Комбинација ротационог зглоба са оптичким влакнима и електричног клизног прстена преноси оптичке податке, електричну снагу и електричне сигнале преко истог ротационог интерфејса.
Ротациони спој са оптичким влакнима, обично скраћено ФОРЈ, одржава оптичку путању између стационарних и ротирајућих влакана. Електрични клизни прстен носи напајање, контролна кола, сензоре, енкодере, сигурносна кола или канале комуникације засноване на бакру{1}}. Када иста осовина такође мора да преноси ваздух, гас, вакуум, расхладну течност или хидрауличне медије, ротационом споју се може додати склоп.
Тежак део није једноставно постављање неколико канала у једно кућиште. Оптички систем, електрична кола, геометрија осовине, ротација, вођење каблова, окружење, приступ сервису и тестови прихватања морају да раде заједно.
За основно објашњење оптичке компоненте, погледајте БиТуне-ов водич заоптички клизни прстен. Пројекти који захтевају наменску{1}}оптичку и електричну конфигурацију такође могу да почну саприлагођени клизни прстенасортиман производа.
Шта ради сваки део скупштине?
ФОРЈ и електрични клизни прстен обављају различите функције.
| Компонента | Примарна функција | Потребне су типичне информације |
|---|---|---|
| Ротациони спој са оптичким влакнима | Преноси један или више оптичких канала преко ротационог интерфејса | Тип влакна, таласна дужина, број канала, конектори, губитак уметања и динамичке варијације |
| Електрични клизни прстен | Преноси снагу и проводне електричне сигнале | Напон, стална и вршна струја, тип сигнала, уземљење, каблови и конектори |
| Пнеуматски или хидраулични ротациони спој | Преноси гас, вакуум или течне медије | Медијум, притисак, проток, температура, прикључци, цурење и компатибилност материјала |
| Механичка интеграција | Одржава монтажу, ротацију и управљање кабловима | Отвор, прирубница, спољни пречник, дужина, обртни момент, брзина, отпуштање и сервисни размак |
ФОРЈ обично не преноси електричну енергију. Премештање главне путање података на оптичко влакно такође не уклања све електричне захтеве. Мотори, кочнице, осветљење, енкодери, крајњи прекидачи, извори напајања и сервисна кола могу и даље имати потребу за проводним каналима.
Склопови који комбинују неколико технологија преноса се обично описују каохибридни клизни прстенови.
Интегрисани склоп или одвојене ротационе компоненте?
Једна интегрисана јединица може смањити држаче, независне излазе каблова и рад на поравнању. Одвојене компоненте могу олакшати будућу замену или надоградњу технологије.
| Фактор одлуке | Интегрисани ФОРЈ и клизни прстен | Одвојене компоненте |
|---|---|---|
| Инсталациони простор | Може смањити број кућишта и адаптера | Може захтевати више аксијалног или радијалног простора |
| Поравнање | Управља се у оквиру једног дизајнираног склопа | Мора се контролисати структуром машине |
| Провођење каблова | Оптички и електрични излази се могу координирати | Свакој компоненти је потребно посебно усмеравање и растерећење напрезања |
| Употребљивост | Уклањање једног склопа може прекинути неколико функција | Оптички или електрични модул се може заменити независно |
| Квалификација | Један интегрисани план тестирања може покрити комплетну јединицу | Свака компонента може имати независан план квалификација |
| Будуће промене | Промена може утицати на комплетан склоп | Један модул се може надоградити без замене другог |
| Набавка | Један добављач може координирати интерфејсе и документацију | Више добављача може понудити више избора компоненти |
Интегрисани дизајн је често привлачан када је простор ограничен или када би одвојени уређаји створили тешко поравнање и каблирање. Модуларни распоред може бити пожељнији када се ФОРЈ мора заменити независно или када оптички и електрични системи прате веома различите планове развоја.
Пет инжењерских улаза који контролишу дизајн
1. Прво дефинишите постојећи оптички систем
Немојте бирати ФОРЈ само из насловне брзине преноса података. Почните са опремом која је већ инсталирана на стационарној и ротирајућој страни.
