FE50MLxR 650 nm DC-50 MBd 50 m LC POF Transceiver

Beide Varianten sind hinsichtlich optischer Leistung und Spezifikationen funktional identisch, unterscheiden sich jedoch in der Polarität ihrer Logiksignale. FE50MLIR ist die invertierende Version. Das bedeutet: Die Sende-LED wird durch ein Low-Eingangssignal eingeschaltet, und der Empfänger gibt einen gegenüber dem Lichteingang invertierten Logikpegel aus. FE50MLNR ist die nicht invertierende Version, bei der ein High-Eingangssignal die Sende-LED einschaltet und die Ausgangslogik des Empfängers dem optischen Signal folgt. So können Entwickler das Modul wählen, das ohne zusätzliche Invertierungsschaltung am besten zu den benötigten Logikkonventionen passt.

Diese Module sind für Step-Index-Polymer-Lichtwellen­leiter (SI-POF) mit einem Kerndurchmesser von 1 mm ausgelegt (in der Regel mit 2,2 mm Außenmantel). Die Frontschnittstelle ist ein für POF angepasster Standard-LC-Duplex-Steck­verbinder. In der Praxis verwenden Sie LC-Duplex-POF-Stecker (für Kunststofffaser erhältlich), die der Norm IEC 61754-20 entsprechen. Standard-LC-Patchkabel für Glasfaser sind aufgrund des abweichenden Faserkern-Durchmessers nicht kompatibel – Sie müssen POF-Kabel mit LC-Steck­verbindern verwenden, die speziell für 1-mm-Kunststofffaser ausgelegt sind.

Die Module FE50MLIR/NR unterstützen Datenraten bis 50 MBd, was für Kommunikationsprotokolle im Bereich von etwa 50 Mbit/s ausreicht. Klassisches 100BASE-FX Fast Ethernet erfordert 125 MBd und liegt damit über der spezifizierten Datenrate dieses Moduls. In vielen industriellen Ethernet- oder Steuerungsanwendungen kann der Transceiver jedoch für Verbindungen mit geringerer Datenrate oder für schnelle Steuerungsnetzwerk-Verbindungen eingesetzt werden oder möglicherweise auch für Fast Ethernet über kürzere Distanzen mit reduziertem Overhead bei der Leitungscodierung. Für eine vollständige 100-Mbps-Ethernet-Verbindung ist grundsätzlich ein schnellerer POF-Transceiver erforderlich. Der FE50MLxR eignet sich besser für Anwendungen im Bereich mehrerer zehn Mbit/s – etwa bestimmte Feldbussysteme oder kunden­spezifische Protokolle – sowie für robuste optische Verbindungen in störbelasteten Umgebungen.

Die Transceiver sind unter normalen Betriebsbedingungen für eine typische Verbindungsstrecke von bis zu 50 Metern mit Standard-1-mm-Step-Index-Kunststoff-Lichtwellen­leitern ausgelegt. Voraussetzung dafür sind eine gute Faserqualität, eine korrekte Konfektionierung und eine präzise Ausrichtung. Unter ungünstigsten Bedingungen – etwa bei maximaler LED-Alterung, höheren Temperaturen oder schlechter Faserqualität – kann die zuverlässige Reichweite auf etwa 30 Meter sinken. Wichtig ist, dass die tatsächlich erreichbare Distanz auch von Faktoren wie dem Biegeradius der Faser, Steck­verbinderverlusten und zusätzlichen Reserven im Link-Budget abhängt. Für die meisten industriellen Anwendungen über kurze Distanzen (Maschine-zu-Maschine oder innerhalb eines Fahrzeugs) sind 30–50 m POF-Reichweite in der Regel ausreichend.

