Hoe werkt een HFBR-optische glasvezelverbinding?

HFBR-optische glasvezelverbindingen worden veel gebruikt voor signaaloverdracht over korte afstanden in industriële besturing, fabrieksautomatisering, krachtelektronica en apparatuur die elektrische isolatie vereist.

De met Avago en Broadcom geassocieerde HFBR- en Versatile Link-productfamilies omvatten zowel actieve zenders en ontvangers als passieve connectoren en kabels.een volledige koppeling is niet afhankelijk van één enkel onderdeel.

Het functioneert als een elektrisch-optisch-elektrisch systeem:

Controller → HFBR-zender → 650 nm rood licht → 1 mm POF-kabel → HFBR-ontvanger → elektrische uitgang

Betrouwbare communicatie hangt af van de zender, ontvanger, vezels, connectoren, signaal snelheid, temperatuur en totale optische verlies samen te werken.

Het begrijpen van deze relaties helpt ingenieurs bij het selecteren van de juiste POF-kabelassemblage, het schatten van een realistische transmissieafstand en het diagnosticeren van schakelfouten.

Wat is een HFBR Plastic Fiber Optic Link?

Een HFBR-link draagt een signaal over tussen twee elektronische schakelingen via plastic glasvezel.

De zender omzet de elektrische input in gemoduleerd rood licht. De POF-kabel draagt het optische signaal naar de andere kant, waar de ontvanger het terug omzet in een elektrische output.

Omdat het optische pad niet-geleidend is, kan het galvanische isolatie tussen circuits ondersteunen wanneer het volledige uitrustingsontwerp de vereiste isolatieafstand behoudt.

POF is daarom nuttig wanneer kopercommunicatie kan worden beïnvloed door:

• Elektromagnetische interferentie

• Ground loops

• Spanningsverschillen

• Schakelen van transiënten

• Elektrisch lawaaierige energieapparatuur

Deze kenmerken maken HFBR POF-links relevant voor industriële besturing, spanningsisolatie en EMI/RFI-gevoelige toepassingen.

HFBR-zenders, -ontvangers en -connectoren zijn verschillende componenten

HFBR-onderdeelnummers kunnen zowel actieve opto-elektronica als passieve connectoren identificeren.

Bijvoorbeeld:

• HFBR-15xx en AFBR-16xx modellen zijn over het algemeen zenders.

• HFBR-25xx en AFBR-26xx modellen zijn over het algemeen ontvangers.

• HFBR-4501Z, HFBR-4511Z en aanverwante modellen zijn passieve POF-connectoren.

• Een afgewerkte HFBR POF-kabelconstructie bevat vezels en connectoren, maar geen actieve zender of ontvanger.

De meest gebruikte HFBR-4501Z is een grijze simplex connector, terwijl de HFBR-4511Z blauw is.

De kunststofoptische vezels zelf zijn echter passief en niet richtingsgericht.

Dit onderscheid is belangrijk omdat verbindingscodes alleen de gegevenssnelheid, het optische vermogen of de maximale transmissieafstand niet kunnen bepalen..

Voor een voorbeeld van een voltooide passieve verbinding, zie deHFBR-4501 tot HFBR-4511 POF-kabelassemblage.

Hoe het elektrische signaal rood licht wordt van 650 nm

Het transmissieproces begint met een MCU, PLC, gate-control circuit of andere elektronische controller.

De regelaar genereert een digitaal elektrisch signaal met informatie zoals:

• Besturingsacties

• Status van de uitrusting

• Foutsignalen

• Triggerpulsen

• Positie- of snelheidsgegevens

• Seriecommunicatiegegevens

Het zenderstroomcircuit regelt een rode LED op basis van dit invoersignaal.

De precieze invoerpolariteit, de stroomvereiste en de externe circuits zijn afhankelijk van het zendermodel.

Sommige HFBR-zenders vereisen een externe driver of stroombeperkende weerstand.Het gegevensblad van de zender moet daarom worden gecontroleerd voordat de elektrische interface wordt ontworpen..

Waarom HFBR-links 650 nm rood licht gebruiken

Veel HFBR- en Versatile Link-producten werken in het zichtbare rode lichtgebied, normaal gesproken beschreven als ongeveer 650 of 660 nm, afhankelijk van het onderdeel en de testomstandigheden.

Deze golflengte is goed geschikt voor PMMA-plastic optische vezels omdat:

• PMMA POF heeft een praktisch transmissievenster in het rode gebied.

• Rode LED's zijn betrouwbaar en zuinig.

• LED-licht kan efficiënt worden gekoppeld aan een grote 1 mm POF-kern.

• Zichtbaar rood licht kan helpen bij de basiscontroles van de installatie.

• Er zijn veel overeenkomstige industriële zenders en ontvangers.

Een systeem moet nog steeds worden geëvalueerd met behulp van de golflengte die is gespecificeerd voor de exacte zender, ontvanger en glasvezel.

