多路光纖通信檢測報警切換裝置製造方法
2023-05-27 01:41:26
多路光纖通信檢測報警切換裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多路光纖通信檢測報警切換裝置，包括FPGA控制器、若干光纖收發模塊、液晶顯示和按鍵模塊、簡訊發送模塊、聲光報警模塊和RS485總線模塊；各光纖收發模塊的輸入端與FPGA控制器的IO埠連接，液晶顯示和按鍵模塊與FPGA控制器的IO埠連接，簡訊發送模塊與FPGA控制器的UART埠連接，聲光報警模塊與FPGA控制器的IO埠連接，RS485總線模塊的輸入端與FPGA控制器的IO埠連接，其輸出端與RS485總線連接。本實用新型能同時監測主光纖和備用光纖的工作狀態；在主光纖出現問題時，自動切換到完好的備用光纖，在備用光纖出現問題時，及時報警，提示用戶排查問題。
【專利說明】多路光纖通信檢測報警切換裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種多路光纖通信檢測報警切換裝置。
【背景技術】
[0002]在光纖通信現場應用中，通常會除主光纖外鋪設一條或多條備用光纖。現有光纖監測裝置大多在發送端發送持續性光信號，在接收端使用單片機系統監測是否有光信號，再通過判斷哪個光纖口沒有光信號報警。這種方案有幾個缺陷:1.無法在主光纖出現故障的情況下，自動切換到一條完好的備用光纖通信。2.由於單片機1 口數目和處理能力限制，監測光纖數量一般在10對以下，不能應用於備用光纖比較多的場合。3.只能監測光纖通斷，不能在光纖受汙染，損耗增大，光功率下降的情況下預先報警。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種能進行主光纖到備用光纖自動切換且工作壽命長的多路光纖通信檢測報警切換裝置。
[0004]本實用新型提供的這種多路光纖通信檢測報警切換裝置，包括FPGA控制器、若干光纖收發模塊、液晶顯示和按鍵模塊、簡訊發送模塊、聲光報警模塊和RS485總線模塊；各光纖收發模塊的輸入端與FPGA控制器的1埠連接，各光纖收發模塊的輸出端分別與各光纖連接；液晶顯示和按鍵模塊與FPGA控制器的1埠連接，簡訊發送模塊與FPGA控制器的UART埠連接，聲光報警模塊與FPGA控制器的1埠連接，RS485總線模塊的輸入端與FPGA控制器的1埠連接，其輸出端與RS485總線連接。
[0005]所述FPGA控制器採用Altera公司的型號為EP4CE40F23I7的FPGA晶片。所述光纖收發模塊包括Intel公司的型號為LXT971A的PHY晶片和AVAGO公司的型號為HFBR-57E5APZ的光纖轉換器。所述簡訊發送模塊包括西門子公司的型號為TC35i的簡訊息發送模塊。所述聲光報警模塊包括5V繼電器和型號為LTE-1101的警報燈,所述FPGA控制器通過5V繼電器驅動該警報燈進行聲光報警。所述液晶顯示和按鍵模塊包括一個8位驅動的IXD模組和8個按鍵的鍵盤；該IXD模組採用3.3V、高亮、128*64解析度的模組；8個按鍵接入所述FPGA控制器組成4X4矩陣鍵盤。所述RS485總線模塊包括MAXM公司的型號為MAX13085的收發器和若干型號為TLP781的光耦；所述FPGA控制器通過該光耦進行隔離後使用該收發器將TTL電平轉換為RS485電平，再與外部RS485總線連接。
[0006]本實用新型的每個通道都包含獨立的PHY晶片和光纖收發模塊，每個通道都可以獨立進行信號收發，可以將從其中一個埠收到的信息，從另外一個埠轉發出去。因此主光纖出現問題時，可以從備用光纖通道轉發信息。此外本實用新型選用FPGA有300多個1口，可支持多達20個光纖通道埠，且FPGA具有所有通道並行處理的功能。本實用新型選用的型號為HFBR-57E5APZ光纖轉換器具有監測收發光功率的功能，可提前預警。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的功能框圖。
