О гражданских тепловизорах

В 20-х годах XX века появились приборы, способные улавливать тепло, не от всех отраженных поверхностей. Первым тепловизором можно считать предложенный немецким физиком Черни М. эвапорограф, в котором был использован принцип "визуализации фазового рельефа масленной пленки, образуюющейся на поверхности мебраны при проекции на противоположную сторону мембраны теплового изображения". Разность температур наблюдаемого объекта и окружающей среды фиксировалась и преобразовывалась в разность толщины пленки. При нагревании происходило неравномерное испарение жидкости и таким образом осуществлялось отображение объекта. В основу устройства прибора были положены опыты, проводившиеся в 1840 году Гершелем Джоном, который использовал фильтровальную бумагу пропитанную спиртом и прокопченную со стороны наблюдаемого предмета. Эвапорогафы имели низкую пороговую чувствительность, большую инерционность и давали изображение с очень малым контрастом.


В начале 20 века были попытки усовершенствовать прибор и достигались определенные успехи в Америке, Германии и Советском Союзе. Однако все приборы относились к классу не сканирующих устройств и не получили широкого применения из-за низкой разрешающей способности и скорости воспроизведения предмета исследования.


В 40-е годы наметились две тенденции в развитии тепловизионных приборов. К первой группе приборов относятся тепловизоры, в которых для преобразования оптического сигнала ИК-диапазона в электрический сигнал используется принцип оптико-механического сканирования (ОМС), а ко второй группе приборов – тепловизоры с электронным сканированием.


Во время II Мировой войны в Германии был создан усовершенствованный вариант эвапорографа Черни - EVA. Аналогичный прибор был построен в США в 1950 году. В СССР сотрудниками ГОИ имени С.И. Вавилова был разработан эвапорограф ЭВ-84. Все эвапорографы были несканирующими тепловизорами и не получили широкого применения из-за низкой чувствительности и некачественного изображения. Еще одним несканирующим тепловизором был эджеограф. Принцип его действия основан на температурной зависимости длинноволновой границы полосы поглощения селена. С помощью этого прибора можно было наблюдать и фотографировать теплоизлучающие объекты.


В послевоенный период началась разработка сканирующих тепловизоров, в которых использовался метод развертывающего преобразования, предложенный Темниковым Ф. Е. Сначала разрабатывались с оптико-механической системой сканирования с низкой и средней скоростью развертки. С 1960 года начались разрабатываться тепловизоры с быстрой кадровой разверткой, получившие название FLIR (Forward Looking Infa-Red). Однако все эти устройства были кране непроизводительными и позволяли наблюдать за изменениями температуры объекта с очень низкой скоростью. В 1970-е годы появились тепловизоры с фотоэлектронной системой сканирования на основе матриц ПЗС и ПЗИ.

ЧТО ТАКОЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПИСК?

На одной чаше весов — приличные скорости передачи данных, компактность, гибкость подключения и максимальная простота настройки. На другой — очень высокий нагрев и некоторая непредсказуемость качества связи. По сравнению с модемной телефонной линий (в которой ток: от 60 Вольт до 120 Вольт, при звонке или 30 Вольт в режиме ожидания в случае подключения к мини-АТС), а также кабельных каналов и радио-точки под напряжением…

Несмотря на то, что технологии PLC (power line communication, или «связь через ЛЭП») уже пара десятков лет (а корнями она уходит в начало XX века, когда начали использовать телеграфные линии, совмещённые с ЛЭП), для многих пользователей она всё ещё в диковинку. Так произошло потому, что ещё 5-10 лет назад связь через ЛЭП не позволяла быстро передавать по электрическим проводам большие объёмы данных. Но технологии активно развиваются, и сейчас уже можно без проблем пользоваться PLC дома и в небольших офисах.

