DE102007042783A1 - Datenübertragungsvorrichtung - Google Patents

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Junji Musashino Kazama
Satoru Musashino Suzuki
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

Eine Datenübertragungsvorrichtung, mit einem Messdatengewinnungsabschnitt (20) zum Gewinnen eines Messdatensignals von einem Messobjekt, einem Datenverarbeitungsabschnitt (30) zum Ausführen einer Datenverarbeitung des Messsignals; einem Datenübertragungsabschnitt (40), der zwischen dem Messdatengewinnungsabschnitt (20) und dem Datenverarbeitungsabschnitt (30) angeordnet ist zum Übertragen des Messdatensignals zu dem Datenverarbeitungsabschnitt (30) in einem elektrisch isolierten Zustand, wobei der Datenübertragungsabschnitt (40) aufweist: eine Flächenemissionslaserdiode (41) zum Wandeln des Messdatensignals in ein optisches Signal; eine optische Empfangseinrichtung (42) zum Empfangen des optischen Signals von der Flächenemissionslaserdiode (41); und eine Übertragungsstrecke (40) vom optischen Wellenführungstyp, der zwischen der Flächenemissionslaserdiode (41) und der optischen Empfangseinrichtung (42) angeordnet ist zum Übertragen des optischen Signals.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Datenübertragungsvorrichtung, insbesondere eine Datenübertragungsvorrichtung, die eine Technik der Datenübertragung zwischen einem Eingangsabschnitt und einem Datenverarbeitungsabschnitt in einem Messinstrument verwendet und ganz insbesondere eine Datenübertragungsvorrichtung, die eine Isolationstechnik verwendet, die zum Messen eines Spannungsverlaufs (Spannungsverläufe einer hohen Spannung und einer extrem niedrigen Spannung) verwendet.
  • Bei einem Messinstrument, das zum Messen des Verlaufs einer Spannung wie einer Hochspannung, die mehrere Hundert Volt [V] übersteigt und des Verlaufs einer Spannung einer extrem niedrigen Spannung, die geringer ist als ein Millivolt [mV] ist, ist eine elektrische Isolation zwischen einem die Messdaten aufnehmenden Abschnitt (Eingangsabschnitt), der ein Messdatensignal empfängt, und einem Datenverarbeitungsabschnitt, der eine Verarbeitung der gewonnenen Messdaten ausführt, wichtig.
  • Beispielsweise gewährleistet bei dem Messen einer hohen Spannung eine Isolation die Zuverlässigkeit des Schutzes des Datenverarbeitungsabschnittes und die Sicherheit eines Nutzers. Weiter ermöglicht eine Isolation bei der Messung einer extrem niedrigen Spannung die Reduktion der Beeinflussung von Rauschen durch eine übliche Spannung, da eine sehr hohe Messgenauigkeit erforderlich ist.
  • Weiter gilt die Wichtigkeit der Isolation nicht nur in dem Fall der Spannungsmessung, sondern auch bei der Messung eines elektrischen Stroms, eines Widerstands, Drucks, der Temperatur und dergleichen. Es ist unter dem Gesichtspunkt des Schutzes eines Messinstrumentes und der Verbesserung der Messgenauigkeit erwünscht, diese Signale in einem isolierten Zustand zu übertragen.
  • 5 zeigt ein Beispiel einer üblichen digitalen Datenübertragungsvorrichtung 10. Wie in 5 gezeigt, sind ein Messdaten aufnehmender Abschnitt 2 und ein Daten verarbeitender Abschnitt 3 auf derselben Karte montiert. Der die Messdaten aufnehmende Abschnitt 2 und der die Daten verarbeitende Abschnitt 3 sind miteinander über die Daten isolierende Übertragungsabschnitte 6, 7 und 8 verbunden und ein Messdatensignal wird auf den Datenverarbeitungszustand 3 in einem Zustand der elektrischen Isolation durch die Datenisolationsabschnitte 6, 7 und 8 übertragen.
