Dispositivos analógicos para recibir y transmitir señales a través de líneas de fibra óptica .
Los métodos de transmisión de señales de varios tipos, datos y comandos de control a través de líneas de comunicación de fibra óptica comenzaron a introducirse activamente en la última década del siglo pasado. siglo.
Sin embargo, durante bastante tiempo no pudieron competir seriamente (al menos en el segmento TSB) con el cable coaxial y el par trenzado.
A pesar de desventajas como la alta resistencia y capacitancia, que afectan significativamente limita el rango de transmisión de la señal, en los sistemas de seguridad impera el cable coaxial y el par trenzado.
Hoy la situación está empezando a cambiar, y me atrevería a decir que estos cambios son fundamentales.
No, en sistemas pequeños donde las señales de vídeo y control deben transmitirse a distancias cortas, el cable coaxial y el par trenzado siguen siendo indispensables.
En sistemas grandes y especialmente distribuidos, la fibra óptica prácticamente no hay alternativa .
El hecho es que los equipos de fibra óptica hoy en día se han vuelto mucho más asequibles y la tendencia hacia una mayor reducción de precio es bastante estable.
Por eso, actualmente la fibra óptica permite ofrecer al cliente de sistemas de seguridad no sólo una solución fiable, sino también rentable.
El uso de un haz de luz para transmitir una señal, un amplio ancho de banda le permite transmitir una señal de alta calidad a distancias significativas sin el uso de amplificadores y repetidores.
Se sabe que las principales ventajas del uso de fibra óptica son:
— ancho de banda más amplio (hasta varios gigahercios) que el cable de cobre (hasta 20 MHz);
— inmunidad a las interferencias eléctricas, ausencia de «bucles de tierra»;
— bajas pérdidas durante la transmisión de la señal, la atenuación de la señal es aproximadamente 0,2–2,5 dB/km (para cable coaxial RG59 – 30 dB/km para una señal de 10 MHz);
-no causa interferencias en cables de cobre u otros cables de fibra óptica adyacentes;
-largo rango de transmisión ;
-mayor seguridad de la transmisión de datos;
-buena calidad de la señal transmitida;
el cable de fibra óptica es miniatura y liviano.
El principio de funcionamiento de una línea de fibra óptica
Fibra óptica — una tecnología que utiliza la luz como portador de información, y no importa de qué tipo de información estemos hablando: analógica o digital. Normalmente, se utiliza luz infrarroja y el medio de transmisión es fibra de vidrio.
Los equipos de fibra óptica se pueden utilizar para transmitir varios tipos de señales analógicas o digitales.
En su versión más simple, una línea de comunicación de fibra óptica consta de tres componentes:
-un transmisor de fibra óptica para convertir la señal eléctrica de entrada de una fuente (por ejemplo, una cámara de video ) en una señal luminosa modulada;
— una línea de fibra óptica a través de la cual la señal luminosa se transmite al receptor;
— un receptor de fibra óptica que convierte la señal en eléctrica, casi idéntico a la señal fuente.
La fuente de luz que se propaga a través de cables ópticos es un diodo emisor de luz (LED) (o láser semiconductor — LD).
En el otro extremo del cable, un detector receptor convierte las señales luminosas en señales eléctricas.
La fibra óptica se basa en un efecto especial: la refracción en el ángulo máximo de incidencia, cuando se produce la reflexión total.
Este fenómeno ocurre cuando un rayo de luz sale de un medio denso y entra en un medio menos denso en un cierto ángulo.
El núcleo interno (hilo) de un cable de fibra óptica tiene una refracción más alta. índice que caparazón.
Por lo tanto, un rayo de luz, que pasa a través del núcleo interno, no puede ir más allá de sus límites debido al efecto de reflexión total (Fig. 1).
Así, la señal transportada viaja dentro de un entorno cerrado, haciendo su camino desde la fuente de la señal hasta su receptor.
Los elementos restantes del cable sólo protegen la frágil fibra de daños causados por el entorno externo de diversa agresividad.
