CN109412693A - 多路电信号转光纤通讯系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多路电信号转光纤通讯系统及方法，其中系统包括数据发送终端和数据接收终端，数据发送终端包括第一信号整定模块和第一光电转换模块，数据接收终端包括第二光电转换模块和第二信号整定模块；第一信号整定模块包括复数个第一电信号输入端和一第一电信号输出端，第一光电转换模块包括第二电信号输入端和光信号输出端；第二光电转换模块包括光信号输入端和第二电信号输出端，第二信号整定模块包括第三电信号输入端和复数个第三电信号输出端，第二电信号输出端连接第三电信号输入端。本发明的一种多路电信号转光纤通讯系统及方法，可避免多路信号在传输过程中的电磁干扰问题，也可直接与传感器进行通讯。

Description

多路电信号转光纤通讯系统及方法

技术领域

本发明涉及光电通讯领域，尤其涉及多路电信号转光纤通讯系统及方法。

背景技术

收集多路信号源进行长距离信号传输是工程中一个重要的问题。电信号是信号源中最常见的信号形式，当多路电信号需要同时进行长距离传输的时候，不可避免地会出现电磁干扰的问题，对电信号传输精度有很高要求的时候，此问题会尤其地突出。此外，因为传输是电信号，当进行长距离信息传输的时候，需要大量的电缆进行信号传导，并且因为电压不一致和电流大小有变化，在传输过程中每隔一段距离就需要对电信号进行放大，信息传输成本和错误率都就会大大的增加。光纤通讯是现在主流的信号传输方式之一，相对于电缆信号传输，其具有传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小等特点，但是无法直接与传感器得到信号直接相连。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种多路电信号转光纤通讯系统及方法，将多路电信号转化成光信号，通过光纤对光信号进行远距离传输，传输到目的地后，将光信号转化为电信号，可避免多路信号在传输过程中的电磁干扰问题，也可直接与传感器进行通讯。

为了实现上述目的，本发明提供一种多路电信号转光纤通讯系统，包括一数据发送终端和一数据接收终端，所述数据发送终端包括一第一信号整定模块和一第一光电转换模块，所述数据接收终端包括一第二光电转换模块和一第二信号整定模块；所述第一信号整定模块包括复数个第一电信号输入端和一第一电信号输出端，所述第一光电转换模块包括一第二电信号输入端和一光信号输出端，所述第一电信号输出端连接所述第二电信号输入端；所述第二光电转换模块包括一光信号输入端和一第二电信号输出端，所述第二信号整定模块包括一第三电信号输入端和复数个第三电信号输出端，所述第二电信号输出端连接所述第三电信号输入端。

优选地，所述第一信号整定模块包括相互连接的一第一数模转换芯片和一第一串口转以太网传输模块，所述第一数模转换芯片连接所述第一电信号输入端，所述第一串口转以太网传输模块连接所述第一电信号输出端。

优选地，所述第一信号整定模块还包括至少一第一光耦，所述第一光耦连接于所述第一电信号输入端与所述第一数模转换芯片之间。

优选地，所述第二信号整定模块包括一第二串口转以太网传输模块和复数个第二数模转换芯片，所述第二数模转换芯片分别连接于所述第二串口转以太网传输模块和复数个所述第三电信号输出端之间。

