Intitutionen för ytemteknik Department of Electrical Engineering Examenarbete Ringimulator Adin Hadzielimovic LiTH-ISY-EX-ET-076-00 00-0-5 Department of Electrical Engineering Linköping Univerity S-58 83 Linköping, Sweden Linköping teknika högkola Intitutionen för ytemteknik 58 83 Linköping
Titel Ringimulator Examenarbete utfört i Elektronikytem vid Linköping teknika högkola av Adin Hadzielimovic LiTH-ISY-EX-ET-076-00 Handledare: Jerker Klint (Solectron Sweden AB) Examinator: Jonny Lindgren Linköping februari 00
Avdelning, Intitution Diviion, Department Intitutionen för Sytemteknik 58 83 LINKÖPING Datum Date 00-0-5 Språk Language X Svenka/Swedih Engelka/Englih Rapporttyp Report category Licentiatavhandling X Examenarbete C-uppat D-uppat Övrig rapport ISBN ISRN LITH-ISY-EX-ET-076-00 Serietitel och erienummer Title of erie, numbering ISSN URL för elektronik verion http://www.ep.liu.e/exjobb/iy/00/76/ Titel Title Författare Author RINGSIMULATOR RING SIMULATOR ADIN HADZISELIMOVIC Sammanfattning Abtract Thi report i about a Thei for Degree of Bachelor of Science at Linköping Univerity. It decribe deign of equipment which make it poible to meaure ignal and noie quality during data tranmiion via Aymmetric Digital Subcriber Line, ADSL. The meauring intrument i HP 4934A Tranmiion Impairment Meauring Set. The equipment wa uppoed to be ued for teting of ADSL ytem within Solectron Sweden AB. In fact, the equipment tand for virtual Plain Old Telephone Service, POTS. That i why it imulate all three tate that may come up. The tate are following: on hook, ringing, off hook (peech tranmiion). There i a control unit in the deign. It change between different circuit connection to get one of the tate. You have to ue a computer for control of the equipment. The computer command are ent to equipment via it erial port via RS3 to the control unit. The equipment i driven with 48 Vdc. Nyckelord Keyword ringimulator, ring imulator, POTS, ADSL, HP 4934A
Förord Under examenarbetet gång har jag fått hjälp av flera peroner. Ett tort tack till alla dem. Ett ärkilt tack till: Jonny Lindgren, min exeminator på Linköping Teknika Högkola, om har hjälpt mig med rapporten. Jerker Klint, min handläggare på Solectron Sweden AB, om har hjälpt mig vid kontruktionen av ringimulatorn. Vanea Iovic, min ambo, om har gett mig allt töd under alla de timmar om jag har lagt ner för att göra det här examenarbetet. Norrköping, februari 00 Adin Hadzielimovic
Sammanfattning Denna rapport behandlar ett examenarbete om har utfört vid Solectron AB i Norrköping. Examenarbetet är en avlutande del i utbildningprogrammet för Elektroingenjörlinjen vid Linköping Teknika Högkola. I rapporten bekriv kontruktion av utrutning om möjliggör mätningar på ignaloch bruegenkaper vid dataöverföring via en teknik om heter Aymetric Digital Subcriber Line eller bara ADSL. Tekniken möjliggör en datahaighet upp till 6 Mbit/ (Megabit per ekund). Mätintrumentet heter HP4934A Tranmiion Impaitment Meuring Set.
Innehållförteckning Inledning.... Bakgrund.... Kravpecifikation....3 Rapporten uppbyggnad....4 Företagpreentation...3.5 Arbetverktyg...4 Teoribakgrund...5. ADSL...5. POTS...7.. Telefon... 7.3 Telefontationer...8.3. Bekrivning av lokaltation... 8 3 Problemet...0 3. ADSL/POTS uppkoppling...0 3. Generering av ringignal... 4 Utrutning...5 4. Ringignalgenerator...5 4. Switch Box 44...6 4.3 HP 4934 A TIMS...7 5 Min kontruktion...9 5. Inledning...9 5. Kretberäkningar...9 5.3 Kontruktionen uppbyggnad...4 5.4 Mät- och beräkningreultat...6 6 Avlutande del...7 6. Referenlita...7 6. Bilagor...7
Inledning. Bakgrund Idag är Internet en viktig del av vår vardag. Betydelen är tor och kraven att ha nabb och kvalitativ dataöverföring till och från Internet är höga. Vi lever i tiden där många pratar om bredband och yftar på det bäta ättet att tranmittera olika mängd av data. Men vad är bredband? Det finn ingen tandard för vad om får kalla bredband. I regeringen bredbandutredning definiera bredband om multimediakapacitet av bra kvalitet och av IT kommiionen om kapacitet på mint 5 Mbp i båda riktningarna. Som bäta alternativ till höghatighetuppkopplad Internet är bredband baerad på fiberoptika kablar med hatighet på mint Mbp och upp till 0 Mbp [], figur.. Men om man vill intallera fiberoptikbredband måte man gräva i marken, riva i väggar och dra nya och dyra fiberoptika kablar. Det kan helt enkelt vara för dyrt t.ex. för ett vanligt huhåll. Figur. Bredband/fiberoptik Som ett av de billigare, men fortfarande tillräcklig nabba, alternativen till höghatig Internet finn ADSL tekniken, ADSL tår för Aymmetric Digital Subcriber Line. Den ger möjlighet för enkilda huhåll att få höghatighetuppkopplat Internet via telefonledningen. Varje nätoperatör vill naturligtvi minimera antalet nät om behöv för att på ett ekonomikt ätt kunna erbjuda de tjänter om allmänhet och företag efterfrågar. Deutom bör bärarnäten vara någorlunda homogena i teknikt aveende. ADSLtekninken bjuder på detta. All Internet och telefontrafik genom en och amma
