CN204064454U - 模数兼容的手持式光功率计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模数兼容的手持光功率计，包括主单片机，还设有用于择一接入模拟探测器或数字探测器的模数通用接口，该模数通用接口通过并联的第一支路和第二支路接入所述主单片机，其中，第一支路直接连接于模数通用接口与主单片机之间；第二支路包括连接于模数通用接口与主单片机之间的模数处理电路；模数通用接口输入端具有排布在不同位置上的第一引脚和第二引脚，所述第一引脚用于导通模拟探测器与第一支路的连接，所述第二引脚用于导通数字探测器与第二支路的连接。本实用新型光功率计，实现了模数兼容，扩展了测量功率的范围。

Description

模数兼容的手持式光功率计

技术领域

本实用新型涉及光功率测试设备领域，尤其涉及模数兼容的手持式光功率计。

背景技术

光功率计是测量光功率大小的仪器，是激光技术、光通信和光纤传感等一些高新技术领域中测量光功率、光衰减量必不可少的常用测量仪表。随着我国激光技术与光纤应用技术的迅速发展，光功率计的需求量与日俱增特别是野外作业、工程施工现场等方面的便于携带、操作简单、性能稳定的光功率计。

例如，公开号为CN102252752A的专利文献公开了一种便携式USB光功率计，包括光探测器，光探测器将探测到光信号的功率转化为电流信号，然后经电流/电压转换电路后转变为电压信号，再经过电压放大电路放大后输入单片机变为数字量，通过USB接口电路将所述数字量输入到计算机，该光功率计通过USB技术与计算机连接，可以将数据直接储存在计算机中。

公开号为CN202533173U的专利文献公开了一种带有USB串口通信的光功率计，包括：探测器、模拟信号转换模块、信号放大电路、光源频率判别模块、单片机控制系统、USB串口转换电路、电源管理电路；探测器连接模拟信号转换模块；模拟信号转换模块连接信号放大电路和光源频率判别模块；信号放大电路和光源频率判别模块与单片机连接；单片机连接信号放大电路、光源频率检测模块、USB串口转换电路；电源管理电路给上述各模块提供电源。

目前国内的光功率计基本上只支持一个波长或者几个波长测量，探测器与光功率计仪表之间的通信一般采用模拟信号传输，而模拟信号长距离传输会造成测量结果不准确，且易受到外界的干扰，在小功率测量中尤为明显。同时，数字探测器的应用在逐渐增加。数字探测器与光功率计仪表之间采用数字通信，解决了模拟信号不易长距离传输、易被干扰和易损耗的问题。

由于模拟探测器和数字探测器与光功率计仪表之间的通信方式不同，导致了它们之间的连接方式也不相同，如何将这两种类型的探测器兼容地连接到光功率计仪表上，是一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种手持光功率计，既支持模拟光探测器，同时也支持数字探测器。

一种模数兼容的手持光功率计，包括主单片机，还设有用于择一接入模拟探测器或数字探测器的模数通用接口，该模数通用接口的输出端通过并联的第一支路和第二支路接入所述主单片机，其中，

第一支路直接连接于模数通用接口与主单片机之间；

第二支路包括连接于模数通用接口与主单片机之间的模数处理电路；

所述模数通用接口的输入端具有排布在不同位置上的第一引脚和第二引脚，所述第一引脚用于导通数字探测器与第一支路的连接，所述第二引脚用于导通模拟探测器与第二支路的连接。

其中，不同类型的光探测器为模数通用接口的对应引脚供电，从而导通相应支路：

若使用数字探测器，则第一引脚得电，即导通第一支路；若使用模拟探测器，则导通第二支路。由于第一引脚和第二引脚在不同位置上，因此不会发生冲突或误识别。

数字探测器集成有I/V转换电路、信号放大电路以及A/D转换电路，在数字探测器的PIN管接收光输入后，产生了与所输入的光功率成正比的电流信号，经I/V转换以及放大，得到与功率值相对应的直流电压值，再经过A/D转换电路进行A/D转换，变换为主单片机可直接处理的数字探测信号，从而通过第一支路直接连接至主单片机即可。

