Κυριακή, 1 Μαρτίου 2009

Οπτικές ίνες


Τι είναι οι οπτικές ίνες;


Οι οπτικές ίνες, είναι ειδικά νήματα που έχουν κατασκευαστεί από γυαλί και με διάμετρο περίπου όσο μια ανθρώπινη τρίχα. Το υλικό από το οποίο έχουν κατασκευαστεί επιτρέπει τη μετάδοση φωτός από το εσωτερικό τους, ενώ συνήθως τις συναντάμε συγκεντρωμένες κατά χιλιάδες σε δέσμες, που σχηματίζουν τα λεγόμενα οπτικά καλώδια.

Η δομή ενός καλωδίου οπτικών ινών είναι τέτοια, ώστε να αποτρέπει τις εξωτερικές φθορές, αλλά και την απώλεια σήματος, που θα προέκυπτε κατά τη διαρροή της φωτεινής ακτινοβολίας στο εξωτερικό του. Αν κόψουμε στη μέση ένα οπτικό καλώδιο, θα συναντήσουμε, από το κέντρο προς το εξωτερικό του, τα εξής τμήματα:

- Πυρήνας: Η δέσμη των οπτικών ινών, που αναλαμβάνουν τη μετάδοση των φωτεινών σημάτων. Βρίσκεται τοποθετημένη ακριβώς στο κέντρο του καλωδίου. - Εσωτερική επένδυση: Είναι το υλικό που αντανακλά εσωτερικά το φως, εκμηδενίζοντας παράλληλα το ποσοστό διαφυγής του στο εξωτερικό του καλωδίου. - Εξωτερική επένδυση: Ανθεκτικό υλικό, που αποτελείται από καουτσούκ για μικρά καλώδια οικιακής χρήσης, ή από ατσάλι για μεγαλύτερα, που χρησιμοποιούν οι εταιρείες σε εξωτερικό περιβάλλον. Προστατεύει το καλώδιο από ζημιές που θα προέκυπταν από τους διάφορους εξωτερικούς παράγοντες.






Οι οπτικές ίνες φαίνεται να είναι σήμερα η καλύτερη λύση στα μέσα μετάδοσης και αυτό γιατί τα πλεονεκτήματα, που παρουσιάζουν, σε σχέση με τα άλλα μέσα είναι ιδιαίτερα σημαντικά.

Οι οπτικές ίνες διαθέτουν πολύ μεγάλο εύρος ζώνης συχνοτήτων, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνονται υψηλές ταχύτητες μετάδοσης (της τάξης των Gbps). Συνήθεις ταχύτητες μετάδοσης είναι αυτές των 2 και 10 Gbps, ενώ έχουν επίσης αναπτυχθεί συστήματα των 20,40 και 50 Gbps. Σε περίπτωση πολυπλεξίας με διαίρεση μήκους κύματος, οι ταχύτητες φθάνουν στα μερικά Tbps. Επίσης, δεν επηρεάζονται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, με αποτέλεσμα να συνιστάται η χρήση τους σε βιομηχανικό περιβάλλον και σε χώρους με υψηλό θόρυβο. Η εξασθένηση των σημάτων είναι μικρότερη από ό,τι στα χάλκινα και ομοαξονικά καλώδια, με αποτέλεσμα οι αποστάσεις μεταξύ ενισχυτών ή άλλων ενεργών στοιχείων να κυμαίνονται από μερικά μέχρι και μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα, ανάλογα με τη τεχνική και το ρυθμό μετάδοσης. Η υποκλοπή ή η παρεμβολή πληροφορίας είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθούν, με αποτέλεσμα οι οπτικές ίνες να συνιστούν πολύ ασφαλές μέσο μετάδοσης. Επίσης, το βάρος και ο όγκος τους είναι σημαντικά μικρότερος από τα αντίστοιχα μεγέθη των άλλων αγωγών. Αξίζει να αναφέρουμε, σαν παράδειγμα, ότι χάλκινο καλώδιο με 1000 ζεύγη και μήκος 500 μέτρων ζυγίζει περίπου 4000 κιλά, ενώ οπτική ίνα του ίδιου μήκους, που περιέχει τον ίδιο αριθμό καναλιών, ζυγίζει μόνο 45 κιλά. Επιπλέον, δεν είναι ευαίσθητη σε υγρό περιβάλλον, όπου τα χάλκινα καλώδια μπορεί να δημιουργήσουν βραχυκυκλώματα. Επειδή η οπτική ίνα δεν μεταφέρει ηλεκτρικό σήμα, προτιμάται σε περιοχές υψηλού κίνδυνου εκρήξεων από σπινθήρες (χώροι καυσίμων, εύφλεκτων αερίων κλπ.).

