En kombination af fiberoptisk roterende samling og elektrisk glidering overfører optiske data, elektrisk strøm og elektriske signaler over den samme roterende grænseflade.
Den fiberoptiske roterende samling, almindeligvis forkortet som FORJ, opretholder den optiske vej mellem stationære og roterende fibre. Den elektriske slæbering bærer strøm, styrekredsløb, sensorer, indkodere, sikkerhedskredsløb eller kobber-baserede kommunikationskanaler. Når den samme akse også skal overføre luft, gas, vakuum, kølevæske eller hydrauliske medier, kan en roterende union tilføjes til samlingen.
Den svære del er ikke blot at montere flere kanaler i et hus. Det optiske system, elektriske kredsløb, akselgeometri, rotation, kabelføring, miljø, serviceadgang og accepttest skal fungere sammen.
For en grundlæggende forklaring af den optiske komponent, se ByTunes guide tilfiberoptisk glidering. Projekter, der kræver en til formålet-optisk og elektrisk konfiguration, kan også begynde medtilpasset glideringproduktsortiment.
Hvad gør hver del af forsamlingen?
En FORJ og en elektrisk glidering udfører forskellige funktioner.
| Komponent | Primær funktion | Typisk information påkrævet |
|---|---|---|
| Fiberoptisk drejeled | Overfører en eller flere optiske kanaler over en roterende grænseflade | Fibertype, bølgelængde, kanalantal, konnektorer, indføringstab og dynamisk variation |
| Elektrisk glidering | Overfører strøm og ledende elektriske signaler | Spænding, kontinuerlig og spidsstrøm, signaltype, jordforbindelse, kabler og stik |
| Pneumatisk eller hydraulisk roterende union | Overfører gas, vakuum eller flydende medier | Medium, tryk, flow, temperatur, porte, lækage og materialekompatibilitet |
| Mekanisk integration | Vedligeholder montering, rotation og kabelstyring | Boring, flange, udvendig diameter, længde, drejningsmoment, hastighed, udløb og serviceafstand |
En FORJ overfører normalt ikke elektrisk strøm. Flytning af hoveddatastien til optisk fiber fjerner heller ikke alle elektriske krav. Motorer, bremser, belysning, encodere, endestopkontakter, strømforsyninger og servicekredsløb kan stadig have brug for ledende kanaler.
Samlinger, der kombinerer flere transmissionsteknologier, beskrives almindeligvis somhybrid glideringe.
Integreret samling eller separate roterende komponenter?
En enkelt integreret enhed kan reducere beslag, uafhængige kabeludgange og justeringsarbejde. Separate komponenter kan gøre fremtidig udskiftning eller teknologiopgradering lettere.
| Beslutningsfaktor | Integreret FORJ og glidering | Separate komponenter |
|---|---|---|
| Installationsplads | Kan reducere antallet af huse og adaptere | Kan kræve mere aksial eller radial plads |
| Justering | Administreret i én designet samling | Skal styres af maskinens struktur |
| Kabelføring | Optiske og elektriske udgange kan koordineres | Hver komponent har brug for separat routing og trækaflastning |
| Servicevenlighed | Fjernelse af en enhed kan afbryde flere funktioner | Det optiske eller elektriske modul kan udskiftes uafhængigt |
| Kvalifikation | Én integreret testplan kan dække hele enheden | Hver komponent kan have en uafhængig kvalifikationsplan |
| Fremtidige ændringer | En ændring kan påvirke hele samlingen | Det ene modul kan opgraderes uden at erstatte det andet |
| Indkøb | Én leverandør kan koordinere grænseflader og dokumentation | Flere leverandører kan tilbyde flere komponentvalg |
Et integreret design er ofte attraktivt, når pladsen er begrænset, eller når separate enheder ville skabe vanskelig justering og kabelføring. Et modulært arrangement kan være at foretrække, når FORJ skal udskiftes uafhængigt, eller når optiske og elektriske systemer følger meget forskellige udviklingsplaner.
Fem tekniske input, der styrer designet
1. Definer først det eksisterende optiske system
Vælg ikke en FORJ fra en overskriftsdatahastighed alene. Begynd med det udstyr, der allerede er installeret på de stationære og roterende sider.