ledning får en medelöverföringhatighet om motvarar en fjärdedel av bredbandhatighet d.v.. 500 kbit/, []. ADSL-uppkopplingen, om innebär att ett modem koppla till telefonjacket, kräver inga ingrepp i fatigheten. Man är inte beroende av hyrevärd eller botadrättförening.. Kravpecifikation En utrutning, om möjliggör integrering av mätintrument HP 4934A i produktionytemprov för ADSL-ytem, ka kontruera. Intrumentet är avett för mätningar av ignal- och bruegenkaper vid in och urkoppling av vanlig telefontrafik i ADSL-ytem. Utrutningen kall tyra via RS3 via någon enkel inbyggd enhet (ej PC) om kan aktivera de olika hårdvarufunktionerna. Vidare kall en ringignal generera av utrutningen för kontroll av törning gentemot ADSLytemet. Utrutningen ave integrera i produktionytemprov för ADSL inom Solectron AB. Jag hoppa att det här inte blir en vanlig rapport utan min lilla intat medför att vi i framtiden får den billigate och bäta tekniken för dataöverföring..3 Rapporten uppbyggnad Rapporten är kriven å att kapitel ett är ett inledande kapitel om innehåller en bekrivning av problemet bakgrund, definition av jälva problemet, amt företaget preentation och bekrivning av imuleringverktyg om jag har använt vid kontruktionen. Kapitel två är en rent teoretik del av rapporten om ger grundkunkaper inom bl.a. ADSL-teknik och telefoni. Tredje kapitlet innehåller bredare bekrivning av jälva problemet och mina tillvägagångätt. I fjärde kapitlet bekriv använd utrutning. Slutater, beräkningar, kontruktionen uppbyggnad och mätreultat finn i kapitel fem. Kapitel ex innehåller litan över använda referener och tillhörande bilagor.
.4 Företagpreentation Solectron Corportation är världen ledande legotillverkare av elektronik utrutning []. Dera fabriker finn runt om i världen, nära till hand världen törta elektronikföretag och dera marknader, figur.. Figur. Solectron världen runt Solectron tjänter erbjuder tillverkning, utveckling och ervice av elektronika produkter för andra företag. För kunder inom dataindutri tillverkar Solectron bland annat: -arbettationer -datorer -erver -krivare För telekomföretag erbjuder Solectron tillverkning av: -mobiltelefoner -batationer -multiplexer -tranmiionutrutning -videokonferenutrutning -modem 3
Man tillverkar även utrutning för andra typer av företag och det innebär: -halvledarutrutning -tet/kontrollutrutning -medicink elektronik -konumentelektronik Solectron Sweden AB är koncernen venka dotterbolag och kompetencenter för telekommunikation och optoelektronik med verkamhet i Norrköping och Öterund. Verkamheten omfattar områdena komponentteknik, produktutveckling, CAD, tillverkning- och provningteknik amt tillverkning och ervice..5 Arbetverktyg Arbetverktyget om jag använt mig av vid kontruktionen är ett CAD:verktyg om heter Tina, [3]. Programmet använd vid kretchemaritningar, beräkningar av analoga kretar och framtagningar av beräkningdiagram. Verktyget använd i Window miljö. 4
Teoribakgrund. ADSL Det är en teknik om utnyttjar det faktum att telefonledningarna har ett mycket törre frekvenomfång än talignalerna 300-3 400 Hz över kortare avtånd och att 90 procent av alla huhåll har mindre än fyra kilometer gammal koppartråd mellan ig och en telefontation []. ADSL tillamman med ATM-växlar gör det möjligt att komma upp till miljontal bitar/ över helt vanliga telefonledningar, ATM tår får Aynchronou Tranfer Mode och det är en utvecklad datapaketteknik för bredbandtjänter över Mbit/. Därför kan nätan alla få interaktiv TV och upernabbt Internet utan att byta ut en enda meter ladd. Vi behöver endat ett ADSL modem, figur.. Figur. ADSL ADSL är nätan 300 gånger nabbare än de telemodem vi använder idag, figur.. Figur. Telefonmodem Egentligen borde tekniken heta X-DSL efterom det finn en mängd varianter. De vanligate är VDSL (nabbat), ADSL, SDSL, HDSL, RADSL. 5
En ymmetrik förbindele har lika tor överföringkapacitet i båda riktningarna, t.ex. Mbit/ från A till B och Mbit/ från B till A. ADSL är en tranmiionteknik om gör det möjligt att överföra video på traditionella tvåtrådiga telefonabonentledningar aymmetrikt, d.v.. törre överföringkapacitet i den ena riktningen och mindre kapacitet i den andra. Förbindeler med begränad bandbredd kan på det här ättet effektivt utnyttja för interaktiva tjänter om inte behöver lika tor kapacitet i båda riktningar, figur.3. Figur.3 Betällvideo med ADSL PSTN är förkortning för Public Switched Telephone Network, d.v.. det publika telefonnätet. ISDN eller Integrated Service Digital Network är ett nät om erbjuder olika typer av digitala tjänter och bandbred. Med ADSL kan t ex,5 Mbit/ video överföra från lokaltation till användare och 6 eller 64 kbit/ tyrinformation i andra riktningen, amtidigt om en dubbelriktad telefonkanal alternativt ISDN finn tillgänglig. Figur.4 viar hur ADSL-tekniken använder koppartrådparet outnyttjade frekven område ovanför talbandet. Figur.4 Frekvenpektrum för,5 Mbit/ ADSL på tvåtråd ADSL-ytem finn med olika överföringhatighet, där räckvidden betäm av den önkade kapaciteten. Med ett bra kopparnät är den ungefärliga räckvidden för ADSL 5,5 km för,5 Mbit/, 4,5-5 km för Mbit/,,5-3 km för 6 Mbit/, [4]. 6
