光开关切换保护装置.pdf

本发明公开光开关切换保护装置，供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元和光路切换单元连；电源检测单元输入端与外部电源和供电电源单元连，电源检测单元的输出端与控制处理单元连；液晶显示单元连在控制处理单元上；控制处理单元输入端与主路光设备连，控制处理单元输出端经驱动电路与4组光开关控制端连；2组光开关的共用光接口分别与第一网络节点的光信号输入和输出端连，另2组光开关的共用光接口分别与第二网络节点的光信号输入和输出端连，4组光开关的第一光接口均与旁路光设备连，4组光开关的第二光接口均与主路光设备连。本发明能可靠地保证整个网络不受影响。

权利要求书1.  光开关切换保护装置，其特征在于：包括供电电源单元、液晶显示单元、控制处理单元、光路切换单元和电源检测单元；其中光路切换单元包括驱动电路和4组光开关；供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元、光路切换单元、以及被保护的主路光设备相连；电源检测单元的输入端分别与外部电源和供电电源单元相连，电源检测单元的输出端与控制处理单元相连；液晶显示单元连接在控制处理单元上；控制处理单元的输入端与主路光设备的故障上传通信接口相连，控制处理单元的输出端经驱动电路与4组光开关的控制端相连；上述2组光开关的共用光接口分别与第一网络节点的光信号输入端和光信号输出端相连，另2组光开关的共用光接口分别与第二网络节点的光信号输入端和光信号输出端相连，4组光开关的第一光接口均与旁路光设备相连，4组光开关的第二光接口均与主路光设备相连。2.  根据权利要求1所述的光开关切换保护装置，其特征在于：电源检测单元由二极管D1、D2，电阻R1-R3和三极管Q1组成，供电电源单元的输出端与二极管D1的阴极相连，外部电源与二极管D1的阳极相连；二极管D1的阳极又分为3路，一路经电阻R1与三极管Q1的集电极相连，一路经电阻R2连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接三极管Q1的基极，一路经电阻R3与三极管Q1的发射极相连；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的集电极连接控制处理单元。3.  根据权利要求1所述的光开关切换保护装置，其特征在于：供电电源单元由稳压芯片U1，电容C1和π型电路组成；稳压芯片U1的第3引脚作为供电电源单元的输入端，与外部电源相连；稳压芯片U1的第1引脚接地；电容C1的一端与稳压芯片U1的第3引脚相连，另一端与稳压芯片U1的第1脚相连；稳压芯片U1的第2引脚经π型电路后，形成供电电源单元的输出端，并与液晶显示单元、控制处理单元和光路切换单元相连。4.  根据权利要求3所述的光开关切换保护装置，其特征在于：π型电路由电容C2、C3及电感L1构成；其中电感L1的一端分为2路，一路连接稳压芯片U1的第2引脚，另一路经电容C2接地；电感L1的另一端也分为2路，一路形成π型电路即供电电源单元的输出端，另一路经电容C3接地。5.  根据权利要求1所述的光开关切换保护装置，其特征在于：驱动 电路由三极管Q2，二极管D3，电容C4和电阻R4组成；二极管D3的阳极和三极管Q2的发射极与光开关的接地端相连；三极管D3和三极管D4的阴极接供电电源单元的输出端；三极管Q2的基极与电容C4的一端和电阻R4的一端相连，电容C4的另一端接地，电阻R4的另一端形成驱动电路的控制端。

说明书光开关切换保护装置
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体涉及一种光开关切换保护装置。
背景技术