Identificere:
- Sender- og modtagermodeller
- Minimum senderens udgangseffekt
- Modtagerfølsomhed og maksimal modtagerindgang
- Single-mode eller multimode fiber
- Driftsbølgelængde
- Eksisterende stik og polering
- Påkrævet linkafstand
- Nuværende patchkabler og adaptere
- Dataprotokol og datahastighed
ITU-T G.652beskriver geometriske, mekaniske og transmissionsegenskaber for enkelt-optisk fiber og kabel.ITU-T G.651.1dækker 50/125 μm multimode graderet-indeks optisk fiberkabel. Disse dokumenter hjælper med at definere fiberkarakteristika, men de erstatter ikke transceiver- og systemkravene.
| Udvælgelsesspørgsmål | Enkelt-tilstandssystem | Multimode system |
|---|---|---|
| Eksisterende udstyr | Skal bruge kompatible enkelt-mode transceivere, fiber og bølgelængde | Skal bruge kompatible multimode transceivere, fiber og bølgelængde |
| Hovedfokus på design | Optisk budget, afstand, returtab og forbindelsestilstand | Båndbredde-afstandskrav, lanceringsbetingelser og connectorkompatibilitet |
| Direkte substitution | Bør ikke erstattes af multimode udelukkende for at forenkle sourcing | Bør ikke erstattes af enkelt-tilstand uden at gennemgå hele linket |
Enkelt--mode- og multimode-kanaler kan være til stede i én tilpasset samling, men hver kanal skal beholde sin egen kompatible fiber, bølgelængde, konnektorer og transceivere.
2. Bestem kanalantal og opbyg det optiske strømbudget
Tæl optiske stier fra den rigtige systemarkitektur. En dupleksforbindelse kan bruge to fibre, mens en tovejs- eller multiplekset arkitektur kan bruge et andet arrangement. Optisk multipleksing skal evalueres som en del af det komplette optiske system i stedet for at antages fra FORJ alene.
Det værste-tilfælde af stitab bør omfatte:
- Fast-fiberdæmpning
- Eksternt stik tab
- Tab af splejsning og adapter
- FORJ indsættelsestab
- Ændring af maksimal indsættelse-tab under rotation
- Yderligere tab forårsaget af specificerede miljøforhold
- En ingeniørmargin valgt til applikationen
Brug den minimale garanterede senderoutput og den nødvendige modtagerfølsomhed i stedet for typiske værdier.
Tilgængeligt optisk budget=minimum senderoutput − modtagerfølsomhed
Resterende margen=tilgængeligt optisk budget − værste-stitab
Fordi senderoutput og modtagerfølsomhed almindeligvis angives i dBm, mens vejtab er angivet i dB, skal enhederne og skiltene håndteres konsekvent.
Illustrativt optisk budget
Følgende eksempel er hypotetisk og er ikke en ByTune-produktspecifikation.
| Budgetpost | Illustrativ værdi |
|---|---|
| Minimum sendereffekt | -3,0 dBm |
| Modtager følsomhed | -12,0 dBm |
| Tilgængeligt optisk budget | 9,0 dB |
| Fast kabel- og splejsningstab | 0,8 dB |
| Eksternt stik og adaptertab | 1,0 dB |
| Maksimalt FORJ indsættelsestab | 3,0 dB |
| Maksimal rotationsvariation | 0,6 dB |
| Projektingeniørgodtgørelse | 1,0 dB |
| Totalt værste-tilfælde af stitab | 6,4 dB |
| Resterende margin | 2,6 dB |
Den acceptable margin afhænger af det optiske udstyr, miljøområdet, vedligeholdelsesstrategi og projektrisiko. Eksemplet demonstrerer kun beregningsprocessen.
Systemer, der bærer industrielt Ethernet over optiske transceivere, bør defineres fra det komplette optiske link. Relaterede ledende-dataovervejelser er diskuteret i ByTunes vejledninger tilhøj-datatransmission i slæberingeogEthernet-slæberinge.
3. Definer optisk ydeevne under rotation
Indsættelsestab, rotationsindsættelse-tabsvariation og returtab beskriver forskellige dele af optisk ydeevne.
