FB00AKAR 650 nm Analogue DC-125 MHz OptoLock® POF Transceiver

Spezielle Stecker sind nicht erforderlich. Der FB00AKAR verwendet eine steckerlose OptoLock® Schnittstelle, sodass Sie einen standardmäßigen 1-mm-Kunststoff-Lichtwellen­leiter einfach direkt in den Port des Transceivers einführen. Die Faser wird durch eine interne Verriegelung fixiert, sodass vorkonfektionierte Stecker oder Polieren entfallen. Das macht Installation und Austausch der Faser besonders schnell – POF-Kabel einfach auf die benötigte Länge zuschneiden, das Ende sauber abtrennen und in den OptoLock Transceiver einschieben.

Ja, er kann digitale Daten mit hohen Geschwindigkeiten übertragen, der Ausgang bleibt jedoch analog. In der Praxis verarbeitet der FB00AKAR digitale Signalraten bis nahe 125 Mbaud, was etwa 100 Mbps Ethernet entspricht. Da der Ausgang des Empfängers jedoch eine lineare analoge Spannung ist und kein Logikpegelsignal, ist zusätzliche Schaltungstechnik erforderlich, um dieses Ausgangssignal für eine Standardschnittstelle in digitale Logikpegel umzusetzen.

Kurz gesagt: Das Modul kann digitale Hoch­geschwindig­keitsinformationen übertragen, auf der Empfängerseite wird jedoch in der Regel ein Komparator oder Schnittstellenbaustein benötigt, um die Daten als Logik 0/1 auszuwerten. Für echtes digitales Plug-and-Play mit integriertem Logikausgang bietet der Hersteller spezielle digitale POF-Transceiver an. Der FB00AKAR bietet dafür die Flexibilität, das Rohsignal für eine kunden­spezifische Verarbeitung weiterzugeben.

Der Empfänger liefert einen analogen Spannungsausgang, der proportional zur Intensität des eingehenden optischen Signals ist. Das Signal wird intern weder digitalisiert noch mit einem Schwellwert ausgewertet. Das bedeutet, dass am Ausgang eine kontinuierliche Spannungswellenform anliegt, zum Beispiel eine analoge Wellenform bei einem Audiosignal oder eine schnell wechselnde Spannung bei digitalen Pulsen. Der Ausgang verhält sich wie eine Hoch­geschwindig­keits-Photodiode mit Transimpedanzverstärker und hat eine Impedanz von etwa 50 Ω. Wenn ein digitaler Ausgang benötigt wird, kann ein Komparator oder eine Verstärkerschaltung ergänzt werden, um dieses analoge Ausgangssignal in die gewünschten Logikpegel umzuwandeln.

Der Sender des FB00AKAR besteht aus einer Hoch­geschwindig­keits-RCLED und benötigt für den ordnungsgemäßen Betrieb eine externe Treiber- oder Bias-Schaltung. Das heißt, die LED muss mit einer Vorwärtsspannung vorgespannt und mit Ihrem Signal moduliert werden. Für analoge Anwendungen bedeutet das in der Regel, einen Bias-Strom durch die LED einzustellen und das Eingangssignal AC-gekoppelt einzuspeisen oder einen Konstantstromtreiber zu verwenden, um das Verhalten der LED zu linearisieren. Das genaue Treiberdesign hängt von Ihrer Anwendung ab: Für ein Audiosignal kann beispielsweise ein einfaches Transistor-Bias-Netzwerk genügen, während für Hoch­geschwindig­keitsdaten ein dedizierter LED-Treiber sinnvoll sein kann. Die Gerätedokumentation enthält Hinweise zur Vorspannung – grundsätzlich sollten Sie jedoch damit rechnen, eine kleine Ansteuerschaltung zu entwickeln, damit die LED in ihrem linearen Bereich arbeitet und Ihr elektrisches Signal präzise in optische Intensitätsschwankungen umsetzt.

In dieses Modul ist bewusst keine integrierte Logik oder Modulationstreiber-Schaltung eingebaut, damit es für unterschiedliche analoge Anwendungen möglichst vielseitig einsetzbar bleibt.

Die zuverlässige Reichweite hängt von mehreren Faktoren ab – darunter Faserqualität, Ausrichtung und Signalbandbreite. Generell eignen sich POF-Verbindungen mit diesem Transceiver jedoch für mehrere zehn Meter. In vielen Fällen lassen sich mit Standard-POF mit 1 mm Kerndurchmesser 30–50 m überbrücken und dabei weiterhin starke Signale erzielen, insbesondere bei niederfrequenten oder Daten mit mittlerer Geschwindigkeit. Bei kürzeren Distanzen (einige Meter) bietet der Transceiver selbst bei der vollen Bandbreite von 125 MHz eine sehr große Sicherheitsreserve. Im oberen Distanzbereich von mehreren zehn Metern werden die optische Dämpfung der Faser sowie die Leistung der LED und die Empfindlichkeit des Empfängers zu den begrenzenden Faktoren. So kann es beispielsweise bei 50 m erforderlich sein, die Frequenz zu reduzieren oder einen höheren Treiberstrom zu verwenden, um die Verluste auszugleichen.

Insgesamt ist der FB00AKAR ideal für kurze Verbindungen von wenigen Metern bis etwa 50 m. Wenn deutlich längere Strecken erforderlich sind, werden andere Fasertypen wie großkernige PCS- oder Glasfasern oder Repeater benötigt, da Standard-POF bei 650 nm von Natur aus eine Dämpfung in der Größenordnung von 0,2 dB/m aufweist.

Ja – der FB00AKAR eignet sich sehr gut für analoge Mediensignale wie Video und Audio. Seine Bandbreite von 125 MHz ist mehr als ausreichend für Composite-Video, das typischerweise nur einige MHz benötigt, oder für Hi-Fi-Audio im kHz-Bereich. Tatsächlich werden analoge POF-Transceiver häufig eingesetzt, um Composite-Videosignale von CCTV-Kameras oder Stereo-Audio über Glasfaser zu übertragen und so elektrische Störungen zu vermeiden. Für solche Signale wird die LED in einem linearen Bereich vorgespannt und die Video- oder Audio-Wellenform in den Sender eingespeist. Am Empfangsende steht ein analoger Ausgang zur Verfügung, der je nach Anwendung an einen Monitor, Verstärker oder ADC angeschlossen werden kann. Die Übertragung erhält den analogen Charakter des Signals, und da sie optisch erfolgt, bringt die Verbindung keine elektrischen Störungen ein und verursacht keine Masseschleifen. Im Grunde ist es so, als würden Sie ein „optisches Kabel“ für Ihr analoges Signal verwenden. Achten Sie lediglich auf eine saubere Vorspannung und Kopplung, damit das Signal nicht durch Übersteuerung der LED verzerrt wird – dann ist eine sehr saubere Übertragung von Video, Audio oder anderen breitbandigen analogen Signalen zu erwarten.

Das Modul ist für den Betrieb mit einer einzigen Gleich­spannungsversorgung ausgelegt, typischerweise 5 V. Es ist sehr flexibel und kann tatsächlich auch mit 3,3 V betrieben werden, wenn Ihr System diese Spannung verwendet. Das kann zu einer etwas geringeren optischen Ausgangsleistung oder zu einer reduzierten Aussteuerungsreserve am Empfängerausgang führen, das Modul bleibt jedoch voll funktionsfähig. Durch die Unterstützung von 5 V ebenso wie 3,3 V lässt es sich sowohl in moderne Niederspannungsdesigns als auch in ältere 5-V-Systeme integrieren. Die Leistungsaufnahme ist moderat und liegt – je nachdem, wie stark Sie die LED ansteuern – in der Größenordnung von einigen zehn Milliampere für LED-Treiber und Empfängerverstärker. Es sind weder eine komplexe Einschaltsequenz noch mehrere Versorgungsschienen erforderlich: Stellen Sie einfach eine stabile Versorgung innerhalb des empfohlenen Bereichs bereit (genaue Grenzwerte finden Sie im Datenblatt, z. B. 3,0–5,5 V), dann arbeitet der Transceiver zuverlässig. Das erleichtert die Integration auf Ihrer Leiterplatte: Häufig können Sie ihn über dieselbe 5-V-Schiene versorgen, die bereits andere Schnittstellenkomponenten speist, oder über einen 3,3-V-Regler, wenn Ihr Design vollständig auf Niederspannung ausgelegt ist.

Erwähnenswert ist außerdem, dass das Modul über eine integrierte Entkopplung verfügt und für das in industriellen Umgebungen übliche Rauschen auf Versorgungsleitungen ausgelegt ist. Dennoch gilt wie immer: Eine gute Versorgungsentkopplung in der Nähe des Moduls ist empfehlenswert.

Ja, der optische Ausgang des FB00AKAR gilt unter normalen Betriebsbedingungen im Allgemeinen als augensicher. Das Modul verwendet eine LED und keinen Laser, und seine Ausgangsleistung ist begrenzt. Es fällt unter die Sicherheitsvorschriften für LEDs der Klasse 1, was bedeutet, dass bei bestimmungsgemäßem Gebrauch keine Gefährdung für das Auge besteht. Praktisch heißt das: Das aus der Faser austretende Licht ist von so geringer Intensität, dass gelegentliche oder kurzzeitige Exposition unbedenklich ist.

Natürlich ist es trotzdem ratsam, bei eingeschaltetem Modul nicht aus sehr kurzer Entfernung direkt in die Faser oder LED zu blicken – insbesondere nicht mit Vergrößerungshilfen –, wie bei jeder hellen Lichtquelle. Im normalen Handling und Betrieb können Sie jedoch davon ausgehen, dass das ausgestrahlte rote Licht keine Augenschäden verursacht. Das ist einer der Vorteile von POF-Systemen bei 650 nm: Sie sind sicher und benutzerfreundlich, auch für nichttechnisches Personal. Deshalb werden sie sowohl in Verbraucherprodukten als auch in industriellen Anwendungen eingesetzt. Zum Anschließen oder Trennen dieser optischen Verbindungen sind keine spezielle Schulung und keine besondere Schutzausrüstung erforderlich.