Идентификујте:
- Модели предајника и пријемника
- Минимална излазна снага предајника
- Осетљивост пријемника и максимални улаз пријемника
- Једномодно-модно или вишемодно влакно
- Радна таласна дужина
- Постојећи конектори и полирање
- Потребна удаљеност везе
- Тренутни патцх каблови и адаптери
- Протокол података и брзина преноса података
ИТУ{0}}Т Г.652описује геометријске, механичке и преносне атрибуте једномодног-модног оптичког влакна и кабла.ИТУ{0}}Т Г.651.1покрива 50/125 μм мултимодски градирани-индексни кабл са оптичким влакнима. Ови документи помажу у дефинисању карактеристика влакана, али не замењују примопредајник и системске захтеве.
| Селекционо питање | Систем једног{0}}мода | Мултимоде Систем |
|---|---|---|
| Постојећа опрема | Мора да користи компатибилне примопредајнике једног{0}}модног режима, влакна и таласну дужину | Мора се користити компатибилне мултимодне примопредајнике, влакна и таласне дужине |
| Главни фокус дизајна | Оптички буџет, удаљеност, губитак поврата и стање конектора | Захтев за пропусни опсег{0}}удаљеност, услови покретања и компатибилност конектора |
| Директна замена | Не треба га заменити мултимодним само да би се поједноставио извор | Не би требало да буде замењен једним-режимом без прегледа комплетне везе |
Канали са једним{0}}им режимом и више модова могу бити присутни у једном прилагођеном склопу, али сваки канал мора да задржи сопствена компатибилна влакна, таласну дужину, конекторе и примопредајнике.
2. Одредите број канала и направите буџет оптичке снаге
Преброј оптичке путање од стварне архитектуре система. Дуплексна веза може да користи два влакна, док двосмерна или мултиплексна архитектура може да користи другачији аранжман. Оптичко мултиплексирање мора бити процењено као део комплетног оптичког система, а не претпостављено само од ФОРЈ-а.
Најгоре{0}}губитак путање треба да обухвата:
- Фиксно{0}}слабљење влакана
- Губитак спољашњег конектора
- Губитак спајања и адаптера
- ФОРЈ инсерцијски губитак
- Максимална промена губитка{0}}уметања током ротације
- Додатни губици узроковани одређеним условима околине
- Инжењерска маргина изабрана за апликацију
Користите минимални гарантовани излаз предајника и потребну осетљивост пријемника уместо типичних вредности.
Доступан оптички буџет=минимални излаз предајника − осетљивост пријемника
Преостала маргина=доступан оптички буџет − најгори- губитак путање
Пошто се излаз предајника и осетљивост пријемника обично наводе у дБм, док се губици на путу наводе у дБ, јединицама и знацима се мора руковати доследно.
Илустративни оптички буџет
Следећи пример је хипотетички и није спецификација БиТуне производа.
| Буџетска ставка | Илустративна вредност |
|---|---|
| Минимални излаз предајника | -3,0 дБм |
| Осетљивост пријемника | -12,0 дБм |
| Доступан оптички буџет | 9,0 дБ |
| Фиксни губитак кабла и спајања | 0,8 дБ |
| Губитак екстерног конектора и адаптера | 1,0 дБ |
| Максимални губитак уметања ФОРЈ | 3,0 дБ |
| Максимална варијација ротације | 0,6 дБ |
| Додатак за инжењеринг пројекта | 1,0 дБ |
| Укупни губитак путање{0}}у најгорем случају | 6,4 дБ |
| Преостала маргина | 2,6 дБ |
Прихватљива маргина зависи од оптичке опреме, домета животне средине, стратегије одржавања и ризика пројекта. Пример само показује процес израчунавања.
Системе који преносе индустријски Етхернет преко оптичких примопредајника треба дефинисати из комплетне оптичке везе. Разматрања везаних за проводне{1}}податке разматрају се у БиТуне-овим водичима за{0}}брзи пренос података у клизним прстеновимаиЕтернет клизни прстенови.
3. Дефинишите оптичке перформансе током ротације
Губитак убацивања, варијација губитка{0}}уметања ротације и повратни губитак описују различите делове оптичких перформанси.
