Оптический выключатель: Бесконтактные оптические выключатели — Компоненты и технологии

Содержание

Бесконтактные оптические выключатели - Компоненты и технологии

На современном технологическом оборудовании широко используются бесконтактные выключатели, предназначенные для контроля взаимного положения механизмов и деталей. Наибольшее расстояние срабатывания на объект имеют оптические выключатели (датчики).

Оптический бесконтактный выключатель представляет собой электронное устройство, реагирующее на изменение принимаемого светового потока. Такие выключатели используются для определения наличия (отсутствия) объекта в заданном пространстве, поскольку наличие (отсутствие) объекта приводит к изменению параметров светового потока, принимаемого выключателем.

Для повышения эффективности работы выключателей и улучшения их характеристик производится модуляция и пространственная селекция светового излучения. Эти меры позволяют устранять влияние посторонних засветок и помехи от других оптических выключателей.

Оптические бесконтактные выключатели состоят из двух функционально законченных узлов— источника оптического излучения и приемника этого излучения. Источник оптического излучения (передатчик) и приемник могут быть в одном корпусе или в разных корпусах.

Рис. 1. Устройство оптического выключателя

Передатчик

  • Генератор вырабатывает последовательность электрических импульсов на излучатель.
  • Излучатель — светодиод, создающий излучение оптического диапазона.
  • Индикатор показывает наличие напряжения питания на передатчике.
  • Оптическая система формирует диаграмму направленности излучения и при необходимости его поляризацию.
  • Компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды.
  • Корпус обеспечивает монтаж передатчика, защищает от механических воздействий. Выполняется из латуни или полиамида, комплектуется метизными изделиями.

Приемник излучения

  • Оптическая система формирует диаграмму направленности приемника излучения и при необходимости производит поляризационную селекцию.
  • Фотоприемник воспринимает оптическое излучение и преобразует его в электрический сигнал.
  • Усилитель усиливает входной сигнал до необходимого значения.
  • Пороговый элемент обеспечивает необходимую крутизну фронта выходного сигнала и величину гистерезиса.
  • Электронный ключ обеспечивает коммутацию выходного тока выключателя, определяет схему подключения нагрузки, имеет защиту от перегрузки и короткого замыкания.
  • Светодиодный цветной индикатор показывает состояние выключателя, позволяет определить функциональный резерв по выбранному объекту, обеспечивает контроль работоспособности, оперативность настройки.
  • Регулятор чувствительности позволяет производить настройку выключателя по фактической контрастности объекта на фоне окружающих предметов.

Функциональный резерв определяется как отношение светового потока, полученного приемником, к минимальному световому потоку, вызывающему срабатывание выключателя. Функциональный резерв позволяет компенсировать ослабление сигнала в результате загрязнения оптики и наличия аэрозольных компонентов в окружающем пространстве.

Контрастность объекта определяется его собственным коэффициентом отражения и величиной отраженного света от окружающего фона.

Принцип работы на прямом луче (Тип T)

Оптические выключатели, работающие на прямом луче, состоят из приемника и передатчика, выполненных в отдельных корпусах. При эксплуатации они располагаются соосно друг против друга. Поток излучения от передатчика направлен на приемник. Срабатывание происходит при прерывании луча объектом. Выключатели, использующие принцип прерывания луча, отличаются большой дальностью действия (до нескольких десятков метров) и большой помехозащищенностью от воздействия посторонних факторов (пыль, капли воды и других жидкостей).

Рис. 2. Принцип работы на прямом луче

Основным недостатком таких выключателей является наличие двух отдельных изделий, что не всегда удобно при их монтаже и прокладке проводов питания к ним.

Необходимо иметь в виду, что:

  • посторонние предметы с высоким коэффициентом отражения, подобные рефлектору, находящиеся в области перекрытия диаграмм направленностей приемника и передатчика, могут вызвать ложное срабатывание;
  • прозрачные и полупрозрачные объекты недостаточно ослабят луч до порога срабатывания.

Для уменьшения или полного устранения вышеперечисленных эффектов оптические выключатели снабжены регуляторами чувствительности.

Диаметр прямого луча определяет минимальный размер регистрируемого объекта.

Принцип работы на отраженном луче (Тип D)

В оптических выключателях, использующих эффект диффузного и зеркального отражения потока излучения от объекта, приемник и излучатель выполнены в одном корпусе. Поток излучения от передатчика попадает на поверхность объекта, от которого происходит его отражение в различных направлениях. Распределение отраженного потока определяется оптическими свойствами объекта. Часть потока возвращается обратно в приемник, вызывая его срабатывание.

Преимущество данного вида выключателей заключается в простоте применения, при котором не требуется никаких дополнительных приборов. При использовании выключателей данного типа необходимо учитывать возможность появления ложных срабатываний в случае появления за контролируемым объектом предметов с гораздо большей отражательной способностью. В этих случаях следует применять диффузные оптические выключатели с подавлением фона.

Поскольку различные материалы отражают падающий на них поток излучения поразному, то для нормирования расстояния срабатывания согласно ГОСТ Р 50030.5.2-99 выбран стандартный объект воздействия — лист белой бумаги с размерами 100×100 мм для выключателей с расстоянием срабатывания до 400 мм и лист белой бумаги с размерами 200×200 мм для выключателей с расстоянием срабатывания более 400 мм.

Однако, учитывая специфику машиностроительных предприятий, технологические процессы на которых требуют контроля объектов с достаточно низкой отражающей способностью, сильно отличающейся от чистой белой бумаги, ПКФ «СТРАУС» использует в своей системе обозначений привязку к отражающей способности листа горячекатаной стали. Поэтому в каталоге присутствует информация по расстоянию срабатывания по двум видам стандартных объектов воздействия. Вторым видом стандартного объекта воздействия является пластина из горячекатаной стали с размерами 100×100 мм для выключателей с расстоянием срабатывания до 400 мм и пластина из горячекатаной стали с размерами 200×200 мм для выключателей с расстоянием срабатывания более 400 мм.

Для пересчета расстояния срабатывания для объектов из других материалов, имеющих другую отражающую способность, следует выбрать тип материала из таблицы. Затем следует выбрать соответствующий этому материалу поправочный коэффициент, который покажет, в какую сторону и насколько отличается расстояние срабатывания по сравнению с расстоянием срабатывания на стандартный объект.

Таблица поправочных коэффициентов

Например, оптический выключатель в обозначении имеет значение расстояния срабатывания 100 мм. Это значит, что если потребитель будет использовать данный выключатель для контроля объекта из холоднокатаной стали, то расстояние срабатывания изменится в 1,5 раза и составит 150 мм. Аналогично, расстояние срабатывания на объект из белой бумаги составит около 120 мм.

Минимальный размер регистрируемого объекта определяется его отражающей способностью, контрастностью и функциональным резервом.