Συμπερασματικά, θα πρέπει να αναφέρουμε, ότι τα καλώδια οπτικών ινών παρουσιάζουν ίδιες μηχανικές ιδιότητες με τα ομοαξονικά, αλλά είναι ελαφρότερα σε βάρος, μικρότερα σε διάμετρο και οι αποστάσεις μεταξύ των επαναληπτών είναι μεγαλύτερες. Ένα από τα βασικότερα μειονεκτήματα, που παρουσιάζουν οι οπτικές ίνες, είναι η δυσκολία υλοποίησης συνδέσεων, επειδή απαιτείται υψηλή προσαρμογή και ευθυγράμμιση της φωτεινής πηγής, για να μην υπάρχει διασπορά και να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες. Όμως, η πρόοδος της τεχνολογίας, που έχει σημειωθεί τα τελευταία χρόνια στην περιοχή των οπτικών ινών, αντιμετώπισε με επιτυχία την παραπάνω δυσκολία, με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η χρήση τους και για συνδέσεις σημείου προς πολλά σημεία. Παρόλα αυτά, η χρήση τους σε τέτοιες συνδέσεις δεν έχει ακόμη ευρέως εξαπλωθεί, ιδιαίτερα λόγω του αυξημένου κόστους, που παρουσιάζουν τέτοια συστήματα.

Συμπερασματικά λοιπόν:

Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα
Μεγάλη χωρητικότητα της τάξης των Gbps Δυσκολία στη σύνδεση, με συνέπεια την ανάγκη ύπαρξης επιδέξιων εγκαταστατών
Με νέες τεχνικές πολυπλεξίας με διαίρεση μήκους κύματος (Wave division Multiplexing) επιτυγχάνονται ταχύτητες της τάξης των Tbps. Δυσκολία διασύνδεσης πολλών χρηστών πάνω σε ένα καλώδιο
Μικρό μέγεθος και βάρος Ακριβές για μικρές αποστάσεις
Χαμηλή εξασθένηση -
Απρόσβλητη σε περιβαλλοντολογικές παρεμβολές -
Υψηλή ασφάλεια - δυσκολία στις υποκλοπές -
Μεγάλες εγκαταστάσεις μειώνουν το κόστος -




Δείτε αυτό το θέμα...

Το τηλεφώνο


Ένα βίντεο και λίγα λόγια για την εφεύρεση του τηλεφώνου




Το τηλέφωνο είναι μια συσκευή που επιτρέπει τη συνομιλία μεταξύ ατόμων που βρίσκονται σε απόσταση. Πριν εφευρεθεί το τηλέφωνο με τη σημερινή του μορφή, χρησιμοποιούσαν το τηλέφωνο με σωλήνες, το τηλέφωνο με σχοινί και μεμβράνες και άλλους τύπους. Το1876, ο Γκράχαμ Μπελ πέτυχε για πρώτη φορά τη μετάδοση φωνής με ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το πρώτο αυτό τηλέφωνο το αποτελούσαν δύο ακουστικά και μια γραμμή από δύο καλώδια, που ένωνε τα ακουστικά. Κάθε ακουστικό αποτελούνταν από μια ελαστική μεμβράνη από σίδερο, τοποθετημένη μπροστά από σιδηρομαγνητικό πυρήνα και γύρω απ' αυτόν ήταν τυλιγμένος ένας μονωμένος αγωγός. Τα δύο ακουστικά χρησιμοποιούνταν συγχρόνως ως δέκτες και πομποί.



Όταν κάποιος μιλούσε μπροστά σε μια συσκευή, η ταλάντωση της μεμβράνης μετέβαλλε το μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ρεύματα στον αγωγό που ήταν τυλιγμένος γύρω από τον πυρήνα. Τα ρεύματα αυτά μεταδίδονταν μέσα από τα καλώδια στην άλλη συσκευή, όπου προκαλούσαν μεταβολή του μαγνητικού πεδίου. Αυτή η μεταβολή προκαλούσε την ταλάντωση της μεταλλικής μεμβράνης κι έτσι αναπαραγόταν η ανθρώπινη ομιλία. Αργότερα βελτιώθηκε το τηλέφωνο κατασκευάζοντας το μικρόφωνο Το μικρόφωνο αυτό βελτιώθηκε και με τη νέα του μορφή χρησιμοποιήθηκε για πολλά χρόνια.





