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

De twee varianten zijn functioneel identiek wat betreft optische prestaties en specificaties, maar verschillen in de polariteit van hun logische signalen. FE50MLIR is de inverterende versie: de ledzender wordt ingeschakeld door een lage ingang en de ontvanger geeft een geïnverteerd logicaniveau uit ten opzichte van het lichtsignaal aan de ingang. FE50MLNR is de niet-inverterende versie, waarbij een hoge ingang de ledzender inschakelt en de uitgangslogica van de ontvanger het optische signaal volgt. Hierdoor kunnen ontwerpers de module kiezen die het beste aansluit op de vereiste logische conventies, zonder extra schakelingen voor signaalinversie.

Deze modules zijn ontworpen voor step-index polymeer optische vezel (SI-POF) met een kerndiameter van 1 mm (meestal met een buitenmantel van 2,2 mm). De frontinterface is een standaard LC-duplex connector, aangepast voor POF. In de praktijk gebruikt u LC-duplex POF-stekkers (beschikbaar voor kunststof vezel) die voldoen aan de IEC 61754-20-norm. Standaard LC-patchkabels voor glasvezel zijn niet compatibel vanwege de afwijkende vezelkernmaat – u moet POF-kabels gebruiken die zijn afgemonteerd met LC-connectoren die specifiek bedoeld zijn voor 1 mm kunststof vezel.

De FE50MLIR/NR-modules ondersteunen datasnelheden tot 50 MBd, wat voldoende is voor communicatieprotocollen rond 50 Mbit/s. Traditioneel 100BASE-FX Fast Ethernet vereist 125 MBd, en dat ligt boven de gespecificeerde snelheid van deze module. In veel industriële Ethernet- of besturingstoepassingen kan de zendontvanger echter wel worden gebruikt voor verbindingen met lagere datasnelheden of snelle controlenetwerkverbindingen, en mogelijk ook voor Fast Ethernet over kortere afstanden met minder overhead door lijncodering. Voor een volledige Ethernet-link van 100 Mbps is in het algemeen een snellere POF-zendontvanger nodig; de FE50MLxR is beter geschikt voor toepassingen in het bereik van enkele tientallen Mbps (zoals bepaalde veldbussystemen of maatwerkprotocollen) en voor robuuste optische verbindingen in omgevingen met veel storingen.

De zendontvangers zijn gespecificeerd voor een typische linklengte tot 50 meter met standaard 1 mm step-index kunststof optische vezel onder normale bedrijfsomstandigheden. Daarbij wordt uitgegaan van vezel van goede kwaliteit, correcte terminatie en goede uitlijning. Onder worst-case omstandigheden – zoals maximale veroudering van de led, hogere temperatuur of mindere vezelkwaliteit – kan de betrouwbare afstand afnemen tot ongeveer 30 meter. Het is belangrijk om te beseffen dat de werkelijke haalbare afstand afhankelijk kan zijn van factoren zoals de buigradius van de vezel, connectorverliezen en extra marge in het linkbudget. Voor de meeste industriële toepassingen over korte afstand (machine-to-machine of binnen een voertuig) is 30–50 m POF-bereik meestal voldoende.

De FE50MLIR/NR-zendontvangers zijn voorzien van geïntegreerde driver- en ontvangercircuits die digitale signalen op logisch niveau leveren. Ze zijn compatibel met zowel 5 V TTL als 3,3 V CMOS-logica, wat betekent dat u de ingang van de zender en de uitgang van de ontvanger rechtstreeks kunt aansluiten op I/O-pinnen van een microcontroller, FPGA of ASIC (mits u de juiste variant kiest voor de polariteit die uw systeem verwacht). De modules zijn bovendien LVDS-compatibel, wat aangeeft dat de signaalniveaus en overgangssnelheden indien nodig goed kunnen samenwerken met schakelingen voor low-voltage differential signaling (bijvoorbeeld met externe LVDS-zendontvangers). In de praktijk biedt u simpelweg een logisch datasignaal aan op de zenderpin en leest u de digitale uitgang uit op de ontvangerpin; complexe externe signaalconditionering is niet nodig. Zorg er wel voor dat u ook de uitgang Signal Detect (SD) gebruikt als u wilt weten of er een geldig optisch signaal aanwezig is bij de ontvanger.

De Signal Detect-uitgang is een statuspin aan de ontvangzijde van de zendontvanger. Deze wordt doorgaans hoog (of laag, afhankelijk van het ontwerp) zodra er voldoende optisch vermogen wordt ontvangen. Met andere woorden: de uitgang geeft aan dat er een lichtsignaal aanwezig is en dat de verbinding actief is. Engineers kunnen deze SD-uitgang gebruiken om in hun systeem een Link Loss Alert of carrier-detectfunctie te implementeren. Als de vezel bijvoorbeeld wordt losgekoppeld of breekt, verandert de toestand van de SD-pin (als teken dat het lichtsignaal is weggevallen), zodat de hostcontroller passende actie kan ondernemen, zoals een alarm activeren of overschakelen naar een back-upverbinding. De SD-uitgang verbetert de betrouwbaarheid en diagnosemogelijkheden van het systeem door realtime feedback te geven over de status van de optische verbinding.

Plastic Optical Fiber (POF)-zendontvangers bieden meerdere voordelen in industriële en Automotive-toepassingen. Ten eerste zijn glasvezelverbindingen ongevoelig voor elektromagnetische interferentie. Daardoor zorgt een optische zendontvanger voor robuuste datacommunicatie in elektrisch rumoerige omgevingen, bijvoorbeeld naast motoren of voedingslijnen, waar koper last kan hebben van storingen of zware afscherming nodig heeft. Ten tweede biedt POF elektrische isolatie tussen apparaten: er is geen geleidende verbinding, wat de veiligheid verhoogt en problemen met aardlussen voorkomt. De FE50MLxR-zendontvanger maakt een eenvoudige één-op-één vervanging van koper mogelijk dankzij de compacte LC-vormfactor en de logicaniveau-interface. Daarnaast is POF licht, flexibel en eenvoudig te installeren: het materiaal kan op lengte worden geknipt en ter plaatse zonder speciaal gereedschap worden afgemonteerd. De LC-duplexconnector biedt bovendien een vertrouwde en praktische steekverbinding. Al met al kan de keuze voor deze optische zendontvanger leiden tot een hogere betrouwbaarheid, eenvoudigere naleving van EMI/EMC-eisen en mogelijk lagere onderhoudskosten op de lange termijn.

Ja – de FE50MLIR/FE50MLNR-zendontvangers zijn zeer geschikt voor Automotive- en transporttoepassingen, maar ook voor andere veeleisende omgevingen. Ze zijn gespecificeerd voor het industriële temperatuurbereik van -40 °C tot +85 °C, wat aansluit op de gangbare Automotive-eisen voor elektronica in voertuigen. Plastic optical fiber wordt al toegepast in voertuignetwerken (zoals MOST Bus en andere) vanwege de goede storingsimmuniteit. De LC POF-oplossing van deze modules biedt daarnaast het voordeel van een vergrendelbare connector voor betrouwbare verbindingen, ook onder trillingen. Dankzij de ondersteuning voor twee voedingsspanningen kunnen ze werken met zowel bestaande 5 V-systemen als nieuwere 3,3 V-logica in voertuigen. Deze modules zijn inzetbaar voor communicatieverbindingen in voertuigen, infotainment-datalinks of koppelingen tussen sensoren en besturingseenheden waar elektrische isolatie en robuustheid tegen EMI belangrijk zijn. Voor volledige Automotive-kwalificatie (AEC-Q) moet de conformiteit van de zendontvanger wel afzonderlijk worden gecontroleerd, maar op basis van ontwerp en specificaties zijn ze zeker geschikt voor transport- en industriële buitentoepassingen.

De zendontvanger is ontworpen als een compacte connectorbehuizing die normaal gesproken op een PCB wordt gemonteerd. Aan de buitenzijde past een LC-duplexstekker; mechanisch gezien heeft de module dus een poort voor de LC-connector en aansluitpinnen die op de printplaat worden gesoldeerd. De exacte montage-uitvoering en PCB-footprint staan vermeld in de datasheet van de module (afmetingen en aanbevolen land pattern). In het algemeen zijn dit soort zendontvangers through-hole- of board-edge-componenten die zo op de PCB worden gesoldeerd dat de LC-connector toegankelijk is vanaf het paneel of de rand van de printplaat. Zorg ervoor dat de PCB-layout overeenkomt met de pinconfiguratie van de zendontvanger (voeding, massa, Tx-data in, Rx-data uit, SD-pin enzovoort). Het is daarnaast verstandig goede high-speed ontwerppraktijken te volgen: ontkoppel de voedingspinnen met condensatoren, houd signaalsporen kort en routeer een differentieel paar correct als u differentiële signalering gebruikt. Als u de richtlijnen in de datasheet volgt, is de montage van de FE50MLxR eenvoudig en vergelijkbaar met de integratie van elke standaard glasvezel- of SFP-module, maar dan aangepast aan de LC POF-interface.

Voor de optische verbinding is geen externe driver of versterker nodig – de FE50MLIR/NR-modules beschikken over een geïntegreerde driver-IC voor de LED-zender en een geïntegreerde voorversterker voor de fotodiode-ontvanger. Dat betekent dat u datasignalen direct op de zenderpin kunt aanbieden en een uitgang op logicaniveau van de ontvangerpin krijgt, zonder extra analoge front-endcomponenten. Elektrisch gezien is de module in feite plug-and-play. U hoeft alleen een geschikte voeding (5 V of 3.3 V) en de gespecificeerde bias te voorzien, waarna u de Tx/Rx-pinnen kunt behandelen als elke standaard seriële data-interface. De ingebouwde driver zorgt ervoor dat de LED op de vereiste snelheid kan schakelen (tot 50 MBd), en de interne versterker vormt het ontvangen signaal om tot schone digitale pulsen. Dat vereenvoudigt het ontwerp aanzienlijk in vergelijking met losse LED-/fotodiode-oplossingen. Zorg er wel voor dat u de aanbevolen stuurspanningsniveaus aanhoudt en de absolute maximumwaarden niet overschrijdt. Als u koppelt met langere kabels of bijzonder snelle signaalflanken, kan minimale lijnconditionering op de data-ingang worden toegepast voor de signaalintegriteit, zoals een bronafsluitweerstand, maar normaal gesproken is er geen speciale externe schakeling nodig om met deze transceivers 50 MBd-prestaties te behalen.