CN105991195A - 一种应用于塑料光纤网络的光纤转can电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路,塑料光纤上的光信号传送到光接器信号输入端,经过光纤接收器转换成电信号,电信号经过CAN控制器转换成CAN信号,经过CAN控制器传送出去。CAN信号经过CAN控制器转换成电信号,送到光纤发送器上,光纤发送器将电信号转换成光信号,传送到塑料光纤。本发明采用专用的塑料光纤收发器完成光电信号的双向转换,实现光信号接收与发送,确保数据快速稳定传输。
Description
技术领域
本发明涉及光纤电路领域,具体是一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路。
背景技术
当前CAN网络主要采用双绞线,双绞线CAN在技术上容易实现、造价低廉、理论上节点数无限制、对环境电磁辐射有一定抑制能力。但随着电子元件的增加,CAN网络传输数据量大增。为了提高数据传输速率,必然增加CAN信号频率,这又会导致双绞线的衰减迅速增高,抗干扰能力下降;如果保持原有的数据传输速率,则会导致CAN网络延时增加,***数据无法及时传输到关键节点,造成***故障。
目前为了解决CAN网络中大容量、高速率、远距离数据传输问题,产生了光纤CAN通信网。光纤转CAN电路主要完成光电信号的双向转换,当前的光纤转CAN电路一般应用在玻璃光纤,应用于塑料光纤网络中时容易导致光损耗严重,数据不稳定。
发明内容 本发明的目的是提供一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路,以解决现有技术光纤转CAN电路应用于塑料光纤网络中时的数据不稳定的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路,其特征在于:包括光纤收发器P1、隔离芯片U1、CAN控制器U2,所述光纤收发器P1连接有光纤收发器驱动电路,光纤收发器P1供塑料光纤接入,且光纤收发器P1的信号端通过隔离芯片U1与CAN控制器U2的信号端连接,CAN控制器U2通过连接器P2与外部CAN总线连接,CAN控制器U2上还连接有抗浪涌滤波电路;塑料光纤上的光信号传送到光纤收发器P1,经过光纤收发器P1转换成电信号,电信号通过隔离芯片U1传送至CAN控制器U2,由CAN控制器U2转换成CAN信号,经过CAN控制器U2传送出去,外部CAN总线上的CAN信号经过CAN控制器U2转换成电信号,再通过隔离芯片U1送到光纤收发器P1上,光纤收发器P1将电信号转换成光信号后,传送到塑料光纤。
所述的一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路,其特征在于:所述光纤收发器P1的型号为AFBR1031/2031,塑料光纤接入光纤收发器P1的9、10引脚,光纤收发器P1的RXGND引脚、TXGND引脚分别接地,光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别与隔离芯片U1连接,所述光纤收发器驱动电路包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5,以及电感L1及电感L2,电感L1一端与光纤收发器P1的RXVCC引脚连接,电感L2一端与光纤收发器P1的TXVCC引脚连接,电感L1和电感L2的另一端共接后连接+5V电源,电容C1、电容C2各自一端分别与光纤收发器P1的RXGND引脚连接,电容C1、电容C2各自另一端分别接入电感L1与光纤收发器P1的RXVCC引脚之间,电容C3一端与光纤收发器P1的RXGND引脚连接,电容C3另一端接入电感L1与+5V电源之间,电容C4、电容C5各自一端分别与光纤收发器P1的TXGND引脚连接,电容C4、电容C5各自另一端分别接入电感L2与光纤收发器P1的TXVCC引脚之间;
所述隔离芯片U1的型号为ADUM1201,光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别对应与隔离芯片U1的VOA引脚、VIB引脚连接,隔离芯片U1的VDD1引脚连接+5V电源,隔离芯片U1的VDD1引脚还通过电容C6接地,隔离芯片U1的VDD2引脚连接CAN+5V电源,隔离芯片U1的VDD2还通过电容C7接地,隔离芯片U1的GND1引脚、GND2引脚分别接地,隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别连接至CAN控制器U2;
所述CAN控制器U2的型号为TJA1050,隔离芯片U1的隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别对应连接至CAN控制器U2的RXD引脚、TXD引脚,CAN控制器U2的RS引脚通过电阻R5接地,所述抗浪涌滤波电路包括共模滤波器L3、TVS管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C9、电容C10,所述连接器P2为三针连接器,抗浪涌滤波电路中,共模滤波器L3一端分别通过电阻R3与CAN控制器U2的CANH引脚、通过电阻R4与CAN控制器U2的CANL引脚连接,电阻R3与共模滤波器L3之间通过电容C9接地,电阻R4与共模滤波器L3之间通过电容C10接地,共模滤波器L3的另一端分别与连接器P2的两个针脚对应连接,且电阻R6接入共模滤波器L3的另一端之间,所述TVS管Q1的一端分别对应接入共模滤波器L3的另一端与连接器P2之间,TVS管Q1的另一端分别接地,所述连接器P2的第三个针脚接地。
