專利名稱：模擬光纖通道裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及模擬教學領域，尤其涉及一種模擬光纖通道裝置。
背景技術：
光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它是利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式。光纖通信技術從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖傳導信息是利用物理學上的全反射的特點，但是對于兒童，僅僅用語言描述光纖通信的原理或全反射原理的內(nèi)容很難讓他們理解，應該將光纖通信的復雜過程用簡單的設備生動形象地展現(xiàn)在人們眼前。綜上所述，現(xiàn)有技術中缺少模擬教學裝置，將光纖傳導信息的原理和過程直觀的表現(xiàn)給人們。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種模擬光纖通道裝置，將光纖傳導信息的原理和過程直觀的表現(xiàn)出來。根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種模擬光纖通道裝置，包括依次連接的發(fā)射機、通道模塊和接收機； 所述發(fā)射機包括發(fā)射機控制單兀,適于向發(fā)射端發(fā)送電信號；和發(fā)射端，適于將接收到的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并且向通道模塊發(fā)送光信號；所述接收機包括接收端，適于接收來自通道模塊的光信號，并且將其轉(zhuǎn)換為電信號；接收機控制單元，適于將來自接收端的電信號進行解調(diào)，得到可讀信息；和接收機顯示屏，適于顯示來自接收機控制單元的可讀信息；所述通道模塊包括多塊光學反射鏡，使光信號從通道模塊的一端進入可以經(jīng)過反射鏡的反射從另一端射出?？蛇x的，所述發(fā)射機還包括鍵盤，適于接收用戶的輸入；和發(fā)射機顯示屏，適于顯示用戶的輸入；其中，所述發(fā)射機控制單元還適于檢測鍵盤是否被按下，當鍵盤被按下，發(fā)射機控制單元適于將按鍵所對應的按鍵掃描碼發(fā)送給發(fā)射機顯示屏?？蛇x的，所述發(fā)射機控制單元還適于將按鍵對應的按鍵掃描碼進行調(diào)制，轉(zhuǎn)換成為二進制碼，并將二進制電信號發(fā)送給發(fā)射端。可選的，所述通道模塊的形狀為S型。可選的，所述接收端包括[0022]光敏電阻，適于接收光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號；和比較器，適于將該電信號轉(zhuǎn)換為二進制信號?？蛇x的，所述光敏電阻的受光面積為10mm，阻值范圍在IOK歐姆 100M歐姆?？蛇x的，所述比較器包括運算放大器；和電位器，適于調(diào)節(jié)比較器的靈敏度。可選的，所述發(fā)射端包括激光管，適于接收發(fā)射機控制單元的電信號并根據(jù)該電信號來發(fā)射激光?？蛇x的，所述發(fā)射端包括依次連接的激光管、三極管和電阻；所述電阻適于將電壓轉(zhuǎn)換成三極管的基極電流；所述三級管適于放大電流；所述激光管適于接收放大后的電流并產(chǎn)生激光。可選的，所述發(fā)射機控制單元的引腳設置為強推挽輸出模式。本實用新型的優(yōu)點在于在本實用新型提供的模擬光纖通道裝置中，S型光纖模擬通道類比光纖， 將距離遠、現(xiàn)象微小的光纖通信的光傳輸過程類比放大后展現(xiàn)在人們眼前。本裝置將微觀的光纖通信中的光傳輸現(xiàn)象放大化，形象化，巧妙地結合激光射到多塊鏡面上的反射原理和光線在膠體中會產(chǎn)生丁達爾效應和編碼解碼以及單片機控制原理，使S型光通道顯示清晰的激光路線來類比光纖通信中光傳輸?shù)娜瓷涮匦?。為了清晰的看見光的傳輸路徑，向模擬光纖通道中充入煙霧以產(chǎn)生丁達爾效應。另外，用鍵盤和彩屏顯示器結合來表明信號傳遞的有效性，而且增加了本裝置的可操作性。這些創(chuàng)新點巧妙地結合在一起，使復雜的光纖通信的整個工作過程形象生動，一目了然。

[0034]圖[0035]圖[0036]圖和[0037]圖
圖4是本實用新型一個實施例中提供的模擬光纖通道裝置的發(fā)射端結構示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，根據(jù)本實用新型一個實施例，提供一種模擬光纖通道裝置，包括依次連接的發(fā)射機50、模擬光纖通道模塊60 (簡稱通道模塊60)和接收機70。其中，發(fā)射機5包括控制芯片(或控制單元)51和發(fā)射端52?？刂菩酒?1用于向發(fā)射端52發(fā)送預設的電信號；發(fā)射端52用于將來自控制芯片51的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并且向模擬光纖通道模塊60發(fā)送光信號。其中，接收機70包括顯示屏71、控制芯片72和接收端73。接收端73用于接收來自模擬光纖通道模塊60的光信號，并且將其轉(zhuǎn)換為電信號；控制芯片72將來自接收端73的電信號(例如二進制信號)進行解調(diào)，得到可讀信息并顯示在顯示屏71上。[0042]其中，模擬光纖通道模塊60包括多塊光學反射鏡，光信號從模擬光纖通道模塊60的一端進入可以經(jīng)過反射鏡的反射從另一端射出，從而利用光路模擬光纖通路。該模擬光纖通道模塊60的一端連接發(fā)射機50的發(fā)射端52,另一端連接接收機70的接收端73。為了清晰的看見光的傳輸路徑，向模擬光纖通道中充入煙霧以產(chǎn)生丁達爾效應。如圖2所示，根據(jù)本實用新型的另一個實施例，提供一種模擬光纖通道裝置，包括由四塊平面鏡構成的S型模擬光纖通道，該四塊平面鏡鑲嵌在由有機玻璃構成的整體框架內(nèi)；·發(fā)射機，包括矩陣鍵盤、TFT1. 8寸彩屏、STC公司12C52A40S2系列單片機和發(fā)射端；其中，發(fā)射端包括激光管，用于接收單片機的電信號并根據(jù)電信號來發(fā)射激光；接收機，包括TFT1. 8寸彩屏、STC公司12C52A40S2系列單片機和接收端；其中，接收端包括光敏電阻和比較器，光敏電阻用于接收光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，比較器用于將該電信號轉(zhuǎn)換為二進制信號。其中，發(fā)射端的激光管與模擬光纖通道的一端連接，模擬光纖通道的另一端可以先放置一個光學透鏡，再與接收端的光敏電阻相連接。其中，光信號傳遞的有效性由顯示屏(例如TFT彩屏)來展示。該模擬光纖通道裝置將光纖的內(nèi)部激光的傳輸路線進行放大，利用激光射到多塊鏡面上的反射路線來模擬光纖通信的光傳輸?shù)娜瓷渎肪€，為有效的模擬光纖中光信號的傳播過程提供了形象的視覺效果和有效的傳播路徑。該裝置還設置了操作簡單的鍵盤，讓人們可以親自操控光纖通信的發(fā)射端；發(fā)射機發(fā)出的激光通過模擬光纖通道模塊到達接收機，在接收機顯示對應的信號。簡單的操作方法、清楚的激光路線和有效的信號傳遞過程形象生動，可以讓人們在短時間內(nèi)便能深刻了解到光纖通信的整個過程。繼續(xù)參考圖2，該裝置的工作過程如下發(fā)射機(具體為單片機I)檢測鍵盤(例如矩陣鍵盤)是否有被按下，一旦有按鍵被按下，單片機I將該按鍵所對應的ASCII碼發(fā)送給彩屏1，彩屏I將該ASCII碼顯示出來。并且，單片機I將要發(fā)送的該代碼的電信號進行調(diào)制，例如將掃描到的按鍵掃描碼(ASCII碼)轉(zhuǎn)換成二進制碼，并由低位到高位將二進制電信號依次相互獨立的通過發(fā)射端的激光管以光信號的形式發(fā)射出去。光信號通過彎曲的S型光纖通道并在鏡面反射下成功地將光信號傳遞到接收端的光敏電阻上。接收端將光信號轉(zhuǎn)換為電信號后發(fā)送給單片機2。接收機中的單片機2將接收到的信息先解調(diào)，例如首先接收開始信號，當接收到開始信號后將接收隨后逐個發(fā)射過來的一個個的孤立的二進制碼并按由低位到高位的順序依次存放到一個變量中，直到接收到結束信號為止，再將該變量轉(zhuǎn)換成相對應的ASCII碼，然后顯示在彩屏2上，最終實現(xiàn)發(fā)射機和接收機的彩屏顯示一致，讓整個演示過程很直觀地展現(xiàn)出光纖通信的整個工作過程。在本實用新型其他實施例中，圖2所示的模擬光纖通道裝置也可以不包括鍵盤，由控制芯片直接將預設的演示用ASCII碼或ASCII碼序列或其他形式的編碼序列發(fā)送給發(fā)射端，并通過發(fā)射端以光信號的形式一一發(fā)射出去。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，提供一種基于單片機的模擬光纖通道的接收端，其電路結構設計圖如圖3所示，包括光敏電阻11，電阻102和比較器，具體說明如下。