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Die Erfindung betrifft ein HDMI-Verbindungsgerät für ein aktives Lichtwellenleiterkabel.
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HDMI (High Definition Multimedia Interface) ist eine Schnittstellen-Technologie zur Übertragung von digitalen Video-/Audiosignalen, wobei ein HDMI-Anschluss unkomprimierte, hochauflösende Videodaten und Mehrkanal-Audiodaten mit einer hohen Qualität und einer maximalen Datenübertragungsrate von 18 Gbps überträgt, ohne dabei eine Digital-Analog-Umwandlung bzw. Analog-Digital-Umwandlung vor einer Signalübertragung zu benötigen, wodurch eine Video- und Audiosignalübertragung von höchster Qualität gewährleistet wird. Nachteilig ist jedoch, dass ein herkömmliches HDMI-Verbindungsgerät aufgrund seines komplizierten Aufbaus hohe Fertigungskosten verursacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein HDMI-Verbindungsgerät für einen aktiven Lichtwellenleiter zu schaffen, der durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein HDMI-Verbindungsgerät für einen aktiven Lichtwellenleiter, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der Erfindung wird ein HDMI-Verbindungsgerät für ein aktives Lichtwellenleiterkabel bereitgestellt, der einen Sendeabschnitt, einen Empfangsabschnitt, ein Lichtwellenleiterkabel und ein Stromversorgungsmodul aufweist, wobei das Stromversorgungsmodul den Sendeabschnitt und den Empfangsabschnitt mit Strom versorgt, wobei der Sendeabschnitt ein Signaleingabemodul und ein elektrooptisches Wandlermodul aufweist, während der Empfangsabschnitt ein fotoelektrisches Wandlermodul und ein Signalempfangsmodul besitzt, und wobei das Signaleingabemodul dafür sorgt, elektrische Digitalsignale in das elektrooptische Wandlermodul einzugeben, während das elektrooptische Wandlermodul die elektrischen Digitalsignale in Lichtsignale umwandelt, und wobei die umgewandelten Lichtsignale mittels des Lichtwellenleiterkabels an das fotoelektrische Wandlermodul weiterleitbar sind, während das fotoelektrische Wandlermodul die Lichtsignale in die elektrischen Digitalsignale umwandelt, wobei das Signalempfangsmodul dafür sorgt, die durch das fotoelektrische Wandlermodul umgewandelten Digitalsignale zu empfangen.
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Gemäß der Erfindung handelt es sich bei dem Signaleingabemodul um einen ersten Einzelchip mit der Modellbezeichnung „Y51S019P“, wobei es sich bei dem elektrooptischen Wandlermodul um einen VCSEL-Treiberchip handelt, und wobei es sich bei dem Signalempfangsmodul um einen zweiten Einzelchip mit der Modellbezeichnung „Y51S019P“ handelt, und wobei es sich bei dem fotoelektrischen Wandlermodul um PIN_PD-Treiberchip handelt, und wobei der erste Einzelchip, der VCSEL-Treiberchip, der PIN_PD-Treiberchip elektrisch miteinander verbunden sind, und wobei der zweite Einzelchip mit dem PIN_PD-Treiberchip elektrisch verbunden ist.
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Gemäß der Erfindung ist zwischen dem ersten Einzelchip und dem VCSEL-Treiberchip ein Vorspannungs- und Impedanzanpassungsmodul geschaltet.
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Gemäß der Erfindung ist zwischen dem PIN_PD-Treiberchip und dem zweiten Einzelchip ein Resonanzfrequenzanpassungsmodul geschaltet.
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Gemäß der Erfindung ist das Signaleingabemodul elektrisch mit dem Signalempfangsmodul verbunden, wobei das Signaleingabemodul ferner mit einem ersten Steuerschalter und einem ersten LED-Modul verbunden ist, wobei das Signaleingabemodul konfiguriert ist, ein Leistungssignal an das Signalempfangsmodul zu senden, und wobei das Signalempfangsmodul so konfiguriert ist, dass ein Signal mit hohem Pegel nach dem Empfang des Leistungssignals an das Signaleingangsmodul zu senden ist, und wobei das Signaleingabemodul so konfiguriert ist, dass nach dem Empfang des Signals mit hohem Pegel ein Steuersignal an den ersten Steuerschalter gesendet werden kann, und wobei der erste Steuerschalter so konfiguriert ist, dass das Steuersignal zum Steuern der Betätigung des ersten LED-Moduls zu empfangen ist.
