2. “Fiber Optik Eğitici ile Analog ve Sayısal İletişim” Deneyi (Deney)
Analog İletişim (Deney-A)
Kullanılan Malzemeler
· Fiber optik verici
· Fiber optik alıcı
· 0,5 m fiber kablo
· FM Radyo
· Ayna
· Mikrofon
· Radyo kulaklığı
· El Feneri
Deneyin Yapılışı
“Serbest Ortam (Free Space)” Üzerinden Radyo Sinyali
· Verici ve alıcı açıldı.
· Vericinin çıkış göstergesi ve yüksek radyanslı kırmızı diyodu ve aynı zamanda alıcının analog göstergesi çalışır durumda olacak şekilde verici ile alıcı analoğa alındı.
· FM radyo açıldı ve temiz (rahat alınabilen) bir sinyale ayarlandı.
· Sağlanan elektrik uçlarından birini kullanmak suretiyle, radyonun kulaklık çıkış soketi, vericinin “low Z” (alçak Z) soketine bağlandı.
· Saat ibresinin tersi yönünde sonuna kadar çevirmek suretiyle vericinin çıkış analog kazanç kontrolü minimuma ayarlandı.
· Saat ibresinin yönünde sonuna kadar çevirmek suretiyle vericinin çıkış güç kontrolü maksimuma getirildi.
· Vericinin çıkış göstergesi, yoğunluk bakımından titreşmeye başlayana kadar radyo ses kontrolü ayarlandı ve ardından bu yoğunluk sabit olana kadar ses kontrolü azaltıldı [1].
· Hoparlör ve alçak Z anahtarı açıldı. Verici; kendisinin yayın yapan diyod soketinin, alıcı diyod soketinin tam karşısına gelecek şekilde yerleştirildi ve hoparlörden yeterli bir çıkış işitilene kadar alıcının analog kazancı ayarlandı. Vericinin kazancı artırıldığında ya da zaman zaman ses bozuk geldiğinde, bozukluk ortadan kalkana kadar vericinin kazancı düşürüldü ya da radyonun ses kontrolü kısıldı [2].
· Alıcı ve verici birimlerinin iletimi devam ettirilir iken birkaç metrelik bir mesafeyle alıcı ile verici birbirinden ayrıldı (aynı hizada). Mesafe arttıkça seste azalma, mesafe azaldıkça da seste artma gözlenmiştir [3].
· Alıcı ile verici arasına elimiz koyduğumuzda ise ses iletiminin kesildiği ve alıcının hoparlöründen alınan sesin tamamen kaybedildiği gözlenmiştir [4].
· Verici sabit konumda tutulurken alıcı yatayda hareket ettirildi ve alıcının hoparlöründen elde edilen ses çıkışının azaldığı gözlendi [5].
· Alıcı ile verici, birbirleriyle dik açı oluşturacak şekilde yerleştirildi ve alıcının çıkışından istenen ses elde edilemedi. Hoparlörde ses duyulduğunda radyasyonun alıcı diyod içerisine yansıtılması için alıcı ile verici arasına yansıtıcı cisim olarak bir ayna yerleştirildi. Vericiden yansıyıp alıcının sinyali alması için ayna uygun açıyla konumlandırıldı ve böylece alıcının hoparlör çıkışından ses elde edilebildi [6].
Fiber Optik Üzerinden Radyo Sinyali İletimi
· Radyo vericiye bağlandı ve alıcıdaki hoparlör açıldı.
· 0,5 m uzunluğunda alınan optik kablo, konnektörler itilerek hem alıcı hem de verici soketlerinin içerisine, yerlerine oturtuldu.
· Çıkış gücü düğmesi saat ibresinin tersi yönünde çevirmek suretiyle vericinin çıkış gücü, alınan sinyal sesleri net ve kusursuz olana kadar alçaltıldı [7]. Bunun ardından en uygun hoparlör ses düzeyine göre alıcının analog kazancı ayarlandı [8].
· Verici çıkış gücü ile alıcı analog kazancının her ikisi de maksimuma çevrildi (saat ibresi yönünde sonuna kadar). Optik kablolardan kısa olanı vericiye, uzun olanı ise alıcıya bağlandı ve serbest kalan kablo uçları birbirlerine yakın olarak konumlandırıldı. Bu durumda hoparlör çıkışının yoğunluğunun, bu iki uçların konumlandırılmasına göre değişmekte olduğu gözlenmiştir [9].
