Πώς λειτουργεί μια σύνδεση οπτικών ινών από πλαστικό υλικό HFBR; Από ηλεκτρικά σήματα σε φως 650 nm

Οι σύνδεσμοι οπτικών ινών από πλαστικό υλικό HFBR χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μετάδοση σήματος μικρής απόστασης στον βιομηχανικό έλεγχο, τον αυτοματισμό εργοστασίων, την ηλεκτρονική ισχύ και τον εξοπλισμό που απαιτεί ηλεκτρική απομόνωση.

Οι οικογένειες προϊόντων HFBR και Versatile Link που συνδέονται με την Avago και την Broadcom περιλαμβάνουν ενεργούς πομπούς και δέκτες καθώς και παθητικούς συνδέσμους και καλώδια.μια πλήρης σύνδεση δεν εξαρτάται από κανένα μοναδικό συστατικό.

Λειτουργεί ως σύστημα ηλεκτρικού-φυσικού-ηλεκτρικού:

Ελεγκτής → Μεταδότης HFBR → 650 nm κόκκινο φως → 1 mm POF καλώδιο → Πιστολή HFBR → Ηλεκτρική έξοδος

Το καλώδιο είναι μόνο ένα μέρος αυτής της διαδρομής. Η αξιόπιστη επικοινωνία εξαρτάται από τον πομπό, τον δέκτη, την ίνα, τις συνδέσεις, το ρυθμό σήματος, τη θερμοκρασία και τη συνολική οπτική απώλεια που εργάζονται μαζί.

Η κατανόηση αυτών των σχέσεων βοηθά τους μηχανικούς να επιλέξουν τη σωστή συναρμολόγηση καλωδίων POF, να εκτιμήσουν μια ρεαλιστική απόσταση μετάδοσης και να διαγνώσουν τις βλάβες συνδέσμων.

Τι είναι μια σύνδεση οπτικών ινών από πλαστικό HFBR;

Ένας σύνδεσμος HFBR μεταφέρει ένα σήμα μεταξύ δύο ηλεκτρονικών κυκλωμάτων μέσω πλαστικών οπτικών ινών.

Ο πομπός POF μεταφέρει το οπτικό σήμα στην άλλη πλευρά, όπου ο δέκτης το μετατρέπει πίσω σε ηλεκτρική έξοδο.

Επειδή η οπτική διαδρομή δεν είναι αγωγική, μπορεί να υποστηρίξει την γαλβανική απομόνωση μεταξύ των κυκλωμάτων όταν ο σχεδιασμός του πλήρους εξοπλισμού διατηρεί την απαιτούμενη απόσταση απομόνωσης.

Ως εκ τούτου, το POF είναι χρήσιμο όταν η επικοινωνία χαλκού μπορεί να επηρεαστεί από:

• Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές

• Δήμοι γης

• Διαφορές τάσης

• Μετατροπή περαστικών

• Ηλεκτρικά θορυβώδη εξοπλισμό ηλεκτρικής ενέργειας

Τα χαρακτηριστικά αυτά καθιστούν τις συνδέσεις POF HFBR σχετικές με τον βιομηχανικό έλεγχο, την απομόνωση τάσης και τις ευαίσθητες σε EMI/RFI εφαρμογές.

Οι πομποί HFBR, οι δέκτες και οι συνδέσεις είναι διαφορετικά εξαρτήματα

Οι αριθμοί εξαρτημάτων HFBR μπορούν να προσδιορίζουν είτε ενεργές οπτικοηλεκτρονικές συσκευές είτε παθητικές συνδέσεις.

Για παράδειγμα:

• Τα μοντέλα HFBR-15xx και AFBR-16xx είναι γενικά πομποί.

• Τα μοντέλα HFBR-25xx και AFBR-26xx είναι γενικά δέκτες.

• Τα HFBR-4501Z, HFBR-4511Z και τα συναφή μοντέλα είναι παθητικές συνδέσεις POF.

• Ένα τελικό σύνολο καλωδίων HFBR POF περιέχει ίνες και συνδέσμους αλλά δεν διαθέτει ενεργό πομπό ή δέκτη.

Το κοινά χρησιμοποιούμενο HFBR-4501Z είναι ένα γκρι simplex connector, ενώ το HFBR-4511Z είναι μπλε.

Ωστόσο, η ίδια η πλαστική οπτική ίνα είναι παθητική και όχι κατευθυνόμενη.

Η διάκριση αυτή είναι σημαντική επειδή οι κωδικοί συνδέσμων από μόνοι τους δεν μπορούν να καθορίσουν το ρυθμό δεδομένων, την οπτική ισχύ ή τη μέγιστη απόσταση μετάδοσης..

Για ένα παράδειγμα ολοκληρωμένης παθητικής σύνδεσης, βλέπε τοΣυγκρότημα καλωδίων POF από HFBR-4501 έως HFBR-4511.

Πώς το Ηλεκτρικό Σήμα Γίνεται Κόκκινο Φως

Η διαδικασία μετάδοσης ξεκινά με MCU, PLC, κυκλώματα ελέγχου πύλης ή άλλο ηλεκτρονικό ελεγκτή.

Ο ελεγκτής παράγει ένα ψηφιακό ηλεκτρικό σήμα που μεταφέρει πληροφορίες όπως:

• Εντολές ελέγχου

• Κατάσταση του εξοπλισμού

• Σήματα σφάλματος

• Παλμοί ενεργοποίησης

• Δεδομένα θέσης ή ταχύτητας

• Δεδομένα σειριακής επικοινωνίας

Οι αλλαγές στο ηλεκτρικό σήμα παράγουν αντίστοιχους οπτικούς παλμούς που μεταφέρουν τα δεδομένα μέσω της ινών.

Η ακριβής πολικότητα εισόδου, η απαίτηση ρεύματος και τα εξωτερικά κυκλώματα εξαρτώνται από το μοντέλο του πομπού.

Μερικοί πομποί HFBR απαιτούν εξωτερικό οδηγό ή αντίσταση περιορισμού ρεύματος.Το δελτίο δεδομένων του πομπού πρέπει επομένως να ελέγχεται πριν από το σχεδιασμό της ηλεκτρικής διεπαφής..

Γιατί οι σύνδεσμοι HFBR χρησιμοποιούν κόκκινο φως 650 nm

Πολλά προϊόντα HFBR και Versatile Link λειτουργούν στην περιοχή του ορατού κόκκινου φωτός, η οποία συνήθως περιγράφεται ως περίπου 650 ή 660 nm ανάλογα με το κατασκευαστικό στοιχείο και τις συνθήκες δοκιμής.

Αυτό το μήκος κύματος είναι κατάλληλο για πλαστικές οπτικές ίνες PMMA επειδή:

• Η PMMA POF έχει ένα πρακτικό παράθυρο μετάδοσης στην κόκκινη περιοχή.

• Τα κόκκινα LED είναι αξιόπιστα και οικονομικά.

• Το φως LED μπορεί να συνδεθεί αποτελεσματικά σε έναν μεγάλο πυρήνα POF 1 mm.

• Το ορατό κόκκινο φως μπορεί να βοηθήσει στους βασικούς ελέγχους εγκατάστασης.

• Οι αντίστοιχοι βιομηχανικοί πομποί και δέκτες είναι ευρέως διαθέσιμοι.

Ένα σύστημα θα πρέπει να αξιολογείται χρησιμοποιώντας το μήκος κύματος που καθορίζεται για τον ακριβή πομπό, τον δέκτη και τη ίνα.

Γιατί το 1 mm POF είναι κοινό σε βιομηχανικές συνδέσεις

Η βιομηχανική ένδειξη βήματος POF έχει κανονικά πολύ μεγαλύτερο πυρήνα από την τυπική ίνα επικοινωνίας πυριτίου.

Ο μεγάλος οπτικός πυρήνας παρέχει αρκετά πρακτικά πλεονεκτήματα:

• Εύκολη σύνδεση LED με ίνες

• Μεγαλύτερη ανοχή σε μικρά σφάλματα ευθυγράμμισης

• Απλούστερες δομές συνδέσμων

• Ταχύτερη λήξη

• Λιγότερο κόστος συναρμολόγησης

• Πρακτική εγκατάσταση σε σύντομες βιομηχανικές συνδέσεις

Το POF έχει επίσης κανονικά ένα σχετικά μεγάλο αριθμητικό άνοιγμα, επιτρέποντάς του να δέχεται φως σε ένα ευρύτερο φάσμα γωνιών εισόδου.

Ωστόσο, η περιγραφή 1 mm POF δεν καθιερώνει πλήρη συμβατότητα.

