SİNYAL TİPLERİ & DATA AKIŞI NEDİR ?
Elektriksel sinyal tipleri nedir ? Data akışı nedir ? Elektriksel sinyal tipleri ve data akışı nasıl kullanılır ? Data akışı nasıl gerçekleşir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Sinyal Tipleri ve Data Akışı Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.
Başlayalım.
SİNYAL TİPLERİ & DATA AKIŞI
Buslar ve ağlar, birbirine bağlı olan cihazlar arasında iletişimin gerçekleşmesine izin verecek şekilde tasarlanmıştır.Düğümler arasında bilgi akışı veya veri akışı çeşitli biçimlerde olabilir.
Tek yönlü iletişimde, tüm veri akışı tek yönlüdür ; belirlenen vericiden belirlenen alıcıya doğrudur.BogusBus, vericinin uzaktan izleme konumuna bilgi gönderdiği simpleks iletişimin bir örneğidir, ancak su deposuna hiçbir bilgi geri gönderilmez.
Tek yapmak istediğimiz şey tek yönlü bilgi göndermekse, simpleks gayet iyidir.Bununla birlikte, çoğu uygulama daha fazlasını gerektirmektedir.
Dubleks iletişimde, bilgi akışı her cihaz için çift yönlüdür.Dubleks ayrıca iki alt kategoriye ayrılabilir:
Yarı çift yönlü iletişim, tek bir gergin hattın uçlarında ki iki teneke kutuya benzetilebilir.Aktarmak veya almak için kullanılabilirler, ancak aynı zamanda kullanılamazlar.Tam çift yönlü iletişim, iki kişinin aynı anda konuşabileceği ve birbirini duyabildiği gerçek bir telefon gibi, diğerinin kulaklığını ileten bir telefonun ağızlığı ve bunun tersidir.
Tam dupleks, her bir iletişim yönü için ayrı bir dizi kablo ile, iki ayrı kanal veya ağ kullanılarak sıklıkla kolaylaştırılır.Bazen çok frekanslı taşıyıcı dalgalar vasıtasıyla, özellikle her bir iletişim yönü için bir frekansın ayrıldığı radyo ağlarında kullanılır.
BogusBus ile, sinyallerimiz çok basit ve anlaşılırdı ve her bir sinyal kablosu (1’den 5’e kadar) tek bir dijital veri biti, “kapalı” temsil eden 0 Volt ve “On” u temsil eden 24 Volt DC taşıyordu.
Çünkü tüm bitler hedeflerine ulaşmaktaydı.Eğer ikili kodlama (verici ucuna) ve kod çözme (alıcı ucuna) ekleyerek BogusBus’un performansını iyileştirirsek, daha az sayıda kabloyla daha fazla çözünürlük kullanılabilir hale gelebilseydi, yine de paralel bir ağ olurdu.
Bununla birlikte, verici ucunda bir paralel-seri çevirici ve alıcı ucunda bir seri-paralel dönüştürücü ekleyeceksek, oldukça farklı bir şeyimiz olurdu.
Öncelikle, veri bitlerini iletmenin akıllı yollarını bulmaya zorlandığımız seri teknolojinin kullanımıyla , seri veri, vericiden alıcıya aynı kablo kanalı üzerinden tüm veri bitlerini göndermemizi gerektirdiğinden, ağ kablolaması üzerinde potansiyel olarak yüksek bir frekans sinyali gerektirir.
Şu şekilde düşünelim ; modifiye bir BogusBus sistemi dijital verileri paralel, ikili kodlanmış formda iletmektedir.Orijinal BogusBus gibi 5 ayrı bit yerine, vericiden alıcıya 8 bit gönderiyoruz.Verici tarafındaki A/D dönüştürücü, her saniye yeni bir çıkış üretir.
Bu, saniyede 8 bitten alıcıya gönderilir. Örnek vermek gerekirse, vericinin her güncelleme (10101010 ve 10101011) arasında (saniyede bir kez) değiştiğini varsayalım.