Indføringstab
Indføringstab er den optiske effekt, der går tabt gennem komponenten eller det målte link. En projektspecifikation skal angive:
- Maksimalt indsættelsestab pr. kanal
- Måling af bølgelængde
- Fiber type
- Konnektor og pigtail konfiguration
- Om eksterne adaptere er inkluderet
- Test temperatur
Rotationsindsættelse-Tabsvariation
En FORJ kan give en acceptabel stationær aflæsning, men vise større tab ved bestemte vinkelpositioner. Det dynamiske krav skal definere:
- Tilladt top-til-top eller maksimal variation
- Normal og maksimal rotationshastighed
- Betjening med uret og mod uret
- Antal omdrejninger eller testvarighed
- Sampling rate
- Kold eller termisk stabiliseret tilstand
- Om alle kanaler er målt sammen
Afkasttab
Returtab beskriver reflekteret optisk effekt. Dens betydning afhænger af lyskilden, transceiveren, konnektorpoleringen og det optiske instrument. Et generisk afkast-tabsmål bør ikke kopieres ind i hvert projekt uden at kontrollere det faktiske udstyr.
Dynamisk optisk ydeevne er en af grundene til, at systemet ikke kun bør angives som "10 Gbit/s" eller "40 Gbit/s." Datahastighed er resultatet af det komplette link, inklusive transceivere, fiber, stik, optisk budget, software og roterende komponent.
4. Angiv elektriske kredsløb og mekanisk integration
Den elektriske sektion kræver sin egen kredsløbsplan. For hvert kredsløb skal du definere:
- Fungere
- AC eller DC spænding
- Kontinuerlig strøm
- Spids- eller startstrøm
- Arbejdscyklus
- Trådstørrelse
- Elektrisk stik
- Jordingsarrangement
- Signalprotokol hvor relevant
- Sikkerhedsrelateret-funktion
Strømkredsløb, analoge sensorer, indkodere, CAN, RS-485, kobber Ethernet og sikkerhedskredsløb bør ikke behandles som identiske kanaler. Afskærmning og kanalarrangement kan forblive vigtigt, selv når den primære højhastighedsdatasti bruger fiber. Se ByTunes artikel vedrsignalafskærmning i slæberingetil relaterede designhensyn.
Den mekaniske tegning skal vise:
- Påkrævet boring
- Maksimal udvendig diameter
- Maksimal aksial længde
- Aksel og flange dimensioner
- Stationære og roterende sider
- Anti-rotationsarrangement
- Fiber- og elkabeludgange
- Tilslutningsafstand
- Serviceadgang
- Nærliggende lejer og bevægelige dele
Definer også normal og maksimal hastighed, kontinuerlig rotation eller oscillation, retningsændringer, acceleration, driftstimer, køremoment, akseludløb, vibrationer og stød.
A gennem-hul glideringvurderes ofte, når en eksisterende aksel, rør eller kabelbundt skal forblive i midten. Den endelige boring kan ikke betragtes uafhængigt, fordi den kan påvirke husets diameter, kredsløbslayout og tilgængelig stikplads.
5. Beskyt konnektorer, fibre og den komplette installerede enhed
Optisk ydeevne kan blive forringet af et forurenet eller beskadiget eksternt stik, selv når FORJ selv fungerer korrekt.
Konnektorspecifikationen skal identificere:
- Connector familie
- PC, UPC eller APC polering
- Paneladapter eller flyvende pigtail
- Fiberlængde og jakke
- Minimum bøjningsradius
- Trækaflastning
- Støvhætter
- Inspektion og rengøringsadgang
IEC 61300-3-35 omhandler observation og klassificering af snavs, ridser og defekter på fiberoptiske konnektorers endeflader. Konnektorinspektion bør efterfølges af passende rengøring og optisk verifikation, når det er påkrævet; visuel fremtoning alene etablerer ikke den komplette linkydelse.IEC 61300-3-35giver de relevante officielle standardoplysninger.
En praktisk tilslutningsproces er:
- Efterse konnektorens endeflade før sammenkobling.
- Rengør det ved hjælp af en godkendt metode, når der er forurening til stede.
- Undersøg det igen.
- Tilslut fiberen uden at overskride den specificerede bøjningsradius.
- Bekræft tab af indsættelse eller afslut-til-linkoperation efter samling.
Hvis den samme akse også overfører luft, gas eller vakuum, kan de optiske og elektriske krav kombineres med enpneumatisk glideringeller en anden passende roterende union.
Miljøkrav bør beskrive den faktiske eksponering, herunder temperatur, fugtighed, kondens, støv, vand, salt, kølevæske, tryk, vibrationer og stød.
IEC forklarer, at IP-koden defineret gennem IEC 60529 klassificerer kabinetbeskyttelse mod støv og væsker. En IP-klassificering definerer ikke automatisk beskyttelsen af eksterne pigtails, stik, kabelindgange, adaptere eller den endeligt installerede maskine. Yderligere ansøgningsvejledning findes i ByTunes forklaring afslæberings IP-klassificeringer.
Hypotetisk eksempel: Roterende maskine-Visionsplatform
Følgende eksempel er illustrativt og er ikke en kundecase eller produktanbefaling.
En kontinuerlig-rotationsinspektionsplatform indeholder:
- To industrielle kameraer
- LED belysning
- En motor og bremse
- En encoder
- Flere styresensorer
- To optiske kommunikationsveje
- En central mekanisk aksel
- Begrænset aksial installationsplads
En anmodning om "vi har brug for en slæbering med to fibre, strøm og signaler" er ikke tilstrækkelig til designgodkendelse.
| Kravgruppe | Nødvendig information | Engineering Output |
|---|---|---|
| Optisk system | Transceivere, fibertype, bølgelængde, stik, linkbudget og tilladt dynamisk variation | Optisk kanal tidsplan og acceptgrænser |
| Elektrisk system | Motor-, bremse-, lys-, sensor- og encoderkredsløb med strøm og indkobling | Kredsløbsplan, ledningsstørrelser og konnektordefinition |
| Mekanisk interface | Boring, udvendig diameter, længde, flange, aksel, udgange og serviceafstand | Styret konturtegning |
| Bevægelse | Normal hastighed, maksimal hastighed, kontinuerlig rotation og acceleration | Krav til hastighed, drejningsmoment og udholdenhed |
| Miljø | Temperatur, støv, rengøring, vibrationer og indkapslingsforhold | Materialer, tætning og miljøtestomfang |
| Validering | Stationært tab, dynamisk variation, elektriske test og kommunikationsforsøg | Leverandørtestrapport og kundeacceptplan |
Hvis kameraerne bruger optiske transceivere, og skaftet skal forblive åbent, kan en integreret samling med gennemgående-boringer evalueres. Hvis den optiske sektion skal opgraderes uafhængigt, kan separate koncentriske moduler give bedre servicevenlighed.
Sådan testes dynamisk indsættelsestab
Den nøjagtige metode og acceptgrænse skal aftales for projektet. Et praktisk testarrangement kan omfatte en stabil optisk kilde, referencepatch-ledninger, FORJ-kanalen, der testes, en optisk effektmåler eller data{1}}modtager og en kontrolleret rotationsarmatur.
Trin 1: Definer målegrænsen
Angiv om målingen omfatter:
- FORJ pigtails
- Eksterne patchkabler
- Adaptere
- Panelstik
- Andre komponenter i produktionsleddet
Den samme grænse skal bruges til basislinje- og rotationsmålingerne.
Trin 2: Etabler den optiske reference
Lad kilden og måleudstyret stabilisere sig. Etabler referencen ved hjælp af den valgte bølgelængde, konnektorarrangement og referencemetode, før den roterende komponent indsættes.
Trin 3: Mål den stationære basislinje
Optag hver optisk kanal, mens samlingen er stationær. Identificer bølgelængde, udstyr, omgivende temperatur og forbindelsestilstand.
Trin 4: Optag ydeevne under rotation
Drej samlingen med den specificerede hastighed og retning, mens du kontinuerligt registrerer modtaget strøm eller tab af indføring. Hvor det er nyttigt, synkroniser resultatet med tid eller vinkelposition.