Сама технология PLC имеет более широкое значение и означает возможность передачи данных по любым электрическим сетям, включая создание ЛВС на основе транспортных ЛЭП (например, троллейбусных или в метро), а также на основе высоковольтных ЛЭП (используется для передачи данных между электростанциями). PLC также включает в себя понятия NPL (narrowband power line, узкополосная передача данных на скорости до 1 Мбит/с) и BPL (broadband power line, широкополосная передача данных на теоретической скорости до 600 Мбит/с). Понятно, что сравнительно широкое распространение для частного использования приобрела именно технология BPL. Специально для использования в домашних условиях был разработан стандарт под названием HomePlug AV, а позже — его обновлённая версия HomePlug AV 2.0. Последнюю версию стандарта позволяют передавать данные по электрическим сетям на скорости до 500 Мбит/с.

Нас, конечно, в первую очередь интересует именно домашнее использование данной технологии. Но зачем вообще нам может понадобиться «интернет через розетку»? Причин может быть несколько. Главная — улучшение покрытия дома или офиса беспроводной Wi-Fi сетью, когда один роутер не справляется со своими задачами из-за помех или толстых стен, а тянуть кабель в другую комнату (или даже на другой этаж) сложно, нецелесообразно или попросту невозможно. Другая возможная причина — необходимость подключения к проводной ЛВС компьютера, находящегося далеко от роутера.

В общем случае схема подключения выглядит так: миниатюрный Powerline-адаптер подключается к электросети и соединяется с роутером комплектным Ethernet-кабелем. Затем, в месте, где необходимо расширить локальную сеть, к розетке подключается другой powerline-адаптер. Последний может быть как проводным, так и беспроводным, в зависимости от модели и потребностей пользователя.

Конечно, на подключение powerline-адаптеров есть определённые ограничения. Во-первых, технические характеристики устройств подразумевают их использование в сетях переменного тока на частоте 50/60 Гц при напряжении 100-240 В. Во-вторых, существуют определённые условия работы, которые также необходимо соблюдать. Главное — необходимость прямого подключения к розетке для устойчивого сигнала. Это не строго обязательное условие, но, если вы пользуетесь источником бесперебойного питания, стоит заранее узнать, поддерживает ли он powerline. При тестировании устройств TP-LINK также выяснилось, что сетевой фильтр полностью блокирует сигнал адаптера, а вот обычный удлинитель без какой-либо электроники внутри прекрасно пропускает сигнал в электрическую сеть. Кроме того, не рекомендуется подключать powerline-адаптеры рядом с галогенными лампами, устройствами с электромоторами и холодильниками.

Идея всех подобных систем очень проста — если у нас уже имеется готовая кабельная инфраструктура, а в общем случае просто среда передачи информации, то почему бы не использовать её для чего-нибудь ещё. А что это за инфраструктура такая? Ну, например, обычная телефонная линия, которая изначально рассчитана на передачу голоса, но поверх которой можно запустить xDSL. Или же использовать сети кабельного телевидения, столь бурно разросшиеся за последние четверть века. Суть-то всё равно одна и та же: до абонента уже проложен кабель («лапша» или «коаксиал»), поэтому для предоставления дополнительных услуг, а чаще всего это доступ в Интернет, вместо прокладки ещё одного кабеля используется уже имеющийся. Дополнительный канал передачи данных всего лишь работает, грубо говоря, в другой полосе частот. Ну а технология PLC (Power-line communication) в качестве базовой среды использует линии электропередач. Это может быть и обычная домашняя электропроводка, и высоковольтные ЛЭП. Собственно, именно на последних эта технология стала применяться почти сто лет назад, да и сейчас во многих местах она применяется для телеметрии, голосовой связи и других задач.