Принцип работы на отраженном от рефлектора луче (Тип R)

Излучение светодиода имеет круговую поляризацию, то есть представляет собой совокупность множества плоскополяризованных пространственных световых колебаний (волн) с различными плоскостями поляризации.

Если на пути луча установить оптический поляризационный фильтр, то через него пройдут только те волны, плоскость поляризации которых совпадает с плоскостью поляризации фильтра. Таким образом, поляризационный фильтр формирует луч с плоской поляризацией.

При отражении поляризованного луча от различных предметов плоскости поляризации падающего и отраженного луча, как правило, совпадают.

Плоскость поляризации изменяется на 90 градусов при отражении от специальных световозвращателей (уголковых отражателей или рефлекторов).

Если на пути поляризованного луча расположить еще один поляризационный фильтр с плоскостью поляризации, развернутой на 90 градусов по отношению к первому, то луч через него не пройдет. Таким образом, данный фильтр будет для него барьером.

Если такой рефлектор поместить на пути поляризованного луча, то луч, отразившись от него, изменит плоскость поляризации и свободно пройдет через входной поляризационный фильтр фотоприемника, повернутый на 90 градусов по отношению к поляризационному фильтру излучателя.

Работая с поляризованным излучением, выключатель воспринимает только поток от световозвращателя, который поворачивает плоскость поляризации на 90 градусов. Все предметы, появляющиеся между выключателем и световозвращателем, вызывают прерывание поляризованного луча и срабатывание выключателя.

Поляризационные фильтры встроены внутрь выключателя, поэтому по внешнему виду они ничем не отличаются от выключателей, использующих принцип отражения луча от объекта. Эти выключатели по помехозащищенности от воздействия посторонних факторов приближаются к выключателям, использующим прерывание луча.

Производственно-коммерческая фирма «СТРАУС» производит оптические выключатели типов T, D и R в различном конструктивном и функциональном исполнении. Для комплектации выключателей типа R используются специальные световозвращатели — «рефлекторы», которые поворачивают плоскость поляризации на 90 градусов. Они выполнены в виде самоклеящейся пленки или в виде отдельного устройства для монтажа на объектах.

В качестве примера рассмотрим наиболее востребованный оптический выключатель ВБ3.18М.90.TR400.1.1.B.

Рис. 3. Внешний вид выключателя ВБ3.18М.90.TR400.1.1.B

Рис. 4. Внешний вид выключателя ВБ3.18М.90.TR400.1.1.B

Выключатель выполнен в цилиндрическом латунном корпусе диаметром 18 мм и имеет резьбу с шагом 1 мм. Для фиксации на оборудовании комплектуется двумя гайками. Длина выключателя составляет 90 мм.

На передней части выключателя находится оптический блок, состоящий из двух линз. Расстояние срабатывания на стандартный объект из горячекатаной стали, расположенный перед оптическим блоком, составляет не менее 400 мм. Тип выключателя — D. Имеется регулятор чувствительности, позволяющий уменьшить расстояние срабатывания, и цветной индикатор настройки.

Цветной светодиодный индикатор работает следующим образом:

  • при отсутствии сигнала на входе приемника индикатор не светится;
  • при появлении сигнала с уровнем, при котором происходит срабатывание выключателя, индикатор светится зеленым цветом, при дальнейшем увеличении уровня отраженного сигнала зеленый цвет плавно изменяется от желтого и оранжевого до красного.

Для электрического подключения в задней части имеется клемник с герметичным уплотнением. Выход выключателя — pnp-ключ, разомкнутый при отсутствии отражающего объекта. Напряжение питания — 10–30 В. Выключатель имеет защиту от переполюсовки, короткого замыкания нагрузки и перегрузки по току.

Класс исполнения — IP67.

С полным перечнем продукции можно ознакомиться на сайте www.straus-com.ru.

Бесконтактный, оптический выключатель освещения со звуковым эффектом на Arduino

Всем привет!

Сегодня статья про бесконтактный выключатель со звуковым эффектом, который был сделан мной 9 лет назад, а если быть точным, то в январе 2012 года.

С тех пор выключатель трудится у меня круглыми сутками на протяжении 9 лет. Что самое интересное, за все это время, он не вышел из строя и даже ни разу не подвис, а также у него никогда не было ложных срабатываний. В общем он хорошо себя зарекомендовал и я с уверенностью могу его Вам рекомендовать для самостоятельной сборки.

Если Вам интересны подробности, то прошу под кат.

У меня в коридоре смонтировано 7 светильников.

И для достижения красивого визуального эффекта, я использовал последовательное включение ламп, для этого мне нужно было протянуть к плате контроллера отдельный провод от каждой точки освещения.

Саму плату я спрятал в пространстве между гипсокартоном и потолком, благо места там больше чем достаточно.

ИК приемник и светодиод я разместил в подрозетнике. Во избежание ложных срабатываний их нужно изолировать между собой, для этого я использовал термоусадочный кембрик. Чтобы подключить этот оптический датчик к плате контроллера, я использовать заложенные в стену провода.

Для того чтобы дизайн выключателя не отличался от других установленных декоративных накладок в интерьере, я использовал из этой же серии телевизионную розетку, из которой выкинул все внутренности, а в отверстие вклеил круглое окошко, вырезанное из фиолетового акрила.

Все компоненты были размещены на одной плате, на которой так же установлены винтовые коннекторы для подключения проводов от светильников.

Запитал я эту плату обычным зарядным устройством от телефона.

Основой всего устройства является контроллер Arduino Nano V.3, но можно так же использовать любые другие платы, с микроконтроллером ATmega328.

ИК светодиод с фототранзистором можно взять от датчика препятствий, но не обязательно их выпаивать, достаточно перерезать лишние дорожки и припаять к ним 3 провода. Если у вас уже есть где-то ранее выпаянные детали, то перед использованием, лучше сначала проверить их на работоспособность. Инфракрасный светодиод нужно подключить к напряжению 5 В через токоограничивающий резистор 120 Ом и посмотреть на него через камеру телефона, он должен светиться фиолетовым светом. Для проверки фототранзистора понадобится любой тестер с функцией прозвонки проводников. Переводим тестер в режим прозвонки, а выводы фототранзистора подключаем к щупам тестера. После чего нужно к нему вплотную поднести любой пульт от бытовой техники и нажать любую кнопку. В ответ раздастся прерывистый пищащий звук.

9 лет назад я не нашел подходящих твердотельных реле и мне пришлось их собирать самому из радио-комплектующих. Но на данный момент проще купить 8-канальный модуль твердотельных реле как на изображении, чем заниматься тратой времени на поиск этих компонентов.

