光學雙向串行接口的製作方法
2023-11-12 05:16:32 2
專利名稱：光學雙向串行接口的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學接口，該接口能在便攜設備內部控制機構與一個外部裝置之間雙向、串行地傳送數據，該外部裝置主要是用於讀出和輸入與便攜設備工作有關的數據。
電動便攜設備，比如說電動工具，現在一般都有電子控制機構，這種控制機構不用太多的附加費用就能實現許多功能，如調節影響設備工作情況的參量；檢測工作數據；檢測、儲存故障；在生產和裝配時進行自檢。
要實現所有這些設定功能，必須能從控制機構中讀出和輸入數據，特別是當控制機構含有微處理器時，採用串行接口進行數據交換是有利而且是必需的。
在電動工具中有這樣一種特殊情形在導通時，電源電位加於控制電子器件之上，這時必須採取特殊措施，如分隔電流、絕緣保護等，以保證連通接口時的電路安全。
基於線路的數據交換，如通過插頭連接，在電動工具的通常工作環境下具有特別明顯的缺點，除了成本較高的絕緣保護外，灰塵、溼氣和機械應力(振動、撞擊)還經常引起故障。
通過光學、磁、電感等連接方式進行的數據交換，與直接依靠線路的插頭連接方式所進行的數據交換相比，由於隔離了電流，因而具有明顯的優點。
傳輸二進位制數據的串行接口屬於上述應用情況的已知技術。其涉及的物理原理是多種多樣的，如線路連接、聲學方法、無線電方法等。通過可見光和非可見光(如紅外線遙控)進行的數據傳輸也已為人們所熟知。
然而，所有提及的及已知的技術手段都需要或多或少地支出高額附加費用，因而增加了成本。
與此相反，本發明是一種在便攜設備(如電動工具)內部控制機構與一個外部裝置之間雙向、串行地傳送數據的光學接口，這個外部裝置主要用於讀出和輸入與便攜設備工作狀態有關的數據。該接口主要是依靠兩個發光二極體(LED)工作的，一個設在控制機構上，一個設在外部裝置或與外部裝置相連，兩個二極體都可由轉換裝置變換成發送元件或接收元件。
應用於本發明的原理基於便攜設備(如電動工具)的電子控制部分設有一個或多個顯示元件，如發光二極體，以便使用者能注意到某些特定的工作實況。一些新型號的發光二極體，特別是一些 高效型的二極體，在電流流過時會產生光效應，此過程也可反向進行，當發光二極體被光照射，特別是被具有與該二極體相關的特殊波長的光照射時，可在布設在適當電路上的發光二極體上測出電壓與電流。
本發明充分利用具有該特性的LED並給出不用花費附加的硬體，只是通過設在設備(如電動工具)上的平時只是用作顯示元件的發光二極體構成一個雙向數據接口的方案。另外還有一個設在外部輸入與讀出設備上的同類LED驅動與讀出電路作為配合件。
應用本發明原理的雙向光學接口電路由以下附圖加以說明
圖1表示用作發送二極體的LED；圖2表示用作接收二極體的同類LED。
當LED用作發送二極體時(見圖1)，該電路通常也適合控制LED用作指示特定工作狀況的顯示元件。該LED的閃爍頻率通過串聯電阻R的輸出數據信號(TxD)控制。
當LED用作接收二極體時(見圖2)，此時LED沒有通過串聯電阻R加上工作電壓(連通時相應的高阻抗)。數據接收端(RxD)便會出現電壓，其大小由LED的光照強度決定，產生的電流也隨之變化。
在一種優選的實施方式中，將數據輸出端TxD(如5V)、接收端RxD和接地端GND直接連在設備專用的微控制器上是有宜的。這樣微控制器就可以直接施加相應的電壓與信號。RxD上的電壓可直接通過一個A/D轉換電路或者加以相應放大提供給一個數字入口加以使用。
在相同結構情況下輸入和讀出設備上的對應部件完全對稱地工作，每個接收部分對應一個發送部分，反之亦然。通過一個LED這樣的最小配置，再加上通信軟體的控制，就能交替的進行發送與接收。如果希望得到更快的數據傳輸速度，也可通過多重配置，如設置兩個相互協調的傳輸通道，實現同時進行發送與接收。實際上對大多數設備型號來說，一個簡單的光學串行雙向接口就能滿足需要。
權利要求
1.一種能在便攜設備內部控制機構與用於讀出和輸入有關便攜設備工作狀態數據的外部裝置之間雙向、串行地傳輸數據的光學接口，該接口具有兩個發光二極體，一個設在便攜設備上，一個設在外部裝置或與外部裝置相連，兩個二極體都能通過轉換裝置切換成發送元件或接收元件。
2.根據權利要求1的光學接口，其特徵在於便攜設備的發送工作狀態與外部裝置的接收工作狀態或相反之間的轉換是藉助於一個微控制器實現的。
全文摘要
一種可在便攜設備內部控制機構與用於讀出和輸入有關設備工作狀態數據的外部控制裝置之間傳輸數據的光學串行雙向驅動接口,在該設備和外部裝置上各設有一個可由轉換裝置切換成發送元件或接收元件的發光二極體。與已知的串行接口相比,本發明的優點是:當至少有一個發光二極體用作顯示元件時,不需附加的硬體費用,尤其是當轉換裝置可由便攜設備或接收設備上的微控制器進行程序控制時。
文檔編號H04B10/02GK1171587SQ97113550
公開日1998年1月28日 申請日期1997年6月27日 優先權日1996年7月2日
發明者維斯馬赫·瓦爾特 申請人:希爾蒂股份公司