• Κεντρικές δομές και δομές επένδυσης

• Αριθμητικά ανοίγματα

• Αξίες εξασθένισης

• Διάμετρα ζώνης

• Υλικά για σακάκια

• Θέρμανση λειτουργίας

• Δυνατότητα τράβηξης και κάμψης

• Ιδιότητες αντιφλεγμονώδους ή χημικής αντοχής

Επομένως, το καλώδιο πρέπει να επιλέγεται με βάση τόσο την οπτική σύνδεση όσο και το περιβάλλον εγκατάστασης.

Πώς οι συνδετήρες επηρεάζουν την οπτική απόδοση

Ο συνδετήρας κρατά το POF στη σωστή θέση σε σχέση με τον πομπό ή τον δέκτη.

Η ποιότητα της σύνδεσης εξαρτάται από:

• Σωστή διάμετρος ινών

• Ακριβής έλεγχος κοπής και μήκους

• Οπτικότητα της τελικής επιφάνειας και κατάσταση της επιφάνειας

• Τοποθεσία της ινών στο εσωτερικό του συνδέσμου

• Ποιότητα συρρίκνωσης ή διατήρησης

• Τελική εισαγωγή στην οπτική θύρα

• Κλειδώσεις συνδέσμων και αντίσταση σε δονήσεις

• Προστασία κατά της μόλυνσης

Ένα τραχύ, γωνιακό, μολυσμένο ή κατεστραμμένο άκρο μπορεί να μειώσει την οπτική ισχύ που συνδέεται με τον δέκτη.

Ως εκ τούτου, οι απώλειες των συνδέσμων και των τελικών ορίων πρέπει να συμπεριληφθούν στον υπολογισμό του πλήρους συνδέσμου.

Για την πλήρη διπλή επικοινωνία, συνήθως απαιτούνται δύο ανεξάρτητα οπτικά κανάλια.

Τι καθορίζει τη μέγιστη απόσταση μετάδοσης HFBR;

Η μέγιστη απόσταση καθορίζεται από την πλήρη σύνδεση, όχι μόνο από την εξασθένιση των ινών.

Το σημείο εκκίνησης είναι ο προϋπολογισμός οπτικής ισχύος:

Διαθέσιμο οπτικό προϋπολογισμό (dB) = Ελάχιστη έξοδος του πομπού (dBm) − Περιορισμός ευαισθησίας του δέκτη (dBm)

Ο διαθέσιμος προϋπολογισμός πρέπει να καλύπτει κάθε πηγή ζημίας:

Συνολική απώλεια σύνδεσης = απώλεια ινών + απώλεια συνδέσμου + απώλεια κάμψης + απώλεια τελικής όψης + περιθώριο ασφάλειας

Το περιθώριο ασφάλειας θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη:

• Αλλαγές θερμοκρασίας

• Γήρανση των συστατικών

• Αλλαγή παραγωγής

• Τεχνική πίεση

• Καθαρισμός

• Μακροπρόθεσμες απαιτήσεις απόδοσης

Για παράδειγμα, εάν ο διαθέσιμος οπτικός προϋπολογισμός είναι 14 dB και η πλήρης εγκατεστημένη σύνδεση παράγει 11 dB απώλειας, το υπόλοιπο περιθώριο είναι 3 dB.

Οι πραγματικές τιμές πρέπει να προέρχονται από τα επιλεγμένα δελτία δεδομένων συστατικών και την τελική προδιαγραφή καλωδίου.

Γιατί μια Δημοσιευμένη Μέγιστη Απόσταση Δεν Είναι Παγκόσμια

Ένας πομπός και ένας δέκτης μπορούν να καθορίζονται για μια συγκεκριμένη μέγιστη απόσταση, αλλά η τιμή αυτή ισχύει μόνο υπό καθορισμένες συνθήκες.

Για παράδειγμα, the published HFBR-0508Z series data sheet for the HFBR-1528Z transmitter and HFBR-2528Z receiver specifies the following distances when used with the defined 1 mm extra-low-loss POF and recommended circuits:

• Μέχρι 50 m σε θερμοκρασία +25°C

• Μέχρι 40 m πάνω από 0 °C έως +70 °C

• Μέχρι 30 m πάνω από -40 °C έως +85 °C

• Ταχύτητες σήματος από DC έως 10 MBd

Τα ενεργά συστατικά παραμένουν τα ίδια, αλλά η καθορισμένη απόσταση μειώνεται καθώς το απαιτούμενο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας διευρύνεται.

