CN2031984U

CN2031984U - 调频光纤dc/dc变换传输装置

Info

Publication number: CN2031984U
Application number: CN 88204677
Authority: CN
Inventors: 吴彝尊; 辛化柏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-03
Filing date: 1988-05-03
Publication date: 1989-02-01

Abstract

一种调频光纤DC/DC变换传输装置，主要利用光纤的电绝缘性和抗干扰性以实现DC/DC变换传输功能，在电路设计中采用调频信号传输方式，故能解决直流信号传输易漂移，传输功率易受光纤弯曲影响的问题。

Description

本实用新型涉及一种调频光纤DC／DC变换传输装置。

在大功率电子、电力系统中，许多部位的电压是非常高的，但有时又需要随时检测位于这些部位或处于其附近的元器件的工作状态，这就需要用某种变换装置将反应这些元器件工作状态的某些信号检测出来，比如在大功率电台发射机中，其末级电压高达几十千伏，直接去监测末级输出的工作状态对操作人员非常危险，用一般电路变换装置进行间接测量也有高压意外地直接进入变换装置的危险。另外，在这类大功率电子、电力系统中，电磁环境也非常恶劣，干扰电磁波常会通过传输线路耦合到变换装置中，严重影响测量精度。

本实用新型提出的调频光纤DC／DC变换传输装置利用了光纤的电绝缘性和抗电磁干扰性的特点，完全解决了以往不易隔离高压对人体危害和电磁干扰对测量精度的影响问题。

附图1是这种传输装置结构图，附图2是这种传输装置中电路部分的框图，附图3、4分别是这种传输装置电路部分的发送端部分和接收端部分的实施例1，附图5、6是电路部分的实施例2，附图7是电路部分发送端的实施例3，下面对照附图来详述传输装置的结构和工作原理。

附图1中，A为该变换传输装置的发送装置，B为接收装置，C为光纤。A中，a为屏蔽壳，b为发送装置电路部分，c为接线柱；B中，d为屏蔽壳，e为接收装置电路部分，f为仪表，g为报警指示器。将接线柱c连接欲检测端，则检测端信号进入c经变换后成为光信号，它通过光纤C传至接收装置，经变换后变回电信号将数值显示在仪表上，使工作人员能在远离高压处安全地检测欲检测端的电压变化情况。这里，屏蔽壳a、d是为防止干扰而装设的，电路板，仪表，报警指示器都按通常的办法固定在壳体上，光纤的两端分别与位于发送装置中电路部分的发光二极管和位于接收装置中电路部分的光电检波二极管按标准方法耦合好固定在电缆头中。

附图2是该变换传输装置电路部分的原理框图，从图中可见，发送端部分电路主要由放大器1，V／F变换器（电压信息变成频率信息），LED部分（将电信号变为光信号）组成，接收端部分电路由PD部分（将光信号变成电信号）、放大器2，F／V变换器（将频率信号变至电压信号）、放大器3和报警器组成。如前所述，整个装置的任务是将输入端较小的直流电压信号通过装置传输后线性地转变为较大的直流电压信号，从而在输出端接上测量表即能测输入端电压，实验表明，直接采用直流传输会产生较大的漂移，而且经过光纤传输的光功率还会因光纤弯曲等因素的影响而不稳定，因此，设计采用调频方式，将输入直流信号转换为调频脉冲信号，传输后再变回直流信号，从而克服直流传输所存在的缺点。整个电路部分的工作原理如下：

在发送端部分，从输入端（它有导线连至机壳外的接线柱C）进入的直流电压信号经过放大器1放大后进入V／F变换器，该变换器一般可采用压控振荡器，它在一定大小电压信号激励下就会输出具有一定频率的脉冲电流信号，随后该电流信号进入LED部分，LED部分由驱动部分和一发光二极管组成，电流信号经驱动部分后推动发光二极管发出不同频率的光信号，光信号通过光纤传输后即进入接收端的PD部分，（如前所述，光纤的一端与LED部分中的发光二极管耦合好，另一端则与接收端部分的PD中的光电检波二极管耦合好）PD部分中的光电检波二极管将光信号变回电信号，它经过放大器2后进入F／V变换器，变至直流电压后再进入放大器3，然后一路输出至仪表，另一路接至报警器，报警器的工作原理很简单，它可以采用常见的继电器驱动报警电路，当电压超过一定的程度后继电器动作，接通某些报警装置——如指示灯，蜂鸣器等。在构成电路时，一般均采用集成电路完成各部分功能，比如采用型号为LF147，LF347，LF156，LF256，LF356，LM741，LF747，OP－O7等运算放大器完成放大、驱动功能，采用压控振荡器（如型号为LM331，AD537的压控振荡器）完成V／F、F／V变换功能，所需注意的仅是简单的级间的匹配问题。由于光信号传输距离短，并考虑到价廉要求，故LED中采用普通指示用的普通光发光二极管，PD中采用着普通光光电检波二极管，并用大孔径（如300μm）光纤以便与指示用发光二极管耦合。

