Оптические шины и разъемы для автомобилей

Оптические шины и разъемы для автомобилей

Автомобильная электроника, получившая большое развитие в последние годы, требует быстрой и надежной передачи больших массивов информации. Для этой цели была разработана оптическая система "MOST" ( Media Oriented System Transport)[1-4]. В разработке концепции построения этой системы и компонентов для неё принимали участие специалисты концерна Tyco Electronics. Система "MOST" успешно прошла испытания, и в каталогах компании АМР уже появились разделы, в которых можно найти параметры разъемов системы.

Основные элементы электронной системы автомобиля показаны на рис.1. Объем и вид передаваемых данных зависят от сложности применяемого в автомобиле оборудования и от его функционального назначения (управление, регулирование, коммуникация или развлечения).

Рис. 1. Основные элементы электронной системы автомобиля

Компоненты системы быстрого регулирования ( например, мотора или привода) связаны друг с другом шиной CAN ( на рис.1 CAN C). В этой шине передаются электрические сигналы и для шины используются медные провода.

В системе коммуникации осуществляется однонаправленная передача данных, например, прием радиосигналов (АМ/ ЧМ), телевизионных данных (DAB) и навигации (GPS) и двунаправленная телефонная связь (GSM).

Электроника развлечений до недавнего времени состояла из магнитолы, проигрывателя лазерных дисков, системы навигации и телематики. В настоящее время наряду с классической радиостанцией она включает автотелефон, экран системы GPS, элементы обслуживания и недавно созданную систему речевого оповещения. В дальнейшем предполагается ввести новые модули, которые позволят использовать одновременно несколько подсистем (рис.1). Все элементы систем быстрого регулирования, управления, коммуникации, развлечений и речевого оповещения связаны шиной. Быстро возрастающие функциональные возможности всех подсистем требуют увеличения производительности шины. Требуемые скорости передачи информации приведены в табл.1.

Таблица 1

Тип шины CAN B CAN C D2B MOST Скорость передачи, Мбит/c 0.125 1.0 5.6 24.8 Тип данных Управление Управление, регулирование Управление, аудио Управление, аудио, видео Носитель Шина ISO 11519-2 Шина ISO 11898 Оптоволокно Оптоволокно Средства передачи Витая пара, параллельные провода Витая пара, параллельные провода Искусственное оптоволокно Искусственное оптоволокно

По современным взглядам общесистемная шина в автомобилях должна строиться с помощью оптической линии. Кроме более высокой производительности оптическая линия обеспечивает хорошую электромагнитную совместимость.

Для исследования возможности построения оптических систем и внедрения их в серийное производство, консорциум фирм при участии Tyco Electronics AMP спроектировал шину D2B. Впервые эта шина была применена в новом S-классе автомобилей фирмы Daimler Chrysler. Шина объединила в одну систему радио и навигационную систему, усилитель, CD-плейер, голосовую систему оповещения и автотелефон. Для передачи данных использована оптоволоконная линия. Скорость передачи данных в шине D2B около 5.6 Мбит/с.

Структура MOST-системы

Система MOST является продукцией консорциума немецких и интернациональных автомомобилестроителей. Топологической структурой системы является кольцо (рис.2). Световые сигналы проходят по световодной линии от одного прибора к другому.

Рис. 2. Структура MOST-системы

В каждом приборе принятые световые сигналы преобразуются в электрические, обрабатываются МОST-процессором и снова преобразуются в световые с помощью светодиода. Скорость передачи данных равна 24.8 Мбит/с. На основании опытных испытаний было установлено, что система должна обладать следующими свойствами:

  • система должна иметь центральные системные часы, которые обеспечивают тактирование шины,
  • должна быть предусмотрена возможность модернизации системы (plug and play), т.е. подключить новый или исключить один из имеющихся приборов,
  • должны быть MOST-спецификаторы, которые компенсируют небольшие различия сигналов между узлами системы,
  • каждый прибор имеет доступ к шине в любое время.
Требования к оптическим компонентам

Для обеспечения высокой надежности оптические разъёмы должны удовлетворять требованиям, которые предъявляются к электрическим разъёмам:

  • фиксация проводов в разъемах должна выдерживать максимальную силу на разъединение 60 Н без повреждения.
  • допустимый температурный диапазон должен быть от -40 до +85 С. при влажности воздуха 95%.
  • разъемы должны выдерживать заданные климатические, вибрационные и шоковые нагрузки.