Работает выключатель следующим образом


Arduino с выхода D5 постоянно выдает ШИМ сигнал с частотой примерно 977 Гц. К этому выходу через токоограничивающий резистор 82 Ом подключен светодиод, излучающий сигнал в инфракрасном диапазоне. Фототранзистор, подключенный к входу D2 детектирует отраженный от руки ИК сигнал и проверяет его на достоверность. Если сигнал из 20-ти или больше идущих подряд периодов соответствует частоте 977 Гц, то тогда контроллер включает по очереди все 7 светильников и начинает воспроизводить звуковой эффект через ШИМ выход D11. Все то же самое происходит и при выключении.

Воспроизведение звуков


Для воспроизведения звуковых эффектов используется формат WAVE без сжатия, с частотой 16000 Гц и глубиной 8 бит, но при воспроизведении данного формата с использованием ШИМ, в аудио тракте наблюдается неприятный свист и шипение. Поэтому для улучшения качества воспроизведения, я в коде использовал линейную интерполяцию. При которой, выборка семплов происходит на частоте 62.5 кГц и между оригинальными выборками вставляются еще 3 дополнительных семпла, рассчитанных методом линейной интерполяции. Таким образом на выходе снижается шум квантования, пропадает свист, улучшается качество звука и для воспроизведения не обязательно использовать дополнительные RC фильтры.

Вместо динамика я использовал старую, маленькую компьютерную колонку без встроенного усилителя.

Для конвертирования Wave файлов в Си код, можно воспользоваться онлайн конвертером.

Схема


На схеме серыми прямоугольниками отметил твердотельные реле, а тем кто хочет заморочиться, то может собрать схему полностью, так же как сделал я в далеком прошлом.

Компоненты для сборки


1 — Arduino Nano V.3
2 — Датчик препятствий
3 — 8-канальный модуль реле
4 — Резисторы 82 Ом и 1 кОм
5 — Динамик 0,5-3 Вт
6 — Любой N-P-N транзистор с допустимым током не менее 500 мА

Код для Arduino


Скачать все файлы одним архивом
В этот раз я решил добавить все используемые библиотеки в папку со скетчем, а в самом скетче прописал их локальное использование. Теперь надеюсь у новичков будет меньше ко мне вопросов по поводу ошибок, возникающих у них при компилировании.

В коде вынесены несколько констант, которые можно изменить перед прошивкой.

Константа power_ir — отвечает за дистанцию срабатывания выключателя, может принимать значения от минимума 20 и до максимума 200. Требуемое Вам значение можно определить экспериментальным путем.

lamp_num — определяет количество используемых Вами ламп. Минимальное число лампочек не может быть меньше 1, а максимальное не более 7. Если подправить код, то можно увеличить до 15.
lamp_delay — это задержка между последовательными включениями ламп, которая выражена в миллисекундах и может начинаться от 0 и до 4 294 967 295 мс. Хотя я не думаю, что такие огромные задержки кому то понадобятся.

Видео


Для просмотра видеоролика кликните по изображению.

Заключение


В заключении хотелось бы добавить, что я очень удивлен, что микроконтроллер без WDT за 9 лет ни разу не подвис. По этой же причине я не стал править код и добавлять в него WDT, так как Arduino со старыми bootloader не умеют работать с ним.

Спасибо, что дочитали до конца!

Если Вам понравилась моя статья — то поддержите ее лайком и подпиской.

Если у Вас есть вопросы, то можете их задать в комментариях.

Оптический датчик (выключатель) ДО-001, ДО-001Д

Оптические датчики или оптические выключатели ДО-001, ДО-001Д применяются для создания защитных оптических барьеров, систем контроля проезда транспорта, систем контроля качества продукции и исправности оборудования, систем обнаружения малых предметов, систем подсчета количества объектов, сигнализации и т.д. Оптический выключатель имеет герметичную клеммную колодку для подключения соединительных проводов.

Оптические датчики (оптические выключатели, бесконтактные выключатели) - выключатели, приводимые в действие внешним объектом без механического контакта выключателя и объекта.

Оптические бесконтактные выключатели применяются при создании защитных оптических барьеров, систем контроля проезда транспорта, систем контроля качества продукции и исправности оборудования, систем обнаружения малых предметов.

Излучатель - устройство, состоящее из источника оптического излучения, линз и необходимой электрической схемы, создающее оптический луч.

Приёмник - устройство, состоящее из чувствительного элемента, линз и необходимой электрической схемы, воспринимающее оптический луч от излучателя.

Классификация и устройство

Оптические датчики (оптические выключатели) классифицируются следующим образом:

  • тип Т – с приемом прямого луча от излучателя
  • тип R – с приемом луча, возвращенного от отражателя
  • тип D – с приемом луча, рассеянно отраженного от объекта

ДО типа Т характеризуется тем, что приемник и излучатель размещаются в разных корпусах и устанавливаются друг против друга. Излучатель посылает световой луч (инфракрасный) в сторону приемника. Объект контроля при своем движении пересекает этот луч, вызывая срабатывание датчика.

ДО типа R размещен в одном корпусе, имеет излучатель и приемник. Приемник принимает луч излучателя, отраженный от специального отражателя. При этом возможны два варианта использования: объект контроля прерывает луч при неподвижно закрепленном отражателе; отражатель закрепляется на подвижном объекте.

ДО типа D размещен в одном корпусе, имеет излучатель и приемник. Излучатель посылает световой луч в сторону объекта контроля. Приемник улавливает свет, отраженный непосредственно от самого объекта. В связи с этим рабочая зона датчика сильно зависит от отражающих свойств объекта, которую необходимо учитывать при эксплуатации датчика.

Рисунок 1 - габаритные размеры ОД-001

Описание работы

Выход оптических датчиков (оптических выключателей) – n-p-n и p-n-p. Количество выходов - 2. Схема подключения излучателя и приемника приведены на рисунке 2. В случае использования датчика типа R или D схема подключения аналогична схеме подключения приемника.

Рисунок 2 - Схема подключения оптического датчика

Рисунок 3 - Временная диаграмма работы ОД

Технические характеристики
Параметры Излучатель (тип-Т) Приемник (тип-Т) тип R или D
Напряжение питания, В 22…26
Номинальный ток нагрузки, мА 300 300
Ток потребления без нагрузки, мА 300 30 300
Номинальное расстояние воздействия, S, мм 1500 1500 150...300
Минимальный размер контролируемых объектов, мм 10х10
Частота циклов срабатывания, Гц 15
Температура окружающей среды, °С -25…+80 -25…+80 25…+80
Тип выхода датчика - n-p-n или p-n-p
Материал корпуса латунь, пластик

Оптический бесконтактный выключатель освещения своими руками

Преимущество данного бесконтактного выключателя в отличие от других схем дистанционного включения света, например, сенсорный выключатель, состоит в том, что им можно включать и выключать освещение или же любую другую нагрузку бесконтактным способом то есть, не прикасаясь своими руками непосредственно к устройству.