Η μέγιστη απόσταση σύνδεσης μπορεί επίσης να αλλάξει λόγω:

• Αλλαγή της εξόδου του πομπού

• Ευαισθησία του δέκτη

• Ταχύτητα επικοινωνίας

• Κατηγορία ινών και εξασθένιση

• Απώλεια συνδέσμου και τελικής όψης

• Δυνατότητα κάμψης καλωδίων

• ρεύμα κίνησης

• Πρόσθετη τάση

• Γήρανση των συστατικών

• Απαιτούμενο περιθώριο αξιοπιστίας

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα καλώδιο που λειτουργεί σε απόσταση 20 m σε ένα μηχάνημα μπορεί να μην λειτουργεί στην ίδια απόσταση σε άλλο μηχάνημα.

Κοινά προβλήματα σύνδεσης HFBR POF

Μια πρακτική διαγνωστική ακολουθία είναι:

1. Επιβεβαιώστε τον ακριβή αριθμό του πομπού και του δέκτη.

2. Ελέγξτε τα ηλεκτρικά κυκλώματα κίνησης και λήψης.

3. Δοκιμάστε το σύστημα με γνωστό σύντομο σύνολο καλωδίων.

4. Ελέγξτε την θέση του συνδέσμου και την κατάσταση της τελικής επιφάνειας.

5. Αφαιρέστε τις σφιχτές κάμψεις και τη μηχανική πίεση.

6. Συγκρίνετε την εγκατεστημένη απώλεια με τον διαθέσιμο οπτικό προϋπολογισμό.

7. Επαναλαμβάνεται η δοκιμή υπό την απαιτούμενη θερμοκρασία λειτουργίας.

Πληροφορίες που απαιτούνται για την επιλογή καλωδίου HFBR POF

Προτού επιλέξετε ή προσαρμόσετε ένα σύνολο καλωδίων, συγκεντρώστε:

1. Αριθμός τμήματος του πομπού

2. Αριθμός τμήματος δέκτη

3. Πρότυπο εξοπλισμού και φωτογραφίες λιμένα

4. Απαιτούμενο μήκος καλωδίου

5. Δυνατότητα σήματος

6. Περιοχή θερμοκρασίας λειτουργίας

7. Συγκρότηση απλή ή διπλή

8. Πρότυπο συνδέσμου και απαίτηση κλειδώματος

9. Διαδρομή καλωδίου, κάμψη, δονήσεις και συνθήκες ελαστικότητας

10. Απαιτούμενες ιδιότητες αντοχής στο κάλυμμα, στη φλόγα ή στα χημικά

11. Απαιτήσεις ποσότητας και συσκευασίας

12. Οπτικά, διαμετρικά ή περιβαλλοντικά κριτήρια αποδοχής

Για τα έργα αντικατάστασης, είναι επίσης χρήσιμα τα αρχικά σήματα καλωδίων, φωτογραφίες των συνδέσμων και το εγχειρίδιο εξοπλισμού.

Ο κωδικός συνδέσμου και το μήκος του καλωδίου από μόνα τους ενδέχεται να μην αποκαλύπτουν την πλήρη απαίτηση του συστήματος.

Κατασκευή καλωδίων και συναρμολογημάτων Ruiara

Η Ruiara κατασκευάζειβιομηχανικά καλώδια POFκαι ομάδες καλωδίων συμβατών με το HFBR για εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού, ηλεκτρονικής ισχύος, αποθήκευσης ενέργειας και ελέγχου εξοπλισμού.

Για τα επιλεγμένα έργα, η Ruiara συνδυάζει ειδικά εισαγόμενα υλικά PMMA POF, συμπεριλαμβανομένων των επιλογών της Mitsubishi Chemical ή της Toray όπου ορίζεται, με εσωτερική επεξεργασία καλωδίων και συναρμολόγησης.

Το πεδίο της ελεγχόμενης παραγωγής περιλαμβάνει:

• Εκτόξευση και κάλυψη καλωδίων

• Εξωτερική διάμετρος καλωδίου και χρώμα

• Άλλες δομές, με απλή, διπλή ή ενισχυμένη κατασκευή

• Διάφορες επιλογές για μανδύα από PVC, PE, PUR και ειδικές εφαρμογές

• Προσαρμοσμένο μήκος και έλεγχο διαστάσεων

• Συγκρότηση συνδέσμων και συρρίκνωση

• Τρίψιμο και τελική επεξεργασία ινών

• Μπότες, κάλυκες σκόνης και δομές ανακούφισης από τις πιέσεις

• Εκτύπωση καλωδίων, ετικέτες και ιδιωτική επωνυμία

• Προσαρμοσμένη συσκευασία

• Οπτική και διαμετρική επιθεώρηση ειδικού σχεδίου

Το πεδίο επεξεργασίας αυτό επιτρέπει την προσαρμογή του τελικού καλωδίου στις απαιτήσεις θερμοκρασίας, ευελιξίας, αντοχής στη τέντωση, κάμψης, συσκότισης και εγκατάστασης.

