DUPLEX OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM

Abstract: In a duplex optical transmission system in which the optical transmitter (3) and the optical receiver (2) of each terminal (1) of the transmission section are supplied from the same voltage source, the optical transmitter (3) and the optical receiver (2) of at least one terminal are connected in series with regard to the power supply, and the optical receiver (2) is combined with a booster circuit to form a receiver unit (13) whose power consumption is independent of the output voltage of the optical receiver (2). As a result, the optical transmission system is also suitable in a simple and cost-effective way for small feed currents and powers, and the transmitter output signal is not affected by fluctuations in the receiver output signal. A particularly expedient embodiment of the booster circuit consists in a current source (T2, R3), which is connected in parallel to the optical receiver (2) and is controlled correspondingly by the output voltage of the receiver (2).

Description: Optisches Übertragungssystem fur Duplex-Betrieb Die Erfindung betrifft ein optisches Übertragungssystem für Duplex-Betrieb, bei dem der optische Sender und der optische Empfänger jeder Anschlussstelle der Übertragungsstrecke von der selben Spannungsquelle versorgt werden. Bei derartigen, zum Beispiel aus dem Buch .Optoelektronik Kurz und bündig" von Schmidt / Feustel, Vogel-Verlag 1975, Seiten 65,69,137,160,172 und 220, bekannten Sender- und Empfängerschaltungen fur optische Übertragungssysteme, wie sie etwa bei Bus-Systemen von Rechnern verwendet werden, erfolgt die Betriebsstromversorgung von Sender und Empfänger im Parallelbetrieb. Diese Art der Speisung ist wegen ihrer Einfachheit in allen Fällen sinnvoll, in denen keine Be grenzung der Leistung odsr des Stromes gefordert ist. Wenn jedoch ein minimaler Stromverbrauch angestrebt wird -bei spielsweise zur Erzielung einer hohen Lebensdauer und / oder kleiner Abmessung batteriegespeister Geräte- oder nur eine geringe Leistungsaufnahme der AnschluBstelle zulässig ist -etwa bei optischer Informationsübertragung in explo sionsyeschützten Räumen- ist die Parallelspeisung häufig nicht mehr möglich. Zum Beispiel steht bei einer Spannung von 12 Volt und einer hochstzulässigen Leistung von 0,12 Watt nur ein Strom von 10 Milliampere zur Verfügung; dieser reicht jedoch nur knapp zur Versorgung des optischen Senders aber nicht zugleich auch des Empfängers aus. In solchen Fällen wurden bisher getrennte Spannungsquellen fur die Be triebsstromversorgung des optischen Senders und Empfängers verwendet und das Übertragungssystem damit wesentlich ver teuere Der Erfindung liegt die Aufgabs zugrunde, ein Übertragungs system der eingangsgenannten Art zu schaffen, das auf möglichst einfache und kostengunstigste Weise auch fur kleine Speise en, ströme beziehungsweise Speiseleistung geeignet ist. Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, dass der optische Sender und der optische Empfänger wenigstens einer Anschlussstelle be zugleich der Stromversorgung in Serie geschaltet sind und der optische Empfänger mit einer Zusatzschaltung eine Empfangs einheit bildet, die eine von der Ausgangsspannung des op tiachen Empfängers unabhängige Stromaufnahme aufweist. Die in bekannten praktischen Anwendungsfällen zur Verfügung stehende Speisespannung reicht für den Betrieb der Sender- und Empfäng erelektronik in aller Regel aus. Durch die erfindungsgemässe Serienschaltung ist nunmehr der Speisestrom so weit reduziert, daB eine hohe Batterielebensdauer gewährleistet ist und die in der Praxis relevanten Anforderungen an die Höchstwerte von Strom -beziehungsweise Leistungaufnahma- stets erfüllbar sind. Zugleich ist durch die Zusatzschaltung eine hinsichtlich der Stromaufnahme konstante Last (Empfangseinheit) gebildet und somit wirksam vermieden, dass sich durch Schwankungen des Em pfänger-Ausgangssignals (zum Beispiel Änderungen des logischen Zustandes bei einem digitalen Ausgangssignal) über entsprechen de Schwankungen der Stromaufnahme des Empfängers und damit des Stromes durch die Sender-LED unzulässige Änderungen des optischen Sender-Ausgangssignals ergeben können. Zur einfachen Realisierung dieser konstanten Last ist eine Ausbildung der Empfangseinheit gemäss Anspruch 2 besonders geeignet, wobei für die gesteuerte Stromquelle eine Reihe an sich bskannter, nach den Bedürfnissen des Einzelfalls auszuwählender Schaltungen zur Verfügung steht. In den Ansprüchen 3 und 4 sind zwei zweckmässige Möglich keiten zur Erzeugung des Steuersignals fUr die gesteuerte Stromquelle angegeben. Das erfindungsgemässe Übertragungssystem eignet sich im Gegensatz zum Stand der Technik auch zum Aufbau ganzer Übertragungslinien gemäss Anspruch 5, wobei die an beliebigen Stellen (auch nachträglich) in die Betriebsstromleitung ein schaltbaren Anschlussstellen entweder als Endgeräte oder als Regeneratoren in einer durchgehenden optischen Verbindung verwendbar sind. Die Figur zeigt den prinzipiellen Schaltungsaufbau eines als batteriegespeistes digitales Endgerät aufgebauten Ausführungs beispisles einer AnschluBstelle des erfindunysgemäBen optischen Übertragungssystems fur Steuerzwecke. Die Anschlussstelle 1 besteht aus einem optischen Empfänger 2, einem optischen Sender 3, einer Tastatur 4, einer Anzeige einrichtung 5 (7-Segment-Display), sowie einer Batterie 6 zur Betriebsstrom.versorgung der angeführten Geräte 2 bis 5. Der von der Tastatur 4 angesteuerte Sender 3 ist aus einer LED 7, aus der die optischen Signale direkt in einen ab gehenden Lichtwellenleiter 8 ausgekoppelt werden, einem Schalt transistor T1 sowie einem Basisspannungsteiler R1, R2 zur Pe gelanpassung aufgebaut. Die über einen Lichtwellenleiter 9 ankommenden optischen Sig nale werden direkt in eine Fotodiode 10 eingekoppelt, deren nittels eines Verstärkers 11 verstärktes elektrisches Aus gangssional der Anzeigeeinrichtung 5 zugeführt wird. Bezüglich der Versorgungsspannung aus der Batterie 6 sind Em pfänger 2 und Sender 3 in Serie geschaltet. Auf diese Weise ist die Anschlussstelle 1 auch für kleine Versorgungsströme be ziehungsweise -Leistungen geeignet, sodass einerseits der Ein satz kostengünstiger, langlebiger und kleiner Batterien und andererseits spezielle Anwendungen wie zum Beispiel Daten übertragung in explosionsgeschützten Räumen ermöglicht sind. Zur empfängerseitigen Stabilisierung der Versorgungsspannung unabhängig von der Batteriespannung und vom Schaltzustand des Transistors T1 des optischen Senders 3 ist dem Verstärker 11 ein Konstantspannungsregler 12 vorgeschaltet. Ohne zusätzliche MaBnahmen hätte nun jede Änderung des logischen Zustandes des Ausgangssignals des optischen Empfängers 2 eine entsprechnende Schwankung von dessen Stromaufnahme und damit eine unzulässige Änderung der vom optischen Sender 3 in den Lichtwellenleiter 8 ausgekoppelten Licht leistung zur Folge. Diese unerwünschte Rückwirkung ist auf einfache und wirkungsvolle Weise dadurch unterbunden, dass der optische Empfänger 2 mit einer dazu parallelen veränderbaren Stromquelle T2, R3 zu einer Empfangseinheit 13 zusammengeschaltet ist, bei der die Basis des in Emitter schaltung betriebenen Transistors T2 von der Ausgansspannung des Verstärkers 11 Uber einen ohmschen Widerstand R4 ange steuert wird und der Eingangsstrom durch entsprechende Be messung dieses Widerstandes R4 sowie eines weiteren zwischen Basis und Masse eingeschalteten ohmschen Widerstandes R5 konstant gehalten ist. Die beschriebene Anschlussstelle 1 kann durch leitende Ver bindung der Schaltungspunkte A und B auf einfache Weise in eine Regenerationsstufe umgewandelt und vorteilhaft in durchgehenden optischen Verbindungen eingesetzt werden.

