光纤通信在电梯中的应用

随着信息技术传输速度日益更新，光纤技术目前已得到广泛的重视和应用。在多微机电梯系统中，光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。光纤技术在电梯上的应用，大大提高了整个控制系统的反应速度，使电梯系统的并联群控性能有了明显提高。 　　电梯上所使用的光纤通信装置主要由光源、光电接收器和光纤组成。 一. 光源 　　微机控制系统输出的信号为电信号，而光纤系统传输的是光信号，因此，为了把微机系统产生的电信号在光纤中传输，首先要把电信号转换为光信号。光源就是这样一种电光转换器件。 　　光源首先将电信号转换成光信号，再向光纤发送光信号。在光纤系统中，光源具有非常重要的地位。目前可作为光纤光源的有白炽灯、激光器和半导体光源等。半导体光源是利用半导体的PN 结将电能转换成光能的，常用的半导体光源有半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD)。 　　半导体光源因其体积小、重量轻、结构简单、使用方便、与光纤易于相容等优点，在光纤传输系统中得到了广泛的应用。 二. 光电接收器 　　在光纤中传输的光信号在被微机系统所接收前，首先要还原成相应的电信号。这种转换是通过光接收器来实现的。光接收器的作用就是将由光纤传送过来的光信号转换成电信号，再把该电信号交由控制系统进行处理。光接收器是根据光电效应的原理，用光照射半导体的PN 结，半导体的PN 结吸收光能后将产生载流子，因此产生PN 结的光电效应，从而将光信号转换成电信号。目前应用于光纤系统中的半导体接收器主要有半导体光电二极管，光电三极管、光电倍增管和光电池等。光电三极管不仅能把入射光信号变成电信号，而且能把电信号放大，从而能够与控制系统接口电路很好地匹配，所以光电三极管的应用最为广泛。 三. 光纤 　　光纤是光信号的传输通道，是光纤通信的关键材料。光纤的结构如图1 所示。 　　光纤由纤芯、包层、涂敷层及外套组成，是一个多层介质结构的对称圆柱体。纤芯的主体是二氧化硅，里面掺有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纤芯外面有包层，包层与纤芯有不同的光折射率，纤芯的光折射率较高，用以保证光信号主要在纤芯里进行传输。包层外面是一层涂料，主要用来增加光纤的机械强度，以使光纤不受外来损害。光纤的最外层是外套，也是起保护作用的。 　　光纤的两个主要特征是损耗和色散。损耗是光信号在单位长度上的衰减或损耗，用db/km 表示，该参数关系到光信号的传输距离，损耗越大，传输距离越短。多微机电梯控制系统一般传输距离较短，因此为降低成本，大多选用塑料光纤。光纤的色散主要关系到脉冲展宽。 　　在三菱电梯控制系统中，光纤通信主要用于群控与单梯间的数据传送及两台并联的单梯 　　之间的数据传送。三菱电梯所用的光纤装置主要由光源、光接收器和光纤组成，其中光源和 　　光接收器被封装在光纤接插件的定插头内，光纤与动插头相连。 　　1、 工作过程 　　发送：CPU 通过专用IC 芯片将并行数据串行化，并根据通信格式插入相应位码(起始、停止、校验位等)，由输出端TXD 将信号送入光纤接插件(即定插头)，再由光纤接插件中的光源进行电—光转换，转换后的光信号通过光纤动插头向光纤发送光信号，光信号在光纤中向前传播。 　　接收：来自光纤的光信号经光纤接插件的动插头，向定插头的接收器发送，接收器将接受到的光信号进行光—电还原，从而得到相应的电信号，该电信号送入到专用的IC 芯片的RXD 输入端，经专用IC 芯片将串行数据改为并行数据后，再向CPU 传送。 　　2、 光纤通信在电梯应用中应注意的问题 　　虽然光纤通信能保证数据在光纤中高速、可靠传送，但在使用中应注意以下几个问题： 　　(1) 要注意光纤端面的垂直度和粗糙度：如果光纤端面与光纤轴线不垂直，则入射光线的入射角将发生变化，使传输的子午光流减弱。如果光纤端面粗糙度大，同样会消弱光线的光流，从而影响到传输质量，严重时可导致信息无法传输。 　　(2) 光纤与动插头的连接：光纤插入电梯控制板后，由于光纤本身的自重会使光纤与动插头相连处受力较大，如果不进行处理，长时间的使用会使二者连接不稳，从而导致信号传输故障。 　　(3) 动插头、定插头的保护：当因为运输、维护、调试等原因使动插头与定插头脱离接触时，应使用保护套对动插头、定插头进行保护，以防灰尘进入后影响信号传输。 　　(4) 光纤的最小弯曲半径：当光纤的弯曲半径小到一定程度时，会导致光纤中传播的光线从纤芯弯曲部分的外侧逸出，从而使光线的光流减弱，使信号传输受到影响。因此，为了保护光线在光纤中的可靠传播，使用时应使光纤的弯曲半径不要太小。 　　三菱电梯在使用过程中遇到光纤通信的故障，如出现群控中的电梯层层停、不响应外召唤信号等，大多是由于上述原因所致。