Optikai adatátvitel alapfokon 2. rész

Csatlakozók

Különféle alkalmazásokhoz különböző csatlakozók az optimálisak. Ez vezetett oda, hogy több mint 10 féle csatlakozó használatos. Az automatizálási szakmában szerencsére nem mindre van szükség. A leggyakrabban használatos csatlakozók a következők:

ST, avagy BFOC csatlakozó

A GOF kábelek tipikus csatlakozója. Az ST rövidítés a "standard" szóból származik, a BFOC a "Bajonette Optical Fibre Connector"-ból. (Koax megfelelője a BNC.) Erős mechanika, alkalmas a 0.9 és 3 mm-es szálakhoz is. Csillapítása kb. 0.3 dB.

FC csatlakozó

Menettel záródik a két rész, nehezen lazul ki. A kábel fényvezetője érintkezik az aljzat fényvezetőjével, így a csillapítás itt is kicsi. Single mode-hoz használatos.

SMA, vagy FSMA csatlakozó

A POF kábelek automatizálásban használatos csatlakozója. Menettel csavarodik az aljzatra, légrést hagy a kábel és az aljzat fényvezetője között. Emiatt csillapítása nagyobb (minimum 0.5dB).

FDDI csatlakozó

Az ANSI X 379.5 "Fiber Distributed Data Interface" szabványnak megfelelő csatlakozó, főleg USA rendszerekben használatos. Erdetileg a US Navy fejlesztette ki. Az FDDI egy komplett rendszer, 100 MBPS, duál token ring alapon. Emiatt felettébb alkalmas robosztus automatizálási rendszerbusznak. (Kedvenc DCS-em ezt használja...)

SC csatlakozó

Stick-and-Click, azaz bepattintós csatlakozó. Az FC csatlakozó olcsóbb, öntött műanyagházas alternatívája, eredetileg lakossági felhasználásra fejlesztették ki. Automatizálásban még nem találkoztam vele.

E-2000 csatlakozó

Kis helyigényű, olcsó csatlakozó multimódusú kábelekhez. Inkább távközlésben használatos, de feltűnik számítástechnikában is. Műanyag. Ha lehet, inkább az FSMA-t használjuk az iparban.

Szerelés

Az olcsó, rövidtávú POF kábelek csatlakozóinak (FSMA) szerelése egyszerű. Az üvegszál végét lecsípjük, merőlegesre smirglizzük, majd polírpapíron simítjuk.
A HCS kábeleket már célszerszámmal kell törni és szerelni, az üvegkábelek kötése pedig maga egy szaktanfolyam. Célszerszám, mikroszkóp, célműszer szükséges. Bízzuk szakemberre.

Csiszolás A komolyabb csatlakozók érzékenyek a fényvezető csiszolásának minőségére. Többféle csiszolással találkozhatunk a szakirodalomban, a leggyakoribbak:

PC:

Physical Contact. A két fényvezető összeér, ennek következtében jó csiszolás esetén a visszaverődő fény aránya (Optical Return Loss, ORL) jobb mint -45 dB.

SPC:

Super polished Physical Contact (ORL: -50dB minimum)

UPC:

Ultrafine polished Physical Contact (ORL: -55dB minimum)

AC:

Angled Contact (ORL: -65 dB minimum). A fényvezető vége nem merőlegesen, hanem attól 8 fokban van csiszolva.

APC:

Angled Physical Contact. A két, szögben csiszolt fényvezető illeszkedik.

SAPC, UAPC:

Super és Ultra kivitelű APC. A S- és U- előtagok tehát nem a csiszolás módját, hanem minőségét adják meg.

Utóirat:

Bizonyos üvegtesteken találkozhatunk a P, OP, SOP, VSOP jelölésekkel. Ezek jelentésére azonban egyetlen, adatátvitellel foglalkozó könyvben sem bukkantam rá :-) Ha Ön járatos ezen jelölések dekódolásában, köszönettel veszem tájékoztatását.

A hálózat építőkockái

Mivel a jelforrások és a célállomások elektronikus berendezések, a technika mai állapotában az optikát csak átvitelre használjuk. (Jóslatok szerint ez nem lesz mindig így...) Szükség van tehát olyan konverterre, melynek egyik oldalára a rézkábelt, másikra az optokábel(eke)t kötjük. A jobboldali képen egy legegyszerűbb konverter látható. Általában soros vonalak, egyszerű buszok esetén használatosak ezek. Figyeljük meg, hogy a réz-oldalon egy csatlakozó van, az opto-oldalon kettő, külön az adás, külön a vételi üvegszál számára. Mivel az opto oldali teljesítmény és a belső intelligencia ezen eszköznél kicsi, a 9 pólusú csatlakozóról kapja a tápot is.

Műszaki paraméterek

Protokoll: Első a kiválasztásnál, hogy az átviteli módnak megfelelő eszközt keressünk. (RS-232, RS-485, ProfiBus, InterBus, ControlNet, Ethernet, stb...)

Opto csatlakozó: Ha rövidebb távolságra akarunk átvinni, polimer (50 m) vagy HCS (500 m) kábelt célszerű (ár miatt) használni. Ezekhez álalában FSMA csatlakozókat használ az ipar. Hosszabb távolság esetén üvegszál (GOF) válik szükségessé, itt már célszerűbb lehet a kisebb csillapítású ST (BFOC) csatlakozó választása.

Hullámhossz: Emlékezzünk rá, hogy az olcsó POF kábelek a 660 nm-es ablakban rendelkeznek kis csillapítással, így rövid szakaszok esetén ez a helyes választás.

Adóteljesítmény: Az opto-oldali adás teljesítménye fontos, mivel az áthidalható távolság egyik fő befolyásolója. Általában dBm-ben adják meg, erre hamarosan kitérünk.

Érzékenység: Szintén az áthidalható távolság miatt fontos a vevőoldalon elvárt minimális jelszint, ugyancsak dBm-ben megadva.

Átviteli sebesség: Vannak típusok, melyek egyetlen sebességen működnek, vannak melyek DIP- kapcsolókkal beállíthatóak különböző sebességekre, és vannak, melyek automatikusan beállnak.

Üzemmódok: Lehet félduplex vagy teljes duplex. A félduplex azt jelenti, hogy a készülék vagy ad, vagy vesz (mint egy kihangosítós mobiltelefon). A full-duplex egyszerre tud adni és venni.

Egyebek: Tápfeszültség, áramfelvétel, működési hőmérséklettartomány, galvanikus leválasztás (táptól), bittévesztés mennyisége, stb...)

Még egyszer a deciBel-ről

Az előző részből (is) tudhatjuk, hogy a dB mindig egy hányados logaritmusa. Ez azért előnyös, mert így az átviteli lánc tagjainak erősítéseit-csillapításait csak össze kell adnunk, és megkapjuk a kimeneti jelteljesítményt. Ha pl. mW-ban számolnánk, osztogatni-szorozgatni kellene. Nem sokat segít rajtunk, ha valamire azt mondjuk: -3 dB, ha nem tudjuk mihez képest. Az opto technikában a viszonyítási alap:

0 dB = 1 mW Ha tehát azt mondjuk egy jel szintjére (teljesítményére) az opto technikában hogy -3 dB, az azt jelenti, hogy:

log(P_mért / 1 mW) = -0.3

ebből: P_mért / 1 mW = 0.501

tehát: P_mért= 0.501 mW

Számolgassunk!

Legyen a feladat egyszerűen egy 1.5 Mbps sebeségű Profibus kapcsolat létesítése egy PC és egy PLC között, melyek egymástól 500 m távolságra vannak. A távolság miatt - ha csavart érpáron vinnénk - maximum 187.5 kbps lehetne a sebesség. Megoldás: Opto átvitel.

Baloldali ábránkon grafikusan követhető a jelszint alakulása az átviteli lánc mentén.

A 3 dB "rendszertartalék" megmaradása nagyon fontos, hiszen számtalan olyan tényező van, mely járulékos csillapítást okozhat. Ilyenek:

- Adó vagy vevő szennyeződése - Kábel gyári anyaghiba - Kábelfektetéskor apró sérülés - Csatlakozó gyengébb kivitelezése...

A következő részben a busz topológia kialakításával foglalkozunk.