光网络应用正在迅速发展，使得互联网面临的压力也越来越大，骨干网部署方案多种多样，也愈加复杂。因此，当网络节点的主路设备故障时，需要一种能自动响应网络节点设备故障命令，并迅速切换到备用网络节点设备的保护系统，保证整个网络设备正常传输。而如何保证这一保护系统在长时间可靠工作，特别是保证保护系统的供电持续性，是设计过程中所需要考虑的问题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光开关切换保护装置，其不仅能够在被保护的主路光设备自身出现故障时，迅速切换到备用的旁路光设备，而且能够长时间可靠工作，以保证整个网络不受影响。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
光开关切换保护装置，包括供电电源单元、液晶显示单元、控制处理单元、光路切换单元和电源检测单元；其中光路切换单元包括驱动电路和4组光开关；供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元、光路切换单元、以及被保护的主路光设备相连；电源检测单元的输入端分别与外部电源和供电电源单元相连，电源检测单元的输出端与控制处理单元相连；液晶显示单元连接在控制处理单元上；控制处理单元的输入端与主路光设备的故障上传通信接口相连，控制处理单元的输出端经驱动电路与4组光开关的控制端相连；上述2组光开关的共用光接口分别与第一网络节点的光信号输入端和光信号输出端相连，另2组光开关的共用光接口分别与第二网络节点的光信号输入端和光信号输出端相连，4组光开关的第一光接口均与旁路光设备相连，4组光开关的第二光接口均与主路光设备相连。
上述方案中，电源检测单元由二极管D1、D2，电阻R1-R3和三极管Q1组成，供电电源单元的输出端与二极管D1的阴极相连，外部电源与二极管D1的阳极相连；二极管D1的阳极分为3路，一路经电阻R1与三极管Q1的集电极相连，一路经电阻R2连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接三极管Q1的基极，一路经电阻R3与三极管Q1的发射极相连；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的集电极连接控制处理单元。
上述方案中，供电电源单元由稳压芯片U1，电容C1和π型电路组成； 稳压芯片U1的第3引脚作为供电电源单元的输入端，与外部电源相连；稳压芯片U1的第1引脚接地；电容C1的一端与稳压芯片U1的第3引脚相连，另一端与稳压芯片U1的第1脚相连；稳压芯片U1的第2引脚经π型电路后，形成供电电源单元的输出端，并与液晶显示单元、控制处理单元和光路切换单元相连。
上述方案中，π型电路由电容C2、C3及电感L1构成；其中电感L1的一端分为2路，一路连接稳压芯片U1的第2引脚，另一路经电容C2接地；电感L1的另一端也分为2路，一路形成π型电路即供电电源单元的输出端，另一路经电容C3接地。
上述方案中，驱动电路由三极管Q2，二极管D3，电容C4和电阻R4组成；二极管D3的阳极和三极管Q2的发射极与光开关的接地端相连；三极管D3和三极管D4的阴极接供电电源单元的输出端；三极管Q2的基极与电容C4的一端和电阻R4的一端相连，电容C4的另一端接地，电阻R4的另一端形成驱动电路的控制端。
与现有技术相比，本发明能够实时监测主路光设备的故障上报，实现故障智能切换，完成光路控制，当主路设备在自身出现故障时，迅速切换到旁路光设备，保证整个网络不受影响，并具有插入损耗小，切换速度快等特点。此外，通过电源检测单元进行实时系统电源监测，系统掉电即进行光路切换，使得网络状态不受影响。
附图说明
图1为光开关切换保护装置的原理示意图。
图2为图1中供电电源单元的原理图。
图3为图1中电源检测单元的原理图。
图4为图1中光路切换单元的原理图。
图5为图1中显示单元的原理图。
图6为图1中控制处理单元的原理图。
具体实施方式