· Radyo bağlantısı kesildi ve vericinin “yüksek Z” soketi içerisine mikrofon bağlandı. Hoparlörden mikrofona geri akışın neden olduğu tiz ıslık sesinin oluşmasını önlemek için, hoparlör ile mikrofon birbirlerinden optik ve elektrik kablolar izin verdiği ölçüde ayrıldı ve ıslık sesi durana kadar alıcıdaki analog kazancı ile vericinin çıkış gücü kısıldı [10].
Verici Olarak Yansıtıcı Bir Diyaframın Kullanılması
· Kulaklık, radyonun kulaklık soketi içerisine bağlandı.
· Radyo ses kumandası yüksek düzeye getirildi.
· Alıcıdaki hoparlör açıldı, alıcı analog konumuna getirildi ve analog kazancı maksimuma ayarlandı.
· Kısa optik kablo (0,5 m) alıcıya bağlandı ve el feneri, el fenerinden çıkan ışımanın kulaklık üzerinden kablo ucuna yansıtılacak şekilde uygun açıyla konumlandırıldı [11] (hoparlörden güçlü bir ses gelene kadar).
· Deneyde el fenerinin lambası ile kablonun ucu, kulaklığa fazla yakın yerleştirilmedi; çünkü alıcı, sinyalle aşırı yüklenebilirdi.
Yorum
“Serbest Ortam (Free Space)” Üzerinden Radyo Sinyali
[1] Vericinin çıkış göstergesi, yoğunluk bakımından titreşmeye başlayana kadar radyo ses kontrolünün ayarlanması ve ardından bu yoğunluk sabit olana kadar ses kontrolünün azaltılması, vericinin dışarıya çok az bozulmayla sinyal göndermesini sağlamaktadır.
[2] Sesin bozuk gelmesi demek, ortamın gürültüsünün artması demek olacağı için, bu durumda vericideki kazancın düşürülmesi ya da radyonun ses kontrolünün kısılması, gürültüyü azaltmış ve böylece alıcının hoparlöründen düzgün ses çıkışı sağlanmıştır.
[3] “Free space optic”te mesafe artınca ses azalır ve mesafe azalınca ses artar. Çünkü serbest uzayda, verici tarafından alıcıya gönderilen sinyal dağılmaya (zayıflamaya) uğrar. Alıcı tarafından alınan zayıf sinyal de hoparlörden zayıflamış olarak elde edilir. Uzak mesafede alıcının hoparlörü tarafından daha yüksek ses elde edebilmek için alıcının analog kazancı yükseltilmektedir. Ancak bu yöntem de belli ses seviyesine kadar yükseltmeye izin vermektedir; çünkü kazancın çok fazla artması, sistem üzerindeki gürültünün de artmasına ve böylece sesin net elde edilememesine sebep olmaktadır.
[4] Verici tarafından gönderilen ses sinyali, alıcıya ışıma olarak gönderilir. Dolayısıyla alıcı ile verici arasına elimizi koyduğumuzda ses iletiminin kesilmekte ve alıcının hoparlöründen alınan ses tamamen kaybedilmektedir.
[5] Verici sabit konumda tutulurken alıcı yatayda hareket ettirildiğinde alıcının hoparlöründen elde edilen ses çıkışı azalmıştır. Çünkü verici tarafından alıcıya gönderilen ışıma, alıcı yatayda hareket ettirilirken alıcının algılamasının birden azaldığı “field of view” açısının dışına çıkmaktadır. Böylece alıcıdan düşük seviyede ses çıkışı elde edilmiştir. Bu gibi durumlarda alıcının hoparlörü tarafından daha yüksek ses elde edebilmek için yine alıcının analog kazancı yükseltilmektedir. Ancak önceden belirttiğimiz gibi bu yöntem de belli ses seviyesine kadar yükseltmeye izin vermektedir; çünkü kazancın çok fazla artması, sistem üzerindeki gürültünün de artmasına ve böylece sesin net elde edilememesine sebep olmaktadır.
[6] Verici tarafından gönderilen ses sinyali, alıcı vericiye dik konumda bulunurken ulaşamayacağı için alıcıdan ses çıkışı elde edilememiştir. Ancak yansıtıcı yüzeyle alıcının “FOV” açısı içerisine girilebilmiş ve böylece iletim sağlanabilmiştir. Ayrıca aynada LED’in yanıp söndüğünün görülmesi verici tarafından iletimin sağlanabildiğini göstermektedir.
Fiber Optik Üzerinden Radyo Sinyali İletimi
[7] Bu işlem; fiberden gelen ışığın yoğunluğunun, alıcıya aşırı yükleme yapmaya yetecek kadar yüksek olmamasını sağlamak için yapılmaktadır.