Инсертион Лосс
Губитак уметања је оптичка снага изгубљена кроз компоненту или измерену везу. У спецификацији пројекта треба да стоји:
- Максимални губитак уметања по каналу
- Мерење таласне дужине
- Тип влакана
- Конфигурација конектора и пигтаил-а
- Да ли су екстерни адаптери укључени
- Тест температуре
Ротатионал Инсертион-Варијација губитка
ФОРЈ може дати прихватљиво стационарно очитавање, али показати веће губитке на одређеним угаоним позицијама. Динамички захтев треба да дефинише:
- Дозвољена од-до-вршна или максимална варијација
- Нормална и максимална брзина ротације
- Рад у смеру казаљке на сату и у супротном смеру
- Број обртаја или трајање теста
- Стопа узорковања
- Хладно или термички стабилизовано стање
- Да ли се сви канали мере заједно
Повратни губитак
Повратни губитак описује рефлектовану оптичку снагу. Његов значај зависи од извора светлости, примопредајника, полирања конектора и оптичког инструмента. Генерални{2}}циљ губитка поврата не би требало да се копира у сваки пројекат без провере стварне опреме.
Динамичке оптичке перформансе су један од разлога зашто систем не треба специфицирати само као „10 Гбит/с“ или „40 Гбит/с“. Брзина преноса података је резултат комплетне везе, укључујући примопредајнике, влакна, конекторе, оптички буџет, софтвер и ротирајућу компоненту.
4. Наведите електрична кола и механичку интеграцију
Електрична секција захтева сопствени распоред кола. За свако коло дефинишите:
- Функција
- Непрекидна струја
- Вршна или ударна струја
- Радни циклус
- Величина жице
- Електрични конектор
- Распоред уземљења
- Сигнални протокол где је применљиво
- Функција{0}}повезана са безбедношћу
Електрична кола, аналогни сензори, енкодери, ЦАН, РС-485, бакарни Етернет и безбедносна кола не треба да се третирају као идентични канали. Заштита и распоред канала могу остати важни чак и када главна брза путања података користи влакна. Погледајте чланак БиТуне озаштита сигнала у клизним прстеновимаза сродна разматрања дизајна.
Механички цртеж треба да покаже:
- Потребан отвор
- Максимални спољни пречник
- Максимална аксијална дужина
- Димензије осовине и прирубнице
- Стационарне и ротирајуће стране
- Аранжман против{0}}ротације
- Излази за влакна и електричне каблове
- Размак конектора
- Приступ сервису
- Оближњи лежајеви и покретни делови
Такође дефинишите нормалну и максималну брзину, континуирану ротацију или осцилацију, промене смера, убрзање, радне сате, обртни момент, трзај вратила, вибрације и ударе.
A кроз{0}}клизни прстен са рупомсе често процењује када постојећа осовина, цев или сноп каблова морају остати у центру. Коначни отвор се не може разматрати независно јер може утицати на пречник кућишта, распоред кола и расположиви простор конектора.
5. Заштитите конекторе, влакна и комплетан уграђени склоп
Оптичке перформансе могу бити нарушене контаминираним или оштећеним спољним конектором чак и када сам ФОРЈ исправно функционише.
Спецификација конектора треба да идентификује:
- Породица конектора
- ПЦ, УПЦ или АПЦ полирање
- Адаптер панела или летећи пигтаил
- Дужина влакана и јакна
- Минимални радијус савијања
- Ублажавање напрезања
- Поклопци за прашину
- Приступ за преглед и чишћење
ИЕЦ 61300-3-35 се бави посматрањем и класификацијом остатака, огреботина и дефеката на крајњим површинама конектора за оптичко влакно. Инспекцију конектора треба да прати одговарајуће чишћење и оптичка верификација када је то потребно; сам визуелни изглед не успоставља потпуну перформансу везе.ИЕЦ 61300-3-35пружа релевантне званичне стандардне информације.
Практичан процес повезивања је:
- Прегледајте крај конектора пре спајања.
- Очистите га одобреном методом када је присутна контаминација.
- Прегледајте га поново.
- Повежите влакно без прекорачења наведеног радијуса савијања.