  • Der die Messdaten gewinnende Abschnitt 2 weist einen A/D Wandler 4 auf, der ein gemessenes analoges Datensignal (Ain), das über eine Sonde oder dergleichen gewonnen worden ist, in ein digitales Datensignal (Din) wandelt. Parallele Datensignale, die von dem A/D Wandler 4 übertragen werden, werden an die Daten isolierenden Übertragungsabschnitte 6, 7 und 8 über eine Mehrzahl von Datenleitungen übertragen.
  • Der Datenverarbeitungsabschnitt 3 besteht aus einem Field Programmable Gate Array (FPGA) 9 und dergleichen. Der FPGA 9 führt eine vorgegebene Verarbeitung der über die Daten isolierenden Übertragungsabschnitte 6, 7 und 8 aus und der EPGA 9 gibt den Befehl zum Darstellen des Ergebnisses der Verarbeitung und dergleichen aus.
  • Üblicherweise werden allgemein als Datenübertragungsabschnitte 6, 7 und 8 ein Photokoppler, ein Hochgeschwindigkeitsisolator, ein Isolationswandler und dergleichen verwendet. Wenn diese Geräte als Daten isolierende Übertragungsabschnitte 6, 7 und 8 verwendet werden, beträgt die Maximalgeschwindigkeit der Datenübertragung etwa 100 Mbps.
  • Andererseits ist es erwünscht, dass die Daten isolierenden Übertragungsabschnitte 6, 7 und 8 hohe Stehspannungseigenschaften haben, wenn Messungen mit hohen Stehspannungen ausgeführt werden. Um diese hohe Stehspannung zu erreichen, kann eine gewünschte Stehspannung erreicht werden durch ausreichendes Einstellen des Abstands (nachfolgend wird dieser Abstand als „Isolationsabstand" bezeichnet) erreicht werden, der notwendig ist für eine Isola tion zwischen den die Messdaten empfangenden Abschnitt 2 und dem die Daten verarbeitenden Abschnitt 3.
  • Da der Photokoppler und der Hochgeschwindigkeitsisolator in der Größe ihrer Elemente und Gehäuse in gewissem Umfang standardisiert sind, hat die Verbesserung der Stehspannung Begrenzungen. Entsprechend wird eine Schaltungsausbildung offenbart, die dazu in der Lage ist, deutlich eine Spannung anzugeben, die an einen Gleichspannungseingangsanschluss angelegt wird gegenüber Masse, was bei den isolierten Übertragungsstrukturen durch den üblichen Photokoppler und Druckgeschwindigkeitswandler schwierig war, durch Verwendung des Isolationswandlers und Anwenden eines Schwingkreises (s. japanische Offenlegungsschrift Nr. 2005-18550 ).
  • Auch wenn wird für die Daten isolierenden Übertragungsabschnitte 6, 7 und 8 ein Isolationswandler verwendet hat die Übertragungsgeschwindigkeit jedoch Begrenzungen ähnlich denen eines Photokopplers oder des Hochgeschwindigkeitsisolators. Weiter entsteht nun das neue Problem, dass das Messinstrument größer wird.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Datenübertragungsvorrichtung zu schaffen, die eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit erreichen kann, eine Stehspannung und eines Miniaturisierung realisiert.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Datenübertragungsvorrichtung mit:
    einem Messdaten gewinnenden Abschnitt zum Gewinnen eines Messdatensignals von einem Messobjekt;
    einen Datenverarbeitungsabschnitt zum Ausführen einer Datenverarbeitung des gemessenen Datensignals; und
    einen Datenübertragungsabschnitt, der zwischen dem Messdatengewinnungsabschnitt und dem Datenverarbeitungsabschnitt angeordnet ist, zum Übertragen des Messdatensignals an den Datenverarbeitungsabschnitt in einem elektrisch isolierten Zustand, wobei
    der Datenübertragungsabschnitt aufweist:
    eine Flächenemissionslaserdiode zum Wandeln des Messdatensignals in ein optisches Signals;
    eine empfangendes optisches Gerät zum Empfangen des optischen Signals von der Flächenemissionslaserdiode; und
    einen optischen Verlauftyp-Übertragungsweg, der zwischen der Flächenemissionslaserdiode und dem optischen Empfangsgerät angeordnet ist, zum Übertragen des optischen Signals.
  • Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der eingehenden Beschreibung, die nachfolgt und den anliegenden Zeichnungen besser verständlich. Diese dienen lediglich der Illustration, sie dienen nicht dazu, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen. Dabei zeigt:
  • 1 eine Blockdiagramm einer Datenübertragungsvorrichtung nach einem bevorzugten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Ansicht eines Datenübertragungsabschnitts in der Datenübertragungsvorrichtung;
  • 3A eine Außenansicht eines optischen Signalübertragungswegs;
  • 3B eine Schnittansicht des optischen Signalübertragungswegs;
  • 4 ein Blockdiagramm einer Datenübertragungsvorrichtung nach einem bevorzugten zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine schematische Ansicht einer üblichen digitalen Datenübertragungsvorrichtung.
  • Nachfolgend werden die Ausbildung und die Betriebsweise von bevorzugten Ausführungsbeispielen einer Datenübertragungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dieselben Bezugszeichen werden verwendet, um dieselben Komponenten oder einander entsprechende Komponenten in den Figuren anzugeben. Die nachfolgende Beschreibung wird lediglich den Unterschied gegenüber dem Stand der Technik angeben.
  • 1 zeigt ein Beispiel einer Datenübertragungsvorrichtung 100 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Datenübertragungsvorrichtung 100 weist im wesentlichen einen Messdatengewinnungsabschnitt 20, einen Datenverarbeitungsabschnitt 30 und einen Datenübertragungsabschnitt 40 auf, diese Bauelemente sind auf derselben Schaltkarte 1 angeordnet.
  • Der Messdatengewinnungsabschnitt 20 weist einen A/D Wandler 21, einen P/S Wandler 2 und einen Lasertreiber 23 auf. Der A/D Wandler 21 wandelt ein analoges Datensignal (Ain), das von einem Messobjekt eingegeben wird, in ein digitales Datensignal (Din) um. Signale, die von dem Messobjekt angegeben werden, können Signalformen sein, wie ein Widerstandsverlauf, ein Druckverlauf und ein Temperaturverlauf neben einem Spannungsverlauf und einem Stromverlauf. Der Din, der von dem MD Wandler 21 gewandelt worden ist, wird von dem P/S Wandler 22 in ein serielles digitales Datensignal („Signal S” kompatibel mit einer Hochgeschwindigkeitsübertragung) umgewandelt. Der Lasertreiber 23 ist ein Treiber zum Treiben des Transmitter Optical Sub-Assembly (TOSA) 41 zum Zuordnen des Signals S, das von dem P/S Wandler 22 ausgegeben ist zu einem optischen Signal (TOSA 41 wird unten erläutert).
  • Der P/S Wandler führt die Wandlung aus unter Anwendung eines Low Voltage Signaling (LVDS) Verfahrens oder des Current Mode Logic (CML) Verfahrens, die beide ein paralleles Signal in ein Niederspannungs-Differentielles-Reihensignal wandeln, um das gewandelte serielle Signal zu übertragen. Das Übertragungsverfahren durch LVDS oder CML ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsübertragung mit wenigen Signalleitungen verglichen mit einer Einendübertragung, die ein Datensignal nur über eine einzige Signalleitung überträgt.
  • Der Datenübertragungsabschnitt 40 weist die TOSA 41, einen optischen Signalübertragungsweg 41 vom optischen Wellenführungstyp und eine optische Empfangsteilanordnung auf (ROSA) 43. Die TOSA 41 weist einen Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) auf, der Licht unter Verwendung eines elektrischen Signals aussendet, das über den Lasertreiber 23 eingegeben wird. Ein optisches Signal, das von der TOSA 41 ausgegeben wird, wird in einem isolierten Zustand über den optischen Signalübertragungsweg 42 übertragen. Die RO SA 43 empfängt das optischen Signal, das über den optischen Signalübertragungsweg 42 übertragen worden ist.