Осуществлять управление освещением можно двумя разными путями. Первый, поднеся руку непосредственно к оптическому датчику данного выключателя на расстоянии 10 сантиметров. Второй, посредством любого типового пульта дистанционного управления использующий в своей работе модулированное инфракрасное излучение.

Hantek 2000 - осциллограф 3 в 1

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц....

Простой взмах рукой либо нажатие на произвольную кнопку ПДУ и бесконтактный выключатель меняет свое состояние на противоположное. В случае сбоя в электросети и при возобновлении электроснабжения, оптический выключатель света будет находиться в выключенном состоянии.

Повысив силу излучения инфракрасного светодиода, выполняющего роль оптического датчика, можно добиться увеличения дальности действия срабатывания устройства. В этом случае, к примеру, устройство может оповещать охрану о подъезде автомобиля к  пропускному пункту.

 

Описание работы оптического бесконтактного выключателя.

В схеме применена  всего одна интегральная микросхема К561ТМ2, имеющая в своем составе два D-триггера. На первом триггере DD1.1 собран мультивибратор, создающий прямоугольные импульсы в диапазоне 35…40кГц. Подстройка частоты осуществляется путем подбора сопротивлений R1 и R2.

Данные импульсы, пройдя сквозь токоограничивающий резистор R3, поступают на ИК-светодиод HL1. Можно применить любой подходящий ИК-светодиод, к примеру, такой который используется в ПДУ. Совместно с фотодатчиком они создают оптическую схему, которая срабатывает при отражении инфракрасного излучения.

Для предотвращения ложных срабатываний между фотодатчиком и ИК-светодиодом, необходимо проложить непрозрачную перегородку, а так же они должны быть обращены  в сторону, куда подносят руки. Схема запитана от бестрансформаторного источника питания собранного на диодном мосте VD4, гасящем резисторе R7 и стабилитроне VD3 на 4.7В. Конденсатор C5 предназначен для фильтрации выпрямленного напряжения.

В момент подачи напряжения на бесконтактный выключатель освещения, через резистор R5 идет зарядка конденсатора C4. В результате этого на вход триггера DD1.2 поступает импульс, из-за которого на инверсном его выходе 2 появляется уровень лог.0. транзистор VT1 закрыт и лампа не горит.

Так же после подачи питания на схему оптического выключателя, мультивибратор начинает генерировать импульсы. Приблизительная частота их составляет 38 кГц, и соответственно светодиод испускает излучение с такой же частотой. Если теперь поднести руку к окошку, где расположен оптический блок выключателя, то отраженный луч от руки попадет на фотоприемник. На  его выходе образуется низкий уровень напряжения, убрав руку, вновь появляется высокий уровень. Таким образом, формируется импульс, который поступая на вход 3 триггера DD1.2 переключает его в противоположное состояние, тем самым включая освещение.

Для обеспечения четкого переключения триггера добавлена цепь из элементов R6 и C3, обеспечивающая некоторую задержку переключения.

Источник: «Радиоконструктор», 10/2012

Бесконтактные выключатели

Бесконтактным выключателем (ВБ) называется выключатель, приводимый в действие внешним объектом без механического контакта выключателя и объекта. Коммутация нагрузки производится полупроводниковыми элементами узла коммутации ВБ.

Упрощенная функциональная схема бесконтактного выключателя состоит из трех блоков:

  1. Чувствительный элемент
  2. Схема преобразования
  3. Узел коммутации

Классификация

В основе классификации бесконтактных выключателей — их основные характеристики, по ним строится и система обозначений. Бесконтактные выключатели классифицируются:

  1. По принципу действия чувствительного элемента — индуктивные, емкостные, оптические, ультразвуковые, магнитные немеханические.
  2. По условиям установки в конструкцию. Индуктивные и емкостные ВБ выпускаются утапливаемого или неутапливаемого исполнения. Последним необходимо наличие вокруг чувствительного элемента зоны, свободной от демпфирующего материала.
  3. По возможностям коммутационного элемента. ВБ различаются по коммутационной функции и по типу выхода (схемам подключения).
  4. По особенностям конструктивного исполнения. ВБ различаются по форме корпуса и по способу подключения.

Основные определения

Бесконтактный выключатель - позиционный выключатель, приводимый в действие внешним объектом воздействия без механического контакта выключателя с движу щимся объектом.

Бесконтактный индуктивный выключатель - бесконтактный выключатель, создающий электромагнитное поле в зоне чувствительности и имеющий полупроводниковый коммутационный элемент.

Бесконтактный емкостный выключатель - бесконтактный выключатель, создающий электрическое поле в зоне чувствительности и имеющий полупроводниковый коммутационный элемент.

Бесконтактный оптический выключатель - бесконтактный выключатель, обнаруживающий объекты, прерывающие или отражающие видимое или невидимое оптическое излучение, и имеющий полупроводниковый коммутационный элемент.

Немеханический бесконтактный магнитный выключатель - бесконтактный выключатель, обнаруживающий наличие магнитного поля, имеющий полупроводниковый коммутационный элемент и не содержащий подвижных частей в чувствительном элементе.

Фотоэлектрические бесконтактные выключатели (датчики) ⋆ "ГлавАвтоматика"

