光开关端口独立驱动控制器设计
LED驱动电源恒流电路方案详解
LED驱动电源恒流电路方案详解LED驱动电源是一种将交流电转换成直流电，并能稳定地提供给LED 供电的设备。
恒流电路是其中一种常见的驱动方案，其主要功能是通过控制电流大小来保证LED的工作电流始终保持在一定范围内，从而实现LED 的稳定工作。
一、恒流电路的原理恒流电路的原理是通过电流控制器（current controller）来控制供电电流。
当LED的电流变化时，电流控制器会尽量保持输出电流不变，从而保证LED的光亮度稳定。
通常情况下，电流控制器的工作原理可以分为两种方式：线性驱动和开关驱动。
线性驱动方式：电流控制器通过调节电源电压和输出电阻来控制电流大小。
当LED电压波动时，电流控制器会自动调节电源电压，使得输出电流恒定。
这种方式的优点是简单可靠，成本较低，但效率较低，产生的功耗较大。
开关驱动方式：电流控制器通过开关元件（如晶体管、MOS管等）控制电流。
当LED电压波动时，电流控制器通过调节开关元件的导通时间来控制电流大小。
这种方式的优点是效率高，灵活可控，但需要较复杂的控制电路和开关元件。
二、恒流电路的主要组成部分1.整流桥：负责将交流电转换为直流电，并提供给后续的电路进行处理。
2.滤波电容：用于减小输出直流电的波动，使得输出电流更加稳定。
3.电流控制器：根据LED的工作电流要求，通过调节电源电压或开关元件导通时间来控制输出电流及保持其稳定。
4.电阻调节器：通过调节电阻的大小来调整电流控制器的工作点，实现输出电流的精确调节。
三、恒流电路的设计要点1.选择合适的电流控制器：根据LED的工作电流要求和驱动电压范围选择合适的电流控制器。
常用的电流控制器有线性调节型和开关型两种，可以根据具体需求进行选择。
2.设计适当的电阻调节器：电阻调节器的设计应符合LED的工作电流要求，同时要注意电阻的耗散功率不能过大，以免影响电路的稳定性和寿命。
3.选择合适的整流桥和滤波电容：整流桥和滤波电容的选择应根据驱动电流和电压波动范围来确定，以确保输出电流的稳定性和纹波的较小。
基于CPLD的新型无功补偿投切开关控制器设计
基于CPLD的新型无功补偿投切开关控制器设计摘要：新型高压无功补偿投切开关为真空接触器和晶闸管阀并联结构，其控制器通过检测各种状态信号，快速进行逻辑判断和发出控制命令，实现所接负荷的过零点投入和切除。
本文介绍一种cpld 芯片，通过高速光耦采集接触器的辅助触点信号，设定各种逻辑状态出口，利用光纤传输精确控制晶闸管阀通断，同时控制接触器合分时序，达到过零点投入或切除负荷。
对装置控制器部分的软件和硬件做了说明，硬件部分主要以epm1270t144c及外围芯片等连接，软件部分用quartus ii 6.1编程。
关键词：cpld 投切开关 epm1270t144c 光电转换引言目前电力系统中高压无功补偿装置普遍采用真空断路器或真空接触器投切电容器装置，这种传统的投切方式对电力系统、对电容器组以及对投切开关本身都产生较大的暂态冲击电压和电流，危害设备的安全运行。
新型的高压无功补偿设备投切开关采用晶闸管阀组和真空接触器并联结构，投入时序：先使晶闸管阀在电压过零点时导通，将电容器组接入电网，再使真空接触器投入，稳态下晶闸管阀在电流过零时自然关断，电容器组投入完成；切除时序：先使晶闸管阀导通接入系统，然后分断真空接触器，再封锁晶闸管阀触发脉冲，使其在电流过零关断，完成电容器组切除。
这种投切方式能有效降低电容器组投切产生的暂态冲击，提高了系统及设备运行的可靠性。
这种新型开关的投切方式对投切的实时性和准确性的要求较高，控制器不仅能在相对复杂的环境下能可靠工作，并且需要较高的时钟频率和强大的时序控制能力。
