Как работает пластиковая волоконно-оптическая линия связи HFBR? От электрических сигналов к свету с длиной волны 650 нм

Ссылки из пластиковых оптических волокон HFBR широко используются для передачи сигналов на короткие расстояния в промышленном управлении, автоматизации заводов, силовой электронике и оборудовании, требующем электрической изоляции.

Семейства продуктов HFBR и Versatile Link, связанные с Avago и Broadcom, включают активные передатчики и приемники, а также пассивные разъемы и кабели.полная связь не зависит от одного компонента.

Он работает как электрическая-оптическая-электрическая система:

Контроллер → Передатчик HFBR → 650 нм красного света → 1 мм POF кабеля → Приемник HFBR → Электрический выход

Кабель является лишь одной частью этого пути. Надежная связь зависит от передатчика, приемника, волокна, разъемов, скорости сигнала, температуры и общей оптической потери, работающих вместе.

Понимание этих взаимоотношений помогает инженерам выбрать правильную сборку POF кабеля, оценить реалистичное расстояние передачи и диагностировать сбои соединения.

Что такое HFBR пластиковые оптические волокна?

Ссылка HFBR передает сигнал между двумя электронными схемами через пластиковые оптические волокна.

Передатчик преобразует электрический вход в модулированный красный свет. POF кабель переносит оптический сигнал на другую сторону, где приемник преобразует его обратно в электрический выход.

Поскольку оптический путь является непроводимым, он может поддерживать гальваническую изоляцию между схемами, когда конструкция полного оборудования поддерживает требуемое изоляционное расстояние.

По этой причине POF полезен в тех случаях, когда на коммуникацию меди могут повлиять:

• Электромагнитные помехи

• Заземление циклов

• Различия напряжения

• Переходные элементы

• Электрически шумное энергетическое оборудование

Эти характеристики делают связи HFBR POF актуальными для промышленного управления, изоляции напряжения и чувствительных к EMI/RFI приложений.

Передатчики, приемники и соединители HFBR - это разные компоненты

Номера деталей HFBR могут идентифицировать либо активные оптоэлектронные устройства, либо пассивные разъемы.

Например:

• Модели HFBR-15xx и AFBR-16xx, как правило, являются передатчиками.

• Модели HFBR-25xx и AFBR-26xx, как правило, являются приемниками.

• HFBR-4501Z, HFBR-4511Z и связанные с ними модели являются пассивными разъемами POF.

• Готовый набор кабелей HFBR POF содержит волокно и разъемы, но нет активного передатчика или приемника.

Обычно используемый HFBR-4501Z представляет собой серый простой разъем, а HFBR-4511Z - синий.

Однако пластиковое оптическое волокно является пассивным, а не направленным.

Это различие важно, поскольку коды разъемов сами по себе не могут определить скорость передачи данных, оптическую мощность или максимальное расстояние передачи..

Пример завершенного пассивного соединения см.HFBR-4501 к HFBR-4511 POF кабельной сборке.

Как электрический сигнал превращается в 650-нм красный свет

Процесс передачи начинается с MCU, PLC, схемы управления воротами или другого электронного контроллера.

Контроллер генерирует цифровой электрический сигнал, содержащий информацию, такую как:

• Команды управления

• Состояние оборудования

• Сигналы об отказе

• Импульсы триггера

• Данные о положении или скорости

• Данные серийной связи

Круг привода передатчика управляет красным светодиодом в соответствии с этим входным сигналом. Изменения в электрическом сигнале производят соответствующие оптические импульсы, которые переносят данные через волокно.

Точная полярность входа, потребность в токе и внешние схемы зависят от модели передатчика.

Некоторые передатчики HFBR требуют внешнего драйвера или ограничивающего ток резистора.Следовательно, перед проектированием электрического интерфейса необходимо проверить информационный лист передатчика..

Почему HFBR-ссылки используют 650-нм красный свет

Многие продукты HFBR и Versatile Link работают в области видимого красного света, обычно описываемой примерно в 650 или 660 нм в зависимости от компонента и условий испытания.

Эта длина волны хорошо подходит для оптического волокна из пластика PMMA, потому что:

• PMMA POF имеет практическое окно передачи в красной области.

• Красные светодиоды надежны и экономичны.

• Светодиодный свет может быть эффективно соединен с крупным 1 мм POF ядром.

• Видимый красный свет может помочь при базовых проверках установки.

• Соответствующие промышленные передатчики и приемники широко доступны.

