Оптоволоконная система связи, принцип ее работы.

Оптоволоконная система связи, принцип её работы

Оптоволоконная система связи — это система передачи информации, в которой данные передаются по оптическому волокну с помощью световых импульсов.

Вместо электрического сигнала, как в медном кабеле, используется световой сигнал.

Основные элементы оптоволоконной системы

Обычно система включает:

• передатчик;

• источник света — светодиод или лазер;

• оптическое волокно;

• приёмник;

• фотодиод;

• электронную схему обработки сигнала.

Упрощённо:

Принцип работы

Сначала электрический цифровой сигнал преобразуется в последовательность световых импульсов.

Например:

Световые импульсы поступают в оптическое волокно и распространяются по нему до приёмника.

На другом конце линии фотоприёмник преобразует свет обратно в электрический сигнал.

После этого электронная схема восстанавливает переданные данные.

Почему свет остаётся внутри волокна

Оптическое волокно состоит из:

• сердцевины;

• оболочки.

Сердцевина имеет один показатель преломления, а оболочка — другой.

За счёт явления полного внутреннего отражения свет распространяется вдоль волокна и практически не выходит наружу.

Упрощённо:

Свет многократно отражается внутри сердцевины и проходит большое расстояние.

Виды оптического волокна

Основные типы:

• одномодовое;

• многомодовое.

Одномодовое волокно

Имеет сердцевину небольшого диаметра и используется для передачи сигнала на большие расстояния.

Преимущества:

• большая дальность;

• высокая скорость;

• небольшое затухание.

Многомодовое волокно

Позволяет распространяться нескольким световым модам.

Обычно применяется на меньших расстояниях.

Преимущества оптоволоконной связи

Основные достоинства:

• высокая скорость передачи данных;

• большая пропускная способность;

• возможность передачи на большие расстояния;

• малая чувствительность к электромагнитным помехам;

• отсутствие гальванической связи между устройствами;

• устойчивость к наведённым напряжениям;

• небольшой вес кабеля;

• высокая надёжность.

Для промышленной автоматизации особенно важно, что оптоволокно не проводит электрический ток.

Поэтому оно удобно:

• между зданиями;

• между удалёнными шкафами автоматики;

• в местах с сильными электромагнитными помехами;

• при наличии большой разности потенциалов между точками заземления.

Недостатки

• более высокая стоимость оборудования;

• сложнее монтаж и ремонт;

• требуется специальный инструмент для соединения волокон;

• чувствительность волокна к чрезмерному изгибу;

• необходимость применения оптических преобразователей и трансиверов.

Применение в системах автоматизации

Оптоволоконные линии применяются для:

• промышленного Ethernet;

• связи между ПЛК;

• соединения SCADA и удалённых объектов;

• резервных сетей;

• связи между зданиями;

• передачи данных на большие расстояния;

• защиты интерфейсов от электромагнитных и грозовых воздействий.

Например:

Кратко для ответа по билету

Оптоволоконная система связи передаёт информацию с помощью световых импульсов по оптическому волокну. Передатчик преобразует электрический сигнал в оптический, свет распространяется по сердцевине волокна за счёт полного внутреннего отражения, а фотоприёмник на другом конце преобразует его обратно в электрический сигнал.

Основные преимущества оптоволокна — высокая скорость, большая дальность передачи, помехоустойчивость и отсутствие гальванической связи. В промышленной автоматизации оно применяется для Ethernet-сетей, связи между удалёнными объектами и работы в условиях сильных электромагнитных помех.