. POTS POTS tår för Plain Old Telephone Service dv gammal telefoni. POTS hatighet är begränad till 5 kbit/, [4]. Telefoni är en tjänt om de allra fleta av o är väl bekant med och det är uppenbart klart att yftet med telefoni är att överföra mänkligt tal. Överföringen måte uppfylla via kvalitetkrav, vi ka t.ex. kunna uppfatta vad den andra peronen äger och i vi mån identifiera vem det är. Detta är i huvudak ett krav på bandbredden, d.v.. frekvenomfånget vid överföringen. Efterom det är mänkligt tal vi överför måte vi ta hänyn till vilka frekvener vårt tal innehåller och hur vårt öra fungerar. En männika hör frekvener om ligger mellan ca 0-0 000 Hz medan vårt tal ligger mellan ca 00-0 000 Hz. Det vore idealikt om telefonin hade frekvenomfånget om innehåller alla våra talfrekvener men det kulle dock bli dyrt och komplicerat. Dagen telefoni använder bandbredden mellan 300 3400 Hz, vilken klarar kvalitetkraven. För att vi ka kunna tolka ignalerna behöv en omvandlingfunktion i telefonen där vi del omvandlar elektrik tröm till tal, del tal till elektrik tröm. Därför har vi hörtelefonen repektive mikrofonen. Men en telefon betår inte bara av en talkret, telefonen måte på något ätt kommunicera både med växeln och med o användare, därför måte telefon även betå av: någon typ av ringklocka, utrutning för att ända telefonnumren iffror och en klykkontakt... Telefon Telefonen kontruktion kan vi förklara m.h.a. näta figur: Figur.5 Principki över en telefon 7
En telefon är trömmatad från tationen med 48 Vdc. Om telefonluren är pålagd har vi en oändlig reitan på abonnentlingan (lingan är bruten). När vi edan lyfter på luren kommer lingan att luta och vi får en ändlig reitan, 600 Ohm. Detta gör att tationen på enkelt och midigt ätt kan avgöra om en telefonlur är av eller på. Ringklockan anlut före klykkontakten. Anlutningen gör via en kondenator för att klykfunktionen inte ka påverka. Ringklockan aktivera från tationen genom att en växelpänning på ca 90 V, 5 Hz lägg över abonnentlingan [6]. Enligt telefontillvärkaren Doro har eriekondenatorn värdet uf och en ringklocka har en reitan på ca kohm..3 Telefontationer År 878 kontruerade den förta manuella växeln. Den betjänade till en början abonnenter och kunde koppla ihop en abonnent med vem om helt av de övriga 0. De elektromekanika telefonväxlarna utvecklade och förfinade under många år men huvuduppgiften var denamma om för de manuella växlarna: att upptäcka A- abonnenten anrop och koppla upp honom till rätt B-abonnent. Dagen telefonväxlar har även fått nya funktioner om är till fördel för både abonnenterna och operatorerna, t.ex. olika typer av tjänter. Efterom de är mer komplexa kallar vi dem för telefontationer. Stationerna kan dela in i tre huvudtyper: lokaltationer, tranittationer och internationella tationer. Lokaltationer använd för att anluta abonnenter, tranittationer förmedlar trafik inom och mellan olika områden medan internationella tationer förmedlar trafik till andra operatörer telenät. I den här rapporten lägg tonvikten på lokaltationen och de funktioner är mer bekrivna under näta rubrik..3. Bekrivning av lokaltation Allmänt, en lokaltation har följande viktiga funktioner: -att koppla amtal från de anlutna abonnenterna till andra abonnenter i amma tation eller till någon utrutning i tationen -att koppla amtal från och till det övriga nätet - trömförörjning av abonnentledningen - detektering av lyft/pålagd lur - mottagning av lagna iffror - A/D-omvandling - kontroll av abonnentledning - tet- och mätutrutning. Lokaltationen anlutningar kan illutrera m.h.a. figur.6. 8
Figur.6 Lokaltation Varje abonnent koppla med ett eget kopparledningpar till en lokaltation [5]. Avtåndet mellan abonnenten och lokaltationen får inte vara alltför långt, oftat 500m, om abonnenten ka koppla direkt till lokaltationen. Om antalet abonnenter övertiger abonnentmultiplexorna kapacitet kan det utbrutna abonnentteget använda. Utrutningen är i tort ett denamma om den vi har i lokaltationen, killnaden är placeringen i närheten av abonnenterna. Abonnenter kan ockå anluta till lokaltationen m.h.a. radio. Tekniken om gör detta heter Radio In The Lokal Lopp eller bara RLL. Gruppväljare i en telefontation kopplar in abonnenter. Varje abonnent har itt abonnentkort om är kopplat till in gruppväljare och vidare via abonnentteget till kopparledningen och lutligen till telefonen. Gruppväljaren varar även för kommunikation med andra gruppväljare om kan tillhöra andra lokaltationer. 9