Die FE50MLIR/NR-Transceiver verfügen über integrierte Treiber- und Empfängerschaltungen, die digitale Logikpegelsignale ausgeben. Sie sind sowohl mit 5 V TTL als auch mit 3,3 V CMOS-Logik kompatibel. Das bedeutet, dass Sie den Sendereingang und den Empfängerausgang direkt mit den I/O-Pins eines Mikrocontrollers, FPGA oder ASIC verbinden können – vorausgesetzt, Sie wählen die richtige Variante für die von Ihrem System erwartete Signalpolarität. Die Module sind außerdem als LVDS-kompatibel angegeben. Das zeigt, dass sich Signalpegel und Flankenübergänge bei Bedarf gut mit Schaltungen für Low-Voltage Differential Signaling verbinden lassen, zum Beispiel über externe LVDS-Transceiver. In der Praxis legen Sie einfach ein Logik-Datensignal an den Sender-Pin an und lesen das digitale Ausgangssignal am Empfänger-Pin aus; eine aufwendige externe Signalaufbereitung ist nicht erforderlich. Nutzen Sie zusätzlich den Ausgang Signal Detect (SD), wenn Sie erkennen möchten, ob am Empfänger ein gültiges optisches Signal anliegt.

Der Signal-Detect-Ausgang ist ein Statusanzeige-Pin auf der Empfängerseite des Transceivers. Er wechselt typischerweise auf High (oder Low, je nach Auslegung), wenn ausreichend optische Leistung empfangen wird – also wenn ein Lichtsignal anliegt und die Verbindung aktiv ist. Entwickler können diesen SD-Ausgang nutzen, um in ihrem System eine Link-Loss-Warnung oder eine Trägererkennung zu realisieren. Wird die Faser beispielsweise abgezogen oder unterbrochen, ändert der SD-Pin seinen Zustand und signalisiert damit den Lichtverlust. So kann der Host-Controller entsprechend reagieren, etwa einen Alarm auslösen oder auf eine Backup-Verbindung umschalten. Der SD-Ausgang verbessert Zuverlässigkeit und Diagnose des Systems, indem er in Echtzeit Rückmeldung über den Zustand der optischen Verbindung liefert.

Plastic Optical Fiber (POF)-Transceiver bieten in industriellen und Automotive-Anwendungen mehrere Vorteile. Erstens sind Faserverbindungen unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen. Ein optischer Transceiver sorgt daher auch in elektrisch störbehafteten Umgebungen – zum Beispiel in der Nähe von Motoren oder Stromleitungen – für eine robuste Datenübertragung, während Kupferleitungen dort störanfällig sein können oder eine aufwendige Abschirmung benötigen. Zweitens sorgt POF für eine galvanische Trennung zwischen Geräten, da kein leitender Pfad vorhanden ist. Das erhöht die Sicherheit und vermeidet Probleme durch Erdschleifen. Der FE50MLxR-Transceiver eignet sich dank seines kompakten LC-Formfaktors und der Logikpegelschnittstelle besonders gut als unkomplizierter Ersatz für Kupferverbindungen. Darüber hinaus ist POF leicht, flexibel und einfach zu installieren: Es lässt sich auf Länge zuschneiden und vor Ort ohne Spezialwerkzeug konfektionieren. Der LC-Duplex-Steck­verbinder bietet dabei eine vertraute und komfortable Steckschnittstelle. Insgesamt kann die Wahl dieses optischen Transceivers zu höherer Zuverlässigkeit, einer einfacheren Einhaltung von EMI-/EMV-Anforderungen und langfristig zu geringerem Wartungsaufwand führen.