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Gemäß der Erfindung ist das Signalempfangsmodul sequentiell mit einem zweiten Steuerschalter und einem zweiten LED-Lichtmodul verbunden, wobei das Signalempfangsmodul so konfiguriert ist, dass ein digitales elektrisches Signal zu empfangen und dann ein Steuersignal an den zweiten Steuerschalter zu senden ist, und wobei der zweite Steuerschalter so konfiguriert ist, dass das zweite LED-Lichtmodul betätigt wird, nachdem das Steuersignal empfangen worden ist.
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Gemäß der Erfindung ist das Lichtwellenleiterkabel mit einer spiralförmigen elastischen Metallhülse umhüllt, in der ferner ein das Signaleingabemodul und das Signalempfangsmodul verbindendes, elektrisches Leiterkabel und ein Füllungsstoff, der eine Gleitbewegung des Lichtwellenleiterkabels und des elektrischen Leiterkabels gegenüber der spiralförmigen elastischen Metallhülse verhindert, angeordnet sind.
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Gemäß der Erfindung ist der Füllungsstoff aus Kevlar-Fasern von DuPont hergestellt, wobei die Kevlar-Fasern entlang einer Längsrichtung der spiralförmigen elastischen Metallhülse angeordnet sind.
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Im Vergleich zum Stand der Technik weist das erfindungsgemäße HDMI-Verbindungsgerät die folgenden Vorteile auf:
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Das erfindungsgemäße HDMI-Verbindungsgerät für ein aktives Lichtwellenleiterkabel weist einen einfachen Aufbau auf, was zu niedrigen Fertigungskosten führt. Bei dem erfindungsgemäßen HDMI-Verbindungsgerät wird eine Kabelarmierung verwendet, die ein Lichtwellenleiterkabel und ein elektrisches Leiterkabel befestigt bzw. vor einer Beschädigung durch ein Zerreißen, ein Kratzen bzw. ein Quetschen schützt, wodurch eine Zuverlässigkeit des Produktes erhöht. Nachdem das erfindungsgemäße HDMI-Verbindungsgerät beidseitig an entsprechende Geräte angeschlossen ist, kann man direkt durch eine Anzeigefläche erkennen, ob das Stromsignal und entsprechende Datensignale erfolgreich übertragen werden, was nicht nur die Überwachung und die Wartung erleichtert, sondern auch die Montageffizienz erhöht. Dadurch wird eine stabile Datenübertragung durch das Lichtwellenleiterkabel verwirklicht, ohne dabei zu befürchten, dass die Datenübertragung durch einen Stromausfall bzw. einen fehlenden Strom eines bestimmten Kanals beeinflusst wird.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 ein schematisches Diagramm einer erfindungsgemäßen Schaltung;
- 2 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Signaleingangsmoduls;
- 3 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen, elektrooptischen Wandlermodul;
- 4 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen, fotoelektrischen Wandlermoduls;
- 5 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Signalempfangsmoduls;
- 6 ein Schaltbild eines ersten Steuerschalters und eines ersten LED-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 7 ein Schaltbild eines zweiten Steuerschalters und eines zweiten LED-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 8 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Stromversorgungsmoduls;
- 9 eine strukturelle Ansicht eines gepanzerten Lichtwellenleiterkabels gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 10 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 2; und
- 11 einen Schnitt durch ein weiteres gepanzertes Lichtwellenleiterkabel.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst ein erfindungsgemäßes HDMI-Verbindungsgerät für ein aktives Lichtwellenleiterkabel einen Sendeabschnitt, einen Empfangsabschnitt, ein Lichtwellenleiterkabel und ein Stromversorgungsmodul, das den Sendeabschnitt und den Empfangsabschnitt mit Strom versorgt, wobei der Sendeabschnitt ein Signaleingabemodul und ein elektrooptisches Wandlermodul beinhaltet, während der Empfangsabschnitt ein fotoelektrisches Wandlermodul und ein Signalempfangsmodul enthält. Das Signaleingabemodul sorgt dafür, elektrische Digitalsignale in das elektrooptische Wandlermodul einzugeben, während das elektrooptische Wandlermodul die elektrischen Digitalsignale in Lichtsignale umwandelt. Die umgewandelten Lichtsignale werden mittels des Lichtwellenleiterkabels an das fotoelektrische Wandlermodul weitergeleitet, während das fotoelektrische Wandlermodul die Lichtsignale in die elektrischen Digitalsignale umwandelt, wobei das Signalempfangsmodul dafür sorgt, die durch das fotoelektrische Wandlermodul umgewandelten Digitalsignale zu empfangen.