3 Problemet 3. ADSL/POTS uppkoppling För att vi ka kunna kontruera önkad utrutning, definerad under rubrik., måte vi titta närmare hur en ADSL/POTS er ut, figur 3.. POTS RSW A 4p 4p 4p 4p ADSL A-AAS POTS RSW A ADSL A-AAS POTS RSW A ADSL A-AAS POTS RSW A ADSL A-AAS FILTER FILTER FILTER FILTER LINE RSW B LINE RSW B LINE RSW B LINE RSW B 4p 4p 4p 4p 4p 4p 4p 4p 6p/8p MTX CESW Telefonkabel 500m 8xNT AC 00R 00R Lokaltation 4p 4p 4p 4p.. 6p/p MUX DC.. p 50R 50R 50R. 50R p 50R 50R TIMS HP 4934A.... 600R 8p/p MUX 8p Fatighetuppkoppling Figur 3. Principki över ADSL/POTS funktion De fyra överta boxarna i figur 3. tår för fyra abonnentkort. Varje abonnerad telefon är kopplad till itt abonnentkort. När en abonnent, t.ex. abonnent A, vill ringa till en annan abonnent, t.ex. abonnent B, väljer abonnenten A ett nummer om tillhör abonnenten B. 0
Det lagna numret innehåller information om var i telenätet den uppringda abonnenten finn, d.v.. om den är kopplad till amma lokaltation eller om den tillhör amma lokala nätet eller kanke den finn i amma nationella nät o..v. Lokalieringen av den uppringda abonnenten ker via kommunikation mellan inblandade telefontationer. När den uppringda abonnenten blir lokalierad och om abonnenten B inte är upptagen med ett annat amtal generera en ringignal. Ringignalen generera från en ringignalgenerator om tillhör den lokaltation om den uppringda abonnenten är kopplad till. När den uppringda abonnenten varar får en lokaltation ignal att koppla in abonnenterna. Det betyder att den för o met intreanta delen av telefontrafiken är den om ker mellan en abonnent och tillhörande lokaltation. Blockcheman i figur 3. bekriver trafik mellan en telefon och de tillhörande lokaltation. I figuren är telefonen preenterad med en koppling mellan en witch, en kondenator och ett mottånd. Vid uppringning leverera ringignalen via mottåndbryggan till den uppringda abonnenten abonnentkort och vidare via matrien (MTX) och multiplexor (MUX) till telefonen. Matrien kopplar in förbindelen genom ökning av ett ledigt 500 meter kopparledningpar om i andra änden är kopplad till en nätterminal (NT) om finn t.ex. i ett hyrehu. I figur 3. är det lediga kopparledningparet ett av åtta ådana om ingår i en telefonkabel. Kabeln kapacitet avgör antalet amtidiga förbindelen. Multiplexor med ina witchar följer den rätta vägen till den valda abonnenten. Blocket om ligger mellan mottåndbryggan och telefonen är vår tet- och mätutrutning, HP4934A. Intrumentet är avett för mätning av ignal- och bruegenkaper vid in- och urkoppling av POTS i ADSL-ytem. POTS inkoppla vid uppringning och när ett amtal pågår medan en urkoppling ker när vi lägger på luren. För att vi ka kunna integrera vår mätintrument i en produktionmiljö för ADSL, måte vi kapa en miljö om motvarar en telefonuppkoppling om enare ka koppla till önkad ADSL-utrutning, fig 3.. Figur 3. Förenkling av principki i figur 3., (bara POTS) Efterom vi är intreerade av tilltånd om upptår ho den uppringda abonnenten, få figur 3. genom en förenkling av figur 3.. Delen om betår av multiplexor, matrier och abonnentkort i figur 3. ta bort och ringignalgeneratorn och telefonen
koppla via x500m kopparkabel. Längden på kopparkabeln är avtåndet mellan en telefon och en lokaltation. Multiplexor om använd i lokala tationer innehåller många reläer om kopplar abonnenterna lingor. Reläerna är mycket känliga och de tål inte trömmar om har högre värden än 50mA. Under kontruktion av utrutningen har jag tagit hänyn till det. 3. Generering av ringignal Under rubrik.. har det nämnt att abonnentlingan hela tiden mata med 48 Vdc men vid genering av en ringignal överlagrar man en vi växelpänning över 48 Vdc å att man får 90 Vrm. För att få fram värdet på den överlagrade pänningen måte vi använda reultat av nedantående beräkninganaly. Effektivvärdet Ueff för en allmän periodik funktion u() t är: För AC pänning gäller: T () Ueff * u t dt T 0 u () t u *in( t) max Effektivvärdet Ueff blir: (3.) T Ueff * u T 0 max * in T u max * in T 0 ( t) dt ( t) dt ( t) T co u max * dt T 0 T T u * * dt * * co T T 0 0 max * T umax * 0 Ringignalen kan bekriva med : T [] t ( t) dt u max (3.)
() t U u *in( t) u dc (3.3) Ringignalen frekven har ett tandardvärde på 5 Hz. Enligt (3.) blir ringignalen effektivvärde: max T Ueff * T 0 T * T 0 T * U T 0 ( U u * in( t) ) dt dc max ( U * U * u *in( t) ( u *in( t) ) ) dt dc dc T U dc * T 0 ( U ) dc U effac U eff ac ( U eff U dc ) ( 90 ( 48) ) u ( 800 ) 304 5796 76,34654V rm dc max ( u *in( t) ) dt max ( u *in( t) ) dt max U * 07, V (3.4) max ac eff 67 ac U eff ac och u max är effektivt repektive maximalt värde på pänningen om lagra över ac 48 Vdc. Enligt figur 3. ka delen om altrar växelpänningen innehålla bl a en iolationtranformator om ka ge galvanik åtkillnad mellan AC och DC generering. En iolationtranformator är oundviklig efterom utrutningen där man har tänkt använda hårdvaran, innehåller mycket känliga reläer om kan bli påverkade av törningar i trömförörjningen. Tranformatorn kulle överföra en inuformad pänning med toppvärde på ca 0 V och frekvenen på 5 Hz. Svårigheter upptod när vi inte kunde hitta en tranformator om var avedd för 5 Hz på den venka marknaden. Vi kunde bara komma åt 50 Hz tranformatorer. P.g.a. det, tanken var att använda den befintliga typen av tranformator, dv den om var avedd för inupänning med toppvärde på ca 0 V och 50 Hz frekvenen. Den kulle koppla till pänning med toppvärde på 0V och frekvenen på 5Hz. Vad kulle hända om vi inte kulle koppla tranformatorn till pänningar med frekvenvärdena om tår i tranformatorn databladet? Vi får titta på nedantående analy! max 3