优选地，所述第二信号整定模块还包括至少一第二光耦，所述第二光耦连接于所述第二数模转换芯片与所述第三电信号输出端之间。

优选地，所述第一数模转换芯片与所述第一串口转以太网传输模块之间和第二串口转以太网传输模块与第二数模转换芯片之间分别采用485串口传输协议。

本发明的一种本发明所述的多路电信号转光纤通讯系统的多路电信号转光纤通讯方法，包括步骤：

S1：将复数路第一电信号输入所述第一信号整定模块对所述第一电信号进行整定，获得一路整定后电信号；

S2：将所述整定后电信号通过所述第一光电转换模块转换为一第一光信号；

S3：通过光纤将所述第一光信号传输给所述数据接收终端；

S4：所述第二光电转换模块将所述第一光信号转换为复数路第二电信号；

S5：所述第二信号整定模块将复数路所述第二电信号复原，获得复数路复原电信号。

优选地，所述S1步骤进一步包括步骤：

S11：对复数路所述第一电信号按照信号种类进行分类，所述信号种类包括模拟信号和开关信号；

S12：按照所述信号种类对所述第一电信号进行预处理后转换为或直接转换为数字信号；

S13：将所述数字信号通过通讯协议进行编码，获得所述路整定后电信号。

优选地，所述S5步骤进一步包括步骤：

S51：对所述第二电信号通过所述通讯协议进行解码，获得复数路第三电信号；

S52：将复数路所述第三电信号转换为模拟信号；

S53：对所述模拟信号进行复原，获得复数路所述复原电信号。

优选地，所述S12步骤中，当所述第一电信号的信号种类为开关信号时，将所述第一电信号通过一第一光耦进行预处理后再转换为所述数字信号；

所述S53步骤中，当所述模拟信号对应的所述第一电信号的信号种类为开关信号时，将所述模拟信号通过一第二光耦转换为模拟信号。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

通过第一信号整定模块、第一光电转换模块、第二光电转换模块和第二信号整定模块的配合，实现了将多路电信号转化成光信号，通过光纤对光信号进行远距离传输，传输到目的地后，将光信号转化为电信号，可避免多路信号在传输过程中的电磁干扰问题，也可直接与传感器进行通讯。第一信号整定模块用于对电信号进行整定。第一光电转换模块用于将电信号转换为光信号。第二光电转换模块用于将光信号转换为电信号。第二信号整定模块用于将统一的电信号还原成原始的电信号。

附图说明

图1为本发明实施例的多路电信号转光纤通讯系统的总体结构示意图；

图2为本发明实施例的数据发送终端的结构示意图；

图3为本发明实施例的数据接收终端的结构示意图；

图4为本发明实施例的第一信号整定模块与第一光电转换模块的连接结构示意图；

图5为本发明实施例的第二光电转换模块与第二信号整定模块的连接结构示意图；

图6为本发明实施例的多路电信号转光纤通讯方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图1～图6，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1～图3，本发明实施例的一种多路电信号转光纤通讯系统，包括一数据发送终端1和一数据接收终端2，数据发送终端1包括一第一信号整定模块11和一第一光电转换模块12，数据接收终端2包括一第二光电转换模块21和一第二信号整定模块22；第一信号整定模块11包括复数个第一电信号输入端和一第一电信号输出端，第一光电转换模块12包括一第二电信号输入端和一光信号输出端，第一电信号输出端连接第二电信号输入端；第二光电转换模块21包括一光信号输入端和一第二电信号输出端，第二信号整定模块22包括一第三电信号输入端和复数个第三电信号输出端，第二电信号输出端连接第三电信号输入端。

通过第一信号整定模块11、第一光电转换模块12、第二光电转换模块21和第二信号整定模块22的配合，实现了将多路电信号转化成光信号，通过光纤对光信号进行远距离传输，传输到目的地后，将光信号转化为电信号，可避免多路信号在传输过程中的电磁干扰问题，也可直接与传感器进行通讯。第一信号整定模块11用于对电信号进行整定。第一光电转换模块12用于将电信号转换为光信号。第二光电转换模块21用于将光信号转换为电信号。第二信号整定模块22用于将统一的电信号还原成原始的电信号。

请参阅图图4，第一信号整定模块11包括相互连接的一第一数模转换芯片111和一第一串口转以太网传输模块112，第一数模转换芯片111连接第一电信号输入端，第一串口转以太网传输模块112通过第一电信号输出端连接第一光电转换模块12。

本实施例中，第一信号整定模块11还包括至少一第一光耦113，第一光耦113连接于第一电信号输入端与第一数模转换芯片111之间。

请参阅图5，第二信号整定模块22包括一第二串口转以太网传输模块221和复数个第二数模转换芯片222，第二数模转换芯片222分别连接于第二串口转以太网传输模块221和复数个第三电信号输出端之间。其中，第二串口转以太网传输模块221连接第二光电转换模块21。

本实施例中，第二信号整定模块22还包括至少一第二光耦223，第二光耦223连接于第二数模转换芯片222与第三电信号输出端之间。

请参阅图4和图5，第一数模转换芯片111与第一串口转以太网传输模块112之间和第二串口转以太网传输模块221与第二数模转换芯片222之间分别采用485串口传输协议。