Кроме того, для оптических систем обязательным является требование, чтобы потребляемая мощность была равна разности мощности передатчика и чувствительности приемника. В процессе эксплуатации могут возникать царапины на оптической поверхности, появляться пленки вследствие воздействия дыма сигарет и выхода газа из пластмасс, а также появляться наслоения пыли и т.д. Поэтому у передатчиков должны быть предусмотрены регулировки для компенсации действия отрицательных факторов. Компания Tyco Electronics AMP готова поставлять компоненты для MOST-систем, которые удовлетворяют этим требованиям.

Компоненты MOST-системы

Наиболее сложным элементом MOST-системы является MOST-процессор и программное обеспечение к нему. Вторым элементом является шина данных. При разработке требований к шине следует учитывать большое отличие соединяемых элементов друг от друга. Третьим элементом MOST-системы является система связи. Она включает привязку волоконно-оптического передатчика (FOT) к MOST-процессору, привязку световода к FOT и разъемы в каждом приборе, муфты и сами световодные провода. Основные элементы системы связи MOST-системы показаны на рис.3.

Привязка приборов к световодным линиям

Для привязки приборов к световодным линиям Tyco Electronics AMP разрабатывает изделия, которые предусматривают возможность вставки новых элементов. Имеются разъёмы для одной и двух световодных линий, которые вследствие их специальной формы обозначаются "Pigtail" (рис.4). Основанием для разделения оптических разъёмов от элементов подключения с электрооптическими преобразователями послужила возможность более эффективной защиты от электромагнитных воздействий, взаимозаменяемость передающих и приемных элементов и более эффективная защита оптической поверхности. Для особых случаев имеются в продаже интегральные элементы "Pigtail", которые согласованы с действующими приборами. Они компактны и взаимозаменяемы. Передающие и приемные элементы функциональных модулей MOST-системы состоят из CMOS микросхемы и одного высокоскоростного PIN-диода. Скорость передачи этих элементов может достигать 25 Мбит/c.

Рис. 3 Компоненты системы связи MOST-системы а) световодные разъемы 1, 2 б) стандартные модули 3, 4, 5 в) световодные линии

Стандартные модули

Для привязки приборов к MOST-шине имеется полный ассортимент модулей (рис.5), имеющих 2 или 4 оптических разъема и 12, 20 или 40 электрических контактов. Все компоненты соответствуют установленным MOST-консорциумом требованиям и имеют соответствующие оптические, электрические и механические параметры.

Рис.4. Разъемы "Pigtail" для одной и двух световодных линий Рис.5. Модули: а) 2 оптических разъема и 20 электрических контактов б) 4 оптических разъема и 40 электрических контактов

Испытания показали, что может быть гарантирована хорошая защита оптических поверхностей, а также приборных и кабельных разъёмов.

Сцепляющие муфты

Для подключения новых приборов к MOST-шине, для связи кабельным жгутом, а также для сервиса необходимы оптические сцепляющие муфты. Разработаны однополюсные и двухполюсные варианты муфт. Они совместимы с двухполюсными разъёмами описанных выше модулей в соответствии с установками MOST-консорциума.

Световодные провода

Для MOST-шины на основе испытаний предшествующей системы D2B было разработано новое оптическое волокно. Оно имеет лучшую эластичность, устойчиво к возгоранию, воздействию давления и не меняет прозрачность. Специальная внутренняя оболочка гарантирует отличные механические и оптические свойства и обеспечивает легкую обрабатываемость. Рабочий температурный диапазон современных искусственных световодных линий находится в пределах от -40 до +85 С при оптических потерях 0.2 дБ/м. Допускается изгиб с радиусом 25 мм. При радиусе изгиба 15 мм происходит небольшое увеличение затухания. Дополнительную информацию по разъемам MOST-системы компании AMP можно получить на сайте и в Технико-консультационном центре, Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .

Литература

  • 1. Ch. Thiel, R. Konig: Media Oriented Systems Transport (MOST) ein Standard fur Multimedia Networking im Fahrzeug; Tagung Elektronik im Kraftfahrzeug 1998, VDI-Bericht 1415, VDI-Verlag, Dusseldorf 1998.
  • 2. D.Schramm: Lichtwellenleiter- Erfahrungen und Potentiale/ Tagung Forschritt und Zukunft der Automobiltechnik; Verlag Moderne Lndustrie, Stuttgart 1999.
  • 3. W. Heckel, S. Schroder: Kunststofflichtwellenleiter fur optische Ubertagungssysteme im Automobil; Vde- Fachberict Kontaktverhalten und Schalten, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach 1999.
  • 4. A. Engel, D. Schramm: Optisches Bussystem fur automobile Netzwerke:F@M Special, 7-8/2000, s 53-56, Carl Hanser Verlag, Munchen.
  • Автор: Петраков Валерий; Публикация:






    Рекомендуемый контент




    Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.