CAPITOLUL VI Conectarea cu un astronaut
Sistemul de telemetrie ar trebui să perceapă modificarea oricărui parametru fiziologic, să îl transforme într-un semnal electric, să suprapună acest semnal pe frecvența radio și să îl transmită la o anumită distanță de dispozitivul de recepție radio. Elementele principale ale unui astfel de sistem sunt prezentate în diagrama de mai jos. Elementele de percepție ale sistemului pot fi diferite tipuri de senzori-convertoare. De exemplu, difuzorul unui radio sau televizor este un senzor tipic pentru conversia energiei electrice în energie mecanică și apoi în energia undei sonore. Astfel, elementul sensibil este un dispozitiv care convertește un fel de energie într-altul. Majoritatea elementelor senzoriale utilizate în telemetria spațială conțin elemente mecanice care schimbă rezistența electrică, capacitatea sau inductanța circuitelor electrice, deși există și elemente de detectare speciale a căror funcționare se bazează pe un efect piezoelectric sau termoelectric. Cu ajutorul lor, este posibil să se detecteze și să se transforme în semnale electrice vibrații, presiune, tensiune, temperatură, deformare și alte modificări ale parametrilor fizici.
Fig. 69. Diagrama bloc a unui sistem de telemetrie care detectează modificările vitezei unei nave spațiale. Intrarea aerului prin admisie a aerului [1], exercită o presiune asupra diafragmei [4] senzor [5], care, la rândul său, modifică poziția potențiometrului [2], și, astfel, subpurtătoarei frecvență oscilator [3], semnalele care modulează frecvența purtătoare Transmițător FM [6]. Semnalele acestora din urmă transmit informațiile în aer. Un receptor radio situat pe Pământ primește aceste semnale
În Fig. 70 prezintă o fotografie a unui element tipic de detectare utilizat pentru măsurarea presiunii dintr-o modificare a inductanței. Pe măsură ce presiunea din tub crește, acesta se rotește în sensul acelor de ceasornic, ceea ce schimbă inductanța bobinei de dedesubt. Această modificare a inductanței conduce la o schimbare a frecvenței generatorului de frecvență subacoperitor (GPR), care, la rândul său, determină modularea frecvenței purtătoare a emițătorului radio. Semnalele de ieșire ale celor mai multe elemente de detectare, în special cele utilizate în biometrie, de obicei nu sunt suficient de mari pentru a putea controla direct HPV. În astfel de cazuri, sunt necesare dispozitive intermediare de potrivire. În mod obișnuit, acestea sunt amplificatoare DC sau AC, modulatoare sensibile la fază și alte convertoare. Modulează semnalele HHP în amplitudine (modulație amplitudine - AM), în fază (modulație de fază - FM) sau, cel mai adesea, în frecvență (modulație de frecvență - FM). Fotografia dispozitivului de potrivire utilizat în biotelemetrie modernă este prezentată în Fig. 72.
Fig. 70. Un senzor utilizat pentru a măsura presiunea dintr-o modificare a inductanței
Semnalele de ieșire ale GPR, la rândul său, modulează semnalele emițătorului de înaltă frecvență. În biometometrie, modularea frecvenței este de obicei adoptată. În aceste generatoare, circuitele cu inductanțe și capacități, circuite de schimbare a fazei cu rezistențe și capacități sau circuite de multivibratori sunt cele mai des folosite. Adesea, elementul de percepție poate fi inclus direct în circuitul HHP și astfel elimină dispozitivul de potrivire. Succesele microminiaturizării și dezvoltarea circuitelor integrate pentru cercetarea spațială fac posibilă realizarea unui GPG pentru biotelemetrie care să nu depășească o bucată de zahăr. Frecvența chiar și a canalului HF cu frecvență înaltă nu este suficient de mare pentru o transmitere eficientă directă a semnalelor radio, astfel încât să o măriți, trebuie să utilizați un emițător radio de înaltă frecvență. Semnalele de ieșire ale mai multor VHF-uri pot fi combinate într-un singur semnal, astfel încât să nu fie incluse în sistemul de telemetrie de către un emițător separat pentru fiecare element de detectare. Transmițătorul radio de înaltă frecvență este construit în mod obișnuit în conformitate cu schema unui emițător FM stabilizat prin cuarț sau un emițător FM cu control al fazei prin intermediul unui cristal. Înainte ca semnalul de telemetrie să fie emis de o antenă sau de o antenă, este de obicei amplificată cu un amplificator puternic. Pe nava spațială există o cantitate semnificativă de elemente de percepție, inclusiv sistemul său de propulsie, astfel încât ar fi irațional să transmitem semnalele fiecăruia pe un canal subcarrier separat. Numărul de canale este limitat prin împărțirea semnalelor de ieșire ale VLF în funcție de frecvență sau de timp sau ambele metode sunt utilizate simultan. Dacă trebuie să transmiteți o cantitate relativ mică de date, atunci este suficient să separați semnalele de frecvență.