Конструктивное исполнение Дальность действия Тип Diffuse
THRU-BEAM RETRO DIFFUSE
Миниатюрные датчики серии Е (optex-FA) в прямоугольном корпусе (PC пластик): 20х14х3,5 мм (!) 500 мм 100 мм Обычный
BGS
FGS
8; 15; 30 мм Конвергентный
Дивергентный
Метки
Миниатюрные датчики в цилиндрическом корпусе (бронза, алюминий, нерж. сталь): М8х1, Ø8 1,2 — 2,5 м 100 мм Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Мини-датчики в цилиндрическом корпусе (бронза, алюминий, нерж. сталь): М12х1 1,2 — 5 м 100; 200 мм Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в цилиндрическом корпусе (бронза, алюминий, нерж. сталь): М18х1 5 — 32 м 1,5 — 4 м 100 — 800 мм Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в цилиндрическом корпусе серии С (optex-FA) (бронза, пластик): М18х1 15 м 1; 3 м 110; 400 мм Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в цилиндрическом корпусе (бронза, алюминий, нерж. сталь): М30х1,5 25 — 150 м 4 — 8 м 2 м Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе (алюминий): 20х32х12 мм 2,5 — 5 м 100 — 400 мм Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе (алюминий): 31х42х13 мм 2,5 — 5 м 1 м 100 — 800 мм Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе серии J (optex-FA) (пластик): 38х23х11 мм 10 м 3 м 800 мм Обычный
BGS
FGS
20 — 50 мм Конвергентный
80 мм Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе серии J2 (optex-FA) (пластик): 38х23х11 мм 700; 1000 мм Обычный
50 — 150 мм BGS
FGS
100 мм Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе серии J3 (optex-FA) (пластик): 38х23х11 мм 1 м Обычный
15 — 50 мм BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
10 мм Метки
Датчики в прямоугольном корпусе серии K (optex-FA) (алюминий): 37х28,6х12 мм 7 м 2,5 м 400 мм Обычный
BGS
FGS
10 — 90 мм Конвергентный
0,5; 1,5; 3 м Дивергентный
Метки
Миниатюрные датчики в прямоугольном корпусе серии S (optex-FA) (пластик): 28х17х10 мм 4 м 1,5 м 200 мм Обычный
10 — 80 мм BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе серии 2S (optex-FA) (пластик): 31х20х11 мм Обычный
70; 80; 200 мм BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе серии Y (optex-FA) с фронтальным креплением М18 30 м 3,5 м 400 мм Обычный
200 мм BGS
FGS
16; 43 мм Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе серии Z (optex-FA) (пластик): 31х20х11 мм 12 м 3,5 м 700 мм Обычный
BGS
FGS
10 — 90 мм Конвергентный
0 — 200 мм Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе (пластик): 50х50х17 мм 5 — 32 м 1 — 8 м 0,2 — 2 м Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе (пластик): 66х28х20 мм 10 м 1,5 м 100 — 400 мм Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе (пластик): 71х85х25 мм 5 — 32 м 1 — 8 м 0,2 — 2 м Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики в прямоугольном корпусе (пластик): 120х40х40 мм 25 — 75 м 4 — 8 м 2 м Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики с диапазоном рабочих температур: -40°C…+55°C Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики с диапазоном рабочих температур: 0°C…+105°C Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Оптические выключатели с релейным выходом в цилиндрическом корпусе (алюминий): М30х1,5 5 — 150 м 1 — 8 м 0,2 — 2 м Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Оптические выключатели с релейным выходом в прямоугольном корпусе (пластик): М30х1,5 5 — 150 м 1 — 8 м 0,2 — 2 м Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики с релейным выходом и универсальным питанием в прямоугольном корпусе серии V (optex-FA) (пластик): 87х72,5х25 мм 40 м 10 м 1,3; 3 м Обычный
2 м BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики с релейным выходом и универсальным питанием в прямоугольном корпусе серии V2 (optex-FA) (пластик): 60х43х20 мм 20 м 8 м Обычный
300; 500; 800 мм BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки
Датчики с релейным выходом и универсальным питанием в прямоугольном корпусе серии V3/V4 (optex-FA) (пластик): 74,5х63х23,5 мм 40 м 10 м 1,3 м Обычный
BGS
FGS
Конвергентный
Дивергентный
Метки

Оптические датчики: описание и особенности эксплуатации бесконтактных выключателей СЕНСОР. КИП-Сервис: промышленная автоматика

В соответствии с ГОСТ Р 50030.5.2 оптические бесконтактные выключатели (ВБО) классифицируются на три группы:

  • тип Т — с приемом прямого луча от излучателя;
  • тип R — с приемом луча, возвращенного от отражателя;
  • тип D — с приемом луча, рассеянно отраженного от объекта.

Оптический датчик типа Т

Оптический бесконтактный выключатель ВБО типа Тхарактеризуется тем, что излучатель и приемник размещены в отдельных корпусах. Прямой оптический луч идет от излучателя к приемнику и может быть перекрыт объектом воздействия. При определении зоны чувствительности Sd в качестве стандартного объекта воздействия используется приемник.

Зона чувствительности ВБО типа Т

Излучатель и приемник могут получать напряжение питания от различных источников питания. Индикатор излучателя сигнализирует о подаче напряжения питания. Индикатор приемника сигнализирует о срабатывании приемника. Элемент коммутации расположен в приемнике.


Оптические датчики типа R

ВБО типа R размещен в одном корпусе и имеет как излучатель, так и приемник. Приемник принимает луч излучателя, отраженный от специального отражателя. При этом возможны два варианта использования этих изделий:

  • объект воздействия прерывает луч при неподвижно закрепленном отражателе,
  • отражатель закрепляется на подвижном объекте.

Для ВБО типа R зона чувствительности Sd определяется между ВБО и отражателем.

Зона чувствительности ВБО типа R

При поставке ВБО типа R отражатели входят в комплект поставки.


Тип D

ВБО типа D размещен в одном корпусе, имеет излучатель и приемник.

Приемник принимает луч, рассеянно отраженный от объекта воздействия. Объект может перемещаться как вдоль относительной оси, так и под углом к ней.

Зона чувствительности ВБО типа D

Для определения нормированных расстояний срабатывания должен быть использован стандартный объект воздействия:

  • при Smax до 400 мм — белая бумага с отражающей способностью 90%, размером 100х100 мм.
  • при Smax более 400 мм — белая бумага с отражающей способностью 90%, размером 200х200 мм.

При применении объекта воздействия, отличающегося от стандартного, реальные максимальные расстояния срабатывания могут не соответствовать нормированным. Можно использовать следующие поправочные коэффициенты для грубой корректировки расстояний срабатывания в зависимости от материала объекта:

Материал Коэффициент
Бумага белая 1,0
Бумага черная матовая 0,1
Металл полированный 1,2...1,6
Дерево 0,4

В качестве примера приведены графики реальных границ срабатывания ВБО типа D при движении стандартного объекта воздействия перпендикулярно относительной оси.

ВБО-М18-76С-3111-СВБО-М18-76С-5111-СА

Оптические защитные барьеры

К оптическим бесконтактным выключателям типа Т относится серия многолучевых оптических защитных барьеров ВБО-Э20-...

Оптические защитные барьеры СЕНСОР

Расположенные в ряд с шагом 20 мм светодиоды излучателя барьера и соответствующие фотодиоды приемника формируют параллельные лучи, расположенные в одной плоскости. Высота контролируемой плоскости определяется типоразмером защитного барьера (до 1 м), а ширина — разнесением излучателя и приемника (до 16 м).

При проникновении через контролируемую плоскость объекта (например, руки человека) происходит срабатывание коммутационного элемента защитного барьера.

Устройство управления барьером исключает срабатывание выходного коммутационного элемента при случайном кратковременном пересечении лучей.

Полностью оптический транзистор «Kurzweil

».

Полностью оптический переключатель и транзистор: совокупность охлаждаемых лазером атомов заключена в оптический резонатор (кредит: Венлан Чен и др. / Science )

Исследователи из Исследовательской лаборатории электроники Массачусетского технологического института вместе с коллегами из Гарвардского университета и Венского технологического университета разработали экспериментальный оптический переключатель, который управляется одним фотоном - оптическим аналогом транзистора, фундаментального компонента вычислительной схемы.

Оптические вычисления, использующие для вычислений свет, а не электричество, могут указывать на новые конструкции как для классических, так и для квантовых компьютеров.