cpld （complex programmable logic device）复杂可编程逻辑器件，用户可根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，以及硬件上的并行工作模式，为开发这种高性能的控制器提供了很好的解决方案。
1、控制器设计方案本例高压投切开关的控制器的采用maxiiepm1270系列cpld作为主控芯片，通过检测不同设备在不同时刻的开关量输入状态，经过预先设定的逻辑关系，完成需要达到的功能。
LED路灯电源智能调光设计方案
LED路灯电源及智能调光设计方案本文设计的LED路灯驱动电路采用市电供电且不用电源变压器，驱动电路体积大为减少。
驱动电路实现恒流驱动的同时带有PFC功能，符合当前绿色环保的要求；智能调光电路采用PWM调光方式，LED发出较纯的白光，不产生色偏。
驱动电路是由HV9931控制的Buck - Boost - Buck电路，直接由市电供电实现恒流驱动且带有PFC功能；调光方式采用PWM调光，用TLS2561 作为光强度传感器，由PIC16C62控制产生PWM调光信号控制HV9931实现智能调光。
实验结果表明该电路转换效率高，功率因数高，输入电流的THD小，白光LED 路灯光色纯正而且节能，很有市场前景而且有进一步研究的价值。
1 引言LED 被认为是绿色的第四代光源，是一种固体冷光源，具有高效、寿命长、安全环保、体积小、响应速度快等诸多优点，目前已经在城市景观装、交通信号与商业广告上广泛应用。
近年来随着制造工艺的不断发展，大功率高亮度LED 性能不断提升，价格不断下降，目前达到同样的明明效果，LED的耗电量大约是白炽灯的1 /10，荧光灯的1 /2[2].这些都使得其开始应用于一般照明中，而且很有发展前景，大有取代白炽灯和荧光灯这些传统光源的趋势，世博会上LED 灯的应用可以说代表着这个方向。
LED调光可以节能，高亮度白光LED的驱动和调光是近年来研究的热点，本文在这方面进行了些研究，并设计了一款带有功率因数校正的LED路灯驱动和智能调光系统。
2 LED 特性、驱动要求及调光方式LED 的理论光效为3001m 例.目前实验室水平达2601m /W ，市场化水平 在1201m /W 以上。
高亮度LED 的一般导通电压约为3. 0 ~ 4. 3V ，但其核心 仍是PN 结，其伏安特性与普通二极管相同。
当加在LED 上电压小于其导通电 压时，LED 上几乎没有电流通过。
但当LED 导通后，其正向电流随正向电压按 指数规律变化，很小的电压波动就会引起很大的电流变化。
照明用LED的PWM调光电路设计_赵翔
性 好 、更 大 的 调 光 范 围 和 更 精 细 的 调 光 步 长 。 所 以 目前市售的 ＬＥＤ 驱动芯 片 大 部 分 都 是 采 用 ＰＷＭ 调光 方 式 的 ＤＣＤＣ 变 换 控 制 器，或 者 是 兼 具 线 性 调光功能的 ＰＷＭ 调 光 控 制 器。 本 文 设 计 了 以 上 位机控 制 Ｃ８０５１Ｆ０２１ 微 控 制 器 为 核 心 器 件 的 １ ｋＨｚ频率 ＰＷＭ 信 号 发 生 器 和 以 ５５５ 定 时 器 为 核 心器件的手动调节 ＰＷＭ 信号发生器。
图１ 设置调光 ＰＷＭ 信号高低电平时间的程序流程图 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｓｅｔｔｉｎｇ ｈｉｇｈ－ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｌｏｗ ｌｅｖｅｌ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ＰＷＭ ｄｉｍｍｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ
在本程序中 微 控 制 器 在 运 行 时 是 以 ２０μｓ作 为基本定时单位。一旦其接收了新的表示调光高 低电平的数据值，则 会 以 ｈｉｇｈ 和ｌｏｗ 作 为 缓 冲 变 量接受 此 数 据。 如 上 位 机 设 定 调 光 占 空 比 为 ３０％，则 ｈｉｇｈ 为 １５，ｌｏｗ 为 ３５。 由 于 任 何 一 种 中 断 服 务 程 序 既 无 形 参 亦 无 返 回 值 ，而 为 了 以 中 断 服 务程序来更新占 空 比，只 有 通 过 在 Ｔ０ 对 应 的ＩＳＲ 所处 文 件 中 定 义 两 个 外 部 ｓｔａｔｉｃ 变 量 ｏｎＤＩＭ 和 ｏｆｆＤＩＭ 来 和 ｈｉｇｈ 和ｌｏｗ 变 量 分 别 进 行 通 信。 即 在 ｍａｉｎ函数中，通过 一 个 简 单 的 子 函 数 将 两 个 缓
红外遥控电灯开关亮度控制器原理及制作及有关方案
红外遥控电灯开关/亮度控制器原理及制作作者：孙清斯摘要：在日常生活中，一般都是用手动的方法来直接控制电灯，这样不但麻烦，而且还要受到控制距离的限制。
本文以现在市场上流行的普通调光台灯为基础，研究红外线遥控电路的工作原理，从而实现红外信号的产生、发送、接收和变换等技术，让人们在一定距离之外就可以控制电灯的开关，以及亮度的调节。
研究发现可以用红外遥控技术代替可变电阻实现对可控硅导通角的控制，从而改变流过电灯泡的电流，就可完成对电灯的亮度的调节。
关键词：红外线遥控脉冲编码第一章绪论1﹒1 红外线概述1﹒1﹒1 红外线概念红外线实质上是一种电磁波．分析自然界中各种电磁波组成的波谱中可知，波谱是由r 射线／x射线／紫外线／可见光／微波和无线电波组成的．如果按它们的波长依次排列，就会发现我们形影不离的可见光只占了整个波谱中0.38~0.76u m 波长的这么一点儿范围，而和可见光相念的红外线（包括远红外／中红外和近红外）却占了波谱中0.76~1000u m 的一大段．微米(mm) 厘米(cm) 米(m)微米(mm)表1 —1 电磁波的波谱1﹒1﹒2 红外线的特性红外线是介于可见光和微波之间的一种电磁波，因此它具有两相邻波的某些特性．在近红外区，它和可见光相邻，因此具有可见光的某些特性，如直线传播／反射／折射／散射／衍射／可被某些物质吸收以及可以通过透镜将其聚焦等．在远红外区，由于它邻近微波区，因此它具有微波的某些特性，如较强的穿透能力和能贯穿某些不透明物质等．1﹒2元器件介绍1﹒2﹒1 红外线发光二极管红外线二极管是采用砷化镓（GaAs）和砷铝化镓(GaAlAs )等半导体材料制成的，它们的外形和普通二极管基本相同，用透明的树脂材料封装．中/大功率的红外发光二极管采用金属或陶瓷材料作底座，用玻璃或树脂透镜作窗口。
1.2.1.1红外发光二极管的基本特性(1) 伏安特性红外发光二极管的伏安特性曲线和普通二极管的伏安特性曲线相似．如图所示可知，红外发光二极管的正向压降Ｖf 与材料及正向电流有关，砷化镓红外发光二极管的正向压降在1~2V 之间；小功率的正向压降在1~1.3V 之间；中功率管的正向压降在1.6~1.8V 之间；大功率管的正向压降小于等于2V ．在使用时应注意驱动电源电压的数值应大于红外发光二极管的正向压降Ｖf ，否则不能克服死区电压产生的正向电流Ｉf 。
一种基于单电源供电的IGBT驱动方案设计与分析
ｄｅ／ 。 ｄｃ／ｆ ｙ 出 ｖ ｄ町以导致广生瞬时电流 ：
ｉＧ Ｃ 。
誓
￡
给 ＩＢ Ｇ Ｔ上 桥臂 的寄牛 电容充 电。寄 牛 电容
Ｃ ∞ Ｃ 会对 电 产生 分瓜作 用 。图 １表 示 ｝流 。 Ｈ 过 Ｉ Ｔ上桥 臂米勒 电容 的 ｝流流 向 。 ＧＢ 乜
Ｉ Ｔ 是一种 典型的复合 功 率器件 ，它既具有 ＧＢ 功率 Ｍ０ Ｆ Ｔ的高速 开关及 电压驱动特性 ， ＳＥ 又具有双