Fig. 1 La fibra óptica se basa en el efecto de la reflexión total
Parámetros físicos de las fibras ópticas
Todos los tipos comunes de fibras se caracterizan por dos parámetros importantes: atenuación y dispersión.
Se hace una distinción entre modo y dispersión material: distorsión de la señal causada por las peculiaridades de la propagación de ondas de luz en el medio.
La dispersión material es causada por el hecho de que ondas de diferentes longitudes se propagan a diferentes velocidades, lo cual está asociado con la estructura física de la fibra. Este efecto es especialmente notable cuando se utiliza fibra monomodo.
Reducir el ancho de banda de radiación de la fuente y elegir la longitud de onda óptima conduce a una disminución en la dispersión del material.
La dispersión de modos se produce en la fibra multimodo debido a la diferencia en las longitudes de camino atravesadas por rayos de diferentes modos. Su reducción se produce por una disminución del diámetro del núcleo de la fibra, una reducción del número de modos y el uso de fibra con perfil gradiente.
Atenuación de la señal en una fibra óptica El cable depende de las propiedades del material y de influencias externas.
La atenuación caracteriza la pérdida de potencia de una señal transmitida a lo largo de una distancia determinada y se mide en dB/km, donde el decibelio es la expresión logarítmica de la relación entre la potencia que sale de la fuente P1 y la potencia que entra al receptor P2, dB = 10 *registro(P1/P2). Una pérdida de 3 dB significa que se pierde la mitad de la potencia.
Una pérdida de 10 dB significa que sólo 1/10 de la potencia de la fuente llega al receptor, una pérdida del 90%.
Las líneas de fibra óptica normalmente pueden funcionar normalmente con una pérdida de 30 dB (recibiendo solo 1/1000 de la potencia).
Hay dos mecanismos físicos fundamentalmente diferentes que causan este efecto. Pérdidas por absorción. Asociado a la transformación de un tipo de energía en otro. Una onda electromagnética de cierta longitud provoca un cambio en las órbitas de los electrones en algunos elementos químicos, lo que, a su vez, conduce al calentamiento de la fibra. Naturalmente, el proceso de absorción de las ondas es menor cuanto más corta es su longitud y más puro es el material de la fibra.
Pérdidas por dispersión.
La razón de la disminución de la potencia de la señal en este caso es la salida de parte del flujo luminoso de la guía de ondas.
Esto se debe a la falta de homogeneidad en el índice de refracción de los materiales.
Y con una disminución en la disipación de longitud de onda aumentan las pérdidas.
Fig. 2 ventanas de transparencia de fibra óptica
En teoría, la mejor atenuación general se puede lograr en la intersección de las curvas de absorción y disipación.
La realidad es algo más complicada y está relacionada con la composición química del medio.
B En las fibras de cuarzo (SiO2), el silicio y el oxígeno están activos a una determinada longitud de onda y deterioran significativamente la transparencia del material en dos entornos.
Como resultado, se forman tres ventanas de transparencia (Fig. 2), dentro de las cuales la atenuación tiene el valor más pequeño.
Los valores de longitud de onda más comunes:
0,85 µm;
1,3 µm;
1,55 µm.
Para la transmisión analógica, se utilizan con mayor frecuencia longitudes de onda — 850 y 1310 micrones.
Para estos rangos se han desarrollado heteroláseres especiales, en los que se basan los modernos FOCL (sistemas de comunicación por fibra óptica).
Actualmente la fibra óptica con esta característica ya se considera obsoleta. Hace bastante tiempo se desarrolló la producción de fibra óptica del tipo AllWave ZWP (pico de agua cero), en la que se eliminan los iones hidroxilo en la composición del vidrio de cuarzo. Este tipo de vidrio ya no tiene ventana, sino una abertura en el rango de 1300 a 1600 nm.
Todas las ventanas de transparencia se encuentran en el rango de infrarrojos, es decir, la luz se transmite a través del enlace de fibra óptica. no es visible al ojo.