[0008]圖2是本實用新型的FPGA控制器電路圖。
[0009]圖3是本實用新型的光纖收發模塊電路圖。
[0010]圖4是本實用新型的液晶顯不和按鍵|旲塊電路圖。
[0011]圖5是本實用新型的簡訊發送模塊電路圖。
[0012]圖6是本實用新型的聲光報警模塊電路圖。
[0013]圖7是本實用新型的RS485總線模塊圖。
[0014]圖8是本實用新型的一種實施方式示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本實用新型包括FPGA控制器、若干光纖收發模塊、液晶顯示和按鍵模塊、簡訊發送模塊、聲光報警模塊和RS485總線模塊。各光纖收發模塊的輸入端與FPGA控制器的1埠連接，各光纖收發模塊的輸出端分別與各光纖連接；液晶顯示和按鍵模塊與FPGA控制器的1埠連接，簡訊發送模塊與FPGA控制器的UART埠連接，聲光報警模塊與FPGA控制器的1埠連接，RS485總線模塊的輸入端與FPGA控制器的1埠連接，其輸出端與RS485總線連接。
[0016]光纖收發模塊的光纖轉換器不僅能進行光纖信號收發，還能監測光信號功率。液晶顯示模塊採用4.3寸真彩色TFT顯示模組。按鍵模塊採用型號為ZLG7289的按鍵管理晶片驅動。FPGA控制器通過AT命令集控制簡訊發送模塊發送短消息。聲光報警模塊採用工業專用聲光警報器，FPGA控制器通過繼電器控制警報器。RS485總線模塊實現半雙工RS485通信，FPGA控制器通過1埠模擬串口時序控制RS485晶片。半雙工RS485收發數據總線復用，容易實現在一條總線上掛載多臺設備。
[0017]FPGA控制器驅動光纖收發模塊中的光纖發送模塊發送信號；而光纖收發模塊中的光纖接收模塊將接收到的光信號轉換成電信號，傳送給FPGA控制器解析處理。如果FPGA控制器不能正確解析報文，或者監測到光信號降低，則控制簡訊發送模塊發送簡訊通知相關值班人員。該簡訊內容包括故障出現時間、故障通道、故障類型等。本實用新型的故障類型包括斷芯報警、光功率下降報警、掉電報警三種類型。
[0018]三種報警類型的判斷依據是:單條或多條光纖收不到任何有效信號判定為斷芯報警，單條或多條光纖接收功率下降到預設門檻以下判定為光功率下降報警，所有通道同時消失光信號判定為掉電報警。發生報警時間後，FPGA控制器控制聲光報警模塊提醒現場工作人員，並通過RS485總線模塊將故障信息報告給上層伺服器。
[0019]如圖2所示，本實用新型的FPGA控制器採用Altera公司的型號為EP4CE40F23I7的FPGA晶片。由於本實用新型可接入20路光纖，因此該FPGA的各個1埠共接入了這20個光纖接口的各種信號，下面僅以某個光纖通過光纖收發模塊與該FPGA控制器的連接為例進行FPGA埠的接線說明，其餘各個光纖通過對應的光纖收發模塊接入本實用新型的FPGA控制器的1埠的接線與此類似。
[0020]FPGA 晶片的 Cl 腳、C2 腳、Dl 腳、D2 腳、El 腳、E2 腳、Fl 腳、F2 腳、G3 腳、G4 腳、Hl腳、H2腳、H6腳、H8腳、Tl腳、G21腳分別與光纖收發模塊的PHY晶片Ul的對應管腳連接。
[0021]FPGA晶片的Jl腳、J2腳、J4腳、J5腳、J6腳分別與光纖收發模塊的光纖轉換器U2晶片的對應管腳連接。
[0022]FPGA 晶片的 V3 腳、V4 腳、AAl 腳、L6 腳、L7 腳、Ml 腳、M2 腳、M3 腳、M4 腳、M6 腳、M7腳、M8腳分別與液晶顯示和按鍵模塊中的液晶顯示電路中各管腳連接；FPGA晶片的NI腳、N2腳、N5腳、N6腳、N7腳、N8腳、Pl腳、P2腳分別與液晶顯示和按鍵模塊的按鍵電路的對應管腳連接。
[0023]FPGA晶片的J7腳、J8腳、K7腳分別與簡訊發送模塊的對應管腳連接。
[0024]FPGA晶片的B2腳與聲光報警模塊的對應管腳連接。
