CN116418088B - 一种应用于光纤的电路及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光纤传输的技术领域，尤其是涉及一种应用于光纤的电路及装置，其电路包括电光转换电路、光电充电电路和电池；所述电光转换电路用于将电信号转换为光信号，以使光纤能够传输光信号；所述光电充电电路用于将光信号转换为电信号并为电池充电；所述电池用于供电。本申请具有能够使电池持续供电的效果。

Description

一种应用于光纤的电路及装置

技术领域

本申请涉及光纤传输的技术领域，尤其是涉及一种应用于光纤的电路及装置。

背景技术

光纤全称为光导纤维，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，也是利用光在这些纤维中以全内反射原理传输的光传导工具。

光纤的一端设置用于将电信号转换为光信号的装置，然后光信号在光纤中传输，被光纤的另一端设置的用于将光信号转换为电信号的装置接收，能够实现数据的传输。用于将电信号转换为光信号的装置处设置有外部电源，能够持续供电，不会出现电量耗尽的问题。而在用于将光信号转换为电信号的装置处需要设置电池，电池不能持续为装置供电，因为电池的电量会被耗尽，需要进行更换。并且，由于受到限制，电池不能用外部电源替换。

所以如何使电池能够持续供电成为亟需解决的问题。

发明内容

为了能够使电池持续供电，本申请提供了一种应用于光纤的电路及装置。

第一方面，本申请提供的一种应用于光纤的电路采用如下的技术方案：

一种应用于光纤的电路，包括电光转换电路、光电充电电路和电池；

所述电光转换电路用于将电信号转换为光信号，以使光纤能够传输光信号；

所述光电充电电路用于将光信号转换为电信号并为电池充电；

所述电池用于供电。

通过采用上述技术方案，在未进行数据传输时，电光转换电路持续将电信号转换为光信号，光信号通过光纤传输至光电充电电路，光电充电电路持续输出电能从而为电池充电，以使电池能够保持电量，使电池能够在数据传输时持续供电。

可选的，还包括供电电路，所述供电电路包括稳压芯片U6、电容器C15、电容器C16、电容器E1和电容器E2，所述稳压芯片U6的1引脚连接于所述电池，所述稳压芯片U6的1引脚还连接于所述电容器E1，所述电容器E1的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的1引脚还连接于所述电容器C15，所述电容器C15的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的2引脚连接于接地端，所述稳压芯片U6的5引脚连接于所述电容器C16，所述电容器C16的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的5引脚还连接于所述电容器E2，所述电容器E2的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的5引脚还连接有供电端VCC，所述供电端VCC连接于光电充电电路。

通过采用上述技术方案，供电电路对电池的输出进行稳压，从而为光电充电电路供电。

可选的，所述光电充电电路包括比较器U3、探测二极管D4、电容器C4、电容器C6、电感器L1、MOS管Q3、二极管D3、电阻器R10、电阻器R11和电阻器R23，所述探测二极管D4的阴极端连接于接地端，所述探测二极管D4的阴极端还连接于所述电容器C4，所述电容器C4的另一端连接于所述探测二极管D4的阳极端，所述探测二极管D4的阳极端还连接于所述电感器L1，所述电感器L1的另一端连接于所述二极管D3的阳极端，所述二极管D3的阴极端连接于所述电阻器R23，所述电阻器R23的另一端连接于所述电池；所述MOS管Q3的漏极连接于所述二极管D3的阳极端，所述MOS管Q3的源极连接于接地端，所述MOS管Q3的栅极连接于所述比较器U3的1引脚；所述比较器U3的2引脚连接于接地端，所述比较器U3的3引脚连接于所述探测二极管D4的阳极端，所述比较器U3的4引脚连接有电阻器R10，所述电阻器R10的另一端连接于接地端，所述比较器U3的5引脚连接于所述电阻器R11，所述电阻器R11的另一端连接于所述比较器U3的4引脚，所述比较器U3的6引脚连接于供电端VCC，所述比较器U3的6引脚连接有电容器C6，所述电容器C6的另一端连接于接地端。

通过采用上述技术方案，利用电容器C4与比较器U3配合，能够自动判断是否为电光转换电路处持续输出光信号，在判断为是的情况下，光电充电电路为电池充电，从而实现电池能够持续供电的目的。

可选的，还包括光电转换电路，所述光电转换电路包括电阻器R2、电阻器R5、电阻器R7、三极管Q2、反向施密特触发器U1B和反向施密特触发器U1C，所述探测二极管D5的阴极端连接于所述供电端VCC，所述探测二极管D5的阳极端连接于所述电阻器R7，所述电阻器R7的另一端连接于接地端，所述探测二极管D5的阳极端还连接于所述电阻器R5，所述电阻器R5的另一端连接于所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极连接于接地端，所述三极管Q2的集电极连接于所述电阻器R2，所述电阻器R2的另一端连接于所述供电端VCC，所述三极管Q2的集电极还连接于所述反向施密特触发器U1B的输入端，所述反向施密特触发器U1B的输出端连接于所述反向施密特触发器U1C的输入端，所述反向施密特触发器U1C的输出端连接有连接端UCARXD，所述连接端UCARXD用于连接接收电信号的接收设备。

通过采用上述技术方案，光电转换电路用于在数据传输时将光信号转换为电信号，并且传输至接收设备处。其中设置的反向施密特触发器用于消除噪声影响，并且反向施密特触发器能够输出稳定的高电平或者低电平，减小接收设备识别错误的可能性。

可选的，所述电光转换电路包括反向施密特触发器U1A、电阻器R3、电阻器R4、电阻器R6、电容器C2、三极管Q1和发光二极管D2，所述反向施密特触发器U1A的1引脚连接有连接端UCATXD，所述连接端UCATXD用于连接发送电信号的发送设备，所述反向施密特触发器U1A的8引脚连接有外部电源DVCC，所述反向施密特触发器U1A的4引脚连接于接地端，所述反向施密特触发器U1A的7引脚连接于所述电阻器R3，所述电阻器R3的另一端连接于所述电阻器R4，所述电阻器R4的另一端连接于所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极连接于所述电阻器R1，所述电阻器R1的另一端连接于所述外部电源DVCC，所述三极管Q1的发射极连接于所述发光二极管D2的阳极端，所述发光二极管D2的阴极端连接于接地端，所述电阻器R6的一端连接于所述电阻器R3和所述电阻器R4的连接点上，所述电阻器R6的另一端连接于接地端，所述电容器C2与所述电阻器R6并联。

第二方面，本申请提供的一种应用于光纤的装置采用如下的技术方案：

一种应用于光纤的装置，包括：包括第一装置和第二装置，第一装置包括如第一方面所述的电光转换电路，第二装置包括如第一方面所述的光电充电电路和电池，所述光电充电电路连接于电池，所述第一装置和所述第二装置通过光纤连接。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在未进行数据传输时，电光转换电路持续将电信号转换为光信号，光信号通过光纤传输至光电充电电路，光电充电电路持续输出电能从而为电池充电，以使电池能够保持电量，使电池能够在数据传输时持续供电；

2.利用电容器C4与比较器U3配合，能够自动判断是否为电光转换电路处持续输出光信号，在判断为是的情况下，光电充电电路为电池充电，从而实现电池能够持续供电的目的。

附图说明

图1是本申请实施例整体的连接框图。

图2是本申请实施例电光转换电路的原理图。

图3是本申请实施例供电电路的原理图。

图4是本申请实施例光电转换电路的原理图。

图5是本申请实施例光电充电电路的原理图。

附图标记说明：1、电光转换电路；2、光电转换电路；3、光电充电电路；4、电池；5、供电电路。

具体实施方式

以下结合附图1-5及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例一

本申请实施例公开一种应用于光纤的电路。参照图1，一种应用于光纤的电路包括电光转换电路1、光电转换电路2、光电充电电路3、电池4和供电电路5，电光转换电路1的输出端连接于光纤，光纤的另一端连接于光电转换电路2的输入端，光电转换电路2的输出端用于连接接收设备，光电转换电路2连接于电池4，供电电路5连接于光电转换电路2。

电光转换电路1用于将电信号转换为光信号，光纤传输光信号从而使光电转换电路2能够接收到光信号，光电转换电路2将光信号转换为电信号，并且接收设备接收光电转换电路2输出的电信号，电池4则用于供电。此过程完成了数据的传输。

光纤用于连接光电转换电路2的一端还连接于光电充电电路3，光电充电电路3还连接于电池4，在电光转换电路1空闲时，即未进行数据传输时，电光转换电路1持续发出光，光通过光纤传播至光电充电电路3，以使光电充电电路3能够利用光转换出电从而为电池4充电。