  • Die TOSA 41 und die ROSA 43 sind optische Empfänger übereinstimmend mit dem Gigabit Ethernet oder dem Faserkanal-Standard. Die VCSEL wird in einem Übertragungsabschnitt, dem TOSA 41 verwendet. Eine Photodiode wird in dem Empfangsabschnitt, der ROSA 43 verwendet. Die VCSEL hat die Eigenschaft der Lichtaussendung senkrecht zu einer Waferfläche und ist in ihren Kosten überlegen aufgrund des geringen Leistungsverbrauchs und der Massenproduktion und dergleichen im Vergleich mit üblichen Kantenemissionslasern (Halbleiterlasern), die Licht parallel zu einer Waferfläche eines Halbleiterchips aussenden.
  • Der optische Signalübertragungsweg 42 hat ein Material, das es dem Messdatengewinnungsabschnitt 40 und dem Datenverarbeitungsabschnitt 30 erlaubt, einen elektrisch isolierten Zustand beizubehalten und die Übertragung von Licht durch interne Totalreflektion ermöglicht. Beispielsweise entspricht das Material einer optischen Wellenführung vom Oberflächentyp, einer optischen Wellenführung vom dreidimensionalen Typ oder dergleichen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die optische Faser, von der die Umhüllung und dergleichen entfernt worden ist unter Belassung des Kerns und einer Umkleidung mit einer Ferrule gehalten, das Material ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Jedes Isolationsmaterial kann angewendet werden, solange dieses Material Datensignale, wie sie oben genannt sind, übertragen kann.
  • Es werden jetzt die optische Faser und die Ferrule, die isolierte Übertragungselemente sind, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, unter Bezugnahme auf die 2, 3A und 3B beschrieben.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht des Datenübertragungsabschnitt 40 in der Datenübertragungsvorrichtung 100 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Bei dem optischen Signalübertragungsweg 42 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Kurzdistanz-Übertragung ausgeführt, der Abstand L zwischen den Messdatengewinnungsabschnitt und dem Datenverarbeitungsabschnitt 30 ist mit L = ungefähr 20 mm bis ungefähr 30 mm. Die Verwendung einer Mehrbetriebsoptikfaser erlaubt insbesondere eine Hochgeschwindig keitsdatenübertragung und eine Reduktion des Verlustes der Übertragung aufgrund des Einflusses von Biegungen und dergleichen. Eine Mehrbetriebs-Optikfaser vom Graded-Index (GI) Typ, das zur Hochgeschwindigkeitsübertragung in der Lage ist, das allgemein vielfältig verwendet wird, kann als Mehrbetriebs-Optikfaser verwendet werden.
  • 3A zeigt eine Außenansicht eines optischen Signalübertragungsweg 42 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und 3B zeigt eine Schnittansicht des optischen Signalübertragungsweg 42. Der optische Signalübertragungsweg 42 besteht aus einer Optikfaser 44 und einer Ferrule 45, die die optische Faser 44 abdeckt. Die hier verwendete Ferrule hat eine Länge L, die bei der Erläuterung von 2 beschrieben worden ist, und einen Durchmesser (Φ) von 1,25 mm hat. Die Ferrule ist mit einem LC Konnektor kompatibel. Weiter kann jedes Isolationsmaterial, etwa Zirkoniumerde, Keramik und Kunststoff als Material für die Ferrule verwendet werden. Bei der Verwendung der Ferrule, die einfach von der vorliegenden TOSA 41 und ROSA 43 lösbar sind, erlaubt die Vereinfachung des Herstellungsvorgangs, die Handhabung und dergleichen.
