WIĄZKI HYBRYDOWE (ŚWIATŁOWODOWO-ELEKTRYCZNE)

Dzięki doświadczeniu zdobytemu w produkcji wiązek czysto światłowodowych i elektrycznych oraz bazując na naszej rozbudowanej bazie narzędziowej dedykowanej do produkcji wiązek kablowych do zastosowań specjalnych możemy produkować wiązki światłowodowo-elektryczne zwane dalej hybrydowymi.
Połączenie w jednym kablu (a także w jednym złączu) torów elektrycznych i światłowodowych otwiera przed użytkownikami nowe możliwości. Oto bez problemu możemy centralnie zasilać oddalone sensory, a wytwarzane przez nie sygnały przesyłać z powrotem do centralnego rejestratora danych z dużą prędkością i bez obawy o zakłócenia elektromagnetyczne (EM). Możemy zdalnie zasilać samojezdne roboty, a sygnały video z ich kamer przesyłać liniami optycznymi do oddalonego stanowiska sterowania. Hybrydowy kabel to wielka wygoda, szczególnie w aplikacjach przenośnych, gdzie szybkie i sprawne rozwinięcie instalacji decyduje o powodzeniu przedsięwzięcia – jeden kabel rozwija się wygodniej i szybciej niż dwa kable, a do tego nic się nie poplącze! Ktoś, kto próbował rozplątać zasupłane kable o długości kilkudziesięciu … kilkuset metrów dobrze wie, co to znaczy. Całkowitej wygody dopełnia fakt, że hybrydowy kabel może być zakończony także hybrydowym złączem – w jednej obudowie są kontakty zarówno światłowodowe jak i elektryczne. Jesteśmy w stanie zaoferować złącza hybrydowe także w wersji soczewkowej.

Kable hybrydowe

W zależności od długości mogą być produkowane w sposób w pełni przemysłowy (dla długości powyżej 300m) lub wytwarzane ręcznie (dla długości rzędu kilkudziesięciu metrów). Praktycznie dla każdego zastosowania kabel taki jest wytwarzany według projektu opracowanego przez naszych inżynierów na podstawie przedstawionych nam prze klienta wymagań. W aplikacjach pozwalających na użycie bardziej typowych kabli hybrydowych, staramy się oferować gotowe kable z oferty współpracujących z nami kablowni, co minimalizuje koszty takiego projektu.
Kable elektryczno-światłowodowe traktujemy nie tylko jako komponent wiązek hybrydowych ale jest to dla nas samodzielny towar. Jeżeli projekt realizowany przez naszych klientów nie wymaga zastosowania złącz hybrydowych, mogą zamówić tylko kabel hybrydowy i dokonać podłączenia do własnego systemu we własnym zakresie. Dla wielu stacjonarnych systemów (np. monitoring kamerami przemysłowymi) takie rozwiązanie jest w zupełności wystarczające.

Budowa kabla hybrydowego

Kabel hybrydowy może mieć strukturę zarówno dystrybucyjną jak i rozdzielczą (breakout). Kable do kamer telewizyjnych HDTV (fot. 1, rys. 1.) powstają najczęściej na bazie struktury dystrybucyjnej, gdyż daje ona dużą giętkość przy zachowaniu małej średnicy i masy. Kable wykorzystywane w aplikacjach górniczych będą bazowały najczęściej na strukturze breakout ze względu na większe narażenia mechaniczne (miażdżenie) jakim potencjalnie mogą być poddane (fot. 2, rys. 2).

	Fot. 1. Kabel hybrydowy do kamer HDTV: włókna światłowodowe na drugim planie (żółte i niebieskie) Widoczny oplot ekranujący i żyły elektryczne o dwóch przekrojach).		Fot. 2. Kabel hybrydowy do zastosowań przemysłowych, struktura breakout

	Rys. 1. Schemat budowy dystrybucyjnego kabla hybrydowego		Rys. 2. Schemat budowy kabla hybrydowego typu breakout

Kombinacje przekrojów żył miedzianych czy też rodzajów włókien światłowodowych użytych w kablu mogą być dowolne. Żyły miedziane mogą przenosić zarówno zasilanie jak i dane lub sygnały sterujące, a więc mogą to być skrętki, kable koncentryczne wykonane z drutu, linki, z różnego rodzaju ekranami lub nieekranowane itp.

Złącza hybrydowe kontaktu bezpośredniego

Najprostszym sposobem wykonania złącza hybrydowego jest wykorzystanie złącz wojskowych serii MIL 38999 (np. seria Amphenol STARTOP) i użycie odpowiednich kontaktów światłowodowych w miejsce typowych kontaktów elektrycznych (fot. 3.). Rozwiązanie to wymaga jednak użycia specjalnych obudów złącza (ang. shell), które umożliwią odpowiednie zakotwienie kabla w złączu. Chcąc użyć tej serii złącz do włókien jednomodowych należy użyć specjalnych złącz zapewniających wymaganą dokładność pozycjonowania włókien pomiędzy męskim a żeńskim kontaktem optycznym. Największą wadą takiego rozwiązania (ujawniającą się szczególnie w warunkach terenowych) jest kłopotliwe utrzymanie czystości kontaktów optycznych takiego złącza. Problem ten dotyczy głownie żeńskiej części złącza, gdzie w trakcie czyszczenia należy używać specjalnych wacików. Mimo licznych zalet złącz MIL 38999 takich jak kaptury ochronne, czy mechanizm zabezpieczający przed uszkodzeniem kontaktów na skutek niedokładnego ułożenia połówek złącza względem siebie (ang. scoop-proof) należy podkreślić, że do bezawaryjnej pracy wymagają one od obsługi wysokiej kultury użytkowania. Ograniczenia te nie są tak uciążliwe jeżeli użytkownik zdecyduje się na wiązki hybrydowe oparte o złącza soczewkowe.

	Fot. 3. Przykład męskiej części złącza hybrydowego serii MIL 38999 (piny oznaczone jako C i D to kontakty światłowodowe).

Złącza hybrydowe soczewkowe

Zastosowanie soczewek pozwoliło zwiększyć niezawodność połączenia wiązek hybrydowych. Brak bezpośredniego styku soczewek spowodował, że nawet jeżeli pojawią się zanieczyszczenia na ich powierzchniach , to nie doprowadzą one do zniszczenia, ponadto pozwoliły umieścić soczewki w miejscu łatwo dostępnym do czyszczenia ogólnie dostępnymi środkami (np. chusteczki higieniczne). Rozszerzenie pola przekroju wiązki światła sto kilkadziesiąt razy w stosunku do złącz kontaktu bezpośredniego zmniejszyło podatność złącza na zabrudzenia. Dodatkowym atutem rozwiązań soczewkowych jest hermafrodytyczność (bo zazwyczaj złącza soczewkowe są hermafrodytyczne), która pozwala na bezproblemowe przedłużanie traktów optycznych przez szeregowe łączenie odcinków kabli hybrydowych ze sobą (porównaj rozdz. „aplikacje specjalne”).

	Fot. 4. Hybrydowe złącza soczewkowe: po lewej 2FO+4Cu, po prawej 4FO+2Cu.