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In 2 wird ein erster Einzelchip U1 mit der Modellzeichnung „Y51S019P“ als Signaleingabemodul verwendet, wobei der erste Einzelchip U1 so angeschlossen wird, dass seine Pins 2, 5, 8, 11, 17 geerdet werden, während seine anderen Pins 1, 2, 4, 6, 7, 9, 10, 12 elektrisch mit dem elektrooptischen Wandlermodul verbunden werden. In Bezug auf 3 wird vorzugsweise ein VCSEL-Chip U2 als das elektrooptische Wandlermodul verwendet, wobei der VCSEL-Chip U2 so angeschlossen wird, dass seine Pins 27, 28, 30, 31, 33, 34, 36 und 37 jeweils mittels eines Kondensators C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 mit den Pins 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12 des Chips U1 verbunden werden. Die Pins 8, 19 werden mit dem Stromversorgungsmodul verbunden, während die Pins 1, 20, 26, 29, 32, 35 geerdet werden, wobei die Pins 24, 25 jeweils über einen Widerstand R1 bzw. R2 geerdet werden. In einem Ausführungsbeispiel überträgt der Chip U1 elektrische Digitalsignale über seine Pins 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12 an den VCSEL-Chip U2, während der VCSEL-Chip U2 die elektrischen Digitalsignale in Lichtsignale umwandelt, welche dann über das Lichtwellenleiterkabel an das fotoelektrische Wandlermodul weitergeleitet werden. Gemäß 4 ist das fotoelektrische Wandlermodul vorzugsweise ein PIN_PD-Treiberchip U3, der so angeschlossen wird, dass seine Pins 3, 24 mit dem Stromversorgungsmodul verbunden werden, während seine Pins 8, 10 geerdet werden, wobei seine Pins 21, 22 jeweils über einen Widerstand R3 bzw. R4 geerdet und seine Pins 9, 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19 elektrisch mit dem Signalempfangsmodul verbunden werden. In Bezug auf 5 wird vorzugsweise ein zweiter Einzelchip U4 mit der Modellzeichnung „Y51S019P“ als Signalempfangsmodul verwendet, wobei die Pins 2, 5, 8, 11, 17 des zweiten Einzelchips U4 geerdet werden, während die Pins 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12 jeweils mit den Pins 9, 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19 des PIN_PD-Treiberchip U3 verbunden werden, sodass der PIN_PD-Treiberchip U3 die umgewandelten, elektrischen Digitalsignale an den zweiten Einzelchip U4 weiterleiten kann.
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Gemäß 3 ist je ein Anschlussdraht zwischen den Kondensatoren C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 und dem ersten Einzelchip U1 angebracht, wobei die einzelnen Anschlussdrähte jeweils über einen Widerstand R12, R11, R10, R9, R8, R7, R6, R5 mit dem Stromversorgungsmodul verbunden werden, um eine Vorspannung und eine Impedanzanpassung für eine zwischen dem ersten Einzelchip U1 und dem VCSEL-Chip U2 befindliche Signalübertragung bereitzustellen.
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Gemäß 4 ist je ein Anschlussdraht zwischen den Pins 9, 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19 des PIN_PD-Chips U3 und dem zweiten Einzelchip U4 angebracht, wobei die angebrachten Anschlussdrähte jeweils über einen Induktor FB1, FB2, FB3, FB4, FB5, FB6, FB7, FB8 mit dem Stromversorgungsmodul verbunden werden, um eine Resonanzfrequenzanpassung zwischen dem zweiten Einzelchip U4 und dem PIN_PD-Treiberchip U3 zu realisieren.
