Alternativa Importante Para Curtas Distâncias
O baixo custo das fibras ópticas de plástico e algumas características adicionais importantes tornam este tipo de fibra ideal para usos específicos como, por exemplo, automotivo, onde os sinais não precisam ser enviados a distâncias muito longas e o próprio ambiente tem características adversas. As fibras de PMMA, da SIEMENS, tornam-se uma alternativa interessante para os projetistas como mostra este artigo.(1999)
As fibras ópticas de plásticos não possuem as mesmas características das fibras de vidro, apresentando além de uma atenuação de sinal maior, uma faixa passante reduzida.
Isso significa que essas fibras não podem ser usadas com a mesma eficiência na transmissão de dados a longa distância, o que as levou a um abandono relativo nos últimos anos.
No entanto, com a utilização cada vez maior de sistemas digitais de controle nos veículos automotores e outros meios em que os sinais devem ser transmitidos à curta distância, essas fibras encontraram um novo campo de aplicação, revelando-se inclusive mais vantajosas do que as fibras ópticas de vidro.
Soma-se a isso o fato de terem sido desenvolvidas novas tecnologias capazes de produzir fibras baratas e resistências com graus de atenuação, e faixa passante que as torna ideais para este novo campo de aplicações.
As novas fibras são feitas com núcleos de Polimetilmetaacrilato ou PMMA, envolvidos por um polímero baseado em fluoreto de carbono.
A SIEMENS CUPOFLEX é a fabricante dessas fibras que possuem características que permitem seu uso em ambientes com temperaturas entre -20 e +85 graus Celsius.
A Mercedez Benz já usa o sistema D2B de barramento óptico em seus veículos desde 1998 e promete a utilização de um barramento óptico mais avançado, o MOST. a partir do ano 2000. Observe na figura 1 vários campos de aplicação das PoFs.
Lembramos também que as fibras ópticas também encontram uma larga gama de aplicações no lar, em aplicações médicas e em controles industriais.
VANTAGENS DAS FIBRAS ÓPTICAS
Num ambiente sujeito a elevados níveis de interferências eletromagnéticas como o que encontramos num carro, os fios de metal conduzindo sinais são muito mais sensíveis que as fibras ópticas.
Isso quer dizer que nos sistemas de controle do funcionamento do veículo, sinalização e mesmo segurança, o uso de fibras ópticas tem vantagens.
As fibras ópticas são insensíveis a interferências tanto dos circuitos elétricos do próprio carro quanto dos externos.
Mais do que isso, estas fibras, em caso de acidentes ou problemas físicos, não causam curto-circuitos que possam significar mais uma questão de segurança e para o próprio funcionamento do veículo.
Desta forma, o uso das fibras nos circuitos de controle que envolvem a transmissão de sinais dentro de um veículo oferecem uma gama de vantagens que não é alcançada quando se usam fios comuns de metal.
Dentre as principais vantagens das fibras ópticas de plástico ou POF (Plastic Optical Fiber), temos:
* Cabos mais leves
* Elevada capacidade de transmissão de dados (até 150 Mbit/s)
* Imunidade à EMI/RFI
* Não há o fenômeno do cruzamento de informações entre fibras (Crosstalk)
* Isolação elétrica completa
* Não há faiscamentos
Além disso, o manuseio e instalação das fibras ópticas de plástico são mais simples.
COMPONENTES ASSOCIADOS
Para possibilitar o uso das fibras em sistemas de comunicações de curta distância, a SIEMENS desenvolveu uma série de componentes eletrônicos específicos.
Estes componentes fazem tanto o processamento dos sinais quanto a emissão dos sinais ópticos e recepção.
a) Emissores
Os diodos emissores de luz (LEDs) usados no trabalho com as POFs devem ter características especiais.
A Siemens tem os seguintes tipos de diodos para este tipo de aplicação, com os respectivos comprimentos de onda de emissão:
SFH450 - 950 nm
SFH660 - 660 nm
SFH756 - 660 nm
SFH757 - 660 nm
Na figura 2 são mostrados dois exemplares.
Para o SFH757 temos, na figura 3, um circuito prático de aplicação onde portas NAND separadoras são usadas na excitação a partir de sinais lógicos de entrada.
Este transmissor pode ser usado para o envio de dados em fibras ópticas plásticas a distâncias de até 100 metros com uma velocidade de até 50 Mbits por segundo (100 Mbits/s com circuito de pico).
b) Fotodetectores
A Siemens possui na sua linha de produtos para operar com POF um fotodiodo rápido PIN (SFH250), um foto-transistor (SFH350) e também um fotodetector integrado com saída TTL (SFH551/1).
Na figura 4 temos um circuito prático utilizando o fotodetector integrado SFH551/1.
Conforme podemos ver pelo seu diagrama de blocos, este componente possui um Schmitt-Trigger incorporado, o que garante uma saída de sinal com transições rápidas de modo a compensar os efeitos do cabo sobre o sinal óptico que tende a um "arredondamento" de sua forma tanto pela atenuação quanto pelo efeito das trajetórias múltiplas do sinal,veja na figura 5.
c) CONECTORES
A linha de conectores disponível serve para os emissores e para os receptores.
Na figura 6 temos os tipos que tem uma abertura de 2,2 mm para funcionar com fibras padronizadas de 1 mm.
Estes conectores possuem microlentes, ou seja, lentes moldadas de modo a permitir um acoplamento eficiente.
CONCLUSÃO
Na transmissão de dados a curta distância em ambientes críticos sujeitos a elevado nível de interferência, ou ainda onde o baixo custo é importante, o uso das fibras ópticas de plástico (POF) é uma alternativa a ser estudada.
Mais informações sobre o assunto podem ser encontradas no site da Siemens (http://www.siemens.com).