极型 晶体管 的低饱 和压 降及易实现大 电流的能力 ，所 ＨＣ Ｌ系列等 。 Ｐ ３ ）专川驱 动模 块
包括 厚膜驱 动 电路和集 成驱 动模块 。 厚膜 驱动 电路 将驱 动 部分的元 器件集 成 到一片 陶 瓷基 片上 ，同 时具备驱 动和 保护 功能 ，Ｔ作 可靠 稳定 、使用 灵活 方便 ，在 ｌ 、大功率 的逆 变器产 品 １ ］ 中应用 』 。集 成驱 动模 块具有 更 高的集 成度和丰 泛
术 具有 明显优 势 。本文对 单 电源驱 动应用 中的一些 问题 隐患做 了认真 分析 ，介绍 了几种 在 ０ 条件 ｖ
下防止 Ｉ Ｔ意外 开启 的方 法 ，在 单 电源驱 动 中加入 米勒有 源钳位 ，可 以可靠关断 Ｉ Ｔ。该驱 动 ＧＢ ＧＢ 方案 在 一个 小 功率无 刷 直流控 制器产 品设 计 中得 到应用 。 关键 词 ：Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ驱 动 ；单 电源驱 动；米 勒钳位
富 的功 能 ，足一 种集 驱动 、检测 、保 护甚 至 电源功
需驱动功率 小，控 制 电路简 单，且具有 较大的安全＿ Ｊ ｌ Ｉ 作 和短路承受 能力。 因此 ， 电力 电子系统中，Ｇ Ｔ 在 ＩＢ 逐渐取代 ＭＯ Ｆ Ｔ 及双极型 晶体管而成为功率开关 ＳＥ 元什 中的重 要 员。Ｉ Ｂ 的驱 动保护技术直接 关系 Ｇ Ｔ 到系统长期运行的稳定和安全 ，理想 的驱动 电路不但 要提 供 Ｉ Ｔ所需 的驱动 功率， ＧＢ 而且要控制开关损耗 ， 时在异常工作状态 Ｆ具有保护 Ｉ Ｂ 的能力 。驱动 Ｇ Ｔ 电路 没计中几种 常用的方式各有其特点 ，但均需正负
基于单片机的自动转换开关电器控制器的设计
原理 、 主要硬 件电路设计 和软件 实现 的方法 。介绍 了基 于 ＭｏＢ ｓＲ Ｕ协 议 的通信 的 ｄ ｕ— Ｔ 实 现方式 。控制器顺利 通过 Ｅ Ｃ测试 ， 际使 用过程 中反应 良好 。 Ｍ 实 关键词 ：单片机 ；自动转换开关 电器 ； 制器 控
中 图 分 类 号 ： Ｍ ５４ ３ 文 献 标 志 码 １ ２ －０ ８０ １０ —５ １ ２ １ ）２００ －３
图１ ＡＳ Ｔ Ｅ控 制 器 原 理 框 图
Ａ Ｓ 由于其 智 能 化 和模 块 化 ， 别 受 用 户 的 欢 Ｔ Ｅ） 特
迎 。本 文 设 计 的 控 制 器 就 是 Ａ Ｓ Ｔ Ｅ核 心 控 制 部 件， 现 Ａ Ｓ 实 Ｔ Ｅ的各 项控 制 操作 。
２ 硬 件 电路 设 计
控 制器 的硬 件 电路 主要 由单 片机 系统 、 相 三
肖磊 （９ ９ ） 男 ， 程 师 ， １７ 一 ， 工 主要 从 事万 能式 断路 器 用 智 能 控 制 器 及 低 压 电 器 智 能 化 研 究 。
Ｔｈｅ ｗｏ ｋｉ ｉ ｉｌ ｒ ｎｇｐｒｎｃｐ ｅ，ｍ ａｎ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ａ ｄ ｒ ｉｃ ｉ ｅ ｉｎ ａ ｈｅ ｓ ｆｗａ ｅ ｒ ａｉａｉ ｎ ｍｅｈｏ ｒ ｎｒ ｄｕ ｅ ｉ ｏ ｔｏｌ ｒｈ ｒ ｗａ ｅ ｃｒ ｕ ｔｄ ｓｇ ｎｄ ｔ ｏｔ ｒ ｅ ｌｚ ｔｏ ｔ ｄ ｗｅｅ ｉ ｔｏ ｃ ｄ． Ｔｈｅ ｃ ｍｍ ｕ ｃ ｔｏ ｍｐｒ ｅ ｎ ａｉ ｎ ｍ ｏ ａ ｅ ｎ Ｍｏ ｏ ｎｉａｉ ｎ ｉ ｅ ｍｅ ｔ ｔｏ ｄｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄＢｕｓ ＲＴＵ ｒ ｔ ｃ ｌｗａ ｎｔｏ ｕｃ ｄ．Ｔｈ ｏ ｔｏ ｌｒｈａ ａｓ — ｐ ｏ ｏ ｏ ｓ ｉ ｒ ｄ ｅ ｅ ｃ ｎｒ ｌｏ ｓｐ —
基于STM32的半导体激光光源驱动器的设计与实现_耿建平