[0025]FPGA晶片的K8腳、L8腳、BI腳分別與RS485總線模塊的對應管腳連接。
[0026]該FPGA控制器的外圍電路包括JTAG接口 Pl和FLASH存儲器。該FPGA控制器的K2腳與電源+3.3V連接；其K5腳與JTAG接口的I腳連接，用於傳遞測試時鐘信號TCK，該K5腳還通過電阻R24接地；其K6腳與JTAG接口的9腳連接，用於傳遞測試數據輸入信號TDI，該K6腳還通過電阻R27接地；其L2腳與JTAG接口的3腳連接，用於傳遞測試數據輸出信號TD0，該L2腳還通過電阻R26接地；其L5腳與JTAG接口的5腳連接，用於傳遞測試模式選擇信號TMS，該L5腳還通過電阻R25接地；其M17腳、M18腳和L18腳均接地。
[0027]FLASH存儲器的I腳、2腳和9腳均與電源D3V3連接；其8腳通過電阻R21串聯電阻R23與電源D3V3連接；其15腳與傳遞數據信號ASDO的管腳連接；其16腳通過電阻R22與傳遞時鐘信號DCLK的管腳連接；其7腳與片選信號nCSO管腳連接；其10腳接地。電容C13接於電源D3V3和地之間。極性電容C14正極與電源D3V3連接，其負極接地。
[0028]JTAG接口 Pl的4腳與電源D3V3連接；其2腳和10腳均接地。
[0029]由於20通道網口需要的1 口線比較多，本實用新型可選用具有329個普通1的型號為EP4CE40F23I7的FPGA晶片；主時鐘採用外部40M有源晶振Y2經FPGA控制器的內部鎖相環生成，配置晶片FLASH存儲器採用意法半導體公司型號為M25P64進行串行配置；同時兼具JTAG調試接口，該接口為10管腳接口。
[0030]FPGA控制器是本實用新型的核心控制器，所有光纖模塊經轉換電路後均接入FPGA的1埠，通過FPGA控制器實現多路選擇軟切換。FPGA控制器接收到外部裝置的通信信號，自動選擇一路完好的光纖作為主光纖，轉發通信信號。在備用光纖上，光信號發送程序基於異步串口協議，每個埠每秒發送一幀報文，包含本地配置和狀態信息。遠端接收裝置解析異步串口協議，如果遠端監測裝置無法正確解析報文，或者監測到光信號降低到預設門檻以下，就進行報警，並自動切換主/備光纖。
[0031]如圖3所示，本實用新型共配備了 20個與光纖連接的光纖收發模塊。下面就一個光纖收發模塊的電路連接為例進行說明。
[0032]光纖收發模塊包括PHY晶片Ul和光纖轉換器U2。PHY晶片Ul的55腳通過電阻R4與FPGA晶片的Tl腳連接，用於傳遞MAC層發送時鐘信號MAC_TXCLK ;其57腳與FPGA晶片的Cl腳連接，用於傳遞MAC層發送數據信號一 MAC_TXD0 ;其58腳與FPGA晶片的C2腳連接，用於傳遞MAC層發送數據信號二 MAC_TXD1 ;其59腳與FPGA晶片的Dl腳連接，用於傳遞MAC層發送數據信號三MAC_TXD2 ;其60腳與FPGA晶片的D2腳連接，用於傳遞MAC層發送數據信號四MAC_TXD3 ;其56腳與FPGA晶片的El腳連接，用於傳遞MAC層發送使能信號MAC_TXEN ;其52腳通過電阻R7與FPGA晶片的G21腳連接，用於傳遞MAC層接收時鐘信號MAC_RXCLK ;其48腳與FPGA晶片的E2腳連接，用於傳遞MAC層接收數據信號一 MAC_RXD0 ；其47腳與FPGA晶片的Fl腳連接，用於傳遞MAC層接收數據信號二 MAC_RXD1 ;其46腳與FPGA晶片的F2腳連接，用於傳遞MAC層接收數據信號三MAC_RXD2 ;其45腳與FPGA晶片的G3腳連接，用於傳遞MAC層接收數據信號四MAC_RXD3 ;其49腳與FPGA晶片的G4腳連接，用於傳遞MAC層接收數據有效信號MAC_RXDV ;其53腳與FPGA晶片的Hl腳連接，用於傳遞MAC層接收數據錯誤信號MAC_RXERR ;其43腳與FPGA晶片的H8腳連接，用於傳遞MAC層存儲器控制信號MAC_MDC ;其42腳與FPGA晶片的H2腳連接，用於傳遞MAC層雙向管理指令信號MAC_MD1 ;其64腳通過電阻Rl