Sadece en az anlamlı bit (Bit 1) değiştiği için, bu teldeki frekans sadece 1/2 Hertz’dir.Aslında, güncellemeler arasında A/D dönüştürücü tarafından hangi rakamlar üretiliyor olursa olsun, bu değiştirilmiş BogusBus ağındaki herhangi bir tel üzerindeki frekans 1/2 Hertz’i aşamaz, çünkü bu, A/D’nin dijital çıkışını ne kadar hızlı güncellediğidir.1/2 Hertz oldukça yavaştır ve ağ bağlantımız için sorun yaratmamalıdır.
Diğer taraftan, 8 bitlik bir seri ağ kullanırsak, tüm veri bitleri sırayla tek kanalda görünmelidir.Ve bu bitler, A/D dönüştürücü güncellemeleri arasındaki zamanın 1 saniyelik zaman aralığı içinde vericiden çıkarılmalıdır.Bu nedenle, 10101010 ve 10101011’in (saniyede bir kez) değişen dijital çıkışı resimdeki gibi olacaktır.
BogusBus sinyalimizin frekansı, şimdi sekiz kat artışla 1/2 Hertz yerine yaklaşık 4 Hertz’dir!4 Hertz hala oldukça yavaş ve bir mühendislik problemi oluşturmazken, parite kontrolü ve sinyal senkronizasyonu için gerekli olan diğer bitlerle birlikte güncelleme başına saniyede binlerce kez bir güncelleme hızında 32 veya 64 bit veri aktarıyor olsaydık ne olabileceğini takdir edebilmelisiniz.
Seri veri ağı frekansları telsiz menziline girmeye başlar ve basit teller, antenler, iletici hatlar olarak tel çiftleri, endüktif ve kapasitif reaktanslara bağlı tüm ilgili farklılıkları ile hareket etmeye başlar.
Daha da kötüsü, bir seri ağ üzerinden iletişim kurmaya çalıştığımız sinyaller, ikili bilgi biti olarak kare dalga şeklindedir.Kare dalgalar tuhaf şeylerdir, matematiksel olarak azalan genlik ve artan sıklıkta sonsuz sinüs dalgalarına eşittir.
Uzun bir 2 iletkenli ağın diğer ucunda aldığımız şey, en iyi koşullar altında bile artık temiz bir kare dalga gibi görünmeyecektir.
Mühendisler ağ bant genişliğinden bahsettiklerinde, bir ağ ortamının pratik frekans sınırına başvururlar.Seri iletişimde, bant genişliği, veri hacminin (iletilen “sözcük” başına ikili bitler) ve veri hızının (saniyede “kelimeler”) bir ürünüdür.
Ağ bant genişliğinin standart ölçüsü saniyede bit veya bps’dir.Baud olarak bilinen eski bir bant genişliği birimi bazen saniyede bitlerle yanlış bir şekilde eşittir, ancak aslında saniyede sinyal seviyesi değişikliklerinin ölçüsüdür.
Birçok seri ağ standardı, tek bir biti temsil etmek için çoklu voltaj veya akım seviyesi değişiklikleri kullanır ve bu uygulamalar için bps ve baud eşdeğer değildir.
Endüktif ve kapasitif etkilerin minimumda tutulduğu kısa mesafeler için her şey iyi çalışacaktır, ancak uzun mesafeler için bu yöntem kesinlikle sorunlu olacaktır.
Ortak zemin sinyali yöntemine karşı güçlü bir alternatif, her bir bitin, bir tel ile ortak bir toprak arasındaki bir voltaj yerine, toprakla izole edilmiş bir çift tel arasındaki voltaj farkı ile temsil edildiği diferansiyel gerilim yöntemidir.
Bu, her bir sinyale uygulanan kapasitif ve indüktif etkilerin sınırlandırılması ve sinyallerin dış elektrik enterferansı nedeniyle bozulma eğilimini sınırlandırır, böylece bir seri ağın pratik mesafesini önemli ölçüde geliştirir.