Om man underöker ambandet mellan flöde φ och tröm i för en pole med järnkärna får man en hyterekurva, figur 3.3. Figur 3.3 Hyterekurva Helt omagnetik järnkärna varar mot origo i figuren 3.3. När trömmen ökar från 0 ökar ockå flödet, [7]. Vid P är järnkärnan heltmagnetierad och efter det börjar trömmen minka och om följd av det minkar även flödet. Om trömmen öka ytterligare efter punkten P kommer flödet att öka efterom järnkärnan har blivit mättad och kan inte lagra ytterligare energi. Flödet minkar, blir 0 och även byter riktning och blir negativ, o..v. Ytan innanför kurvan varar mot förluter om oraka av att den ommagnetiering av järnkärnan, om ett växlande flöde medför, kräver en vi energi. Dea förluter kalla hytereförluter. Högre värden på hytereförluter leder till att tranformatorn utvecklar värme. Ändringar i frekvenen gör att hyterekarakteritiken påverka om kan leda till oönkade förluter och värmeutveckling. En ökad arbettemperatur tämmer inte in med äkerheten för omgivande utrutning. För att hitta den rätta löningen konulterade jag Mat Barkell under flera tillfällen. Mat Barkell arbetar om elektronikkontruktör på Ericon Telecom AB. Han förelog att jag kulle använda ett kretkort om man använde i äldre Ericon telefontationer. Kortet benämn om Local Voltage Ocillator eller förkortat LVO och använd om ringignalgenerator. LVO kan även generera ringignaler med andra värden på pänning och frekven än de om är tandardierade här i Sverige. Kortet är lätthanterat och kräver matinpännig på 48 Vdc. Kortet lätt tillgänglighet på marknaden och det billiga priet påverkade ockå belutet att välja LVO om löningen till ovan bekrivna problem. Vid valet av tyrenheten betämde vi o för en reläbox kallad Switch Box 44. Boxen uppfyller kravet att den ka tyra via RS3 och med ina reläer möjliggöra aktivering av olika hårdvarufunktioner. Mer om LVO kretkort och Switch Box 44 finn under näta kapitel. 4
4 Utrutning 4. Ringignalgenerator Kretchema till LVO bifoga om bilaga. Kortet är egentligen en DC/AComvandlare. Det konverterar 48 Vdc till en vi ringpänning. På kortet frontpanel kan man välja vilken ringignal man vill ha på utgången. Det går att tälla in både frekvenen och pänningen effektiva värde. Frekvenen kan välja bland 0 Hz, 5 Hz, 50 Hz och pänningen kan vara 70 V, 80 V, 90 V, 00 V och 05 V. I figur 4. kan vi e en ki över pinfördelning. /-------------------------------\ - 4B5 3A4 0V --------------\ /------------- - 3C0 - - 4C6 Pule output 0V -------------- -------------- - 3B03 3 - - - 0V ------------- - - - - - - - /--------------\ - - - - 3C06 - - DC/AC --------- 0 Hz - - - - - \--------------/ - - 4B - - 3A8-48V -------------- -------------- RG output - B8 - - 4A8 --------------/ /-------------- tet RG - B6-3C8 ----------------/ /------------- - - 3C6-0V ---------------- - B3 - - ---------------/ - tet 48V -B30 4C8 -------------------------------- Ref - - - - 48V --- 3A6 - \-------------- - - - - \--------------------------------/ Figur 4. Pindipoition 5
En överikt av kortet maximala uteffekt vid olika utpänningar ge i näta tabell: Uout [V] Pmax [VA] 70 0 80,8 90 5,7 00 8,6 05 30 Tabell 4. Tabell över uteffekt ho LVO 4. Switch Box 44 Switch Box 44 är en reläbox om kan tyra från dator och den med överföringhatigheten 00 Baud, figur 4.. Figur 4. Switch Box 44 Den innehåller 8 reläer, 4 växlande och 4 lutande, [9]. Reläerna tål 0A/50V och boxen driv med Vdc. Om alla reläer använd förbrukar boxen max 4 W. Momentanttrömmen får vara 5A och vid induktiv lat bör gnitkydd använda. Boxen anlut till datorn erieport och den har en tandard 5-pol D-ubkontakt med hylor. Jord är på tift 7 och ignal in på tift 3. Den accepterar både 7 eller 8 databitar amt eller toppbitar amt jämn, udda eller ingen paritet. Switch Box 44 tyr med ON, OFF, ALL och NONE kommandon. Vilket relä om tyr av kommando väljer man genom iffran efter kommandot. 6
Flera Switch Box 44 kan tyra individuellt på amma erieutgång. Fört väljer man olika adrenummer på varje enhet genom att tälla omkopplaren inuti enheten på 0,,, 3, 4, 5, 6 eller 7, där 0 betyder att enheten accepterar alla kommandon. Ställer man omkopplaren till accepterar enheten bara kommando om inled med iffran o..v. Jag har även krivit ett program, bilaga, för tyrning av en Switch Box 44 via en erieport. 4.3 HP 4934 A TIMS Vårt mätintrument heter HP 4934 A Tranmiion Impairment Meauring Set eller förkortat TIMS, figur 4.3. Intrumentet använd bl a för mätning av frekven, bru, ignalbru-förhållande, impulbru, bru till jord o..v. Figur 4.3 TIMS Intrumentet bandbredd ligger mellan 0 Hz och 0 khz, [8]. Det kan tyra både manuellt och från dator. Dataanlutningen gör via en tandard 9-pol D-ub kontakt. HP 4934 A har ett uttag om fungerar om ändare och ett om mottagare. Från ändaridan kickar man en vi ignalnivå och på mottagaridan regitrerar intrumentet intreanta mättorheter. För en lättare och nabbare hantering har intrumentet fyra parade frekvener: 404 Hz, 004 Hz, 804 Hz och 73 Hz medan andra frekvener måte tälla in. Mätningar med intrumentet kan innebära att man måte använda olika lag filter för att eliminera ointreanta brufrekvener. Under filtermenyn kan vi välja mellan: C- Meage filter, 3 khz flat filter, 5 khz flat filter, programmerbart filter och 50 kbit filter. C-Meage filter: Det här filtret läpper igenom endat bruet om kulle höra av en telefonanvändare. De repon är relativt flat över frekvenbandet för data överföring, figur 4.4. 7
Figur 4.4 C-Meage filter 3 khz flat filter: 3 khz flat filter ger möjlighet att mäta effekt av lågfrekvent bru om upptår t ex vid ringning, figur 4.5. Figur 4.5 3 khz flat filter 5 khz flat filter: Som föregående filtret 5 khz flat filter läpper igenom låga frekvener. Det är avedd för mätningar av programkanaler inom radioindutri, figur 4.6. Figur 4.6 5 khz flat filter Programmerbar filter: Programmerbar filtret använd ockå inom radioindutri för brumätning om upptår under dataöverföring mellan tudio och mottagaren. 50 kbit filter Mätningar av bru i bredbandiga datakretar kräver användning av 50 kbit filter. 8
5 Min kontruktion 5. Inledning Olika pänningar över abonnentlingan ka alltå generera m.h.a. LVO. Reläerna om itter i Switchbox44 ka koppla in eller koppla ut delar av kopplingen å att vi får det önkade tilltåndet. Mätintrumenten in/ur koppling ka ockå tyra via Switchbox44. Mottagar- och ändaridan av intrumentet ka koppla ihop via mottåndbryggan och ett kopparkabelpar med längden om motvarar avtåndet mellan en abonnerad telefon och en lokaltation. En ringignal ka imulera med en växelpänning om överlagra på 48 Vdc. Växelpänningen är inuformad och har toppvärde på 07.67 Vac. Om ringignal inte är på ligger bara -48 Vdc över abonnentlingan. Likpänningtilltåndet upptår vid två tillfällen. När det inte händer någonting på abonnentlingan, d.v.. när luren är på och när luren är av. En telefonapparat ka imulera med ett relä om växlar emellan två tilltånd om motvarar lägen när luren är på repektive av. När vi vill ha att luren ka vara av ka reläet koppla in ett mottånd på 600 Ohm. Om vi vill att luren ka vara på, ka relän växla å att en kondenator av uf och ett mottånd av ca kohm koppla in. 5. Kretberäkningar När telefonluren är på och ingen ringignal finn går det ingen tröm igenom kreten. En inkopplad eriekondenator gör att det upptår avbrott i kreten om mata in med 48 Vdc. Ett motvarande koplingchema ge i figur 5.. Figur 5. Luren på, ingen ringignal 9
Om vi lägger på ringignal, figur 5., blir det bara AC delen av ingångpänningen om driver tröm igenom kreten. Seriekondenatorn läpper inte fram DC delen. Figur 5. Luren på, ringning Enligt telefontillverkaren är ringklockan reitan ca kohm. Under imuleringarna tog jag hänyn till att trömmen i kreten inte fick vara högre än 50 ma p.g.a. multiplexreläerna känlighet. Om eriekondenatorn kulle av någon okänd anledning bli kortluten, kulle trömmen värde övertiga 50mA. Det kulle kunna kada reläerna. Därför valde jag att ringklockan ka imulera med ett mottånd på,3 kohm. Enligt diagram 5., om få m.h.a. beräkninganalyen,om följer efter diagrammet kulle pänningen över C och Rrkl (utfn(t)) ha de värdena om upptår på abonnentlingan när det ringer. i(t) trömmen i kreten ulvo(t)- ringpänningen om LVO genererar utfn(t)- ringpäninngen över telefonen, dv C och Rrkl Diagram 5. Diagram över ringpänningar och ringtrömmen 0
När ringignalen lägg över abonnentlingan får vi en AC tröm igenom kopplingen. Strömmen effektiva värde blir: U eff Û I eff Z Z Där Z R R R Z R R [ 0] 4 50000 L 0, 00 50000 (ln 0.04 L 4,75mH, ( L L L ) tot tot tot tot ger x 0,75, jl ρ R 3Ω Z 3 tot Formeln för induktan i 4l L 0,00l(ln x) d Med tråden längd (l) och diameter (d) angivna i cm blir induktaen angiven i Faktorn x beror på frekven och form.en rak tråd och en hög frekven ger x, låg frekven För kopparkabeln gäller : Χ jχ jc R R 677,6869Ω. 3 lcu Cu SCu 4 3 en tråd är : max R R j6364,705407 5 4 R R X 0,75 6 5 50Ω R 6 x) R rkl [ uh ] j( LC ) j6364,705407 C uh. I eff,4ma Effekter om utveckla i kreten: P R Q L * I C S tot P I eff Q 9,mVA eff 855,5mW 804,mVAr ϕ < 0 kapacitiv kret M.h.a. Laplace tranform kan vi få trömmen formel i tidplanet:
