用于汽车的光总线和连接器。方案、说明

汽车用光学总线和连接器。无线电电子电气工程百科全书

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近年来得到长足发展的汽车电子，需要快速、可靠地传输大量信息。为此，开发了光学系统“MOST”（媒体导向系统传输）[1-4]。泰科电子公司的专家参与了构建该系统及其组件的概念的开发。 “MOST”系统已成功测试，AMP 目录中已经有一些部分，您可以在其中找到系统连接器的参数。

汽车电子系统的主要元件如图1所示。传输的数据量和类型取决于车辆中使用的设备的复杂性及其功能目的（控制、调节、通信或娱乐）。

米。一、汽车电子系统的主要组成部分

快速控制系统的组件（例如，电机或驱动器）通过 CAN 总线（图 1 CAN C）相互连接。该总线承载电信号并使用铜线作为总线。

该通信系统提供单向数据传输，例如无线电（AM/FM）、电视数据（DAB）和导航（GPS）以及双向电话（GSM）。

直到最近，娱乐电子产品还包括收音机、激光视盘播放器、导航系统和远程信息处理。目前，除了经典的广播电台外，它还包括车载电话、GPS系统屏幕、服务元素和新创建的语音报警系统。未来，计划引入新模块，允许同时使用多个子系统（图 1）。用于快速调节、控制、通信、娱乐和语音通知的系统的所有元件均通过总线连接。所有子系统功能的快速增长需要总线性能的提高。表 1 给出了所需的信息传输速率。

表1

轮胎类型	CAN总线	CAN总线	D2B	MOST
传输速率，Mbps	0.125	1.0	5.6	24.8
数据类型	管理	管理、监管	控制、音频	控制、音频、视频
支架	轮胎 ISO 11519-2	ISO 11898 总线	光纤	光纤
传输媒体	双绞线，平行线	双绞线，平行线	人造纤维	人造纤维

根据现代观点，汽车中的全系统总线应该使用光线路来构建。除了更高的性能外，光线路还提供良好的电磁兼容性。

为了研究构建光学系统并将其引入大规模生产的可能性，泰科电子 AMP 参与的公司联盟设计了 D2B 总线。该轮胎首次用于戴姆勒克莱斯勒新款S级汽车。该巴士将广播和导航系统、扩音器、CD 播放器、公共广播系统和车载电话整合为一个系统。光纤线路用于数据传输。 D2B 总线中的数据传输速率约为 5.6 Mbps。

MOST系统的结构

MOST 系统是德国和国际汽车制造商联盟的产品。系统的拓扑结构为环型（图2）。光信号沿着光导线路从一个设备传输到另一设备。

MOST系统的结构
米。 2 MOST系统结构

在每个设备中，接收到的光信号被转换为电信号，由 MOST 处理器处理，并使用 LED 再次转换为光信号。数据传输率为 24.8 Mbps。根据实验测试，发现该系统应具有以下特性：

系统必须有一个提供总线时钟的中央系统时钟，
应提供升级系统（即插即用）的可能性，即连接新设备或排除现有设备之一，
应该有 MOST 说明符来补偿系统节点之间的小信号差异，
每个设备都可以随时访问总线。

对光学元件的要求

为确保高可靠性，光连接器必须满足电连接器的要求：

连接器中电线的固定必须承受最大 60 N 的断开力而不会损坏。
允许的温度范围应为 -40 至 +85 C。空气湿度为 95%。
连接器必须承受规定的气候、振动和冲击载荷。

此外，对于光学系统，功耗必须等于发射器功率和接收器灵敏度之间的差。在操作过程中，光学表面可能会出现划痕，由于暴露于香烟烟雾和塑料释放的气体以及灰尘沉积等原因，可能会出现薄膜。因此，必须对发射机进行调整以补偿负面因素的影响。泰科电子 AMP 已准备好为满足这些要求的 MOST 系统提供组件。

大多数系统组件

MOST 系统中最复杂的元素是 MOST 处理器及其软件。第二个元素是数据总线。在开发总线需求时，应该考虑到相互连接的元素之间的巨大差异。 MOST 系统的第三个要素是通信系统。它包括将光纤发射器 (FOT) 连接到 MOST 处理器，将光纤连接到 FOT 和每个设备中的连接器、套管和光导线本身。 MOST系统通信系统的主要组成部分如图3所示。

将设备绑定到导光线

为了将灯具连接到光导线上，泰科电子 AMP 开发了允许插入新元件的产品。有用于一根和两条光导线的连接器，由于其特殊的形状，被指定为“尾纤”（图 4）。将光学连接器与带有电光转换器的连接元件分开的原因是可以更有效地防止电磁影响、发射和接收元件的可互换性以及更有效地保护光学表面。对于特殊情况，可出售“Pigtail”集成元件，这些元件与现有设备相协调。它们结构紧凑且可互换。 MOST系统功能模块的发射和接收元件由一块CMOS芯片和一个高速PIN二极管组成。这些元件的传输速度可达25 Mbps。

通信系统组件 MOST 系统
米。 3 MOST 系统的通信系统组件 a) 导光连接器 1、2 b) 标准模块 3、4、5 c) 导光线

标准模块

为了将设备绑定到 MOST 总线，有一系列完整的模块（图 5），带有 2 或 4 个光学连接器和 12、20 或 40 个电触点。所有组件均符合 MOST 联盟制定的要求，并具有适当的光学、电气和机械参数。


图4. 用于一根和两根光导管的“尾纤”连接器


图5。模块：a) 2 个光连接器和 20 个电触点 b) 4 个光连接器和 40 个电触点

测试表明，可以保证对光学表面以及设备和电缆连接器的良好保护。

联轴器

将新设备连接到 MOST 总线、电缆线束通信和服务需要光耦合器。已经开发了单极和两极联轴器的变体。根据 MOST 联盟指南，它们与上述模块的双极连接器兼容。

光导丝

基于之前D2B系统的测试，我们为MOST总线开发了一种新的光纤。具有较好的弹性、耐火、耐压、不改变透明度。特殊的内护套保证了优异的机械和光学性能，并确保易于加工。现代人造光导线的工作温度范围为-40℃至+85℃，光损耗为0.2dB/m。允许半径为 25 mm 的弯曲。弯曲半径为 15 mm 时，衰减略有增加。有关 AMP MOST 系统连接器的更多信息，请访问 tyco electronics.com 并联系技术咨询中心：amp@pit.spb.ru。

文学

1. 中文Thiel, R. Konig：面向媒体的系统传输 (MOST) ein Standard fur Multimedia Networking im Fahrzeug； Tagung Elektronik im Kraftfahrzeug 1998，VDI-Bericht 1415，VDI-Verlag，杜塞尔多夫 1998。
2. D.Schramm：Lichtwellenleiter-Erfahrungen und Potentiale/Tagung Forschritt und Zukunft der Automobiltechnik；现代工业出版社，斯图加特，1999 年。
3. W. Heckel, S. Schroder：Kunststofflichtwellenleiter fur optische Ubertagungssysteme im Automobil； Vde-Fachberict Kontaktverhalten und Schalten，VDE-Verlag，柏林，奥芬巴赫，1999 年。
4. A. Engel, D. Schramm：Optisches Bussystem fur 汽车 Netzwerke：F@M Special, 7-8/2000, s 53-56, Carl Hanser Verlag, Munchen。

作者：佩特拉科夫瓦列里；出版：radioradar.net

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