Система все равно должна оцениваться с использованием длины волны, указанной для точного передатчика, приемника и волокна.

Почему 1 мм ПОФ распространено в промышленных стыках

POF с промышленным индексом шага обычно имеет гораздо большее ядро, чем стандартные силиковые коммуникационные волокна.

Большое оптическое ядро имеет несколько практических преимуществ:

• Упрощенное соединение светодиодов с волокнами

• Более высокая терпимость к незначительным ошибкам выравнивания

• Проще конструкции соединителей

• Быстрое прекращение

• Более низкие затраты на сборку

• Практическая установка на коротких промышленных узлах

POF также обычно имеет относительно большую числовую диафрагму, что позволяет ему принимать свет в более широком диапазоне углов входа.

Тем не менее, описание 1 мм POF не устанавливает полную совместимость.

• Структуры ядра и облицовки

• Численные диафрагмы

• Значения ослабления

• Пропускная способность

• Материалы для куртки

• Рабочие температуры

• Продуктивность натяжения и изгиба

• Противоогневые или химические свойства

Поэтому кабель должен быть выбран в зависимости как от оптической связи, так и от среды установки.

Как соединители влияют на оптические характеристики

Коннектор удерживает POF в правильном положении относительно передатчика или приемника.

Качество соединения зависит от:

• Правильный диаметр волокна

• Точный контроль резки и длины

• Плоскость конечной поверхности и состояние поверхности

• Положение волокна внутри соединителя

• Качество скрещивания или удержания

• Полная вставка в оптический порт

• Закрытие соединителя и сопротивление вибрации

• Защита от загрязнения

Грубая, угловая, загрязненная или поврежденная конечная поверхность может уменьшить оптическую мощность, подключенную к приемнику.

Таким образом, потери соединителя и конца должны быть включены в расчет полной связи.

Для полнодуплексной связи обычно требуются два независимых оптических канала. Это может быть реализовано с помощью двух симплексных сборов или совместимой дуплексной кабельной системы и соединителя.

Что определяет максимальное расстояние передачи HFBR?

Максимальное расстояние определяется полным соединением, а не только ослаблением волокна.

Отправной точкой является бюджет оптической мощности:

Доступный оптический бюджет (dB) = Минимальная выходная мощность передатчика (dBm) − Предел чувствительности приемника (dBm)

Доступный бюджет должен охватывать все источники потерь:

Общая потеря связи = потеря волокна + потеря соединителя + потеря изгиба + потеря конца + безопасность

Маржина безопасности должна учитывать:

• Изменения температуры

• Старые компоненты

• Изменение производства

• Нагрузка на установку

• Загрязнение

• Долгосрочные требования к производительности

Например, если доступный оптический бюджет составляет 14 дБ и полная установленная связь производит 11 дБ потерь, оставшаяся отметка составляет 3 дБ.

Фактические значения должны быть получены из выбранных таблиц данных компонентов и готовой спецификации кабеля.

Почему публикуемая максимальная дистанция не универсальна

Передатчик и приемник могут быть указаны для определенного максимального расстояния, но это значение применяется только при определенных условиях.

Например, 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:

• До 50 м при +25°C

• До 40 м над температурой от 0°C до +70°C

• До 30 м над -40°C до +85°C

• Скорость сигнала от постоянного до 10 Мбит/с

Активные компоненты остаются прежними, но указанное расстояние уменьшается по мере расширения требуемого диапазона рабочей температуры.

Максимальное расстояние соединения также может меняться из-за:

• Изменение выхода передатчика

• Чувствительность приемника

• Скорость связи

• Качество волокон и ослабление

• Потеря соединителя и конца

• Сгибание кабелей

• Ток привода

• Напряжение питания

• Старые компоненты

• Требуемая маржа надежности

Вот почему кабель, который работает на расстоянии 20 м в одной машине, может работать на том же расстоянии в другой машине.

Общие проблемы с HFBR POF-связью

Практическая диагностическая последовательность:

1. Подтвердите точные номера передающих и принимающих деталей.

2. Проверьте электрические приводы и выходной приемник.

3. Испытайте систему с помощью известного короткого кабеля.

4. Проверьте вставку соединителя и состояние конечной поверхности.

5. Удалите плотные изгибы и механическое давление.

6. Сравните установленную потерю с доступным оптическим бюджетом.

7. Повторить испытание при требуемой рабочей температуре.