源；16内核68个外部；16级可编程中断优先 级，实时响应外部中断，映射至几乎所有IO 口，完全满足设计的要求。根据其典型电 路设计的中控单元电路如图2所示。图2中， STM32F103VCT6采用ADC通过PININ、RT1IN和 ITECN三个接口分别采集背向光检测器、热 敏电阻和MAX1968的数据信息；采用DAC通过 ICONTROL和TCONTROL1口控制MAX1968来实现 温度和电流的反馈控制；同时，利用RX103 和TX103与上位机进行串口通信。
基于STM32的半导体激光光源驱动器的设计与实现
半导体激光器是实用中最重要的一类 激光器。半导体激光器具有转换效率高、体 积小、重量轻、可靠性高，能直接调制等优 点。由于半导体激光器的这些优良特性，因 而越来越广泛地被用于国防、科研、医疗、 光通信等领域[1]。由于半导体激光器的输出 光强主要受电流和温度两个物理量影响，因 此实现半导体激光器驱动电流和温度的精密 控制十分重要[2-3]。 本文设计了一套完善的半导体激光器 驱动控制系统。系统采用的微控制器是基于 Cortex-M3内核的ARM微控制器STM32F103VCT6， 其具有低成本、低功耗等特点[4]，并以TEC驱 动器MAX1968为执行器件，MAX1968能高效率 工作以减小热量，而且体积小，系统外部元 件少，因此设计的驱动器具有高性价比和高 集成度等优势。 1.硬件系统设计 采用激光器为内带背光检测器，半导体 热电制冷器（TEC）和热敏电阻集成的半导 体激光器，而半导体激光器激励方式为电注 入[5]，半导体激光驱动器系统的原理如图1所 示。STM32F103VCT6通过ADC采集热敏电阻、 MAX1968和背向光二极管信号的电压信号。 为了保证所采集电压的真实性和准确性，在 ADC转换前必须对所要采集的信号进行滤波 和放大处理。然后STM32F103VCT6对采集到的 电压信号进行处理、计算得到当前半导体激 光器的实际工作温度和电流。最后根据当前 半导体激光器工作的温度、电流进行PID算 法的运算，产生控制信号通过DAC来控制TEC 控制器MAX1968，让其去驱动半导体激光器 的TEC，从而控制半导体激光器的电流和温 度。同时，STM32F103VCT6和计算机之间通过 串口MAX3232进行通信，这样既可以将半导 体激光器的工作状态数据发给计算机进行实 时显示和记录，也可以通过计算机发送控制 指令，很方便的调节目标温度、目标光强等 参数，满足不同的实际需要。系统框图如图 1所示。 1.1 主控单元 本文使用ST(意法半导体)公司生产的 STM32F103VCT6作为核心控制模块，它比单 片机功能更强，它是基于Cortex-M3内核的 32位高速ARM微处理器，拥有3个12位精度 采样的ADC，每个ADC共用多达21个外部通 道，ADC的时钟频率最高为14MHz，即它的采 样时间最短为1us；2个12位的DAC；4个中断
mems光开关
MEMS光开关研究袁矿英（深圳大学研究生一年级信息工程学院通信专业2100130220 ）摘要：光开关是光网络中完成全光交换的核心器件，它的研究日益成为全光通信领域关注的焦点。
文章重点介绍了MEMS光开关的结构和工作原理以及在全光网络中的应用，并就其他光开关作了简要介绍。
文章比较全面地综述了近几年来各种光开关技术的研究进展，并详细分析了各种技术相应的发展状况、技术特点和发展趋势，概述了光开关的各种性能指标。
最后文章介绍了MEMS光开关的发展动态。
关键词 MEMS光开关全光网络1 引言光开关是光纤通信系统重要的光器件之一，具有一个或多个可选择的传输端口，可对光传输线路或集成光路中的光信号进行互相转换或逻辑操作。
光开关可用于光纤通信系统、光线测量系统、以及光纤传感系统中，起到切换光路的作用。
