光纖通信在電梯中的應用

隨著信息技術傳輸速度日益更新，光纖技術目前已得到廣泛的重視和應用。在多微機電梯系統中，光纖的應用充分滿足了大量的數據通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術在電梯上的應用，大大提高了整個控制系統的反應速度，使電梯系統的并聯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

微機控制系統輸出的信號為電信號，而光纖系統傳輸的是光信號，因此，為了把微機系統產生的電信號在光纖中傳輸，首先要把電信號轉換為光信號。光源就是這樣一種電光轉換器件。

光源首先將電信號轉換成光信號，再向光纖發送光信號。在光纖系統中，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、激光器和半導體光源等。半導體光源是利用半導體的 PN結將電能轉換成光能的，常用的半導體光源有半導體發光二極管（LED）和激光二極管（LD） 。
半導體光源因其體積小、重量輕、結構簡單、使用方便、與光纖易于相容等優點，在光纖傳輸系統中得到了廣泛的應用。

二． 光電接收器

在光纖中傳輸的光信號在被微機系統所接收前，首先要還原成相應的電信號。這種轉換是通過光接收器來實現的。光接收器的作用就是將由光纖傳送過來的光信號轉換成電信號，再把該電信號交由控制系統進行處理。 光接收器是根據光電效應的原理，用光照射半導體的 PN結，半導體的 PN結吸收光能后將產生載流子，因此產生 PN結的光電效應，從而將光信號轉換成電信號。目前應用于光纖系統中的半導體接收器主要有半導體光電二極管，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接口電路很好地匹配，所以光電三極管的應用最為廣泛。

三．光纖

光纖是光信號的傳輸通道，是光纖通信的關鍵材料。光纖的結構如圖 1 所示。

光纖由纖芯、包層、涂敷層及外套組成，是一個多層介質結構的對稱圓柱體。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行傳輸。 包層外面是一層涂料，主要用來增加光纖的機械強度，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，該參數關系到光信號的傳輸距離，損耗越大，傳輸距離越短。多微機電梯控制系統一般傳輸距離較短，因此為降低成本，大多選用塑料光纖。光纖的色散主要關系到脈沖展寬。 在三菱電梯控制系統中， 光纖通信主要用于群控與單梯間的數據傳送及兩臺并聯的單梯之間的數據傳送。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，光纖與動插頭相連。

1、 工作過程

發送：CPU 通過專用 IC芯片將并行數據串行化，并根據通信格式插入相應位碼（起始、停止、校驗位等） ，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行電—光轉換，轉換后的光信號通過光纖動插頭向光纖發送光信號，光信號在光纖中向前傳播。
接收：來自光纖的光信號經光纖接插件的動插頭，向定插頭的接收器發送，接收器將接受到的光信號進行光—電還原，從而得到相應的電信號，該電 信號送入到專用的 IC 芯片的RXD輸入端，經專用 IC芯片將串行數據改為并行數據后，再向 CPU傳送。

2、光纖通信在電梯應用中應注意的問題

雖然光纖通信能保證數據在光纖中高速、可靠傳送，但在使用中應注意以下幾個問題：

（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生變化，使傳輸的子午光流減弱。如果光纖端面粗糙度大，同樣會消弱光線的光流，從而影響到傳輸質量，嚴重時可導致信息無法傳輸。

（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，如果不進行處理，長時間的使用會使二者連接不穩，從而導致信號傳輸故障。

（3）動插頭、定插頭的保護：當因為運輸、維護、調試等原因使動插頭與定插頭脫離接觸時，應使用保護套對動插頭、定插頭進行保護，以防灰塵進入后影響信號傳輸。

（4）光纖的最小彎曲半徑：當光纖的彎曲半徑小到一定程度時，會導致光纖中傳播的光線從纖芯彎曲部分的外側逸出，從而使光線的光流減弱，使信號傳輸受到影響。因此，為了保護光線在光纖中的可靠傳播，使用時應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，如出現群控中的電梯層層停、不響應外召喚信號等，大多是由于上述原因所致。