Los enlaces ópticos industriales pueden tener requisitos muy diferentes según dónde esté instalada la fibra y qué se espera que haga el enlace de comunicación. Una conexión corta dentro de un equipo industrial tiene prioridades de diseño muy diferentes a las de un enlace más largo de máquina a máquina o a nivel de planta.
Es por eso queFibra óptica plástica (POF),Sílice revestida dura (HCS)y convencionalfibra óptica de vidriono debe compararse únicamente por la distancia de transmisión.
Se diferencian en el material del núcleo, el diámetro del núcleo, la atenuación óptica, la tolerancia de acoplamiento, la capacidad de temperatura, los requisitos del conector y la distancia de transmisión práctica.
La mejor pregunta de ingeniería no es:
¿Qué fibra es mejor?
Es:
¿Qué fibra es mejor para la distancia requerida, la temperatura, la fuente óptica, el método de conexión, el entorno operativo y el costo total del sistema?
Esas variables suelen determinar el tipo de fibra más adecuado.
POF, HCS y fibra de vidrio: ¿cuál es la diferencia fundamental?
POF, HCS y fibra de vidrio convencional se diferencian principalmente en sumateriales de núcleo y revestimiento. POF normalmente usa un núcleo de polímero y un revestimiento de polímero, HCS combina un núcleo de sílice con un revestimiento de polímero duro, mientras que la fibra de vidrio convencional de grado de comunicación generalmente usa un núcleo y un revestimiento de sílice a base de sílice. Estas diferencias estructurales influyen en la atenuación, la tolerancia del acoplamiento, la precisión del conector, la capacidad de temperatura y la distancia de transmisión práctica.
Fibra óptica plástica (POF): núcleo de polímero y revestimiento de polímero
El POF de índice escalonado industrial se basa comúnmente en un núcleo de polímero PMMA rodeado por un revestimiento de polímero fluorado.
Una de sus características más importantes es su gran núcleo óptico. Un POF industrial típico de 1 mm puede tener un núcleo de aproximadamente980 µm dentro de una fibra de 1.000 µm.
Esto es extremadamente grande en comparación con la fibra de comunicación convencional.
El núcleo grande proporciona un objetivo óptico de gran tamaño, lo que hace que la alineación del transmisor a la fibra y de la fibra al receptor sea relativamente tolerante. Por lo tanto, las pequeñas desviaciones mecánicas en los conectores o en las interfaces ópticas son menos críticas que en el caso de fibras de vidrio con núcleos mucho más pequeños.
Para enlaces industriales cortos, esto puede simplificar tanto el diseño como el mantenimiento del sistema.
Por lo tanto, POF intercambia una atenuación óptica baja por ventajas tales como:
-
acoplamiento sencillo;
-
alineación tolerante del conector;
-
terminación de campo sencilla;
-
fácil mantenimiento;
-
Interfaces ópticas relativamente simples.
Cuando la distancia requerida es corta, estas ventajas pueden ser más importantes que lograr la menor pérdida de fibra posible.
HCS: Núcleo de sílice con revestimiento de polímero duro
Sílice revestida dura, o HCS, utiliza un núcleo de vidrio de sílice rodeado por un revestimiento de polímero duro.
Esto lo coloca estructuralmente entre el POF y la fibra convencional totalmente de sílice.
Una configuración HCS industrial común utiliza aproximadamente unNúcleo de sílice de 200 µm con revestimiento de aproximadamente 230 µm, aunque también están disponibles otros tamaños de núcleo.
El núcleo es mucho más pequeño que el núcleo de aproximadamente 1 mm utilizado en la POF industrial típica, pero considerablemente más grande que el núcleo de 50 µm de la fibra de comunicación multimodo convencional.
Debido a que la luz se propaga a través de un núcleo de sílice, HCS puede lograr una atenuación óptica mucho menor que PMMA POF y al mismo tiempo retener un objetivo óptico relativamente grande.
Para los sistemas industriales, esa combinación puede ser útil cuando el POF ya no proporciona suficiente margen óptico o distancia de transmisión, pero un sistema de fibra de vidrio convencional de núcleo pequeño agregaría una complejidad de instalación innecesaria.
