Budowa stanowiska laboratoryjnego do wyznaczenia Apertury

Zespół Szkół Mechaniczno – Elektrycznych
im. Tadeusza Kościuszki w Rybniku
ul. Kościuszki 23; 44-200 Rybnik
___________________________________________
Budowa stanowiska laboratoryjnego do wyznaczenia
Apertury Numerycznej światłowodu, charakterystyki źródeł
oraz detektorów światła.
Opiekun zespołu:
 mgr inż. Damian Niesobski
Zespół:
 Sadlik Dominika
 Androsz Michał
 Brzezinka Michał
 Mańka Wojciech
>>> www.zsme.pl <<< >>> [email protected] <<<
Uzasadnienie wyboru tematu:
Nasz wybór uzasadniamy tym, że stanowiska do wyznaczania Apertury Numerycznej
światłowodu nie można zakupić, a naszym zdaniem jest to bardzo potrzebny przyrząd
w warunkach laboratoryjnych, w szczególności do wszelakich obliczeń. Mają one na celu
maksymalne wykorzystanie światłowodu. Dzięki takiemu stanowisku możliwe będzie badanie
charakterystyki źródeł światła (diod LED, laserów, SuperFlux) i porównania ich własności
świetlnych oraz testowanie detektorów światła.
Założenia do projektu:
Głównym założeniem projektu jest wykonanie fizycznego stanowiska do pomiaru Apertury
Numerycznej światłowodu metodą pola dalekiego, która pozwoli na profesjonalne badanie
właściwości świetlnych źródeł oraz szczegółowe testowanie detektorów światła.
Do wykonania tego stanowiska użyjemy stolika, na którym umieścimy tarczę z podziałką
w kształcie kątomierza, dzięki niej wyznaczymy dokładny kąt. Bezpośrednio za tarczą będzie
umieszczona płytka pozwalająca na montaż różnych detektorów promieni świetlnych. Jeden
z detektorów będzie sterowany silnikiem krokowym, programowanym za pomocą programu
komputerowego. W zależności od zasobów finansowych i aktualnych cen rynkowych rodzaj
sterowania będzie dobierany w późniejszym terminie. Na dzień dzisiejszy rozpatrujemy takie
opcje jak komputer klasy PC lub mikrokontroler AVR. Jego zadaniem będzie sporządzenie
obliczeń i podanie ich dokładnych wyników. Dzięki możliwości zmiany źródeł oraz
odbiorników świetlnych można za pomocą tego badania dokonywać obrotu detektora o dany
kąt.
Dane odczytane przez detektor wysyłane będą do komputera i dzięki temu będzie możliwe
obliczenie Apertury Numerycznej przy różnej konfiguracji źródeł i detektorów. Takie badania
pozwolą
nam
sporządzić
niespotykaną
dotychczas
bazę
danych
z
faktycznymi
charakterystykami źródeł świetlnych i detektorów pochodzących od różnych producentów.
Taka baza danych pozwoli różnym firmą maksymalnie wykorzystać technologię
światłowodową. Wiadomo, że największy kąt wypromieniowania energii świetlnej ze
światłowodu jest jednocześnie jego kątem akceptacji, dzięki czemu przy zastosowaniu
naszego innowacyjnego projektu będziemy mieli możliwość analizy rozkładu natężeń pola
wychodzącego ze światłowodu.
Pobocznym założeniem projektu jest rozszerzenie zdolności manualnych i rozwój
umiejętności zdobytych dotychczas na lekcjach „Transmisja danych i przetwarzanie
sygnałów” przez uczniów wykonujących to stanowisko.
Oczekiwane efekty:
Efektem projektu będzie możliwość wyliczenia wyniku w bardzo dokładny sposób Apertury
Numerycznej światłowodu. Pozwoli nam to na sporządzenie tabeli stosunku jakości różnych
detektorów świetlnych w stosunku do ich ceny.
Będziemy mieli również możliwość fachowego testowania różnych detektorów światła.
Będzie to przełom w tej dziedzinie, ponieważ nie stworzył podobnego stanowiska
laboratoryjnego do zastosowań komercyjnych.
Stanowisko laboratoryjne znajdzie zastosowanie na zajęciach z zakresu transmisji danych
i przetwarzania sygnałów i posłuży uczniom naszej szkoły rozwinąć kompetencje w tej
dziedzinie. Ponadto wyznaczone przez nas pomiary optymalnie pozwolą wykorzystać
technikę światłowodową przez różne firmy.
Spis przyrządów:
 Układ detekcyjny:
o Światłowód jednomodowy SM 9/125
o Detektor światła (element światłoczuły – fototranzystor lub fotodioda)
o Wzmacniacz sygnału z fotodetektora
o Przetwornik analogowo – cyfrowy
o Wyświetlacz lub podłączenia do komputera sterująco-pomiarowego
 Układ nadawczy:
o Zasilacz regulowany – wykonany samodzielnie, wydajność i rozdzielczość
regulacji dopasowana do zastosowania
o Różne typy źródeł światła (diody LED, SuperFlux, laserowe, itd.) – dla celów
badania charakterystyki
o Różne typy światłowodów ( SM 9/125, MM 50/125, MM 62.5/125, HCS/PCS,
POF) – dla celów badania NA
 Układ sterująco – pomiarowy:
o Silniczek krokowy – do ustawiania kąta „patrzenia” detektora
o Układ sterowania silnika krokowego sprzężony z komputerem sterująco
pomiarowym
Spis przyrządów jest przykładowy, gdyż w zależności od funduszy może być zmodyfikowany
ze względu na dostępność i ceny podzespołów na rynku.