Автолюбителю
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Оптические шины и разъемы для автомобилейРаспечатать: Оптические шины и разъемы для автомобилей

Оптические шины и разъемы для автомобилей



Оглавление

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 появи-лись 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).

Основные элементы электронной системы автомобиля

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 на-вигации (GPS) и двунаправленная телефонная связь (GSM).

Электроника развлечений до недавнего времени состояла из магнитолы, проиг-рывателя 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 оповеще-ния. В дальнейшем предполагается ввести новые модули, которые позволят ис-пользовать одновременно несколько подсистем (рис.1). Все элементы систем бы-строго регулирования, управления, коммуникации, развлечений и речевого опо-вещения связаны шиной. Быстро возрастающие функциональные возможности всех подсистем требуют увеличения производительности шины. Требуемые ско-рости 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 оптововолокно Искусственное оптововолокно

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. Ско-рость 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.

Структура MOST-системы

Рис. 2. Структура MOST-системы

В каждом приборе принятые световые сигналы преобразуются в электрические, обрабатываются МОST-процессором и снова преобразуются в световые с помо-щью 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 удовлетво-рять требованиям, которые предъявляются к электрическим разъёмам:

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

Кроме того, для оптических систем обязательным является требование, чтобы потребляемая мощность была равна разности мощности передатчика и чувстви-тельности приемника. В процессе эксплуатации могут возникать царапины на оп-тической 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 дейст-вия 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 про-граммное 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- сис-темы 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 преобра-зователями послужила возможность более эффективной защиты от электромаг-нитных воздействий, взаимозаменяемость передающих и приемных элементов и более эффективная защита оптической поверхности. Для особых случаев имеются в продаже интегральные элементы "Pigtail", которые согласованы с действующи-ми 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.

Компоненты системы связи MOST-системы

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 кон-тактов. Все компоненты соответствуют установленным MOST-консорциумом требованиям и имеют соответствующие оптические, электрические и механиче-ские параметры.

Разъемы Разъемы
Рис.4. Разъемы "Pigtail" для одной и двух световодных линий
2 оптических разъема и 20 электрических контактов 4 оптических разъема и 40 электрических контактов
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 од-нополюсные и двухполюсные варианты муфт. Они совместимы с двухполюсными разъёмами описанных выше модулей в соответствии с установками MOST-консо-рциума.

Световодные провода.
Для MOST-шины на основе испытаний предшествующей системы D2B было раз-работано 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 со-временных 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 мож-но получить на сайте www.tycoelectronics.com и в Технико-консультационном центре amp@pit.spb.ru.

Источники

  1. 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. 2. D.Schramm: Lichtwellenleiter- Erfahrungen und Potentiale/ Tagung Forschritt und Zukunft der Automobiltechnik; Verlag Moderne Lndustrie, Stuttgart 1999.
  3. 3. W. Heckel, S. Schroder: Kunststofflichtwellenleiter fur optische Ubertagungssysteme im Automobil; Vde- Fachberict Kontaktverhalten und Schalten, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach 1999.
  4. 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


Дата публикации: 29.08.2005

Оглавление

Мнения читателей
  • Дмитрий / 17.05.2011 - 19:47
    Подскажите пожалуйста название литературы на русском языке
  • Игорь / 23.11.2008 - 18:36
    Очень полезная статья для начинающих автоэлектриков из провинции. Спасибо за эту статью!

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics