數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置，包括：光模塊，其具體包括：激光驅(qū)動器，用于進(jìn)行電光調(diào)制；限幅放大器，用于對微弱電信號進(jìn)行放大解調(diào)處理；休眠控制器，具有休眠控制腳，用于通過微控制器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)該光模塊的采樣、協(xié)議轉(zhuǎn)換、對限幅放大器和激光驅(qū)動器的協(xié)調(diào)控制；其中，對該休眠控制腳輸入邏輯電平喚醒該光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)上傳完畢，對該休眠控制腳輸入相反邏輯電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式。本發(fā)明提供了一種高速率、低功耗、耐高溫的數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置。
【專利說明】數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力應(yīng)用及工業(yè)自動化控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，電力控制以光纖通信為主，各種終端采集的控制量、開關(guān)信號、監(jiān)控信號上傳到控制中心單元基本是光傳輸。光電轉(zhuǎn)換模塊，以下簡稱光模塊的用量越來越大，系統(tǒng)生產(chǎn)廠家對光模塊的傳輸信號速率、工作功耗及工業(yè)級-40?85度全溫下的工作可靠性有了更高的要求。對于光模塊的高速率、低功耗、耐高溫的要求越來越高。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電力應(yīng)用系統(tǒng)工作拓?fù)鋱D。如圖1所示，大量的光模塊密集安裝在合并單元。由于電力設(shè)備對安全性及可靠性的嚴(yán)格要求，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對合并單元的機(jī)箱有嚴(yán)格規(guī)定:不能加散熱風(fēng)扇主動排熱，機(jī)箱密封要求整機(jī)縫隙小于I毫米。大量的光模塊及板卡上的CPU集中裝配在一個(gè)密閉的小空間，散熱問題比較嚴(yán)重。常溫下測試，工作穩(wěn)定后機(jī)箱內(nèi)外的溫差就超過40度。在工業(yè)級-40?85度的嚴(yán)苛環(huán)境下工作，合并單元的工作窗口和長期可靠性成為行業(yè)難題。
[0004]為了解決合并單元的散熱，現(xiàn)有技術(shù)中主要采用適當(dāng)降低功耗、增加散熱材料、改進(jìn)機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增大傳導(dǎo)及輻射散熱路徑、自行設(shè)計(jì)光模塊金屬外殼替換原裝的塑膠外殼等一系列措施。但是，這些措施僅僅針對散熱進(jìn)行改善，都不能大幅降低功耗減少發(fā)熱量的源頭上根本解決問題。
[0005]另外，電力控制的合并單元主要是終端采樣功能，是通過以太網(wǎng)協(xié)議格式以一種輪詢發(fā)送數(shù)據(jù)模式工作。大部分的光模塊在等待狀態(tài)不發(fā)送數(shù)據(jù)，但待機(jī)光模塊的發(fā)光及功耗維持不變。整個(gè)系統(tǒng)來看，大部分待機(jī)模塊的功耗是一種浪費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)生了對工作不利的熱量?，F(xiàn)有技術(shù)中，也有考慮對合并單元內(nèi)的光模塊進(jìn)行智能化管理，對等待狀態(tài)的光模塊關(guān)閉電源，到工作狀態(tài)再打開電源達(dá)到降低功耗減少發(fā)熱的目的。但是，數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)協(xié)議格式要求光模塊啟動時(shí)間必須滿足小于300納秒才能實(shí)現(xiàn)正常通信工作。光模塊內(nèi)部的上電延時(shí)時(shí)間及光模塊本身的上電初始化時(shí)間已超過幾十微秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。
[0006]本發(fā)明提供一種數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置，可以使合并單元的整體工作功耗大幅度降低，可降低70%的功耗，從源頭上降低功耗減少發(fā)熱量以提高整個(gè)合并單元工作的可靠性，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗，綠色環(huán)保的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置，通過設(shè)置休眠控制器，對該休眠控制腳輸入邏輯電平喚醒該光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)上傳完畢，對該休眠控制腳輸入相反邏輯電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明降低功耗減少發(fā)熱量以提高整個(gè)合并單元工作的可靠性，同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗，綠色環(huán)保的目的。