- Проверите губитак уметања или енд{0}}до-операцију везе након склапања.
Ако иста ос такође преноси ваздух, гас или вакуум, оптички и електрични захтеви могу да се комбинују сапнеуматски клизни прстенили други одговарајући ротациони спој.
Захтеви за животну средину треба да описују стварну изложеност, укључујући температуру, влажност, кондензацију, прашину, воду, со, расхладну течност, притисак, вибрације и удар.
ИЕЦ објашњава да ИП код дефинисан кроз ИЕЦ 60529 класификује заштиту кућишта од прашине и течности. ИП оцена не дефинише аутоматски заштиту спољних пигтаилова, конектора, кабловских уводница, адаптера или коначно инсталиране машине. Даља упутства за апликацију су доступна у БиТуне-овом објашњењуИП оцене клизног прстена.
Хипотетички пример: ротирајућа машина-Висион Платформа
Следећи пример је илустративан и није случај купца или препорука производа.
Континуирана{0}}платформа за инспекцију ротације садржи:
- Две индустријске камере
- ЛЕД осветљење
- Мотор и кочница
- Енцодер
- Неколико контролних сензора
- Две оптичке комуникационе путање
- Централна механичка осовина
- Ограничен аксијални простор за уградњу
Захтев у коме се наводи „потребан нам је клизни прстен са два влакна, струјом и сигналима“ није довољан за одобрење дизајна.
| Група захтева | Потребне су информације | Енгинееринг Оутпут |
|---|---|---|
| Оптички систем | Примопредајници, тип влакна, таласна дужина, конектори, буџет везе и дозвољене динамичке варијације | Распоред оптичких канала и ограничења прихватања |
| Електрични систем | Кола мотора, кочнице, осветљења, сензора и енкодера са струјом и ударом | Распоред кола, величине жица и дефиниција конектора |
| Механички интерфејс | Отвор, спољни пречник, дужина, прирубница, осовина, излази и сервисни размак | Контролисани контурни цртеж |
| Мотион | Нормална брзина, максимална брзина, континуирана ротација и убрзање | Захтеви за брзину, обртни момент и издржљивост |
| Животна средина | Температура, прашина, чишћење, вибрације и услови кућишта | Материјали, заптивање и обим испитивања животне средине |
| Валидација | Стационарни губитак, динамичке варијације, електрични тестови и испитивање комуникације | Извештај о испитивању добављача и план прихватања купаца |
Ако камере користе оптичке примопредајнике и осовина мора да остане отворена, може се проценити интегрисани склоп кроз{0}}отвор. Ако оптички део мора да се надогради независно, одвојени концентрични модули могу понудити бољу употребљивост.
Како тестирати губитак динамичког уметања
За пројекат се морају договорити тачан метод и граница прихватања. Практични аранжман за тестирање може да укључи стабилан оптички извор, референтне каблове за спајање, ФОРЈ канал који се тестира, оптички мерач снаге или пријемник{1}}за прикупљање података и уређај са контролисаном ротацијом.
Корак 1: Дефинишите границу мерења
Наведите да ли мерење укључује:
- ФОРЈ пигтаилс
- Екстерни патцх каблови
- Адаптери
- Конектори за панеле
- Остале компоненте у производној вези
Иста граница се мора користити за основну линију и ротационо мерење.
Корак 2: Успоставите оптичку референцу
Дозволите да се извор и опрема за мерење стабилизују. Успоставите референцу користећи изабрану таласну дужину, распоред конектора и референтну методу пре уметања ротационе компоненте.
Корак 3: Измерите стационарну основну линију
Снимите сваки оптички канал док склоп мирује. Идентификујте таласну дужину, опрему, температуру околине и стање конектора.
Корак 4: Снимите перформансе током ротације
Ротирајте склоп одређеном брзином и смером док непрекидно бележите примљену снагу или губитак уметања. Где је корисно, синхронизујте резултат са временом или угаоном позицијом.