I與電源+3.3V連接；其4腳與FPGA晶片的Hl腳連接，用於傳遞MAC層復位信號MAC_RESET ;其5腳通過電阻R15接地；其6腳通過電阻R16接地；其33腳通過電阻R17接地；其32腳通過電阻R18接地；其I腳與晶振Yl的3腳連接；其26腳通過電阻R19接地，該管腳還通過電阻R14與電源+3.3V連接；其12腳、13腳和14腳均分別通過電阻Rl3與電源+3.3V連接；其22腳與電源AVCC_MAC連接；其17腳通過電阻RlO接地；其19腳通過電阻R2串聯電容C2與電源+3.3V連接，該19腳用於傳遞雙向流動輸出正信號TD+ ;其20腳通過電阻R3串聯電阻Rl與電源+3.3V連接，該20腳用於傳遞雙向流動輸出負信號TD-，電阻Rl的不與電源連接端與電容C2的不與電源連接端連接；PHY晶片Ul的23腳通過電阻R5與電源+3.3V連接，該23腳通過電阻R9接地，該23腳用於傳遞雙向流動輸入正信號RD+ ;其20腳通過電阻R6與電源+3.3V連接，該23腳通過電阻R8接地，該20腳用於傳遞雙向流動輸入負信號RD-，電容C6與電容C7並聯後接於電源+3.3V和地之間；PHY晶片Ul的21腳與電源AVCC_MAC連接，極性電容Cl與電容C4並聯後接於電源AVCC_MAC和地之間，電感LI接於電源AVCC_MAC和電源+3.3V之間，電容C5接於電源+3.3V和地之間；PHY晶片Ul的8腳、40腳和51腳均與電源+3.3V連接，電容C3接於電源+3.3V和地之間；PHY晶片Ul的3腳、7腳、11腳、15腳、16腳、25腳、18腳、34腳、35腳、39腳、41腳、50腳、61腳、接地。
[0033]光纖轉換器U2的12腳與PHY晶片Ul的20腳連接，用於傳遞雙向流動輸入負信號RD-;其13腳與PHY晶片Ul的23腳連接，用於傳遞雙向流動輸入正信號RD+ ;其15腳與接收電源VccR連接；其16腳與發送電源VccT連接；其18腳與PHY晶片Ul的19腳連接，用於傳遞雙向流動輸出負信號TD-;其19腳與PHY晶片Ul的20腳連接，用於傳遞雙向流動輸出正信號TD+ ;其3腳通過排阻RPl中的一個電阻接地；其4腳與FPGA晶片的J5腳連接，用於傳遞串行數據信號SDA ;其5腳與FPGA晶片的J4腳連接，用於傳遞串行數據時鐘信號SCL ;其3腳至5腳分別通過排阻RPPl中的各個電阻與電源+3.3V連接；其8腳通過電阻R12與電源+3.3V連接；其I腳、6腳、9腳、10腳、11腳、14腳、17腳、20腳均接地。
[0034]每個光纖埠通過一個光纖收發模塊接入FPGA控制器，各光纖收發模塊的電路圖幾乎是一樣的。其中 MAC_TXD0、MAC_TXD1、MAC_TXD2、MAC_TXD3、MAC_TXEN、MAC_RXD0、MAC_RXD1、MAC_RXD2、MAC_RXD3、MAC_RXDV、MAC_RXERR、MAC_TXCLK、MAC_RXCLK、SDA 共 14 個信號，每路光纖信號埠都有，分別接到不同的1 口，共佔用FPGA控制器的14X20=280個
1 口。
[0035]而20個光纖所接各光纖收發模塊中的MAC_MD1、MAC_MDC、MAC_RESET、SCL這4個信號復用，接到相同的FPGA的1 口。
[0036]本實用新型的各路光纖信號可通過PHY晶片的地址管腳ADDRO至地址管腳ADDR4接不同的邏輯電平進行尋址訪問。FPGA控制器從而可選擇任一路光纖信號接入或轉出等操作。
[0037]晶振Yl的I腳與電源+3.3V連接；其4腳與電源+3.3V連接；電容Cll接於電源+3.3V和地之間。
[0038]光纖收發模塊的PHY晶片Ul採用Intel公司的型號為LXT971A的PHY晶片。該模塊的光纖轉換器採用AVAGO公司的型號為HFBR-57E5APZ的一體化模塊；該模塊集成了光纖收發，同時能夠監測收發功率，FPGA通過IIC接口讀取功率信息。晶振Yl採用25MHZ/50ppm的晶振。