[0008]為解決高功耗的問題，本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種數(shù)據(jù)采集裝置，其包括:光模塊，其具體包括:激光驅(qū)動器，用于進(jìn)行電光調(diào)制；限幅放大器，用于對微弱電信號進(jìn)行放大解調(diào)處理；休眠控制器，具有休眠控制腳，用于通過微控制器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)該光模塊的采樣、協(xié)議轉(zhuǎn)換、對限幅放大器和激光驅(qū)動器的協(xié)調(diào)控制；其中，對該休眠控制腳輸入邏輯電平喚醒該光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)上傳完畢，對該休眠控制腳輸入相反邏輯電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
[0009]作為進(jìn)一步改進(jìn)，還包括激光發(fā)射器、激光接收器和光伏處理電路。
[0010]作為進(jìn)一步改進(jìn)，該激光發(fā)射器還包括激光二級管、光隔離器和聚焦金屬結(jié)構(gòu)，該激光發(fā)射器用于接收該激光驅(qū)動器進(jìn)行電光調(diào)制處理后的信號并發(fā)射激光信號。
[0011]作為進(jìn)一步改進(jìn)，該激光接收器還包括光敏二級管、跨阻放大器及聚焦金屬結(jié)構(gòu)，該激光接收器用于將接收的激光信號轉(zhuǎn)化為該微弱電信號后輸入到該限幅放大器。
[0012]作為進(jìn)一步改進(jìn)，該光伏處理電路通過信號放大器放大光伏電壓、整形處理后輸出高電平到光模塊休眠喚醒腳，喚醒模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
[0013]為解決高功耗的問題，本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其包括合并單元，該合并單元包括多個(gè)上述實(shí)施例中所述裝置。
[0014]作為進(jìn)一步改進(jìn)，該合并單元采集的信息發(fā)送給該光模塊數(shù)據(jù)輸入接口，同時(shí)發(fā)送喚醒邏輯到對應(yīng)的該光模塊的該休眠控制腳喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0015]該光模塊接收到的數(shù)據(jù)通過該光模塊的該激光驅(qū)動電路和該激光發(fā)射器把電信號調(diào)制為激光信號傳入光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，該微控制器接收觸發(fā)邏輯到光模塊的該休眠控制腳，使該光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
[0016]作為進(jìn)一步改進(jìn)，接收的激光信號通過光纖傳輸進(jìn)入該激光接收器，該激光接收器產(chǎn)生光伏電壓，該光伏電壓通過該光伏處理電路處理產(chǎn)生喚醒邏輯并輸入到該光模塊的該休眠控制腳，用于喚醒該光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0017]該激光接收器轉(zhuǎn)換的電信號輸入該限幅放大器，由該限幅放大器輸出的電信號通過模塊接口送入系統(tǒng)板微處理器，完成光信號的接收，信號接收完畢，通過系統(tǒng)板微處理器的判斷發(fā)送觸發(fā)邏輯到該光模塊的該休眠控制腳，使光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
[0018]為了解決本發(fā)明高功耗的問題，本發(fā)明一實(shí)施例還提供了一種數(shù)據(jù)采集方法，其包括以下步驟:
[0019]合并單元控制采樣點(diǎn)，對選中的采樣點(diǎn)光模塊喚醒腳輸入高電平喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0020]數(shù)據(jù)上傳完畢，合并單元對光模塊的喚醒腳輸入低電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式；
[0021]同時(shí)匹配該采樣點(diǎn)的地址，喚醒下一個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的光模塊進(jìn)行采樣。
[0022]作為進(jìn)一步改進(jìn)，該喚醒時(shí)間小于300納秒。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0024]降低電力合并單元的整機(jī)功耗70%以上，根本性解決整個(gè)單元的散熱問題；