光开关切换保护装置，如图1所示，包括供电电源单元、液晶显示单元、控制处理单元、光路切换单元和电源检测单元。其中光路切换单元包括驱动电路和4组光开关。供电电源单元与液晶显示单元、控制处理单元和光路切换单元。为了实现被保护的主路光设备的断电切换保护，所述主路光设备的供电电源与该光开关切换保护装置共用同一电源，即供电电源单元还需与主路光设备的电源端相连。而旁路光设备的电源可以为自用电源，但为了提供集成性，在本发明优选实施例中，旁路光设备的电源端也与供电电源单元相连。电源检测单元的输入端分别与外部电源和供电电源单元相连，电源检测单元的输出端与控制处理单元相连。液晶显示单元连接在控制处理单元上。 控制处理单元的输入端与主路光设备的故障上传通信接口相连，控制处理单元的输出端经驱动电路与4组光开关的控制端相连。
对于上述4组光开关的光路连接方式，其中2组光开关的共用光接口分别与第一网络节点的光信号输入端和光信号输出端相连，另2组光开关的共用光接口分别与第二网络节点的光信号输入端和光信号输出端相连，4组光开关的第一光接口均与旁路光设备相连，4组光开关的第二光接口均与主路光设备相连。即：
第一网络节点A的光信号输入端与第一光开关的共用光接口相连，第一光开关的第二光接口与主路光设备的光信号输出端相连，第一光开关的第一光接口与旁路光设备的输出端相连。
第一网络节点A的光信号输出端与第二光开关的共用光接口相连，第二光开关的第二光接口与主路光设备的光信号输入端相连，第二光开关的第一光接口与旁路光设备的输入端相连。
第二网络节点B的光信号输入端与第三光开关的共用光接口相连，第三光开关的第二光接口与主路光设备的光信号输出端相连，第三光开关的第一光接口与旁路光设备的输出端相连。
第二网络节点B的光信号输出端与第四光开关的共用光接口相连，第四光开关的第二光接口与主路光设备的光信号输入端相连，第四光开关的第一光接口与旁路光设备的输入端相连。
供电电源单元由稳压芯片U1，电容C1-C3和电感L1组成。稳压芯片U1的VIN引脚作为供电电源单元的输入端VIN，该输入端VIN与外部电源VCC1相连。稳压芯片U1的GND引脚接地。电容C1的一端与稳压芯片U1的VIN引脚相连，另一端与稳压芯片U1的GND引脚相连。稳压芯片U1的VOUT引脚经π型电路后，形成供电电源单元的输出端VCC，该输出端VCC与系统内的各用单元即液晶显示单元、控制处理单元和光路切换单元相连。上述π型电路由电容C2、C3及电感L1构成。其中电感L1的一端分为2路，一路连接稳压芯片U1的VOUT引脚，另一路经电容C2接地；电感L1的另一端也分为2路，一路形成输出端VCC，另一路经电容C3接地。参见图2。
电源检测单元由二极管D1、D2，电阻R1-R3和三极管Q1组成，完成系统的供电检测，供电电源单元的输出端VCC与二极管D1的阴极相连，外部电源VCC1与二极管D1的阴极相连。二极管D1的阳极分为3路，一路经电阻R1与三极管Q1的集电极相连，一路经电阻R2连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接三极管Q1的基极，一路经电阻R3与三极管Q1的发射极相连。三极管Q1的发射极接地。三极管Q1的集电极连接单片机U4的第24引脚。当系统的外部电源VCC1电源正常时，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极输出低电平，电平被单片机U4的第24引脚识别，当系统外部电源VCC1电源掉电时，三极管Q1截止，三极管Q1的集电极输出高电平，电平被单片机U4的第24引脚识别，这样单片机U4通过实时读取的第24引脚的高低电平， 可以获得系统的供电状态。参见图3。
根据光开关U2内部集成光开关的个数确定驱动电路的个数。当光开关U2内部集成有4组光开关时，此时只需1个驱动电路即可构成光路切换单元；当光开关U2内部集成有2组光开关时，此时需2个驱动电路即可构成光路切换单元；当光开关U2内部集成有1组光开关时，此时需4个驱动电路即可构成光路切换单元。
在本发明中优选实施例中，光开关U2集成有2组光开关，即光开关U2的第3和8引脚形成光路切换单元的2个共用光接口，光开关U2的第2和6引脚形成光路切换单元的2个第二光接口，光开关U2的第4和7引脚形成光路切换单元的2个常闭光接口，此时，光路切换单元由2个驱动电路和2个光开关U2构成。驱动电路由三极管Q2、Q3，二极管D3、D4，电容C4、C5和电阻R4、R5组成。光开关U2的第1和10引脚同时接供电电源单元的输出端VCC。光开关U2的第5引脚与二极管D3的阳极和三极管Q2的发射极相连。光开关U2的第6引脚与二极管D4的阳极和三极管Q3的发射极相连。三极管D3和三极管D4的阴极同时接供电电源单元的输出端VCC。三极管Q2的基极与电容C4的一端和电阻R4的一端相连，电容C4的另一端接地，电阻R4的另一端与单片机U4的第23引脚相连。三极管Q3的基极与电容C5的一端和电阻R5的一端相连，电容C5的另一端接地，电阻R5的另一端与单片机U4的第24引脚相连。单片机U4的第23和24引脚通过给出01电平，驱动光开关发生切换，进入主路状态A。单片机U4的第23和24引脚通过给出10电平，驱动光开关发生切换，进入旁路状态B。通过单片机U4发出控制命令，达到驱动光开关发生切换的目的。参见图4。
显示单元由液晶模块U3，三极管Q3和电阻R6-R8组成。液晶模块U3的第1引脚接地，第2引脚接供电电源单元的输出端VCC，第3引脚通过电阻R6与第16引脚相连，第4-6引脚分别与单片机U4的第18-20引脚相连，第7-14引脚分别与单片机U4的30-37脚相连，第15引脚连接三极管Q3的发射极相连。三极管Q3的集电极经电阻R7与供电电源单元的输出端VCC相连。三极管Q3的基极经电阻R8与单片机U4的第21引脚相连。电阻R7、R8及三极管Q3一起组成液晶背光控制电路。单片机U4的第21引脚输出高电平时，三极管Q3截止，液晶背光无供电电源，液晶进入背光状态；单片机U4的第21引脚输出低电平时，三极管Q3导通，液晶背光有电源，液晶进入正常显示状态。通过控制达到了精确的液晶显示与否控制。参见图5。
控制处理单元由单片机U4、复位电路、晶体震荡电路、使能电阻R10和程序烧录接口J1组成。复位电路包括电阻R9和电容C7。单片机U4的第4引脚连接电阻R9的一端和电容C7的阴极。电阻R9的另一端接地，电容C7的阳极接供电电源单元的输出端VCC。复位电路给单片机U4提供上电复位电平，使得单片机复位。晶体震荡电路包括晶振Y1和电容C8、C9。单片机U4的第15引脚与晶振Y1的一端和电容C8的一端相连，单片机U4的第14引脚 与晶振Y1的另一端和电容C9的一端相连。电容C8和C9的另一端均接地。晶体震荡电路提供时钟信号。单片机U4的第29引脚与使能电阻R10的一端相连，使能电阻R10的另一端与供电电源单元的输出端VCC相连。单片机U4的第1-4引脚分别接程序烧录接口J1的第3-6引脚，程序烧录接口J1为单片机U4提供程序烧录接口。单片机U4的第23和24引脚分别接光路切换单元的控制端ctl1和ctl2。单片机的U4的第5和7引脚与主路光设备的对应RS232串口相连，完成与主路光设备的串口RS232通信。参见图6。
主路光设备的故障上传通信接口由串口RS232通信接口组成，使得控制处理单元与主路光设备间进行标准RS232通信。系统上电后各个部件开始工作，控制处理单元通过RS232接口及协议实时监测主路光设备上传的故障状态。当主路光设备自身无故障或非掉电时，第一网路节点和第二网络节点的通信链路使用主光路链路(图1中实现所示光路)。当主路光设备自身故障或掉电的时候，主路光设备通过RS232通信接口向控制处理单元传输<SENT_DEVICE1_ERROR>命令，控制处理单元收到主路光设备上报的故障指令后，将原通信链路切换到旁路光设备链路(图1中虚线所示光路)，并对旁路光设备进行回复<SENT_DEVICE1_OK>。