Por lo tanto, HCS puede ocupar una útil posición intermedia:
menor pérdida óptica que POF, sin dejar de ser más tolerante al acoplamiento que la fibra de vidrio convencional de núcleo pequeño.
Fibra de vidrio convencional: núcleo de sílice y revestimiento de sílice
La fibra de vidrio convencional para comunicaciones generalmente utiliza un núcleo de sílice y un revestimiento de sílice.
Para sistemas industriales y de comunicación de datos,Fibra multimodo de 50/125 µmes un punto de referencia común. Las instalaciones más antiguas también pueden utilizar fibra multimodo de 62,5/125 µm.
La fibra de vidrio monomodo utiliza un modo óptico mucho más pequeño y está diseñada para aplicaciones que requieren distancias de transmisión mucho más largas y una atenuación muy baja.
En comparación con POF y HCS, la fibra de vidrio multimodo convencional tiene un núcleo mucho más pequeño. Por lo tanto, la geometría del conector, la alineación de las fibras y el acoplamiento óptico requieren una mayor precisión.
El beneficio es una atenuación mucho menor y el acceso a un ecosistema maduro para comunicaciones ópticas de mayor ancho de banda y distancias más largas.
Comparación de estructuras de POF, HCS y fibra de vidrio
| tipo de fibra |
Estructura de material típica |
Tamaño de núcleo representativo |
Característica general de ingeniería. |
| POF |
Núcleo de polímero + revestimiento de polímero |
~980 micras |
Acoplamiento óptico muy tolerante |
| HCS |
Núcleo de sílice + revestimiento de polímero duro |
~200 micras |
Acoplamiento intermedio y pérdida óptica. |
| Fibra de vidrio multimodo |
Núcleo de sílice + revestimiento de sílice |
50 micras |
Menor pérdida, alineación más estricta |
| Fibra de vidrio monomodo |
Núcleo de sílice + revestimiento de sílice |
Modo óptico mucho más pequeño |
Pérdida más baja y mayor alcance |
Estos valores son representativos más que universales. Diferentes familias de fibras y construcciones de cables pueden utilizar diferentes dimensiones.
Cómo cambia el diámetro del núcleo los requisitos de acoplamiento y fuente de luz
El diámetro del núcleo afecta más que el tamaño físico de la fibra. También influye en la facilidad con la que la luz puede lanzarse desde el transmisor a la fibra y capturarse en el receptor.
Por qué el POF de 1 mm es fácil de acoplar
Un POF de aproximadamente 1 mm presenta un objetivo óptico muy grande.
Esto proporciona una tolerancia de alineación sustancial entre el transmisor, el conector y el núcleo de fibra. Por lo tanto, los componentes ópticos industriales pueden utilizar interfaces mecánicas relativamente simples manteniendo al mismo tiempo un acoplamiento óptico confiable.
El núcleo grande es particularmente útil cuando el equipo debe ensamblarse rápidamente, recibir servicio en el campo o mantenerse sin equipo de procesamiento de fibra de precisión.
Para un enlace de comunicación corto, un acoplamiento simple y repetible puede ser más importante que minimizar cada decibelio de atenuación.
Por qué el HCS de 200 µm mantiene un acoplamiento más fácil
HCS reduce considerablemente el tamaño del núcleo en comparación con POF, pero un núcleo de 200 µm sigue siendo mucho más grande que el núcleo de 50 µm que se encuentra en la fibra de vidrio multimodo común.
Por lo tanto, conserva una tolerancia de acoplamiento útil al tiempo que se beneficia de la menor atenuación de un núcleo de sílice.
Esto hace que HCS sea adecuado para algunos enlaces industriales que han excedido el presupuesto óptico práctico o alcanzan los límites de POF pero que no requieren una arquitectura de fibra de estilo de telecomunicaciones convencional.
Por qué la fibra de vidrio de 50/125 µm requiere mayor precisión
Cuando el diámetro del núcleo disminuye a 50 µm, la alineación mecánica se vuelve más importante.
