Sayısal Haberleşme Nedir ? | Teknik Elektronik Dersleri

SAYISAL HABERLEŞME NEDİR ?

Sayısal haberleşme veya diğer bir ismi ile dijital haberleşme nedir ? Sayısal haberleşme nerelerde ve nasıl kullanılır ? Sayısal haberleşme hayatımızın hangi alanlarına etki eder ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Sayısal Haberleşme Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

SAYISAL HABERLEŞME

Büyük ve karmaşık dijital sistemlerin tasarımında, genellikle bir cihazın dijital cihazlara ve diğer cihazlardan iletişim kurması zorunludur.Dijital bilginin bir avantajı, bir analog ortamda simgelenen bilgilerden, iletilen ve yorumlanmış hatalara çok daha dirençli olma eğilimindedir.

Bu, dijital olarak kodlanmış telefon bağlantılarının, kompakt ses disklerinin ve dijital iletişim teknolojisi için mühendislik topluluğundaki coşkunun çoğunu açıklar.Bununla birlikte, dijital iletişimin kendine özgü bir takım eksikleri  vardır ve gönderilebileceği çok sayıda farklı ve uyumsuz yol vardır.

Su depolama tankı seviyesini uzaktan izleme görevini üstlendiğimizi varsayalım.Bizim işimiz, tanktaki su seviyesini ölçmek ve bu bilgiyi diğer insanların izleyebilmesi için uzak bir yere göndermek için bir sistem tasarlamaktır.

Tankın seviyesinin ölçülmesi oldukça kolaydır ve şamandıralı anahtarlar, basınç ileticiler, ultrasonik seviye detektörleri, kapasitans probları, gerinim ölçerler veya radar seviye detektörleri gibi farklı tipte enstrümanlar ile gerçekleştirilebilir.

Resimde göreceğiniz üzere çizim için, 4-20 mA çıkış sinyali ile bir analog seviye ölçüm cihazı kullanacağız.4 mA,% 0’lık bir tank seviyesini temsil eder, 20 mA,% 100’lük bir tank seviyesini temsil eder ve 4 ila 20 mA arasındaki herhangi bir şey, orantılı olarak% 0 ile% 100 arasında bir tank seviyesini temsil eder.

İstediğimizde, bu 4-20 mA analog akım sinyalini uzaktan izleme yerine bir çift bakır tel yardımıyla gönderebiliriz.

Bu analog iletişim sistemi basit ve sağlam olacaktır.Birçok uygulama için ihtiyaçlarımıza mükemmel bir şekilde yetecektir.Ama işi bitirmenin tek yolu bu değil.

Dijital teknikleri araştırmak amacıyla, bu hipotetik tankın diğer yöntemlerini izleme yöntemi, daha önce anlatılan analog yöntemin en pratik olabileceği keşfedilmiştir.

Analog sistemin, olabildiğince basit olması, sınırlamalarına sahiptir.

Bunlardan biri analog sinyal girişim problemidir.

Tankın su seviyesi, devredeki DC akımının büyüklüğü ile simgelendiğinden, bu sinyaldeki herhangi bir “gürültü” su seviyesinde bir değişiklik olarak yorumlanacaktır.

Gürültü olmadan,% 50’lik sabit bir tank seviyesi için zaman içinde mevcut sinyalin bir çizimini resim üzerinde görebilirsiniz.

Bu devrenin telleri 60 Hz AC güç taşıyan kablolara çok yakın düzenlenmişse, örneğin, endüktif ve kapasitif kuplaj, aksi takdirde DC devresine sokulacak yanlış bir “gürültü” sinyali oluşturabilir.

Her ne kadar 4-20 mA’lik bir loopun düşük empedansı (250 Ω, tipik olarak), küçük gürültü voltajlarının önemli ölçüde yüklendiği anlamına gelir (ve dolayısıyla güç telleri tarafından oluşturulan kapasitif/endüktif kuplajın verimsizliği nedeniyle zayıflatılır), bu gürültü ölçüm sorunlarına neden olacak kadar önemli olabilir.

Bir analog ölçüm sistemine eklenen herhangi bir elektriksel gürültü, ölçülen miktardaki değişiklikler olarak yorumlanacaktır.Bu problemle mücadele etmenin bir yolu, tankın su seviyesini analog sinyal yerine dijital sinyal aracılığıyla sembolize etmektir.

Analog verici cihazını tanktaki farklı yüksekliklerde monte edilmiş bir dizi su seviye şalteri ile değiştirerek gerçekten kaba bir şekilde yapabiliriz:

Bu anahtarların her biri, bir devrenin kapatılmasıyla, izleme konumunda bir panele monte edilen bireysel lambalara akım gönderilmesi için kablolanır.

Her bir anahtar kapandığında, ilgili lambası yanar ve panele bakan kişi, tankın seviyesinin 5-lamba görüntüsünü görecektir.

Her bir lamba devresinin doğada dijital olması -% 100 veya% 100 kapalı olması diğer tellerin çalışma boyunca elektriksel parazitleri, izleme ucundaki ölçümün doğruluğu üzerinde analog sinyale göre çok daha az etkiye sahiptir.

