Udělej si sám: Jak se v Čimicích svítí 10megabitem ?
21.5.2002, Zdeněk Michálek, článek
Ronja 10M Metropolis zní krutě americky, i domácí strana projektu existuje jen v anglické verzi. Přitom jde o zajímavý počin party pražských nadšenců na téma - jak propojit dvě LAN sítě optickým spojem, když chybějí peníze na mikrovlnu. Součástí projektu je (poměrně) podrobný návod na konstrukci. Budete je následovat ?
Ronja 10M Metropolis zní krutě americky, i domácí strana projektu existuje jen v angličtině. Přitom jde o zajímavý počin party pražských nadšenců na téma - jak propojit dvě LAN sítě optickým spojem, když chybějí peníze na mikrovlnu. Součástí projektu je (poměrně) podrobný návod na konstrukci. Budete je následovat ?
Obávám se ale, že s následováním to nebude příliš horké. Ne, že by celá konstrukce byla z hlediska požadavků na přístrojové vybavení příliš náročná nebo že by součástková základna byla nedostupná, to ne - pokud je vše správně zapojeno, zařízení by mohlo fungovat na první zapojení.
Problém je spíše v tom, že průměrný PC nadšenec "dělá do elektroniky" jen okrajově a cokoliv, co má více než řádově deset součástek (které je potřeba navíc zapojit podle schématu, ne jen strčit do "plošňáku") je pro něj problémem.
Na druhé straně - pokud Vám konstrukce (zhruba na úrovni složitějších zapojení publikovaných např. v ARadiu) nedělají problémy, vše by mělo být v pohodě. Ale pěkně postupně.
Základní myšlenka je jednoduchá: vezměme 10Mb ethernetové rozhraní (raději na AUI konektoru, tam jsou všechny signály hezky čisté, v rozumných signálových úrovních a bez zkreslení - a navíc je na něm k dispozici poměrně "tvrdé" napětí využitelné pro napájení).
Připojme na něj zesilovač, kodér a LED diodu s vysokou svítivostí, za ni optiku - a máme vysílač. Na druhé straně přijímač - opět optika, PIN fotodioda, vstupní zesilovač a obnovovač tvaru signálu a opět AUI konektor a "desetimegový" Ethernet.
Jak se s autoři s konstrukcí vypořádali reálně ?
Ohledně konkrétních schémat odkazuji na původní, anglicky psaný článek. Jen krátký komentář k jednotlivým částem zařízení:
Doma, v počítači, je běžná ethernetová 10Mb karta - ale pozor, jak už jsem se zmínil, nezbytností je, aby na ní byl i AUI konektor. Ten najdete na většině starších ISA ethernetových kartách (osazených BNC konektorem, na těch novějších s RJ-45 už jen občas), sehnat novou moderní PCI kartu s AUI je už trošku problém, ale dá se. Z AUI konektoru je rovněž bráno napájení, takže se nemusíte vyrábět se zvláštním zdrojem.
Konektor (15pinový CANON) je propojen stíněným 4žilovým, max. 1 metr dlouhým kabelem (při použití originálního AUI kabelu by snad délka mohla být o něco větší) s první "krabičkou" - AUI interface.
Jeho úkolem je:
Druhou částí je optický vysílač. Ten je - z elektronického hlediska - nejjednoduší. Autoři se s jeho konstrukcí nijak "nepárali" - za vstupním diferenciálním zesilovačem a "předzesilovačem" ze tří paralelně spojených invertorů 74HC04 je už jen výstupní "výkonový zesilovač" z celkem 15 invertorů 74HC04 - "profesionál" by kroutil hlavou, ale v amatérské praxi jde o celkem běžně používané a hlavně plně funkční řešení (zvlášť pokud se realizuje tak, že se na sebe připájejí tři pouzdra a "ušetří" se tak opět plošný spoj). Na výstupu je už jen omezující 7,5ohmový odpor - a kvalitní oranžovo-červená LED s vysokou svítivostí.
Třetí - a poslední - součástí je optický přijímač. Ten mi připadal z elektrického hlediska nejzajímavější. Jako fotodetektor je použita PIN fotodioda BPW43, připojená přes horní RC propust na G1 vstupního dvoubázového FETu BF907 (stejný se používá např. ve vstupních předzesilovačích pro VKV pásmo). Za ním integrovaný diferenciální zesilovač s dvojitým výstupem (realizovaný běžným videozesilovačem NE592, přičemž jednoho výstupu je využito k připojení měřiče síly optického signálu), za ním ještě jeden zesilovací stupeň (přizpůsobení k 75ohmové impedanci koaxiálního kabelu) - a výstupní konektor pro připojení koaxiálního kabelu dolů ze střechy, k AUI interface. Možná by nezaškodilo alespoň nějaké řízení zisku vstupního širokopásmového stupně (dvojbázový FET ve spojení s výstupem pro indikaci síly signálu k tomu přímo vybízí), ale zřejmě vše "chodí" bez problémů i se stávajícím zapojením, takže proč ne.
Součástí popisu je i podrobný návod na výrobu optické části zařízení - včetně technických výkresů, rozpisu potřebného materiálu, vrtacích předpisů atd. Při psaní článku se mi jej podařilo přeskočit (vede na něj jediný nepříliš zřetelný odkaz z popisu elektroniky) a zkritizoval jsem jeho absenci - hmm, kladu si máslo na hlavu a autorům se omlouvám, zde skutečně není co vytknout.
A takto - téměř romanticky - to prý za provozu vypadá ze vzdálenosti zhruba 260 metrů (s použitím čoček o průměru 130mm).
Pamětliv svých problémů se směrováním obdobného zařízení, které jsme konstruovali kdysi dávno za studií my (na nepoměrně nižší přenosové rychlosti - holt doba dělá své) jsem si uvědomil, jak je příjemné, když světlo je vyzařováno ve viditelném pásmu - prostě jen směrujete vysílač na nejjasnější svit. My tehdy používali infra LED a aby bylo aspoň něco vidět, směrovalo se pomocí kamery (asi to znáte sami - pokud ne, zkuste stisknout na infračerveném TV dálkovém ovládání libovolné tlačítko a podívat se na něj kamerou; většinou zjistíte, že její CCD senzor "zabírá" slušně i v neviditelném infračerveném pásmu a dálkové ovládání na displeji kamery vypadá jako docela pěkná baterka ;-)
Svazek paprsků z optického vysílače je poměrně úzký (jeho šířka závisí mj. na průměru použitých čoček), takže pokud se mu nepostaví přímo do cesty, nemusel by nepříjemným sousedům vadit.
Co říci závěrem ? Určitě se jedná o velmi zajímavou amatérskou konstrukci - ani ne kvůli svému principu, ten je víceméně jasný; spíše jde o to, že se našel někdo, kdo to celé skutečně vymyslel, odladil a hlavně zrealizoval. A že to bylo právě v Čechách - o to lépe :-)
Odkazy:
Poznámka: celý projekt Ronja je uvolněn pod GNU licencí. Protože obrázky a fotografie, použité v tomto článku, jsou převzaty z projektu, je i tento článek uvolněn pod GNU GPL. Můžete jej šířit a modifikovat podle ustanovení Obecné veřejné licence GNU, vydávané Free Software Foundation.
Obávám se ale, že s následováním to nebude příliš horké. Ne, že by celá konstrukce byla z hlediska požadavků na přístrojové vybavení příliš náročná nebo že by součástková základna byla nedostupná, to ne - pokud je vše správně zapojeno, zařízení by mohlo fungovat na první zapojení.
Problém je spíše v tom, že průměrný PC nadšenec "dělá do elektroniky" jen okrajově a cokoliv, co má více než řádově deset součástek (které je potřeba navíc zapojit podle schématu, ne jen strčit do "plošňáku") je pro něj problémem.
Na druhé straně - pokud Vám konstrukce (zhruba na úrovni složitějších zapojení publikovaných např. v ARadiu) nedělají problémy, vše by mělo být v pohodě. Ale pěkně postupně.
Základní myšlenka je jednoduchá: vezměme 10Mb ethernetové rozhraní (raději na AUI konektoru, tam jsou všechny signály hezky čisté, v rozumných signálových úrovních a bez zkreslení - a navíc je na něm k dispozici poměrně "tvrdé" napětí využitelné pro napájení).
Připojme na něj zesilovač, kodér a LED diodu s vysokou svítivostí, za ni optiku - a máme vysílač. Na druhé straně přijímač - opět optika, PIN fotodioda, vstupní zesilovač a obnovovač tvaru signálu a opět AUI konektor a "desetimegový" Ethernet.
Jak se s autoři s konstrukcí vypořádali reálně ?
Ohledně konkrétních schémat odkazuji na původní, anglicky psaný článek. Jen krátký komentář k jednotlivým částem zařízení:
Doma, v počítači, je běžná ethernetová 10Mb karta - ale pozor, jak už jsem se zmínil, nezbytností je, aby na ní byl i AUI konektor. Ten najdete na většině starších ISA ethernetových kartách (osazených BNC konektorem, na těch novějších s RJ-45 už jen občas), sehnat novou moderní PCI kartu s AUI je už trošku problém, ale dá se. Z AUI konektoru je rovněž bráno napájení, takže se nemusíte vyrábět se zvláštním zdrojem.
Konektor (15pinový CANON) je propojen stíněným 4žilovým, max. 1 metr dlouhým kabelem (při použití originálního AUI kabelu by snad délka mohla být o něco větší) s první "krabičkou" - AUI interface.
Jeho úkolem je:
- upravit signálové úrovně a impedance, které jsou na AUI konektoru, na úrovně a impedance vhodné pro dlouhý 75ohmový koaxiál (který vede zpravidla na střechu nebo podobné vhodné místo)
- zakódovat výstupní signál z ethernetové karty tak, aby se dal přenášet optickou trasou. Při podobných přenosech se "stále musí něco dít", takže v zapojení je kodér realizující něco na způsob NRZ kódu ("bez návratu k nule"). Navenek se jeho funkce jeví tak, že případě, když se právě po LAN nic nepřenáší, se "zapne" pomocný 1MHz generátor který zajistí, aby se optické spojení nerozpadlo.
Druhou částí je optický vysílač. Ten je - z elektronického hlediska - nejjednoduší. Autoři se s jeho konstrukcí nijak "nepárali" - za vstupním diferenciálním zesilovačem a "předzesilovačem" ze tří paralelně spojených invertorů 74HC04 je už jen výstupní "výkonový zesilovač" z celkem 15 invertorů 74HC04 - "profesionál" by kroutil hlavou, ale v amatérské praxi jde o celkem běžně používané a hlavně plně funkční řešení (zvlášť pokud se realizuje tak, že se na sebe připájejí tři pouzdra a "ušetří" se tak opět plošný spoj). Na výstupu je už jen omezující 7,5ohmový odpor - a kvalitní oranžovo-červená LED s vysokou svítivostí.
Třetí - a poslední - součástí je optický přijímač. Ten mi připadal z elektrického hlediska nejzajímavější. Jako fotodetektor je použita PIN fotodioda BPW43, připojená přes horní RC propust na G1 vstupního dvoubázového FETu BF907 (stejný se používá např. ve vstupních předzesilovačích pro VKV pásmo). Za ním integrovaný diferenciální zesilovač s dvojitým výstupem (realizovaný běžným videozesilovačem NE592, přičemž jednoho výstupu je využito k připojení měřiče síly optického signálu), za ním ještě jeden zesilovací stupeň (přizpůsobení k 75ohmové impedanci koaxiálního kabelu) - a výstupní konektor pro připojení koaxiálního kabelu dolů ze střechy, k AUI interface. Možná by nezaškodilo alespoň nějaké řízení zisku vstupního širokopásmového stupně (dvojbázový FET ve spojení s výstupem pro indikaci síly signálu k tomu přímo vybízí), ale zřejmě vše "chodí" bez problémů i se stávajícím zapojením, takže proč ne.
Součástí popisu je i podrobný návod na výrobu optické části zařízení - včetně technických výkresů, rozpisu potřebného materiálu, vrtacích předpisů atd. Při psaní článku se mi jej podařilo přeskočit (vede na něj jediný nepříliš zřetelný odkaz z popisu elektroniky) a zkritizoval jsem jeho absenci - hmm, kladu si máslo na hlavu a autorům se omlouvám, zde skutečně není co vytknout.
A takto - téměř romanticky - to prý za provozu vypadá ze vzdálenosti zhruba 260 metrů (s použitím čoček o průměru 130mm).
Pamětliv svých problémů se směrováním obdobného zařízení, které jsme konstruovali kdysi dávno za studií my (na nepoměrně nižší přenosové rychlosti - holt doba dělá své) jsem si uvědomil, jak je příjemné, když světlo je vyzařováno ve viditelném pásmu - prostě jen směrujete vysílač na nejjasnější svit. My tehdy používali infra LED a aby bylo aspoň něco vidět, směrovalo se pomocí kamery (asi to znáte sami - pokud ne, zkuste stisknout na infračerveném TV dálkovém ovládání libovolné tlačítko a podívat se na něj kamerou; většinou zjistíte, že její CCD senzor "zabírá" slušně i v neviditelném infračerveném pásmu a dálkové ovládání na displeji kamery vypadá jako docela pěkná baterka ;-)
Svazek paprsků z optického vysílače je poměrně úzký (jeho šířka závisí mj. na průměru použitých čoček), takže pokud se mu nepostaví přímo do cesty, nemusel by nepříjemným sousedům vadit.
Co říci závěrem ? Určitě se jedná o velmi zajímavou amatérskou konstrukci - ani ne kvůli svému principu, ten je víceméně jasný; spíše jde o to, že se našel někdo, kdo to celé skutečně vymyslel, odladil a hlavně zrealizoval. A že to bylo právě v Čechách - o to lépe :-)
Odkazy:
Poznámka: celý projekt Ronja je uvolněn pod GNU licencí. Protože obrázky a fotografie, použité v tomto článku, jsou převzaty z projektu, je i tento článek uvolněn pod GNU GPL. Můžete jej šířit a modifikovat podle ustanovení Obecné veřejné licence GNU, vydávané Free Software Foundation.