  • Es wird wieder auf 1 Bezug genommen. Der Datenverarbeitungsabschnitt 30 weist einen Empfängerabschnitt 31 und ein FPGA 9 auf. Der Verstärkerabschnitt 31 ist ein Begrenzungsverstärker für eine Gigahertzkommunikation, der Begrenzungsverstärker erlaubt eine Hochgeschwindigkeitsübertragung durch Anhebung des Spannungspegels einen elektrischen Signals, das von der ROSA 43 empfangen wird, wenn das elektrische Signal extrem infinitesimal ist.
  • Das FPGA 9 empfängt das Signal S, das mit der hohen Geschwindigkeit übertragen worden ist, über den Verstärkerabschnitt 31. Die FPGA 9 führt verschiedene Arten der Verarbeitung aus, etwa die Betriebsverarbeitung der Daten, die in den Messdatengewinnungsabschnitt 20 eingegeben worden ist und zeigt das Ergebnis der Verarbeitung an und dergleichen.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist es, wie oben beschrieben, möglich die Übertragungsrate in einem isolierten Zustand unter Verwendung der TOSA 41 mit einem eingebauten VCSEL, der ROSA 43 und dem optischen Signalübertragungsweg 42 zu übertragen mit der Ferrule 45, die die TOSA 41 und die ROSA 43 miteinander verbindet. Weiter kann ein geringer Leistungsverbrauch durch die Verwendung der VCSEL, der Miniaturisierung der Vorrich tung aufgrund der Serienübertragung und der hohen Stehspannung durch willkürliches Ändern der Länge der Ferrule erreicht werden. Weiter ist es möglich, störende Effekte zu vermeiden, (die eine Vergrößerung der Vorrichtung aufgrund von Schwierigkeiten bei dem Verfahren, der Erzeugung von Verlusten durch den Einfluss einer Biegung und dergleichen) in dem Fall der Verwendung lediglich einer Faser zu vermeiden durch Halten der optischen Faser mit der Ferrule.
  • Die Datenübertragungsvorrichtung 100 nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist oben beschrieben worden. Die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels weist ein Beispiel der Datenübertragungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung auf, die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können, ohne sich von dem Schutzbereich der Erfindung zu lösen. Beispielsweise kann in 1 durch Trennen des Messdatengewinnungsabschnitts 20 und des Datenverarbeitungsabschnitts 30 an einem trennbaren Ort P auf der Schaltkarte 1 jeder von diesen auf gesonderten Schaltkarten angeordnet sein. Dies macht es möglich, die Ausmaß der Sicherheit der Isolationsfunktion zu erhöhen und das Ausmaß der Freiheit der Schaltkartenanordnung. Infolgedessen können verschiedene Änderungen der Ausgestaltungen ausgeführt werden.
  • Weiter ist in den 2, 3A und 3B die ganze optische Faser 44 im Inneren einer Ferrule 45 angeordnet zum Halten der optischen Faser 44. Statt dieser Ausbildung können nur die beiden Enden der optischen Faser 44 durch gesonderte Ferrulen gehalten sein ohne Halten des mittleren Abschnitts der optischen Faser 44 (in der Nähe der trennbaren Position P). Weiter kann die Einfachheit des Herstellungsvorgangs und der Modifikationsarbeit erreicht werden.
  • 4 zeigt ein Beispiel der Datenübertragungsvorrichtung 100 in dem Fall der Verwendung eines Paares von Datenübertragungsabschnitten 40 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Datenübertragungsvorrichtung 100 weist im wesentlichen den Messdatengewinnungsabschnitt 20, den Datenverarbeitungsabschnitt 30 und ein Paar von Datenübertragungsabschnitten 40 auf, die alle auf derselben Schaltkarte 1 angeordnet sind. Dieselben grundsätzlichen Konfigurationen des Messdatengewinnungsabschnitts 20, des Datenverarbeitungsabschnitts 30 und der Datenübertragungsabschnitte 40 sind dieselben wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, auf eine Beschreibung wird daher hier verzichtet. Lediglich die Ausbildung zwischen dem FPGA 9 und dem A/D Wandler 21, die von der Konfiguration bei dem ersten Ausführungsbeispiel unterschiedlich ist, wird im Folgenden beschrieben werden.