[0039]為了區分各個光纖的接入埠，各光纖收發模塊在其中的PHY晶片的尋址埠(ADD0至ADD4管腳)所接電平有所不同，該晶片其餘接線類似。這20個光纖收發模塊中除了各光纖轉換器的四個管腳復用，均接於相同的FPGA控制器的四個1埠外，模塊中PHY晶片和光纖轉換器的其餘各信號均與FPGA控制器的不同的1埠連接。這四個復用的管腳為:用於傳遞MAC層雙向管理指令信號MAC_MD10的管腳、用於傳遞MAC層存儲器控制信號MAC_MDC的管腳、用於傳遞MAC層復位信號MAC_RESET的管腳和用於傳遞串行數據時鐘信號SCL的管腳。
[0040]如圖4所示,液晶顯示和按鍵模塊包括液晶顯示電路和按鍵電路。
[0041 ] 液晶顯示電路包括IXD模組和液晶接口 P3，液晶接口 P3與該IXD模組連接；該接口 P3的2腳與電源+3.3V連接，該2腳還通過可變電阻RWl接地；該接口的3腳與可變電阻RWl的滑動端連接；其4腳與FPGA晶片的V3腳連接，用於傳遞液晶屏寫數據/寫命令切換信號LCD_RS ;其5腳與FPGA晶片的AAl腳連接，用於傳遞液晶屏讀/寫信號LCD_RW ;其6腳與FPGA晶片的L6腳連接，用於傳遞液晶屏使能信號LCD_EN ;其7腳與FPGA晶片的L7腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號一 LCD_DB0 ;其8腳與FPGA晶片的Ml腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號二 LCD_DB1 ;其9腳與FPGA晶片的M2腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號三LCD_DB2 ;其10腳與FPGA晶片的M3腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號四LCD_DB3 ;其11腳與FPGA晶片的M4腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號五LCD_DB4 ;其12腳與FPGA晶片的M6腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號六LCD_DB5 ；其13腳與FPGA晶片的M7腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號七LCD_DB6 ;其14腳與FPGA晶片的M8腳連接，用於傳遞液晶屏數據和命令信號八LCD_DB0 ;其15腳電源+3.3V連接；其17腳與FPGA晶片的V4腳連接，用於傳遞液晶屏復位信號LCD_RST ;其19腳與電源+5V連接；其I腳和20腳接地。
[0042]按鍵電路包括8個按鍵和按鍵接口 P2，按鍵接口 P2分別與這8個按鍵連接；該接口 P2的I腳與FPGA晶片的NI腳連接，用於傳遞一號按鍵信號KEYO ;其2腳與FPGA晶片的N2腳連接，用於傳遞二號按鍵信號KEYl ;其3腳與FPGA晶片的N5腳連接，用於傳遞三號按鍵信號KEY2 ;其4腳與FPGA晶片的N6腳連接，用於傳遞四號按鍵信號KEY3 ;其5腳與FPGA晶片的N7腳連接，用於傳遞五號按鍵信號KEY4，該5腳還通過電阻R28與電源+3.3連接，同時該管腳還通過電容C15接地；其6腳與FPGA晶片的N8腳連接，用於傳遞六號按鍵信號KEY5，該6腳還通過電阻R29與電源+3.3連接，同時該管腳還通過電容C16接地；其7腳與FPGA晶片的Pl腳連接，用於傳遞七號按鍵信號KEY6，該7腳還通過電阻R30與電源+3.3連接，同時該管腳還通過電容C17接地；其8腳與FPGA晶片的P2腳連接，用於傳遞五號按鍵信號KEY7，該8腳還通過電阻R31與電源+3.3連接，同時該管腳還通過電容C18接地。