Но для оптических вычислений требуется, чтобы световые частицы - фотоны - изменяли поведение друг друга, что они, естественно, не любят делать: два фотона, которые сталкиваются в вакууме, просто проходят друг через друга.

Более того, поскольку странные, противоречащие интуиции эффекты квантовой физики легче увидеть в отдельных частицах, чем в кластерах частиц, возможность использовать один фотон для переключения переключателя может сделать его полезным для квантовых вычислений.

Сделано с зеркалами

Сердце переключателя - пара зеркал с высокой отражающей способностью. Когда переключатель включен, оптический сигнал - луч света - может проходить через оба зеркала. Когда переключатель выключен, сквозь него может пройти только около 20 процентов света в сигнале.

Парные зеркала составляют так называемый оптический резонатор. «Если бы у вас было только одно зеркало, весь свет вернулся бы», - объясняет Владан Вулетич, профессор физики в Массачусетском технологическом институте Лестера Вулфа, который руководил новой работой.«Когда у вас есть два зеркала, происходит что-то очень странное».

Свет можно рассматривать как частицы - фотоны - но его также можно рассматривать как волну - электромагнитное поле. Несмотря на то, что в описании частицы фотоны останавливаются первым зеркалом, в описании волны электромагнитное поле проникает в пространство между зеркалами. Если расстояние между зеркалами точно откалибровано по длине волны света, Вулетич объясняет: «По сути, внутри полости накапливается очень большое поле, которое нейтрализует возвращающееся поле, идущее в прямом направлении.Другими словами, зеркала становятся прозрачными для света правильной длины волны.

В эксперименте исследователей RLE полость между зеркалами заполнена газом из переохлажденных атомов цезия. Обычно эти атомы не мешают свету, проходящему через зеркала. Но если одиночный «фотон затвора» направляется в их среду под другим углом, переводя только один электрон одного атома в более высокое энергетическое состояние, это настолько изменяет физику полости, что свет больше не может проходить через нее.

Для обычных компьютеров главным преимуществом оптических вычислений было бы управление энергопотреблением: поскольку компьютерные микросхемы содержат все больше и больше транзисторов, они потребляют больше энергии и нагреваются. Использование света вместо электричества решило бы обе проблемы.

Конечно, облака переохлажденных атомов не подходят для транзисторов, скажем, веб-сервера. «Для классической реализации это скорее эксперимент с доказательством принципа, показывающий, как это можно сделать», - говорит Вулетич.«Можно представить себе реализацию аналогичного устройства в твердом состоянии - например, с использованием примесных атомов внутри оптического волокна или куска твердого тела».

Планируется

Приложения квантовых вычислений могут быть более привлекательными. Примитивные квантовые компьютеры были построены с использованием ионов, захваченных лазером, и ядерного магнитного резонанса, но их биты - или «кубиты» для квантовых битов трудно удерживать в суперпозиции. Суперпозицию намного легче сохранить в фотонах по той же причине, по которой фотоны трудно заставить взаимодействовать.

Возможность переключения оптического затвора с помощью одного фотона открывает возможность создания массивов оптических схем, все из которых находятся в суперпозиции. «Если есть фотон затвора, свет отражается; если фотона затвора нет, свет проходит », - объясняет Вулетич. «Итак, если бы вы поместили в состояние суперпозиции фотон, находящийся там и не находящийся там, тогда вы бы получили макроскопическое состояние суперпозиции передаваемого и отраженного света».

Транзистор с фотонной коммутацией имеет и другие значения для квантовых вычислений.Например, говорит Вулетич, одним из первых применений обычного транзистора было отфильтровывать шум из электрического сигнала, подавая обратно в него выходной сигнал транзистора. «Квантовая обратная связь может нейтрализовать - в той мере, в какой это позволяет квантовая механика - квантовый шум», - говорит Вулетич. «Вы можете создавать квантовые состояния, которые иначе не получили бы».

Детектор фотонов

Переключатель также можно использовать в качестве детектора фотонов: если фотон ударил атомы, свет не пройдет через полость.«Это означает, что у вас есть устройство, которое может обнаруживать фотон, не уничтожая его», - говорит Вулетич. «Сегодня этого не существует. У него будет много приложений в квантовой обработке информации ».

«Потребление энергии в вычислительных устройствах - большая проблема, - говорит Елена Вукович, профессор электротехники в Стэнфордском университете. «Прелесть этого подхода в том, что он действительно может переключаться на однофотонном уровне, поэтому ваши потери намного меньше. Вам не нужно тратить много энергии на каждый бит.Ваш бит, по сути, включен в отдельный фотон ».

Вукович считает, что можно будет воспроизвести результаты исследователей Массачусетского технологического института в физических системах, которые легче интегрировать в компьютерные микросхемы. «Это точно такая же история, за исключением того, что вместо использования этих ультрахолодных атомов в полости, вы используете микроскопическую полость на полупроводниковом чипе на полупроводнике, и вы используете квантовую точку, выращенную внутри полупроводника в качестве искусственного атома», - говорит она. .

«Потребуются дополнительные шаги, которые нужно будет предпринять людям, чтобы реализовать правильную структуру энергетического уровня.Но в принципе физику можно было бы перевести на платформу, которая могла бы быть каскадной и более простой в интеграции ».

Лучшие в отрасли оптические переключатели - Agiltron Inc.

  • SM, многомодовый, с сохранением поляризации (PM)
  • Все типы: МЭМС, магнитооптические, электрооптические, оптомеханические
  • Сверхнизкие потери (0,2 дБ)
  • Все длины волн (от 200 до 3000 нм)
  • Все типы волокна (сердцевина от 3 до 900 мкм, двойная оболочка)
  • Сверхвысокая скорость (рост / спад 5 нс, МГц)
  • Высокая оптическая мощность (до 20 Вт в непрерывном режиме)
  • Широкий диапазон рабочих температур (-40C o до 85C o )
  • Совместимость с вакуумом
  • Сверхвысокая надежность (место, соответствие спецификациям завода)
  • Наименьший размер
  • Нечувствительность к вибрации
  • Конкурентоспособная цена
  • Модули под ключ и решения для клиентов
  • Сердечник большой (до 1мм ф)
  • двунаправленный

Мы производим оптоволоконные коммутаторы для всех сценариев применения в больших объемах, занимая лидирующие позиции на рынке по производительности и стоимости.Мы совершенствуемся более 20 лет и предлагаем переключатели с самыми низкими потерями, самыми быстрыми, самыми маленькими и надежными коммутаторами в отрасли. Наши коммутаторы обладают уникальными современными характеристиками: почти без потерь, сверхширокополосный диапазон 300-2000 нм, одномодовое ядро ​​размером всего 3 мкм и многомодовое ядро ​​размером до 1 мм с небольшими искажениями / потерями, быстрое переключение 10 нс, Высокая мощность 20 Вт, подавление поляризации более 26 дБ, нечувствительность к вибрации, совместимость с вакуумом. Кроме того, мы предоставляем индивидуальные решения с собственной микросборкой и изготовлением МЭМС-пластин.В таблице ниже приведены инструкции по выбору оптического переключателя в соответствии с основным требованием приложения. Все коммутаторы могут поставляться с оптоволоконным кабелем PM и мощными версиями с рентабельной управляющей электроникой и удобным графическим пользовательским программным обеспечением для управления, а также в готовой к сети коробке. Photonwares также проектирует / производит интегрированные модули / системы с индивидуальными функциями.