  • Der FPGA 9 gibt Signale aus, damit der A/D Wandler 21 einen Lasertreiber 23, der in dem Datenverarbeitungsabschnitt 30 vorgesehen ist, richtig arbeitet. Die von dem FPGA 9 an den A/D Wandler 21 ausgegebenen Signale sind im wesentlichen ein Taktsignal (CLK) und ein Konversionssignal (CNV). Das CNV Signal ist zum Unterstützen eines Taktes, der für jeden Abschnitt erforderlich ist. Das CNV Signal ist ein Konversionsstartsignal, das den A/D Wandler 21 initiiert, eine A/D Wandlung zu starten.
  • Das CNV, das in den A/D Wandler 21 eingegeben wird, wird als Trigger zum Starten der Übertragung von Messdaten von dem A/D Wandler 21 in Richtung auf die FPGA 9 synchron mit dem CLK Signal zu starten.
  • Das CLK Signal und das CNV Signal, das von dem FPGA 9 ausgegeben wird, werden in den Datenübertragungsabschnitt 40 durch den Lasertreiber 23 eingegeben. Das CLK Signal und CNV Signal werden zwischen dem Datenverarbeitungsabschnitt 30 und dem Messdatengewinnungsabschnitt 20 in einen isolierten Zustand durch Verwendung einer optischen Kommunikationstechnik, nämlich TOSA 41 und ROSA 43, die in dem Datenübertragungsabschnitt 40 vorgesehen sind. Danach werden das CLK Signal und das CNV Signal in den A/D Wandler 21 durch einen Verstärkerabschnitt 31 eingegeben. Entsprechend kann dann, wenn der A/D Wandler 21 nicht mit einem differentiellen Eingang umgehen kann, ein nicht gezeigter Differential/Einfach Wandler vorgesehen sein an der Eingangsseite des A/D Wandlers 21.
  • Wie oben beschrieben wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Datenübertragungsabschnitt 30 für die Übertragung des CLK Signals und des CNV Signals verwendet. Dies macht es möglich, die Datenübertragung zu beschleunigen ohne Vorsehung einer Mehrzahl von Daten isolierenden Übertragungsabschnitten (einem Photokoppler oder dergleichen) zum Erreichen einer höheren Übertragungsgeschwindigkeit. Insbesondere kann eine isolierte Übertragung über einen optischen Signalübertragungsweg 42 erreicht werden. Eine Miniaturisierung der Vorrichtung und verschiedene Änderungen der Schaltungsausbildungen können erfolgen.
  • Weiter wird, wenn der A/D Wandler 21 mit einer hohen Abtastfrequenz verwendet wird, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern, keine Verzögerung des CNV Signals zu dem CLK Signal auftreten, da das CNV Signal durch optische Übertragung beschleunigt werden kann. Infolgedessen kann ein Flackern unterdrückt werden, um eine hochgenaue Verarbeitung zu erreichen. Das Beispiel der Verwendung eines Paares von Datenverarbeitungsabschnitten 40 wurde bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, die Anzahl der Datenübertragungsabschnitte 40 ist jedoch nicht auf zwei begrenzt. Eine Mehrzahl von Datenübertragungsabschnitten 40 kann in der Datenübertragungsvorrichtung 100 verwendet werden.