请参阅图1～图6，本发明实施例的一种基于本实施例的多路电信号转光纤通讯系统的多路电信号转光纤通讯方法，包括步骤：

S1：将复数路第一电信号输入第一信号整定模块11对第一电信号进行整定，获得一路整定后电信号；

其中，S1步骤进一步包括步骤：

S11：对复数路第一电信号按照信号种类进行分类，信号种类包括模拟信号和开关信号；

S12：按照信号种类对第一电信号进行预处理后转换为或直接转换为数字信号；

S13：将数字信号通过通讯协议进行编码，获得路整定后电信号。

S2：将整定后电信号通过第一光电转换模块12转换为一第一光信号；

S3：通过光纤将第一光信号传输给数据接收终端2；

S4：第二光电转换模块21将第一光信号转换为复数路第二电信号；

S5：第二信号整定模块22将复数路第二电信号复原，获得复数路复原电信号。

其中，S5步骤进一步包括步骤：

S51：对第二电信号通过通讯协议进行解码，获得复数路第三电信号；

S52：将复数路第三电信号转换为模拟信号；

S53：对模拟信号进行复原，获得复数路复原电信号。

本实施例中，S12步骤中，当第一电信号的信号种类为开关信号时，将第一电信号通过一第一光耦113进行预处理后再转换为数字信号；

S53步骤中，当模拟信号对应的第一电信号的信号种类为开关信号时，将模拟信号通过一第二光耦223转换为模拟信号。

例如：有两路电信号需要远距离传送到指定地点，一路信号是电源信号，最高24V，每过两分钟开断一次，使用符号A表示。另外一路信号是传感器信号，通过霍尔器件测定的电流值，精度为两位数，可以测量电流值范围为0～5A，使用符号B。两路电信号输入到数据发射终端1进行处理，在数据发射终端1的，第一信号整定模块11中对两个电信号分别进行分析：第一路电信号是开关量信号，因此只需要输入开关信息就可以完整表示电信号。第二路电信号是模拟信号，需要精确的将模拟信号转化为数学信号，因此需要相应的AD转换模块，对模拟信号进行处理。第一信号整定模块11中同时包含了A和B两路信号的整定工作，工作流程见，具体描述如下：

在第一信号整定模块11中，主要做以下工作：对于A路信号采用第一光耦113进行信号整定，第一光耦113的型号采用EL817是基本的并且常用的光耦，光耦内部由发光二极管和光电三极管构成，当发光二极管发光时，如果光强达到要求，光电三极管就会导通。将于3.3V电源相连，直接可以输出3.3V的电压信号。然后将B路信号和A路信号同时接入第一数模转换芯片111。本例中第一数模转换芯片111的型号为AD9135的芯片，将模拟信号转化为数字信号。型号为AD9135的芯片是双通道，高动态范围的数模转换器，最高可以提供2800MSPS的采样速率，可以在极宽的带宽内产生多载波，并可以在高速数据转换的同时实现低功耗，此模块内置宽带宽采样保持放大器，转换时钟，精密基准电压源和高速串行接口，有效地将模拟信号转化成串行接口进行输出，串口协议采用485协议。然后本实例通过使用第一串口转以太网传输模块112有效的将串口信号转换成以太网信号，第一串口转以太网传输模块112的型号采用ZLAN5103，ZLAN5103模块是一款功能强大的单串口服务器。可以实现RS232/485/422和TCP/IP协议转换，可以方便地使得串口设备连接到以太网和Internet。然后，将转换后的信号传输到第一光电转换模块12中，将TCP/IP信号电信号转换为光信号进行传输。第一光电转换模块12可采用思科公司的型号为GLC-LH-SM SFP的模块，其单模可以传输的距离为20公里，可以满足本实例的需要。