模拟探测器从模数通用接口输出的信号仍为模拟类型的电流，因此进入主单片机之前需要经过模数处理电路进行处理。可选的，所述模数处理电路包括依次连接的I/V转换电路、信号放大电路和A/D转换电路。本实用新型中通过在第二支路上连接I/V转换电路、信号放大电路以及A/D转换电路来实现与数字探测器对应部分相同的模数处理功能。从模数处理电路输出的数字探测信号能够直接输入主单片机中，由主单片机进行处理。

在第二支路中，A/D转换电路可以是独立的从单片机来实现，也可以直接集成于主单片机中，作为优选，所述A/D转换电路集成于所述主单片机中。将A/D转换电路直接集成在主单片机中，能够节约成本，缩小电路规模。

A/D转换电路集成于主单片机的情况下，模数通用接口中的第一支路和第二支路分别与主单片机不同的引脚连接，为了使主单片机输入端在不同的支路之间切换，作为优选，所述手持光功率计还包括设于模数通用接口与主单片机之间的判断电路，用于判断所接入的探测器类型并导通对应支路与主单片机之间的连接。若模数通用接口接入模拟探测器，则判断电路控制主单片机导通与模数处理电路之间的电路，接收模数处理后的探测信号，并在主单片机先进行A/D转换再进行进一步的光功率值计算处理；模数通用接口接入数字探测器，则判断电路控制主单片机导通与模数通用接口之间的电路，直接接收数字探测信号并进行光功率值的计算处理。两个支路互不连通，其中一个支路导通时，该支路的电流不会对另一支路产生影响。

A/D转换电路也可以以独立的从单片机形式连接于第二支路中，而第一支路和第二支路可以通过串行通信接口连接至主单片机的同一输入引脚，此时第一支路与第二支路之间是连通的，在数字探测器接入模数通用接口时，第一支路的电流会流入第二支路中，由于数字探测信号的电流可能过大，从而造成A/D转换电路(通常为单片机)被烧毁。因此，优选的，所述第二支路还包括连接于模数处理电路与主单片机之间的保护电路。保护电路限制第一支路流入第二支路的电流，从而起到保护A/D转换电路的作用。

保护电路可为多种形式，可选的，所述保护电路为双向模拟开关，所述双向模拟开关的输出端连接至主单片机，输入端连接至模数处理电路的输出端，控制端连接至第二引脚。当接入模拟探测器时，第二引脚得电，双向模拟开关的控制端为高电平，则双向模拟开关导通模数处理电路与主单片机之间的电路，模拟探测信号通过模数处理后转换为主单片机可处理的信号，直接传输至主单片机；当模数通用接口接入数字探测器时，双向模拟开关的控制端为低电平，双向模拟开关断开第二支路与主单片机之间的连接，防止数字探测器接入时，第一支路的电流造成模数处理电路中的A/D转换电路烧毁，起到了保护电路的作用。

作为另一种可选方案，所述保护电路为与门电路，所述与门电路的输出端连接至主单片机，第一输入端连接至模数处理电路的输出端，第二输入端连接至第二引脚。

与门电路与双向模拟开关起到相同的作用，当第二引脚通电时，与门电路的两个输入端均为逻辑1(高电平)，则与门电路输出为逻辑1，即模数处理电路与主单片机之间的电路导通。在其他情况下，两个输入端至少一个为逻辑0(低电平)，则与门电路输出为0，模数处理电路与主单片机之间电路断开，相当于一个开关的作用。

第二支路若不采用开关电路(例如双向模拟开关或与门电路)，也可以允许较小电流流入第二支路，只要该电流不足以毁坏第二支路中电路即可。因此，可选的，所述保护电路为连接于模数处理电路与主单片机之间的限流电阻。通过简单小成本的限流电阻，来限制流至模数处理电路中的电流大小，即使有电流通过也不会对A/D造成毁坏，限流电阻起到类似开关电路所起到的保护电路的作用。

