本實(shí)用新型屬于光電通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于高可靠傳輸開(kāi)關(guān)量信號(hào)的光纖傳輸設(shè)備，具體來(lái)說(shuō)就是在對(duì)首先開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行冗余編碼，利用光纖傳輸編碼信號(hào)，然后接收到編碼信號(hào)后，將編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出，利用編碼信號(hào)的冗余效驗(yàn)和糾錯(cuò)能力，確保開(kāi)關(guān)量信號(hào)的正確性，并且防治誤動(dòng)作。

背景技術(shù)：

目前，只有開(kāi)和關(guān)、通和斷、高電平和低電平兩種狀態(tài)的信號(hào)叫開(kāi)關(guān)量信號(hào)，在智能儀器的電子電路中，通常用二進(jìn)制數(shù)0和1來(lái)表示。開(kāi)關(guān)量輸入、輸出部分是智能儀器與外部設(shè)備的聯(lián)系部件，智能儀器通過(guò)接受來(lái)自外部設(shè)備的開(kāi)關(guān)量輸入號(hào)和向外部設(shè)備發(fā)送開(kāi)關(guān)量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)、識(shí)別和對(duì)外部執(zhí)行元器件的驅(qū)動(dòng)和控制。開(kāi)關(guān)量信號(hào)由于使用十分簡(jiǎn)單，被廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備的啟動(dòng)和停止，

由于外部裝置輸入的開(kāi)關(guān)量信號(hào)的形式一般是電壓、電流和開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)，這些信號(hào)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓、過(guò)電流或接觸抖動(dòng)等現(xiàn)象。同時(shí)由于信號(hào)傳輸線路長(zhǎng)達(dá)幾十米，甚至上百米，傳輸線路上會(huì)疊加上各種干擾。因此為使信號(hào)安全可靠，需要對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理。

當(dāng)開(kāi)關(guān)量信號(hào)距離較長(zhǎng)時(shí)，為了長(zhǎng)距離傳輸，目前一般會(huì)采用開(kāi)關(guān)量光端機(jī)傳輸，即將開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)傳輸，接收后再次轉(zhuǎn)化為開(kāi)關(guān)量信號(hào)。普通開(kāi)關(guān)量光端機(jī)在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下四個(gè)問(wèn)題：

1）光端機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，容易出現(xiàn)信號(hào)不穩(wěn)定，致使開(kāi)關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)誤動(dòng)作；

2）光纖異常時(shí)，尤其在光功率飽和或光功率臨界時(shí)，會(huì)致使開(kāi)關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)誤動(dòng)作，頻繁發(fā)出通和斷的信號(hào)；

3）發(fā)射光端機(jī)損壞時(shí)，會(huì)有錯(cuò)誤的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出；

4）輸入信號(hào)線上瞬態(tài)干擾，導(dǎo)致后端開(kāi)關(guān)頻繁通斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種具有高可靠性的開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸光端機(jī)。本實(shí)用新型光發(fā)射機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行冗余編碼，利用光纖將編碼信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端接收機(jī)后，對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼后，經(jīng)冗余糾錯(cuò)后，輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，大大減少了開(kāi)關(guān)量光端機(jī)的錯(cuò)誤輸出。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種具有高可靠性的開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸光端機(jī)，它包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，兩者成對(duì)配置，其中；

光發(fā)射機(jī)包括開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入接口J1、防雷/防浪涌模塊1、開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊、MCU處理器U1、光電轉(zhuǎn)換管T1、光纖輸出口F1，所述的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入接口J1連接外部開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，其信號(hào)輸出端連接防雷/防浪涌模塊1的信號(hào)輸入端，防雷/防浪涌模塊1的信號(hào)輸出端連接開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端，將開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)為與MCU處理器兼容的電平，開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸出端連接MCU處理器U1，MCU處理器U1連接光電轉(zhuǎn)換管T1，連接光電轉(zhuǎn)換管T1，所述的光電轉(zhuǎn)換管T1通過(guò)光纖輸出口F1連接外部光纖；

光接收機(jī)包括光纖輸出口F2、光電轉(zhuǎn)換管T2、MCU處理器U3、信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、開(kāi)關(guān)量信號(hào)繼電器和開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出接口J2，所述的光電轉(zhuǎn)換管T2通過(guò)光纖輸出口F2連接外部光纖，光電轉(zhuǎn)換管T2的信號(hào)輸出端連接MCU處理器U3，MCU處理器U3的信號(hào)輸出依次連接信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊和開(kāi)關(guān)量信號(hào)繼電器，開(kāi)關(guān)量信號(hào)繼電器連接開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出接口J2，開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出接口J2連接外部設(shè)備的開(kāi)關(guān)量輸入口。

本實(shí)用新型還包括同步時(shí)鐘模塊U2和U4，同步時(shí)鐘模塊U2和U4分別與對(duì)應(yīng)的MCU處理器U1和U3連接，用于同步MCU的編碼信號(hào)和光信號(hào)。

本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入接口J1和開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出接口J2采用鳳凰接線端子，用于連接外部開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

本實(shí)用新型還包括電源模塊U5和U6，所述的電源模塊U5與對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊、MCU處理器U1和光電轉(zhuǎn)換管T1的對(duì)應(yīng)供電信號(hào)端相連；電源模塊U6與對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換管T2、MCU處理器U3、信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊和開(kāi)關(guān)量信號(hào)繼電器的對(duì)應(yīng)供電信號(hào)端相連。

本實(shí)用新型的MCU處理器U1和U3分別連接對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)指示燈LED1、LED2，以及光信號(hào)指示燈LED2、LED4。

本實(shí)用新型的光纖輸出口F1和F2采用FC、ST或SC光口。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型的通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)冗余編碼后傳輸，可以大大減少傳輸過(guò)程中的干擾和不確定性，只有信號(hào)正常、設(shè)備正常、光鏈路正常時(shí)才會(huì)輸出確定的開(kāi)、閉信號(hào)，其它異常情況下，開(kāi)關(guān)量輸出處于客戶指定的狀態(tài)?？梢杂行p少設(shè)備的誤動(dòng)作。

本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量信號(hào)高可靠傳輸光端機(jī)，該光端機(jī)在啟動(dòng)、關(guān)閉，光纖飽和或臨界，發(fā)射機(jī)損壞，輸入線上疊加瞬態(tài)干擾等情況下，開(kāi)關(guān)量信號(hào)保持穩(wěn)定、可靠輸出，處于預(yù)先設(shè)定的通或斷的狀態(tài)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，一種具有高可靠性的開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸光端機(jī)，它包括光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，兩者成對(duì)配置，其中；

光發(fā)射機(jī)包括開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入接口J1、防雷/防浪涌模塊1、開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊、MCU處理器U1、光電轉(zhuǎn)換管T1、光纖輸出口F1，所述的開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入接口J1連接外部開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，其信號(hào)輸出端連接防雷/防浪涌模塊1的信號(hào)輸入端，防雷/防浪涌模塊1的信號(hào)輸出端連接開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端，將開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)為與MCU處理器兼容的電平，開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸出端連接MCU處理器U1，MCU處理器U1連接光電轉(zhuǎn)換管T1，連接光電轉(zhuǎn)換管T1，所述的光電轉(zhuǎn)換管T1通過(guò)光纖輸出口F1連接外部光纖；

前述光發(fā)射機(jī)首先設(shè)計(jì)一個(gè)接插件接口J1，可以將外面的開(kāi)關(guān)量信號(hào)引入到發(fā)射機(jī)內(nèi)，開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)入設(shè)備以后先經(jīng)過(guò)信號(hào)防雷/防浪涌模塊1，對(duì)信號(hào)線上的各種干擾信號(hào)、雷電浪涌信號(hào)抑制衰減后，連接到開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊，將開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為與后續(xù)MCU處理器相兼容的電平信號(hào)，開(kāi)關(guān)量斷開(kāi)信號(hào)為高電平（例如2.5~3.6V），開(kāi)關(guān)量閉合信號(hào)為低電平（例如0~0.8V），此電平信號(hào)被輸入MCU的信號(hào)輸入腳。MCU收到電平信號(hào)后，對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行濾波檢測(cè)，當(dāng)同一狀態(tài)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)連續(xù)保持100ms不變時(shí)，MCU處理器對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行串行編碼，如果再100ms內(nèi)開(kāi)關(guān)量信號(hào)反復(fù)變化，則依然保持原有的開(kāi)關(guān)量狀態(tài)。MCU處理器對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的編碼為8位編碼，1個(gè)起始位，6位數(shù)據(jù)編碼，1個(gè)冗余校驗(yàn)位。其中定義高電平的編碼為固定編碼1（我們假設(shè)為“H” ），定義低電平的編碼為固定編碼2（我們假設(shè)為“L”），該串行編碼信號(hào)按設(shè)定的速率，從MCU的信號(hào)輸出口輸出，送給光電轉(zhuǎn)換管T1，光電轉(zhuǎn)換管將編碼信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，通過(guò)光接口F1輸出給外部光纖。

光接收機(jī)包括光纖輸出口F2、光電轉(zhuǎn)換管T2、MCU處理器U3、信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、開(kāi)關(guān)量信號(hào)繼電器和開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出接口J2，所述的光電轉(zhuǎn)換管T2通過(guò)光纖輸出口F2連接外部光纖，光電轉(zhuǎn)換管T2的信號(hào)輸出端連接MCU處理器U3，MCU處理器U3的信號(hào)輸出依次連接信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊和開(kāi)關(guān)量信號(hào)繼電器，開(kāi)關(guān)量信號(hào)繼電器連接開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出接口J2，開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出接口J2連接外部設(shè)備的開(kāi)關(guān)量輸入口。

