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07/12
2012
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串口转光纤通信应用组网方案
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2012-07-12 14:21:04来源: 中国机器视觉网

1.OPT232[S]-9只需要RXD、TXD、GND即可无须供电


RS232/RS485光纤转换器

2.OPT232[S]-9是世界上最小的RS-232/光纤转换器


RS232光纤转换器

3.OPT485、OPT485S为RS-232/RS-485/RS-422通用


RS232/RS485/RS422光纤中继转换器 (OPT485EX)

4.OPT-CAN是世界上第一款无须任何设置的CAN/光纤转换器


RS232/RS485/RS422光纤转换器  (OPT485)

    串口转光纤是一款可以将RS232/485/422的串口信号转换到光纤来传输的光电转换器,俗称串口光纤收发器。它可以实现光纤与RS232/485/422串口的数据双向透明传输。由于光纤传输距离远(多模4KM,单模可达20,40,60KM),抗干扰能力强,是连接远程终端单元到主机和分散式集中控制系统的长距离传输的最佳选择,由于光纤具有极强的抗干扰能力,能够有效的避免雷击,浪涌和电磁干扰等对工业数据通信设备的破坏和通信线路的干扰,保证通信系统的稳定性。
    工业级的RS232/485/422与光纤的转换设备。通过光纤传送数据不仅可以延长传输距离,而且还具有隔离保护、数据保密性好、工作稳定、易于维护等诸多优点。但最主要的是它彻底解决了电气干扰、闪电、雷击等造成经常损坏设备接口的难题。特别适合在工作环境比较苛刻的场合。
    OPT485是多功能的支持RS-232,RS-485,RS-422通信接口的光纤转换器。 该产品采用了光纤作为传输介质,可以完全避免恶劣环境下雷电、浪涌、电磁干扰等对通信设备的威胁,同时省去了原来使用铜线时的雷电浪涌保护设备投资,大大提高了数据通信的可靠性、安全性。且可以提供导轨式安装。
    产品广泛应用于物联网、工业自动化控制系统、信息智能化管理系统、电力系统、医疗设备系统、金融系统、轨道交通、安防系统等领域。
    由于光纤并不能够象电线一样简单地进行直接连接,光纤的每个分叉、集合都必须经过专门的光纤转换器,所以光纤通信网络的组网方式取决于光纤转换器的功能。以波仕电子OPT485EX为代表的串口转光纤的典型应用方案:
一.简单的一对一串口光纤通信方式
   
波士电子发明和首创了无须外接电源的RS-232/光纤转换器、是世界上最小的光纤转换器。由于采用光纤作为通信传输介质,具有高隔离电压、防电磁干扰、抗雷击等优点。波士光纤转换器广泛用于工业过程控制、分布数据采集等场合、特别适合电力系统自动化、交通控制等部门。


二.单纤一对一通信方式
   
在图中,串口设备1与串口设备2都配有RS-232、RS-485或者RS-422接口。通过一对OPT485L1光纤转换器、可实现2台设备的光纤通信。实现一根光纤收发。距离可达40千米。


三.总线式串口光纤多机通信方式
   
波仕电子的OPT232EX[S]、OPT485EX[S]系列RS-232/485/光纤中继转换器用于:1、实现RS-232/485光纤通信的中继,也就是延长串口光纤通信距离  2、实现总线式串行光纤多机通信,就是将多个RS-232或者RS-485接口接入同一个总线式串口光纤通信网。波仕OPT232EX[S]、OPT485EX[S]系列是世界上最小的RS-232/485/光纤中继转换器。
    波仕OPT232EX[S]、OPT485EX[S]光纤中继转换器的外形为DB-25/DB-25转接盒大小,使用一对多模ST光纤接头(OPT485EX、OPT232EX)或者一对单模ST光纤接头(OPT485EXS、OPT232EXS),中间有一根电缆连接一个RS-232口的DB-9针座和5V电源引脚。OPT232EX[S]的RS-232口可以配接波仕电子的RS-232/RS-485转换器构成OPT485EX[S]。OPT232EX[S]需要外接直流5V电源(<50mA)。
    OPT232EX[S]光纤中继转换器的光纤接收器(RX)和光纤发送器(TX)见产品标签。注意:TX上、RX上接上位机方向、TX下、RX下接下位机方向。


usb、串口光纤多机通信图

四.星形串口光纤多机通信方式
   
波仕电子的OPT14HUB[S]系列1扩4路光纤集线器用于:1、实现一路光纤到四路光纤的扩展、中继,便于实现光纤的星形网络(区别于总线形), 2、实现一路RS-232/485/422串口到4路光纤的转换。OPT14HUB[S]是世界上最小的4路光纤集线转换器。
    波仕OPT14HUB[S]系列1扩4路光纤集线器的外形如图,使用5对多模ST光纤接头(或者5对单模ST光纤接头) ,包括1对上位机用和4对下位机用。并且有一个DB-9针座(配有RS-232/485/422口)和一个直流电源插孔。OPT14HUB[S]需要外接电源,直流5V至30V均可(<100mA)。OPT14HUB的光纤接收器(RX、深灰色)和光纤发送器(TX、浅白色)见产品图。使用时发送器ST头通过光纤接对方的接收器ST头。


