Fiberoptika u automatizaciji

logo_mikrokontrol                 Prenosom podataka putem provodnih metala nailazi se na raznorazna ometanja usled osetljivosti električnih signala na mnogobrojne smetnje iz sredine. Ovi problemi prevaziđeni su uvođenjem bržih, pouzdanijih i sigurnijih fiber-optičkih vlakana kao sredstva komunikacije.
Optičko vlakno je tanak medijum prečnika od 2 do 125 mikrona kroz koji se informacija prostire u obliku modulisanih svetlosnih impulsa. Prave se od stakla ili plastike, a pokazalo se da kvarcno staklo (amorfni silicijum-dioksid SiO2) pokazuje izvanredne performanse posebno u niskom slabljenju signala i mehaničkim svojstvima vlakana. Glavne komponente fiber optičkih kablova su jezgro, omotač i zaštitni omotač. Jezgro je od plastike ili stakla i presvučeno je materijalom koji ima različita optička svojstva od jezgra. Zaštitni omotač je pretežno napravljen od plastičnog materijala i predstavlja zaštitu od vlage, mehaničkih oštećenja i sličnih uticaja iz okoline.

Struktura fiber optičkog kabla

Struktura fiber optičkog kabla

Optički sistem prenosa ima 3 komponente:

  • Predajnik/izvor svetlosti – LED ili laserska dioda koja pretvara električni signal u svetlosni zrak
  • Optičko vlakno – prenosni medijum
  • Prijemnik – foto senzor koji pretvara svetlosni zrak u električni signal
    Optički fiber funkcioniše tako što omogućava prenos svetlosti kroz jezgro. Na jednom kraju fibera postavlja se svetlosni izvor koji emituje kratke, ali brze svetlosne impulse koji ulaze u jezgro i detektuju se na prijemnoj strani gde se ponovo konvertuju u električni signal. Princip po kojem se informacija prenosi optičkim vlaknom zasnovan je na totalnoj refleksiji, pojavi koja se javlja na graničnoj površini koja deli dve optičke sredine različite optičke gustine. Svetlost dospeva u jezgro pod određenim uglom potrebnim da dođe do totalne refleksije zbog koje se svetlosni zrak konstantno odbija od granične površine jezgro/omotač putujući tako kroz vlakno do prijemnika.

Dva osnovna tipa optičkih vlakana su:

  • Multimodna (višerežimska)
    Pružaju mogućnost prostiranja više zraka od više različitih izvora. Sistemi bazirani na mulitmodnim vlaknima su jeftiniji i češće se koriste.
  • Jednomodna ( jednorežimska)
    Tanja vlakna kroz koja je moguće preneti samo jedan svetlosni zrak. Predstavljaju dobar izbor ukoliko je potrebno preneti informaciju na veće udaljenosti.
Multimodna i jednomodna optička vlakna

Multimodna i jednomodna optička vlakna

Prednosti optičkih kablova:

  • Veći propusni opseg – 10-100GBps
  • Manje dimenzije i težina u odnosu na bakarne kablove
  • Lakše postavljanje u zemlju, vodu, na stubove ili dalekovode
  • Manje slabljenje signala što dozvoljava domete i do 200km bez pojačavanja signala
  • Elektromagnetska izolacija – otporni na uticaje spoljašnjih elektromagnetskih polja što znači da nisu podložni interferenciji, impulsnom šumu i preslušavanju

Mane optičkih kablova:

  • Veća preosečna cena u odnosu na bakarne
  • Osetljivi su na radioaktivno zračenje.

Razvojem tehnologije došlo je do sve veće primene fiber-optičih kablova kao adekvatne zamene za standardnu žičanu vezu.

 Primer primene fiber-optike u komunikaciji

              Predstavićemo kratku analizu komunikacije između jedne upravljačke i jedne distribuirane jedinice putem bakarnih provodnika sa jedne i optičkog komunikacionog sistema sa druge strane. Uzmimo kao primer slučaj u kojem je razdaljina između pomenutih uređaja nešto veća od 100m. Prema standardu, najveća razdaljina između dve jedinice koje komuniciraju bakarnim provodnicima ne sme biti veća od 100m. Uz daljinsko ograničenje koje često može biti neprihvatljivo, postoji i opasnost od različitih ometanja signala na datoj razdaljini. Sigurniji način komuniciranja na ovoj i većim udaljenostima svakako predstavlja optički sistem koji sadrži optički kabl i media konvertor sa prijemne i predajne strane kabla. Ovo znači da prenos podataka fiberom zahteva prilagođavanje pristupnim bakarnim provodnicima u vidu dva konvertora koji dobijenu informaciju putem bakarnih provodnika adekvatno konvertuju i prenose ka optičkim. Pri izboru optičkih konvertora treba voditi računa o tipu mrežnog protokola. Ukratko predstavimo računicu: uzmimo da je cena bakarnih i multimodnih fiber-optičkih kablova približno jednaka. Prenos optičkim vlaknom zahteva 2 media konvertora, što na cenu kabla dodaje iznos od 2×150€ uz garanciju brzog i sigurnijeg prenosa. Kako se razdaljina povećava, prednosti optičkog prenosa postaju sve očiglednije, a računica sve više pogodnija za isti.
Mikro Kontrol u svim projektima na kojima radi bira fiber-optičku tehnologiju i sa dugogodišnjim iskustvom može da ponudi odgovarajuće rešenje sa opisanim kablovima kao sredstvom komunikacije.

Primena fiber-optike

Primena fiber-optike

Primer primene fiber – optike u senzorici

              Kriterijumi za izbor fiber-optičkih senzora mogu biti vrlo zahtevni kada se radi o aplikacijama u sredinama sa ekstremnom temperaturom i agresivnim hemikalijama i potrebnom visokom preciznošću uz ograničen prostor montiranja. Sa širokim opsegom E32 serije senzora i pojačavačkim jedinicama koje su lagodne za korišćenje, obezbeđene su najbolje performanse za aplikaciju u kojoj se koriste. Najviši kvalitet kontrole u procesu dizajna i proizvodnje senzora garantuju preciznost i dug vek trajanja.
Performanse za potrebnu detekciju:

  • Dug vek trajanja
  • Lagodna ugradnja i prilagođavanje
  • Širok asortiman modela namenjenih posebnim aplikacijama

Članak objavljen: decembar 2014

MIKRO KONTROL d.o.o.
Vase Pelagića 30
11000 Beograd, Srbija
telefon: 011/3699 080 , 3699 939
email: office@mikrokontrol.rs
logo_mikrokontrol

Knjige & Literatura


Besplatan download knjiga i literature.
Online e-book knjige i literatura.
PLC knjige na srpskom jeziku. Pogledajte izbor PLC knjiga na našim web stranama...
Aplikacije & Primeri

Gotove aplikacije i primeri programa za PLC uređaje koje proizvode kompanije SIEMENS, OMRON, Automation Direct.
Pogledajte izbor PLC aplikacija i primera na našim web stranama...
Članci

Najnoviji članci na srpskom jeziku o PLC-ovima, njihovoj nameni, programiranju, aplikacijama, savremenoj industrijskoj opremi i savremenim rešenjima upravljanja industrijskim procesima.
Pogledajte izbor članaka na našim web stranama...
Pitanja & Odgovori (FAQ)