[实用新型]一种基于光缆传输的现场仪表数据箱

说明书

技术领域

本实用新型属于电气设备技术领域，特别涉及一种基于光缆传输的现场仪表数据箱。

背景技术

在化工企业DCS系统PLC系统等被广泛使用，通过现场大量的数据信号传入控制系统，由系统经预先设定好的程序自动控制运行。4～20mA电流环是工业自动化数据采集与传输的标准电流接口，它将各种传感器的小信号模拟量装换成标准电流环接口，以提高传输距离及减少干扰。然而，在许多恶劣的工作环境或要求防爆较高的环境中，须将4～20mA电流环信号不失真地远距离传送，应用常规电线电缆难以满足要求，每一个信号的传送都需独立的一对控制线，不能并线。大量的布线使信号间有互相干扰，带电布线，一旦有损坏或短路，会引以连锁反应，损害设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于光缆传输的现场仪表数据箱。

本实用新型的技术方案是，一种基于光缆传输的现场仪表数据箱，所述现场仪表数据箱包括微控制器，该微控制器连接至少一路4～20mA的电流信号输入，

所述现场仪表数据箱还包括光电数据调制解调器，该光电数据调制解调器连接所述微控制器，

所述光电数据调制解调器通过光缆连接化工企业DCS系统。

所述光电数据调制解调器通过光缆连接接收端，接收端接受光信号后，再将其还原成4～20mA电信号。

本实用新型采用光纤以其高速，长距离，失真小，抗干扰能力强，防爆，防雷等优点，用光信号代替电信号。使得现场仪表数据箱减少电线的布线，降低布线成本，减少安装调试周期，使信号的读取和传送更稳定，可靠，安全。

附图说明

图1是本实用新型功能原理示意图。

图2是本实用新型实施例中光电数据转换原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于光缆传输的现场仪表数据箱，所述现场仪表数据箱包括微控制器，该微控制器连接至少一路4～20mA的电流信号输入，所述现场仪表数据箱还包括光电数据调制解调器，该光电数据调制解调器连接所述微控制器，所述光电数据调制解调器通过光缆连接化工企业DCS系统。

如图2所示，现场仪表数据箱接收到现场的4～20mA的电流信号，通过光纤调制解调器将电信号转换成光信号，通过程序的设定，可将多路的电信号分段设定，通过一根光缆送到接受端，有接受端接受光信号后，再将还原成4～20mA电信号，供设备使用。其中，

1.光检测器

光电检测器是光接收机的第一个关键部件，其作用是将由光纤传送来的光信号转换成电信号。光电检测器主要有PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD两种。PIN管使用简单，只需10～20V的反向偏压，但PIN管没有增益。APD管具有10～200倍的增益，可以提高光接收机的灵敏度，但需要几十伏以上的偏压，增益特性受温度的影响较严重

2、前置放大器

经光电检测器检测到的微弱的信号电流，流经负载电阻建立起信号电压后，由前置放大器进行预放大。除光电检测器性能优劣影响光接收机的灵敏度之外，前置放大器对光接收机的灵敏度有十分重要的影响。为此，前置放大器必须是低噪声、宽频带的放大器。

3.主放大器

主放大器用来提供高的增益，将前置放大器的输出信号放大到适合判决电路所需的电平。前置放大器的输出信号电平一般为mV量级，而主放大器的输出信号电平一般为1～3V。

4、均衡器

光在光纤中传输时，由于将受到色散的影响，信号将发生畸变与展宽，使码元间相互影响，出现误码。均衡器的作用是对主放大器输出的失真的数字脉冲信号进行整形，使之成为最有利于判决、码间干扰最小的波形，通常为升余弦波

5、判决再生与定时提取

判决即是用一判决电平与均衡器输出信号进行比较，当在判决时刻输出的电压信号比判决电平高，则判断为“1”码，否则判断为“0”码。这样，可在判决再生电路的输出端得到一个和发送端发出的数字脉冲信号基本是一致由矩形脉冲组成的数字脉冲序列。为了精确地确定“判决时刻”，就需要从信号码流中提取准确的定时信息用来标定，以保证和发送端一致。这个工作由“定时提取”电路来完成。

6、峰值检波器与AGC放大器

将由升余弦波组成的数字脉冲信号取出一部分送到峰值检波器进行检波，检波后的直流信号再送到AGC放大器进行比较放大，产生一个AGC电压。用该电压一方面去控制光电检测器(APD管)的反向偏置电压，另一方面送到主放大器去调整主放大器的工作点，以控制主放大器的增益，从而使均衡器输出幅度稳定的升余弦波，保证码元判决的正确性。