本发明采用专用的塑料光纤收发器完成光电信号的双向转换,实现光信号接收与发送,确保数据快速稳定传输。
与原有技术相比,该发明的有益效果体现在:
1、本发明采用专用塑料光纤收发器,使得电路更加安全可靠,输出更加稳定,光电转换速度更快,最大可达到25M/S。
2、本发明采用高速光耦隔离芯片进行数字隔离,抗电磁干扰性好。
3、本发明电路简单,便于电路实现,完全可以做到快速、自动电平转换。
4、本发明在数据传输过程中损耗小,误码率低。
附图说明
图1为本发明电路原理图。
具体实施方式
参见图1所示,一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路,包括光纤收发器P1、隔离芯片U1、CAN控制器U2,光纤收发器P1连接有光纤收发器驱动电路,光纤收发器P1供塑料光纤接入,且光纤收发器P1的信号端通过隔离芯片U1与CAN控制器U2的信号端连接,CAN控制器U2通过连接器P2与外部CAN总线连接,CAN控制器U2上还连接有抗浪涌滤波电路;塑料光纤上的光信号传送到光纤收发器P1,经过光纤收发器P1转换成电信号,电信号通过隔离芯片U1传送至CAN控制器U2,由CAN控制器U2转换成CAN信号,经过CAN控制器U2传送出去,外部CAN总线上的CAN信号经过CAN控制器U2转换成电信号,再通过隔离芯片U1送到光纤收发器P1上,光纤收发器P1将电信号转换成光信号后,传送到塑料光纤。
光纤收发器P1的型号为AFBR1031/2031,塑料光纤接入光纤收发器P1的 9、10引脚,光纤收发器P1的RXGND引脚、TXGND引脚分别接地,光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别与隔离芯片U1连接,光纤收发器驱动电路包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5,以及电感L1及电感L2,电感L1一端与光纤收发器P1的RXVCC引脚连接,电感L2一端与光纤收发器P1的TXVCC引脚连接,电感L1和电感L2的另一端共接后连接+5V电源,电容C1、电容C2各自一端分别与光纤收发器P1的RXGND引脚连接,电容C1、电容C2各自另一端分别接入电感L1与光纤收发器P1的RXVCC引脚之间,电容C3一端与光纤收发器P1的RXGND引脚连接,电容C3另一端接入电感L1与+5V电源之间,电容C4、电容C5各自一端分别与光纤收发器P1的TXGND引脚连接,电容C4、电容C5各自另一端分别接入电感L2与光纤收发器P1的TXVCC引脚之间;
隔离芯片U1的型号为ADUM1201,光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别对应与隔离芯片U1的VOA引脚、VIB引脚连接,隔离芯片U1的VDD1引脚连接+5V电源,隔离芯片U1的VDD1引脚还通过电容C6接地,隔离芯片U1的VDD2引脚连接CAN+5V电源,隔离芯片U1的VDD2还通过电容C7接地,隔离芯片U1的GND1引脚、GND2引脚分别接地,隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别连接至CAN控制器U2;
CAN控制器U2的型号为TJA1050,隔离芯片U1的隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别对应连接至CAN控制器U2的RXD引脚、TXD引脚,CAN控制器U2的RS引脚通过电阻R5接地,抗浪涌滤波电路包括共模滤波器L3、TVS管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C9、电容C10,连接器P2为三针连接器,抗浪涌滤波电路中,共模滤波器L3一端分别通过电阻R3与CAN控制器U2的CANH引脚、通过电阻R4与CAN控制器U2的CANL引脚连接,电阻R3与共模滤波器L3之间通过电容C9接地,电阻R4与共模滤波器L3之间通过电容C10接地,共模滤波器L3的另一端分别与连接器P2的两个针脚对应连接,且电阻R6接入共模滤波器L3的另一端之间,TVS管Q1的一端分别对应接入共模滤波器L3的另一端与连接器P2之间,TVS管Q1的另一端分别接地,连接器P2的第三个针脚接地。
具体工作过程如下:
1、光接收过程