交换作为光网络中的关键技术，而光交换系统的基本单元是光开关，作为光通信中的一种重要器件，人们对光开关的研究已有二三十年的历史。
由于人们对器件材料、器件工作原理和加工工艺等多方面认识和研究的不断深化。
光开关的类型呈现出多元化发展的趋势。
当今通信研究中，如何实现大规模数据在任意两点的高速、高效、可靠的传输，一直是通信研究的方向。
光纤通信的出现，为高速信息传输提供了巨大的频带资源，目前世界大约85%的通信业务京广线传输，长途干线网和本地网也已广泛使用光纤。
同时，随着密集波分复用（DWDM）技术的应用和新型光通信器件技术的发展，光联网（OTN）已成为下一代高速度宽带通讯网络的发展趋势。
光联网技术以新型光开关、光放大器、光衰减器、光限幅器等器件为核心技术。
九十年代中期，密集波分复用技术（DWDM）的应用为宽带高速光联网的发展提供了可能，同时也对作为光通信网络连接的光交叉互联系统（OXCS）和波长上下路复用上下路技术的核心器件。
OXCS中的光开关矩阵可实现动态光路经管理、光网络的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行网络灵活配置均有重要的意义。
一种升压型白光LED驱动控制芯片的设计
中图分 类号 ： Ｎ ３ Ｔ ４３
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： ０ — ５ １２０ ）１ ００ — ４ １ １ ４５（０８ １ — ０５ ０ ０
收稿 日期 ：０ ８— ４～ ９ ２ ０ ０ ２ 、
会 影响其 发光效 率 和色 彩 ， 电流 超 过额 定 值将 损 害 而
基 金项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资助 项 目（ ０ ００ ２ 国 ９ ７２ ０ ）
作者 简 介 ： 李 帆 （ ９ ０一） 男 ， 江 杭 州 人 ， １８ ， 浙 主要 从 事 模 拟 集 成 电路 设 计 方 面 的研 究 ． ． ｉ： ｆ ＠ ｖｓ ｚ ｄ ． ｎ Ｅ ｍａ ｌ ａ ｌ ｉ ｎ ｌ ．ｊ ｅ ｕ ｅ ｉ ｕ
李 帆， 吴晓波
（ 江 大 学 超 大规 模 集 成 电路 研 究 所 ， 江 杭 州 ３ ０ ２ ） 浙 浙 １ ０ ７
摘 要 ： 对 高 亮 度 白 光 Ｌ Ｄ 的 驱 动 要 求 ， 出 了 一 种 适 用 于 升 压 型 Ｌ 针 Ｅ 提 ＥＤ 驱 动 电 路 控 制 器 的 设 计 方
第２ ５卷 第 １ １期
２０ ０ ８年 ｌ １月
机
电
工
程
ＶＯ ． ５ １ ２ ＮＯ． ｌ １
ＮＯ Ｖ．２ ８ ＯＯ
Ｍ ｅ ａ ｉａ ｃｈ ｎｃ ｌ＆ Ｅｌｃｔｉａ ｇｎ ｅ ｉ ｇ Ｍ ａ ａ ｉ ｅ ｅ ｒｃ ｌ Ｄ驱 动控 制 芯 片 的设 计 术 Ｅ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
研究与开发 己口ｌ ５年１月 第
３４卷第１期
光开关端口独立驱动控制器设计
施 维朱萍玉 许沛胜 申昊文
（广州大学机械与电气学院 广州 ５１０００６）
摘要：光开关作为重要的无源元件在分布式光纤系统中得到了广泛的运用。为了满足分布式光纤传感系统的扩容需求，设
计了一种基于ＳＴＣ８９Ｃ５１单片机的光开关端口独立驱动控制器，实现了１×８的ＭＥＭＳ光开关端口的独立开闭及实时显示。
研制了光开关端口的ＳＴＣ８９Ｃ５１和ＭＥＭＳ光开关自带处理芯片双单片机驱动硬件电路模块，编制了相应的软件程序。驱动
控制器通过外设按钮手动控制和识别光开关通道的导通与切换，实现分布式光纤传感解调系统的通道扩展，实验证明驱动器
可以达到预定效果。
关键词：光开关；ＲＳ２３２串口通信；单片机；光纤传感；通道
