一種塑料光纖canbus轉換器的製作方法
2023-05-21 21:02:06
專利名稱：一種塑料光纖canbus轉換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種塑料光纖CANBUS轉換器。
背景技術：
作為ISOl 1898CAN 標準的 CANBUS(ControlIer Area Net-work Bus),是製造廠中連接現場設備(傳感器、執行器、控制器等)、面向廣播的串行總線系統，最初由美國通用汽車公司(GM)開發用於汽車工業，後日漸增多地出現在製造自動化行業中。但是現有的CANBUS轉換器所附有的通信埠主要為石英光纖或銅纜，石英光纖衰減低、帶寬高，是長距離數據傳輸的主要介質，但不適宜多次插拔、彎曲、震動，施工測試 維護費用高，難以在用戶端普及，其連接器件成本和安裝費用大大增加了系統的造價。而銅纜受電磁輻射影響較大，受傳輸損耗、帶寬及噪聲的限制成為瓶頸。
發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種塑料光纖CANBUS轉換器。該塑料光纖CANBUS轉換器可以利用塑料光纖傳輸CANBUS總線數據。本發明實施例是這樣實現的，一種塑料光纖CANBUS轉換器，所述塑料光纖CANBUS轉換器，包括有一個塑料光纖收發器模塊、一個放大電路模塊和一個驅動電路模塊，其中放大電路模塊與塑料光纖收發器模塊的接收端連接，該模塊用於將塑料光纖收發器模塊的接收端經過光電轉換後的電信號進行放大，驅動電路模塊與塑料光纖收發器模塊的發送端連接，該模塊用於驅動電信號使得塑料光纖收發器模塊的發送端發送可見光光信號。本發明優點在於實現了一種塑料光纖CANBUS轉換器,可以利用塑料光纖傳輸CANBUS總線數據，大纖芯使其連接變得簡便，易對準，安裝成本很低；數值孔徑大，與光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，製造成本低，用途廣泛，並解決了現有的接入網的銅線傳輸介質易受電磁幹擾、成本高的問題。
圖I是本發明所述的塑料光纖CANBUS轉換器的結構原理框 圖2是本發明所述的塑料光纖CANBUS轉換器的電路簡圖。圖3是本發明所述的塑料光纖CANBUS轉換器的電路圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明技術方案進行詳細說明。作為IS011898 CAN 標準的 CANBUS (Controller Area Net-work Bus),是製造廠中連接現場設備(傳感器、執行器、控制器等)、面向廣播的串行總線系統，是國際上應用最廣泛的現場總線之一，最初由美國通用汽車公司(GM)開發用於汽車工業，CANBUS被設計作為汽車環境中的微控制器之間通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。它是一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規範要求有較高的位速率，高抗幹擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。信號傳輸距離達到IOKm時，仍然可提供高達5Kbps的數據傳輸速率。由於CAN串行通訊總線具有這些特性，它很自然的在汽車、製造業以及航空工業中受到廣泛應用。但是現有的CANBUS轉換器所附有的通信埠主要為石英光纖或銅纜，石英光纖衰減低、帶寬高，是長距離數據傳輸的主要介質，但不適宜多次插拔、彎曲、震動，施工測試維護費用高，難以在用戶端普及，其連接器件成本和安裝費用大大增加了系統的造價。而銅纜受電磁輻射影響較大，受傳輸損耗、帶寬及噪聲的限制成為瓶頸。因此，我們考慮採用塑料光纖(POF)作為通信網絡的傳輸介質，塑料光纖是近20多年來在聚合物科學領域中具有理論研究意義和應用前景的信息產業用材料之一，大纖芯使其連接變得簡便，易對準，安裝成本很低；數值孔徑大，與光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，製造成本低，用途廣泛。塑料光纖(POF)與銅纜相比，具有以下優點
1.無電幹擾P0F是免電磁幹擾、串擾和噪聲的；
2.電隔離POF光網絡裝置是電隔離的；
3.節省空間P0F光纜的直徑要比TP雙絞線至少小50%，因此布線所佔的空間要小；
4.重量輕P0F要比五類線至少輕4倍，因此可以節省裝運成本；
5.快速連接可以很容易地剪斷和連接；
6.可靠耐用POF能夠經受更大的震動；
7.容易安裝因為無需考慮串擾和噪聲的抑制，因此很容易安裝；
8.連通測試簡單只需做鏈路插入損耗測試；
9.具有保密性和安全性P0F光纜難以被竊聽；
10.零輻射P0F沒有電磁輻射產生；
11.服務性好特別適合於視頻、數據和語音的Triply三合一服務。我們以此為基礎，研製了一款塑料光纖CANBUS轉換器。其原理結構圖如圖I中所示
該塑料光纖CANBUS轉換器，包括有一個塑料光纖收發器模塊、一個放大電路模塊和一個驅動電路模塊，其中塑料光纖收發器模塊的接收端、CANBUS轉換器的輸出端與放大電路模塊連接，該模塊用於將塑料光纖收發器模塊的接收端經過光電轉換後的電信號進行放大，塑料光纖收發器模塊的發送端、CANBUS轉換器的輸入端與驅動電路模塊連接，該模塊用於驅動電信號使得塑料光纖收發器模塊的發送端發送可見光光信號。其具體的電路簡圖和電路圖如圖2、圖3所示