Извештај треба да идентификује:
- Просечан губитак уметања
- Максимални губитак уметања
- Варијација од-до{1}}вршне вредности
- Краткотрајне{0} екскурзије
- Разлике између канала-до-канала
- Резултати у смеру казаљке на сату и у супротном смеру
Корак 5: Поновите под релевантним условима
Када апликација то захтева, поновите тест након термичке стабилизације, након циклуса издржљивости, при максималној радној брзини или са електричном секцијом под напоном под дефинисаним оптерећењем.
Корак 6: Завршите тестирање система од-до{2}}краја
Тест оптичког губитка на нивоу{0}}компоненте не доказује да ће комплетна веза машине радити исправно. Тестирајте коначну везу са стварним предајницима, пријемницима, патцх кабловима, конекторима, софтвером и оптерећењем оперативних података.
БиТуне-ов општи водич наиспитивање клизног прстенапружа додатни контекст за електричну и механичку верификацију.
Записници о испитивању и пријему
| Тест | Сврха | Типичан запис |
|---|---|---|
| Инспекција краја{0}}конектора | Идентификујте остатке, огреботине или видљиве недостатке пре повезивања | Слика или резултат инспекције |
| Стационарни губитак уметања | Успоставите оптичку основну линију | Извештај о губитку по-каналу |
| Варијација губитка{0}}динамичког уметања | Проверите оптичку стабилност током ротације | Траг на основу времена{0} или угла{1}} |
| Повратни губитак | Проверите одражене{0}}перформансе снаге где је потребно | Резултат по-каналу |
| Енд-то-енд оптичка веза | Потврдите рад са стварним примопредајницима | Оптичка снага или запис комуникације |
| Електрични континуитет и изолација | Проверите електричне канале и изолацију | Извештај о електричном испитивању |
| Оптерећен електрични тест | Проверите пад напона или температуру где је потребно | Учитај{0}}извештај о тестирању |
| Провера димензија | Потврдите отвор, прирубницу, омотач и излазе | Димензионални извештај |
| Тест брзине и обртног момента | Проверите механички рад | Извештај о ротационом испитивању |
| Тест примене машина | Потврдите перформансе у готовој опреми | Записник о прихватању купаца |
Прегледајте предложену документацију заједно са БиТуне-овоминформације о производњиипроцес управљања квалитетом. Захтеве за инсталацију такође треба проверити пре него што се дизајн околне машине замрзне; видиупутства за постављање клизног прстена.
Симптоми квара и приоритети инспекције
| Уочени симптом | Могући узрок | Прве провере |
|---|---|---|
| Већи губитак на свим ротационим позицијама | Контаминација конектора, оштећени пигтаил, нетачна референца или повећан губитак компоненте | Прегледајте и очистите конекторе, поновите референцу и изолујте спољне каблове |
| Губитак се мења на једној угаоној позицији | Варијација динамичког поравнања, механичко оптерећење или унутрашња оптичка варијација | Упоредите траг са углом ротације и проверите поравнање осовине |
| Интермитентна комуникација без велике промене просечног губитка | Кратки оптички излети, маргина пријемника, временско ограничење софтвера или проблем са спољном везом | Повећајте брзину узорковања и тестирајте стварним примопредајницима |
| Један канал се разликује од других | Проблем са конектором{0}}специфичним каналом, влакном или интерном путањом | Замените спољне каблове и тестирајте сваки канал независно |
| Перформансе се мењају након инсталације | Савијање, повлачење влакана, оптерећење конектора или неусклађеност машине | Прегледајте вођење, растерећење напрезања, радијус савијања и монтажу |
| Електрични канали раде, али оптичка комуникација не успева | Проблем са оптичком компатибилношћу, буџетом или конектором | Проверите таласну дужину, тип влакна, примопредајнике и примљену снагу-до- |
| Оптичке перформансе су стабилне, али електрични шум остаје | Проблем са проводљивим сигналом, уземљењем или{0}}напајањем изван оптичке путање | Прегледајте електричну заштиту, уземљење и распоред канала |
ФОРЈ и клизни прстен РФК Контролна листа
- Опис машине и апликације
- Стационарне и ротирајуће стране
- Интегрисано или одвојено{0}}подешавање компоненти
- Једномодно-модно или вишемодно влакно
- Спецификација влакана и радна таласна дужина
- Број оптичких канала
- Симплексна, дуплексна или мултиплексна архитектура
- Модели предајника и пријемника
- Протокол података и брзина преноса података
- Минимална снага предајника и осетљивост пријемника
- Доступан буџет оптичке снаге
- Максимални губитак уметања
- Максимална варијација губитка{0}}уметања при ротацији
- Захтеви за поврат{0}}губитака где је применљиво
- Оптички конектор и полирање
- Дужина пигтаил-а, јакна, радијус савијања и означавање
- Комплетан распоред електричних кола
- Континуирана и вршна струја
- Протоколи електричних сигнала
- Електрични каблови и конектори
- Димензије отвора и осовине
- Максимални спољни пречник и аксијална дужина
- Прирубница и монтажни цртеж
- Нормална и максимална брзина
- Непрекидна ротација или осцилација
- Захтев за обртним моментом
- Температура, влажност, излагање прашини, води и корозији
- Канали за гас, вакуум или течност где је потребно
- Захтеви за инспекцију, испитивање и документацију
- Прототип и производне количине
- Распоред пројекта
- Инсталациони цртежи и фотографије
ФАК
П: Да ли је ФОРЈ исто што и клизни прстен са оптичким влакнима?