中图分类号：ＴＰ２１２１ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：５１０．８０４０
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
Ｓｈｉ Ｗｅｉ Ｚｈｕ Ｐｉｎｇｙｕ Ｘｕ Ｐｅｉｓｈｅｎｇ Ｓｈｅｎ Ｈａｏｗｅｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｋｉｎｄ ｏｆ ｐａｓｓｉｖｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ ｉｓ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ
ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｏｒ，ａｎ ｉｎｄｅ—
ｐｅｎｄｅｎｔ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｏｎ ａｎｄ ｏｆｆ ｏｆ ＭＥＭＳ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ，ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａ
ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ．Ａ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｂｏｔｈ ＳＴＣ８９Ｃ５ １ ａｎｄ ｔｈｅ ＭＣＵ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ ｍｏｄｕｌｅ ｉＳ
ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ａｒｅ ｃｏｍｐｉｌｅｄ，ｔｏｏ．Ｕｓｅｒ ｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｉｓ ｄｒｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂｙ ｂｕｔｔｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｅｘｔｅｒ—
ｎａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔＯ ａｌｔｅｒ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ’ｓ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ，ＳＯ ｔｈａｔ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ
ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｉｓ ｕｐ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ
ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｓｗｉｔｃｈ；ＲＳ２３２ ｓｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＭＣＵ；ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｅ；ｐａｓｓａｇｅ
引 言