通过判断电路或保护电路，模数通用接口与主单片机之间实现了在不同支路之间切换，从而能够兼容不同类型的探测器，其中模拟探测器及数字探测器均具有与模数通用接口配合的输出端口。经过自定义，模拟探测器和数字探测器在输出端上定义了不同供电脚作为输出引脚，所述模数通用接口的第一引脚与数字探测器的第一供电脚位置对应，第二引脚与数字探测器的第二供电脚位置对应。

不同的探测器与模数通用接口连接时，模数通用接口的不同引脚上电，从而自动区分探测器类型。

本实用新型与现有手持功率计相比，有益效果在于：

1.通用型的光功率计设计，可以根据插入的接口电路自动识别插入的是模拟探测器还是数字型探测器。

2.由于兼容了数字探测器和模拟探测器，可扩展光功率计的测量范围。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的光功率计结构示意图；

图2为本实用新型当前实施例中保护电路以不同方式实现的光功率计结构示意图；

图3为本实用新型当前实施例中保护电路以另一种方式实现的光功率计结构示意图；

图4为本实用新型当前实施例中利用判断电路进行支路切换的光功率计结构示意图。

具体实施方式

为对本实用新型进行详细的解释，本实用新型结合说明书附图和实施例对本实用新型的光功率计进行详细的解释。

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。如图1所示，当前实施例所采用的模数通用接口为DB15接口，当前实施例中模数通用接口为母口。模拟探测器2或数字探测器1均具有与母口配合的公口，其中，在数字探测器的公口中，定义7脚为地，第一供电脚为1脚、3脚及4脚，其中1脚进行供电，3脚及4脚进行通信；在模拟探测器的公口中，定义13脚为地，第二供电脚为9脚、5脚、6脚，其中9脚进行供电，5脚为用于表征模拟探测器的识别脚，6脚为电流输出端。第一供电脚和第二供电脚分布于公口的不同位置。模数通用接口3经过定义，将与第一供电脚位置对应的第一引脚(1脚、3脚以及4脚)作为对应数字探测器的拾电脚，7脚为接地脚，其中与3脚和4脚对应的输出端为数字探测信号的输出端(数字输出端)；模数通用接口3中与第二供电脚位置对应的第二引脚(9脚、5脚及6脚)作为对应模拟探测器的拾电脚，其中9脚为公共脚，5脚为用于检测接入是否为模拟探测器的检测脚，9脚与5脚相连接，6脚为电流输入脚，13脚为接地脚，与6脚对应的输出端作为模拟探测信号的输出端(模拟输出端)。模数通用接口3与主单片机5之间具有两个支路，数字输出端通过串口通信接口4连接至通用性仪表的主单片机5所形成的支路为第一支路；模拟输出端经过模数处理电路，模数处理电路通过串行通信接口4连接至主单片机5，形成第二支路。在第二支路中，模数处理电路与串行通信接口4之间还设有作为保护电路的双向模拟开关，用于防止模数通用接口3从第一支路输出数字探测信号时电流流过第二支路中的模数处理电路，从而造成模数处理电路的破坏。如图1所示，模数处理电路为依次连接的I/V转换电路和信号放大电路6(I/V转换，信号放大及处理电路)，A/D转换电路7以及双向模拟开关电路8a(双向模拟开关)。在当前实施例中，A/D转换电路7是型号为ATMEGA168的从单片机，主单片机为ATMEGA64L单片机。

当数字探测器1与模数通用接口3连接时，模数通用接口3的1脚得电，第一支路导通。光打到数字探测器上时会转换为电流信号，经过I/V转换、信号放大以及A/D转换，输出由主单片机5直接处理的数字探测信号，从通模数通用接口3直接输出至主单片机5，主单片机5进行计算处理转换为光功率值，将光功率值输出至液晶屏10进行显示，或者通过USB通信9传输至计算机，供用户在计算机软件上显示及处理。