Информация, необходимая для выбора кабеля HFBR POF

Перед выбором или настройкой кабельного комплекта необходимо собрать:

1. Номер части передатчика

2. Номер части приемника

3. Модель оборудования и портные фотографии

4. Необходимая длина кабеля

5. Скорость сигнала

6. Диапазон температуры работы

7. Простая или двойная конфигурация

8. Модель соединителя и требования к блокировке

9. Прокладка кабеля, изгиб, вибрация и условия натяжения

10. Требуемые свойства защиты от пламени или химических веществ

11. Требования к количеству и упаковке

12. Оптические, размерные или экологические критерии приемлемости

Для проектов замены также полезны оригинальные маркировки кабелей, фотографии соединителей и руководство по оборудованию.

Код разъема и длина кабеля сами по себе могут не дать полного требования к системе.

Ruiara Industrial POF Kabel and Assembly Manufacturing (Промышленное производство кабелей и сборок для POF)

Производит Ruiaraпромышленных POF кабелейи совместимые с HFBR совокупности кабелей для промышленной автоматизации, силовой электроники, хранения энергии и управления оборудованием.

Для выбранных проектов Ruiara сочетает в себе квалифицированные импортные материалы PMMA POF, включая варианты Mitsubishi Chemical или Toray, где указано, с собственной обработкой кабелей и сборки.

Контролируемый объем производства включает:

• Экструзия кабелей и их обшивка

• Внешний диаметр и цвет кабеля

• Простые, двойные и армированные конструкции

• ПВХ, ПЭ, ПУР и специальные варианты куртки

• Контроль длины и размеров на заказ

• Сборка соединителей и скребка

• Резка и отделка волоконных концов

• Ботинки, защитные шапки от пыли и конструкции для облегчения напряжения

• Печать кабелей, этикеток и частного брендинга

• Специальная упаковка

• Специфическая для проекта оптическая и размерная проверка

Этот объем обработки позволяет адаптировать готовый кабель к температуре, гибкости, прочности на растяжение, изгибу, абразии и требованиям к установке.

Результат не ограничивается стандартным голым POF или фиксированной кабельной структурой.

Часто задаваемые вопросы

Использует ли передатчик HFBR светодиод или лазер?

Традиционные передатчики HFBR Versatile Link обычно используют красный светодиод. Точный источник света, длина волны и требования к управлению должны быть подтверждены на выбранном листе данных передатчика.

Можно ли использовать любой 1 мм POF кабель в HFBR связи?

Диаметр - это только один из параметров, числовая диафрагма, затухание, пропускная способность, структура куртки, температурный диапазон.Также необходимо учитывать совместимость разъемов и полную потерю сборки..

HFBR-4501 и HFBR-4511 являются моделями передатчика и приемника?

Номера HFBR-4501Z и HFBR-4511Z идентифицируют типы пассивных простых разъемов. Для определения скорости передачи данных, оптической мощности и максимального расстояния необходимы отдельные номера активных передатчиков и приемников.

Может ли кабель HFBR-4501/4511 устанавливаться в обоих направлениях?

Однако серая и синяя конвенции соединителя помогают определить предполагаемые стороны передатчика и приемника.Во время установки всегда следует соблюдать документацию оборудования и геометрию порта.

Какое максимальное расстояние между HFBR и POF?

Не существует универсального максимального расстояния. Это зависит от передатчика, приемника, скорости сигнала, ослабления волокон, потери сборки, температуры, цепи привода и требуемой маржи безопасности.

Почему соединение работает с коротким кабелем, но не работает с длинным?

Более длинный кабель приводит к дополнительной оптической потере.Когда принимаемая мощность падает ниже требуемого уровня ввода приемника или оставшаяся граница становится слишком маленькой, связь может стать нестабильной или остановиться..

Заключение

Надежное оптоволоконное соединение из пластика HFBR зависит от полного электрического-оптического-электрического пути.

Передатчик должен излучать достаточно красного света, кабель и разъемы должны поддерживать оптические потери в пределах доступного бюджета, а приемник должен получать достаточное оптическое питание для восстановления сигнала.

Расстояние, скорость передачи данных, температура, качество конечной поверхности, изгиб и конструкция кабеля влияют на конечный результат.

Для оценки заявки: обратитесь к Руайарес номерами передающих и принимающих частей, моделью оборудования, требуемой длиной, частотой сигнала, рабочей температурой, типом и количеством соединителей.

Ruiara может помочь подтвердить подходящую стандартную или индивидуальную конфигурацию сборки POF кабеля.