Los casquillos del conector, los extremos de las fibras y la alineación del transmisor deben controlar la ruta óptica con mayor precisión porque el área de recepción es mucho más pequeña.
La fibra de vidrio convencional aún puede proporcionar una excelente confiabilidad en sistemas industriales, pero generalmente depende de una conectorización más controlada que un sistema POF de 1 mm.
Diámetro del núcleo, tolerancia de acoplamiento y longitud de onda óptica
650 nm frente a 850 nm y más
La selección de fibra no se puede separar de la selección de fuente óptica.
El PMMA POF industrial está fuertemente asociado conluz roja visible alrededor de 650 nmy comúnmente se combina con transmisores LED industriales diseñados para este rango de longitud de onda.
HCS también se puede utilizar con sistemas ópticos de 650 nm y está disponible en diseños adecuados para longitudes de onda de aproximadamente650 nm y 850 nm.
La fibra de vidrio multimodo convencional comúnmente opera alrededor850 nm y 1300 nm, con 850 nm ampliamente utilizado para la comunicación de datos multimodo de corto alcance.
La fibra de vidrio monomodo se asocia comúnmente con longitudes de onda alrededor1310 nm y 1550 nm, donde una atenuación muy baja admite enlaces mucho más largos.
En la práctica, cambiar la fibra también puede requerir verificar la longitud de onda del transmisor, la sensibilidad del receptor y la interfaz óptica completa.
Una fibra con menor atenuación no es automáticamente compatible con un transceptor óptico existente.
¿Qué fibra soporta la mayor distancia de transmisión?
En general, la capacidad de transmisión progresa de POF a HCS y a fibra de vidrio convencional a medida que disminuye la atenuación óptica.
Sin embargo, el tipo de fibra por sí solo no define la distancia máxima de un enlace óptico industrial.
Por qué POF es principalmente un medio de corto alcance
El PMMA POF típico tiene una atenuación óptica relativamente alta.
El POF industrial representativo puede tener pérdidas del orden de aproximadamente150–200 dB/km alrededor de 650 nm.
Expresado en una distancia corta interna de la máquina, ese nivel de atenuación aún puede ser completamente aceptable. A lo largo de cientos de metros, la pérdida acumulada de fibra se vuelve mucho más significativa.
Por lo tanto, POF se asocia principalmente con comunicaciones a nivel de equipo corto en lugar de redes troncales ópticas de larga distancia.
La alta atenuación no hace que el POF sea técnicamente inferior en todas las aplicaciones.
Si el camino requerido es sólo de varios metros o varias decenas de metros, un acoplamiento más fácil y una terminación más sencilla pueden ser más valiosos que la menor atenuación de la fibra de sílice convencional.
Cómo HCS extiende su alcance más allá de POF
Reemplazar el núcleo de polímero con sílice reduce significativamente la atenuación.
Las fibras HCS industriales representativas pueden operar en elrango dB/km de un solo dígito, dependiendo de la longitud de onda y la construcción de la fibra.
Esto proporciona un margen óptico sustancialmente mayor que el típico PMMA POF y permite que los sistemas HCS admitan enlaces más largos.
Para aplicaciones industriales, HCS es particularmente útil cuando el sistema necesita alcance adicional pero aún se beneficia de una interfaz óptica de núcleo relativamente grande.
Por qué la fibra de vidrio convencional gana en alcance óptico
La fibra de vidrio multimodo convencional ofrece una atenuación aún menor.
La fibra multimodo representativa de 50/125 µm puede funcionar enrango bajo de dB/km de un solo dígito, dependiendo de la longitud de onda y el grado de fibra.
La fibra de sílice monomodo puede reducir la atenuación por debajo1dB/km, alcanzando aproximadamente unas pocas décimas de decibelio por kilómetro en longitudes de onda operativas monomodo comunes.
Para las comunicaciones a larga distancia, estas diferencias se vuelven cada vez más importantes.
Sin embargo, dentro de una máquina o sistema de control con una trayectoria óptica corta, la capacidad de transmisión a escala kilométrica puede proporcionar pocas ventajas prácticas.