Handpåläggningmetoden ger: Spänningen över abonnentlingan bekriv med reultatet av följande beräkninganaly: () ( ) () () ( )( ) 4935,37 433,97408 * ) )*( ( )* ( * ) ( ) ( * ) ( * * co )* ( ) ( * * in ) ( ) ( ) ( ) ( * ) ( ) ( Υ Χ I I I R L I U I R I I L U R t i L t U R t i dt t i L t U Uo t u t u t u t u CL L R L U CL L R L U CL L R L U C C dt di C dt t i d C dt t di R C L () ( )( )( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ( ) () t t E D B A E D L U L U E D B A E D B A Ee De t B t A t i E D B A I E D B E D A B A E D I L U Υ Χ Υ Χ Υ Χ Χ Υ Χ Υ Χ Χ Υ Χ Υ Χ Υ Χ Υ Χ in co ) ( * 57,0596884 3 3 3 *
u u u U U u 3 U tfn tfn Ckl duckl dt () t uckl () t urkl () t () t u () t R * i() t Ckl C i C () t i() t () t U * L () ( )( Χ)( Υ ) () Χ Υ 434,44566 Ckl Ckl Ckl () () t Ckl C P Q dt K Χ 48 48 L Υ Q P K Χ M Q Χt Υt P cot int Ke Me Υ P 34,560337 Q 4944,7866 K 34,56043809 M,4397789*0 4 Luren av motvarar en ändlig reitan på 600 Ohm och en liktrömpänning på 48V om lägg över abonentlinje, figur 5.3. Figur 5.3 Luren av 3
En liktröm, Idc går genom kreten och den är lika med: I R I dc tot dc U R dc tot lcu ρcu R3 R4 R5 R6 d 48 6 Cu 9,8mA R tfn 5.3 Kontruktionen uppbyggnad En överikt över giltiga relätilltånd om upptår i kontruktionen ge i näta tabell: Re Re Re5 Re6 Re7 Re8 kreten tilltånd off off off off on on "luren på" utan ringignal (fig. 5.) off on off off on on "luren på" med ringignal (fig. 5.) on off on on on on "luren av" (fig. 5.3) x x x x off off LVO bortkopplad Tabell 5. Sanningen tabell Tabellen är kriven för Switchbox 44. Vid kopplingen måte det ta hänyn till att växlande och lutande relä tilltånd heter ON och OFF. Ett relä, växlande eller lutande, befinner ig i OFF läge om det är lutet på amma ätt om figur 5.4. viar: Figur 5.4 Reläer i Switchbox 44 4
Gnitläckare ka koppla över alla reläer. En gnitläckare över lutande och två över växlande reläer. VDR-mottånd kan använda om gnitläckare. Både ringgenerator (90 Vrm) och likpänning -48 Vdc ta från LVO. Signal från ringgenerator ta mellan kontakter 3A8 och 3A6. Likpänning ta mellan kontakter 3C6 och 3A8. LVO mata med likpänning på -48 V om lägg mellan kontakter 4B och 4B5, figur 5.5. 0 V -48 V 4B5 4B 4 LVO 3 3A8 3A6 3C6 OUTPUT RG REF R 0 V Figur 5.5 Ski över LVO:kontakter Kontruktionen måte även ha en fläkt för att kyla utrutningen. Den törta värmeutvecklaren blir DC/DC-omvandlaren om matar Switcbox44 med Vdc. DC/DC omvandlare mata in med 48 Vdc och den är även avedd för drivning av kylfläkten. Kontruktionlådan uppbyggnad med mått bifoga om bilaga 3 och bilaga 4. Vid placeringen av lådan komponenter och kontakter har jag tagit hänyn till att hanteringen av lådan blir å enkel om möjligt. Kontakter om är avedda för mätningar ligger på frontpanelen medan RS 3-kontakt, kopparledningkontakt och trömföröjningkontakt ligger på bakpanelen. RS 3-kablar och kopparledningkablar koppla till lådan via amma D-ub 9 pol kontakt. Litan över alla komponenter om använd finn i bilaga 5. 5
5.4 Mät- och beräkningreultat De uppmätta och beräknade trömmarna är angivna i följande tabell: Kreten tilltånd Idc beräknad [ma] Idc uppmätt [ma] Iac beräknad [ma] Iac uppmätt [ma] "luren på" ingen ringignal 0 0 0 0 "luren på" med ringignal 0 0,4 4 "luren av" 9,78 30 0 0 LVO bortkopplad 0 0 0 0 Tabell 5. Tabell över beräknade och uppmätta trömmar Under krettilltånd "luren på" med ringignal på blev värdet på växeltrömmen i verkligheten lite högre än det vi fick i beräkningar p.g.a. avvikele i kapacitanen. Om man täller reläerna å att kreten befinner ig i tilltånd "luren på" med ringignal på och om man kortluter kondenatorn blir beräknad och uppmätt tröm för detta tilltånd ungefär lika ( Iac beräknat 38,93 ma, Iac uppmätt 39 ma), vilket bekräftar påtåendet om avvikelen. Mätningar på ignal och bru gjorde bara under kreten tilltånd "luren av". Signaldämpning i kreten utan 500 m kopparkabel var förumbar medan dämpningen i kreten med 500 m kabeln viade att deto längre kabel mellan ändning- och mottagningida deto mer bru och ignaldämpning. Signal/bru förhållande berodde ockå på vilken filtertyp på intrumentet vi använde. Påverkan av lågfrekventbru kunde vi mäta om vi använde filter om inte dämpade låga frekvener, t.ex. 3 KHz flatfilter. Bandbredden på C-Meage filter motvarar telefonbandet, d.v.. frekvener mellan 300 Hz och 3,4 khz, vilket ger o möjlighet att mäta ignal/bru förhållande inom detta bandet. 6
6 Avlutande del 6. Referenlita [] www.bredbandbolaget.com (000--5) [] www.olectron.com (00--0) [3] www.tina.com (00-0-9) [4] Att förtå Telekommunikation (996), Ericon Telecom AB, Telia AB. Studentlitteratur. ISBN 9-44-3780-7 [5] Att förtå Telekommunikation (998), Ericon Telecom AB, Telia AB. Studentlitteratur. ISBN 9-44-378-4 [6] Simmonon, Håkan & Sandtröm, Lar (988) Teleytem. Eelte Studium. ISBN 9-4-3479- [7] Sune Söderkvit (996) Kretteori & Elektronik. Tryckeriet E. Laron AB Linköping. [8] HP 4934A Tranmiion Impairment Meauring Set, Operating and Calibration Manual, Hewlett Packard (998) [9] www.utronix.e (000-07-8) [0] www.elfa.e/e/fakta.pdf (00--09) 6. Bilagor Bilaga : LVO: kretchema Bilaga : Styrprogramm till Switch Box 44 ( idor) Bilaga 3: Ski av kontruktionlådan front- och bakpanel Bilaga 4: Ski av kontruktionlådan bottenplata Bilaga 5: Komponentlita 7