Ja – die FE50MLIR/FE50MLNR-Transceiver eignen sich sehr gut für Automotive- und Transportanwendungen sowie für andere anspruchsvolle Umgebungen. Sie sind für den industriellen Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C spezifiziert und erfüllen damit die typischen Anforderungen an Automotive-Bauteile für Elektronik im Fahrzeug. Plastic Optical Fiber wird aufgrund ihrer Störfestigkeit bereits in Fahrzeugnetzwerken wie dem MOST-Bus und anderen eingesetzt. Die LC-POF-Lösung dieser Module bietet zusätzlich den Vorteil eines verriegelbaren Steck­verbinders, der auch bei Vibrationen sichere Verbindungen gewährleistet. Dank ihrer Dual-Voltage-Fähigkeit können die Module sowohl mit älteren 5-V-Systemen als auch mit moderner 3,3-V-Logik in Fahrzeugen zusammenarbeiten. Mögliche Einsatzbereiche sind fahrzeuginterne Kommunikationsverbindungen, Infotainment-Datenverbindungen oder Verbindungen zwischen Sensoren und Steuergeräten, bei denen galvanische Trennung und hohe EMI-Festigkeit wichtig sind. Für eine vollständige Automotive-Qualifikation (AEC-Q) sollte die Konformität des Transceivers jedoch im Einzelfall geprüft werden. Die grundlegende Auslegung und Spezifikation machen ihn aber zu einer geeigneten Lösung für Transport- und industrielle Outdoor-Anwendungen.

Der Transceiver ist als kompakte Steckbuchse ausgeführt, die in der Regel direkt auf der Leiterplatte montiert wird. Von außen wird ein LC-Duplex-Stecker angeschlossen; mechanisch verfügt das Modul also über eine Aufnahme für den LC-Steck­verbinder sowie über Pins zum Einlöten in die Leiterplatte. Die genaue Montageanordnung und das PCB-Footprint sind im Datenblatt des Moduls angegeben, einschließlich Abmessungen und empfohlenem Land Pattern. In der Regel handelt es sich bei solchen Transceivern um Durchsteck- oder Board-Edge-Bauteile, die so auf die Leiterplatte gelötet werden, dass das Ende mit dem LC-Steck­verbinder an der Frontplatte oder an der Platinenkante zugänglich ist. Achten Sie darauf, dass das Leiterplattenlayout zur Pinbelegung des Transceivers passt, also zu Versorgung, Masse, Tx-Dateneingang, Rx-Datenausgang, SD-Pin usw. Empfehlenswert sind außerdem bewährte High-Speed-Design-Regeln: Versorgungspins mit Kondensatoren entkoppeln, Signalleitungen kurz halten und differentielle Signale als Paar entsprechend routen. Wenn Sie die Vorgaben im Datenblatt beachten, lässt sich der FE50MLxR einfach montieren – ähnlich wie ein Standard-Lichtwellen­leiter- oder SFP-Modul, nur angepasst an die LC-POF-Schnittstelle.

Für die optische Verbindung ist kein externer Treiber oder Verstärker erforderlich – die FE50MLIR/NR-Module verfügen über einen integrierten Treiber-IC für den LED-Sender sowie einen integrierten Vorverstärker für den Photodioden-Empfänger. Das bedeutet, dass Sie Datensignale direkt an den Sendepin anlegen und am Empfängerpin Ausgangssignale mit Logikpegel abgreifen können, ohne zusätzliche analoge Front-End-Komponenten. Aus elektrischer Sicht ist das Modul im Wesentlichen Plug-and-Play. Sie müssen lediglich eine geeignete Versorgungsspannung (5 V oder 3,3 V) und die spezifizierte Bias-Beschaltung bereitstellen und können die Tx/Rx-Pins dann wie jede andere standardmäßige serielle Datenschnittstelle behandeln. Der integrierte Treiber stellt sicher, dass die LED mit der erforderlichen Geschwindigkeit schalten kann (bis zu 50 MBd), und der interne Verstärker formt das empfangene Signal zu sauberen digitalen Pulsen. Das vereinfacht das Design im Vergleich zu diskreten LED-/Photodioden-Lösungen erheblich. Achten Sie lediglich darauf, die empfohlenen Ansteuerungspegel einzuhalten und die maximal zulässigen Grenzwerte nicht zu überschreiten. Bei der Anbindung längerer Kabel oder besonders steiler Signalflanken kann zur Sicherung der Signalintegrität eine minimale Leitungsanpassung am Dateneingang sinnvoll sein, etwa durch einen Serienabschlusswiderstand. In der Regel ist jedoch keine spezielle externe Beschaltung erforderlich, um mit diesen Transceivern eine Leistung von 50 MBd zu erreichen.