Rapporten skal identificere:
- Gennemsnitligt indsættelsestab
- Maksimalt indføringstab
- Variation fra top-til-top
- Korte-udflugter
- Kanal-til-kanalforskelle
- Resultater med uret og mod uret
Trin 5: Gentag under relevante betingelser
Når applikationen kræver det, gentages testen efter termisk stabilisering, efter en udholdenhedscyklus, ved maksimal driftshastighed eller med den elektriske sektion aktiveret under dens definerede belastning.
Trin 6: Gennemfør End-to-End System Test
En optisk tabstest på komponent-niveau beviser ikke, at hele maskinlinket fungerer korrekt. Test det endelige link med de faktiske sendere, modtagere, patchkabler, stik, software og driftsdatabelastning.
ByTunes generelle vejledning vedrslæberingstestgiver yderligere kontekst til elektrisk og mekanisk verifikation.
Test- og acceptoptegnelser
| Prøve | Formål | Typisk rekord |
|---|---|---|
| Ansigtsinspektion af stik-ende | Identificer snavs, ridser eller synlige defekter før tilslutning | Inspektionsbillede eller resultat |
| Stationært indføringstab | Etabler den optiske basislinje | Rapport om tab pr.-kanal |
| Dynamisk indsættelse-tabsvariation | Bekræft optisk stabilitet under rotation | Tids-baseret eller vinkel-baseret sporing |
| Afkasttab | Bekræft den afspejlede-strømydelse, hvor det er nødvendigt | Resultat pr.-kanal |
| Slut-til-optisk link | Bekræft drift med faktiske transceivere | Optisk strøm eller kommunikationsregistrering |
| Elektrisk kontinuitet og isolering | Bekræft elektriske kanaler og isolation | Elektrisk test rapport |
| Belastet elektrisk test | Kontroller spændingsfald eller temperatur efter behov | Indlæs-testrapport |
| Dimensionel inspektion | Bekræft boring, flange, konvolut og udgange | Dimensionsrapport |
| Hastighed og drejningsmoment test | Bekræft mekanisk drift | Rotationstest rapport |
| Maskinapplikationstest | Bekræft ydeevne i det færdige udstyr | Kundeacceptregistrering |
Gennemgå den foreslåede dokumentation sammen med ByTune'sproduktionsoplysningerogkvalitetsstyringsproces. Installationskrav bør også kontrolleres, før det omgivende maskindesign fryses; semonteringsvejledning til glidering.
Fejlsymptomer og inspektionsprioriteter
| Observeret symptom | Mulig årsag | Første kontrol |
|---|---|---|
| Højere tab ved alle rotationspositioner | Forurening af stik, beskadiget pigtail, forkert reference eller øget komponenttab | Efterse og rengør stik, gentag referencen og isoler eksterne kabler |
| Tab ændres ved én vinkelposition | Dynamisk justering variation, mekanisk belastning eller intern optisk variation | Sammenlign kurven med rotationsvinklen og inspicer akslens justering |
| Intermitterende kommunikation uden en stor gennemsnitlig tabsændring | Korte optiske udflugter, modtagermargin, software-timeout eller ekstern forbindelsesproblem | Øg samplingshastigheden og test med faktiske transceivere |
| En kanal adskiller sig fra de andre | Kanal-specifikt forbindelses-, fiber- eller intern stiproblem | Skift eksterne patch-ledninger og test hver kanal uafhængigt |
| Ændringer i ydeevnen efter installation | Fiberbøjning, træk, konnektorbelastning eller maskinforskydning | Efterse føring, trækaflastning, bøjningsradius og montering |
| Elektriske kanaler fungerer, men optisk kommunikation fejler | Optisk kompatibilitet, budget eller forbindelsesproblem | Bekræft bølgelængde, fibertype, transceivere og ende-til-modtaget strøm |
| Optisk ydeevne er stabil, men elektrisk støj forbliver | Ledende signal, jordforbindelse eller-strømforsyningsproblem uden for den optiske vej | Gennemgå elektrisk afskærmning, jordforbindelse og kanalarrangement |
FORJ og Slip Ring RFQ Checkliste
- Maskin- og anvendelsesbeskrivelse
- Stationære og roterende sider
- Integreret eller separat-komponentpræference
- Single-mode eller multimode fiber
- Fiberspecifikation og driftsbølgelængde
- Antal optiske kanaler
- Simplex, duplex eller multiplekset arkitektur
- Sender- og modtagermodeller
- Dataprotokol og datahastighed
- Minimum sendereffekt og modtagerfølsomhed
- Tilgængeligt optisk strømbudget
- Maksimalt indføringstab
- Maksimal rotationsindsættelse-tabsvariation
- Retur-tabskrav, hvor det er relevant
- Optisk stik og polering
- Pigtail længde, jakke, bøjningsradius og mærkning
- Komplet tidsplan for elektriske kredsløb
- Kontinuerlig og spidsstrøm
- Elektriske signalprotokoller
- Elektriske kabler og stik
- Boring og aksel dimensioner
- Maksimal udvendig diameter og aksial længde
- Flange og monteringstegning
- Normal og maksimal hastighed
- Kontinuerlig rotation eller oscillation
- Køremomentkrav
- Temperatur, luftfugtighed, støv, vand og korrosionseksponering
- Gas-, vakuum- eller væskekanaler efter behov
- Krav til inspektion, test og dokumentation
- Prototype og produktionsmængder
- Projekt tidsplan
- Installationstegninger og fotografier
FAQ
Q: Er en FORJ det samme som en fiberoptisk glidering?
A: Begreberne bruges ofte til relaterede produkter. FORJ refererer specifikt til en fiberoptisk roterende samling. "Fiberoptisk glidering" kan referere til en selvstændig FORJ eller en hybrid enhed, der indeholder både optiske og elektriske kanaler.
Q: Kan en FORJ overføre elektrisk strøm?
A: Nej. Den optiske fiber overfører optiske signaler. Elektrisk strøm kræver en elektrisk glidering eller en anden godkendt roterende elektrisk forbindelse.
Q: Kan en FORJ understøtte 10G, 25G eller 40G kommunikation?
A: Det komplette link skal understøtte den nødvendige datahastighed. Bekræft transceivere, fiber, bølgelængde, konnektorer, optisk budget, linkafstand og rotationstab i stedet for alene at stole på en FORJ-data-hastighedserklæring.
Sp.: Hvad er rotationsindsættelse-tabsvariation?
A: Det er ændringen i målt optisk tab, mens FORJ'en roterer. Resultatet er kun meningsfuldt, når bølgelængden, hastigheden, retningen, varigheden, prøvetagningsmetoden, temperaturen og målegrænsen er defineret.
Sp.: Kan enkelt-tilstands- og multimodekanaler dele én samling?
A: En brugerdefineret samling kan indeholde begge dele, men hver optisk vej skal bruge kompatible fiber, stik, bølgelængder og transceivere. Deres specifikationer og testresultater bør forblive adskilte.
Sp.: Kræver en integreret samling mindre vedligeholdelse?
A: Det kan reducere separate beslag og grænseflader, men vedligeholdelse afhænger af det komplette design. Optiske stik kræver stadig beskyttelse og inspektion, mens elektriske kabler, lejer, tætninger og monteringshardware kan kræve periodisk kontrol.
Spørgsmål: Er en gennemgående-borestruktur altid nødvendig?
A: Nej. Det er nyttigt, når en aksel, et rør eller et kabelbundt skal passere gennem midten. En ende-af-skaft eller modulært arrangement kan være enklere, når akselenden er tilgængelig, og uafhængig service er vigtig.
Endelig anbefaling
En vellykket fiberoptisk roterende samling og glidering-integration begynder med det eksisterende optiske system, ikke en katalogkanaltælling.
Identificer først transceivere, fibertype, bølgelængde, stik, optisk strømbudget og tilladte dynamiske tab. Definer derefter de elektriske kredsløb, boring, konvolut, hastighed, drejningsmoment, miljø, kabelføring, serviceadgang og accepttest.
Den bedste løsning kan være en integreret-gennemløbssamling, en ende-af-akselkombination eller separate koncentriske moduler. Den korrekte arkitektur er den, der opfylder de komplette optiske, elektriske og mekaniske specifikationer, mens den forbliver praktisk at fremstille, installere, teste og servicere.
Indsend den optiske kanal tidsplan, elektrisk kredsløbsplan, mekanisk tegning og testkrav gennemByTune kontaktsidetil ansøgningsgennemgang.