下面给出几种调频光纤DC／DC变换传输装置电路部分的实施例。

附图3、4分别是实施例1的发送端部分和接收端部分电路图，由附图3可见，放大器1主要由超低漂移的运算放大器OP－O7EP构成，R₅，C₁起级间耦合作用；V／F变换器采用型号为LM331的压控振荡器，LED部分由型号为LF356的运算放大器和BG₁，D₁，D₂R₁₂，构成，LF356起恒流驱动作用，增加功率稳定性，二极管D₁起保护D₂的作用，D₂为发光二极管（型号为HG413），图中其它电阻，电容均是为保证集成块正常工作而按惯例设置的，不再详述。附图4中，PN结型光电检波二极管D₃构成PD部分，放大器2主要由运算放大器LF356组成，R₁₃、R₁₄起耦合匹配作用；F／V变换器由LM331压控振荡器构成，C₄起耦合作用；放大器3由运算放大器OP－O7，LF356构成。它们起到输出驱动作用，D₄起保护BG₂作用，R₂₃起耦合匹配作用；报警器由起放大驱动作用的LF356，BG₃和继电器J构成，调节R₂₉可改变输出电流值从而改变报警电压值，继电器采用超小型JRC－5M，12V继电器。这样，当输入端有直流电压后，它通过OP－O7放大后耦合入LM331的7端，3端便输出具有一定频率的脉冲，经LF356后由D₃变为光脉冲，通过光纤后由D₃变为电脉冲后进入LF356，放大后进入LM331的6脚，1脚即输出直流电流信号，它经OP－7，LF356放大后在BG₂发射极处一路输出至仪表，另一路进入LF356放大并成为电流通过D₅进入BG₃基极，D₅起保护作用，当输入电流超过一定的值，BG₃集电极上电流就会大得足以使继电器动作，从而报警装置即报警。

附图5、6分别是实施例2的发送端部分和接收端部分电路图，从附图5可见，放大器1由IC_1a构成，V／F变换器由IC_2a构成，IC_3aBG₁、D_1a、D_2a构成LED部分，其中IC_1a、IC_3a分别为OP－O7和LF356，相应的电阻R_1a、R_2a、R_3a，均按惯例设置，IC_2a为JOM－O2压控振荡器。图6中，IC_4a构成放大器2，IC_5a构成F／V变换器，IC_6a，IC_7a，BG_2a构成放大器3，D_4a起保护BG_2a作用，IC_8a和BG_3a构成报警器主要部分，D_5a起保护作用，J_a为继电器，其中IC_4a、IC_6a、IC_7a、IC_8a分别采用LF356，OP－O7、LF356、LF356运放器，IC_5a为BG031压控振荡器，其工作过程与实施例1完全类似，不再详述。

附图7是实施例3的发送端部分的电路图，由图可见，IC_1b构成放大器1，IC_2b构成V／F变换器，IC_3b接在IC_2b1、7脚之间，能起到放大作用，IC_4b，BG_1bD_2bD_3b构成LED部分，这里，IC_1b、IC_3b、IC_4b可采用型号为LM741，747，LF147347，156，256，356运放器的任几种，IC₂₆采用LM331压控振荡器，其工作原理与前亦完全类似，不再详述。

经实测发现，以上几种电路具体实现的调频光纤DC／DC变换传输装置测量精度高，稳定性好，抗干扰性强，隔高压效果更是极佳，比如实施例1的指标如下：

1、输入电压范围：0～300mV （R_in＝10KΩ）

2、输出电压范围：0～5V （R_l＝50Ω）

3、精度误差：＜1％

4、隔离电压：＞40KV（DC）

5、瞬态响应：＜40ms

6、使用环境：温度5℃～55℃，湿度95％（25℃），海拔0～2000米。

Claims

1、一种调频光纤DC/DC变换传输装置，它包括一个发送装置A和一个接收装置B，发送装置A的电路部分b位于屏蔽壳a中，接收装置B的电路部分e位于屏蔽壳d中，其特征在于：

(1)发送装置A的电路部分b包括放大器1、V/F变换器和LED部分，放大器1的输入端与位于屏蔽壳a上的接线柱c相连，其输出端与V/F变换器的输入端相连，V/F变换器由压控振荡器构成，其输出端与LED部分中驱动放大部分输入端相连，LED部分中有一发光二极管；

(2)接收装置B的电路部分e包括PD部分、放大器2、F/V变换器、放大器3和报警器，PD部分中有一光电检波二极管，其输出与放大器2输入端相连，F/V变换器的输入端和输出端分别与放大器2的输出端与放大器3的输入端相连，放大器3的输出端一路与位于屏蔽壳面上的仪表f相连，另一路进入报警器输入端，报警器包括驱动部分和继电器，继电器触点连接报警指示器g；

(3)光纤c的一端与发送装置A的LED部分中发光二极管耦合，另一端与接收装置B的PD部分中光电检波管耦合。

2、如权利要求1所述调频光纤DC／DC变换传输装置，其特征在于：

电路部分中的发光二极管和光电检波管均为普通光管，光纤为大孔径光纤。

3、如权利要求书1或2所述调频光纤DC／DC变换传输装置，其特征在于：

（1）发送装置A的电路部分b中，放大器1采用型号为OP－O7运算放大器构成，V／F变换器采用型号为LM331压控振荡器构成，LED部分采用型号为LF356运算放大器和BG₁，D₁，D₂构成，OP－O7的输出通过R₅、C₁耦合至LM331的7脚，LM331的3脚接至LF356的“＋”端，其输出接至BG₁基极，D₁、D₂反向并联后接在BG₁集电极上，D₂为发光二极管；

（2）接收装置B的电路部分e中，PD部分由光电检波管构成，放大器2由型号为LF356的运算放大器构成，F／V变换器采用型号为LM331的压控振荡器，放大器3包括型号为OP－O7和LF356的运算放大器和BG₂，BG₂的基极和发射极间有D₄，报警器包括型号为LF356的运算放大器，BG₃和继电器J，LE356输出与BG₃基极间有D₅，放大器2的输出端通过C₄耦合至LM3316脚，LM331的1脚通过R₂₃耦合至OP－O7的“＋”端，OP－O7的输出连至LF356的“＋”端，LF356输出连至BG₂基极，总输出端位于BG₂发射极和地之间，BG₂发射极与报警器中的LF356的“＋”端相连，继电器线圈位于BG₃集电极上。