当模拟探测器2与模数通用接口3连接时，模数通用接口3的9脚得电，5脚为高电平，双向模拟开关电路8a控制端与5脚连接，此时也为高电平，第二支路导通，为I/V转换电路、信号放大电路以及从单片机供电，探测信号经过第二支路中的经过I/V转换、信号放大以及A/D转换也得到了主单片机5可处理的数字探测信号，数字探测信号从模数处理电路输出至主单片机5中，用于进一步处理。在当前实施例中，光功率计所采用的USB通信接口为USB2.0接口，可与计算机通信，所得到的光功率值可在软件上实时显示，同时该接口支持多通道同时采集，用于对比显示。

本实用新型中的保护电路也可为图2所示的与门电路，或者图3所示的限流电阻。

图2中的与门电路8b的第一输入端连接模数处理电路的从单片机7的输出端，第二输入端连接模数通用接口3的5脚。仅有当两个输出端均为高电平时，输出才为高电平，此时才能导通模数处理电路与串行通信端口4之间的电路。当数字探测器1与模数通用接口3连接时，模数通用接口3的1脚为高电平，9脚为低电平，此时模数处理电路与串行通信端口之间电路不通，从而防止了数字探测信号输出时，电流流入模数处理电路，造成电路毁坏。

图3中限流电阻8c起到了限制数字探测信号流入模数处理电路的电流大小，同样起到保护作用。通过简单小成本的限流电阻，来限制流至模数处理电路中的电流大小，即使有电流通过也不会对A/D造成毁坏，限流电阻起到类似开关电路所起到的保护电路的作用。

图4又是本实用新型的另一种实现方式。如图4所示，模数处理电路中的A/D转换电路集成于主单片机5中，在模数通用接口3与主单片机之间连接有判断电路8d。判断电路8d的输出端与主单片机5连接，用于控制主单片机5与模数通用接口3以及模数处理电路之间的连接。若模数通用接口3接入模拟探测器，则判断电路8d控制主单片机5导通与模数处理电路之间的第二支路，主单片机将输入的模拟探测信号转换成数字探测信号再进行光功率计算；模数通用接口3接入数字探测器，则判断电路8d控制主单片机5导通与模数通用接口3之间的第一支路，直接接收来自模数通用接口的数字探测信号。

本实用新型光功率计，实现了模数兼容，扩展了测量功率的范围，具有良好的应用前景。

Claims (9)

1.一种模数兼容的手持光功率计，包括主单片机，其特征在于，还设有用于择一接入模拟探测器或数字探测器的模数通用接口，该模数通用接口的输出端通过并联的第一支路和第二支路接入所述主单片机，其中， 

第一支路直接连接于模数通用接口与主单片机之间； 

第二支路包括连接于模数通用接口与主单片机之间的模数处理电路； 

所述模数通用接口的输入端具有排布在不同位置上的第一引脚和第二引脚，所述第一引脚用于导通数字探测器与第一支路的连接，所述第二引脚用于导通模拟探测器与第二支路的连接。 

2.如权利要求1所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述模数处理电路包括依次连接的I/V转换电路、信号放大电路和A/D转换电路。 

3.如权利要求2所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述A/D转换电路集成于所述主单片机中。 

4.如权利要求3所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述手持光功率计还包括设于模数通用接口与主单片机之间的判断电路，用于判断所接入的探测器类型并导通对应支路与主单片机之间的连接。 

5.如权利要求1或2所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述第二支路还包括连接于模数处理电路与主单片机之间的保护电路。 

6.如权利要求5所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述保护电路为双向模拟开关，所述双向模拟开关的输出端连接至主单片机，输入端连接至模数处理电路的输出端，控制端连接至第二引脚。 

7.如权利要求5所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述保护电路为与门电路，所述与门电路的输出端连接至主单片机，第一输入端连接至模数处理电路的输出端，第二输入端连接至第二引脚。 

8.如权利要求5所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述保护电路为连接于模数处理电路与主单片机之间的限流电阻。 

9.如权利要求1所述模数兼容的手持光功率计，其特征在于，所述模 数通用接口的第一引脚与数字探测器的供电脚位置对应，第二引脚与模拟探测器的供电脚位置对应。