[8] Fiber optik kablo ile vericiden alıcıya gönderilen ses sinyalinin, serbest uzaydaki iletime göre çıkışta daha net ses sinyali verdiği gözlenmiştir. Bunun nedeni olarak serbest uzaydaki kaybın, fiber optik kablodaki kayıptan çok daha fazla olduğu söylenebilir. Zaten bu yüzdendir ki, fiber optik kabloda gerçekleştirilen sinyal iletiminde verici ile alıcı birbirini görmek zorunda değildir; ancak serbest uzaydaki sinyal iletiminde verici ile alıcı birbirini görmek zorundadır. Bu bağlamda baktığımızda sanki serbest uzaydaki iletimin hiçbir avantajı yokmuş gibi görülebilir. Fakat çok uzun mesafelerde sinyal iletimini fiber optik kablo ile sağlamak için şehir altyapısının bozulması gerekebilirken bu gibi durumlarda serbest uzayda iletişim maliyeti düşüren önemli bir etken olarak karşımıza çıkmaktadır.
[9] Optik kablolardan kısa olanı vericiye, uzun olanı ise alıcıya bağlandığında ve serbest kalan kablo uçları birbirlerine yakın olarak konumlandırıldığında ses seviyesinin düştüğü gözlenmiştir. Bu durumu, ilk deneyde fiber optik güç ölçerin çıkış ucunu elimizle kapattığımda ortam ışımasının yan taraflardan girmesine benzetebiliriz. O halde, orijinal sistemlerdeki gibi mercek kullanıldığında, serbest kalan kablo ucundan çıkan ışıma, diğer kablo ucuna odaklandırılabilir ve böylece ses çıkışı daha yüksek değerlerde elde edilebilir.
[10] Radyodan ses iletiminin dışında hoparlör ile kendi sesimizin de fiber optik kablo ile net bir şekilde iletildiği gözlenmiştir. Serbest uzayda mikrofon ile iletilen ses, serbest uzayda radyo sinyalinin iletiminde olduğu gibi fiber kabloya göre daha zayıf kalmıştır.
Alıcıdaki analog kazancı ile vericinin çıkışı kısılmış durumdayken, verici analog kazancı maksimumda olmalıdır. Çünkü iletilen ses seviyesinin yüksek olması için, verici çıkışının kısılmış olması ile verici analog kazancının maksimum olması sayesinde “trade-off” sağlanmaktadır. Verici çıkışının ve analog kazancın kısılması, mikrofona yöneltilecek tiz seslerde gürültünün artmasını önlemektedir.
Verici Olarak Yansıtıcı Bir Diyaframın Kullanılması
[11] El feneri ile gönderilen ışıma, kulaklıktaki radyo dalgasının titreşimini alır ve bu titreşimi kulaklık üzerinden yansıtarak kablo ucuna doğrultmaktadır. Alıcı tarafından alınan çıkış sinyali de hoparlörden ses çıkışı olarak duyulabilmektedir. Böylece verici kullanılmadan, bir verici görevini gören kulaklık ile istenen ses çıkışı alıcıdan elde edilebilmiştir.
Sayısal İletişim (Deney-B)
Kullanılan Malzemeler
· Fiber optik verici
· Fiber optik alıcı
· 0,5 m fiber kablo
· Ayna
Deneyin Yapılışı
· Verici sayısal konuma ayarlandı ve döner anahtarı TTL/CONTACT/MORSE konumuna getirildi.
· Vericinin çıkış gücü maksimuma ayarlandı (Saati ibresinin yönünde tam olarak).
· Alıcıda da analog/sayısal anahtarı sayısal konumuna getirildi. Sayısal eşik duyarlılık kumandası orta konumuna getirildi ve zil düğmesi bağlandı.
· Verici ile alıcı arasına 0,5 m uzunluğunda optik kablo bağlandı.
· Mors tuşuna basıldığında alıcının hoparlöründen mors tuşuna basılma sıklığında ses çıkışı alındı. Aynı zamanda hem alıcının hem de vericinin, sırasıyla ses sinyalini aldığı ve verdiğini gösteren LEDin de yanıp sönmekte olduğu gözlendi (mors tuşuna basılma sıklığında).
· Sayısal alıcı devresi oda ışığıyla da harekete geçirilebilir. Yeterli yoğunlukta bir ışık kaynağı yönünde alıcı diyodun veya alıcıya bağlanmış fiberin bir ayna ile yöneltilmesi alıcı tarafından fark edilmektedir [1].
· Bir mors sinyali vericiden alıcıya, optik kablo vasıtasıyla olmaktan çok “serbest boşluk” üzerinden de iletilebilir. Bu gösterim, ara bağlantıyı sağlayan fiberin yerinden çıkartılması ve verici diyodun alıcı diyotla yüz yüze gelmesi tarzında birimlerin konumlandırılması ile yapıldı. İletim mesafesi, çıkış gücü maksimumda iken ve sayısal eşik duyarlılık çevre ışığının izin verdiği kadar yüksekte iken bile yarım metre kadarla sınırlı bulunmaktadır [2].
