光纖通信在電梯中的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)傳輸速度日益更新，光纖技術(shù)目前已得到廣泛的重視和應(yīng)用。在多微機(jī)電梯系統(tǒng)中，光纖的應(yīng)用充分滿足了大量的數(shù)據(jù)通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術(shù)在電梯上的應(yīng)用，大大提高了整個控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，使電梯系統(tǒng)的并聯(lián)群控性能有了明顯提高。 電梯上所使用的光纖通信裝置主要由光源、光電接收器和光纖組成。

一． 光源

微機(jī)控制系統(tǒng)輸出的信號為電信號，而光纖系統(tǒng)傳輸?shù)氖枪庑盘枺虼耍瑸榱税盐C(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的電信號在光纖中傳輸，首先要把電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光源就是這樣一種電光轉(zhuǎn)換器件。

光源首先將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，再向光纖發(fā)送光信號。在光纖系統(tǒng)中，光源具有非常重要的地位。目前可作為光纖光源的有白熾燈、激光器和半導(dǎo)體光源等。半導(dǎo)體光源是利用半導(dǎo)體的 PN結(jié)將電能轉(zhuǎn)換成光能的，常用的半導(dǎo)體光源有半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）和激光二極管（LD） 。
半導(dǎo)體光源因其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、與光纖易于相容等優(yōu)點(diǎn)，在光纖傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

二． 光電接收器

在光纖中傳輸?shù)墓庑盘栐诒晃C(jī)系統(tǒng)所接收前，首先要還原成相應(yīng)的電信號。這種轉(zhuǎn)換是通過光接收器來實(shí)現(xiàn)的。光接收器的作用就是將由光纖傳送過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再把該電信號交由控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。 光接收器是根據(jù)光電效應(yīng)的原理，用光照射半導(dǎo)體的 PN結(jié)，半導(dǎo)體的 PN結(jié)吸收光能后將產(chǎn)生載流子，因此產(chǎn)生 PN結(jié)的光電效應(yīng)，從而將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。目前應(yīng)用于光纖系統(tǒng)中的半導(dǎo)體接收器主要有半導(dǎo)體光電二極管，光電三極管、光電倍增管和光電池等。光電三極管不僅能把入射光信號變成電信號，而且能把電信號放大，從而能夠與控制系統(tǒng)接口電路很好地匹配，所以光電三極管的應(yīng)用最為廣泛。

三．光纖

光纖是光信號的傳輸通道，是光纖通信的關(guān)鍵材料。光纖的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

光纖由纖芯、包層、涂敷層及外套組成，是一個多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體。纖芯的主體是二氧化硅，里面摻有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纖芯外面有包層，包層與纖芯有不同的光折射率， 纖芯的光折射率較高， 用以保證光信號主要在纖芯里進(jìn)行傳輸。 包層外面是一層涂料，主要用來增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度，以使光纖不受外來損害。光纖的最外層是外套，也是起保護(hù)作用的。

光纖的兩個主要特征是損耗和色散。損耗是光信號在單位長度上的衰減或損耗，用db/km表示，該參數(shù)關(guān)系到光信號的傳輸距離，損耗越大，傳輸距離越短。多微機(jī)電梯控制系統(tǒng)一般傳輸距離較短，因此為降低成本，大多選用塑料光纖。光纖的色散主要關(guān)系到脈沖展寬。 在三菱電梯控制系統(tǒng)中， 光纖通信主要用于群控與單梯間的數(shù)據(jù)傳送及兩臺并聯(lián)的單梯之間的數(shù)據(jù)傳送。三菱電梯所用的光纖裝置主要由光源、光接收器和光纖組成，其中光源和光接收器被封裝在光纖接插件的定插頭內(nèi)，光纖與動插頭相連。

1、 工作過程

發(fā)送：CPU 通過專用 IC芯片將并行數(shù)據(jù)串行化，并根據(jù)通信格式插入相應(yīng)位碼（起始、停止、校驗(yàn)位等） ，由輸出端 TXD將信號送入光纖接插件（ 即定插頭） ，再由光纖接插件中的光源進(jìn)行電—光轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的光信號通過光纖動插頭向光纖發(fā)送光信號，光信號在光纖中向前傳播。
接收：來自光纖的光信號經(jīng)光纖接插件的動插頭，向定插頭的接收器發(fā)送，接收器將接受到的光信號進(jìn)行光—電還原，從而得到相應(yīng)的電信號，該電 信號送入到專用的 IC 芯片的RXD輸入端，經(jīng)專用 IC芯片將串行數(shù)據(jù)改為并行數(shù)據(jù)后，再向 CPU傳送。

2、光纖通信在電梯應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

雖然光纖通信能保證數(shù)據(jù)在光纖中高速、可靠傳送，但在使用中應(yīng)注意以下幾個問題：

（1）要注意光纖端面的垂直度和粗糙度：如果光纖端面與光纖軸線不垂直，則入射光線的入射角將發(fā)生變化，使傳輸?shù)淖游绻饬鳒p弱。如果光纖端面粗糙度大，同樣會消弱光線的光流，從而影響到傳輸質(zhì)量，嚴(yán)重時可導(dǎo)致信息無法傳輸。

（2）光纖與動插頭的連接：光纖插入電梯控制板后，由于光纖本身的自重會使光纖與動插頭相連處受力較大，如果不進(jìn)行處理，長時間的使用會使二者連接不穩(wěn)，從而導(dǎo)致信號傳輸故障。

（3）動插頭、定插頭的保護(hù)：當(dāng)因?yàn)檫\(yùn)輸、維護(hù)、調(diào)試等原因使動插頭與定插頭脫離接觸時，應(yīng)使用保護(hù)套對動插頭、定插頭進(jìn)行保護(hù)，以防灰塵進(jìn)入后影響信號傳輸。

（4）光纖的最小彎曲半徑：當(dāng)光纖的彎曲半徑小到一定程度時，會導(dǎo)致光纖中傳播的光線從纖芯彎曲部分的外側(cè)逸出，從而使光線的光流減弱，使信號傳輸受到影響。因此，為了保護(hù)光線在光纖中的可靠傳播，使用時應(yīng)使光纖的彎曲半徑不要太小。

三菱電梯在使用過程中遇到光纖通信的故障，如出現(xiàn)群控中的電梯層層停、不響應(yīng)外召喚信號等，大多是由于上述原因所致。