专利名称：高精度模拟量光纤转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数据测量传输设备领域，具体的说是一种高精度模拟量光纤转换器。
技术背景工作于强电磁千扰、高电压环境下的信号传输，光纤是理想的传输介质。目 前大部分模拟量的测量都采用双绞线传输，虽然在普通环境和短距离时，测量能 够达到要求。但是在强电磁干扰和长距离环境下，测量就达不到高精度，如果模 块间存在高压时，安全也得不到保障。实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了高精度模拟量光纤转换器。这样能够满足实际工程高精度的测量要求，传输距离可以达到2000米以上，同时光纤传输的维护成本较低，对高压绝缘效果好。相对于双绞线二线传输来说， 光纤传输只需要一根光纤就能实现，安装方便。本实用新型的技术方案如下一种高精度模拟量光纤转换器，包括模拟量输入端模块电路、模拟量输出端模块电路；其特征在于，所述的模拟量输入端模块电路，包括LM331电压频率 转换芯片、DS75451光纤驱动芯片、HA17339A比较器芯片、光纤发射模块 HFBR1414T;当模拟量输入时，模拟量输入端与LM331芯片的引脚7相连接， 把0到10伏电平转换为与之相对应0到100kHz矩形脉冲，然后通过LM331芯 片的发送端3和HA17339A芯片的引脚6相连，把矩形脉冲经过HA17339A比 较器芯片滤波，其中LM331芯片的引脚8经过电阻R3和引脚5相连，引脚6 分两条支路， 一条与引脚l直接相连， 一条与电阻R5和电容C2所组成的并联 电路和另一并联电路相串联；所述的并联电路的支路由电阻R7、电容C3串联再 接入模拟量输入端组成，第二支路由电阻R6和可变电阻R8的可调引脚组成； 可变电阻R8的另外两个引脚分别接LM331芯片的引脚8和可变电阻R9的一引 脚，可变电阻R9的可调引脚接HA17339A芯片的引脚7，可变电阻R9的另一
个引脚经过两条支路分别与HA17339A芯片的引脚12相连接和经过电容Cl与 LM331芯片的引脚5相连接；滤波后HA17339A芯片的引脚2与DS75451芯片 的引脚1相连接，再经过DS75451芯片引脚2和引脚3把电阻R2和可变电阻 Rl串联接入HFBR1414T芯片把电信号转换为光信号经过光纤发送出去，由 HFBR2412T光纤转换器接收；所述的模拟量输出端模块电路，包括HFBR2412T光纤转换器、LM331电压 频率芯片；光纤转换器HFBR2412T把接收到的光信号转换为矩形波电平信号， 然后把电容Cll和电容C10并联到HFBR2412T芯片上，再经过电容C12把电 平信号送入LM331芯片的接收引脚6， LM331芯片的引脚2、引脚3和引脚4 连接电阻R14和可变电阻R15再与HFBR2412T芯片相连接；LM331芯片的引 脚8分别并联电阻R12、电阻R13和电阻R10、电容C13分别接入LM331芯片 的引脚7、引脚6和引脚5，电阻Rll —端连接由电阻RIO、 R12、 R13和各个 引脚所组成的并联电路，另一端连接电容C14和电阻R16所组成的并联电路， 电容C14和电阻R16所组成的并联电路的另一端与模拟量输出端相连接，经过 LM331芯片把矩形波转换成相对应的电平信号，最后通过LM331芯片的输出端 1,输出模拟量。本实用新型的模拟量输入模块电路，主要包括一LM331电压频率转换芯片， 一DS75451光纤驱动芯片，一HA17339A比较器芯片，另外包括一个光纤发射模 块HFBR1414T。模拟量输出端模块电路，主要包括一 LM331电压频率转换芯片和 一个光纤接收模块HFBR2412T。当模拟量输入时，首先经过LM331芯片引脚7接收到的0到10伏电平转换 为与之相对应0到100kHz矩形波，然后通过LM331芯片的引脚3，把矩形脉冲 经过HA17339A滤波，最后经过DS75451芯片和光纤转换器HFBR1414T把电信号 转换为光信号，通过光纤发送给模拟量接收端。当模拟量接收端模块接收到光信号后，经过光纤转换器HFBR2412T把光信号 转换为矩形波电平信号，然后把电平信号送入LM331芯片的引脚6，经过LM331 芯片把不同频率的矩形波转换为与之对应的电平信号。可以看到发送端波形发出，到接收端接收到波形信号的延迟时间大概为150 纳秒左右。可以看出，输入端与输出端的电平误差在2毫伏左右。这完全满足了 工程要求，同时具有可靠性高，抗干扰能力强，安装方便等特点。
图1为已有技术双绞线测量模拟量结构图； 图2为本实用新型光纤测量模拟量结构图； 图3为本实用新型光纤测量的发送端原理图； 图4为本实用新型光纤测量的接收端原理图； 图5为本实用新型电路测量波形；(a) 中波形3输入电压为58毫伏时，波形2为相对应的矩形波信号。(b) 中波形3为发送端矩形波信号，波形2为接收端矩形波信号。(c) 中波形3为发送端电平和波形2为接收端电平信号。图6为本实用新型光纤发送端到光纤接收端的信号延迟波形图。