Yorum
[1] Çevre ışığının varlığında ışık sinyalinin fark edilebilmesi için, çevre ışığının alıcıyı harekete geçirmeyeceği bir düzeye (sayısal eşik duyarlılığının azaltılması) getirilmesi gerekmektedir.
[2] İletim mesafesinin kısa olmasının nedeni, analog iletişimden farklı olarak (sürekli ses iletimi) sayısal iletişimde ses iletiminin kesikli olarak gerçekleştirilmesidir (sayısal 1-0’lar ile).
3. Sonuç
Bu raporda ilk olarak “Fiber Optik Güç Ölçer” deneyinde kullanılan ölçüm aleti olan fiber optik güç ölçer detaylı olarak açıklanmıştır. “Fiber Optik Güç Ölçer” deneyinin birinci kısmı olan “Güç Ölçümleri” deneyinde; güç ölçerin döner anahtarının kademe pozisyonunda yazılı dBm değere, ölçekten okunan dBm değerinin eklenmesiyle dBm; döner anahtarın kademe pozisyonunda yazılı Watt değeri, ölçeği lineer tam ölçek okumaya set etmesiyle Watt değeri elde edilebildiği anlatılmıştır. Bu değerlerin teorik hesaplardan da aşağıdaki formüller yardımıyla kolaylıkla hesaplanabileceği de belirtilmiştir:
Ölçüm aletindeki W bölmelerinin lineer olarak ölçeklendirilmesinden faydalanarak bu güç değerlerinin sayısal voltmetrelerden nasıl bulunabildiği; anahtar pozisyonu ile set edilen lineer tam ölçek okumasının, sayısal voltmetrede 1,00 V’a karşılık geldiği açıklanarak tartışılmıştır.
Ayrıca fiber optik kablonun uzunluğunun ve iki optik kabloyu birleştirmek için kullanılan birleştiricinin, fiber optik güç ölçere iletilen ışığın etkisini azalttığı gözlenmiştir (özellikle birleştiricide bu kayıp önemli ölçüde fazladır). Birinci deneyin ikinci ve son kısmında ise fiber optik güç ölçere iletilen ışımanın ne kadar zayıfladığı; deneysel olarak ölçülen değerler yardımıyla teorik olarak aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanmıştır:
İkinci ve son deney olan “Fiber Optik Eğitici ile Analog ve Sayısal İletişim” deneyinin birinci kısmı olan “Analog İletişim” deneyinde; radyo sinyalinin serbest uzayda vericiden alıcıya gönderilmesi, radyo sinyalinin fiber optik kablo yardımıyla vericiden alıcıya gönderilmesi, mikrofondaki sesin hem serbest uzayda hem de fiber optik kablo ile vericiden alıcıya gönderilmesi ve verici olarak yansıtıcı bir diyaframın (kulaklık) kullanılmasıyla radyo sinyalinin alıcıya iletilmesi üzerinde durulmuştur. Aynı zamanda deneyler sonucu elde edilen gözlemler sonucu fiber optik kablo ile serbest uzay iletişimi arasındaki farklara değinilmiştir. Buna göre elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibidir:
Þ Fiber optik kablo ile vericiden alıcıya gönderilen ses sinyalinin, serbest uzaydaki iletime göre çıkışta daha net ses sinyali vermektedir.
Þ Serbest uzayda verici ile alıcı arasındaki mesafe artınca ses azalır ve mesafe azalınca ses artar.
Þ Fiber optik kabloda verici, alıcıya görmek zorunda değildir; ancak serbest uzayda verici ile alıcı birbirlerini görmek zorundadırlar.
Þ Serbest uzayda kayıp en fazladır.
Þ Uzak mesafelerde fiber optik kabloya göre serbest uzayda iletişim, maliyeti düşüren bir etmen olarak önemli bir rol oynamaktadır.
Son deneyin ikinci kısmı olan “Sayısal İletişim” deneyinde ise mors tuşu sayesinde gönderilen sayısal 1-0’ların alıcı tarafından nasıl algılandığı, analog iletişimle karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Buna göre sayısal iletişimde analog iletişime göre iletim mesafesinin kısa olmasının nedeninin, analog iletişimden farklı olarak (sürekli ses iletimi) sayısal iletişimde ses iletiminin kesikli olarak gerçekleştirilmesi olduğu gözlenmiştir (sayısal 1-0’lar şeklinde).
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder