DE4207036A1 - Lichtsignaluebertragungsstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtsignalübertragungs­ strecke zur Übertragung von Lichtsignalen, die aus elek­ trischen Signalen abgeleitet sind, mit einem Lichtwel­ lenleiter, einer Sendeeinrichtung, die an ihrem Eingang die elektrischen Signale empfängt, daraus entsprechende Lichtsignale erzeugt und über ein Lichtsendeelement auf den Lichtwellenleiter gibt, und mit einer Empfangsein­ richtung, die über ein Lichtempfangselement die Licht­ signale vom Lichtwellenleiter empfängt, daraus wieder die gleichen elektrischen Signale wie am Eingang der Sendeeinrichtung erzeugt und an einem Ausgang abgibt.

Derartige Lichtsignalübertragungsstrecken werden zur Informations- und Datenübertragung insbesondere dort eingesetzt, wo es Probleme mit der Übertragung von elek­ trischen Signalen gibt. Ein wesentliches Problem einer elektrischen Datenübertragungsstrecke, die eine elektri­ sche Leitung aufweist, besteht in ihrer Anfälligkeit gegen von außen einwirkende elektromagnetische Störun­ gen. Insbesondere sind elektrische Datenübertragungslei­ tungen sehr anfällig gegen elektromagnetische Impulse. Solche Störungen können unübersehbare nachteilige Folgen für die Funktion eines gesamten Systems haben, innerhalb dessen Daten und Informationen über größere Entfernungen auf elektrischen Leitungen ausgetauscht werden. Solche Störungen können den Zusammenbruch des gesamten System bewirken. Diese Gefahr besteht beispielsweise bei den heutzutage entwickelten Flugzeugen, die im wesentlichen nur noch nach der sogenannten "fly-by-wire"-Methode gesteuert werden, d. h. in denen die Steuersignale nur noch auf elektrischem Wege übertragen werden.

Die bisher entwickelten Maßnahmen zur Abschirmung von elektrischen Datenleitungen haben sich als nicht ausrei­ chend sicher und im übrigen zu aufwendig erwiesen. Man geht daher dazu über, anstelle von elektrischen Signal­ übertragungsstrecken Lichtsignalübertragungsstrecken einzusetzen, d. h. beispielsweise ein Flugzeug zukünftig nicht mehr nach dem "fly-by-wire"-Verfahren, sondern nach dem "fly-by-light"-Verfahren zu steuern. Dies gilt für andere Anwendungsfälle in ähnlicher Weise.

Da zumindest in den meisten Einzelkomponenten eines Gesamtsystems wie z. B. eines Flugzeugs die Signale auf elektrischem Wege erzeugt und verarbeitet werden, müssen die Signale an den Endpunkten der Lichtsignalübertra­ gungsstrecke in elektrischer Form vorliegen. Die an den Lichtwellenleiter angeschlossene Sendeeinrichtung muß also aus den an ihrem Eingang anliegenden elektrischen Signalen entsprechende Lichtsignale erzeugen, und die Empfangseinrichtung muß aus diesen Lichtsignalen wieder die entsprechenden elektrischen Signale erzeugen, die den elektrischen Signalen am Eingang der Sendeeinrich­ tung entsprechen müssen.

Während die Lichtsignalübertragungsstrecke hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit keine Probleme bereitet, hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Funk­ tionszuverlässigkeit der Lichtsignalübertragungsstrecke aus einem anderen Grunde herabgesetzt wurde. Dieser lag in der relativ schnellen Alterung des Lichtsendeelemen­ tes in der Sendeeinrichtung. Das Lichtsendeelement, oder auch elektro-optischer Wandler genannt, unterliegt näm­ lich einer relativ hohen Beanspruchung im Sendebetrieb. Dieser Umstand führte zu einer vergleichsweise hohen Anzahl von Ausfällen, wodurch nicht nur die Funktionszu­ verlässigkeit der Lichtsignalübertragungsstrecke herab­ gesetzt, sondern auch eine ständige und teure Wartung erforderlich wurde. Deshalb konnten gerade im Dauerbe­ trieb arbeitende Lichtsignalübertragungsstrecken bisher nicht in sogenannten kritischen Systemen wie z. B. im Flugzeug eingesetzt werden, welche eine dauerhafte hohe Betriebszuverlässigkeit erfordern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Funktionszuver­ lässigkeit einer Lichtsignalübertragungsstrecke der eingangs genannten Art zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einer Lichtsignalübertragungs­ strecke der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Sendeeinrichtung eine Kodierschaltung enthält, die bei Auftreten eines elektrischen Signals ein diesem zugeordnetes bestimmtes Lichtsignal erzeugt, dessen zeitliche Länge kürzer als die zeitliche Länge des elek­ trischen Signales ist, und die Empfangseinrichtung eine Dekodierschaltung enthält, die aus den Lichtsignalen wieder die entsprechenden elektrischen Signale erzeugt.

Mit Hilfe der Erfindung läßt sich die Lebensdauer des Lichtsendeelementes der Sendeeinrichtung und somit die Funktionszuverlässigkeit der gesamten Lichtsignalüber­ tragungsstrecke deutlich erhöhen. Dabei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß die Lebensdauer von Lichtsendeelementen bzw. elektro-optischen Wandlern unter anderem von der Einschaltdauer und der sich dar­ aus ergebenden Strom-Zeit-Fläche abhängt. Übliche Daten­ übertragungen - gerade auch im Flugzeug - verwenden elektrische Signale, die von Haus aus große Strom-Zeit- Flächen aufweisen. Mit Hilfe der Erfindung sind die Strom-Zeit-Flächen der vom Lichtsendeelement abgegebenen Lichtsignale gegenüber den Strom-Zeit-Flächen der elek­ trischen Signale deutlich reduziert, wodurch die Lebens­ dauer des Lichtsendeelementes erheblich vergrößert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die von der Sendeeinrichtung empfangenen elektrischen Signale nicht direkt in Lichtsignale mit im wesentlichen identi­ schem Signalverlauf abgebildet werden, sondern daß eine Kodierschaltung vorgesehen ist, die bei Auftreten eines elektrischen Signals ein diesem zugeordnetes bestimmtes Lichtsignal erzeugt, dessen zeitliche Länge kürzer als die zeitliche Länge des ursprünglichen elektrischen Signales ist. Das Lichtsignal erhält also mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kodierschaltung einen gegenüber dem Signalverlauf des elektrischen Signales verkürzten und somit unterschiedlichen, jedoch diesem eindeutig zuord­ baren Signalverlauf, der eine Verkürzung der Einschalt­ dauer des Lichtsendeelementes möglich macht. Damit an der Empfangsseite der Lichtsignalübertragungsstrecke wieder ein elektrisches Signal abgegeben wird, das dem elektrischen Signal an der Eingangsseite der Sendeein­ richtung entspricht, muß die Empfangseinrichtung mit einer entsprechenden Dekodierschaltung versehen sein, die aus den "verkürzten" Lichtsignalen wieder die ent­ sprechenden elektrischen Signale erzeugt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Aufbaus läßt sich nicht nur die Betriebszuverlässigkeit und Übertragungssicher­ heit der Lichtsignalübertragungsstrecke erhöhen, sondern herkömmliche elektrische Datenübertragungsstrecken kön­ nen ohne besonderen Aufwand durch Lichtsignalübertra­ gungsstrecken ersetzt werden, indem diese einfach in die bestehenden elektrischen Übertragungsleitungen geschal­ tet werden. Dies ist insbesondere für die Nachrüstung von bestehenden Systemen mit Lichtsignalübertragungs­ strecken von Vorteil.

Normalerweise werden die Signale in digitaler Form über­ tragen. Dies ist insbesondere in prozeßrechnergestütz­ ten Systemen wie z. B. Regelungs- und Automationssystemen der Fall. Dann sind die elektrischen Signale aus im wesentlichen rechteckförmigen oder rechteckähnlichen Signalen von definierter Länge gebildet, und die erfin­ dungsgemäße Kodierschaltung der Sendeeinrichtung er­ zeugt bei Auftreten einer Flanke eines elektrischen Signal ein diesem zugeordnetes Lichtsignal, dessen zeit­ liche Länge kürzer als die zeitliche Länge des elek­ trischen Signales ist, wobei bei Flanken unterschiedli­ cher Art unterschiedliche Lichtsignale erzeugt werden. Bei dieser Ausführung wird also eine übermäßige Bean­ spruchung des Lichtsendeelementes dadurch vermieden, daß nur noch kurze Lichtsignalimpulse erzeugt werden, die eine Information über die Lage und die Art der Flanken der elektrischen Signale geben, was für eine sichere Datenübertragung ausreichend ist.

Vorzugsweise enthält die Empfangseinrichtung eine Detek­ torschaltung, die den Augenblicksverlauf des am Eingang empfangenen Lichtsignales erfaßt und stets den Zeitpunkt der Flanke auf den Zeitpunkt des Auftretens des halben Amplitudenwertes festlegt. Die Schaltschwelle wird also auf die Hälfte der Amplitude festgelegt und dabei stets nachgeführt. Mit dieser Ausführung wird den Helligkeits­ schwankungen der empfangenen Lichtsignale begegnet. Mit Hilfe dieser Ausführung kann somit die Lage der Flanken sicher erfaßt und definiert werden. Beispielsweise kann die Detektorschaltung so aufgebaut sein, daß sie einen Spitzenwertgleichrichter und eine Komparatorschaltung enthält, die den halben Wert der vom Spitzenwertgleich­ richter erfaßten Amplitude der Lichtsignale mit deren Augenblickswerten vergleicht und ein den Zeitpunkt der Flanke anzeigendes Signal abgibt, wenn der Augenblicks­ wert gleich der halben Amplitude ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung entscheidet die Kodierschaltung der Sendeeinrichtung bei Auftreten einer Flanke eines elektrischen Signales erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit, die im allgemeinen wesent­ lich kürzer als die Länge des elektrischen Signales ist, daß ein entsprechendes Lichtsignal erzeugt wird, sofern während dieser Verzögerungszeit das elektrische Signal im wesentlichen unverändert bestehen bleibt. Mit dieser Ausführung wird verhindert, daß höherfrequente Störim­ pulse bzw. Nadelimpulse auf der elektrischen Seite irr­ tümlicherweise als elektrische Signale und somit als zu übertragende Informationen interpretiert werden.

Um die Richtigkeit der Lichtsignale überprüfen und fest­ stellen zu können, kann die Kodierschaltung der Sende­ einrichtung auch noch ein Paritätssignal im Lichtsignal erzeugen und die Dekodierschaltung der Empfangseinrich­ tung dieses Paritätssignal erkennen und überprüfen.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierschaltung der Sendeeinrichtung einen Generator enthält, der bei Nicht­ vorhandensein von elektrischen Signalen am Eingang der Sendeeinrichtung automatisch bestimmte "DUMMY"-Lichtsig­ nale erzeugt, die sich von den bei Auftreten der elek­ trischen Signale erzeugten Lichtsignale unterscheiden, und daß die Dekodierschaltung der Empfangseinrichtung bei Empfang dieser "DUMMY"-Lichtsignale ein elektrisches Signal nicht erzeugt. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß bei Nichtübertragung von Informa­ tionen die Empfangsschaltung gleichwohl im einge­ schwungenen Zustand verbleibt und somit bei Übertragung von Informationen sofort wieder verfügbar ist. Die "DUMMY"-Lichtsignale sollten in regelmäßigen Intervallen erzeugt werden, welche vorzugsweise jeweils etwa einer zeitlichen Länge eines elektrischen Signales entsprechen sollten, um der Empfangsschaltung eine eindeutige Infor­ mation geben zu können, daß elektrische Signale und somit eine Information zur Zeit nicht anliegen. Die Kodierschaltung der Sendeeinrichtung sollte bei Auftre­ ten eines elektrischen Signals zuerst prüfen, ob gerade ein "DUMMY"-Signal erzeugt und abgesendet wird oder nicht, und, wenn ein "DUMMY"-Signal gerade erzeugt und abgesendet wird, ein entsprechendes Lichtsignal erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit frühestens dann erzeugen, nachdem das "DUMMY"-Signal abgesendet worden ist.

Die Lichtsignale sollten vorzugsweise aus einem Impuls oder einer Impulsfolge bestehen, wobei im Falle von "DUMMY"-Lichtsignalen diese bevorzugt jeweils aus einem einzigen Rechteckimpuls bestehen.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtsignalübertragungsstrecke anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer herkömm­ lichen elektrischen Signalübertra­ gungsstrecke;

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Licht­ signalübertragungsstrecke, die in die elektrische Übertragungslei­ tung der Schaltung von Fig. 1 geschaltet ist;

Fig. 3 verschiedene Signalverläufe des elektrischen Signals (a, b und d) sowie des Lichtsignals (c und e);

Fig. 4 den realen Signalverlauf eines empfangenen Lichtsignals in ver­ größerter Darstellung; und

Fig. 5 Signalverläufe des elektrischen Signals sowie des Lichtsignals mit "DUMMY"-Impulsen.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche elektrische Signalüber­ tragungsstrecke dargestellt, die eine erste Endstelle 2, eine elektrische Übertragungsleitung 3 und eine zweite Endstelle 4 aufweist, wobei die beiden Endstellen 2, 4 durch die elektrische Übertragungsleitung 3 miteinander verbunden sind. Im allgemeinen sind die Endstellen 2, 4 so ausgelegt, daß sie die über die elektrische Leitung 3 übertragenen elektrischen Signale sowohl aussenden als auch empfangen können.

Die Endstellen 2, 4 bereiten außerdem die elektrischen Signale so auf, daß sie über die elektrische Leitung 3 übertragen werden können. Im folgenden soll angenommen werden, daß die in Fig. 1 dargestellte Signalübertra­ gungsstrecke in digitalen Systemen verwendet wird, so daß es sich bei den elektrischen Signalen um digitale elektrische Signale handelt.

Die hier beschriebene Signalübertragungsstrecke ist Teil eines im Flugzeug verwendeten Regelungssystems. Im Flug­ zeugbau werden die elektrischen Signale für eine Daten­ übertragung so aufbereitet, daß sie im sogenannten Drei- Pegel-Code über die Übertragungsleitung 3 übertragen werden. Dieser Code trägt die Bezeichnung "ARINC 429". Der Aufbau dieses "ARINC 429"-Codes ist in Fig. 3a dargestellt. Für die Darstellung einer logischen "1" besteht das Signal E aus einem positiven Rechteckimpuls E₁₁ auf positivem Pegel und einem nachfolgenden Nullpe­ gel- oder 0-Volt-Abschnitt E₁₀, wobei die zeitliche Länge t_E des positiven Rechteckimpulses E₁₁ gleich der zeitli­ chen Länge t_E des 0V-Abschnittes E₁₀ ist. Die logische "0" wird mit entsprechendem negativen Pegel dargestellt. Das entsprechende Signal besteht also aus einem negati­ ven Rechteckimpuls E₀₁ und einem darauffolgenden OV-Ab­ schnitt E₀₀, wobei der negative Rechteckimpuls E₀₁ und der darauffolgende OV-Abschnitt E₀₀ jeweils wieder die glei­ che zeitliche Länge t_E besitzen, welche identisch ist mit der zeitlichen Länge t_E von E₁₁ und E₁₀. Die zeitliche Länge t_E ist fest definiert. Der Vorteil des "ARINC 429"- Signals liegt in der klaren Unterscheidbarkeit zwischen der logischen "1" und der logischen "0", wobei letztere nicht durch den OV-Pegel, sondern durch einen negativen Pegel definiert wird, und somit der sauberen Taktrückge­ winnung und im Erhalt der Synchronisation an der jeweils empfangenden Endstelle.

Wegen der EMV-Probleme von elektrischen Übertra­ gungsleitungen werden diese jedoch durch entsprechende Lichtsignalübertragungsstrecken ersetzt. Die Ausführung einer solchen Lichtsignalübertragungsstrecke ist in Fig. 2 dargestellt. Um nicht neue Endstellen 2, 4 schaffen und somit das gesamte System verändern zu müs­ sen, ist die elektrische Übertragungsleitung 3 aufge­ trennt und die Lichtsignalübertragungsstrecke da­ zwischengeschaltet.

Die Lichtsignalübertragungsstrecke weist einen Sender 10 auf, der eingangsseitig über elektrische Leitungen 3a an die eine Endstelle 2 angeschlossen ist. Die elektrischen Leitungen 3a bildeten ursprünglich den Anfang der elek­ trischen Übertragungsleitung 3 von Fig. 1.

Der Sender 10 weist einen Pegelwandler 11 auf, der die elektrischen Rechteckimpulse von der Endstelle 2 emp­ fängt und in TTL-Pegel umwandelt. Bei dem Pegelwandler 11 handelt es sich um ein Schaltungsteil, welches zwei Ausgänge hat, nämlich einen "1"-Ausgang und einen "0"- Ausgang. Je nachdem, ob gerade eine logische "1" oder eine logische "0" von der Endstelle 2 übermittelt wird, wird der "1"-Ausgang oder der "0"-Ausgang auf TTL-Pegel gesetzt. Dabei kann gleichzeitig nur entweder der "1"- Ausgang oder der "0"-Ausgang den TTL-Pegel führen. Wird an beiden Ausgängen des Pegelwandlers 11 kein TTL-Signal erzeugt, sondern liegen diese beiden Ausgänge auf 0V, so bedeutet dies, daß keine Information von der Endstelle 2 übertragen wird.

Der Pegelwandler 11 ist an einen Coder 12 angeschlossen. Dieser Coder 12 wandelt nun die elektrischen Signale vom Pegelwandler 11 in Zusammenwirken mit einem nachgeschal­ teten Treiber 13 und einem daran angeschlossenen elek­ tro-optischen Wandler 15, welcher beispielsweise aus einer Leuchtdiode bestehen kann, in ein Lichtimpulssi­ gnal L um, dessen zeitliche Länge wesentlich kürzer als die zeitliche Länge t_E des elektrischen Impulses ist und nur die Information über das Auftreten einer Flanke eines elektrischen Impulses E₁₁ oder E₀₁ enthält.

Wie die Fig. 3b bis e erkennen lassen, besteht das Lichtsignal L aus kurzen Impulsen der Breite bzw. zeit­ lichen Länge t_L, welche wesentlich kleiner als die Breite bzw. zeitliche Länge t_E des zugehörigen elektrischen Rechteckimpulses E₁₁ oder E₀₁ ist. Die Lichtsignale beste­ hen aus unterschiedlichen Impulsfolgen, die die unter­ schiedlichen Flanken der elektrischen Rechteckimpulse repräsentieren. So bedeutet ein Lichtimpuls L₁ der Länge 2t_L, daß im elektrischen Signal ein Flankenwechsel vom 0V-Pegel auf den positiven Pegel erfolgt ist, also die aufsteigende Flanke des Rechteckimpulses E₁₁ aufgetreten ist. Das Lichtsignal L₂ besteht dagegen aus zwei Impulsen mit jeweils der zeitlichen Länge t_L und einer dazwischen­ liegenden Lücke von 2t_L und zeigt eine auf den 0V-Pegel abfallende Flanke des elektrischen Signals E an. Dagegen gibt das Lichtsignal L₃, bestehend aus zwei im zeitlichen Abstand von t_L erzeugten Lichtimpulsen der zeitlichen Länge t_L, die Information über das Auftreten der ersten auf den negativen TTL-Pegel ansteigenden Flanke des negativen Rechteckimpulses E₀₁.

Mit Hilfe des Coders 12 wird also aus dem elektrischen "ARINC 429"-Signal ein vergleichsweise hochfrequentes Lichtsignal erzeugt, das nicht gleichmäßig über die Zeitfläche verteilt ist und nur noch das Auftreten der Flanken der Rechteckimpulse im elektrischen Signal an­ zeigt. Wie zuvor beschrieben wurde und auch aus Fig. 3 ersichtlich wird, besteht das Lichtsignal L aus einem seriellen 4-Bit-Wort, wobei das letzte Bit aus einem Paritätsbit besteht, welches vom Coder 12 ebenfalls erzeugt wird.

Allerdings entscheidet der Coder 12 bei Auftreten einer Flanke eines elektrischen Rechteckimpulses E₁₁ oder E₀₁ am Pegelwandler 11 erst nach einer bestimmten Verzögerungs­ zeit, die im allgemeinen wesentlich kürzer als die zeit­ liche Länge t_E des elektrischen Rechteckimpulses E₁₁ bzw. E₀₁ ist, daß ein entsprechendes Lichtsignal erzeugt wird, sofern während dieser Verzögerungszeit der elektrische Rechteckimpuls im wesentlichen unverändert bestehen bleibt. Damit soll verhindert werden, daß kurzzeitige Störimpulse in Form von Nadelimpulsen, die auf der Lei­ tung 3a auftreten können, fälschlicherweise als eine zu übertragende Information interpretiert werden.

Der elektro-optische Wandler 15 ist an das eine Ende eines Lichtwellenleiters 16 angeschlossen, welcher bei­ spielsweise aus einem Glasfaserkabel bestehen kann. Das über den Lichtwellenleiter 16 übertragene Lichtsignal wird von einem am anderen Ende des Lichtwellenleiters 16 angeordneten Empfänger 20 aufgenommen und dort in ein entsprechendes "ARINC 429"-Signal zurückgewandelt. Hier­ zu ist ein opto-elektrischer Wandler 21 wie z. B. ein Fotosensor vorgesehen, der an einen im Empfänger 20 ent­ haltenen Verstärker 22 angeschlossen ist. Der opto-elek­ trische Wandler 21 und der nachgeschaltete Verstärker 22 wandeln das empfangene Lichtsignal in ein entsprechendes elektrisches Signal um.

Im allgemeinen besitzen die empfangenen Lichtsignalim­ pulse nicht die in den Fig. 3c und e dargestellte theoretische Rechteckform, sondern beispielsweise einen Verlauf, wie er in Fig. 4 skizziert ist. Die empfange­ nen Lichtsignalimpulse weisen nämlich in der Praxis im allgemeinen schräg ansteigende und abfallende Flanken sowie sich verändernde Amplituden auf. Dies ist im all­ gemeinen auf Schwankungen in der Helligkeit der übertra­ genen Lichtsignale zurückzuführen, die insbesondere bei besonders langen Lichtwellenleitern auftreten. Daraus ergeben sich Impulsbreitenschwankungen. Damit die Lage der Flanken und somit die Impulsbreite der Rechteckim­ pulse noch sicher erfaßt werden können, wird der Zeit­ punkt des Auftretens der Flanke im Empfänger 20 im vor­ liegenden Ausführungsbeispiel nicht auf einen bestimmten Schwellwert festgelegt, sondern stets auf den Zeitpunkt des Auftretens des halben Amplitudenwertes. Die Schalt­ schwelle wird also auf die Hälfte der Amplitude festge­ legt und stets nachgeführt. Dies wird mit Hilfe einer Mittelwertbildung aus dem 0V-Pegel und der Amplitude erreicht. Dadurch erhält man wesentlich geringere und noch tolerierbare Impulsbreitenschwankungen als bei einer festen Schaltschwelle. In Fig. 4 sind als Bei­ spiel zwei unterschiedliche Impulse L′ und L′′ darge­ stellt. Gleichwohl weisen die beim halben Amplitudenwert gemessenen zeitlichen Längen oder Impulsbreiten t_L, und t_L′′ nur vergleichsweise geringe Unterschiede auf, die innerhalb tolerierbarer Bereiche liegen.

Für eine solche Impulsbreitenerfassung sind ein Spitzen­ wertgleichrichter 23 und ein Komparator 24 vorgesehen. Der Spitzenwertgleichrichter 23 und der Komparator 24 sind an den Verstärker 22 angeschlossen. Der vom Spit­ zenwertgleichrichter 23 erfaßte Amplitudenwert wird dem einen Eingang des Komparators 24 zugeführt, während an dem anderen Eingang des Komparators 24 der vom Verstär­ ker 22 direkt gelieferte Augenblickswert des dem empfan­ genen Lichtsignal entsprechenden elektrischen Signals anliegt. Im Komparator 24 wird nun der vom Spitzenwert­ gleichrichter 23 ermittelte Amplitudenwert mit dem Au­ genblickswert vom Verstärker 22 verglichen. Wenn beide Signale in ihrem Betrag übereinstimmen, gibt der Kompa­ rator 24 ein Signal ab, das anzeigt, daß der Augen­ blickswert des empfangenen Lichtimpulses gleich der halben Amplitude ist, und somit den Zeitpunkt der Flanke angibt. Gleichzeitig läßt dieses Signal auch erkennen, ob es sich um eine aufsteigende oder abfallende Flanke handelt, um den Beginn und das Ende des empfangenen Lichtimpulses bestimmen zu können.

Gleichwohl ist ein vergleichsweise niedriger Schwellwert S (vgl. Fig. 4) festgelegt. Bleiben die Amplituden der empfangenen Lichtsignale unterhalb dieses niedrigen Schwellwertes S, so bleibt dieses Signal unberücksich­ tigt, und es wird keine Signalverarbeitung im Empfänger 20 vorgenommen. Dadurch soll ein höherer Störabstand erzielt und verhindert werden, daß bereits Rauschen fälschlicherweise als Information interpretiert wird. Eine entsprechende Schwellwertbegrenzung kann entweder im Verstärker 22 oder auch im Komparator 24 vorgesehen sein.

An den Komparator 24 ist ein Decoder 25 angeschlossen, der entsprechend der empfangenen und von den Elementen 22, 23 und 24 verarbeiteten Lichtimpulsfolgen L₁, L₂ oder L₃ entsprechende TTL-Signale in der umgekehrten Weise wie der Coder 12 erzeugt. Der Decoder 25 weist dementspre­ chend zwei Ausgänge auf, nämlich einen Ausgang zur An­ zeige einer logischen "1" und einen weiteren Ausgang zur Anzeige einer logischen "0". Gleichzeitig kann nur an einem der beiden Ausgänge ein TTL-Signal erscheinen, je nachdem ob eine logische "1" oder eine logische "0" vorliegt. Liegen dagegen beide Ausgänge auf 0V, so be­ deutet dies, daß keine Information über den Lichtwel­ lenleiter 16 übertragen worden ist.

Im übrigen überprüft der Decoder 25 mit Hilfe des Pari­ tätsbits die Korrektheit der empfangenen Lichtsignale.

An den Decoder 25 ist ein Pegelwandler 26 angeschlossen, der in genau der umgekehrten Weise wie der Pegelwandler 11 arbeitet und aus den Signalen vom Decoder 25 ein ent­ sprechendes "ARINC 429"-Signal erzeugt und über eine elektrische Leitung 3b, die das andere Ende der ur­ sprünglichen elektrischen Übertragungsleitung 3 von Fig. 1 bildet, an die andere Endstelle 4 zur Weiterver­ arbeitung überträgt.

Wenn keine Information übertragen werden soll, also das elektrische Signal E für eine längere Zeit als t_E auf dem 0V-Pegel liegt, werden von einem im Coder 12 des Sen­ ders 10 enthaltenen Generator automatisch sogenannte "DUMMY"-Lichtimpulse L_D erzeugt und mit Hilfe des Trei­ bers 13 und des elektro-optischen Wandlers 15 übertra­ gen, wobei die Intervalle zwischen den "DUMMY"-Lichtim­ pulse L_D jeweils etwa der Zeit t_E im beschriebenen Aus­ führungsbeispiel entsprechen. Mit der Übersendung von derartigen "DUMMY"-Lichtimpulsen L_D wird erreicht, daß der Empfänger 20 im eingeschwungenen Zustand verbleibt. Die Erzeugung von "DUMMY"-Lichtimpulsen L_D ist beispiel­ haft in Fig. 5 dargestellt.

Soll aufgrund eines anstehenden elektrischen Signals E eine entsprechende Lichtimpulsfolge übertragen werden, so prüft der Coder 12 des Sender 10 zuerst, ob von sei­ nem Generator gerade ein "DUMMY"-Signal erzeugt und abgesendet wird oder nicht. Wenn nun ein "DUMMY"-Signal gerade erzeugt und abgesendet wird, wird dieser Vorgang erst abgewartet, und der Coder 12 erzeugt das entspre­ chende Lichtsignal erst nach einer bestimmten Verzöge­ rungszeit t_v, wie den Fig. 3c und e beispielhaft zu entnehmen ist, und zwar frühestens dann, nachdem das letzte "DUMMY"-Signal abgesendet worden ist. Dadurch wird vermieden, daß sich das letzte "DUMMY"-Signal und das Lichtsignal L₁ oder L₃ gegenseitig stören. Die Verzö­ gerungszeit t_v bleibt dann während der gesamten daraufhin folgenden Informationsübertragung erhalten, hat jedoch keinen nachteiligen Einfluß auf die Übertragungsge­ schwindigkeit.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Über­ tragung zwischen den Endstellen 2, 4 auch in umgekehrter Richtung erfolgen kann, sofern eine zweite Lichtsignal­ übertragungsstrecke in umgekehrter Anordnung vorgesehen ist bzw. an jedem Ende des Lichtwellenleiters 16 gemein­ sam ein Sender 10 und ein Empfänger 20 jeweils vorgese­ hen sind.

Claims (12)

1. Lichtsignalübertragungsstrecke zur Übertragung von Lichtsignalen, die aus elektrischen Signalen (E) abge­ leitet sind, mit einem Lichtwellenleiter (16), einer Sendeeinrichtung (10), die an ihrem Eingang (3a) die elektrischen Signale (E) empfängt, daraus entsprechende Lichtsignale (L) erzeugt und über ein Lichtsendeelement (15) auf den Lichtwellenleiter (16) gibt, und mit einer Empfangseinrichtung (20), die über ein Lichtempfangsele­ ment (21) die Lichtsignale (L) vom Lichtwellenleiter (16) empfängt, daraus wieder die gleichen elektrischen Signale (E) wie am Eingang (3a) der Sendeeinrichtung (10) erzeugt und an einen Ausgang (3b) abgibt; dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (10) eine Kodierschaltung (12) enthält, die bei Auftreten eines elektrischen Signales (E₁₁, E₀₁) ein diesem zugeord­ netes bestimmtes Lichtsignal (L₁, L₂, L₃) erzeugt, dessen zeitliche Länge (t_L) kürzer als die zeitliche Länge (t_E) des elektrischen Signales (E₁₁, E₀₁) ist, und die Emp­ fangseinrichtung (20) eine Dekodierschaltung (25) ent­ hält, die aus den Lichtsignalen (L₁, L₂, L₃) wieder die entsprechenden elektrischen Signale (E₁₁, E₀₁) erzeugt.