接着，将转换后的光信号通过光纤3进行传输，到达目的点之后，对其进行信号复原，此工作主要使用数据接收终端2进行处理。首先通过第二光电转换模块21，第二光电转换模块21可采用思科公司的型号为GLC-LH-SM SFP的模块，将光信号还原为电信号，然后通过第二串口转以太网传输模块221将TCP/IP信号转换为485串口信号，第二串口转以太网传输模块221的型号可采用ZLAN5103，通过对485信号的设置可以有效的将信号分成两路，A路信号和B路信号。两路信号都通过第二数模转换芯片222将数字信号转化为模拟信号，第二数模转换芯片222采用AD5683芯片。AD5683芯片为单通道16位数模转换芯片，可以有效将数字信号转化为模拟信号。转换成模拟信号后，B路信号直接输出，而A路信号通过第二光耦223转换成24V信号输出，第二光耦223的型号采用EL817，这样就实现了电路信号的复原。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多路电信号转光纤通讯系统，其特征在于，包括一数据发送终端和一数据接收终端，所述数据发送终端包括一第一信号整定模块和一第一光电转换模块，所述数据接收终端包括一第二光电转换模块和一第二信号整定模块；所述第一信号整定模块包括复数个第一电信号输入端和一第一电信号输出端，所述第一光电转换模块包括一第二电信号输入端和一光信号输出端，所述第一电信号输出端连接所述第二电信号输入端；所述第二光电转换模块包括一光信号输入端和一第二电信号输出端，所述第二信号整定模块包括一第三电信号输入端和复数个第三电信号输出端，所述第二电信号输出端连接所述第三电信号输入端。

2.根据权利要求1所述的多路电信号转光纤通讯系统，其特征在于，所述第一信号整定模块包括相互连接的一第一数模转换芯片和一第一串口转以太网传输模块，所述第一数模转换芯片连接所述第一电信号输入端，所述第一串口转以太网传输模块连接所述第一电信号输出端。

3.根据权利要求2所述的多路电信号转光纤通讯系统，其特征在于，所述第一信号整定模块还包括至少一第一光耦，所述第一光耦连接于所述第一电信号输入端与所述第一数模转换芯片之间。

4.根据权利要求2或3所述的多路电信号转光纤通讯系统，其特征在于，所述第二信号整定模块包括一第二串口转以太网传输模块和复数个第二数模转换芯片，所述第二数模转换芯片分别连接于所述第二串口转以太网传输模块和复数个所述第三电信号输出端之间。

5.根据权利要求4所述的多路电信号转光纤通讯系统，其特征在于，所述第二信号整定模块还包括至少一第二光耦，所述第二光耦连接于所述第二数模转换芯片与所述第三电信号输出端之间。

6.根据权利要求5所述的多路电信号转光纤通讯系统，其特征在于，所述第一数模转换芯片与所述第一串口转以太网传输模块之间和第二串口转以太网传输模块与第二数模转换芯片之间分别采用485串口传输协议。

7.一种基于权利要求1所述的多路电信号转光纤通讯系统的多路电信号转光纤通讯方法，包括步骤：

S1：将复数路第一电信号输入所述第一信号整定模块对所述第一电信号进行整定，获得一路整定后电信号；

S2：将所述整定后电信号通过所述第一光电转换模块转换为一第一光信号；

S3：通过光纤将所述第一光信号传输给所述数据接收终端；

S4：所述第二光电转换模块将所述第一光信号转换为复数路第二电信号；

S5：所述第二信号整定模块将复数路所述第二电信号复原，获得复数路复原电信号。

8.根据权利要求7所述的多路电信号转光纤通讯方法，其特征在于，所述S1步骤进一步包括步骤：

S11：对复数路所述第一电信号按照信号种类进行分类，所述信号种类包括模拟信号和开关信号；

S12：按照所述信号种类对所述第一电信号进行预处理后转换为或直接转换为数字信号；

S13：将所述数字信号通过通讯协议进行编码，获得所述路整定后电信号。

9.根据权利要求8所述的多路电信号转光纤通讯方法，其特征在于，所述S5步骤进一步包括步骤：

S51：对所述第二电信号通过所述通讯协议进行解码，获得复数路第三电信号；

S52：将复数路所述第三电信号转换为模拟信号；

S53：对所述模拟信号进行复原，获得复数路所述复原电信号。

10.根据权利要求9所述的多路电信号转光纤通讯方法，其特征在于，所述S12步骤中，当所述第一电信号的信号种类为开关信号时，将所述第一电信号通过一第一光耦进行预处理后再转换为所述数字信号；

所述S53步骤中，当所述模拟信号对应的所述第一电信号的信号种类为开关信号时，将所述模拟信号通过一第二光耦转换为模拟信号。