[0025]降低機(jī)箱內(nèi)外溫差，擴(kuò)大光模塊及板卡CPU單元的高溫工作窗口，提高合并單元長期工作可靠性；
[0026]休眠省電模式喚醒時(shí)間小于300納秒，滿足數(shù)據(jù)無失真?zhèn)鬏敚?br> [0027]縮短激光發(fā)射器連續(xù)工作時(shí)間，延長激光發(fā)射器的工作壽命，提升系統(tǒng)無故障工作時(shí)間；
[0028]實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，節(jié)省運(yùn)營成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電力應(yīng)用系統(tǒng)工作拓?fù)鋱D；
[0030]圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集裝置模塊框架示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊框架示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0034]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例數(shù)據(jù)采集裝置模塊框架示意圖。如圖2所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種數(shù)據(jù)采集裝置，其包括限幅放大器、激光驅(qū)動器、休眠控制器選用三合一集中芯片，其中，激光驅(qū)動器，用于進(jìn)行電光調(diào)制；限幅放大器，用于對微弱電信號進(jìn)行放大解調(diào)處理；休眠控制器，是在原有微控制器基本功能的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了休眠控制功能。該控制器具有休眠控制腳，用于響應(yīng)系統(tǒng)控制器及光伏處理單元發(fā)送的控制邏輯，實(shí)現(xiàn)光模塊的休眠模式、工作模式間切換控制功能；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)該光模塊的采樣、協(xié)議轉(zhuǎn)換、對限幅放大器和激光驅(qū)動器的協(xié)調(diào)控制；其中，對該休眠控制腳輸入邏輯電平喚醒該光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)上傳完畢，對該休眠控制腳輸入相反邏輯電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
[0035]該集中芯片的引腳及工作邏輯說明如下:
[0036]1).LAIP、LAIN引腳:為激光接收單元接收光信號后轉(zhuǎn)換輸出的差分電信號進(jìn)入限幅放大器接口；
[0037]2).1ROP引腳:為限幅放大器接收到的電信號幅度和設(shè)定值比較的結(jié)果狀態(tài)；
[0038]3).SDA_E、SCL_E引腳:為串行從I2C通信數(shù)據(jù)和時(shí)鐘接口，該通信口是和一個(gè)外掛的電可搽除存儲器芯片(EEPROM)交換數(shù)據(jù)，該存儲器主要保存光模塊的工作配置信息及廠商信息；
[0039]4).SDA、SCL引腳:為串行主I2C通信數(shù)據(jù)和時(shí)鐘接口，該通信接口是和系統(tǒng)板間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，主要完成系統(tǒng)板對光模塊的數(shù)字監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)所需的數(shù)據(jù)傳輸交換；
[0040]5).DA0/APD_CTRL引腳:為數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換輸出口，主要完成激光接收器雪崩二極管(APD)器件所需要的直流高壓提供自動控制；
[0041]6).MD引腳:是激光發(fā)射器發(fā)光大小的監(jiān)控輸出腳，輸入到激光驅(qū)動器由激光驅(qū)動器進(jìn)行自動功率回環(huán)控制；
[0042]7).1BEN0FF引腳:是激光驅(qū)動器控制激光發(fā)射器是否發(fā)光的控制腳；
[0043]8).LDIP、LDIN引腳:是系統(tǒng)板發(fā)給激光驅(qū)動器的電信號入口，用于系統(tǒng)板對激光驅(qū)動器發(fā)送調(diào)制的數(shù)據(jù)信號；
[0044]9).TX_FAULT引腳:是激光發(fā)射器及激光驅(qū)動器工作異常狀態(tài)輸出口，用于系統(tǒng)對光模塊工作狀態(tài)的確認(rèn)及監(jiān)測；
[0045]10).TX_D I SABLE/SLEEP引腳:是光模塊進(jìn)入休眠模式和喚醒模塊進(jìn)入正常工作模式的控制輸入腳，主要完成休眠喚醒控制功能。