2. Lichtsignalübertragungsstrecke nach Anspruch 1, bei welcher die elektrischen Signale aus im wesentlichen rechteckförmigen oder rechteckähnlichen Signalen (E₁₁, E₀₁) von definierter zeitlicher Länge (t_E) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierschaltung (12) der Sendeeinrichtung (10) bei Auftreten einer Flanke eines elektrischen Signales (E₁₁, E₀₁) ein diesem zugeordnetes Lichtsignal (L₁, L₂, L₃) erzeugt, dessen zeitliche Länge (t_L) kürzer als die zeitliche Länge (t_E) des elektrischen Signales (E₁₁, E₀₁) ist und daß bei Flanken unterschiedli­ cher Art unterschiedliche Lichtsignale (L₁, L₂, L₃) er­ zeugt werden.

3. Lichtsignalübertragungsstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (20) eine Detektorschaltung (23, 24) enthält, die den Augen­ blicksverlauf des empfangenen Lichtsignales (L₁, L₂, L₃) erfaßt und stets den Zeitpunkt des Auftretens der Flan­ ke auf den Zeitpunkt des Auftretens des halben Amplitu­ denwertes festlegt.

4. Lichtsignalübertragungsstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung einen Spitzenwertgleichrichter (23) und eine Komparatorschal­ tung (24) enthält, die den halben Wert der vom Spitzen­ wertgleichrichter (23) erfaßten Amplitude der Lichtsig­ nale (L₁, L₂, L₃) mit deren Augenblickswerten vergleicht und ein den Zeitpunkt der Flanke anzeigendes Signal abgibt, wenn der Augenblickswert gleich der halben Am­ plitude ist.

5. Lichtsignalübertragungsstrecke nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierschaltung (12) der Sendeeinrichtung (10) bei Auftreten einer Flanke eines elektrischen Signales (E₁₁, E₀₁) erst nach einer bestimm­ ten Verzögerungszeit, die im allgemeinen wesentlich kürzer als die zeitliche Länge (t_E) des elektrischen Signales (E₁₁; E₀₁) ist, entscheidet, daß ein entsprechen­ des Lichtsignal (L₁, L₂, L₃) erzeugt wird, sofern während dieser Verzögerungszeit das elektrische Signal (E₁₁, E₀₁) im wesentlichen unverändert bestehen bleibt.

6. Lichtsignalübertragungsstrecke nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierschaltung (12) der Sendeeinrichtung (10) ein Paritätssignal im Lichtsignal (L₁, L₂, L₃) erzeugt und die Dekodierschaltung (25) der Empfangseinrichtung (20) dieses Paritätssignal erkennt und überprüft.

7. Lichtsignalübertragungsstrecke nach einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierschaltung (12) der Sendeeinrichtung (10) einen Generator enthält, der bei Nichtvorhandensein von elektrischen Signalen am Eingang (3a) der Sendeeinrichtung (10) automatisch bestimmte "DUMMY"-Lichtsignale (L_D) erzeugt, die sich von den bei Auftreten der elektrischen Signale (E₁₁, E₀₁) erzeugten Lichtsignale (L₁, L₂, L₃) unterscheiden, und daß die Dekodierschaltung (25) der Empfangseinrichtung (20) bei Empfang dieser "DUMMY"-Lichtsignale (L_D) ein elektrisches Signal nicht erzeugt.

8. Lichtsignalübertragungsstrecke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierschaltung (12) der Sendeeinrichtung (10) bei Auftreten eines elektrischen Signals (E₁₁, E₀₁) zuerst prüft, ob gerade ein "DUMMY"- Signal erzeugt und abgesendet wird oder nicht, und, wenn ein "DUMMY"-Signal gerade erzeugt und abgesendet wird, ein entsprechendes Lichtsignal (L₁, L₂, L₃) erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit (T_v) frühestens dann erzeugt, nachdem das "DUMMY"-Signal abgesendet worden ist.

9. Lichtsignalübertragungsstrecke nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die "DUMMY"-Lichtsignale (L_b) in regelmäßigen Intervallen erzeugt werden.

10. Lichtsignalübertragungsstrecke nach den Ansprüchen 9 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalle jeweils etwa einer zeitlichen Länge (t_E) eines elektrischen Signals (E₁₁, E₀₁) entsprechen.

11. Lichtsignalübertragungsstrecke nach einem der An­ sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsignale (L₁, L₂, L₃) aus einem Impuls oder einer Impulsfolge bestehen.

12. Lichtsignalübertragungsstrecke nach Anspruch 11 sowie einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die "DUMMY"-Lichtsignale (L_D) jeweils aus einem einzigen Impuls bestehen.