参照图2，电光转换电路1包括反向施密特触发器U1A、电阻器R3、电阻器R4、电阻器R6、电容器C2、三极管Q1和发光二极管D2，反向施密特触发器U1A的1引脚连接于连接端UCATXD，连接端UCATXD用于连接发送电信号的发送设备，反向施密特触发器U1A的8引脚连接于外部电源DVCC，反向施密特触发器U1A的4引脚连接于接地端，反向施密特触发器U1A的7引脚连接于电阻器R3，电阻器R3的另一端连接于电阻器R4，电阻器R4的另一端连接于三极管的基极，三极管Q1的集电极连接于电阻器R1，电阻器R1的另一端连接于外部电源DVCC，三极管Q1的发射极连接于发光二极管D2的阳极端，发光二极管D2的阴极端连接于接地端，电阻器R6的一端连接于电阻器R3和电阻器R4的连接点上，电阻器R6的另一端连接于接地端，电容器C2与电阻器R6并联。

连接端UCATXD连接于用于发送电信号的设备，经过反向施密特触发器U1A，反向施密特触发器U1A将信号反向并且输出稳定的高电平或者低电平，从而控制三极管Q1通断，在三极管Q1的基极接收到高电平时，三极管Q1导通，此时发光二极管D2的阳极端与外部电源DVCC连通，发光二极管D2工作发光，发光二极管D2发出的光经过光纤传输至光电充电电路3和光电转换电路2。

参照图3，供电电路5包括稳压芯片U6、电容器C15、电容器C16、电容器E1和电容器E2，稳压芯片U6的1引脚连接于电池4，稳压芯片U6的1引脚还连接于电容器E1，电容器E1的另一端连接于接地端，稳压芯片U6的1引脚还连接于电容器C15，电容器C15的另一端连接于接地端，稳压芯片U6的2引脚连接于接地端，稳压芯片U6的5引脚连接于电容器C16，电容器C16的另一端连接于接地端，稳压芯片U6的5引脚还连接于电容器E2，电容器E2的另一端连接于接地端，稳压芯片U6的5引脚还连接有供电端VCC。稳压芯片U6的3引脚与4引脚均悬空。

供电电路中的各个电容器能够起到滤波作用。稳压芯片U6可选型号为TPS70933DBVR的稳压芯片。

参照图4，光电转换电路2包括探测二极管D5、电阻器R2、电阻器R5、电阻器R7、三极管Q2、反向施密特触发器U1B和反向施密特触发器U1C，探测二极管D5的阴极端连接于供电端VCC，探测二极管D5的阳极端连接于电阻器R7，电阻器R7的另一端连接于接地端，探测二极管D5的阳极端还连接于电阻器R5，电阻器R5的另一端连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接于接地端，三极管Q2的集电极连接于电阻器R2，电阻器R2的另一端连接于供电端VCC，三极管Q2的集电极还连接于反向施密特触发器U1B的输入端，反向施密特触发器U1B的输出端连接于反向施密特触发器U1C的输入端，反向施密特触发器U1C的输出端连接于连接端UCARXD，连接端UCARXD用于连接接收电信号的接收设备。

发光二极管D2发出的光经过光纤的传输，照射到探测二极管D5上，探测二极管D5导通，此时三极管Q2的基极转换为高电平，三极管Q2导通，导致反向施密特触发器U1B的输入端连接于接地端，即反向施密特触发器U1B的输入端由高电平转换为低电平，则反向施密特触发器U1B输出低电平，反向施密特触发器U1C的输入端转换为低电平，反向施密特触发器U1C输出低电平。探测二极管D5未被照射时的情况与上述情况相反，反向施密特触发器U1B的输入端由低电平转换为高电平，反向施密特触发器U1B的输出端输出低电平，反向施密特触发器U1C的输入端接收低电平，反向施密特触发器U1C的输出端输出低电平。

参照图5，光电充电电路3包括比较器U3、探测二极管D4、电容器C4、电容器C6、电感器L1、MOS管Q3、二极管D3、电阻器R10、电阻器R11和电阻器R23，探测二极管D4的阴极端连接于接地端，探测二极管D4的阴极端还连接于电容器C4，电容器C4的另一端连接于探测二极管D4的阳极端，探测二极管D4的阳极端还连接于电感器L1，电感器L1的另一端连接于二极管D3的阳极端，二极管D3的阴极端连接于电阻器R23，电阻器R23的另一端连接于电池4。MOS管Q3的漏极连接于二极管D3的阳极端，MOS管Q3的源极连接于接地端，MOS管Q3的栅极连接于比较器U3的1引脚。

其中，比较器U3可选用型号为TLV3012AIDBV的比较器。

采用探测二极管D4和探测二极管D5两个探测二极管的方式，需要一分二的光纤连接线，即光纤连接线的单头端连接于光纤，光纤连接线的双头端分别连接于探测二极管D4和探测二极管D5，以实现两者均能够接收通过光纤传输的光。并且，接收设备根据数据传输时间预设状态切换，当处于数据传输时间时，接收设备转换为能够进行数据传输的状态，此时能够接收光电转换电路转换2输出的信号；当处于非数据传输时，接收设备转换无法进行数据传输的状态，此时接收设备不接收光电转换电路转换2输出的信号，即光纤中持续传输光，从而为电池4充电

比较器U3的2引脚连接于接地端，比较器U3的3引脚连接于探测二极管D4的阳极端，比较器U3的4引脚连接于电阻器R10，电阻器R10的另一端连接于接地端，比较器U3的5引脚连接于电阻器R11，电阻器R11的另一端连接于比较器U3的4引脚，比较器U3的6引脚连接于供电端VCC，比较器U3的6引脚连接于电容器C6，电容器C6的另一端连接于接地端。

在用于发送电信号的设备未进行数据传输时，此时发光二极管2持续发光，即连接端UCATXD持续输出高电平，探测二极管D4持续接受光的照射，电容器C4被充电，导致电容器C4两端的电压持续升高，当电容器C4的电压升高至大于比较器U3的基准电压后，比较器U3的1引脚输出高电平，从而使MOS管Q3导通，此时电容器C4中的电荷向电感器L1移动并储存，由于电容器C4中电荷转移导致电容器C4两端的电压降低，即比较器U3的3引脚处的电压降低，当比较器U3的3引脚的电压低于比较器U3的基准电压时，比较器U3的1引脚输出低电平，MOS管Q3停止导通，此时电感器L1通过电感器L1为电池4充电。

本实施例中，反向施密特触发器可选用型号为74AHC3G14DP的三路反向施密特触发器，此型号能够满足本实施例的使用，并且本实施例中反向施密特触发器U1B和反向施密特触发器U1C可以使用一个此型号的三路反向施密特触发器，对于反向施密特触发器U1B和反向施密特触发器U1C需要供电的部分图中未示出，但是根据反向施密特触发器U1A的供电即可了解，反向施密特触发器U1B和反向施密特触发器U1C两者的供电引脚连接于供电端VCC，两者的接地引脚连接于接地端。反向施密特触发器用于消除噪声并输出稳定的高电平或者低电平。

本实施例中，对于持续的电信号描述是表示用于充电的电信号，即持续导通从而使发光二极管D2长时间保持发光状态。而在传输数据时，虽然电信号也是持续发送，但是中间会有间断，即发光二极管D2是在发光与不发光两种状态之间切换的。本领域人员能够理解上述描述，并根据描述实施。

本申请实施例一种应用于光纤的电路的实施原理为：接收设备根据预设数据传输时间切换至能够进行数据传输的状态，在进行数据传输时，由于电光转化电路输出的光信号不是连续的，所以光电充电电路3处的电容器C4会间断的充电放电，导致电容器C4两端电压不会高于比较器U3的基准电压。所以此时能够正常的进行数据传输。

接收设备根据预设传输时间切换至无法进行数据传输的状态，即不进行数据传输时，此时发光二极管D2持续工作，即光电充电电路3中的探测二极管D4持续接受光的照射，所以电容器C4被持续充电，从而使电容器C4两端的电压能够大于比较器U3的基准电压，进而实现对电池4的充电。

实施例二

与实施例一不同的是，探测二极管D4和探测二极管D5只需要一个，即利用一个探测二极管D45代替探测二极管D4和探测二极管D5，同时增加一个切换模块，切换开关包括A端、B端和C端，切换模块能够实现A端与B端连接，或者A端与C端连接。A端连接于探测二极管D45，B端连接于光电转换电路2，C端连接于光电充电电路3。

切换模块的控制端连接于接收设备，接收设备根据预设的数据传输时间控制切换模块的切换。在需要数据传输时，接收设备控制切换模块动作，以使A端与B端连通，此时探测二极管D45接收光信号后由光电转换电路2转换为电信号，从而传输至接收设备，以实现数据传输。在不需要数据传输时，接收设备控制切换模块动作，以使A端与C端连通，此时探测二极管D45持续接收光纤传输的光，然后光电充电电路3转换为电能为电池4充电。

本申请实施例还公开一种应用于光纤的装置，一种应用于光纤的装置包括第一装置和第二装置，第一装置包括如第一方面所述的电光转换电路，第二装置包括如第一方面所述的光电充电电路和电池，所述光电充电电路连接于电池，所述第一装置和所述第二装置通过光纤连接。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (3)

