CN100392450C - 一种8×8阵列光开关系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种8×8阵列光开关系统，其特征在于：所述电路模块包括MCU控制电路、串口控制电路、供电电路和光开关控制电路，其中供电电路为MCU控制电路和光开关控制电路提供电源，MCU控制电路对光开关控制电路中的继电器进行程序控制，MCU的输出接串口控制电路的输入，而串口控制电路的输出即作为实际应用中任何带有串口器件的接插件。其有益效果是，整个8×8光开关结构得以简化，光开关控制更加合理和有效，从而降低了工艺难度并极大地节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于光通讯领域，尤其涉及是一种8×8阵列光开关系统。
背景技术
在光通讯网络中，光开关是较为重要的光无源器件，可对光信号进行通断的切换。目前国内市场上较为普遍的产品有1×2，2×2光开关等，8×8光开关还未有生产；而国外的8×8光开关是通过微电机实现的非单元结构，即集成在1个单元里，然而这种设计会造成两个缺点：一、集成工艺相当复杂，对制造工艺要求苛刻；二、产品成本昂贵。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于提供一种8×8阵列光开关，以实现简化和易于控制的单元式设计。
本发明的技术方案如下：
一种8×8阵列开关，包括光学模块和电路模块，其特征在于：所述光学模块包括8个2×2光开关单元和2个4×4光开关，其单元组合为，在4×4光开关两侧各设置4个2×2光开关单元，其中8个2×2光开关单元各分成两组，并分别作为光信号的第一层输入和最后一层输出，而中间的4×4光开关进行任意的光路切换；所述电路模块包括MCU控制电路、串口控制电路、供电电路和光开关控制电路，其中供电电路为MCU控制电路和光开关控制电路提供电源，MCU控制电路对光开关控制电路中的继电器进行程序控制，MCU的输出接串口控制电路的输入，而串口控制电路的输出即作为实际应用中任何带有串口器件的接插件。
本发明的有益效果是，与现有技术相比，由于采用了单元式的光路设计，并结合了电路设计，使得整个8×8光开关结构得以简化，光开关控制更加合理和有效，从而降低了工艺难度并极大地节约了生产成本。
附图说明
图1是本发明的系统示意图；
图2是本发明8×8光开关光学结构；
图3是本发明的电路结构框图；
图4是本发明电路部分中的MCU控制电路图；
图5是本发明电路部分中的串口控制电路图；
图6是本发明电路部分中的供电电路图；
图7是本发明电路部分中的光开关控制电路图(由于光开关控制电路是由多组组成，切每组的电路结构相同，所以为了图的清晰，只摘录了其中的一组，该组包括6个继电器和相应的6个棱镜离开光路)；
图8为对图7中继电器和棱镜离开光路相互作用的示意图，即光路折射法实现的2×2的光路切换。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
如图1，8×8阵列开关包括光学模块和电路模块，其中，光学模块即图中光学器件部分，电路模块指图中的硬件电路及MCU控制电路，串口控制电路，供电电路及电路接口。
如图2，8×8光开关光学模块包括8个2×2光开关单元和2个4×4光开关，个体之间采用光纤连接，其单元组合为：在4×4光开关两侧各设置4个2×2光开关单元，其中8个2×2光开关单元各分成两组，并分别作为光信号的第一层输入和最后一层输出，而中间的4×4光开关在光路中间能够实现无阻塞的任意的光路切换。无阻塞是光开关上的一个概念，指可以选择输入输出的任意对应关系任意一路光路连接，不会对其他光路造成影响。
图3为本发明的电路结构框图，其中，供电电路的输入是220V的AC的输出VCC5接MCU控制电路的VCC，即供电输入，同时VCC5还与光开关控制电路中的继电器的任意一脚连接，其供电作用，即图6中对应的VCC5，而光开关控制电路中的CTRL管脚分别对应地与MCU的CTRL管脚一一连接，从而MCU控制电路对光开关控制电路起到控制作用，MCU控制电路和光开关控制电路提供电源，MCU控制电路的单片机对光开关控制电路中的继电器进行程序控制，通过IO输出控制继电器实现光路的切换。