Vale la pena señalar que la radiación visible al ojo se puede introducir en una fibra óptica estándar. Para ello, utilice pequeños bloques presentes en algunos reflectómetros o incluso un puntero láser chino ligeramente modificado.
Utilizando estos dispositivos, se pueden encontrar fracturas en los cables. Cuando se rompa la fibra óptica, se verá un resplandor brillante.
Esta luz se desvanece rápidamente en la fibra, por lo que solo se puede utilizar en distancias cortas (no más de 1 km). .
Transmisión analógica
Los transmisores de vídeo más simples utilizan modulación de amplitud (AM): la intensidad de la luz emitida cambia en proporción a los cambios en la amplitud de la señal de vídeo. Para obtener un resultado más estable, aumentar la distancia de transmisión de la señal y lograr una mejor relación señal-ruido, se utiliza la modulación de frecuencia (FM).
La modulación de amplitud (AM) es un tipo de modulación en la que el parámetro variable de la señal portadora es su amplitud. La intensidad de la luz emitida cambia en proporción al cambio en la amplitud de la señal de video. Dado que es bastante difícil controlar la intensidad de la radiación a un nivel alto, incluso pequeños cambios en ella introducen distorsiones significativas en la señal transmitida.
La modulación de frecuencia (FM) es un tipo de señal analógica. Modulación en la que una señal de información controla la frecuencia de los pulsos de luz. En comparación con la modulación de amplitud, la amplitud permanece constante.
El método analógico se utiliza para transmitir señales de video y audio, señales de control, Ethernet 10/100M y monitorear el estado de los contactos.
Cabe señalar que los dispositivos analógicos no son la mejor opción para transmitir información de video o audio .
Transmitirlo y recibirlo a través de enlaces de fibra óptica utilizando equipos analógicos puede ser bastante difícil. Además, las diferencias de precio entre equipos analógicos y digitales similares son insignificantes.
Los equipos de este tipo se encuentran en el surtido de muchos actores del mercado; los lectores podrán familiarizarse con algunos modelos en la parte de revisión del artículo.
S732DV (GE Security, opción de fibra)
Un conjunto de transceptores analógicos está diseñado para transmitir vídeo y datos a través de 1 fibra óptica monomodo o multimodo a una distancia de hasta 60 km.
Las características distintivas del dispositivo son una amplia rango de temperaturas de funcionamiento (de -40 C a + 75 C), tecnologías Plug-and-Play, CWDM, diagnóstico SMARTSä, que permite probar el sistema en tiempo real. El equipo tiene una garantía de 5 años.
DE7400 (GE Security, serie EtherNAVä IFS)
Una serie de transceptores de 2 puertos están diseñados para transmitir y recibir datos a velocidades de 10/100/1000 Mbps a través de modo multimodo. , fibra monomodo o cable eléctrico Cat 5 El DE7400 cuenta con protección climática mejorada para funcionar en temperaturas extremas (de -40 C a +85 C).
Una característica estándar es. activación de contacto para iniciar una alarma remota cuando se pierde la conexión óptica.
El conector RJ-45 tiene indicadores LED para el estado de energía y la velocidad de transferencia de datos.
También admite RSTP, QoS/CoS, IGMP, VLAN, SNMP protocolos. Soporta los estándares IEEE 802.3, lo que permite conectar cualquier dispositivo que organice redes locales.
El equipo cuenta con una garantía de por vida.
La línea de equipos IFS incluye equipos con diferentes configuraciones de puertos.
Receptor/transmisor OVT/OVR-1 ( «BIK-Inform»)
El equipo (receptor/transmisor) serie OVT/OVR-1 está diseñado para la transmisión de señales de vídeo analógico en tiempo real en sistemas de videovigilancia a instalaciones industriales y ampliadas.
El dispositivo le permite transmitir señales de vídeo en color y en blanco y negro de alta calidad a través de fibra óptica multimodo a una distancia de hasta 5 km en la banda de frecuencia de 25 Hz — 10 MHz con una relación señal-ruido de al menos 5 dB .