1.一种应用于光纤的电路，其特征在于：包括电光转换电路（1）、光电充电电路（3）和电池（4）；

所述电光转换电路（1）用于将电信号转换为光信号，以使光纤能够传输光信号；

所述光电充电电路（3）用于将光信号转换为电信号并为电池（4）充电；

所述电池（4）用于供电；

还包括供电电路（5），所述供电电路（5）包括稳压芯片U6、电容器C15、电容器C16、电容器E1和电容器E2，所述稳压芯片U6的1引脚连接于所述电池（4），所述稳压芯片U6的1引脚还连接于所述电容器E1，所述电容器E1的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的1引脚还连接于所述电容器C15，所述电容器C15的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的2引脚连接于接地端，所述稳压芯片U6的5引脚连接于所述电容器C16，所述电容器C16的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的5引脚还连接于所述电容器E2，所述电容器E2的另一端连接于接地端，所述稳压芯片U6的5引脚还连接有供电端VCC，所述供电端VCC连接于光电充电电路（3）；

所述光电充电电路（3）包括比较器U3、探测二极管D4、电容器C4、电容器C6、电感器L1、MOS管Q3、二极管D3、电阻器R10、电阻器R11和电阻器R23，所述探测二极管D4的阴极端连接于接地端，所述探测二极管D4的阴极端还连接于所述电容器C4，所述电容器C4的另一端连接于所述探测二极管D4的阳极端，所述探测二极管D4的阳极端还连接于所述电感器L1，所述电感器L1的另一端连接于所述二极管D3的阳极端，所述二极管D3的阴极端连接于所述电阻器R23，所述电阻器R23的另一端连接于所述电池（4）；所述MOS管Q3的漏极连接于所述二极管D3的阳极端，所述MOS管Q3的源极连接于接地端，所述MOS管Q3的栅极连接于所述比较器U3的1引脚；所述比较器U3的2引脚连接于接地端，所述比较器U3的3引脚连接于所述探测二极管D4的阳极端，所述比较器U3的4引脚连接于所述电阻器R10，所述电阻器R10的另一端连接于接地端，所述比较器U3的5引脚连接于所述电阻器R11，所述电阻器R11的另一端连接于所述比较器U3的4引脚，所述比较器U3的6引脚连接于供电端VCC，所述比较器U3的6引脚连接于所述电容器C6，所述电容器C6的另一端连接于接地端。

2.根据权利要求1所述的一种应用于光纤的电路，其特征在于：还包括光电转换电路（2），所述光电转换电路（2）包括探测二极管D5、电阻器R2、电阻器R5、电阻器R7、三极管Q2、反向施密特触发器U1B和反向施密特触发器U1C，所述探测二极管D5的阴极端连接于所述供电端VCC，所述探测二极管D5的阳极端连接于所述电阻器R7，所述电阻器R7的另一端连接于接地端，所述探测二极管D5的阳极端还连接于所述电阻器R5，所述电阻器R5的另一端连接于所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极连接于接地端，所述三极管Q2的集电极连接于所述电阻器R2，所述电阻器R2的另一端连接于所述供电端VCC，所述三极管Q2的集电极还连接于所述反向施密特触发器U1B的输入端，所述反向施密特触发器U1B的输出端连接于所述反向施密特触发器U1C的输入端，所述反向施密特触发器U1C的输出端连接有连接端UCARXD，所述连接端UCARXD用于连接接收电信号的接收设备。

3.根据权利要求1所述的一种应用于光纤的电路，其特征在于：所述电光转换电路（1）包括反向施密特触发器U1A、电阻器R3、电阻器R4、电阻器R6、电容器C2、三极管Q1和发光二极管D2，所述反向施密特触发器U1A的1引脚连接有连接端UCATXD，所述连接端UCATXD用于连接发送电信号的发送设备，所述反向施密特触发器U1A的8引脚连接有外部电源DVCC，所述反向施密特触发器U1A的4引脚连接于接地端，所述反向施密特触发器U1A的7引脚连接于所述电阻器R3，所述电阻器R3的另一端连接于所述电阻器R4，所述电阻器R4的另一端连接于所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极连接于所述电阻器R1，所述电阻器R1的另一端连接于所述外部电源DVCC，所述三极管Q1的发射极连接于所述发光二极管D2的阳极端，所述发光二极管D2的阴极端连接于接地端，所述电阻器R6的一端连接于所述电阻器R3和所述电阻器R4的连接点上，所述电阻器R6的另一端连接于接地端，所述电容器C2与所述电阻器R6并联。