Erschienen am: 03.03.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 3 2017

Optische Verbindungstechnik für die Feldebene der smarten Fabrik

Steckverbinder für Hochleistungsnetze

Durch intelligente Produktionsprozesse, in denen alles mit allem vernetzt ist, werden sowohl die Datenraten als auch das Datenaufkommen sprunghaft zunehmen. Deshalb muss die Kommunikation in der Feldebene leistungsfähiger werden, wozu auch moderne optische Verbindungstechnik einen Teil beitragen kann.


Der HE-2000 ist ein Push-Pull-Steckverbinder in Schutzart IP67, der mittels eines Multipurpose-Einsatzes für vier Kanäle variabel mit optischen und elektrischen Kontakten bestückt werden kann.
Bild: Diamond GmbH

Die Steckverbinder des FlexMile-Systems von Diamond sind auf industrielle Umgebungsbedingungen ausgelegt und sowohl mit vorkonfektionierten Single- und Multimode-Fasern als auch für den Anschluss im Feld verfügbar. Die Einfügedämpfung beträgt bei Singlemode-Fasern lediglich 0,1dB. Außerdem sind Mehrkanalausführungen verfügbar, die durch einen speziellen Einsatz variabel mit optischen und elektrischen Kontakten bestückt werden können. Die Steckverbinder ermöglichen also nicht nur Infrastrukturen für Hochleistungsnetze mit mehr als genug Reserve für künftige Anwendungen, sondern auch vielseitige Einsatzszenarien wie etwa eine Spannungsversorgung von Endgeräten via PoE+.

Bestmögliche Übertragungsqualität

Die Einfügedämpfung hängt vom lateralen Versatz der Faserkerne ab. Bei einer Abweichung von 0,1µm beträgt sie 0,1dB und steigt dann exponentiell an. Um die Lichtwelle mit einem geringen lateralen Versatz übertragen zu können, sind die FlexMile-Steckverbinder nach dem Stift/Hülse-Prinzip konstruiert, bei dem die beiden Stifte, die die Fasern halten, durch eine Führungshülse präzise zusammengebracht werden. Das ist aber sozusagen nur die halbe Miete. Denn die Stirnflächen der Fasern müssen auch einen zuverlässigen Kontakt gewährleisten. Deshalb werden sie konvex poliert, und zwar mit einem balligen Radius von 15mm, an dessen höchstem Punkt sich der 9µm-dicke Faserkern befindet. Damit jeder Steckverbinder exakt diese Parameter aufweist, hat Diamond die sogenannte Kern-Kern-Zentrierung entwickelt. Bei diesem Verfahren wird auf einer Maschine die Bohrung, die anfangs erforderlich ist, um die Faser einzukleben, zunächst rundherum verschlossen. Anschließend werden der optische und der geometrische Kern der Faser vermessen und dann der Titaneinsatz der Ferrule, in dem die Faser sitzt, mit einem Prägestempel so verformt, dass sich die beiden Kerne aufeinander zubewegen. Da dieser Prozess an der Maschine visualisiert wird, können sie mit einer Restexzentrizität von 0,125µm positioniert werden.

Im Feld konfektionierbar

Die Kern-Kern-Zentrierung ist auch eine wichtige Voraussetzung für die Mehrkanal-Steckverbinder des FlexMile-Systems. Denn wenn die Kanäle unterschiedliche Dämpfungen aufweisen, was bei manchen Herstellern immer wieder vorkommt, ist ein solcher Steckverbinder eigentlich unbrauchbar, da es sich im Prinzip um vier verschiedene Kanäle handelt. Bei den Mehrkanal-Steckverbindern von Diamond sind die Dämpfungsunterschiede aufgrund des hochpräzisen Fertigungsverfahrens dagegen so gering, dass sich mit ihnen bis zu vier Kanäle auf einmal stecken lassen. Die Fasern der FlexMile-Steckverbinder befinden sich, wie bereits erwähnt, in Keramik-Ferrulen mit Titan-Einsatz, die wiederum in einem aufklappbaren Gehäuse, dem sogenannten Alberino, stecken. Für die Konfektionierung im Feld gibt es Alberinos mit einem Mini-Pigtail, das durch die seit vielen Jahren bewährte Fusion-Technik mit den Fasern verschmolzen werden kann. Um eine niedrige Dämpfung zu gewährleisten, ist das Pigtail vorne am Stift genau ausgerichtet und hinten exakt gebrochen. Da die Fasern nach dem Spleißen noch keine Ummantelung haben, befindet sich in den Alberins ein Gel, das sie vor Feuchtigkeit schützt. Um das Pigtail mit den Fasern zu verschmelzen, werden mittlerweile von verschiedenen Herstellern portable Spleißgeräte angeboten.