[0046]圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊框架示意圖，如圖3所示，該實(shí)施例的附圖結(jié)構(gòu)中，對應(yīng)于上一實(shí)施例的相同結(jié)構(gòu)省略其詳細(xì)說明，對應(yīng)于該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其包括多個(gè)光模塊組成的合并單元，其中，每一光模塊包括限幅放大器、激光驅(qū)動器、休眠控制器選用三合一集中芯片，還包括激光發(fā)射器、激光接收器和光伏處理電路。
[0047]其中，該激光發(fā)射器還包括激光二級管、光隔離器和聚焦金屬結(jié)構(gòu)，該激光發(fā)射器用于接收該激光驅(qū)動器進(jìn)行電光調(diào)制處理后的信號并發(fā)射激光信號。
[0048]其中，該激光接收器還包括光敏二級管、跨阻放大器及聚焦金屬結(jié)構(gòu)，根據(jù)傳輸速率不同可以選擇對應(yīng)的器件，該激光接收器用于將接收的激光信號轉(zhuǎn)化為該微弱電信號后輸入到該限幅放大器。
[0049]其中，該光伏處理電路通過信號放大器放大光伏電壓、整形處理后輸出高電平到光模塊休眠喚醒腳，喚醒模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
[0050]工作過程說明:合并單元采集的信息通過板卡CPU編碼處理，按以太網(wǎng)協(xié)議打包數(shù)據(jù)發(fā)送給光模塊數(shù)據(jù)輸入接口，同時(shí)發(fā)送喚醒邏輯到對應(yīng)的光模塊的休眠控制腳在300納秒內(nèi)喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。光模塊接收到的數(shù)據(jù)通過光模塊的激光驅(qū)動電路和激光發(fā)射器把電信號調(diào)制為激光信號傳入光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，板卡CPU發(fā)送觸發(fā)邏輯到光模塊的休眠控制腳，使光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
[0051]遠(yuǎn)端發(fā)送來的激光信號通過光纖傳輸進(jìn)入激光接收器，激光接收器內(nèi)的光敏二級管的光伏效應(yīng)在二級管兩端產(chǎn)生光伏電壓，光伏電壓通過光伏處理電路處理產(chǎn)生一個(gè)喚醒邏輯輸入到光模塊的休眠控制腳，在300納秒內(nèi)喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)并開始接收激光轉(zhuǎn)換的電信號輸入接收限幅放大器，由限幅放大器輸出的電信號通過模塊接口送人板卡的CPU，完成光信號的接收。信號接收完畢，通過板卡CPU的判斷發(fā)送觸發(fā)邏輯到光模塊的休眠控制腳，使光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
[0052]實(shí)施例1
[0053]普通光模塊的功耗主要由以下幾大部分組成:
[0054]I).激光發(fā)射器(激光二級管)耗電:
[0055]常溫下激光發(fā)射器的工作電流大概在30mA左右，隨溫度升高及激光器發(fā)光效率的降低，需要補(bǔ)償增加激光器的工作電流才能保持光模塊發(fā)射光功率穩(wěn)定，所以高溫下的工作電流大概在50?60mA左右；
[0056]2).激光接收器(光敏二級管和跨阻放大器放大工作)耗電:
[0057]常溫下有接收光信號的狀態(tài)下激光接收器的工作電流大概在40?50mA左右，隨溫度升高電流會增加大概5mA。無接收光信號的狀態(tài)下激光接收器的工作電流大概在25mA
左右；
[0058]3).激光驅(qū)動器耗電:
[0059]激光驅(qū)動器主要功能是電光調(diào)制作用，運(yùn)算的主要是數(shù)據(jù)信號，耗電比較小，大概在1mA左右；
[0060]4).限幅放大器耗電:
[0061]限幅放大器主要功能是對激光接收器輸出的微弱電信號進(jìn)行放大解調(diào)處理，耗電比較小，大概在1mA左右；
[0062]5).休眠控制器耗電:
[0063]協(xié)調(diào)控制單員主要用微控制器編程進(jìn)行控制，主要實(shí)現(xiàn)模塊的采樣、協(xié)議轉(zhuǎn)換、對限幅放大器和激光驅(qū)動器協(xié)調(diào)工作等功能，耗電大概在60?80 mA左右。
[0064]本發(fā)明的帶休眠省電模式的光模塊功耗具體如下:
[0065]I).激光驅(qū)動器+限幅放大器+休眠控制器耗電:
[0066]本發(fā)明選用集成了休眠控制器、限幅放大器和激光驅(qū)動器的集成芯片，光模塊在正常工作模式下總的工作電流大約10mA ；
[0067]光模塊在休眠模式下總的工作電流小于1mA ；
[0068]2).激光發(fā)射器耗電:
[0069]光模塊在正常工作模式下常溫工作電流大概40mA，因?yàn)楣饽K不用連續(xù)長時(shí)間工作，所以高溫補(bǔ)償電流幾乎沒有，整個(gè)工作模式下的工作電流和常溫接近；
[0070]光模塊在休眠省電模式整個(gè)電路的偏置和調(diào)制信號全部關(guān)閉，耗電流幾乎為OmA ；
[0071]3).激光接收器耗電:
[0072]光模塊是由系統(tǒng)輪詢控制工作，但激光接收器必須待機(jī)工作，滿足接收到光信號尋倉泛?
