CN2159639Y - 矿用本安型视频光端机 - Google Patents

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曹国清
钱建生
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Abstract

矿用本安型视频光端机,是由电源、光接收电路、 光发射电路、电缆、光纤等组成。其中:光接收电路将 从光纤输入的已被视频调制的光信号,进行光电转换 和放大,解调还原成视频信号,用电缆直接输出和经 发光驱动电路驱动发光管,输出光信号,再配以光纤 传输;光发射电路对输入的视频信号采用直接光强调 制方式或PFM光强调制方式驱动发光管,输出光信 号,再配以光纤传输。该光端机同时兼有收、发视频 信号的功能,可实现图像的双向传输。

Description

本实用新型是属视频光端机技术领域。
用于光纤通信、视频图象传输的光端机,国内已有产品,但现有的视频光端机大多不防爆,不适合煤矿井下使用。常州裕华电器厂生产的KT6006本安型光端机,一般只局限于煤矿井下的井底车场及一般大巷使用,不适于煤矿井下采煤工作面的工业电视传输。总之,目前国内尚无采煤工作面的实用视频光端机产品,急待开发研制。
本实用新型的目的就是根据煤矿井下环境、条件对防爆、防尘、防潮、防振和视频特性的要求,开发研制适用采煤工作面的本安型视频光端机。
本实用新型是由光接收电路、光发射电路、电缆、光纤、光缆等组成,其中:光接收电路包括光电转换电路、主放电路、匹配输出电路、视频输出显示电路、发光驱动电路及直流电源,光发射电路包括输入匹配电路、视频信号输入显示电路、PFM光强调制电路或直流光强调制电路、发光管及直流电源。且在电气上严格按GB3836.1通用要求和GB3836.4本安要求设计电路,所有元器件均经过严格的老化、筛选处理,印刷电路板按本安要求设计制作,表面均匀喷涂两遍三防漆,严格进行本质安全试验。同时为配接方便,采用两种调制方式,可实现图象的双向传输。在结构上,选用2mm厚的不锈钢钢板做外壳,由做好的模具一次压制成型。透明窗采用透光性能良好的钢化玻璃,并用橡胶圈压紧。壳体内采用积木式结构,可根据不同情况选用不同电路板。所有紧固件均有防止自动松落措施,金属零件均进行防锈、防蚀处理,以确保防爆、防尘、防潮、防振抗砸功能。
从光纤输入的已被视频调制的光信号,由PIN-FET进行光电转换,前置放大,然后进入主放大电路,解调还原成视频信号输出。并对视频信号采用直接光强调制方式或PFM光强调制方式(其中心频率为25MHZ,频偏±5MHZ),驱动发光管,输出光信号,再配以光纤传输。因此该视频光端机同时兼有收、发视频信号的功能。
本实用新型结构紧凑,便于密封与安装,占用井下空间小;接线简单:+18V电源由橡胶电缆直接引入到接线座上,视频信号的输入输出由SYV-75-5阻然视频同轴电缆配上Q9插头,插入机内Q9插座上即可;光信号传输由KL5004型矿用阻然光缆直接进行。这种光电一体化的视频光端机具有体积小、传输视频信号频带宽、无电磁干扰、传输距离长、图象清晰、性能稳定可靠、无火花、防爆等一系列优点。是煤矿井下移动设备视频信号传输的优良光端机,也是适用于煤矿井下采煤工作面工业电视系统的本安型视频光端机。
附图1是本实用新型的外型结构示意图。
附图2是本实用新型的光发射电路的电气原理方框图。
附图3是本实用新型的光接收电路的电气原理方框图。
附图4是本实用新型的光接收电气原理图。
附图5是本实用新型的光发射电气原理图。
本实用新型的实施例结合附图作进一步说明。