  • Nach dem einen Aspekt der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird eine Datenübertragungsvorrichtung geschaffen mit: einem Messdatengewinnungsabschnitt zum Gewinnen eines Messdatensignals von einem zu messendem Objekt; einem Datenverarbeitungsabschnitt zum Ausführen einer Datenverarbeitung an dem Messdatensignal und einem Datenübertragungsabschnitt, der zwischen dem Messdatengewinnungsabschnitt und dem Datenverarbeitungsabschnitt angeordnet ist zum Übertragen des Messdatensignals zu dem Datenverarbeitungsabschnitt in einem elektrisch isolierten Zustand, wobei der Datenübertragungsabschnitt aufweist: eine Flächenemissionslaserdiode zum Wandeln des Messdatensignals in ein optisches Signal und eine optische Empfangseinrichtung zum Empfangen des optischen Signals von der Oberflächenemissionslaserdiode und einem Übertragungsweg vom Binnenführungstyp, der zwischen der Oberflächenemissionslaserdiode und der optischen Empfangseinrichtung angeordnet ist zum Übertragen des optischen Signals.
  • Die Datenübertragungsvorrichtung erlaubt eine Hochgeschwindigkeitsübertragung durch Verwendung des Oberflächenemissionslasers als ein Licht emittierendes Element des Datenübertragungsabschnitts. Weiter ist es möglich, einen Isolationsabstand willkürlich einzustellen durch Verwenden des Übertragungswegs vom optischen Wellenführungstyp. Die Messung von Signalen mit extrem hoher Amplitude oder infinitesimaler Amplitude (etwa Spannung, Strom, Widerstand, Druck und Temperatur), die Vergrößerung der Stehspannung und die Reduktion von Rauschen können daher erreicht werden. Weiter ermöglicht es das Oberflächenemissionslaser das zur Hochgeschwindigkeitsübertragung fähig ist, einen geringen Leistungsverbrauch ohne Vorsehung einer Mehrzahl von Datenisolationsübertragungsabschnitten parallel zueinander gegenüber dem Stand der Technik.
  • Vorzugsweise weist der Messdatengewinnungsabschnitt auf: einen Analog/Digital Wandler zum Wandeln des Messdatensignals in ein digitales Datensignal und einen Parallel/Seriell Wandler zum Wandeln des digitalen Datensignals in ein serielles Datensignal und zum Ausgeben des seriellen Datensignals an die Oberflächenemissionslaserdiode.
  • Die Datenübertragungsvorrichtung kann eine Vereinfachung der Verdrahtung und eine Miniaturisierung des Produkts erreichen aufgrund der seriellen Übertragung.
  • Weiter weist der Übertragungsweg vom optischen Wellenführungstyp auf: eine optische Faser zum Übertragen des optischen Signals und eine Ferrule zum Halten der optischen Faser.
  • Die Datenübertragungsvorrichtung verwendet die optische Faser, die das optische Signal überträgt sowie die Ferrule, die die optische Faser als Übertragungsweg vom optischen Wellenführungstyp hält. Dies macht es möglich, eine Reduktion der Kosten bei der Herstellung und eine Miniaturisierung des Produkts durch Modifikationsarbeiten zu erreichen.
  • Vorzugsweise ist der Datenübertragungsabschnitt zu einer bidirektionalen Übertragung des optischen Signals zwischen dem Datengewinnungsabschnitt und dem Datenverarbeitungsabschnitt fähig.
  • Die Datenübertragungsvorrichtung kann ein Signal bidirektional zwischen dem Datengewinnungsabschnitt und dem Datenverarbeitungsabschnitt in einem isolierten Zustand übertragen. Es ist dadurch möglich, ein Signal zu übertragen, das den Konversionsstartzeitpunkt des A/D Wandlers (ein Konversionssignal) steuert, mit einer hohen Geschwindigkeit ohne Anordnung einer Mehrzahl von Datenisolationsübertragungsabschnitten, wie bei dem Stand der Technik. Da das Konversionssignal mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden kann, kann ein Flackern (eine Fluktuation in der Frequenz) nicht größer werden, auch wenn die Taktfrequenz höher wird. Die Messdaten können daher mit einer hohen Geschwindigkeit und einer hohen Genauigkeit verarbeitet werden.
  • Vorzugsweise sind der Datengewinnungsabschnitt, der Datenverarbeitungsabschnitt und der Datenübertragungsabschnitt auf derselben Schaltkarte montiert.
  • Bei der Datenübertragungsvorrichtung sind der Datengewinnungsabschnitt, der Datenverarbeitungsabschnitt und der Datenübertragungsabschnitt auf derselben Schaltkarte montiert. Ein derartiger Aufbau ermöglicht die Montage von einzelnen Bauelementen auf geringem Raum und die Verwirklichung der elektrischen Isolation.
  • Vorzugsweise sind der Datengewinnungsabschnitt und der Datenverarbeitungsabschnitt auf gesonderten Schaltkarten montiert.
  • Entsprechend der Datenübertragungsvorrichtung sind der Datengewinnungsabschnitt und der Datenverarbeitungsabschnitt auf gesonderten Schaltkarten montiert. Es kann dadurch die Wirkung der Isolation und der Stehspannung erreicht werden vollständiger im Vergleich zu dem Fall, wo die beiden Abschnitte auf derselben Schaltkarte montiert sind. Weiter sind verschiedene Änderungen der Ausgestaltung möglich, da der Grad der Freiheit der Anordnung der Schaltkarte zunimmt.
  • Die Offenbarungen der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-245529 vom 11. September 2006 und der japanischen Anmeldung Nr. 2007-024118 , die am 2. Februar 2007 eingereicht worden ist, einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen sowie der Zusammenfassung werden hier im Ganzen durch Bezugnahme einbezogen.
  • Obwohl verschiedene beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird daher lediglich durch den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims (6)

  1. Eine Datenübertragungsvorrichtung, mit: einem Messdatengewinnungsabschnitt (20) zum Gewinnen eines Messdatensignals von einem Messobjekt; einem Datenverarbeitungsabschnitt (30) zum Ausführen einer Datenverarbeitung des Messsignals; einem Datenübertragungsabschnitt (40), der zwischen dem Messdatengewinnungsabschnitt (20) und dem Datenverarbeitungsabschnitt (30) angeordnet ist zum Übertragen des Messdatensignals zu dem Datenverarbeitungsabschnitt (30) in einem elektrisch isolierten Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenübertragungsabschnitt (40) aufweist: eine Flächenemissionslaserdiode (41) zum Wandeln des Messdatensignals in ein optisches Signal; eine optische Empfangseinrichtung (42) zum Empfangen des optischen Signals von der Flächenemissionslaserdiode (41); und eine Übertragungsstrecke (40) vom optischen Wellenführungstyp, der zwischen der Flächenemissionslaserdiode (41) und der optischen Empfangseinrichtung (42) angeordnet ist zum Übertragen des optischen Signals.
  2. Die Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdatengewinnungsabschnitt (20) aufweist: einen Analog/Digital Wandler (21) zum Wandeln des Messdatensignals in ein digitales Datensignal und einen Parallel/Seriell Wandler (22) zum Wandeln des digitalen Datensignals in ein serielles Datensignal und zum Ausgeben des seriellen Datensignals an die Oberflächenemissionslaserdiode.
  3. Die Datenübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsstrecke (40) vom optischen Wellenführungstyp aufweist: eine optische Faser (44) zum Übertragen des optischen Signals; und eine Ferrule (45) zum Halten der optischen Faser (44).
  4. Die Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenübertragungsabschnitt (40) zur bidirektionalen Übertragung des optischen Signals zwischen dem Messdatengewinnungsabschnitt (20) und dem Datenverarbeitungsabschnitt (30) in der Lage ist.
  5. Die Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdatengewinnungsabschnitt (20), der Datenverarbeitungsabschnitt (30) und der Datenübertragungsabschnitt (40) auf derselben Schaltkarte (1) montiert sind.
  6. Die Datenübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdatengewinnungsabschnitt (20) und der Datenverarbeitungsabschnitt (30) auf gesonderten Schaltkarten angeordnet sind.
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