Что такое промышленный оптоволоконный трансивер? Практическое руководство по промышленным оптическим линиям связи

Промышленное оборудование часто работает в среде, где электромагнитные помехи, различия электрических потенциалов, вибрации, колебания температуры,и ограниченное пространство установки может повлиять на надежность связи.

Волокно-оптика широко используется в этих ситуациях, потому что они обеспечивают непроводящий путь сигнала и естественно устойчивы к электромагнитным помехам.

- Что?промышленный оптико-волоконный приемопередатчикпреобразует электрические сигналы в оптические сигналы для передачи через волокно и преобразует полученные оптические сигналы обратно в электрические сигналы.Сам приемопередатчик является лишь одной частью системы..

Надежная промышленная оптическая связь также зависит оттип волокна, конструкция кабеля, интерфейс соединителя, качество окончания, предельная оптовая мощность и среда установки.

Это особенно важно в промышленных приложениях, где кабель может выдерживать изгиб, вибрацию, изменения температуры, механическое напряжение или повторную работу в течение длительного периода времени.

Промышленный оптико-волоконный приемопередатчик обеспечивает интерфейс между электрическим оборудованием и оптико-волоконной связью.

Его основную функцию можно представить так:

В зависимости от конструкции оборудования, передатчик и приемник могут быть отдельными оптическими компонентами или интегрированы в модуль связи.

Эти оптические связи обычно используются внутри машин, между контроллерами и приводами, между различными секциями силового оборудования,или где бы то ни было, для связи необходимо пересечь электрически изолированную границу.

Термин может охватывать многие типы промышленных оптических интерфейсов. Он относится не только к модулям SFP или QSFP, используемым в коммутаторах Ethernet и центрах обработки данных.

Одна из главных причин - электромагнитные помехи.

Промышленные системы часто содержат двигатели, сервоприводы, инверторы, преобразователи, переключающие источники питания, трансформаторы и другое электрооборудование большой мощности.Медные сигнальные кабели, работающие вблизи этих устройств, могут быть затронуты электрическим шумом.

Оптические волокна переносят информацию с помощью света, а не электрического тока, поэтому на сами волокна не влияют электромагнитные помехи.

Волокно также обеспечивает электрическую изоляцию, поскольку оно непроводимо. Это позволяет сигналам проходить между различными частями системы без создания проводящего электрического пути.

Эта характеристика особенно полезна в силовой электронике, высоковольтном управлении, хранении энергии, сервосистемах и промышленной автоматизации.

Когда промышленная волоконная связь становится нестабильной, часто один из первых компонентов, который должен быть проверен, - это приемопередатчик.

Но замена передатчика не всегда решает проблему.

Полное оптическое соединение может включать передатчик, приемник, волокно, защитную структуру кабеля, соединители, конечные линии, конечные фазы волокна, адаптеры,и фактическое направление кабеля внутри оборудования.

Любой из этих элементов может повлиять на оптические характеристики.

Например, передатчик может обеспечивать достаточную оптическую мощность, но система все равно может испытывать проблемы с связью, если используется неправильное волокно, кабель слишком сильно изогнут,Коннектора не работают, или общая оптическая потеря становится слишком высокой.

Вот почему промышленная оптическая связь должна оцениваться как целостная связь, а не как совокупность независимых компонентов.

Промышленные системы приемопередатчиков могут использовать либопластиковые оптические волокна (POF)илистеклянные оптические волокна (GOF).

Правильный выбор зависит от интерфейса оборудования и приложения.

Ни одна из этих технологий не является автоматически лучшей.

Стеклянные волокна обычно предпочтительнее, когда требуется низкая аттенуация, более длинное расстояние или большая пропускная способность.

POF, с другой стороны, может быть особенно практичным для коротких промышленных коммуникаций, где электрическая изоляция, гибкое маршрутизация, относительно простое завершение,и механическая обработка важны.

Многие промышленные системы POF на короткие расстояния используютОптические волокна из пластика с ядром 1 мм, хотя точная спецификация должна всегда соответствовать оптическому интерфейсу.

Типичная ссылка может выглядеть так:

Этот тип связи можно найти в сервосистемах, промышленной автоматизации, инверторах, силовой электронике, системах хранения энергии и других электрически изолированных приложениях управления.

В таких условиях важно выбрать правильное волокно, но этого недостаточно.

Завершенная сборка кабелей также должна выживать при фактических механических и экологических условиях внутри оборудования.

Волокно несет оптический сигнал, ноконструкция кабеля определяет, насколько хорошо волокно выживает при применении.

Это особенно важно для промышленных POF.

Обнаженное волокно может соответствовать всем необходимым оптическим параметрам в лабораторных условиях.может подвергаться изгибу, тяга, сдвиг, вибрация, изменение температуры или ограниченное пространство маршрутизации.

Защитная куртка и структура кабеля позволяют волокну надежно работать в этих условиях.

Таким образом, для различных применений могут потребоваться различные:

• материалы для куртки,

• диаметры кабелей,

• арматурные конструкции,

• номинальные температуры,

• свойства тяги,

• производительность изгиба,

• и устойчивость к абразию.

Два соединения кабелей, содержащих один и тот же тип оптического волокна, могут вести себя очень по-разному в эксплуатации, если их защитные структуры различны.

Для промышленного применения оптическое волокно следует выбирать вместе со структурой кабеля, а не отдельно.

Кабельные прокладки иногда рассматриваются как вторичная спецификация, поскольку они не передают оптический сигнал напрямую.

В промышленных применениях, однако, материал куртки может сильно повлиять на долгосрочную надежность.

Для кабеля, установленного рядом с теплогенерирующим компонентом, может потребоваться более высокая температурная устойчивость.Для других установок может потребоваться повышение устойчивости к абразию., масла, химикатов, или напряжения натяжения.

По этой причине выбор куртки должен основываться на условиях эксплуатации, а не просто на цвете кабеля или внешнем диаметре.

Это особенно актуально для промышленных узлов POF, где одно и то же оптическое волокно может быть обработано в различные конструкции кабелей для различных условий эксплуатации.

Еще одной распространенной ошибкой является то, что заменяющий кабель можно определить только по его соединителю.

Два кабеля могут использовать соединители, которые выглядят одинаково и все же работают по-разному.

Оптический интерфейс также зависит от таких факторов, как:

• материалы из волокна,

• диаметр волокна,

• числовая диафрагма,

• длину рабочей волны,

• геометрия соединителя,

• выравнивание волокон,

• и качество завершения.

Для сборов POF резка, полировка, сборка соединителя и подготовка конечной поверхности могут повлиять на оптическую связь.

Таким образом, кабель может соответствовать физическому состоянию, при этом создавая чрезмерные оптические потери.

В практическом смысле,один и тот же разъем не обязательно означает одинаковую оптическую совместимость.

Первым шагом является подтверждение технологии волокон, требуемой оборудованием.

Это может быть POF, мультимодное или одномодное стеклянное волокно, твердое кремниевое стекло, полимерное волокно или другое специальное волокно.

Рабочая длина волны также должна соответствовать передатчику, приемнику и волокну.

Расстояние передачи должно быть рассмотрено вместе с бюджетом оптической мощности.и другие части оптического пути.

Не менее важны механические условия.

Краткий кабель, установленный постоянно внутри шкафа, имеет совсем другие требования, чем кабель, подвергающийся повторяющимся движениям, вибрациям или плотному маршрутизации.

Передатчик может иметь промышленную температуру, но волокно, жакет, соединитель, клей,а также материалы для окончания должны быть подходящими для той же среды.

Когда оптическая связь выходит из строя или становится прерывистой, следует рассмотреть несколько вопросов, связанных с кабелем, прежде чем предположить, что приемопередатчик дефектный.

Одно из наиболее распространенных проблем - это чрезмерное изгибление, тщательное изгибление уголков шкафа, выходов соединителей, зажимов или движущихся участков, что может привести к увеличению оптических потерь.

Неправильный выбор волокна может создать подобные проблемы: соединитель может физически подходить, даже если диаметр волокна, числовая диафрагма или оптические характеристики не подходят для интерфейса.

Неправильная резка, полировка, сборка или выравнивание могут значительно уменьшить оптическое соединение.

Загрязненные или поврежденные поверхности конца волокна также могут увеличить потерю, в то время как чрезмерное тянуть или измельчать во время установки может повредить структуру кабеля или самого волокна.

Наконец, некоторые связи работают с очень небольшим оптическим отрывом. Они могут работать во время первоначального тестирования, но становятся нестабильными позже по мере изменения температуры, загрязнения, изгиба,или увеличение общего убытка от старения компонентов.

Во многих промышленных проектах технического обслуживания оригинальный лист данных кабелей больше не доступен.

В такой ситуации существующий кабель часто можно идентифицировать путем сбора нескольких базовых элементов информации.

Наиболее полезными начальными точками являются:модель оборудования, четкие фотографии обоих концов соединителя, маркировки кабеля, внешний диаметр кабеля, длина кабеля и среда применения;.

Также полезно знать, остается ли кабель неподвижным или движется во время работы, а также приблизительную температуру работы.

Если информация о передатчике или приемнике доступна, она может предоставить дополнительные подсказки о требуемом типе волокна и оптическом интерфейсе.

Эта информация обычно дает гораздо лучшую основу для выбора замены, чем только внешний вид соединителя.

Не каждое промышленное приложение POF может обслуживаться стандартным кабелем.

Производители оборудования и системные интеграторы могут нуждаться в различных длинах кабелей, материалах прокладки, внешних диаметрах, цветах, комбинациях соединителей или механических структурах.

Для этих проектов оптические и механические требования должны быть подтверждены вместе.

Типичная спецификация может включать тип волокна, конфигурацию соединителя, длину кабеля, диаметр кабеля, требования к покрытию, температуру работы, условия изгиба, требования к растяжению,и приемлемая оптическая потеря.

Этот подход помогает гарантировать, что готовый агрегат не только оптически совместим с приемопередатчиком, но и подходит для среды, в которой он будет фактически работать.

• Могут ли промышленные оптико-волоконные приемопередатчики использовать пластиковые оптические волокна?

  POF используется во многих системах промышленной связи и управления на короткие расстояния, включая сервооборудование, промышленную автоматику, энергетическую электронику и электрически изолированные контрольные линии.Волокно должно соответствовать оптическому передатчику и приемнику.

• Откуда мне знать, использует ли мое оборудование POF или стекловолокно?

  Проверьте документацию оборудования, диаметр волокна, интерфейс соединителя, рабочую длину волны и существующие маркировки кабеля.модель оборудования и четкие фотографии существующего кабеля часто помогают определить тип волокна.

• Могу ли я заменить промышленный волоконно-волоконный кабель на другой кабель, который использует тот же соединитель?

  Не обязательно. Тип волокна, диаметр, числовая диафрагма, длина волны, конечная точка и оптическая производительность также должны соответствовать оборудованию.

• Влияет ли материал куртки на промышленный POF-кабель?

  Да, покрытие защищает волокно и влияет на качество работы кабеля при температуре, изгибе, абразии, тяге и других условиях окружающей среды.

• Что вызывает чрезмерную оптическую потерю в промышленной волоконной связи?

  Частые причины включают чрезмерное изгибание, неправильный выбор волокна, плохое завершение, поврежденные или загрязненные конечные поверхности, неправильное выравнивание соединителей, механические повреждения,и недостаточная оптическая мощность.

• Какая информация необходима для изготовления заменного или индивидуального промышленного POF кабеля?

  Полезная информация включает модель оборудования, фотографии соединителей, тип волокна, если он известен, длину кабеля, внешний диаметр, температуру работы, механические условия,и любые доступные оптические требования.

Промышленный оптоволоконный приемопередатчик выполняет преобразование электрического в оптический, но надежная связь зависит от гораздо большего, чем только приемопередатчик.

Полная система включает:

Для промышленного управления на короткие расстояния и электрически изолированной связи POF может быть практическим решением, где гибкость и механическая адаптивность важны.

Для связи на большие расстояния или с большей пропускной способностью стекловолокно часто более подходит.

Главное - сопоставить волокно и кабель с интерфейсом оборудования и рабочей средой, а не выбирать продукт, основанный только на одной спецификации.

Если существующий промышленный волоконно-волоконный кабель необходимо идентифицировать или заменить, модель оборудования, фотографии соединителей, маркировки кабеля, длина и условия эксплуатации обычно являются лучшим местом для начала.