[0073]300納秒內(nèi)喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
[0074]所以，正常工作模式激光接收器的工作電流大概40mA ；
[0075]休眠省電模式激光接收器的工作電流大概為25mA。
[0076]4).光伏處理電路耗電:
[0077]光模塊的光付處理電路必須工作在待機(jī)狀態(tài)，所以正常工作模式、休眠省電模式的耗電流一致，均為大約2?5mA ;
[0078]綜合分析計(jì)算，
[0079]光模塊正常工作模式總電流=100+5+40+40 = 185mA,
[0080]光模塊休眠省電模式總電流=10+5+25 = 40mA,
[0081]計(jì)算可知休眠省電模式比正常工作模式省電大概70%以上，可以達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
[0082]休眠喚醒時(shí)間:
[0083]休眠喚醒時(shí)間要滿足小于300納秒的喚醒時(shí)間，必須具備可以帶休眠省電功能的微控制器，并切可以在小于300納秒的時(shí)間內(nèi)被快速喚醒。微控制器滿足了設(shè)計(jì)時(shí)間要求，還需要激光驅(qū)動器、限幅放大器能在300納秒內(nèi)啟動到正常工作狀態(tài)。
[0084]本發(fā)明綜和評估后選用一顆專用微控制器芯片，集成控制限幅放大器和激光驅(qū)動器電路。在休眠省電模式下微控制器關(guān)閉所有輸出負(fù)載，并切微控制器自身進(jìn)入休眠省電模式，微控制器的低頻時(shí)鐘一直待機(jī)。系統(tǒng)板通過控制喚醒腳的邏輯電平:高電平喚醒休眠省電狀態(tài)的光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)，低電平使待機(jī)光模塊從工作狀態(tài)進(jìn)入休眠省電模式。因?yàn)楣饽K的休眠狀態(tài)實(shí)際上是微控制器在休眠模式工作，所以可以滿足喚醒時(shí)間小于300納秒，完全滿足以太網(wǎng)傳輸信號的需要。
[0085]本發(fā)明一實(shí)施例還提供了一種數(shù)據(jù)采集方法，其包括以下步驟:
[0086]合并單元控制采樣點(diǎn)，對選中的采樣點(diǎn)光模塊喚醒腳輸入高電平喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；
[0087]數(shù)據(jù)上傳完畢，合并單元對光模塊的喚醒腳輸入低電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式；
[0088]同時(shí)匹配該采樣點(diǎn)的地址，喚醒下一個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的光模塊進(jìn)行采樣。
[0089]軟件設(shè)計(jì)流程說明:合并單元采用輪詢方式采樣并發(fā)射數(shù)據(jù)到控制單元，整個(gè)工作過程中通過軟件控制:如果是分配的采樣點(diǎn)，板卡CPU就立即喚醒該對應(yīng)的光模塊，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的通信是以太網(wǎng)協(xié)議，每個(gè)數(shù)據(jù)包前段有512納秒的前導(dǎo)碼，丟失一部分前導(dǎo)碼不影響通信。所以，我們設(shè)計(jì)的帶休眠省電模式工業(yè)級光模塊可以滿足在300納秒內(nèi)喚醒進(jìn)入正常傳輸，不影響正常的數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)傳輸完畢，板卡CPU立即觸發(fā)該點(diǎn)的光模塊進(jìn)入休眠省電模式，同時(shí)匹配新采樣點(diǎn)地址，喚醒下一個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的光模塊進(jìn)行采樣。依次循環(huán)工作，在滿足正常通信的同時(shí)降低了整機(jī)的工作功耗。
[0090]根據(jù)電力合并單元的數(shù)據(jù)采集流程和以太網(wǎng)工作協(xié)議特點(diǎn)，本發(fā)明激光發(fā)射端采用軟硬件同步配合設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)對休眠省電模式下的光模塊喚醒和對待機(jī)光模塊觸發(fā)進(jìn)入休眠省電模式控制；接收數(shù)據(jù)通過激光接收端光敏元件的光伏特性實(shí)現(xiàn)對工作光模塊的喚醒。在系統(tǒng)正常工作的過程中，整個(gè)合并單元降低功耗接近70%，根本實(shí)現(xiàn)減少發(fā)熱的效果O
[0091]本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)采集方法、系統(tǒng)和裝置在電力合并單元上的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)光模塊的整體功耗降低70%以上，徹底實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單元的溫升降低，解決電力合并單元內(nèi)外溫差大問題。光模塊在工業(yè)級85度環(huán)境下甚至更高溫度下工作，對系統(tǒng)板的熱積累效應(yīng)降低70%以上。使系統(tǒng)板的CPU避免高溫影響導(dǎo)致的工作異常，從而提高設(shè)備的高溫工作窗口，提升系統(tǒng)可靠性。同時(shí)，光模塊休眠交替工作也延緩了激光器的老化，延長了光模塊使用壽命，提高整機(jī)使用年限。比現(xiàn)有技術(shù)在工業(yè)級環(huán)境下特別是高溫方面的指標(biāo)有普遍提高，在節(jié)能減排方面更有優(yōu)勢。