Fig. 71. Diagrame bloc care ilustrează avantajul unui sistem de telemetrie cu mai multe canale înainte de divizarea în frecvență. Într-un sistem de partajare a frecvenței [circuit superior], semnalele de la un senzor [de mai jos] modulează un generator de sub-purtătoare [sus]. Într-un sistem divizat în timp [circuit inferior], cu fiecare generator de frecvență subcarrier, sunt conectați mai mulți senzori [în partea de jos] conectați la el alternativ printr-un întrerupător.
Dacă este necesar să se transmită semnale ale unui număr mare de elemente de percepție, atunci separarea de timp este mai eficientă. Cu separarea frecvenței semnalelor, fiecare element de detectare modulează un VHF, iar semnalele de ieșire ale tuturor VHF-urilor sunt amestecate și formează un semnal total complex care este emis de emițătorul radio.
Fig. 72. Un dispozitiv de potrivire utilizat în mod obișnuit într-un sistem de telemetrie pentru amplificarea semnalelor derivate din biosenzori [electrocardiografie]
În timpul partajării cu fiecare URM, sunt conectate mai multe elemente de detectare și semnalele lor de ieșire sunt transmise la rândul său, și nu simultan. Această ieșire este produsă de un întrerupător sau de un întrerupător rotativ, instalat între elementele de detectare și VHF. Acest comutator poate fi mecanic și funcționează de la un motor electric sau electronic pe tranzistori și diode și funcționează din impulsuri de sincronizare externe. În telemetria spațială, se folosesc de obicei comutatoare de ultimul tip, viteza căreia este mult mai mare. Din diagrama bloc prezentată în Fig. 69, se poate vedea cu claritate cât de multe informații pot fi transmise prin intermediul unui sistem de telemetrie, folosind semnalizarea divizării timpului.
Fig. 73. Succesul fizicii solide permite utilizarea circuitelor electronice miniaturale în sistemele de biotelemetrie. Foto vă permite să comparați dimensiunea dispozitivului de potrivire pentru măsurarea tensiunii arteriale navelor astronauților de canal de telemetrie „Gemini“ [imaginea de mai jos] cu un dispozitiv de potrivire pentru același scop mai devreme de dezvoltare pentru navele astronauților Mercury "
Stația radio receptoare are antene speciale cu un câștig de direcție foarte mare (câștig ridicat), care este necesar pentru a compensa atenuarea semnalelor provenite de la emițătoarele telemetrice care sunt extrem de îndepărtate de acestea.
Fig. 74. O antenă gigant instalată în Jodrell Bank [Anglia]. Diametrul dispozitivului său de recepție capabil să primească semnale de telemetrie foarte slabe de la distanțe lungi de la distanța lungă este de 76 m
Una dintre cele mai mari antene pentru urmărirea navelor spațiale este prezentată mai sus. Antenele ca aceasta se rotesc si pot scana dupa altitudine (pentru a schimba unghiul) pentru a urmari obiectul in miscare. Semnalele slabe recepționate de antenă sunt amplificate de preamplificatoarele "cu zgomot redus" montate pe antena și apoi transmise de-a lungul cablului coaxial către receptor, unde acestea sunt amplificate și detectate sau demodulate. Aceste semnale merg mai departe spre spectro-analizor pentru observarea lor vizuală și în același timp sunt înregistrate pe film. Semnalele înregistrate sunt procesate prin trecerea lor printr-o serie de filtre de bandă care separă semnalul complet de telemetrie în componentele sale sau la frecvențele corespunzătoare HHP-urilor disponibile în emițător. Astfel, se primesc informații despre parametrii care nu sunt disponibili pentru observarea directă.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: