ObsahPřehled INTERFACEPřizpůsobení signálu řídicí jednotce2Bezpečnostní relé, regulátory otáčeka konfigurovatelné bezpečnostní modulyINTERFACE Safety 5Relé, elektronické relé a výkonová elektronika INTERFACE Relay 47Systémové propojení a propojovací rozhraní INTERFACE Cabling 199Modulární převodníky pro měřicí, řídicía regulační technikuINTERFACE Analog 341Komponenty MaR pro oblast s nebezpečímvýbuchuINTERFACE Ex 429Sériové konvertory rozhraní, oddělovače,repeatery a průmyslové modemyINTERFACE Serial 467Zdroje napájení INTERFACE Power Supply 579Průmyslová rádiová technika INTERFACE Wireless 635Přístroje pro měření energie, měniče proudu,měřicí převodníky, dohledová a časová reléINTERFACE Monitoring 683Technické informace / registr 736
Poznámky redaktora
průmyslovém použití
se mnohovidové vlákno stupňovitým
indexem hodí pouze krátké vzdálenosti.
Přenos dat pomocí světlovodnými
vlákny upřednostňován, jsou-li dosaženy
fyzikální hranice datové komunikace
s měděnými vodiči, konkrétně hranice:
– odolnosti proti rušení,
– dosahu nebo
– přenosové rychlosti.
Šíření vln vláknu
Základní princip šíření vln ve
světlovodném vláknu spočívá efektu
totálního odrazu.
Uvedený efekt, který datovém listu
dokumentován jako hodnota útlumu, má
různé příčiny.
Elektromagnetické
záření styčné
ploše mezi jádrem a
pláštěm neustále úplně
odráží tím prochází
vláknem.5/125 μm, jakož široko-
pásmové vlákno HCS-GI 200/230 μm. 4800 mnohovidovými skelnými
vlákny, používají zařízení skleněnými
vlákny vlnovou délkou 850 nm. rychloupínacími
zástrčkami F-SMA lze kabel velmi
jednoduše osadit.
Jako základní materiály vodičů osvěd-
čily nejčistší křemenné sklo polymery.
Při výrobě světlovodných vláken nelze
zcela zabránit nepravidelnostem materiálu
(mikroskopické nestejnorodosti). přijímače se
optický výkon přemění opět elektrický
signál (O/E optoeletrický měnič).
nK =
const. přání jsou dodávány všechny kabely
již připravené připojení. Odrazy na
začátku konci světlovodných vláken
nebo nedosažení minimálního mezního úhlu
potřebného pro vedení světla kvůli
nepřípustně silnému ohýbání kabelu jsou
dalšími chybami tohoto druhu. Zatímco rádiového přenosu
se pracuje údaji frekvencích, optická
technika přenosu sjednotila udávání
záření vlnových délkách.
U vláken stupňovitým indexem
(obrázek jsou paprsky styčné plochy
mezi jádrem pláštěm úplně odraženy.
Nosičem informací optického přenosu
signálu je, stejně jako nosičem rádiového
nebo televizního přenosu, elektromagne-
tické záření.
Zjednodušeně lze tuto formu šíření
světla srovnat lineárně probíhající dráhou
paprsků. Rayleighův rozptyl),
které snižují optický signální výkon.
A jednak také vnější chyby, nimž patří
především špatně vyleštěné konce vláken
a tolerance výrobce konektorů.
Oddělené vysílací přijímací jednotky
přitom dovolují plně duplexní provoz přes
dvě světlovodná vlákna (duplexní kabel).
Kabely jsou popsány ukazatelem 9/125 μm,
případně
10/125 pro průměr jádra/pláště.
Jelikož jsou však tohoto typu vláken
některé vlny odraženy častěji než jiné,
vzniká díky rozdílům době běhu
rozšiřování impulzu. Pro
oba typy skleněných vláken doporučuje
u jednotlivých aplikací nákup již předem
osazených kabelů nebo montáž
konektorů přímo místě školeným
personálem příslušnými nástroji.
nK const.
V závislosti požadovaném dosahu se
rozlišují tři technologie:
– Pro vzdálenosti 100 používají
cenově výhodná koncová zařízení kabely
s polymerovými vlákny.
Jednovidová optická vlákna
(Monomode) jsou vlákna stupňovitým
indexem průměrem jádra, který na
rozdíl mnohovidových vláken tak malý,
že může šířit pouze jedna světelná vlna
(mode).
V případě polymerů volí vlnová délka
záření viditelném rozsahu spektra, pro
skleněná vlákna nízkofrekvenční neviditelné
infračervené světlo. Tyto
nepravidelnosti vedou při šíření světla
k rozptylům (např.
Rozšířeným standardem zde vlákno
50/125 62.Křemenné sklo naproti tomu velmi
čistý materiál základní látky křemíku.
Přenosové trasy technologii světlo-
vodu vyznačují především:
– absolutní bezpečností extrémních
elektromagnetických vlivů,
– kvalitním oddělením potenciálů mezi
komunikačními jednotkami,
– přenosovými vzdálenostmi mnoha
kilometrů současně,
– nejvyššími přenosovými rychlostmi. Pokud
volíme úhel dopadu
oproti kolmici stále
větší, dosáhneme
nakonec bodu, ve
kterém neodražená
část nejdříve paralelně
probíhá styčné
ploše poté zcela
odrazí. Zapotřebí pouze speciální
nástroj pro odstranění izolace kabelu
a řezání optických vláken.
Dělí vlákna stupňovitým
indexem vlákna gradientním indexem. Nenahrazuje jen
drahé datové kabely schopné nést proud
blesku vnějším prostředí dodatečné
svodiče přepětí.
Princip funkce
Pro přenos informací prostřednictvím
světlovodných vláken musí elektrický
signál přeměnit optický signál (E/O =
elektrooptický měnič). Nevýhodně při vstupní
vazbě světla projevuje malý průměr jádra 9
μm, což nutné vyvažovat velmi přesnými
a drahými optickými komponentami s
vlnovou délkou 1300 nebo 1550 nm.
Technická data světlovodných vláken
společnosti Phoenix Contact viz od
strany 514. Paprsky proto
nerozšiřují „střídavým způsobem“, ale
formou vln.
Vyšší útlum vláken většími průměry jádra
tuto vlastnost ještě podtrhuje.
Pokyny pro použití světlovodných
vláken
Při plánování použití světlovodných
vláken pro optimální funkční bezpečnost
přenosových tras nutné zohlednit
následující parametry:
– vyskytující tažné, přítlačné tlakové
síly,
– dodržení poloměrů zakřivení kabelu. Navíc lze
pro trasy využít jednovidová
skleněná vlákna přístrojů 1300 nm.
U přesného profilu indexu tím vznikají
pouze malá rozšiřování impulzu, takže
gradientní vlákna jsou průmyslové oblasti
kvůli svému malému tlumení velké šířce
pásma vhodné pro vzdálenosti 4800 m.
Jelikož tlumení závislé vlnové délce
záření, nabízí optický sdělovací přenos
v rozsahu vlnových délek, nichž přenosové
médium vykazuje minimální tlumení.
– Při vzdálenostech 800 rozvněž
používají koncová zařízení
s polymerovými vlákny, nyní však kabely
HCS.
Tato vlastnost se
využívá technice
optických vláken.
Vstupní
impulzy
Výstupní
impulzy
.
Rozsáhlé spektrum kabelů poly-
merovými, skleněnými HCS vlákny pro
vnitřní vnější uložení najdete vedle dalšího
příslušenství optických vláken strany
514. Typickými
zástupci těchto charakteristik jsou poly-
merová vlákna (980/1000 μm) standardní
vlákna HCS (200/230 μm).
Při přechodu jednoho média jiné
médium část světelného paprsku zlomí
na styčné ploše, jiná
část odrazí. tento kabel možné samostatně
osadit. Tento typ světlovodného vlákna
je ovšem kvůli vysokému tlumení vhodný
pouze pro krátké přenosové vzdálenosti do
100 m. Tato viditelná část sahá od
vlnové délky 420 nm, kterou oko vnímá jako
fialovou, hluboce červené barvě
s vlnovou délkou 720 (obrázek 1).
Vstupní
impulzy
Obrázek Šíření vln jednovidovém vláknu
nM
nM
AE
AA
nK
nM const.
Vstupní
impulzy
Výstupní
impulzy
Obrázek Šíření vln vláknu stupňovitým indexem
n (r)
nM
n(r)
nM
AE
AA
Obrázek Šíření vln vláknu gradientním indexem
nM const. Jednak tak zvané vnitřní chyby,
u nichž záření absorbováno nečistotami
materiálu vlákna, nebo chybná místa jako
vzduchové bubliny nebo mikrotrhliny.
Světlovodné vlákno polymeru, cenově
výhodný flexibilní základní materiál,
disponuje relativně velkým jádrem, které
dovoluje vstupní vazbu velkých světelných
množství. současnosti cenově
výhodná technologie snadnou manipulací
nabízí celkovém rozsahu zařízení zřetelný
zisk hlediska odolnosti proti rušení
a výkonnosti.
Výhodou těchto vláken to, paprsky
se vrstvách vláken, které navenek
opticky méně lámou, šíří rychleji než uvnitř.
Díky malému tlumení lze realizovat přenosy
až dostupu kilometrů. Tento rozsah
jedné vlnové délky pohybuje 660 nm
do 1550 nm.
Z obrovského spektra elektromag-
netického záření vnímá lidské oko pouze
malou část.
U vláken gradientním indexem
(obrázek naproti tomu index lomu
světlovodného vlákna osy vlákna plášti
postupně zmenšuje.
Mnohovidová vlákna dovolují rozšíření
více vlastních vln (módů) jádru vodiče díky
relativně velkému průměru jádra.
Vlákna proto disponují velmi vysokou šířkou
pásma lze použít pro trasy km
vzdálenostmi. polymerová vlákna) rozlišují dvě
formy provedení světlovodných vláken:
– mnohavidová optická vlákna (Multimode)
– jednovidová optická vlákna (Singlemode).
Díky těmto vlastnostem světlovodné
vlákno stalo standardem moderních
průmyslových zařízeních.
– Mají-li být realizovány vzdálenosti 2800
m pomocí techniky rychlého spoje HCS,
příp. Tím rozšíření impulzu, které
vzniká díky různým dobám běhu, potlačeno.
Typy světlovodných vláken
Kromě základních materiálů (skleněná,
příp.
Normy: DIN 60794 DIN IEC 60793:
Světlovodná vlákna pro sdělovací
techniku
476 PHOENIX CONTACT 477PHOENIX CONTACT
INTERFACE Serial
Základy techniky světlovodných vláken
INTERFACE Serial
Základy techniky světlovodných vláken
Vysílač
Přijímač Vysílač
Světlovodné
vlákno
plně duplexní
Přijímač
CPU
CPU
λ /nmF/Hz
500
600
1 μm
10 μm
100 μm
1 mm
100 nm
10
24
10
22
10
20
10
18
10
16
10
14
10
12
10
10
10
8
10
6
10
4
10
2
1
700
660 nm
780 nm
850 nm
1300 nm
1550 nm
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
Frekvence Vlnová délka
kosmické
záření
γ záření
rentgenov
é záření
Rozsah
optického
záření
Krátké vlny
Ultra-
Krátké vlny
Střední vlny
Dlouhé vlny
Nejdelší vlny
použitívesdělovacítechnice
průmyslově
využívanýrozsah
Plastové
optické vlákno
Skelné
vlákno
Obrázek Elektromagnetické spektrum záření
2
1
Lom
Styčná plocha
Kolmice
1
výpadek světla
Styčná plocha
Kolmice
1 2
Styčná plocha
Totální odraz
Kolmice
Obrázek 2
nM
nM
nK
AE
AA
Výstupní
impulzy
nM const
