в активном режиме и тока потребляемого в остановленном режиме и составит:
Время работы от источника питания емкостью 1300 мА/час составит:
Для быстрой оценки времени работы изделия в различных вариантах CHIPCON предоставляет специальное программное обеспечение.
Для уменьшения паразитных излучений передатчика и увеличения селективности приемника во входных цепях радиотракта применяется ФНЧ. Фильтр включается между антенной и приемником либо передатчиком. Фильтр рассчитан по методике изложенной в (25).
Согласно (26) побочные излучения передатчика в УКВ диапазоне не могут быть более 25 мкВт.
Частота среза фильтра равна центральной частоте несущей плюс полуширина излучаемого сигнала.
В качестве основных элементов фильтра используются индуктивности и емкости. Порядок расчета следующий: по формулам (3.18), (3.19), (3.20), (3.21), (3.22), (3.23), исходя из значения граничной частоты fc (частота среза фильтра) и R (сопротивление источника и нагрузки), определяембазовые коэффициенты LB и CB. Вычисляем окончательные значения Сn и Ln, основываясь на на значениях коэффициентов Кт, взятых из таблицы 4.2. Нумерация элементов С1, L1, Cn и Ln на рис. 4.2 соответствует третьему столбцу в таблице 4.2
Крутизна спада характеристики в полосе задержания составляет 18 дБ/октаву, и обусловлена совместным влиянием каждого элемента, образующего фильтр (6 дб/октаву)
При конструировании РЭА на печатных платах используют следующие методы. Моносхемный применяют для несложной РЭА. В том случае вся электрическая схема располагается на одной ПП. Моносхемный метод имеет ограниченное применение, так как очень сложные ПП неудобны при настройке и ремонте РЭА. Схемно-узловой метод применяют при производстве массовой и серийной РЭА. При этом методе часть электрической схемы, имеющая четкие входные и выходные цепи (каскады УВЧ, УПЧ, блоки развёрток и т.п.), располагается на отдельной плате. Ремонтопригодность таких изделий больше. Недостаток - сложность системы соединительных проводов, связывающихотдельные платы. Функционально-узловой метод применяют в РЭА с использованием микроэлектронных элементов. При этом ПП содержит проводники коммутации функциональных модулей в единую схему. На одной плате можно собрать очень сложную схему. Недостаток этого метода - резкое увеличение сложности ПП. В ряде
случаев все проводники не могут быть расположены на одной и даже обеих сторонах платы. При этом используют многослойные печатные платы МПП, объединяющие в единую конструкцию несколько слоёв печатных проводников, разделённых слоям
Микросхема радиомодема норвежской фирмы CHIPCON дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Червячные Передачи Реферат
Острая Сосудистая Недостаточность Классификация Причины Коллапса Реферат
Дипломная Работа На Тему Выявление Экономических Закономерностей В Условиях Ооо "Мясная Традиция"
Контрольная Работа Словосочетание 5 Класс
История машинного перевода
Пресная Вода Реферат
Курсовая работа: БД для организации занимающейся продажей музыкальных дисков
Рынок Капитала И Ссудный Процент Реферат
Контрольная работа: Структура збуту продукції ЖКУВП Біатрон-3
Статья: Основной закон социологии, или голый король в "Черном квадрате" Малевича
Реферат по теме Гипотезы возникновения жизни на Земле
Качество Диссертация
Реферат по теме Япония - страна с самобытной культурой
Реферат На Тему Этика И Культура Отношения
Контрольная работа по теме Расчет переходных процессов в электрических цепях
Реферат по теме Биомеханика гепарда
Реферат Третий Закон Ньютона
Дипломная работа по теме Реконструкция системы электроснабжения ФКУ ИК-16 с заменой трансформаторов на повышенную мощность
Реферат: Использование артиллерии в бою
Реферат: Дельвиг Антон Атонович. Скачать бесплатно и без регистрации
Учет на забалансовых счетах - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Организованные преступные группы - Государство и право дипломная работа
Гуаньюнъюй в фразеологической системе китайского языка - Иностранные языки и языкознание курсовая работа