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In dem Ausführungsbeispiel, wenn das erfindungsgemäße HDMI-Verbindungsgerät ein Abspielgerät mit einem Bildschirm verbindet, beginnt das HDMI-Verbindungsgerät in der Regel erst dann mit seiner Arbeit, nachdem der Empfangsabschnitt ein Stromsignal von dem Sendeabschnitt empfangen hat.
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Um eine erfolgreiche Übertragung des Stromsignals von dem HDMI-Verbindungsgerät anzuzeigen, werden das Signaleingabemodul und das Signalempfangsmodul in dem Ausführungsbeispiel elektrisch miteinander verbunden, wie es in der 1 dargestellt ist, wobei das Signaleingabemodul noch nach der Reihenfolge mit einem ersten Steuerschalter und einem ersten LED-Modul verbunden wird. Konkret gesagt werden die Pins 15, 16, 18, 19 des ersten Einzelchips U1 jeweils mit den Pins 15, 16, 18, 19 des zweiten Einzelchips U4 verbunden, wie es in der 2 und der 5 verbunden, wobei die Pins 15, 16 des ersten Einzelchips U1 mit dem ersten Steuerschalter verbunden werden. Gemäß 6 wird ein Chip U5 mit der Modellbezeichnung „1001“ als der erste Steuerschalter verwendet, wobei der Chip U5 so angeschlossen wird, dass sein Pin 2 geerdet wird, während sein Pin 5 mit dem Stromversorgungsmodul verbunden wird. Die Pins 1, 3 des Chips U5 werden dabei mit den Pins 16, 15 des Chips U1 verbunden. Der Pin 6 wird mit dem ersten LED-Modul verbunden. Das erste LED-Modul ist eine Leuchtdiode D1, deren Anode über einen Widerstand R13 mit dem Pin 6 des Chips U5 verbunden wird, während deren Kathode geerdet ist. Um eine normale Übertragung von dem Stromsignal festzustellen, wird das Stromsignal über den Pin 18 des Chips U1 in den Chip U4 eingegeben. Nachdem der Chip U4 das Signal erhalten hat, wird ein hoher Pegel über den Pin 19 an den Chip U1 zurückgegeben, wobei mit HDMI zusammenhängende Informationen über die Pins 15, 16 an den Chip U1 zurückgeleitet werden. Gleichzeitig werden die Signale an den Pins 15, 16 des Chips U4 in den Chip U5 eingegeben. Nachdem der Chip U5 das Signal erhalten hat, schaltet er die Leuchtdiode D1 ein, sodass diese aufleuchtet, was eine normale Übertragung von dem Stromsignal bedeutet. Im Gegensatz dazu, wenn der Chip U4 das Stromsignal nicht erhält, wird kein Signal an den Chip U1 zurückgegeben. So leuchtet die Leuchtdiode D1 nicht auf, weil kein Signal dabei den Chip U4 triggert, was bedeutet, dass die Übertragung des Stromsignals nicht erfolgt.