[0043]本實用新型的FPGA控制器通過8位並行總線驅動IXD模組。IXD模組選用3.3V、高亮、128X64解析度模組。8個按鍵接入FPGA控制器的1埠組成4X4矩陣鍵盤。
[0044]如圖5所示，簡訊發送模塊包括信息發送晶片ICl和SM卡槽E1。信息發送晶片ICl的電源管腳BATT+ (I腳至5腳)均與電源+4.2V連接；其接地管腳GND (6腳至10腳)均接地；其控制管腳IGT (15腳)與FPGA晶片的J7腳連接，用於傳遞簡訊發送控制命令TC35_IGT ;其接收數據管腳RXDO (18腳)與FPGA晶片的J8腳連接，用於傳遞接收數據信號TC35_RXD ;其發送數據管腳TXDO (19腳)與FPGA晶片的K7腳連接，用於傳遞發送數據信號TC35_TXD ;其無線收發復位管腳CCRST (25腳)與SM卡槽El的2腳連接，用於傳遞無線收發復位信號CCRST ;其無線收發1管腳CC1 (26腳)與SM卡槽El的6腳連接，用於傳遞無線收發1信號CC1 ;其無線收發時鐘管腳CCCLK (27腳)與SM卡槽El的3腳連接，用於傳遞無線收發時鐘信號CCCLK ;其無線收發電源管腳CCVCC (28腳)與SIM卡槽El的I腳連接，用於傳遞無線收發電源信號CCVCC ;其無線收發接地管腳CCGND (29腳)與SIM卡槽El的4腳連接，用於傳遞無線收發復位信號CCGND，該無線收發接地管腳CCGND還直接接地；信息發送晶片ICl的同步信號管腳SYNC (32腳)通過電阻R42與三極體Q2的基極連接，該三極體的集電極通過電阻R41與紅外發射管D2的陰極連接，該紅外發射管的陽極與電源VCC連接；該三極體Q2的發射極接地。
[0045]FPGA控制器通過UART接口驅動信息發送晶片ICl，再通過發送AT命令集，初始化和控制該晶片發送簡訊。
[0046]本實用新型的信息發送晶片ICl可採用西門子公司的型號為TC35i的信息發送模塊。本實用新型的SIM卡槽El支持GSM制式的普通手機卡。
[0047]如圖6所示，聲光報警模塊包括5V繼電器RLl和聲光警報燈L4。該繼電器RLl的線圈正極端與電源+5V連接；其負極端與三極體Ql的集電極連接；其觸點公共端均與聲光警報燈L4的電源端連接；其常開觸點與電源+20V連接。聲光警報燈L4的負極端接地。三極體Ql的基極通過電阻R32與FPGA晶片的B2腳連接，用於傳遞報警信號ALARM ;該三極體的發射極接數字帝。二極體Dl的陽極與5V繼電器RLl的負極端連接，其陰極與該繼電器的正極端連接。
[0048]FPGA控制器通過5V繼電器驅動聲光警報燈進行聲光報警。
[0049]本實用新型的聲光警報燈可採用東蘭電氣的型號為LTE-1101的警報燈；該警報燈為直流20V驅動，功率10W，報警效果非常醒目。
[0050]如圖7所示，RS485總線模塊包括RS485收發器U7、光耦U6、光耦U8和光耦U9。RS485收發器U7的I腳與光耦U6的陰極端連接；其2腳和3腳均與光耦U8的集電極端連接；其4腳與光耦U9的集電極端連接；其5腳與485總線地GND_485連接；其6腳通過電阻R36與485電源+5V_485連接，該6腳還與RS485總線連接，用於傳遞信號485A ;其7腳通過電阻R39與485總線地GND_485連接，該7腳還與RS485總線連接，用於傳遞信號485B ；其8腳與485電源+5V_485連接，電容C19接於485電源+5V_485和485總線地GND_485之間。
[0051]光耦U6的陽極端通過電阻R34與485電源+5V_485連接；其集電極端通過電阻R33與電源+3.3連接，該集電極端還與FPGA晶片的K8腳連接，用於傳遞RS485接收數據信號RS485_RXD ;光耦U6的射極端接數字地。
[0052]光耦U8的集電極端通過電阻R35與485電源+5V_485連接；其射極端與485總線地GND_485連接；其陽極端通過電阻R37與電源+3.3連接；其陰極端與FPGA晶片的L8腳連接，用於傳遞RS485發送使能信號RS485_DE。