LVO kretchema (bilaga )
#include <iotream> #include <tring> #include <unitd.h> #include "tty.h" // Filen "tty.h" inkluderar namepace "tty" om innehaller programrader for // kommunikation med erieporten om anvand i Solectron AB i Norrkoping. enum relay{on_hook, on_hook_ring, off_hook, circuit_off}; typedef cont char *enum_txt[]; enum_txt tate{"on_hook", "on_hook_ring", "off_hook", "circuit_off"}; tty::erio io; void govern (int tate_box) { witch(tate_box) { cae 0: io.end("off"); leep(); io.end("on7"); leep() io.end("on8"); leep(); io.end("off"); leep(); io.end("off5"); leep(); io.end("off6"); break; cae : io.end("off"); leep(); io.end("on7"); leep() io.end("on8"); leep(); io.end("off"); leep(); io.end("off5"); leep(); io.end("off6"); leep(); io.end("on"); break; cae : io.end("off"); leep(); io.end("on7"); leep() io.end("on8"); leep(); io.end("on"); leep(); io.end("on5"); leep(); io.end("on6"); break; Styrprogram till Switch Box 44 (bilaga ), id /
cae 3: io.end("off"); leep(); io.end("off"); leep() io.end("off5"); leep(); io.end("off6"); leep(); io.end("off8"); leep(); io.end("off7"); break; } } int control (char command[]) { int a-; } for(int ion_hook; i<circuit_off; i) if(trcmp(command, tate [i])0) ai; return a; int main () { char command[3]; int a; if ((io.open("/dev/t/ttyc68", tty::mnoparity tty ::mnoflow tty::mnbit8, B00))0; { io.ettimeout(000,000); ele } while (td::cin.getline(command, 4)) { a-; acontrol(command); td::cout<<a<<td::endl; if (a!-) govern(a); ele td::cout<<"fel kommando"<<td::endl; } td::cout<<"fel i komminikation med erieporten!"<<td::endl; } return 0; Styrprogram till Switch Box 44 (bilaga ), id /
Ski av kontruktionlådan front- och bakpanel (bilaga 3)
Ski av kontruktionlådan botenplata (bilaga 4)
Samtliga komponenter med artikelnummer är hämtade från Elfakatalogen. Mottånd och kondenatorer Benämning Data Artikelnr R 50Ohm/500Vrm/W 60-793-96 R 50Ohm/500Vrm/W 60-793-96 R3 50Ohm/500Vrm/W 60-793-96 R4 50Ohm/500Vrm/W 60-793-96 R5 50Ohm/500Vrm/W 60-793-96 R6 50Ohm/500Vrm/W 60-793-96 Rtfn 600Ohm/W Rrkl,3KOhm/W C uf/400v/0v~ 65-476-4 Reläer Benämning Data Artikelnr SwitchBox 44 Utronix Strömförörjning Benämning Data Artikelnr Kretkort LVO ROF 37 7890/ Inatlåda Benämning Data Artikelnr Multipac 9"-chai 5-459-56 Täckplåt 5-460- Chaiplåt 5-46-0 Övriga komponenter Benämning Data Artikelnr VDR-mottånd (8 t.) 30V~/70V 60-97-55 Jack för panel ( t.) Poltal 3 4-74- Membrangenomföring Typ DG9 55-3-4 DC/DC omvandlare Typ 886-48/ 69-88-8 Axialfläkt (DC) 80x80 V 54--45 Fläktfilter 80x80 Skärmade 54-44-0 D-Sub 9pol Stiftdon Komponentlita (bilaga 5)
På venka Detta dokument håll tillgängligt på Internet eller de framtida erättare under en längre tid från publiceringdatum under förutättning att inga extraordinära omtändigheter upptår. Tillgång till dokumentet innebär tilltånd för var och en att läa, ladda ner, kriva ut entaka kopior för enkilt bruk och att använda det oförändrat för ickekommeriell forkning och för undervining. Överföring av upphovrätten vid en enare tidpunkt kan inte upphäva detta tilltånd. All annan användning av dokumentet kräver upphovmannen medgivande. För att garantera äktheten, äkerheten och tillgängligheten finn det löningar av teknik och adminitrativ art. Upphovmannen ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd om upphovman i den omfattning om god ed kräver vid användning av dokumentet på ovan bekrivna ätt amt kydd mot att dokumentet ändra eller preentera i ådan form eller i ådant ammanhang om är kränkande för upphovmannen litterära eller kontnärliga aneende eller egenart. För ytterligare information om Linköping Univerity Electronic Pre e förlaget hemida http://www.ep.liu.e/ In Englih The publiher will keep thi document online on the Internet - or it poible replacement - for a coniderable time from the date of publication barring exceptional circumtance. The online availability of the document implie a permanent permiion for anyone to read, to download, to print out ingle copie for your own ue and to ue it unchanged for any non-commercial reearch and educational purpoe. Subequent tranfer of copyright cannot revoke thi permiion. All other ue of the document are conditional on the conent of the copyright owner. The publiher ha taken technical and adminitrative meaure to aure authenticity, ecurity and acceibility. According to intellectual property law the author ha the right to be mentioned when hi/her work i acceed a decribed above and to be protected againt infringement. For additional information about the Linköping Univerity Electronic Pre and it procedure for publication and for aurance of document integrity, pleae refer to it WWW home page: http://www.ep.liu.e/ Adin Hadzielimovic