接收端包括光敏電阻11，由于光斑點在通道中會略有衰弱和光點變大的情況，在選擇光敏電阻時考慮到盡量選擇受光面大、線性度、以及靈敏度較高等因素，例如選擇受光面積為10mm，阻值范圍在IOK歐姆 100M歐姆的光敏電阻。比較器用來產(chǎn)生高低電平即二進制信號，包括運算放大器10、電位器101。其中，運算放大器10可以是例如LM358運算放大器；比較器的靈敏度可以通過電位器101進行調(diào)節(jié)，電位器101的型號可以是例如W103。電阻102的阻值為10K，用于和光敏電阻11分壓，光敏電阻11在不受光時是M歐姆級的，當激光照射到其受光面時是K歐姆級的，光敏電阻11與電阻102分壓，再通過比較器就可以在輸出端對應輸出高低電平。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，提供一種基于單片機的模擬光纖通道的發(fā)射端。發(fā)射端的電路結構圖如圖4所示，包括依次連接的激光管21、三極管201和電阻202。其中，電阻202為K歐姆級電阻，用于將電壓轉(zhuǎn)換成基極電流；三級管201用于放大電流，將電流放大后接到激光管21中。三極管201可以是NPN三極管。進一步的，為了解決激光管亮度不高的問題，將單片機P3. 7引腳設置為強推挽輸出模式，驅(qū)動電流可達到20MA，上述光纖模擬通道可以實現(xiàn)以下功能 1、用鏡面反射現(xiàn)象來類比說明全反射的特點，并且達到傳遞光信號的作用。2、裝置的發(fā)光源為激光具有高聚光性，高亮度性，這樣能保證光在通道中傳輸不會散光或者亮度不夠?qū)е陆邮斩藱z測不到發(fā)射端的光信號，同時也克服了環(huán)境中其他較強光的干擾，這樣就避免了環(huán)境的影響。3、向模擬的光纖通道中沖入煙霧以達到產(chǎn)生丁達爾現(xiàn)象的條件，使光傳輸路徑形象化、清晰化，讓人看后一目了然。4、因為光纖即使扭曲，光信號也能在光纖中成功傳輸,所以通道模型做成S型彎道會更具代表意義。5、裝置采取了單片機的強推挽輸出功能，讓單片機控制激光燈的弓I腳供電電流達到20mA，這個功率下激光燈已經(jīng)足夠亮，為了避免功率分配沖突，又基于發(fā)射數(shù)據(jù)時時間比較短的特點，在設計程序時，使彩屏顯示器在發(fā)送端不發(fā)送數(shù)據(jù)時獨占單片機的供電功率、發(fā)送數(shù)據(jù)時關掉彩屏，讓主要的功率在這瞬間內(nèi)只被激光燈用，結合人的視覺暫留，彩屏也只是稍微變暗一下，這樣整個功率分配問題就得到了解決。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，與上述模擬光纖通道裝置相對應的，提供一種模擬光纖通道方法，包括步驟1、發(fā)射機的控制單元向發(fā)射端發(fā)送電信號；該電信號可以為預設電信號；步驟2、發(fā)射端將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并向通道模塊發(fā)送光信號；步驟3、接收端接收來自通道模塊的光信號，將其轉(zhuǎn)換為電信號，并發(fā)送給控制單元;步驟4、接收機的控制單元對電信號(例如二進制信號)進行解調(diào)，獲取可讀信息并顯示在接收機的顯示屏上。[0073]其中，步驟I可以包括步驟1.1、發(fā)射機的控制單元檢測鍵盤是否被按下，一旦有按鍵被按下，單片機I將該按鍵所對應的ASCII碼的電信號進行調(diào)制，轉(zhuǎn)換成二進制碼；步驟1. 2、發(fā)射機的控制單元由低位到高位將二進制電信號發(fā)送給發(fā)射端；和步驟1. 3、發(fā)射機的控制單元將該ASCII碼發(fā)送到發(fā)射機的顯示屏顯示出來。另外，模擬光纖通道方法還可以包括步驟5、向通道模塊中沖入煙霧以達到產(chǎn)生丁達爾現(xiàn)象的條件。應該注意到并理解，在不脫離后附的權利要求所要求的本實用新型的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿毭枋龅谋緦嵱眯滦妥龀龈鞣N修改和改進。因此，要求保護的技術方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導的限制。