Руководство по выбору оптоволоконного коммутатора по приложениям
Тестирование / измерение (высокая повторяемость, низкие потери, широкополосный доступ) Fiber-Fiber ™ MEMSLatch ™
Спектроскопия (волокно с большой сердцевиной, от 300 до 3000 нм, 1xN) Fiber-Fiber ™
Защита / байпас (двойной, четырехъядерный, от 850 до 1600 нм)
LightBend ™ Fiber-Fiber ™
Fast Switch (5 мкс с фиксацией, 1310 и 1550 нм)
CrystaLatch ™ NanoSpeed ​​™
Сверхбыстрый (10 нс, от 550 до 2500 нм)
NanoSpeed ​​™
Для помещений
CrystaLatch ™ NanoSpeed ​​™
Mini Size (самые маленькие в мире 1 × 2, 2 × 2) MEMSLatch ™
Матрица NxM (до 32 × 32, с фиксацией) MEMSLatch ™ CrystaLatch ™
Сверхнизкие потери (<0.2 дБ, от 300 до 2500 нм)
Fiber-Fiber ™
Сверхширокая длина волны (0,3 ~ 3 мкм, потери 0,2 дБ)
Fiber-Fiber ™
Волокно с большим сердечником до 1 мм Φ
Fiber-Fiber ™
Короткие волны (от 0,3 до 700 нм) Fiber-Fiber ™
Низкокогерентное освещение (без зазора) Fiber-Fiber ™
Переключатель поляризации (быстрый, надежный)
NanoSpeed ​​™ CrystaLatch ™
Немеханический
NanoSpeed ​​™ CrystaLatch ™
Технология MEMS
Fiber-Fiber ™ MEMSLatch ™
Магнитооптическая технология
CrystaLatch ™
Электрооптическая технология
NanoSpeed ​​™
Высокое затухание> 60 дБ Fiber-Fiber ™ MEMSLatch ™

Комплект оптических переключателей Gateron - эпомакер

В какие страны вы отправляете?

Обычно мы осуществляем доставку в большинство стран с помощью DHL Express и во многие страны с помощью стандартной доставки.Вы можете уточнить у нашей команды, доступна ли стандартная доставка в вашу страну.

Примечание. Мы осуществляем только стандартную доставку в Великобританию, Индию и Россию. Мы можем осуществлять экспресс-доставку только в Африку, Аргентину, Гавайи, Кувейт, Маврикий, Черногорию и Шри-Ланку, и это лишь некоторые из них ..... Нажмите здесь, чтобы ознакомиться с нашей политикой доставки.

Сколько стоит доставка?

У нас есть два способа доставки - стандартная доставка и экспресс-доставка.

Стандартная доставка бесплатна (проверьте наличие товара в вашей стране).

Экспресс-доставка через DHL Express составляет 10-40 долларов США в зависимости от вашей страны. Если ваш заказ превышает 500 долларов США, экспресс-доставка DHL осуществляется бесплатно *.

Для многих европейских стран мы предлагаем способ экспресс-доставки с уплатой налогов через Yun Express. * GK96S и SK96S являются исключением для бесплатной доставки.

В стоимость доставки не включены налоги на импорт или сборы за обработку, которые могут применяться в вашей стране, если вы не выбрали вариант с уплатой налогов.Epomaker не несет ответственности за любые формы таких сборов.

Сколько времени нужно, чтобы получить заказ после его размещения?

Если товар есть в наличии, то ваш заказ будет отправлен в течение 3 рабочих дней. На изготовление индивидуальных предметов уйдет больше времени (уточняйте у наших сотрудников для получения дополнительной информации). В обычные дни без продажи, после отправки вашей посылки:

  • При стандартной доставке товар будет доставлен примерно через 2-3 недели после отправки.Для некоторых стран это может занять до 2–3 месяцев, в зависимости от страны и таможенной процедуры. Продолжительность транзита не зависит от нас. Epomaker не осуществляет возврат денежных средств в таких случаях. Пожалуйста, подумайте о переходе на DHL Express или помните о времени ожидания.
  • Для экспресс-доставки доставка товара после отправки занимает около 3-7 дней.

* Примечание. На срок доставки могут повлиять праздничные дни или другие непредвиденные обстоятельства.

Что произойдет, если посылка была отправлена, но не доставлена?

Во-первых, свяжитесь с вашим местным курьером, используя местный номер для отслеживания. Если ваша посылка должна была находиться в пути не менее 3 месяцев, она могла быть потеряна в пути. Для заказов на сумму менее 50 долларов США вы можете выбрать однократную повторную отправку посылки ИЛИ полный возврат средств. Для заказов на сумму более 50 долларов США мы обрабатываем возврат только 50% стоимости вашего заказа. Если у вас возникнут какие-либо сомнения по поводу стандартной доставки, вам рекомендуется выбрать экспресс-доставку.

Клиенты должны нести ответственность и понесенные сборы, если посылка не будет доставлена ​​из-за любой из следующих ситуаций:

  • Получатель неверный адрес или номер телефона
  • Получатель недоступен, когда курьерская компания пытается связаться с
  • Отказ подписать посылку получателем
  • Посылка утеряна или повреждена из-за того, что получатель выбрал доставку без подписи.
  • Отказ от уплаты местного налога / сбора за обработку получателем
  • Отказ в предоставлении подтверждающих документов для таможенного оформления получателем

Что такое оптический переключатель?

Что такое оптический переключатель?

Оптический коммутатор - это многопортовый сетевой мост, который соединяет несколько оптических волокон друг с другом и управляет маршрутизацией пакетов данных между входами и выходами.Некоторые оптические переключатели преобразуют свет в электрические данные перед их пересылкой и повторным преобразованием в световой сигнал. Другие оптические переключатели, которые называются полностью оптическими, могут направлять и пересылать сами световые импульсы без какого-либо электрического преобразования.

Что такое полностью оптический переключатель?

Полностью оптический коммутатор управляет маршрутизацией между несколькими оптическими волокнами без преобразования электрических данных. Полностью оптические переключатели направляют весь световой сигнал, поступающий с оптического входа, и направляют его на оптический выход без преобразования или изменения пакетов данных уровня IP.Из-за того, что не используется электрическое преобразование, полностью оптические переключатели не имеют задержки, искажения данных или временного джиттера.