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Nachdem die erfolgreiche Übertragung von dem Stromsignal festgestellt ist, wird weiter festgestellt, ob eine Übertragung von den Digitalsignalen zwischen dem Sendeabschnitt und Empfangsabschnitt normal ist. Zu diesem Zweck wird das Signalempfangsmodul in dem Ausführungsbeispiel nach der Reihenfolge mit einem zweiten Steuerschalter und einem zweiten LED-Modul verbunden, wie es in der 1 dargestellt ist. Konkret gesagt ist der zweite Steuerschalter ein Metall-Oxid-Halbleiter Q1, während das zweite LED-Modul eine Leuchtdiode D2 ist, wie es in der 4 und der 7 dargestellt ist. Der Drain-Anschluss des Metall-Oxid-Halbleiters Q1 wird mit dem Stromversorgungsmodul verbunden, während der Source-Anschluss des Metall-Oxid-Halbleiters Q1 über einen Widerstand R14 mit der Anode der Leuchtdiode D2 verbunden ist. Die Kathode der Leuchtdiode D2 wird geerdet, während der Gate-Anschluss des Metall-Oxid-Halbleiters Q1 mit dem Pin 23 des PIN_PD-Chips U3 verbunden wird. Um festzustellen, ob die Übertragung von den elektrischen Digitalsignalen zwischen dem Sendeabschnitt und dem Empfangsabschnitt in Ordnung ist, empfängt der PIN_PD-Chip U3 die Digitalsignale und macht anhand dieser eine entsprechende Beurteilung. Wenn alle vier Kanäle des PIN_PD-Chips U3 die Digitalsignale erhalten haben, senden die vier Kanäle je ein Signal über ihre Pins an den Metall-Oxid-Halbleiter, um den Metall-Oxid-Halbleiter einzuschalten, sodass die Leuchtdiode D2 aufleuchtet, was eine normale Übertragung von den Digitalsignalen zwischen dem Sendeabschnitt und Empfangsabschnitt bedeutet. Wenn mindestens einer von den vier Kanälen kein Signal erhält, so gibt der PIN_PD-Chip U3 kein Signal aus, das den Metall-Oxid-Halbleiter ansteuert, sodass die Leuchtdiode D2 nicht aufleuchtet, was eine unerfolgreiche Übertragung der elektrischen Digitalsignale zwischen dem Sendeabschnitt und dem Empfangsabschnitt bedeutet.
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Wie aus 9 und 10 ersichtlich, ist der Lichtwellenleiterkabel 31 des erfindungsgemäßen HDMI-Verbindungsgerätes für das aktive Lichtwellenleiterkabel in dem Ausführungsbeispiel mit einer spiralförmigen elastischen Metallhülse 33 umhüllt. In der spiralförmigen elastischen Metallhülse 33 sind zudem ein elektrischer Leiter 32, der das Signaleingabemodul und das Signalempfangsmodul miteinander verbindet, und ein Füllungsstoff, der eine Gleitbewegung des Lichtwellenleiterkabels und des elektrischen Leiterkabels gegenüber der spiralförmigen elastischen Metallhülse beschränkt, angeordnet. Außenumfangsseitig an dem Lichtwellenleiterkabel und dem elektrischen Leiterkabel wird zusätzlich eine Gummihülse 35 angeordnet, welche die spiralförmige elastische Metallhülse umhüllt, wobei der Füllungsstoff 34 zwischen der spiralförmigen elastischen Metallhülse 33 und der Gummihülse 34 angeordnet ist und die relative Gleitbewegung zwischen der Gummihülse 35 und der spiralförmigen Metallhülse 33 begrenzt.
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Gemäß 11 lassen sich die Positionen der Gummihülse 35 und der spiralförmigen Metallhülse 33 gegeneinander austauschen, was ebenfalls die Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllen kann.
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Der Füllungsstoff 34 ist aus Kevlar-Fasern von DuPont hergestellt, wobei die Kevlar-Fasern entlang einer Längsrichtung der spiralförmigen elastischen Metallhülse 33 angeordnet sind. Weil die Kevlar-Fasern ein Verbundwerkstoff sind, welcher besondere Eigenschaften wie hohe Zugfestigkeit und niedrigere Dichte aufweist, wird die Zugfestigkeit des elektrischen Leiterkabels 32 und des Lichtwellenleiterkabels 31 erhöht, sodass die entsprechenden Leiter vor einem Zerreißen geschützt werden. Die Gummihülse 35 ist aus TPU [thermoplastischem Polyurethan] hergestellt. Weil das TPU eins der thermoplastischen Elastomere ist, weist es einen breiten Härtebereich, eine hohe mechanische Festigkeit, eine hervorragende Kältebeständigkeit, eine gute Bearbeitbarkeit, eine Ölbeständigkeit, eine Wasserbeständigkeit und eine Schimmelbeständigkeit auf. Die spiralförmige elastische Metallhülse 33 besteht aus einer rostfreien Armierung und dient u. a. dazu, das Lichtwellenleiterkabel 31 und das elektrische Leiterkabel 32 vor einer Beschädigung durch ein Zerreißen, ein Kratzen bzw. ein Quetschen zu schützen, was eine Zuverlässigkeit des Produktes erhöht.
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Die vorstehende Beschreibung stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Ansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