El equipo tiene una alta inmunidad al ruido. Hay un generador de señal de prueba incorporado, sistemas AGC (ajuste de nivel automático basado en el nivel de la señal del reloj), bajo consumo de corriente: no más de 85 mA para el transmisor y 75 mA para el receptor.
Las dimensiones compactas permiten colocar dispositivos tanto en gabinetes de montaje en riel DIN como en pequeñas cajas de conexiones. El equipo no requiere ajustes adicionales y puede funcionar en un rango de temperatura de -40 °C a +50 °C.
SFS10-100/W-80 (SF&T)
El conjunto, compuesto por dos transceptores analógicos, está diseñado para organizar 1 canal de datos Ethernet 10/100M sobre 1 fibra óptica monomodo. Este dispositivo, el último de la serie SFS10-100/W-xx, permite aumentar la distancia de transmisión de la señal a 80 km. Modos de funcionamiento: dúplex y semidúplex.
Gracias al soporte de los estándares IEEE 802.3 10 Base-T/100Base-Tx/100Base-Fx, es posible conectar la mayoría de dispositivos IP se utiliza para organizar redes locales y también para construir sistemas de videovigilancia.
Una amplia gama de temperaturas de funcionamiento (de -10 a +70 °C), soporte Plug-and-play, sin necesidad de ajustes adicionales ni el uso de atenuadores, así como dimensiones compactas (165 x 144 x 33 mm) facilitan la instalación. de dispositivos lo más rápido y cómodo posible. El diseño modular permite utilizar el SFS10-100/W-80 como módulos individuales y montarlo en bastidor.
Todos los equipos SF&T vienen con una garantía de 3 años.
SVP-11T/12R
SVP-13T /14R (“Proyecto de vídeo especial”)
Los dispositivos están diseñados para transmitir señales en sistemas de vigilancia por televisión a distancias de hasta 6 a 12 km. Los conjuntos de transmisor y receptor brindan transmisión de una única señal de video compuesto a través de un cable óptico multimodo en longitudes de onda de 850 y 1310 nm.
Resolución de la señal de vídeo – 570 TVL, relación señal-ruido en el rango máximo – no peor que 50 dB, banda de frecuencia: 50 Hz – 8 MHz.
El sistema de control automático de ganancia mantiene constantemente la oscilación de salida de la señal de vídeo de 1 V.
La alarma luminosa indica la presencia o ausencia de una señal de vídeo. Los dispositivos tienen dimensiones pequeñas, bajo consumo de energía y están equipados con elementos de montaje en pared.
Los dispositivos están protegidos contra la polaridad inversa de la energía; no fallan si se encienden incorrectamente.
Funciona en modo plug and play: no se requiere configuración ni ajuste durante la instalación.
Los receptores de señal también están disponibles en una carcasa diseñada para instalación en estándar 19 ” bastidores.
SVP-21T
SVP-22T (“Proyecto de vídeo especial”)
Los transmisores de vídeo de fibra óptica SVP-21T y SVP-22T están diseñados para funcionar con cámaras de vigilancia por televisión para exteriores. La carcasa sellada está equipada con cables sellados y tiene un grado de protección contra la intemperie IP66. Temperatura de funcionamiento de -35 a +50 °C. La señal se transmite a largas distancias: hasta 6–12 km.
Transmisores SVP-21T y SVP-22T completos con SVP-12R, SVP-14R, SVP-12-2Rack Los receptores SVP-14-2Rack proporcionan la transmisión de una única señal de vídeo compuesto a través de un cable óptico multimodo en longitudes de onda de 850 y 1310 nm. Los dispositivos se fabrican con alimentación de una red de corriente alterna con un voltaje de 220 V o 24 V.
Funcionan en modo plug and play: no se requiere configuración ni ajuste durante la instalación. . El sistema de control automático de ganancia en los receptores mantiene constantemente una oscilación de la señal de video de 1 V en la salida.
La carcasa hermética tiene espacio libre para la conexión cruzada de cables de otros equipos. Dimensiones totales: 200 x 150 x 55 mm.