用2mm厚的不锈钢钢板制作的外壳1,是由做好的模具一次压制成型,上端盖2与壳体间用螺钉3连接,在壳体边上有三个喇叭口5和手柄6。上端盖2上的透明窗4采用透光性能良好的钢化玻璃,并用橡胶圈压紧。壳体内采用积木式结构,可根据不同情况选用不同电路板,视频信号输入、输出及电源指示灯置于透明窗4之后,与电路连接的电源线7、电缆8、光缆9分别通过喇叭口5引出。所有紧固件均有防止自动松落措施,金属零件均进行防锈、防蚀处理,以确保防爆、防尘、防潮、防振抗砸功能。
实现本实用新型的所有电路严格按GB3836.1通用要求和GB3836.4本安要求设计,所有元器件均经过严格的老化、筛选处理。按本安要求设计制作的印刷电路板,表面均匀喷涂两遍三防漆。严格进行本质安全试验。本实用新型的电路由光接收电路和光发射电路所组成,其中:光接收电路包括:PIN-FET光电转换电路18、主放电路19、匹配输出电路20、视频输出显示电路21、发光驱动电路22及直流电源17;光发射电路包括:输入匹配电路10、视频信号输入显示电路11、调制匹配电路12、调制器13、中心频率调整电路14、射极跟随电路、发光驱动电路15。
由电源线7从喇叭口5引入的外接+18V直流电源经稳压(MC7812)、滤波(C1、C2)后得到+12V直流工作电压,+12V直流电又经稳压(MC7805)、滤波(C3、C4、或C14、C16)后得到+5V直流工作电压,电阻R23、发光管D3构成+12V直流电源指示电路。
参考附图3和附图4所示:由光接收管D、电阻R、运放A构成的PIN-FET光电转换电路18被制成集成芯片OE-2,其1端接+5V,4端经电阻R2接+12V,6端接地,3端输出经电阻R1、电容C15接LM733的14端。该光电转换电路18带宽为10MHZ,接收灵敏度为150mv/μw。从光纤16输入的已被视频调制的光信号,由OE-2(PIN-FET)进行光电转换,宽带低噪声前置放大(不需外部频率调整),然后经R1、C15耦合送至主放电路19放大。主放电路由电阻R3~R7、电容C5~C7、差动宽带视频放大器(LM733)组成,+12V经电阻R4后分别经C5、C6、R5接地,经R6接LM733的14端,经R7接LM733的1端,LM733的1端经C7接地,10端接+12V,5端接地,12端经可变电阻R3接其3端,7端输出经电阻R8送三极管T1的基极。这里:单电源+12V由R4、R5设置中点电位,完成LM733的正负电源供电,前置放大后的视频信号经R6、R7、C5、C6、C7实现差动视频输入,R3可调电阻可对LM733进行增益调整,由7端单端输出放大后的视频信号。由三极管T1、T2、电阻R8~R14、电容C8~C11组成的匹配输出电路20,是将主放输出的视频信号,经R8、C8滤波,送T1、T2射极跟随器,经R9、R10、C9、R12匹配耦合,由电缆8直接输出视频信号(H1:TV-OUT)。该视频信号还分别经R11、C10耦合送至74LS123的1端,经R13、R14、C11、R17匹配耦合送T3管的基极。由可重触发单稳态触发器74LS123、电容C17电阻R24~R27、发光管D4组成的视频输出显示电路21,是将+5V分别经R27、D4接74LS123的4端(
Figure 932363547_IMG4
端),经R24接74LS123的15端,经R25接74LS123的1端,74LS123的16端接+5V,1端经R26接地,14端经C17接其15端。当匹配输出电路20无视频信号输出时,可重触发单稳态触发器的控制端(1端),由+5V电压经R25、R28分压得+2.5V的控制电平,相当于高电平,
Figure 932363547_IMG5
端(4端)为高电平输出,D4截止。R24、C17为单稳触发器的定时元件。当匹配输出电路20有视频信号输出,且经R11、C10耦合迭加于74LS123的A端(1端)时,可使1端有效电平为低电平,单稳触发器触发,状态改变,
Figure 932363547_IMG6