Το αποτέλεσμα δεν περιορίζεται σε ένα τυποποιημένο γυμνό POF ή σε μια σταθερή δομή καλωδίου.

Συχνές Ερωτήσεις

Χρησιμοποιεί ένας πομπός HFBR ένα LED ή ένα λέιζερ;

Οι παραδοσιακοί ποικίλοι πομποί HFBR χρησιμοποιούν γενικά ένα κόκκινο LED. Η ακριβής πηγή φωτός, το μήκος κύματος και οι απαιτήσεις οδήγησης πρέπει να επιβεβαιώνονται από το επιλεγμένο δελτίο δεδομένων του πομπού.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοδήποτε καλώδιο POF 1 mm σε σύνδεση HFBR;

Η διάμετρος είναι μόνο μια παράμετρος.πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη η συμβατότητα των συνδέσμων και η πλήρης απώλεια συναρμολόγησης.

Τα μοντέλα HFBR-4501 και HFBR-4511 είναι μοντέλα πομπός και δέκτη;

Οι αριθμοί HFBR-4501Z και HFBR-4511Z προσδιορίζουν τύπους παθητικών απλών συνδέσεων.

Μπορεί ένα σύνολο καλωδίων HFBR-4501/4511 να τοποθετηθεί και στις δύο κατευθύνσεις;

Ωστόσο, η σύμβαση των γκρίζων και μπλε συνδέσμων βοηθά στην αναγνώριση των προοριζόμενων πλευρών του πομπού και του δέκτη.Η τεκμηρίωση του εξοπλισμού και η γεωμετρία του λιμένα πρέπει πάντα να τηρούνται κατά την εγκατάσταση..

Ποια είναι η μέγιστη απόσταση μιας σύνδεσης HFBR POF;

Δεν υπάρχει καθολική μέγιστη απόσταση. Εξαρτάται από τον πομπό, τον δέκτη, το ρυθμό σήματος, την εξασθένιση της ινών, την απώλεια συναρμολόγησης, τη θερμοκρασία, το κύκλωμα κίνησης και το απαιτούμενο περιθώριο ασφάλειας.

Γιατί η σύνδεση λειτουργεί με ένα μικρό καλώδιο αλλά αποτυγχάνει με ένα μεγαλύτερο;

Ένα μεγαλύτερο καλώδιο εισάγει επιπλέον οπτική απώλεια.Όταν η παραληφθείσα ισχύς πέφτει κάτω από το απαιτούμενο επίπεδο εισόδου του δέκτη ή το υπόλοιπο περιθώριο γίνεται πολύ μικρό η επικοινωνία μπορεί να γίνει ασταθής ή να σταματήσει.

Συμπεράσματα

Μια αξιόπιστη σύνδεση οπτικών ινών από πλαστικό HFBR εξαρτάται από την πλήρη πορεία από ηλεκτρικό σε οπτικό σε ηλεκτρικό.

Ο πομπός πρέπει να εκπέμπει αρκετό κόκκινο φως, το καλώδιο και οι συνδέσεις πρέπει να διατηρούν τις οπτικές απώλειες εντός του διαθέσιμου προϋπολογισμού και ο δέκτης πρέπει να αποκτήσει επαρκή οπτική ισχύ για να ανακτήσει το σήμα.

Η απόσταση, η ταχύτητα των δεδομένων, η θερμοκρασία, η ποιότητα της τελικής επιφάνειας, η κάμψη και η κατασκευή του καλωδίου επηρεάζουν όλα το τελικό αποτέλεσμα.

Για την αξιολόγηση της αίτησης, Επικοινωνήστε με τον Ruiaraμε τους αριθμούς εξαρτημάτων του πομπού και του δέκτη, το μοντέλο του εξοπλισμού, το απαιτούμενο μήκος, την ταχύτητα σήματος, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τον τύπο και την ποσότητα των συνδέσμων.

Η Ruiara μπορεί να βοηθήσει στην επιβεβαίωση μιας κατάλληλης διαμόρφωσης συναρμολόγησης καλωδίων POF.