前述光接收機(jī)設(shè)計(jì)光接口F2，將外部光纖信號(hào)接收進(jìn)光端機(jī)的光電轉(zhuǎn)換管T2，光電轉(zhuǎn)換管T2將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)傳輸給MCU處理器，MCU處理器受到完整的8位編碼后，解碼軟件部分對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼，如果編碼是固定的編碼1（H），則輸出高電平1，如果是固定的編碼2（L），則輸出低電平0，當(dāng)收到的是其它編碼或亂碼時(shí)，輸出預(yù)先要求的信號(hào)1（常開(kāi)觸點(diǎn)狀態(tài)）或0（常閉觸點(diǎn)狀態(tài)），該信號(hào)被送到開(kāi)關(guān)量信號(hào)濾波軟件模塊，只有連續(xù)收到多個(gè)的1或0時(shí)，才會(huì)輸出信號(hào)給后續(xù)驅(qū)動(dòng)模塊。信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力增強(qiáng)后，連接到開(kāi)關(guān)量繼電器的信號(hào)控制端，控制開(kāi)關(guān)量繼電器的吸合和斷開(kāi)。繼電器的開(kāi)關(guān)量信號(hào)連接到輸出接插件J2，開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)J2輸出到外圍設(shè)備。

本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)量信號(hào)高可靠傳輸光端機(jī)的光接口可選用標(biāo)準(zhǔn)的FC、ST、SC光纖接口、光電轉(zhuǎn)換管可以選用通用的超低速光模塊NWTR-L-3511251F、電接口接插件（選用市場(chǎng)通用鳳凰端子接插件）、信號(hào)防雷/防浪涌模塊采用標(biāo)準(zhǔn)TVS（P6KE+壓敏電阻驅(qū)動(dòng)模塊采用通用PNP功率驅(qū)動(dòng)電路，MCU處理器選用Xilinx公司的XC95144， 開(kāi)關(guān)信號(hào)繼電器采用松下的TQ2-DC5v，電源模塊（選用AS1117-3.3V），時(shí)鐘晶振（選用表貼的 27MHZ晶振）。LED指示燈需用市場(chǎng)通用的LED雙色直插指示燈。

本實(shí)用新型的工作過(guò)程是：

首先通過(guò)一個(gè)接插件接口J1，可以將外面的開(kāi)關(guān)量信號(hào)引入到開(kāi)關(guān)量信號(hào)高可靠傳輸光發(fā)射機(jī)內(nèi)，開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)入設(shè)備以后先經(jīng)過(guò)信號(hào)防雷/防浪涌模塊1，對(duì)信號(hào)線上的各種干擾信號(hào)、雷電浪涌信號(hào)抑制衰減后，連接到開(kāi)關(guān)量電平轉(zhuǎn)換模塊，將開(kāi)關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為與后續(xù)MCU處理器相兼容的電平信號(hào)，開(kāi)關(guān)量斷開(kāi)信號(hào)為高電平（例如2.5~3.6V），開(kāi)關(guān)量閉合信號(hào)為低電平（例如0~0.8V），此電平信號(hào)被輸入MCU的信號(hào)輸入腳。MCU收到電平信號(hào)后，對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行濾波檢測(cè)，只有變化的開(kāi)關(guān)量信號(hào)的狀態(tài)連續(xù)保持100ms時(shí)，否則依然保持原有的開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，MCU對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行串行編碼，編碼為8位編碼，1個(gè)起始位，6位數(shù)據(jù)編碼，1個(gè)冗余校驗(yàn)位。其中定義高電平的編碼為固定編碼1（我們假設(shè)為“H” ），定義低電平的編碼為固定編碼2（我們假設(shè)為“L”），該串行編碼信號(hào)按設(shè)定的速率，從MCU的信號(hào)輸出口輸出，送給光電轉(zhuǎn)換管T1，光電轉(zhuǎn)換管將編碼信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)，通過(guò)光接口F1輸出給外部光纖。

開(kāi)關(guān)量信號(hào)高可靠傳輸光接收機(jī)通過(guò)光接口F2將外部光纖信號(hào)接收進(jìn)光端機(jī)的光電轉(zhuǎn)換管T2，光電轉(zhuǎn)換管T2將光信號(hào)轉(zhuǎn)為串行電信號(hào)傳輸給MCU處理器，MCU處理器受到完整的8位編碼后，對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼，如果編碼是固定的編碼1（H）或固定的編碼2（L），則輸出1或0，當(dāng)收到的是其它編碼時(shí)，輸出預(yù)先設(shè)定的信號(hào)1或0，該信號(hào)被送到開(kāi)關(guān)量信號(hào)濾波軟件模塊，只有連續(xù)收到多個(gè)的1或0時(shí)，才會(huì)輸出信號(hào)給后續(xù)驅(qū)動(dòng)模塊。信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)信號(hào)增強(qiáng)后，連接到開(kāi)關(guān)量繼電器的信號(hào)控制端，驅(qū)動(dòng)繼電器的吸合和斷開(kāi)。繼電器的開(kāi)關(guān)量信號(hào)連接到輸出接插件J2，開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)J2輸出到外圍設(shè)備。

以上內(nèi)容描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界。

本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。