串行1分2光纤转换器的制作方法

专利名称：串行1分2光纤转换器的制作方法
技术领域：
本发明专利属于光纤网络通讯设备。
背景技术：
工作于强电磁干扰、模块间存在高电压环境下的通讯网络，光纤是理想的通讯介质。对于目前大部分小型光纤监控网络采用双环自愈光纤环网，如图1所示，虽然双环自愈环网具有当网络中某个节点的光纤转换器出现故障时，其它节点仍能正常工作的优点。但是该光纤网络结构复杂，实现难度大，且版图面积大，造价高。

发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种串行1分2光纤转换器，光纤网络结构简单，实现容易，造价低。
本发明的技术方案如下串行1分2光纤转换器，其特征在于包括有电源电压变换器芯片MAX232CWE，光纤驱动芯片DS75451，二个光发射模块HFBR1414T，二个光接收模块HFBR2412T，电源电压变换器芯片MAX232CWE与串行通信接口相联，接收主控计算机信号，电源电压变换器芯片MAX232CWE的12引脚与光纤驱动芯片DS75451相连，光纤驱动芯片DS75451和二个光发射模块HFBR1414T相联接，每个光接收模块HFBR2412T的输出信号经过非门后分成二路，其中一路到达与门输入端，另一路经过电阻、二极管到达与门的另一输入端，二极管的负端连接一个电阻与电容并联支路后接地；二个与门的发送端接入或门，或门发送端与MAX232CWE的11脚相连。
本发明光纤转换器的传输延迟时间大概为1.5ms。这完全能够满足工程要求，同时节省了建造成本，安装方便。


图1为已有技术光纤环网结构图。
图2为本发明光纤网络结构图。
图3为本发明1分2光纤转换器的原理图。
图4为本发明一个保护电路图。
图5为本发明保护电路仿真波形图。
其中(a)所示为电阻R3为100Ω，电阻R4为100kΩ，电容C9为0.01uF时的波形；其中(b)所示为电阻R3为100Ω，电阻R4为10kΩ，电容C9为0.01uF时的波形。
图6为本发明1分2光纤转换器的信号延迟波形图。
具体实施例方式
本发明原理图见图3。
图3中J8为串行通信接口与主控计算机相连，当主控计算机发送命令时，信号首先到达MAX232CWE芯片，然后通过MAX232CWE的12引脚与DS75451相连，把分成两路相同的信号，再经过两个光纤发送端HFBR1414T分别发送出去，最后经过光纤把命令发送给现场控制器处理器；当接收信号时，现场控制处理器通过光纤把信号传输给其中的一个光纤接收端HFBR2412T，正常情况下经过与门、或门后与MAX232CWE相连，然后通过J8把信号发送给主控计算机；如果出现故障(比如光纤断裂、现场控制处理器故障等)，光纤接收端接收到的信号经过由非门、R3、D1、R4、C9组成的保护电路后，然后经过与门、或门后与MAX232CWE相连，然后通过J8把信号发送给主控计算机。保护电路在正常情况下不起作用，只有当出现故障时，光纤接收端接收的信号长时间为高电平，经过非门，转换为低电平，屏蔽掉该路信号。使其他监控仍能正常工作。
当PC机发送信号给下位机时，首先经过MAX232CWE芯片把接收端13接收到的±15伏电平转换为0～5伏电平，然后通过MAX232CWE的发送端12把接收到的信号通过光纤转换器发送端同时发送给下位机；当PC机接收信号时，首先下位机通过光纤把光信号传送给1分2光纤转换器的接收端，然后光纤转换器把光信号转换为电信号，再经过与门后把与门的输出与MAX232CWE的接收端11相连，最后通过MAX232CWE芯片把0～5伏电平转换为±15伏电平，能够与PC机的RS232口电平匹配。保护电路的作用是当下位机中有一路或几路接收信号同时出现故障时，为了保证其它信号能够正常通讯而设计的。
图5中(a)所示为电阻R3为100Ω，电阻R4为100kΩ，电容C9为0.01uF时的波形，经过90us的高电平，电容两端的电压从3伏下降到2.7伏左右，然后经5us的充电后，电压上升到2.9伏左右。如果DSP出现故障，使SCI串行通信接口的发送端信号长时间为高，即RX光纤接收端的信号长时间为高，经过0.2ms后，电容两端的电压下降为低电平，同时使与门的输出为低电平，屏蔽掉出现故障的DSP，起到保护作用。从图中可以看出，在正常情况下，与门的输出电平信号与HFBR2412T光纤接收端的店铺信号一致。只有当DSP出现故障0.2ms以后，与门的电平信号才与RX光纤接收端的信号电平相反，保证其它DSP能够正常通信。
图5中(b)所示为电阻R3为100Ω，电阻R4为10kΩ，电容C9为0.01uF时的波形。虽然经过5us的低电平，电容两端的电压能够迅速上升到原来状态，但是在电容放电的过程中，电容两端的电压经过30us就从2.8伏下降到2伏以下。导致了与门的输出在正常情况下与RX光纤接收端的电平信号不一致，从而可能导致通信出错。
综合考虑软件和硬件，选择保护电路的电阻参数为R3为100Ω，R4为100kΩ，C9为.01uF。这样既可以考虑到由于软件故障而进入复位时间，而不需要启动保护的时间；同时也可考虑到由于硬件故障，而不使整个网络的故障时间太长，使整个网络由于个别DSP故障的情况下仍能够迅速正常工作，不影响主站台式PC机的监控。
本发明采用74F08与门芯片，74F04非门芯片。
本发明1分2光纤转换器的信号传输延迟时间波形如图6所示。图6中波形2为主控PC机发送给光纤转换器的信号波形，图6中波形1为光纤转换头HFBR1414T的发送引脚的波形信号。
权利要求
1.串行1分2光纤转换器，其特征在于包括有电源电压变换器芯片MAX232CWE，光纤驱动芯片DS75451，二个光发射模块HFBR1414T，二个光接收模块HFBR2412T，电源电压变换器芯片MAX232CWE与串行通信接口相联，接收主控计算机信号，电源电压变换器芯片MAX232CWE的12引脚与光纤驱动芯片DS75451相连，光纤驱动芯片DS75451和二个光发射模块HFBR1414T相联接，每个光接收模块HFBR2412T的输出信号经过非门后分成二路，其中一路到达与门输入端，另一路经过电阻、二极管到达与门的另一输入端，二极管的负端连接一个电阻与电容并联支路后接地；二个与门的发送端接入或门，或门发送端与MAX232CWE的11脚相连。
全文摘要
本发明公开了一种串行1分2光纤转换器，其特征在于包括有电源电压变换器芯片MAX232CWE，光纤驱动芯片DS75451，二个光发射模块HFBR1414T，二个光接收模块HFBR2412T，电源电压变换器芯片MAX232CWE与串行通信接口相联，接收主控计算机信号，电源电压变换器芯片MAX232CWE的12引脚与光纤驱动芯片DS75451相连，光纤驱动芯片DS75451和二个光发射模块HFBR1414T相联接，每个光接收模块HFBR2412T的输出信号经过非门后分成二路，其中一路到达与门输入端，另一路经过电阻、二极管组成的保护电路后到达与门的另一输入端；二个与门的发送端接入或门后，或门发送端与MAX232CWE的11脚相连。本发明光纤转换器的传输延迟时间大概为1.5ms。这完全能够满足工程要求，同时节省了建造成本，安装方便。
文档编号G02B6/00GK1987540SQ20061016146
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者潘圣民, 刘小宁, 许留伟, 廖燕川 申请人:中国科学院等离子体物理研究所