Claims: Patentansprüche 1.) Optisches Übertragungssystem für Duplex-Betrieb, bei dem der optische Sender und der optische Empfänger jeder An schlussstelle der Ubertragungstrecke von derselben Spannungs quelle versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sender (3) und der optische Empfänger (2) wenig stens einer Anschlussstelle (1) bezüglich der Stromversor gung in Serie geschaltet sind und der optische Empfänger (2) mit einer Zusatzschaltung eine Empfangseinheit (13) bildet, die eine von der Ausgangsspannung des optischen Empfängers (2) unabhängige Stromaufnahme aufweist. 2.) Optisches Übertragungsystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zusatzschaltung eine dem optischen Empfänger parallelgeschaltete gesteuerte Stromquelle (T2, R3) ist. 3.) Optisches Übertragungsystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Steuersignal für die gesteuerte Stromquelle (T2, R3) durch einen zwischen optischen Sender (3) und Empfangseinheit (13) eingeschnlteten Meflwiderstand mit Verstärker erzeugt ist. 4.) Optisches Übertragungssystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Ausgangsspannung des optischen Emp fingers (2) das Steuersignal für die gesteuerte Strom quelle (T2, R3) bildet. 5.) Optisches Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei An schluBstellen in Serie geschaltet und aus der gleichen Spannungsquelle über lediglich eine Leitung gespeist sind.

Inventors: LUDOLF, WILHELM, DR., SCHENKYR, RAINER, DIPL.-ING., SOMMER, ROLF-DIETER, DIPL.-ING.
Applicants: RICHARD HIRSCHMANN GMBH & CO.
Application year: 1984
Main classification: H04B10
IPC codes: H04B10