光电混合旋转连接器的研制

论文摘要

旋转连接器是两个相对旋转的装置中进行信息传输的必要连接机构,可以传输各种信号和能量。光电混合旋转连接器的出现,既满足原有的较大能量传输的需求,又为大信息流量的视频信号提供更高的传输带宽。因此,在未来的日子里光电混合旋转连接器具有良好的应用前景。本文在实验室已有的单通道光纤旋转连接器的研究基础上,通过与电滑动环组合,设计完成光电混合旋转连接器,实现高速光信号的传输与常规电信号的传递相结合。首先,根据旋转连接器传输信号的来源及特性,本文完成光传输系统的构建,并对其各个光学器件的功能、原理、理论分析及实际应用等相关内容进行了详细的介绍,选择了适合本光电旋转连接器的光电器件。其次,根据电滑动环的结构,改进了实验室原有的单通道光纤旋转连接器结构,在保证光纤旋转连接器性能的基础上,有效地缩小了其体积,完成了与电滑动环的装配;同时,根据光电混合旋转连接器的实际应用场合,设计出两种光传输系统的空间组合的机械结构,使得整个光电混合旋转连接器能够在满足不同实际应用的需要。再次,利用CAN、RS-485总线的特性,本文设计出总线电路板,完成总线信号从电通道到光通道的转换和传输,解决了在变波特率的情况下总线信号传输问题。最后,通过实验分析,对光电混合旋转连接器的整体性能进行了测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 旋转连接器发展背景
• 1.2 光电混合旋转连接器提出的必要性
• 1.3 光电混合旋转连接器发展现状
• 1.3.1 国外发展现状
• 1.3.2 国内发展现状
• 1.4 本论文的研究目的及主要工作
• 1.4.1 本论文的研究目的
• 1.4.2 本论文的主要工作
• 第二章 光电混合旋转连接器系统设计
• 2.1 光电混合旋转连接器的设计要求及设计过程
• 2.1.1 光电混合旋转连接器的设计要求
• 2.1.2 光电混合旋转连接器的设计过程
• 2.2 光电混合旋转连接器的总体结构与组成
• 2.3 电滑动环
• 2.4 光纤旋转连接器
• 2.4.1 光纤旋转连接器的种类
• 2.4.2 光纤旋转连接器的工作原理
• 2.4.3 有源光纤旋转连接器
• 2.4.4 无源光纤旋转连接器
• 2.5 光端机
• 2.5.1 光端机的分类
• 2.5.2 光端机的工作原理
• 2.6 波分复用器和隔离器
• 2.6.1 波分复用器介绍
• 2.6.2 隔离器（ isolator ）介绍
• 2.7 电源模块
• 2.7.1 直流稳压芯片电路
• 2.7.2 DC/DC电源电路
• 2.8 总线信号电路
• 2.9 本章小结
• 第三章 系统机械结构设计及改进
• 3.1 结构设计的约束条件及所需解决的问题
• 3.2 光纤旋转连接器与电滑动环连接及其解决方案
• 3.2.1 光纤旋转连接器结构改进方案
• 3.2.2 光纤旋转连接器与电滑动环的连接方式
• 3.3 光传输系统中光电器件的结构设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 总线信号电路设计
• 4.1 总线信号简介CAN、RS-485
• 4.1.1 CAN总线
• 4.1.2 RS-485 总线
• 4.2 半双工与全双工问题的处理
• 4.2.1 两种总线的接口芯片
• 4.2.2 CPLD实现总线电路板控制
• 4.3 电路设计方案
• 4.4 总线电路实验
• 4.5 本章小结
• 第五章 整体实验研究
• 5.1 光学系统部分实验
• 5.1.1 光纤旋转连接器的旋转性能测试
• 5.1.2 光纤旋转连接器的旋转性能测试（已装配）
• 5.1.3 分离体中光传输系统性能测试
• 5.1.4 带4 线485 光端机的测试
• 5.2 光电混合旋转连接器系统实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