權利要求1.一種模擬光纖通道裝置，其特征在于，包括依次連接的發(fā)射機、通道模塊和接收機； 所述發(fā)射機包括 發(fā)射機控制單元，適于向發(fā)射端發(fā)送電信號；和 發(fā)射端，適于將接收到的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并且向通道模塊發(fā)送光信號； 所述接收機包括 接收端，適于接收來自通道模塊的光信號，并且將其轉(zhuǎn)換為電信號； 接收機控制單元，適于將來自接收端的電信號進行解調(diào)，得到可讀信息；和 接收機顯示屏，適于顯示來自接收機控制單元的可讀信息； 所述通道模塊包括多塊光學反射鏡，使光信號從通道模塊的一端進入可以經(jīng)過反射鏡的反射從另一端射出。
2.根據(jù)權利要求1所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述發(fā)射機還包括 鍵盤，適于接收用戶的輸入；和 發(fā)射機顯示屏，適于顯示用戶的輸入； 其中，所述發(fā)射機控制單元還適于檢測鍵盤是否被按下，當鍵盤被按下，發(fā)射機控制單元適于將按鍵所對應的按鍵掃描碼發(fā)送給發(fā)射機顯示屏。
3.根據(jù)權利要求2所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述發(fā)射機控制單元還適于將按鍵對應的按鍵掃描碼進行調(diào)制，轉(zhuǎn)換成為二進制碼，并將二進制電信號發(fā)送給發(fā)射端。
4.根據(jù)權利要求1所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述通道模塊的形狀為S型。
5.根據(jù)權利要求1所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述接收端包括 光敏電阻，適于接收光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號；和 比較器，適于將該電信號轉(zhuǎn)換為二進制信號。
6.根據(jù)權利要求5所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述光敏電阻的受光面積為IOmm,阻值范圍在IOK歐姆 100M歐姆。
7.根據(jù)權利要求5所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述比較器包括運算放大器；和電位器，適于調(diào)節(jié)比較器的靈敏度。
8.根據(jù)權利要求1所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述發(fā)射端包括 激光管，適于接收發(fā)射機控制單元的電信號并根據(jù)該電信號來發(fā)射激光。
9.根據(jù)權利要求1所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述發(fā)射端包括依次連接的激光管、三極管和電阻； 所述電阻適于將電壓轉(zhuǎn)換成三極管的基極電流； 所述三級管適于放大電流； 所述激光管適于接收放大后的電流并產(chǎn)生激光。
10.根據(jù)權利要求1所述模擬光纖通道裝置，其特征在于，所述發(fā)射機控制單元的引腳設置為強推挽輸出模式。
專利摘要本實用新型提供一種模擬光纖通道裝置，包括依次連接的發(fā)射機、通道模塊和接收機；所述發(fā)射機包括發(fā)射機控制單元，適于向發(fā)射端發(fā)送電信號；和發(fā)射端，適于將接收到的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，并且向通道模塊發(fā)送光信號；所述接收機包括接收端，適于接收來自通道模塊的光信號，并且將其轉(zhuǎn)換為電信號；接收機控制單元，適于將來自接收端的電信號進行解調(diào)，得到可讀信息；和接收機顯示屏，適于顯示來自接收機控制單元的可讀信息；所述通道模塊包括多塊光學反射鏡，使光信號從通道模塊的一端進入可以經(jīng)過反射鏡的反射從另一端射出。該裝置使復雜的光纖通信的整個工作過程形象生動，一目了然。
文檔編號H04B10/25GK202872785SQ201220419859
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權日2012年8月23日
發(fā)明者王冠凌, 何貴翔, 高成君, 劉偉, 方明, 劉洋 申請人:安徽省科普產(chǎn)品工程研究中心有限責任公司