Любопытно, что прямо на наших глазах происходит в каком-то смысле совершенно противоположный процесс: на первом месте не доступ в Сеть по традиционным каналам связи, а наоборот — замена этих самых каналов интернет-сервисами. Ну кого сейчас можно удивить VoIP или IPTV? Чего стоит переход одного крупного московского провайдера телефонии и ADSL на сеть GPON! (Идея правильная, а вот на реализацию, конечно, много жалоб.) Что же касается развития технологий PLC для домашнего применения, то тут всё происходило в обычном режиме — куча несовместимых стандартов, совершенно удручающие скорости на начальном этапе и множество других проблем роста технологии. Сейчас правильнее, конечно, говорить уже о Broadband over power lines (BPL) — широкополосном доступе через ЛЭП. Лет восемь назад, когда автору этого материала впервые удалось вживую опробовать PLC, впечатления от неё были просто ужасными. Низкая пропускная способность, чувствительность к малейшим помехам и общая нестабильность соединения вкупе с немаленькой стоимостью изрядно подпортили впечатления от перспективной на первый взгляд технологии. Тем более удивительно было слышать, что кое-где интернет-провайдеры стали использовать её для создания «последней мили». Были даже планы (стр. 90) по использованию сети проводных радиоточек!

Впрочем, разговор сейчас о домашних сетях, а не о провайдерах. Для сегмента SOHO одним из доминирующих стал стандарт HomePlug AV, который относительно недавно дорос до версии 2.0, привнесшей множество улучшений в работу сети. Правда, не все из них будут доступны у нас. Это, конечно, не мешает некоторым производителям создавать свои, скажем так, ответвления от стандарта, и в целом развитие HomePlug во многом напоминает жизненный путь Wi-Fi.

По большому счёту только возросшая скорость и помехоустойчивость. В характеристиках указано, что адаптер TL-PA6010 может обеспечить скорость до 600 Мбит/с и работает на расстоянии до 300 метров.

Дальность и скорость связи напрямую зависит от состояния электропроводки в доме.

«Шуметь» могут мощные электроприборы при включении/выключении, устройства с электродвигателями, энергосберегающие лампы, блоки питания и множество других приборов, особенно без защиты от помех. Впрочем, современное powerline-оборудование довольно успешно борется с ними, поэтому проблемы возникают не всегда. Однако верно и обратное — PLC-устройства тоже «шумят», но мешают в основном радиолюбителям. В инструкции упоминаются в качестве возможных источников проблем стиральные машины и кондиционеры, а инженеры компании также говорят о холодильниках. Подключать адаптер рядом с ними не стоит.

Дальность и скорость связи напрямую зависит от состояния электропроводки в доме. Первое и очевидное требование — целостность линии. В случае квартиры или дома тут особых проблем нет, а вот в офисном здании придётся уточнять, как проложены электрокабели. Второе требование — это качество самой линии и её монтажа. С этим вряд ли получится что-то сделать до ближайшего ремонта, разве что «подкрутить» или заменить розетки. Наконец, третьим условием является отсутствие преград для прохождения сигнала и помех. В общем, нельзя сходу сказать, насколько хороша будет PLC в каждом конкретном случае. «Шуметь» могут мощные электроприборы при включении/выключении, устройства с электродвигателями, энергосберегающие лампы, блоки питания и множество других приборов, особенно без защиты от помех. Впрочем, современное powerline-оборудование довольно успешно борется с ними, поэтому проблемы возникают не всегда. Однако верно и обратное — PLC-устройства тоже «шумят», но мешают в основном радиолюбителям. В инструкции упоминаются в качестве возможных источников проблем стиральные машины и кондиционеры, а инженеры компании также говорят о холодильниках. Подключать адаптер рядом с ними не стоит.

Адаптер под нагрузкой разогревается в пике до совершенно сумасшедшей температуры под 60°C. Это в помещении с комнатной температурой в районе 25 °C. При этом диапазон рабочих температур указан как 0—40 °C при относительной влажности воздуха 10—90% (без образования конденсата).

 

Так как адаптеры питаются от электросети, то на них не надо проливать жидкости и не стоит лезть к ним во время грозы.

 

НАКОНЕЦ, ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПИСК ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ

…ну а третий заметный — пусть и не для всех — недостаток заключается в периодическом появлении еле слышимого, но всё же различимого высокочастотного писка во время работы.

Однако, главный недостаток — это всё-таки очень высокий нагрев.