О: Термини се често користе за сродне производе. ФОРЈ се посебно односи на ротациони зглоб са оптичким влакнима. „Клизни прстен са оптичким влакнима“ може се односити на самостални ФОРЈ или хибридни склоп који садржи и оптичке и електричне канале.
П: Може ли ФОРЈ преносити електричну енергију?
О: Не. Оптичко влакно преноси оптичке сигнале. За електричну енергију је потребан електрични клизни прстен или други одобрени ротациони електрични прикључак.
П: Може ли ФОРЈ подржавати 10Г, 25Г или 40Г комуникацију?
О: Комплетна веза мора да подржава потребну брзину преноса података. Потврдите примопредајнике, влакна, таласну дужину, конекторе, оптички буџет, растојање везе и губитак ротације уместо да се ослањате само на ФОРЈ{1}}изјаву брзине података.
П: Шта је ротационо уметање{0}}варијација губитка?
О: То је промена измереног оптичког губитка док се ФОРЈ ротира. Резултат има смисла само када се дефинишу таласна дужина, брзина, правац, трајање, метода узорковања, температура и граница мерења.
П: Да ли канали са једним-модом и вишемодним каналима могу да деле један склоп?
О: Прилагођени склоп може да садржи оба, али свака оптичка путања мора да користи компатибилна влакна, конекторе, таласне дужине и примопредајнике. Њихове спецификације и резултати испитивања треба да остану одвојени.
П: Да ли интегрисани склоп захтева мање одржавања?
О: Може смањити засебне заграде и интерфејсе, али одржавање зависи од комплетног дизајна. Оптички конектори и даље захтевају заштиту и инспекцију, док електрични каблови, лежајеви, заптивке и монтажни хардвер могу захтевати периодичне провере.
П: Да ли је про{0}}конструкција увек неопходна?
О: Не. Корисно је када осовина, цев или сноп каблова морају да прођу кроз центар. Крај{2}}-врата или модуларни распоред може бити једноставнији када је крај осовине доступан и када је независна услуга важна.
Коначна препорука
Успешна интеграција ротационог зглоба и клизног прстена са оптичким влакнима почиње са постојећим оптичким системом, а не са бројем каталошких канала.
Прво идентификујте примопредајнике, тип влакна, таласну дужину, конекторе, буџет оптичке снаге и дозвољени динамички губитак. Затим дефинишите електрична кола, отвор, омотач, брзину, обртни момент, окружење, вођење каблова, приступ сервису и тестове прихватања.
Најбоље решење може бити интегрисани{0}}провртни склоп, комбинација-врата-или одвојени концентрични модули. Исправна архитектура је она која испуњава комплетне оптичке, електричне и механичке спецификације, а истовремено остаје практична за производњу, инсталацију, тестирање и сервис.
Доставите распоред оптичких канала, распоред електричних кола, механички цртеж и захтеве за испитивање крозБиТуне контакт страницаза преглед пријаве.