Por qué no existe una distancia máxima universal
Es tentador asignar una distancia de transmisión máxima a cada tipo de fibra, pero eso puede resultar engañoso.
La distancia práctica del enlace depende de la completapresupuesto de potencia óptica, incluido:
-
potencia de salida del transmisor;
-
sensibilidad del receptor;
-
atenuación de fibra;
-
pérdidas de conectores;
-
longitud de onda operativa;
-
temperatura;
-
velocidad de datos;
-
margen óptico requerido.
Por lo tanto, diferentes familias de transceptores ópticos pueden producir distancias muy diferentes utilizando el mismo tipo de fibra.
Un sistema POF puede soportar sólo unas pocas decenas de metros en una aplicación mientras que otro sistema opera a mayor distancia. HCS puede extender esa distancia considerablemente, pero su alcance exacto aún está determinado por el sistema completo transmisor-receptor.
Por lo tanto, la selección de fibra debe comenzar con el rendimiento del enlace óptico requerido en lugar de un número de distancia universal.
Comparación de la atenuación de POF, HCS y fibra de vidrio
La escala de atenuación óptica ayuda a explicar por qué estas tecnologías de fibra tienden a ocupar diferentes rangos de aplicación.
Atenuación óptica y alcance de transmisión
| Tecnología de fibra |
Núcleo representativo |
Región de longitud de onda típica |
Escala de atenuación representativa |
| PMMA POF |
~980 micras |
~650 nanómetro |
~150–200dB/km |
| HCS de 200 µm |
~200 micras |
650/850 nm |
dB/km de un solo dígito |
| Vidrio multimodo de 50/125 µm |
50 micras |
850/1300 nanómetro |
dB/km bajos de un solo dígito |
| Vidrio monomodo |
Modo óptico pequeño |
1310/1550 nanómetro |
Menos de 1 dB/km |
Estas cifras son útiles para comprender el orden de magnitud relativo, no para especificar un vínculo industrial completo.
En el diseño real aún es necesario considerar la pérdida del conector, las características del transceptor, la temperatura de funcionamiento y la velocidad de datos.
Cómo cambia la temperatura la selección de fibras
La temperatura es una de las partes más simplificadas de la comparación de POF, HCS y fibra de vidrio.
Es incorrecto suponer que cada sistema POF tiene un límite de temperatura más bajo que cada sistema HCS, o que la selección de un núcleo de vidrio resuelve automáticamente un requisito de alta temperatura.
Por qué los límites de temperatura de POF dependen del sistema polimérico
POF contiene materiales poliméricos tanto en la fibra óptica como en la construcción circundante.
La temperatura puede afectar la atenuación, las propiedades mecánicas y la confiabilidad a largo plazo.
Los productos industriales POF están disponibles en diferentes construcciones y algunos están diseñados para temperaturas de funcionamiento que alcanzan aproximadamente+85°C.
Por lo tanto, la cuestión relevante no es simplemente si el POF puede tolerar el calor.
La verificación de ingeniería correcta es si elConstrucción específica de fibra y cable POF.está calificado para el perfil de temperatura requerido.
La temperatura de funcionamiento continuo, la temperatura máxima de exposición y las condiciones de servicio esperadas deben permanecer dentro de los límites nominales del sistema.
Cuando HCS puede extender la ventana de temperatura
HCS reemplaza el núcleo óptico de polímero con sílice, lo que proporciona flexibilidad de diseño adicional.
Sin embargo, los revestimientos, revestimientos, amortiguadores y cubiertas de cables de polímeros aún pueden imponer límites de temperatura.
Algunos sistemas de cables HCS industriales completos pueden tener rangos operativos alrededor+80°C, mientras que las construcciones especializadas de fibra HCS pueden extenderse hasta aproximadamente+125°C.
Por lo tanto, una simple clasificación de temperatura POF < HCS no es confiable. La capacidad de temperatura real depende de la construcción específica de fibra y cable.