Üçgen amplifikatör sembolleri, iki tel arasında bir voltaj sinyali veren diferansiyel amplifikatörleri temsil eder.Voltaj sinyali ile toprak arasındaki herhangi bir ilişkiyi ortadan kaldırarak, sinyal voltajına uygulanan tek önemli kapasite, iki sinyal kablosu arasında mevcut olmasıdır.
Bir sinyal teli ile topraklanmış bir iletken arasındaki kapasitenin çok daha az etkisi vardır, çünkü iki sinyal teli arasındaki bir toprak bağlantısı üzerinden kapasitif yol seri olarak iki kapasitedir (sinyal telinden # 1’den toprağa, sonra yerden sinyal teline # 2 ) ve seri kapasitans değerleri her zaman bireysel kapasitelerin herhangi birinden daha azdır.
Dahası, sinyal kabloları ile topraklama arasında bir harici kaynak tarafından indüklenen herhangi bir “gürültü” voltajı göz ardı edilecektir, çünkü bu sinyal voltajı her iki sinyal kablosunda da eşit ölçüde indüklenecektir ve iki sinyal teli, bunlardan herhangi biri ile topraklama arasındaki voltajdan ziyade alıcı amplifikatör sadece aralarındaki fark voltajına cevap verecektir
RS-232C, bir toprak referanslı seri ağın en iyi örneğidir, RS-422A ise bir diferansiyel voltaj seri ağının bir örneğidir.RS-232C, çok az elektrik paraziti ve kablolama mesafelerinin kısa olduğu ofis ortamlarında popüler uygulamadır.
RS-422A, daha uzun kablolama mesafelerinin ve AC güç kablolamasının elektriksel paraziti için daha büyük potansiyelin bulunduğu endüstriyel uygulamalarda daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bununla birlikte, sorunun dijital ağ sinyalleri ile büyük bir kısmı, daha önce bahsedildiği gibi, bu tür voltajların kare-dalga doğasıdır.Tek tek kare dalgalardan kaçınabilseydik, uzun, yüksek frekanslı ağlarda doğal zorluklarının çoğundan kurtulabilirdik.
Bunu yapmanın bir yolu, dijital verilerimizle sinüs dalgası voltaj sinyalini modüle etmektir.“Modülasyon”, bir sinyalin büyüklüğünün, başka bir sinyalin bazı yönleri üzerinde kontrol sahibi olduğu anlamına gelir.Telsiz teknolojisi, onlarca yıldır, daha yüksek frekanslı bir “taşıyıcı” voltajın genliğini (AM) veya frekansını (FM) kontrol etmek için bir ses frekansı voltaj sinyaline izin vermek üzere modülasyon dahil etmiştir.
Bu, daha sonra iletim için antene gönderilmektedir.Frekans modülasyonu (FM) tekniği, Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (FSK) olarak anılması dışında, dijital ağlarda genlik modülasyonundan (AM) daha fazla kullanım bulmuştur. Basit FSK ile iki farklı durumdaki sinüs dalgaları, iki ikili durumu, 1 ve 0’ı temsil etmek için kullanılır:
Düşük/yüksek frekanslı sinüs dalgalarının, 0’lar ve 1’lerin herhangi bir kombinasyonu için sıfır geçiş noktalarında başlaması ve bitmesi ile ilgili pratik problemler nedeniyle, ardışık kombinasyonun kullanıldığı, faz-sürekli FSK olarak adlandırılan bir FSK varyasyonu kullanılır.
Düşük/yüksek frekans bir ikili durumu temsil eder ve yüksek/düşük frekansın kombinasyonu diğerini temsil eder.Bu ayrıca, her bitin 0 veya 1 olsun, ağda iletmek için tam olarak aynı süreyi aldığı bir durumu da sağlar.
Sinüs dalgası sinyal gerilimleri ile, kare dalga dijital sinyalleri ile karşılaşılan problemlerin birçoğu, ağ sinyallerini modüle etmek (ve demodüle etmek) için gerekli olan devre daha karmaşık ve pahalıdır.
SİNYAL TİPLERİ & DATA AKIŞI NEDİR SONUÇ :
Bugün Sinyal Tipleri ve Data Akışı Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı olmuştur.
İyi Çalışmalar