光开关作为重要的无源器件，借助对其端口的控制 实现光路的导通和关闭，已然在通信系统中成为组建 全光网络的关键器件之一。根据光开关工作原理和应 用场合的不同，光开关的选用和端口控制也有所区别， 如对磁光开关的驱动 ］，光开关的可编程控制器驱动 等。光开关在不同场合下应用的控制也一直是大家关 注的焦点 ］，光开关驱动电路的设计也得到重视 ］。 随着ＭＥＭＳ（微机电系统）的快速发展，满足各种应用 场合的ＭＥＭＳ也被设计出来＿７ ］。利用光开关时分复 用实现光纤传感解调系统的分时复用，只需单一的光 纤传感解调系统，即可实现系统通道的增加，降低成 收稿日期：２０１４—０７ ５６一 国外电子测量技术 本。本文以瑞士ｓｅｒａｃｌｏ公司生产的１×８的ＭＥＭＳ光 开光为例，采用微处理器ＳＴＣ８９Ｃ５２对光开关独立驱 动控制器进行设计，实现将光开关１个通道扩展为８个
通道，提高解调系统的利用率。
２光开关驱动电路接口设计
２．１光开关结构及工作原理
所使用的光开关为ＭＥＭＳ型光开关，这种光开关
将微型机械、微型执行器、信号处理和控制电路集于一
体，如图１（ａ）所示。二维ＭＥＭＳ的空间旋转镜，通过
表面微机械制造技术单片集成在硅基底上，准直光通
过微镜的适当旋转被接到适当的输出端，微铰链把微
中国科技核心期刊
己口Ｉ ５年Ｊ月
第］４卷第ｌ期 研究与开发
表１ 独立驱动控制器９８０ ｎｍ光源测试结果
５ 结 论
本设计采用单片机芯片实现了分布式光纤传感系统
的扩容，采用了Ｃ语言进行编程，在设计过程中，通过此驱
动控制器的设计，展示了光通道扩展的一种有效简便的方
式。进行了Ｐｒｏｔｅｕｓ软件仿真和产品呈现的结果表明，这
种驱动控制器成本低，功耗低，能满足通道扩展进而实现
分布式系统扩展的要求，是一种性价比高的选择。
参考文献
刘秀红，赖伟恩，文岐业，等．基于嵌入式实时系统的
磁光开关驱动电路设计ＥＪ］．磁性材料及器件，２０１１，
４２（３）：４８－５２．
李猷，徐世中．一种基于光开关控制的突发光收发设
计ＥＪ３．科技资讯，２０１０（６）：５２，５４．
李伟，梁静秋，李小奇，等．一种微型光开关的设计与
仿真分析［Ｊ］．光学学报，２００８，２８（６）：１１５１—１１５４．
郑志霞，冯勇建．ＭＥＭＳ接触电容式高温压力传感器
的温度效应［Ｊ］．电子测量与仪器学报，２０１３，２７（１２）：
１１４１—１１４７．
杨刚，阮从明，何淑飞，等．光开关驱动接口设计ＥＪ３．
光通信技术，２０１１（１０）：３８—４０．
中国科技核心期刊
［６］席在杰，周东．光开关与主控制器间高速接口的ＦＰ—
ＧＡ实现Ｉ－Ｊ］．电气应用，２００６，２５（３）：１０２—１０４．
Ｅ７３邓芳明，何怡刚，张朝龙，等．低功耗全数字电容式传
感器接口电路设计［Ｊ］．仪器仪表学报，２０１４，３５（５）：
９９４—９９８．
Ｅ８３陈寿宏，周晓亮，梁光发．基于单片机的空调控制器
的设计ＥＪ３．国外电子测量技术，２０１２，３１（１）：８６—８８．
Ｅ９３ 张洪朋，顾长智，张兴明，等．基于ＭＥＭＳ的液压系
统Ｖ锥传感器的仿真研究［Ｊ］．电子测量与仪器学
报，２Ｏ１２，２６（５）：４１９－４２４．
［１０３何锋，何海，王航．ＭＥＭＳ光开关的控制［Ｊ］．半导体技
术，２００３，２８（１１）：２４—２５，３１．
作者简介
施维，１９８８年出生，硕士研究生，主要研究方向为机
电设备状态监测与智能维护。
Ｅ－ｍａｉｌ：８６７３３１９５５＠ｑｑ．ｃｏｍ
朱萍玉（通讯作者），１９７１年出生，博士，教授，主要从
事光纤传感技术及应用、机电设备智能维护方面的教学和
科研工作。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｙｚｈｕ＠ｇｚｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
国外电子测量技术 一５９一
］ ］ ］ ］ ］