驅動電路模塊是一個高速大電流驅動管，也可以將其視為一個「與門」，驅動塑料光纖收發器模塊中的RCLED，使之發送與輸入信號相對應的可視光光信號，其具體實現為TISN75451 晶片，插座為 C0N-12P。放大電路模塊由一個雙互補對加逆變器晶片國家半導體公司⑶4007晶片和一個高靈敏度放大三級管PANJIT 2N7002 (一個增強模式場效應三極體，也是一個高速脈衝放大器)組成，用於將塑料光纖收發器模塊的接收端光電轉換後的電信號放大到CANBUS總線所需要的電平。
塑料光纖收發器模塊具體實現為Firecomms公司的650nm模擬光纖收發器FC300T-111，該收發器模塊包括一個接收端和一個發送端。接收端接收塑料光纖光信號，並將其轉換為電信號，並輸出到放大電路模塊。發送端接收驅動電路模塊發送的電信號，並將其轉換為塑料光纖光信號，發送到塑料光纖。CANBUS系統通過相應的CAN接口連接工業設備(如限位開關、光電傳感器、管道閥門、電機啟動器、過程傳感器、變頻器、顯示板、PLC和PCI工作站等)構成低成本網絡。直接連接不僅提供了設備級故障診斷方法，而且提高了通信效率和設備的互換性。CANBUS數據傳輸速率為IMbit/s時，傳輸最大距離為40m,速率為5kbps是傳輸最大距離為IOkm,基本站點數64。CANBUS數據鏈路層協議採用平等式(Peer to peer)通信方式，即使主機出現故障，系統其餘部分仍可運行(當然性能受一定影響)。當一個站點狀態改變時，它可廣播發送信息到所有站點。CANBUS的信息傳輸通過報文進行，報文幀有4種類型數據幀、遠程幀、 出錯幀和超載幀。CANBUS幀的數據場較短，小於SB，數據長度在控制場中給出。短幀發送一方面降低了報文出錯率，同時也有利於減少其他站點的發送延遲時間。幀發送的確認由發送站與接收站共同完成，發送站發出的ACK場包含兩個「空閒」位(recessive bit),接收站在收到正確的CRC場後,立即發送一個「佔有」位(dominant bit),給發送站一個確認的回答。CANBUS還提供很強的錯誤處理能力，可區分位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、形式錯誤和應答錯誤等。CANBUS應用一種面向位型的損傷仲裁方法來解決媒體多路訪問帶來的衝突問題。其仲裁過程是當總線空閒時，線路表現為「閒置」電平(recessive level)，此時任何站均可發送報文。發送站發出的巾貞起始欄位產生一個「佔有」電平(dominant level),標誌發送開始。所有站以首先開始發送站的幀起始前沿來同步。若有多個站同時發送，那麼在發送的仲裁場進行逐位比較。仲裁場包含標識符ID (標準為llbit)，對應其優先級。每個站在發送仲裁場時，將發送位與線路電平比較，若相同則發送；若不同則得知優先級低而退出仲裁，不再發送。系統響應時間與站點數無關，只取決於安排的優先權。可以看出，這種媒體訪問控制方式不像Ethernet的CSMA/⑶CA協議那樣會造成數據與信道帶寬受損。本發明為一個帶有塑料光纖乙太網接口的塑料光纖CANBUS轉換器，現有的CANBUS轉換器所附有的通信埠主要為石英光纖或銅纜，石英光纖衰減低、帶寬高，是長距離數據傳輸的主要介質，但不適宜多次插拔、彎曲、震動，施工測試維護費用高，難以在用戶端普及，其連接器件成本和安裝費用大大增加了系統的造價。而銅纜受電磁輻射影響較大，受傳輸損耗、帶寬及噪聲的限制成為瓶頸。本發明優點在於可以利用塑料光纖傳輸CANBUS總線數據，大纖芯使其連接變得簡便，易對準，安裝成本很低；數值孔徑大，與光源和接收器件的耦合效率高；材料便宜，製造成本低，用途廣泛，並解決了現有的接入網的銅線傳輸介質易受電磁幹擾、成本高的問題。以上內容是結合具體的優選技術方案對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種塑料光纖CANBUS轉換器，其特徵在於，所述塑料光纖CANBUS轉換器，包括有一個塑料光纖收發器模塊、一個放大電路模塊和一個驅動電路模塊，其中放大電路模塊與塑料光纖收發器模塊的接收端連接，該模塊用於將塑料光纖收發器模塊的接收端經過光電轉換後的電信號進行放大，驅動電路模塊與塑料光纖收發器模塊的發送端連接，該模塊用於驅動電信號使得塑料光纖收發器模塊的發送端發送可見光光信號。
2.如權利要求I所述的塑料光纖CANBUS轉換器，其特徵在於，所述驅動電路模塊為TISN75451晶片，放大電路模塊為由一個雙互補對加逆變器晶片國家半導體公司⑶4007晶片和一個高靈敏度放大三級管PANJIT 2N7002組成，塑料光纖收發器模塊為Firecomms公司的650nm模擬光纖收發器FC300T-111。
全文摘要
本發明涉及一種塑料光纖CANBUS轉換器，其特徵在於，所述塑料光纖CANBUS轉換器，包括有一個塑料光纖收發器模塊、一個放大電路模塊和一個驅動電路模塊，其中放大電路模塊與塑料光纖收發器模塊的接收端連接，該模塊用於將塑料光纖收發器模塊的接收端經過光電轉換後的電信號進行放大，驅動電路模塊與塑料光纖收發器模塊的發送端連接，該模塊用於驅動電信號使得塑料光纖收發器模塊的發送端發送可見光光信號。本發明解決了現有的CANBUS總線受電磁幹擾、成本高的問題，實現全光傳輸網絡。
文檔編號H04L12/40GK102983914SQ20121035217
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者鄭徐平, 王亞輝 申請人:深圳市中技源專利城有限公司