La capacidad de temperatura depende del sistema de fibra completo
Cuando se hace necesaria la fibra de sílice especial
Cuando el entorno va mucho más allá de la capacidad de temperatura de los sistemas de cables convencionales basados en polímeros, las fibras de sílice especiales se vuelven cada vez más importantes.
Se pueden diseñar fibras de sílice con revestimientos especializados para altas temperaturas para entornos que alcanzan aproximadamente+300°Cen determinadas aplicaciones especializadas.
A estas temperaturas, la tecnología de recubrimiento, la construcción de amortiguadores, los conectores y la protección mecánica circundante se convierten en partes centrales del diseño del sistema de fibra.
Por qué las clasificaciones de la cubierta del cable y del conector son tan importantes como el material de fibra
El núcleo óptico es sólo una parte de un conjunto de fibra industrial terminado.
Un sistema completo puede incluir:
La temperatura utilizable del sistema está limitada por los componentes relevantes del conjunto completo.
Cuando un enlace POF se acerca a su límite de temperatura calificado, pasar a HCS o a un sistema de fibra de sílice apropiado puede proporcionar una ventana de diseño más amplia. Aún queda por comprobar el sistema completo de cables y conectores.
¿Qué fibra es más fácil de terminar e instalar?
El método de instalación afecta directamente los requisitos de mano de obra, la confiabilidad del campo y la estrategia de mantenimiento.
POF: Manejo de campo simple
El POF de núcleo grande es particularmente adecuado para terminaciones de campo simples.
Muchos sistemas de conectores POF industriales se pueden ensamblar utilizando procedimientos de corte, pelado o engarzado relativamente simples en lugar de equipos de empalme de fibra de precisión.
El núcleo grande también hace que la terminación sea más tolerante a pequeñas variaciones de alineación.
Esto es útil en:
-
construcción de maquinaria;
-
montaje del gabinete de control;
-
mantenimiento de equipos;
-
reemplazo de campo;
-
Enlaces cortos de comunicación industrial.
Cuando es necesario reemplazar rápidamente cables dañados, la simplicidad de la instalación puede convertirse en una ventaja importante a nivel del sistema.
HCS: Engarzar y dividir como término medio
Ciertos sistemas HCS admitenengarzar y dividirterminación.
Los diseños compatibles pueden evitar los pasos de epoxi y pulido y permitir la terminación en campo utilizando herramientas manuales relativamente simples.
Por lo tanto, HCS puede combinar un núcleo óptico de sílice y una atenuación mucho menor que POF con métodos de instalación diseñados para servicio de campo industrial.
No todos los productos HCS utilizan el mismo método de terminación, por lo que se debe verificar el conector y el proceso de terminación para el sistema de fibra específico.
Fibra de vidrio: mayor precisión de alineación y terminación
Los sistemas convencionales de fibra de vidrio multimodo y monomodo utilizan núcleos ópticos mucho más pequeños.
Por lo tanto, la calidad del conector y la alineación de las fibras se vuelven más críticas.
Los conjuntos de fibra de vidrio terminados en fábrica pueden proporcionar un rendimiento y una confiabilidad excelentes, pero la conectorización en campo normalmente requiere un mayor control del proceso.
En sistemas donde el cable se instala una vez y rara vez se toca, esto puede presentar pocas desventajas.
Cuando el equipo recibe mantenimiento o modificación con frecuencia, la simplicidad de la terminación puede tener mucho más peso.
Terminación e instalación de campo: POF frente a HCS frente a fibra de vidrio
Fiabilidad mecánica en entornos industriales
La fiabilidad mecánica no debe reducirse a una simple comparación entre plástico y vidrio.
La construcción del cable terminado es tan importante como el propio material óptico.
POF se beneficia de su gran construcción de polímero y de sus características de manejo generalmente indulgentes.
Las fibras industriales HCS pueden diseñarse para resistir vibraciones, abrasión, flexión repetida, cargas de tracción y exposición química.
La fibra de vidrio convencional también puede ser muy confiable cuando está protegida por amortiguadores, elementos de resistencia y camisas adecuados.
Una comparación mecánica práctica debería separar cuatro preguntas:
-
¿Cómo se comporta la fibra desnuda?