端(4端)变为低电平,+5V经R27使D4导通点亮,表示有视频信号输出。由三极管T3、T4、电阻R15~R22、电容C12、C13、发光管D2、稳压管D1构成的发光驱动电路22,是将+5V经R19后分别经C13接地,经D2接T4管集电极,经D1接T4管集电极,R15、R16为T3管的偏置电路,R18为T3管的射极负载电阻,T3管的射极输出经R20接T4管基极,D1为稳压保护电路,R21、R22、C12构成T4管射极偏置电路。匹配输出电路20输出的视频信号经R13、C14、C11、R17匹配耦合送T3、T4放大驱动D2(LED)发光管,输出光信号,再配以光纤16传输。D2采用线性好的0.8μmLED(P平均值≥30μw)。
参考附图2和附图5所示:由电阻R28~R30、电容C18、C19构成的输入匹配电路10,是将输入的视频信号(H2:TV-IN)分别经R28、C18耦合送至74LS123的1端,和经R29、R30匹配,由C19耦合到PFM光强调制电路和直接光强调制电路,驱动发光管D6,输出光信号,再配以光纤16传输。由喇叭口5引出的光缆9中的光纤根数可以是一根,也可是数根。
由可重触发单稳态触发器74LS123、电阻39~R42、电容C22、发光管D7组成的视频信号输入显示电路11,是将+5V分别经R42、D7接74LS123的4端(
Figure 932363547_IMG7
端),经R39接74LS123的15端,经R40接74LS123的1端,74LS123的16端接+5V,1端经R41接地,14端经C22接其15端。当无视频信号输入时,+5V经R40、R41分压得+2.5V电平,送74LS124的1端,其 端(4端)为高电平输出,D7截止。R39、C22为单稳触发器的定时元件。当有视频信号输入时,经R28、C18耦合迭加于74LS123的1端,使1端为低电平,单稳触发器翻转,4端变为低电平,+5V经R42使D7导通点亮,表示有视频信号输入。
若采用PFM光强调制,联动开关K1、K2、K3置于“0-1”位置,此时,视频信号经R29、R30匹配,由C19耦合到调制匹配电路12,调制匹配电路主要由三极管T7组成,用以调整压控振荡器(74LS124)的接口电平。电阻R43、R44、R45为T7管的偏置电路,电源电压+12V,R46为T7管集电极可变负载,改变R46可调整输出电压,该输出电压是接至压控振荡器(74LS124)的2端,以控制压控振荡器的电平输入。由压控振荡器74LS124和电容C23组成的调制器13,实现PFM调制,静态时压控振荡器输出的标称频率为25MHZ,频偏±5MHZ。这里:74LS124的4端与5端之间接电容C23,6端接地,16端接+5V,2端接T7的集电极,3端接中心频率调整电路14的输出,7端输出接发光驱动电路15。中心频率调整电路14是由LM336高精度低温漂基准电压电路和电阻R47组成,改变LM336等效电路中的电阻R48,可使基准电压在4~6V间变化,与C23配合,使压控振荡器的频率有较大范围的调整。74LS124的7端输出的调制后信号经R35送至发光驱动电路15中的三极管T6的基极,进行放大,驱动发光管D6,再通过光纤16输出光信号。电阻R36、R38为T6的射极偏置电阻,+12V直流电经电阻R34后分别经作为稳压保护电路的稳压管D5后接T6的集电极,经电容C21接地,经发光管D6接T6集电极,D6可采用其它线性差的1.3μmLED(P平均值≥20μw)。
若采用直接光强调制,联动开关K1、K2、K3置于“0-2”位置,此时,视频信号经R29、R30匹配,由C19耦合至由三极管T5构成的射极跟随电路,电阻R30、R31、R32为T5管的偏置电路,R33为T5管的射极负载电阻,T5管的射极输出经电阻R35送发光驱动电路15中的三极管T6基极,进行放大,驱动发光管D6,再通过光纤16输出光信号。这里:T6管的射极偏置电路改成由电阻R36、R37、电容C20构成,D6采用线性好的0.85μmLED(P平均值≥30μw)。