[0053]光耦U9的集電極端通過電阻R38與485電源+5V_485連接；其射極端與485總線地GND_485連接；其陽極端通過電阻R40與電源+3.3連接；其陰極端與FPGA晶片的BI腳連接，用於傳遞RS485發送數據信號RS485_TXD。
[0054]FPGA控制器與RS485總線模塊之間首先通過多個光耦進行隔離，然後使用RS485收發器將TTL電平轉換為RS485電平，再與外部總線相連。
[0055]本實用新型的RS485收發器可採用MAXM公司的型號為MAX13085的收發器；光耦均可採用型號為TLP781的光耦。
[0056]假設外部通信裝置A和外部通信裝置B通過光纖通信，中間鋪設長距離通信光纜，其中包含主光纖和備用光纖。可在外部通信裝置A和外部通信裝置B就近位置接入本實用新型。如圖8所示，外部通信裝置A和外部通信裝置B與本實用新型的接線類似。外部通信裝置A的通信埠 Pa連接本實用新型的監測埠 Pl，本實用新型的監測埠 P2連接主光纖，埠 P3?P20連接備用光纖。監測主光纖相當於把本實用新型串接入通信線路，外部通信裝置A的主光纖埠 Pa接入埠 Pl，再從埠 P2轉接入通信線路，佔用Pl和P2兩對監測埠。監測備用光纖只需要一對監測埠。假設現場應用主光纖數目為η對，備用光纖數目為m對，只要n*2+m ( 20，即可使用本實用新型。如果需要監測更多埠，可以將多臺本實用新型並聯使用。某些只需要監測備用光纖並報警的場合，不需要自動切換主備光纖，可以將主光纖不經過本實用新型直接通信，而將備用光纖接入本實用新型進行監測即可。
【權利要求】
1.一種多路光纖通信檢測報警切換裝置，其特徵在於，該裝置包括FPGA控制器、若干光纖收發模塊、液晶顯示和按鍵模塊、簡訊發送模塊、聲光報警模塊和RS485總線模塊；各光纖收發模塊的輸入端與FPGA控制器的1埠連接，各光纖收發模塊的輸出端分別與各光纖連接；液晶顯示和按鍵模塊與FPGA控制器的1埠連接，簡訊發送模塊與FPGA控制器的UART埠連接，聲光報警模塊與FPGA控制器的1埠連接，RS485總線模塊的輸入端與FPGA控制器的1埠連接，其輸出端與RS485總線連接。
2.根據權利要求1所述的多路光纖通信檢測報警切換裝置，其特徵在於，所述FPGA控制器採用Altera公司的型號為EP4CE40F23I7的FPGA晶片。
3.根據權利要求1所述的多路光纖通信檢測報警切換裝置，其特徵在於，所述光纖收發模塊包括Intel公司的型號為LXT971A的PHY晶片和AVAGO公司的型號為HFBR-57E5APZ的光纖轉換器。
4.根據權利要求1所述的多路光纖通信檢測報警切換裝置，其特徵在於，所述簡訊發送模塊包括西門子公司的型號為TC35i的簡訊息發送模塊。
5.根據權利要求1所述的多路光纖通信檢測報警切換裝置，其特徵在於，所述聲光報警模塊包括5V繼電器和型號為LTE-1101的警報燈，所述FPGA控制器通過5V繼電器驅動該警報燈進行聲光報警。
6.根據權利要求1所述的多路光纖通信檢測報警切換裝置，其特徵在於，所述液晶顯示和按鍵模塊包括一個8位驅動的LCD模組和8個按鍵的鍵盤；該LCD模組採用3.3V、高亮、128*64解析度的模組；8個按鍵接入所述FPGA控制器組成4X4矩陣鍵盤。
7.根據權利要求1所述的多路光纖通信檢測報警切換裝置，其特徵在於，所述RS485總線模塊包括MAX頂公司的型號為MAX13085的收發器和若干型號為TLP781的光耦；所述FPGA控制器通過該光耦進行隔離後使用該收發器將TTL電平轉換為RS485電平，再與外部RS485總線連接。
【文檔編號】H04B10/038GK204145498SQ201420551840
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】張凱, 費新國, 郭晟偉, 唐戈彥, 劉忠仁, 陳維, 鍾廣平, 王軍 申請人:國家電網公司, 國網湖南省電力公司, 湖南省電力公司東江水力發電廠