具体实施方式
参见附图。本实用新型的模拟量输入模块电路，如图3所示，主要包括一LM331电压频 率转换芯片，一DS75451光纤驱动芯片，一HA17339A比较器芯片，另外包括一 个光纤发射模块HF服1414T。模拟量输出端模块电路，如图4所示，主要包括一 LM331电压频率转换芯片和一个光纤接收模块HFBR2412T。当模拟量输入时，如图3，首先经过LM331芯片把引脚7接收到的0到10 伏电平转换为与之相对应0到100kHz矩形波，然后通过LM331芯片的引脚3， 把矩形脉冲经过HA17339A滤波，最后经过DS75451芯片和光纤转换器HFBR1414T 把电信号转换为光信号，通过光纤发送给模拟量接收端。如图4，当模拟量接收端模块接收到光信号后，经过光纤转换器HFBR2412T 把光信号转换为矩形波电平信号，然后把电平信号送入LM331芯片的引脚6，经 过LM331芯片把不同频率的矩形波转换为与之对应的电平信号。图5中(a) 中波形3输入电压为58毫伏时，波形2为相对应的矩形波信号。(b) 中波形3为发送端矩形波信号，波形2为接收端矩形波信号。(c) 中波形3为发送端电平和波形2为接收端电平信号。
权利要求1.一种高精度模拟量光纤转换器，包括模拟量输入端模块电路、模拟量输出端模块电路；其特征在于，所述的模拟量输入端模块电路，包括LM331电压频率转换芯片、DS75451光纤驱动芯片、HA17339A比较器芯片、光纤发射模块HFBR1414T；当模拟量输入时，模拟量输入端与LM331芯片的引脚7相连接，把0到10伏电平转换为与之相对应0到100kHz矩形脉冲，然后通过LM331芯片的发送端3和HA17339A芯片的引脚6相连，把矩形脉冲经过HA17339A比较器芯片滤波，其中LM331芯片的引脚8经过电阻R3和引脚5相连，引脚6分两条支路，一条与引脚1直接相连，一条与电阻R5和电容C2所组成的并联电路和另一并联电路相串联；所述的并联电路的支路由电阻R7、电容C3串联再接入模拟量输入端组成，第二支路由电阻R6和可变电阻R8的可调引脚组成；可变电阻R8的另外两个引脚分别接LM331芯片的引脚8和可变电阻R9的一引脚，可变电阻R9的可调引脚接HA17339A芯片的引脚7，可变电阻R9的另一个引脚经过两条支路分别与HA17339A芯片的引脚12相连接和经过电容C1与LM331芯片的引脚5相连接；滤波后HA17339A芯片的引脚2与DS75451芯片的引脚1相连接，再经过DS75451芯片引脚2和引脚3把电阻R2和可变电阻R1串联接入HFBR1414T芯片把电信号转换为光信号经过光纤发送出去，由HFBR2412T光纤转换器接收；所述的模拟量输出端模块电路，包括HFBR2412T光纤转换器、LM331电压频率芯片；光纤转换器HFBR2412T把接收到的光信号转换为矩形波电平信号，然后把电容C11和电容C10并联到HFBR2412T芯片上，再经过电容C12把电平信号送入LM331芯片的接收引脚6，LM331芯片的引脚2、引脚3和引脚4连接电阻R14和可变电阻R15再与HFBR2412T芯片相连接；LM331芯片的引脚8分别并联电阻R12、电阻R13和电阻R10、电容C13分别接入LM331芯片的引脚7、引脚6和引脚5，电阻R11一端连接由电阻R10、R12、R13和各个引脚所组成的并联电路，另一端连接电容C14和电阻R16所组成的并联电路，电容C14和电阻R16所组成的并联电路的另一端与模拟量输出端相连接，经过LM331芯片把矩形波转换成相对应的电平信号，最后通过LM331芯片的输出端1，输出模拟量。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度模拟量光纤转换器，包括有模拟量输入模块电路、模拟量输出端模块电路，模拟量输入模块电路主要包括一LM331电压频率转换芯片，一DS75451光纤驱动芯片，一HA17339A比较器芯片，另外包括一个光纤发射模块HFBR1414T。模拟量输出端模块电路，主要包括一LM331电压频率转换芯片和一个光纤接收模块HFBR2412T。光纤发送端波形发出，到光纤接收端接收到波形信号的延迟时间大概为150纳秒左右。可以看出，输入端与输出端的电平误差在2毫伏左右。这完全满足了工程要求，同时具有可靠性高，抗干扰能力强，安装方便等特点。
文档编号G01D5/26GK201043895SQ20072003918
公开日2008年4月2日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者吴友国, 廖燕川, 潘圣民, 许留伟 申请人:中国科学院等离子体物理研究所