“Kapalı” bir sinyalin “açık” sinyali olarak yorumlanmasına veya tersine neden olmak için büyük miktarda parazit gerekli olacaktır.Elektriksel parazitlere göreceli direnç, analog üzerinden her tür dijital iletişimden yararlanan bir avantajdır.

Artık dijital sinyallerin “gürültü” ile oluşan hataya karşı çok daha dirençli olduğunu biliyoruz, bu tank seviyesi ölçüm sistemi üzerinde geliştirelim. Örneğin, su seviyesinin daha kesin belirlenmesi için daha fazla anahtar ekleyerek bu tank ölçüm sisteminin çözünürlüğünü artırabiliriz.

16 anahtar yerine tankın yüksekliğine 16 anahtar taktığımızı varsayalım. Bu, ölçüm çözünürlüğümüzü önemli ölçüde artıracaktır, ancak tank ve izleme konumu arasında gerilmesi gereken tellerin miktarının büyük ölçüde artması pahasına olacaktır.

Bu kablolama giderlerini azaltmanın bir yolu, 16 anahtarı almak ve aynı bilgiyi temsil eden bir ikili sayı oluşturmak için bir öncelikli kodlayıcı kullanmaktır:

dijital haberleşme nedir

Şimdi, sadece 4 tel (artı toprak ve güç kabloları) bilgisine ulaşmak için, 16 telin (artı toprak ve güç kabloları) tersine, haberleşme gereklidir.İzleme konumunda, 4-bitlik ikili verileri kabul edebilecek ve bir kişinin görüntülemesi için okunması kolay bir ekran oluşturabilecek bir çeşit görüntüleme cihazına ihtiyacımız vardı.

Girdi olarak 4-bit veriyi ve 1-of-16 çıkışlı lambaları kabul etmek için kablolu olan bir kod çözücü bu görev için kullanılabilir ya da bir çeşit sayısal rakamı çalıştırmak için 4-bit kod çözücü/sürücü devresi kullanabiliriz.

Yine de, 1/16 tank yüksekliğindeki bir çözünürlük, uygulamamız için yeterince iyi olmayabilir.Su seviyesini daha iyi çözmek için ikili çıktımızda daha fazla bite ihtiyacımız var.Hala daha fazla anahtar ekleyebiliriz, ancak bu oldukça pratik değildir.

Daha iyi bir seçenek, orijinal analog vericiyi depoya yeniden takmak ve 4-20 mA analog çıkışını, bir dizi düz seviye anahtarını kullanarak pratikten çok daha fazla bit içeren bir ikili sayıya elektronik olarak dönüştürmektir.

Tanktan izleme konumuna kadar telin uzun vadesinde kaçınmaya çalıştığımız elektriksel gürültü ile karşılaşıldığından, bu A/D dönüşümü tankta gerçekleşebilir (burada “temiz” bir 4-20 mA sinyaline sahibiz).

Analog bir sinyali dijitale çevirmek için çeşitli yöntemler vardır, ancak bu tekniklerin derinlemesine bir tartışmasını atlayıp dijital sinyal iletişiminin kendisi üzerinde yoğunlaşacağız.

Tank enstrümantasyonumuzdan izleme enstrümantasyonuna gönderilen dijital bilginin türü paralel dijital veri olarak adlandırılır.Yani, her ikili bit kendi özel teli boyunca gönderilir, böylece tüm bitler aynı anda hedeflerine ulaşır.

Bu açıkça, izleme konumu ile iletişim kurmak için bit başına en az bir tel kullanılmasını gerektirir.Tek bir kanalda (bir tel + toprak) ikili verileri göndererek kablolama ihtiyaçlarımızı daha da azaltabiliriz, böylece her bit her seferinde bir kez iletilir. Bu tip bilgi, seri dijital veri olarak adlandırılır.

A/D dönüştürücüsünden (tank vericisinde) paralel verileri almak ve seri verilere dönüştürmek için bir çoklayıcı veya bir kaydırma yazmacı kullanabiliriz.Alıcı uçta (izleme konumu), seri devrelere, ekran devresinde kullanılmak üzere tekrar paralel olarak dönüştürmek için bir demultiplekser veya başka bir kaydırma yazmacını kullanabilirdik.

Mux/demux veya shift register çiftlerinin senkronizasyonda nasıl tutulduğuna dair tam detaylar, A/D dönüşümü gibi başka bir dersin konusudur.Neyse ki, tüm bu ayrıntıları kendi başlarına ele alan ve tasarımcının hayatını daha kolay hale getiren UART’ler (Evrensel Asenkron Alıcı-Vericiler) olarak adlandırılan dijital IC çipleri vb. bulunmaktadır.

SAYISAL HABERLEŞME NEDİR SONUÇ : 

Bugün Sayısal Haberleşme Nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Teknik makaleler serisine devam ediyoruz.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.

İyi Çalışmalar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.