Волоконно-оптические компоненты линейки Versatile Link (VL), выпускаемые компанией Broadcom Limited (ранее Avago Technologies), пользуются заслуженной популярностью среди разработчиков промышленных систем передачи информации по всему миру. Вопрос применения оптического волокна в различных областях промышленности, энергетики и медицины освещался в нашей предыдущей статье. В этой же статье мы сделаем обзор линейки компонентов Versatile Link для передачи данных по пластиковому оптическому волокну (POF) в промышленных условиях.

ООО «ЭФО» является официальным дистрибьютором компании Broadcom Limited и имеет большой опыт поставки волоконно-оптических компонентов (в частности, компонентов VL) для представителей разных областей промышленности.

Компоненты Versatile Link – от Hewlett Packard до Broadcom Limited

Линейка волоконно-оптических компонентов Versatile Link была разработана компанией Hewlett Packard (HP) более 20 лет назад специально для промышленных систем передачи данных и постепенно стала завоевывать все большую популярность. Компоненты предназначались для передачи данных по пластиковому оптическому волокну (POF) с диаметром сердцевины и оболочки 980/1000 мкм, а также по кварцевому оптическому волокну в полимерной оболочке (HCS) 200/230 мкм для более протяженных линий связи (больше о типах оптических волокон Вы можете узнать здесь).

Линейка включала дискретные оптические передатчики и приемники, а также соединительные изделия (коннекторы и адаптеры), конструктивно отличающиеся от всех других волоконно-оптических компонентов, выпускаемых в то время. Немного забегая вперед, отметим, что именно особая конструкция компонентов VL во многом и послужила причиной их широкого распространения, поскольку позволяла быстро и просто организовать передачу информации даже в полевых условиях. Также разработчиков привлекала сравнительно низкая стоимость компонентов и их надежность.

Подразделение полупроводниковых компонентов компании HP впоследствии стало частью компании Agilent Technologies, а затем было преобразовано в Avago Technologies. В феврале 2016 года в результате слияния Avago Technologies и Broadcom Corporation была образована компания Broadcom Limited. Несмотря на значительные изменения, происходившие в продуктовом портфолио компании с течением времени, линейка Versatile Link не теряла своих позиций, но, наоборот, расширялась, модернизировалась и осваивала все новые области применения. И по сей день компоненты Versatile Link прочно занимают свое место среди огромного ассортимента компании Broadcom.

Итак, давайте рассмотрим основные особенности компонентов линейки Versatile Link, благодаря которым они получили широкое распространение в промышленности. Мы не будем обсуждать особенности конкретных компонентов, а дадим общую характеристику каждой группы (активные компоненты, соединительные изделия, кабель) и отметим информацию, помогающую получить представление об ассортименте компонентов VL. С каталогом компонентов VL Вы можете ознакомиться на сайте infiber.ru (сайт компании «ЭФО» по волоконно-оптической продукции) или на официальном сайте компании Broadcom.

Передатчики и приемники

В компьютерных сетях в качестве активного оборудования обычно применяются оптические трансиверы, представляющие собой передатчик и приемник в одном корпусе. Но в промышленных применениях далеко не всегда возникает необходимость в двухсторонней передаче информации. Поэтому для более экономичного использования средств и места на плате используются дискретные передатчики и приемники. Именно такие модули и входят в линейку Versatile Link.

Как передатчик, так и приемник, имеют одинаковое конструктивное исполнение. Корпус изготавливается из прочного огнестойкого пластика, способного выдержать суровые условия эксплуатации. Модуль имеет четыре вывода для управления и два штыря для дополнительной фиксации на плату. Расстояние между выводами такое же, как в стандартном корпусе DIP8 (2,54 мм). Для идентификации передающих и приемных модулей их корпуса имеют разные цвета. Все выпускаемые сегодня компоненты VL соответствуют RoHS (директива об ограничении содержания вредных веществ). Первые модули были рассчитаны на работу при температуре от 0 до 70 °С. Впоследствии были разработаны компоненты, работающие в индустриальном температурном диапазоне (от -40 до +85 °С).

Корпуса бывают трех видов, в зависимости от расположения оптического порта относительно печатной платы: горизонтальные, вертикальные и наклонные. Порт горизонтального модуля при монтаже на плату ориентирован параллельно поверхности платы, а порт вертикального – перпендикулярно. Некоторые модели имеют также третью модификацию, при которой порт расположен под углом 30°. Возможность такого выбора дает дополнительную свободу при проектировании системы.

Интересной особенностью компонентов VL является возможность их соединения друг с другом для экономии места на плате. Это возможно благодаря наличию L-образного выступа с одной стороны корпуса, который вставляется в соответствующий паз, расположенный на противоположной стороне соседнего модуля. Не рекомендуется объединять вместе больше четырех модулей.

Компоненты VL имеют особую конструкцию оптического разъема. Входной порт имеет две створки, выравнивающие и фиксирующие коннектор в оптическом разъеме при защелкивании. Такой механизм минимизирует потери на стыке и защищает от случайного отсоединения коннектора.

Как уже упоминалось ранее, компоненты Versatile Link предназначены для передачи данных по пластиковому оптоволокну. Некоторые модули также оптимизированы для HCS-волокна 200/230 мкм.