OPT14HUB星形光纤组网示意图

五.环形串口光纤多机通信方式
   
波仕电子的OPT22[S]系列串口双环冗余光端机用于:组成环状光纤网来实现RS-232/RS-485(或者RS-422、TTL等)的多机通信,并且同时有两路相互冗余的环状光纤网。由于OPT22[S]同时可以接两个光纤环网,当其中一个环网的光纤断了时,另外一个光纤环网继续以单环光纤网通信。这样大大增加了串口光纤通信的可靠性。
    OPT22[S]采用了波仕核心技术的大规模专用集成电路,是世界上最小的串口双环冗余光端机。波仕独有的零延时自动切换技术,性能大大优于存在切换时间的其它双环自愈型光端机产品。OPT22[S]代表了当今串口光纤通信产品的顶尖水平。专利产品,谨防假冒!专利号:200830078256。
    波仕OPT22[S]系列串口双环冗余光端机的外形为DB-25/DB-25转接盒大小(如图),使用一对多模ST光纤接头(OPT22)或者一对单模ST光纤接头(OPT22S) ,上侧面一个有一个接RS-232、RS-485口的DB-9针座( 带配接线端子 ),下侧面有接 5V 电源的两个端子。紧靠电源端子是用于选择“主机”和“从机”状态的跳线。OPT22[S]需要外接直流5V电源(±0.5V)。双环组网时,OPT22[S]的TX1接相邻OPT22[S]的RX1,TX2接相邻OPT22[S]的RX2。
   


OPT22组成的双环光纤多机通信图

    典型应用1:在图2中,串口设备1与串口设备3都配有RS-232、RS-485或者RS-422接口,串口设备2配有RS-485口。通过两对OPT485L光纤转换器、可实现3台设备的光纤组网通信。如果设备2配的是RS-232口,只要加一个RS-232/RS-485转换器即可。


2级联的串口光纤组网通信

    在使用中注意,因为OPT485L为双纤双向,所以成对使用时一个产品的光纤TX头(发)通过光纤接对方的RX头(收)、RX头接对方的TX头。将中间的两个OPT485L的A-A相连、B-B相连、再一起接到设备2的RS-485口上。实际上,在设备1或者设备3端还可以继续级联。理论上,具有波仕零延时切换技术的光纤转换器的级联数不受限制。凡是有延时的,或者用数据流来启动切换的所谓的“流控”技术(实际延时为1个字节),往往在多级级联之后会累积延时导致通信失败。
    典型应用2:图3为多台串口设备通过多对OPT485L1进行开叉的光纤组网通信的典型应用。最远两端的串口设备为RS-232、RS-485或RS-422,中间的设备2为RS-485口。将中间的3个OPT485L1的A-A相连、B-B相连、再一起接到设备2的RS-485口上。这样实现了多台串口设备的开叉的光纤组网通信,多机通信软件同RS-485电缆线组网。在这个光纤网中,任何一个设备作为主机时,网络都是可行的。如果设备2为RS-232口,可以加RS-232/RS-485转换器,波仕也有RS-422/RS-485转换器。图3中的任何设备还可以继续以RS-485方式继续级联或继续开叉。


    有了以上2种级联和开叉的光纤组网方式,那么通过组合可以实现几乎所有的串口光纤组网。OPT485L或者OPT485L1组网的特点就在于不再需要专门的串口光纤中继转换器或者“节点式”光纤转换器,两个产品背靠背用RS-485对接就可以实现中继或者“节点”的功能。
    在使用中注意,因为OPT485L1为单纤双向,成对使用时一个产品的光纤头直接接对方的光纤头,不分TX头(发)和RX头(收),而光纤的TX与RX的波长是不一样的,所以OPT485L1必须根据不同的TX和RX的波长进行配对才能够成功通信。OPT485L1其实是又分2种型号的,分别是OPT485L1-T3R5和OPT485L1-T5R3,必须T5R3与T3R5配对使用。T3R5是指TX(发)波长为1310nm,RX(收)波长为1550nm。同理,T5R3是指TX(发)波长为1550nm,RX(收)波长为1310nm。激光的波长峰值是允许有一定的变化范围的,所以有的光纤转换器标的1300nm的波长,其实与1310nm的就是一样的。1300nm与1310nm是可以直接通信的,也就不可能组成单纤双向的。
    由于OPT485L1包含了 1310nm和1550nm,所以显然同一根光纤上可以容纳不同波长的激光,所以我们是不必根据波长来选择光纤的。另外我们常常看到标的光纤指标,比如9/125、50/125、62.5/125 um等,这是指光纤的玻璃纤芯的直径和包裹层的直径,显然只要光纤不折断,玻璃纤芯的直径越大越好,纤芯越粗则光衰减越小,传输距离就越远,但是差别并没有像数值比例这么大。

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