[0092]本發(fā)明中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)采集裝置，其包括: 光模塊，其具體包括: 激光驅(qū)動器，用于進(jìn)行電光調(diào)制； 限幅放大器，用于對微弱電信號進(jìn)行放大解調(diào)處理； 休眠控制器，具有休眠控制腳，用于通過微控制器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)該光模塊的采樣、協(xié)議轉(zhuǎn)換、對限幅放大器和激光驅(qū)動器的協(xié)調(diào)控制； 其中，對該休眠控制腳輸入邏輯電平喚醒該光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)上傳完畢，對該休眠控制腳輸入相反邏輯電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:還包括激光發(fā)射器、激光接收器和光伏處理電路。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:該激光發(fā)射器還包括激光二級管、光隔離器和聚焦金屬結(jié)構(gòu)，該激光發(fā)射器用于接收該激光驅(qū)動器進(jìn)行電光調(diào)制處理后的信號并發(fā)射激光信號。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:該激光接收器還包括光敏二級管、跨阻放大器及聚焦金屬結(jié)構(gòu)，該激光接收器用于將接收的激光信號轉(zhuǎn)化為該微弱電信號后輸入到該限幅放大器。
5.如權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:該光伏處理電路通過信號放大器放大光伏電壓、整形處理后輸出高電平到光模塊休眠喚醒腳，喚醒模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
6.一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其包括合并單元，該合并單元包括多個(gè)如權(quán)利要求1-4之一所述裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 該合并單元采集的信息發(fā)送給該光模塊數(shù)據(jù)輸入接口，同時(shí)發(fā)送喚醒邏輯到對應(yīng)的該光模塊的該休眠控制腳喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)； 該光模塊接收到的數(shù)據(jù)通過該光模塊的該激光驅(qū)動電路和該激光發(fā)射器把電信號調(diào)制為激光信號傳入光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，該微控制器發(fā)送觸發(fā)邏輯到光模塊的該休眠控制腳，使該光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
8.如權(quán)利要求6所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于: 接收的激光信號通過光纖傳輸進(jìn)入該激光接收器，該激光接收器產(chǎn)生光伏電壓，該光伏電壓通過該光伏處理電路處理產(chǎn)生喚醒邏輯并輸入到該光模塊的該休眠控制腳，用于喚醒該光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)； 該激光接收器轉(zhuǎn)換的電信號輸入該限幅放大器，由該限幅放大器輸出的電信號通過模塊接口送入該微處理器，完成光信號的接收，信號接收完畢，通過該微處理器的判斷發(fā)送觸發(fā)邏輯到該光模塊的該休眠控制腳，使光模塊進(jìn)入休眠省電模式。
9.一種數(shù)據(jù)采集方法，其包括以下步驟: 合并單?？刂泼讟狱c(diǎn)，對選中的米樣點(diǎn)光模塊喚醒腳輸入高電平喚醒光模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)； 數(shù)據(jù)上傳完畢，合并單元對光模塊的喚醒腳輸入低電平觸發(fā)光模塊進(jìn)入休眠省電模式； 同時(shí)匹配該采樣點(diǎn)的地址，喚醒下一個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的光模塊進(jìn)行采樣。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于:該喚醒時(shí)間小于300納秒。
【文檔編號】G05B19/042GK104199342SQ201410396283
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】于佩, 周赤 申請人:江蘇奧雷光電有限公司