MCU的输出接串口控制电路的输入TX(见图5)，即输入控制信号电平转换，而串口控制电路的输出即作为实际应用中任何带有串口器件的接插件，而需要切换的光路阵列是通过串口控制电路的另一输入口进入的RX(见图5)。需要切换的光路阵列其实是与每一个继电器相连，当电路控制继电器活动的时候，通过光路阵列就是改变每个光开关单元的光传输路径使光在图2的路径中进行不同之间切换。由于可切换的光路组合数量庞大，达到8！中。采用单片机进行程序快速控制和路径选择，实现无阻塞的光路自由切换。
如图4所示为MCU控制电路，8×8阵列光开关采用89C52单片机控制，单片机的20只IO脚负责控制20个控制光开关的继电器单元的切换，(每个2×2光开关由一个继电器进行光路控制，每个4×4光开关由六个继电器进行光路控制)从而完成对于光路的切换和选择控制。
如图5为串口控制电路，使用Max232芯片对89C52单片机的RXD、TXD电平实行转换，使单片机能和PC机通过串口进行通信，实现PC机对8×8阵列光开关的控制。
如图6为供电电路，8×8阵列光开关采用外部220AC供电，内置AC220～DC7V的DC-DC电源，同时使用7805的5V稳压芯片对整个系统进行5V的稳压，其中VCC是供电电源。
如图7为光开关控制电路，光开关控制电路分成三组控制电路，每组控制电路均采用2803芯片，其中两组有6个继电器，第三组有8个继电器，每个继电器与2803芯片的输出管脚一一连接，其中VCC是供电电源。当MCU的IO引脚输出高电平，相应的高电平被2803电平反转芯片，翻转输出低电平，在光开关单元继电器的引脚两端出现了5V的电压压降，驱动光开关单元中棱镜离开光路。相反，如果在MCU的IO引脚输出低电平，相应的低电平被芯片2803翻转输出高电平；在光开关单元上引脚两端都为5V，压降为0，光开关单元中棱镜不活动。从而由MCU的IO输出来控制棱镜的不同状态。图中棱镜和继电器构成光学单元，并输入输出光纤。
图8是以几个相同结构中的其中一个光学单元为例以解释继电器是如何改变棱镜的，从而如何使光路发生变化的。图8的上面部分表示继电器打开时(如图所标switch on)棱镜发生弯折(从图中的α角度可见棱镜的位置)，光线即发生折射，而下图则相反，当继电器关闭时(如图所标switch off)，棱镜回复原始位置，光线则按原来方向传播。
Claims (5)
1.一种8×8阵列光开关系统，包括光学模块和电路模块，其特征在于：所述光学模块包括8个2×2光开关单元和2个4×4光开关，其单元组合为，在4×4光开关两侧各设置4个2×2光开关单元，其中8个2×2光开关单元各分成两组，并分别作为光信号的第一层输入和最后一层输出，而中间的4×4光开关进行任意的光路切换；所述电路模块包括MCU控制电路、串口控制电路、供电电路和光开关控制电路，其中供电电路为MCU控制电路和光开关控制电路提供电源，MCU控制电路对光开关控制电路中的继电器进行程序控制，MCU的输出接串口控制电路的输入，而串口控制电路的输出即作为实际应用中任何带有串口器件的接插件。
2.如权利要求1所述的8×8阵列光开关系统，其特征在于：所述MCU控制电路采用89C52单片机，其中有IO脚控制光开关控制电路中继电器的切换。
3.如权利要求1所述的8×8阵列光开关系统，其特征在于：所述串口控制电路采用MAX232芯片对MCU控制电路中单片机的RXD、TXD进行转换。
4.如权利要求1所述的8×8阵列光开关系统，其特征在于：所述供电电路采用外部220AC供电，内置AC220-DC7V的DC-DC电源，同时使用7805的5V稳压芯片。
5.如权利要求1所述的8×8阵列光开关系统，其特征在于：所述光开关控制电路分成三组控制电路，每组控制电路均采用2803芯片，其中两组有6个继电器，第三组有8个继电器，每个继电器与2803芯片的输出管脚一一连接，2803上的CTRL控制管脚与MCU控制电路中89C52芯片上的CTRL控制管脚一一对应连接。
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