Claims (8)

1、一种新型的矿用本安型视频光端机,是由光接收电路、光发射电路、电缆、光纤、光缆等组成,其中:光接收电路包括光电转换电路、主放电路、匹配输出电路、视频输出显示电路、发光驱动电路及直流电源,光发射电路包括输入匹配电路、视频信号输入显示电路、PFM光强调制电路或直接光强调制电路、发光管及直流电源,其特征在于:
a.用不锈钢钢板制作的外壳(1),是由做好的模具一次压制成型,上端盖(2)与壳体间用螺钉(3)连接,在壳体边上有喇叭口(5)和手柄(6);在上端盖(2)上有透明窗(4),并用橡胶圈压紧;壳体内采用积木式结构置放电路板,视频信号输入、输出及电源指示灯置于透明窗(4)之后,与电路连接的电源线(7)、电缆(8)、光缆(9)分别通过喇叭口(5)引出;
b.由电源线(7)从喇叭口(5)引入的外接+18V直流电源经稳压(MC7812)、滤波(C1、C2)后得到+12V直流工作电压,+12V直流电又经稳压(MC7805)、滤波(C3、C4、或C14、C16)后得到+5V直流工作电压,电阻R23、发光管D3构成+12V直流电源指示电路;
c.由光接收管D、电阻R、运放A构成的PIN-FET光电转换电路(18)被制成集成芯片OE-2,其1端接+5V,4端经电阻R2接+12V,6端接地,3端输出经电阻R1、电容C15接LM733的14端;由电阻R3~R7、电容C5~C7、差动宽带视频放大器LM733组成的主放电路(19),是将+12V经电阻R4后分别经C5、C6、R5接地,经R6接LM733的14端,经R7接LM733的1端,LM733的1端经C7接地,10端接+12V,12端经可变电阻R3接其3端,5端接地,7端输出经电阻R8送三极管T1的基极;由三极管T1、T2、电阻R8~R14、电容C8~C11组成的匹配输出电路(20),是将主放电路(19)输出的视频信号,经R8、C8滤波,送T1、T2射极跟随器,再经R9、R10、C9、R12匹配耦合,由电缆(8)直接输出视频信号(H1∶TV-OUT);该视频信号还分别经R11、C10耦合送至74LS123的1端,经R13、R14、C11、R17匹配耦合送至三极管T3的基极;由可重触发单稳态触发器74LS123、电容C17、电阻R24~R27、发光管D4组成的视频输出显示电路(21),是将+5V分别经R27、D4接74LS123的4端(
Figure 932363547_IMG2
端),经R24接74LS123的15端,经R25接74LS123的1端;
由三极管T3、T4、电阻R15~R22、电容C12、C13、发光管D2、稳压管D1构成的发光驱动电路(22),是将+5V经R19后分别经C13接地,经D2接T4管集电极,经D1接T4管集电极,R15、R16为T3管的偏置电路,R18为T3管的射极负载电阻,T3管的射极输出经R20接T4管的基极,R21、R22、C12构成T4管射极偏置电路,发光管D2通过光纤(16)输出光信号;
c.由电阻R28~R30、电容C18、C19构成的输入匹配电路10,是将输入的视频信号(H2∶TV-IN)分别经R28、C18耦合送至74LS123的1端,和经R29、R30匹配,由C19耦合到PFM光强调制电路和直接光强调制电路,驱动发光管D8,输出光信号,再配以光纤(16)传输;由可重触发单稳态触发器74LS123、电阻R39~R42、电容C22、发光管D7组成的视频信号输入显示电路(11),是将+5V分别经R42、D7接74LS123的4端(
Figure 932363547_IMG3
端),经R39接74LS123的15端,经R40接74LS123的1端,74LS123的16端接+5V,1端经R41接地,14端经C22接其15端。
2、根据权利要求1所述的视频光端机,其特征在于:PFM光强调制电路是将联动开关K1、K2、K3置于“0-1”位置,输入的视频信号经R29、R30匹配,由C19耦合到调制匹配电路(12),调制匹配电路(12)主要由三极管T7组成,电阻R43、R44、R45为T7管的偏置电路,电源电压为+12V,电阻R46为T7管集电极可变负载,由R46调整的输出电压送至压控振荡器(74LS124)的2端;由压控振荡器74LS124和电容C23组成的调制器(13),是将74LS124的4端与5端之间接电容C23,6端接地,16端接+5V,2端接T7的集电极,3端接中心频率调整电路(14)的输出,7端输出接发光驱动电路(15);中心频率调整电路(14)是由高精度低温漂基准电压电路LM336和电阻R47组成,它的输出大小随LM336等效电路中可变电阻R48的大小而定;压控振荡器74LS124的7端输出的调制后的信号经电阻R35送至发光驱动电路(15)中的三极管T6的基极,电阻R36、R38为T6管的射极偏置电阻,+12V直流电经电阻R34后分别经作为稳压保护电路的稳压管D5后接T6的集电极,经电容C21接地,经发光管D6接T6的集电极,发光管D6通过光纤(16)输出光信号。
3、根据权利要求1所述的视频光端机,其特征在于:直接光强调制电路是将联动开关K1、K2、K3置于“0-2”位置,输入的视频信号经R29、R30匹配,由C19耦合至由三极管T5构成的射极跟随电路,电阻R30、R31、R32为T5管的偏置电路,R33为T5管的射极负载电阻,T5管的射极输出经电阻R35送发光驱动电路(15)中的三极管T6基极,进行放大,驱动发光管D6,再通过光纤(16)输出光信号;此时,T6管的射极偏置电路改为由电阻R36、R37、电容C20构成,发光管D6采用线性好的0.85μmLED(P平均值≥30μw)。
4、根据权利要求1或2或3所述的视频光端机,其特征在于:透明窗(4)是采用透光性能良好的钢化玻璃。
5、根据权利要求2所述的视频光端机,其特征在于:静态时,压控振荡器74LS124输出的标称频率为25MHZ,频偏+5MHZ;改变LM336等效电路中的电阻R48,可使基准电压在4~6V间变化,与C22配合,使压控振荡器的输出频率有较大范围的调整。
6、根据权利要求2所述的视频光端机,其特征在于:发光管D6是采用其他线性差的1.3μmLED(P平均值≥20μw)。
7、根据权利要求1所述的视频光端机,其特征在于:光电转换电路(18)带宽为10MHZ,接收灵敏度为150mv/μw;有视频信号输出时,发光管D4导通点亮,有视频信号输入时,发光管D7导通点亮,当无视频信号输入、输出时,发光管D7、D4均截止;发光管D2是采用线性好的0.85μmLED(P平均值≥30μw)。
8、根据权利要求1或2或3所述的视频光端机,其特征在于:由喇叭口(5)引出的光缆(8)中的光纤(16)根数可以是一根,也可以是数根。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101621676B (zh) * 2009-07-31 2011-09-28 武汉虹信通信技术有限责任公司 一种具有光自愈环保护的级联型视频光端机

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