Передатчики и приемники VL делятся на несколько групп в зависимости от максимальной скорости передачи: до 40 кбит/с, до 1, 5, 10, 50 или 160 Мбит/с. Отличается также и дальность передачи, которая зависит не только от характеристик активных компонентов, но и от используемого кабеля и рабочей температуры. Типичная длина линии связи на основе компонентов VL составляет десятки-сотни метров, что удовлетворяет большинству промышленных применений.

Далее рассмотрим характеристики передатчиков и приемников более детально.

Передатчики

В качестве излучателя в передатчиках VL используется светодиод (LED) с длиной волны излучения 650 (660) нм. На эту длину волны приходится минимум затухания в пластиковом оптоволокне. К тому же такие светодиоды отличаются низкой стоимостью. На выходе передатчика установлена линза, фокусирующая излучение светодиода в оптическое волокно.

Большинство передатчиков представляют собой излучающие светодиоды и не имеют встроенного драйвера, что способствует гибкости при проектировании. Исключение составляют 50-мегабитные передатчики, которые имеют драйвер с TTL входом, причем одни модели имеют неинвертированный вход (включению светодиода соответствует высокий уровень электрического сигнала), а другие – инвертированный (включению светодиода соответствует низкий уровень электрического сигнала). Среди 10-мегабитных передатчиков есть модули с аналоговым входом.

Приемники

Приемный модуль содержит фотоприемник и схему обработки сигнала различной сложности. Большинство приемников имеют выход, совместимый со стандартными типами логики. 50-мегабитные приемники имеют TTL выход (неинвертированный или инвертированный). TTL выход есть и у некоторых 5-мегабитных приемников. 160-мегабитные приемники имеют аналоговый выход.

Трансиверы

Broadcom также выпускает оптические трансиверы (приемопередатчики) с разъемом VL, предназначенные для работы с пластиковым оптическим волокном. Однако конструктивно они сильно отличаются от модулей, описанных выше.

Коннекторы

Оптические коннекторы VL изготавливаются из пластика и имеют особую конструкцию, совместимую с разъемом оптического модуля.

Broadcom выпускает VL коннекторы для POF 980/1000 мкм и HCS 200/230 мкм, причем коннекторы для POF имеют несколько модификаций. Коннекторы различаются по способу их крепления на конце оптического кабеля. Часть коннекторов фиксируется при помощи металлического обжимного кольца, но есть и модели, не требующие обжима специальным инструментом. В последнем случае волокно надежно фиксируется самим корпусом коннектора. Некоторые VL коннекторы также имеют защелку, которая фиксируется в специальной выемке корпуса модуля и придает соединению дополнительную прочность. Компания изготавливает симплексные (одиночные) и дуплексные (сдвоенные) VL коннекторы.

Одним из главных преимуществ коннекторов VL является простота их монтажа. Изготовление оптического патч-корда (шнура) возможно в полевых условиях, не требует больших навыков и занимает считанные минуты. Что немаловажно, при монтаже коннекторов VL не используется эпоксидный клей. Необходимые приспособления (скалыватель, полировальные принадлежности и, при необходимости, обжимной инструмент) имеют значительно меньшую стоимость, чем в случае кварцевого оптоволокна. В качестве примера ниже представлена видеоинструкция монтажа коннектора VL от компании Broadcom (на видео используется коннектор, который подходит только для трансиверов с разъемом VL).

Для соединения участков линии между собой Broadcom также выпускает симплексные и дуплексные адаптеры (розетки) с разъемами типа VL.

Кабель

С компонентами VL в основном используется POF 980/1000 мкм и HCS 200/230 мкм. Компания Broadcom предлагает несколько модификаций POF кабеля. Это симплексные кабели в черной полиэтиленовой оболочке диаметром 2,2 мм, а также дуплексные кабели типа zip-cord (два кабеля, соединенные перемычкой). По свойствам используемого волокна кабели бывают трех видов:

• POF кабель со стандартным затуханием (0,22 дБ/м);
• POF кабель с уменьшенным затуханием (0,19 дБ/м);
• безгалогенный POF кабель с уменьшенным затуханием (0,19 дБ/м).

Для оптического датчика дуговой защиты и других подобных применений дополнительно выпускается POF кабель в прозрачной оболочке.

Возможно также приобретение готовых POF патч-кордов. Кабели и патч-корды с HCS-волокном можно приобрести у других производителей.

Отладочные платы

Для тестирования возможностей компонентов Versatile Link и оперативного создания прототипов устройств Broadcom также выпускает удобные демонстрационные наборы, состоящие из отладочной платы, передающего и приемного модулей и оптического патч-корда.

«Универсальное соединение»

Линейка Versatile Link по праву носит свое название («универсальное соединение»). Оптические характеристики и конструктивные особенности компонентов VL в совокупности с их низкой стоимостью и широким ассортиментом позволяют использовать их в бесчисленном множестве самых разных промышленных линий связи, что доказывается более чем двадцатилетним опытом разработчиков по всему миру.

В компании «ЭФО» Вы можете приобрести компоненты этой линейки, а также получить квалифицированную техническую консультацию по вопросу их применения в промышленных сетях. С ассортиментом компонентов VL Вы можете ознакомиться на нашем сайте:

• передатчики;
• приемники;
• коннекторы;
• адаптеры;
• кабель POF;
• отладочные платы.

Используемые материалы:

1. Versatile Link Family. Application Note 1035 (документ Broadcom AV02-0730EN, 27.08.2015)
2. Сайт Broadcom Limited: http://www.avagotech.com/products/industrial-fiber-optics