Στη συνέχεια, και μέχρι σήμερα χρησιμοποιείται το μικρόφωνο με σκόνη άνθρακα. Αυτό αποτελείται από ένα διάφραγμα που πάλλεται κάτω από την επίδραση ηχητικών κυμάτων. Το κέντρο του συνδέεται με ένα μικρό κουτί, που περιέχει σκόνη άνθρακα και κλείνεται από μικρό μεταλλικό δίσκο. Όταν περνά ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από το μικρό αυτό κουτί, ο μικρός μεταλλικός δίσκος σπρώχνεται προς τα μέσα από τα ηχητικά κύματα και οι κόκκοι του άνθρακα πλησιάζουν μεταξύ τους έτσι διευκολύνεται η διέλευση του ρεύματος και μειώνεται η αντίσταση. Όταν το μεταλλικό διάφραγμα ξαναγυρίζει στη θέση του, οι κόκκοι του άνθρακα απομακρύνονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να εμποδίζεται η διέλευση του ρεύματος και να αυξάνεται η αντίσταση. Αυτές οι μεταβολές του παλλόμενου ρεύματος αντιστοιχούν ακριβώς στις ταλαντώσεις του διαφράγματος που προκαλούνται από τη φωνή του ομιλητή. Στο τηλεφωνικό κύκλωμα, το παλλόμενο ρεύμα του μικροφώνου μεταφέρεται στο πρωτεύον πηνίο ενός μετασχηματιστή αύξησης. Αυτό το ασταθές ρεύμα δίνει εναλλασσόμενο ρεύμα, που περνά από το ακουστικό της ίδιας συσκευής, και στη συνέχεια καταλήγει στο ακουστικό της άλλης συσκευής με την οποία επικοινωνούμε. Το ακουστικό αποτελείται από μικρό πεταλοειδή μαγνήτη Αυτός, εξαιτίας των μεταβολών της έντασης του ρεύματος βάζει σε παλμική κίνηση το μεταλλικό του διάφραγμα. Οι παλμικές δονήσεις του διαφράγματος αναπαράγουν τα χαρακτηριστικά της φωνής. Η ένταση και η ευκρίνεια του μηνύματος είναι ανάλογες με τα ασθενή και ισχυρά φωνητικά σήματα που δέχεται ο ηλεκτρομαγνήτης. Μια τηλεφωνική συσκευή αποτελείται, εκτός από το μικρόφωνο (πομπό) και το ακουστικό (δέκτη), και από ένα διακόπτη, πάνω στον οποίο είναι τοποθετημένο το σύστημα μικρόφωνο - ακουστικό. Έτσι όταν σηκώνουμε το ακουστικό, το κύκλωμα ανοίγει. Παλιότερα σηκώνοντας το ακουστικό, ο ομιλητής αποκαθιστούσε αμέσως επαφή με το κέντρο, όπου τηλεφωνήτριες αναλάμβαναν τη σύνδεση με μια άλλη συσκευή. Εδώ και αρκετά χρόνια τα δίκτυα έχουν αυτοματοποιηθεί. Κάθε συσκευή διαθέτει ως επιλογέα είτε έναν κινητό δίσκο είτε έναν πίνακα με πλήκτρα αριθμημένα από το 0 ως το 9. Κάθε συσκευή διαθέτει και ένα σύστημα κουδουνιού με το οποίο καλείται ο συνδρομητής.

Η εξέλιξη της ηλεκτρονικής τα τελευταία χρόνια είχε ως αποτέλεσμα και την τελειοποίηση του τηλεφώνου. Έτσι με τη χρήση των τρανζίστορς οδηγηθήκαμε στην αντικατάσταση των μικροφώνων από άνθρακα με άλλα, καλύτερης ποιότητας, όπως τα ηλεκτρομαγνητικά μικρόφωνα. Με αυτά γίνεται δυνατή και η αύξηση της τάσης εξόδου. Επίσης, έχουν προστεθεί στο τηλέφωνο διάφορα άλλα εξαρτήματα όπως αυτόματα συστήματα κλήσης με μνήμη κ.λπ.

Το κείμενο βρέθηκε στην διεύθυνση
http://www.aegean.gr/gympeir/thlefono.htm

Δείτε αυτό το θέμα...