-
¿Qué recubrimiento o buffer lo protege?
-
¿Cómo se incorpora la fibra al cable terminado?
-
¿Qué tan robusto es el conector o la terminación?
Un cable industrial de fibra de vidrio diseñado adecuadamente puede ser más adecuado para un entorno exigente que un cable POF mal protegido.
El material de la fibra por sí solo no determina la confiabilidad mecánica.
Costo de POF, HCS y fibra de vidrio: compare todo el enlace, no solo el cable
El precio de la fibra es sólo una parte del coste del sistema.
Una comparación significativa también debería incluir:
-
transmisor y receptor óptico;
-
conectores;
-
herramientas de terminación;
-
requisitos de habilidades técnicas;
-
tiempo de instalación;
-
método de reparación en campo;
-
requisitos de mantenimiento;
-
margen óptico;
-
protección ambiental requerida.
Para un enlace industrial corto, POF puede resultar económicamente atractivo porque los componentes ópticos simples y la terminación simple pueden reducir la complejidad del sistema instalado.
HCS puede tener un costo de componente más alto, pero proporciona el margen óptico adicional requerido para enlaces más largos sin pasar directamente a una arquitectura de fibra de vidrio de núcleo más pequeño.
La fibra de vidrio convencional generalmente exige un control más estricto de los conectores, pero su baja atenuación y su amplio ecosistema óptico se vuelven cada vez más valiosos a medida que aumentan los requisitos de distancia y ancho de banda.
Por esta razón, la fibra de menor precio no necesariamente produce el menor costo de enlace instalado, mientras que la fibra con el mejor rendimiento óptico puede proporcionar una capacidad que un enlace industrial corto no necesita.
Por qué los equipos industriales todavía utilizan POF para comunicaciones de corta distancia
La fibra de vidrio convencional ofrece una atenuación mucho menor que la POF, pero muchos enlaces ópticos industriales no están diseñados para una distancia de transmisión máxima.
Dentro de máquinas, convertidores, servosistemas, unidades y otros equipos industriales, el camino óptico puede ser relativamente corto.
En estas condiciones, los ingenieros pueden otorgar mayor valor a:
En un enlace muy corto, la diferencia entre fibra de alta y baja pérdida puede tener mucha menos importancia práctica que en cientos de metros o kilómetros.
POF sigue siendo útil porque resuelve un problema de optimización diferente.
No necesita competir con la fibra de vidrio monomodo en la distancia máxima de transmisión. Su valor radica en proporcionar un enlace óptico simple y práctico donde la distancia requerida permanece dentro del presupuesto óptico del sistema.
¿Cuándo es HCS el mejor término medio?
HCS se vuelve particularmente útil cuando un sistema basado en POF comienza a encontrar limitaciones ópticas pero la aplicación aún se beneficia de una fibra industrial de núcleo relativamente grande.
Una transición típica puede entenderse como:
POF proporciona una conexión e instalación sencillas
↓
La distancia requerida o el margen óptico aumentan
↓
La atenuación de POF se vuelve restrictiva
↓
HCS introduce un núcleo de sílice de menor pérdida manteniendo un diámetro de núcleo relativamente grande
Por lo tanto, HCS puede ser adecuado cuando una aplicación necesita alguna combinación de:
-
mayor distancia de transmisión que el POF típico;
-
atenuación óptica significativamente menor;
-
compatibilidad con sistemas ópticos industriales de 650 nm;
-
mayor tolerancia de acoplamiento que la fibra de vidrio convencional de 50/125 µm;
-
terminación práctica de campo;
-
capacidad ambiental adicional;
-
más margen óptico sin pasar inmediatamente a una arquitectura de fibra estilo telecomunicaciones.
HCS no es universalmente mejor que POF o fibra de vidrio convencional.
Para un enlace muy corto donde domina la simplicidad, POF puede seguir siendo la opción más adecuada.
Para comunicaciones de larga distancia, ancho de banda elevado o compatibilidad con redes ópticas estándar, la fibra de vidrio convencional puede ser más adecuada.
HCS se vuelve más valioso cuando los requisitos de la aplicación se encuentran entre esas dos regiones.
Cómo elegir entre POF, HCS y fibra de vidrio
El método de selección más confiable es evaluar la aplicación completa en lugar de elegir únicamente por el material de la fibra.
Marco de selección de fibras industriales: POF, HCS o fibra de vidrio
1. Defina la distancia de enlace requerida
Comience con la distancia de comunicación física y el margen óptico requerido.
Los enlaces cortos de equipos internos suelen ser compatibles con POF.
A medida que aumenta la distancia, el HCS se vuelve más atractivo debido a su atenuación mucho menor.
Para enlaces aún más largos, la fibra de vidrio convencional multimodo o monomodo generalmente proporciona el rendimiento óptico más potente.
2. Definir el rango de temperatura
Controlar:
-
temperatura mínima de funcionamiento;
-
temperatura máxima continua;
-
temperatura máxima temporal;
-
condiciones de servicio esperadas.
No asuma que el material del núcleo de la fibra por sí solo determina el resultado.
El sistema de fibra, buffer, cable y conector debe seguir siendo adecuado para el rango de temperatura requerido.
3. Verifique la fuente óptica existente
Si un diseño industrial existente ya utiliza un transmisor y un receptor de 650 nm, POF y HCS compatibles pueden integrarse de forma natural.
Pasar a una arquitectura de fibra de vidrio diferente puede requerir cambios en otras partes de la interfaz óptica.
Por lo tanto, la fibra y la fuente óptica deben evaluarse juntas.
4. Determine la velocidad de datos requerida y el presupuesto óptico
Las velocidades de datos más altas pueden reducir la distancia de transmisión práctica incluso cuando la propia fibra es capaz de alcanzar un mayor alcance.
Evalúe el presupuesto óptico real en lugar de seleccionar la fibra únicamente a partir de la atenuación nominal.
5. Decida cómo se debe instalar y mantener el cable
Considerar:
-
si la fibra tendrá terminación de fábrica;
-
si se requiere terminación de campo;
-
con qué frecuencia se dará servicio al equipo;
-
si se dispone de herramientas de fibra de precisión;
-
con qué facilidad se debe reemplazar un cable dañado.
En algunos sistemas industriales, la simplicidad del mantenimiento es una de las razones más importantes para utilizar POF o un sistema HCS apropiado.
6. Evaluar el entorno mecánico y químico.
Considere la vibración, la flexión, la abrasión, la carga de tracción, la exposición a productos químicos y la flexión repetida.
Evalúe la construcción del cable terminado en lugar de solo el material de fibra desnudo.
7. Compare el costo total instalado
Finalmente, compare el enlace óptico completo.
| Condición de ingeniería |
tendencia POF |
tendencia HCS |
Tendencia del vidrio convencional |
| Enlace de equipo muy corto. |
Fuerte |
Posible |
A menudo innecesario |
| Terminación de campo simple |
Fuerte |
Fuerte con sistemas adecuados |
Más exigente |
| Óptica industrial existente de 650 nm |
Fuerte |
Fuerte |
Dependiente del sistema |
| Distancia de transmisión media |
Limitado |
Fuerte |
Fuerte |
| Larga distancia de transmisión |
Débil |
Condicional |
Fuerte |
| Requisito de alta temperatura |
Dependiente del producto |
Dependiente del producto, con opciones de temperatura más alta |
Opciones de especialidad más amplias |
| Atenuación óptica más baja |
Débil |
Medio |
Fuerte |
| Tolerancia máxima de acoplamiento |
Fuerte |
Medio |
Más bajo |
| Simplicidad en el mantenimiento de campo |
Fuerte |
Fuerte con sistemas adecuados |
Más dependiente del proceso |
| Red óptica estándar de alto ancho de banda |
Limitado |
Limitado o condicional |
Fuerte |
Esta tabla describe tendencias de selección generales en lugar de clasificaciones universales.
La elección final depende de cómo interactúan estos requisitos en el sistema real.
Conclusión
POF, HCS y fibra de vidrio convencional solucionan diferentes problemas de comunicación industrial.
POFEs particularmente eficaz cuando el enlace es corto y el diseño se beneficia de una tolerancia de acoplamiento de núcleo grande, conectores simples, instalación sencilla y mantenimiento conveniente.
HCScombina un núcleo de sílice con un revestimiento de polímero duro, lo que le otorga una atenuación sustancialmente menor que la de PMMA POF y, al mismo tiempo, conserva un núcleo relativamente grande. Puede resultar útil cuando un sistema industrial necesita más alcance o margen óptico sin renunciar a todas las ventajas de instalación asociadas con la fibra de núcleo grande.
Fibra de vidrio convencionalProporciona la atenuación más baja, la mayor capacidad de larga distancia y una amplia compatibilidad con arquitecturas ópticas estándar de alto ancho de banda, pero generalmente requiere una alineación óptica más estricta y una conectorización más controlada.
No hay un único ganador.
Un proceso práctico de selección de fibras industriales debería considerar:
Distancia + Temperatura + Fuente de luz + Método de conexión + Medio ambiente + Costo total del sistema
Cuando estas variables se consideran juntas, el tipo de fibra más apropiado resulta mucho más fácil de identificar.
Preguntas frecuentes
¿El HCS es un tipo de fibra de vidrio?
HCS contiene un núcleo de vidrio de sílice, por lo que su núcleo óptico es de vidrio. Sin embargo, a diferencia de la fibra de comunicación convencional totalmente de sílice, la HCS utiliza un revestimiento de polímero duro alrededor del núcleo de sílice. Esta construcción híbrida le proporciona una pérdida óptica menor que la típica PMMA POF, al tiempo que conserva un núcleo más grande que la fibra de vidrio multimodo convencional.
¿Hasta dónde pueden transmitir POF, HCS y fibra de vidrio en sistemas industriales?
No existe una distancia máxima universal para ninguno de los tres. El POF se utiliza generalmente para enlaces más cortos debido a su mayor atenuación, el HCS puede ampliar sustancialmente el alcance práctico y la fibra de vidrio convencional soporta distancias mucho más largas. La distancia real depende de la potencia del transmisor, la sensibilidad del receptor, la longitud de onda, la pérdida del conector, la velocidad de datos, la temperatura y el margen óptico requerido.
¿Se puede utilizar POF en equipos industriales de alta temperatura?
Sí, siempre que el sistema de cable y fibra POF específico esté calificado para la temperatura requerida. Algunas construcciones industriales de POF tienen una clasificación de aproximadamente +85 °C. Las aplicaciones fuera del rango calificado pueden requerir una construcción de POF diferente, HCS o un sistema de fibra de sílice especial adecuado.
¿Por qué utilizar POF si la fibra de vidrio tiene una atenuación mucho menor?
La baja atenuación no es el único objetivo de diseño en un enlace industrial corto. POF ofrece un núcleo muy grande, una generosa tolerancia de acoplamiento, una conectorización sencilla y un mantenimiento sencillo en el campo. Cuando la distancia de transmisión es corta, esas ventajas pueden ser más valiosas que la atenuación mucho menor de la fibra de vidrio convencional.
¿Cuándo se debe elegir HCS en lugar de POF?
HCS se vuelve atractivo cuando POF ya no proporciona suficiente distancia de transmisión o margen óptico, pero la aplicación aún se beneficia de un núcleo relativamente grande y una terminación industrial práctica. Puede servir como una opción intermedia entre el POF de núcleo grande y la fibra de vidrio convencional de núcleo pequeño.
¿Qué factores deben comprobar los ingenieros antes de seleccionar la fibra óptica industrial?
Los ingenieros deben evaluar la distancia de transmisión requerida, el rango de temperatura, la longitud de onda óptica, la compatibilidad del transmisor y el receptor, la velocidad de datos, el presupuesto de potencia óptica, el método de conexión, los requisitos de mantenimiento de campo, el entorno mecánico y el costo total del sistema instalado. El material de fibra por sí solo no debería determinar la selección.
¡Su mensaje debe tener entre 20 y 3.000 caracteres!