Waarom 1 mm POF gebruikelijk is in industriële verbindingen

Industriële stapindex POF heeft normaal gesproken een veel grotere kern dan standaard siliciumvezelcommunicatie.

De grote optische kern biedt verschillende praktische voordelen:

• Gemakkelijker koppelingen van LED's en glasvezels

• Grotere tolerantie voor kleine aanpassingsfouten

• Eenvoudigere verbindingsconstructies

• Snelere beëindiging

• Lagere montage kosten

• Praktische installatie in korte industriële verbindingen

POF heeft normaal gesproken ook een relatief groot numeriek diafragma, waardoor het licht over een breder scala aan inlaathoeken kan accepteren.

De omschrijving van de filamenten van 1 mm POF is echter niet volledig verenigbaar.

• Kern- en bekledingsconstructies

• Numerieke openingen

• Verminderingswaarden

• Bandbreedten

• Materiaal voor jassen

• Werktemperaturen

• Trek- en buigprestaties

• Vlamvertragende of chemisch bestand eigenschappen

De keuze van de kabel moet derhalve zowel op de optische verbinding als op de installatieomgeving worden gebaseerd.

Hoe verbindingen de optische prestaties beïnvloeden

De connector houdt de POF in de juiste positie ten opzichte van de zender of ontvanger.

De kwaliteit van de verbinding is afhankelijk van:

• Korrekte vezeldiameter

• Precieze snij- en lengtecontrole

• Vlakheid van het eindoppervlak en toestand van het oppervlak

• Positie van de vezels in de connector

• Kwaliteit van het krimpen of vasthouden

• Volledige inzet in de optische poort

• Vergrendeling van de aansluiting en trillingsweerstand

• Bescherming tegen besmetting

Een ruwe, gekantelde, vervuilde of beschadigde eindkant kan de optische kracht verminderen die in de ontvanger wordt gekoppeld.

De verliezen van verbindingen en eindvlakken moeten derhalve worden meegerekend in de volledige verbindingsberekening.

Voor full-duplexcommunicatie zijn normaal gesproken twee onafhankelijke optische kanalen vereist.

Wat bepaalt de maximale HFBR-transmissieafstand?

De maximale afstand wordt bepaald door de volledige verbinding, niet alleen door de vezelschade.

Het uitgangspunt is het optische vermogen:

Beschikbaar optisch budget (dB) = Minimale uitgang van de zender (dBm) − Gevoeligheidslimiet van de ontvanger (dBm)

De beschikbare begroting moet alle bronnen van verliezen dekken:

Totaal verbindingsverlies = vezelverlies + verbindingsverlies + buigverlies + eindverlies + veiligheidsmarge

De veiligheidsmarge moet rekening houden met:

• Temperatuurveranderingen

• Veroudering van de componenten

• Productieverschillen

• Installatie-spanning

• Verontreiniging

• Langetermijnprestatievereisten

Bijvoorbeeld als het beschikbare optische budget 14 dB bedraagt en de volledige geïnstalleerde verbinding 11 dB verlies veroorzaakt, bedraagt de resterende marge 3 dB.

De werkelijke waarden moeten afkomstig zijn van de geselecteerde gegevensbladjes van de onderdelen en van de afgewerkte specificatie van de kabels.

Waarom een gepubliceerde maximale afstand niet universeel is

Een zender en een ontvanger kunnen worden gespecificeerd voor een bepaalde maximale afstand, maar die waarde geldt alleen onder bepaalde voorwaarden.

Bijvoorbeeld: 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:

• Tot 50 m bij +25°C

• Tot 40 m boven 0°C tot +70°C

• Tot 30 m boven -40 °C tot +85 °C

• Signal snelheden van DC tot 10 MBd

De actieve componenten blijven hetzelfde, maar de aangegeven afstand neemt af naarmate het vereiste werktemperatuurbereik groter wordt.

De maximale verbindingsafstand kan ook veranderen als gevolg van:

• Variatie van de uitgang van de zender

• Gevoeligheid van de ontvanger

• Snelheid van communicatie

• Vezelkwaliteit en verzwakking

• Verlies van connectoren en eindvlakken

• Kabelbuigwerk

• Aandrijvingstroom

• Voerspanning

• Veroudering van de componenten

• Vereiste betrouwbaarheidsmarge

Daarom werkt een kabel die op 20 m in één machine werkt, mogelijk niet op dezelfde afstand in een andere machine.

Veel voorkomende HFBR-POF-verbindingsproblemen

Een praktische diagnostische volgorde is:

1. Bevestig de exacte deelnummers van de zender en ontvanger.

2. Controleer de elektrische aandrijving en ontvanger uitslag circuits.

3. Test het systeem met een bekende korte kabel.

4. Controleer de inzet van de connector en de toestand van het eindvlak.

5. Verwijder strakke buigingen en mechanische druk.

6. Vergelijk het geïnstalleerde verlies met het beschikbare optische budget.

7. De test wordt herhaald bij de vereiste werktemperatuur.

Informatie die vereist is voor de keuze van een HFBR-POF-kabel

Voor het selecteren of aanpassen van een kabelassemblage moet u:

1. Deelnummer van de zender

2. Deelnummer van de ontvanger

3. Model van de uitrusting en havenfoto's

4. Vereiste kabellengte

5. Signalvermogen

6. Werktemperatuurbereik

7. Simplex- of duplexconfiguratie

8. Model van de aansluiting en vergrendelingsvereiste

9. Kabelrouting, buiging, trillingen en trekomstandigheden

10. Vereiste eigenschappen van de mantel, vlambestandheid of chemische weerstand

11. Quantiteits- en verpakkingsvereisten

12. Optische, dimensionale of milieucriteria

Voor vervangingsprojecten zijn ook de originele kabelmarkeringen, foto's van de aansluitingen en de handleiding van de apparatuur nuttig.

Een verbindingscode en de kabellengte alleen kunnen de volledige systeemvereiste niet onthullen.

Ruiara Industrial POF Kabel- en montageproductie

Ruiara produceertindustriële POF-kabelsen HFBR-compatibele kabelassemblages voor industriële automatisering, krachtelektronica, energieopslag en apparatuurbesturing.

Voor geselecteerde projecten combineert Ruiara gekwalificeerde geïmporteerde PMMA-POF-materialen, waaronder Mitsubishi Chemical of Toray-opties indien gespecificeerd, met interne kabel- en assemblageverwerking.

De controleerbare productieomvang omvat:

• Extrusie en bekleding van kabels

• Kabel buitendiameter en kleur

• Simplex-, duplex- en versterkte structuren

• PVC, PE, PUR en toepassingsspecifieke jassen

• Persoonlijke lengte- en afmetingscontrole

• Montage en krimp van verbindingen

• Snijden en afwerken van eindvezels

• schoenen, stofdoeken en spanningsverlichtingsconstructies

• Kabeldruk, etikettering en private branding

• Op maat gemaakte verpakkingen

• Project-specifieke optische en dimensionale inspectie

Deze verwerkingsomvang maakt het mogelijk de afgewerkte kabel aan te passen aan de eisen inzake temperatuur, flexibiliteit, treksterkte, buigbaarheid, slijtage en installatie.

Het resultaat is niet beperkt tot een standaard kaal POF of een vaste kabelstructuur.

Vaak gestelde vragen

Gebruikt een HFBR-zender een LED of een laser?

Traditionele HFBR Versatile Link-zenders gebruiken over het algemeen een rode LED. De exacte lichtbron, golflengte en aandrijvingsvereisten moeten worden bevestigd op het geselecteerde zendergegevensblad.

Kan een 1 mm POF-kabel in een HFBR-verbinding worden gebruikt?

De diameter is maar één parameter, numerieke opening, verzwakking, bandbreedte, structuur, temperatuur.de compatibiliteit van de connectoren en het volledige verlies van de montage moeten ook in aanmerking worden genomen;.

Zijn HFBR-4501 en HFBR-4511 zender- en ontvangermodellen?

HFBR-4501Z en HFBR-4511Z identificeren typen passieve simplexconnectoren.

Kan een HFBR-4501/4511-kabelassemblage in beide richtingen worden geïnstalleerd?

De POF zelf is niet richtinggebonden, maar de grijze en blauwe connectorconventie helpt de beoogde zender- en ontvangerzijde te identificeren.De documentatie van de apparatuur en de havengeometrie moeten tijdens de installatie altijd worden gevolgd..

Wat is de maximale afstand van een HFBR POF-verbinding?

Er is geen universele maximale afstand. Het hangt af van de zender, ontvanger, signaal snelheid, glasvezel verzwakking, assemblage verlies, temperatuur, aandrijfscircuit en vereiste veiligheidsmarge.

Waarom werkt de verbinding met een korte kabel, maar mislukt met een langere?

Een langere kabel brengt extra optisch verlies met zich mee.Wanneer het ontvangen vermogen onder het vereiste invoerniveau van de ontvanger valt of de resterende marge te klein wordt, kan de communicatie onstabiel worden of stoppen.

Conclusies

Een betrouwbare HFBR-optische glasvezelverbinding is afhankelijk van het volledige elektrische-optische-elektrische pad.

De zender moet voldoende rood licht uitzenden, de kabel en connectoren moeten het optische verlies binnen het beschikbare budget houden en de ontvanger moet voldoende optische kracht verkrijgen om het signaal te herstellen.

Afstand, gegevenssnelheid, temperatuur, kwaliteit van het eindoppervlak, buiging en kabelconstructie hebben allemaal invloed op het eindresultaat.

Voor de beoordeling van de aanvraag: contact opnemen met Ruiaramet de delenummers van de zender en de ontvanger, het model van de apparatuur, de vereiste lengte, de signaal snelheid, de werktemperatuur, het type en de hoeveelheid aansluitingen.

Ruiara kan helpen bij het bevestigen van een geschikte standaard- of aangepaste POF-kabelconfiguratie.