塑料光纤上的光信号传送到光接收器信号输入端,经塑料光纤收发器(P1)转换成电信号,其中电容C1,电容C2,电容C3,电容C4,电容C5,电感L1及电感L2构成光纤收发器驱动电路。由光接收器信号输入端RXD直接输出CAN控制器可识别的TTL电平信号,通过RXD发送到CAN控制器(U2)上。CAN控制器接收引脚RXD并不能直接连接到光纤收发器的RXD上,而是经高速光耦数字隔离芯片(U1)进行连接,这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离,以实现更好的抗干扰性能。CAN控制器与外部CAN总线采用CAN专用TVS(Q1)、扼流圈(L3)作为浪涌、EFT和ESD防护器件,使得电路更加安全可靠,输出更加稳定。
2、光发送过程
外部CAN信号经CAN专用TVS(Q1)、扼流圈(L3)进行滤波、抗浪涌,传送到CAN控制器(U2)上,CAN控制器发送引脚TXD并不能直接连接到光纤收发器(P1)的TXD引脚上,而是经高速光耦数字隔离芯片(U1)进行连接,这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离,以实现更好的抗干扰性能。CAN控制器发出光纤收发器可识别的TTL电平,经TXD引脚传送到光纤收发器TXD上。经塑料光纤收发器(P1)转换成光信号,其中电容C1,电容C2,电容C3,电容C4,电容C5,电感L1及电感L2构成光纤收发器驱动电路。光电发送器将数据传送到塑料光纤上。
Claims (2)
1.一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路,其特征在于:包括光纤收发器P1、隔离芯片U1、CAN控制器U2,所述光纤收发器P1连接有光纤收发器驱动电路,光纤收发器P1供塑料光纤接入,且光纤收发器P1的信号端通过隔离芯片U1与CAN控制器U2的信号端连接,CAN控制器U2通过连接器P2与外部CAN总线连接,CAN控制器U2上还连接有抗浪涌滤波电路;塑料光纤上的光信号传送到光纤收发器P1,经过光纤收发器P1转换成电信号,电信号通过隔离芯片U1传送至CAN控制器U2,由CAN控制器U2转换成CAN信号,经过CAN控制器U2传送出去,外部CAN总线上的CAN信号经过CAN控制器U2转换成电信号,再通过隔离芯片U1送到光纤收发器P1上,光纤收发器P1将电信号转换成光信号后,传送到塑料光纤。
2.根据权利要求1所述的一种应用于塑料光纤网络的光纤转CAN电路,其特征在于:所述光纤收发器P1的型号为AFBR1031/2031,塑料光纤接入光纤收发器P1的9、10引脚,光纤收发器P1的RXGND引脚、TXGND引脚分别接地,光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别与隔离芯片U1连接,所述光纤收发器驱动电路包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5,以及电感L1及电感L2,电感L1一端与光纤收发器P1的RXVCC引脚连接,电感L2一端与光纤收发器P1的TXVCC引脚连接,电感L1和电感L2的另一端共接后连接+5V电源,电容C1、电容C2各自一端分别与光纤收发器P1的RXGND引脚连接,电容C1、电容C2各自另一端分别接入电感L1与光纤收发器P1的RXVCC引脚之间,电容C3一端与光纤收发器P1的RXGND引脚连接,电容C3另一端接入电感L1与+5V电源之间,电容C4、电容C5各自一端分别与光纤收发器P1的TXGND引脚连接,电容C4、电容C5各自另一端分别接入电感L2与光纤收发器P1的TXVCC引脚之间;
所述隔离芯片U1的型号为ADUM1201,光纤收发器P1的RXD引脚通过电阻R1、TXD引脚通过电阻R2分别对应与隔离芯片U1的VOA引脚、VIB引脚连接,隔离芯片U1的VDD1引脚连接+5V电源,隔离芯片U1的VDD1引脚还通过电容C6接地,隔离芯片U1的VDD2引脚连接CAN+5V电源,隔离芯片U1的VDD2还通过电容C7接地,隔离芯片U1的GND1引脚、GND2引脚分别接地,隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别连接至CAN控制器U2;
所述CAN控制器U2的型号为TJA1050,隔离芯片U1的隔离芯片U1的VIA引脚、VOB引脚分别对应连接至CAN控制器U2的RXD引脚、TXD引脚,CAN控制器U2的RS引脚通过电阻R5接地,所述抗浪涌滤波电路包括共模滤波器L3、TVS管Q1、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容C9、电容C10,所述连接器P2为三针连接器,抗浪涌滤波电路中,共模滤波器L3一端分别通过电阻R3与CAN控制器U2的CANH引脚、通过电阻R4与CAN控制器U2的CANL引脚连接,电阻R3与共模滤波器L3之间通过电容C9接地,电阻R4与共模滤波器L3之间通过电容C10接地,共模滤波器L3的另一端分别与连接器P2的两个针脚对应连接,且电阻R6接入共模滤波器L3的另一端之间,所述TVS管Q1的一端分别对应接入共模滤波器L3的另一端与连接器P2之间,TVS管Q1的另一端分别接地,所述连接器P2的第三个针脚接地。
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