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光纤通信的应用

2013-5-18 编辑:admin 来源:乖宝贝网 阅读次数:
  导读:随着信息技术传输速度日益更新,光纤技术目前已得到广泛的重视和应用。在多微机电梯系统中,光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。光纤技术在电梯上的应用,大大提高了整个控制系统的反应速度,使电梯系统的并联群控性能有了明显提高。电梯上所使...
随着信息技术传输速度日益更新,光纤技术目前已得到广泛的重视和应用。在多微机电梯系统中,光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。光纤技术在电梯上的应用,大大提高了整个控制系统的反应速度,使电梯系统的并联群控性能有了明显提高。电梯上所使用的光纤通信装置主要由光源、光电接收器和光纤组成。
一.光源
微机控制系统输出的信号为电信号,而光纤系统传输的是光信号,因此,为了把微机系统产生的电信号在光纤中传输,首先要把电信号转换为光信号。光源就是这样一种电光转换器件。
光源首先将电信号转换成光信号,再向光纤发送光信号。在光纤系统中,光源具有非常重要的地位。目前可作为光纤光源的有白炽灯、激光器和半导体光源等。半导体光源是利用半导体的 PN结将电能转换成光能的,常用的半导体光源有半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD) 。
  半导体光源因其体积小、重量轻、结构简单、使用方便、与光纤易于相容等优点,在光纤传输系统中得到了广泛的应用。
二. 光电接收器
在光纤中传输的光信号在被微机系统所接收前,首先要还原成相应的电信号。这种转换是通过光接收器来实现的。光接收器的作用就是将由光纤传送过来的光信号转换成电信号,再把该电信号交由控制系统进行处理。 光接收器是根据光电效应的原理,用光照射半导体的 PN结,半导体的 PN结吸收光能后将产生载流子,因此产生 PN结的光电效应,从而将光信号转换成电信号。目前应用于光纤系统中的半导体接收器主要有半导体光电二极管,光电三极管、光电倍增管和光电池等。光电三极管不仅能把入射光信号变成电信号,而且能把电信号放大,从而能够与控制系统接口电路很好地匹配,所以光电三极管的应用最为广泛。
三.光纤
光纤是光信号的传输通道,是光纤通信的关键材料。
光纤由纤芯、包层、涂敷层及外套组成,是一个多层介质结构的对称圆柱体。纤芯的主体是二氧化硅,里面掺有微量的其它材料,用以提高材料的光折射率。纤芯外面有包层,包层与纤芯有不同的光折射率, 纤芯的光折射率较高, 用以保证光信号主要在纤芯里进行传输。 包层外面是一层涂料,主要用来增加光纤的机械强度,以使光纤不受外来损害。光纤的最外层是外套,也是起保护作用的。
光纤的两个主要特征是损耗和色散。损耗是光信号在单位长度上的衰减或损耗,用db/km表示,该参数关系到光信号的传输距离,损耗越大,传输距离越短。多微机电梯控制系统一般传输距离较短,因此为降低成本,大多选用塑料光纤。光纤的色散主要关系到脉冲展宽。 在三菱电梯控制系统中, 光纤通信主要用于群控与单梯间的数据传送及两台并联的单梯之间的数据传送。三菱电梯所用的光纤装置主要由光源、光接收器和光纤组成,其中光源和光接收器被封装在光纤接插件的定插头内,光纤与动插头相连。
1、 工作过程
发送:CPU 通过专用 IC芯片将并行数据串行化,并根据通信格式插入相应位码(起始、停止、校验位等) ,由输出端 TXD将信号送入光纤接插件(即定插头) ,再由光纤接插件中的光源进行电—光转换,转换后的光信号通过光纤动插头向光纤发送光信号,光信号在光纤中向前传播。
  接收:来自光纤的光信号经光纤接插件的动插头,向定插头的接收器发送,接收器将接受到的光信号进行光—电还原,从而得到相应的电信号,该电 信号送入到专用的 IC 芯片的RXD输入端,经专用 IC芯片将串行数据改为并行数据后,再向 CPU传送。
2、光纤通信在电梯应用中应注意的问题
虽然光纤通信能保证数据在光纤中高速、可靠传送,但在使用中应注意以下几个问题:
(1)要注意光纤端面的垂直度和粗糙度:如果光纤端面与光纤轴线不垂直,则入射光线的入射角将发生变化,使传输的子午光流减弱。如果光纤端面粗糙度大,同样会消弱光线的光流,从而影响到传输质量,严重时可导致信息无法传输。
(2)光纤与动插头的连接:光纤插入电梯控制板后,由于光纤本身的自重会使光纤与动插头相连处受力较大,如果不进行处理,长时间的使用会使二者连接不稳,从而导致信号传输故障。
(3)动插头、定插头的保护:当因为运输、维护、调试等原因使动插头与定插头脱离接触时,应使用保护套对动插头、定插头进行保护,以防灰尘进入后影响信号传输。
(4)光纤的最小弯曲半径:当光纤的弯曲半径小到一定程度时,会导致光纤中传播的光线从纤芯弯曲部分的外侧逸出,从而使光线的光流减弱,使信号传输受到影响。因此,为了保护光线在光纤中的可靠传播,使用时应使光纤的弯曲半径不要太小。

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