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 <<< >>> sekretariat@zsme.pl <<<
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.