Характеристики полностью оптического коммутатора

  • Полностью оптический коммутатор - это коммутатор цепи без маршрутизации пакетов
  • Не выполняет выборочную маршрутизацию IP-пакетов
  • Переключает данные по оптоволокну без преобразования
  • Полностью оптический коммутатор использует ООО переключение
  • ООО переключающий оптический вход, оптическое ядро ​​переключателя и оптический выход
  • Не использует преобразование OEO (оптическое - электрическое - оптическое)
  • Переключает весь световой сигнал с одного волокна на другое
  • Отсутствует джиттер по времени, задержка или повреждение данных

Какие типы сигналов может маршрутизировать полностью оптический коммутатор?

Любая длина волны, которая распространяется по оптическому волокну, может передаваться и маршрутизироваться через полностью оптический переключатель, включая одномодовые сигналы с длиной волны 1260–1675 нм и многомодовые сигналы с длиной волны 850 и 1300 нм.Отсутствие метода маршрутизации с преобразованием данных позволяет полностью оптическим коммутаторам передавать данные с любой скоростью и в любом формате, полностью оптические коммутаторы могут маршрутизировать видео, аудио, данные и сигналы оптических датчиков с пропускной способностью 400 Гбит / с +.

Зачем нужна коммутация по оптоволокну?

Использование оптоволоконных коммутаторов имеет много преимуществ по сравнению с обычными медными коммутаторами. Волоконный слой, используемый в оптических переключателях, в основном статичен. Это означает, что прокладку кабеля оптического переключателя необходимо выполнить только один раз, и его можно перенастроить удаленно без необходимости исправления или ручного вмешательства.Оптические переключатели снижают стоимость, энергопотребление и задержки электрического преобразования, что позволяет создавать прозрачные тракты с практически нулевой задержкой. Кроме того, поскольку в оптоволоконной коммутации используется программное обеспечение для управления, она ведет учет маршрутизации кросс-соединений.

Что такое оптический переключатель и как он работает?

Что такое оптический переключатель?
Самое прямое понятие об оптическом переключателе - это устройство, используемое для размыкания или замыкания оптической цепи. Он может быть механического, оптомеханического или электронного.В сети обычно требуется защитное переключение для завершения или разрыва оптического пути. Ключевые атрибуты должны надежно работать после длительного периода нахождения в одной позиции, обычно для этих устройств характерны системный мониторинг и диагностика. Оптический коммутатор имеет один или несколько входных портов и два или несколько выходных портов, которые мы обычно называем оптическим коммутатором 1xN или NxN.

Типы оптических переключателей
В соответствии с различиями в процессе и технологиях изготовления оптические переключатели можно разделить на механические переключатели, переключатели MEMS (микроэлектромеханические системы) и другие переключатели.Первые два типа переключателей являются наиболее широко используемыми продуктами на рынке в настоящее время. Кроме того, термооптический переключатель, электрооптический переключатель и акустооптический оптический переключатель также используются в некоторых конкретных приложениях. И сегодня мы в основном представим первые два типа.

Оптомеханический переключатель можно рассматривать как самый старый тип оптических переключателей. Но в то время он был наиболее широко распространен. Благодаря своему принципу работы он относительно медленный, время переключения составляет 10–100 м.Однако они могут обеспечить отличную надежность, вносимые потери и перекрестные помехи. Как правило, оптомеханические оптические переключают оптику коллимированного луча от каждого входного и выходного волокна и перемещают эти коллимированные лучи внутри устройства. Следовательно, это позволяет расстояние между входным и выходным волокном без вредных эффектов и обеспечивает более низкие оптические потери.

Переключатель для микроэлектромеханических систем (МЭМС) привлек широкое внимание благодаря своей универсальности.Оптический переключатель MEMS можно рассматривать как подкатегорию оптомеханических переключателей. Но из-за различий в производственных процессах и уникальной миниатюрности оптико-механический переключатель отличается своими характеристиками, производительностью и надежностью. Наиболее очевидным моментом является то, что оптомеханический переключатель имеет больший объем по сравнению с другими альтернативами, но переключатель MEMS преодолевает это.

Как работает оптический коммутатор
Оптический коммутатор - это технология, которая работает на оптоволоконной цепи и работает аналогично традиционным коммутаторам электрических сетей.Оптический переключатель, о котором мы здесь в основном упоминали, приводится в действие механическими средствами, которые физически перемещают оптоволокно или другие объемные оптические элементы. Например, оптико-механический переключатель перенаправляет оптический сигнал путем перемещения волокна с помощью механического устройства, как правило, с приводом от шагового двигателя. Он перемещает зеркало (призмы или направленные ответвители), которое направляет свет от входа к желаемому выходу.

Применение оптического коммутатора
Оптический коммутатор - ключевой компонент современной оптической сети.Обычно он используется для множества приложений, таких как обеспечение световых путей, защитное переключение, а также в качестве элементов, обеспечивающих создание высокоскоростных сетей с коммутацией пакетов. Кроме того, он также очень полезен при тестировании и измерении оптического волокна, компонентов или систем, а также в приложениях в системах многоточечных оптоволоконных датчиков.

Статья по теме: Что такое OTN - оптическая транспортная сеть?

Введение в полностью оптическую коммутацию | Кафедра физики

Что такое полностью оптический коммутатор?

Полностью оптический переключатель - это устройство, которое позволяет одному оптическому сигналу управлять другим оптическим сигналом, т.е.е. управление светом светом.

Приведенное выше определение полностью оптического переключателя является довольно общим и охватывает множество возможных устройств. Здесь мы проиллюстрируем три типа полностью оптических переключателей.

Схема полностью оптического переключателя, который изменяет направление выходного света, как в нашем эксперименте.
© Эндрю Доус и Лукас Иллинг, 2005 г.

В качестве первого примера мы проиллюстрируем поведение нашего переключателя, показанного справа.В этом устройстве одиночный луч света (синий) испускается из нелинейного материала и выходит в определенном направлении. Это одно из двух состояний переключателя; назовем это "выключенным" состоянием. Переключатель переводится в состояние «включено», когда второй световой луч, переключающий луч (красный), вводится в нелинейно-оптический материал. В результате выходной луч (синий) излучается в другом направлении.

Схема полностью оптического переключателя, перенаправляющего свет.
© Эндрю Доус и Лукас Иллинг, 2005 г.

Слева показан второй пример полностью оптического коммутатора. Здесь одиночный луч света (синий) проходит через нелинейный материал и выходит в определенном направлении. Это состояние переключателя `` включено ''. Выключенное состояние переключателя достигается, когда слабый переключающий луч (красный) вводится в нелинейно-оптический материал, меняет направление выходного луча (синий).

Схема абсорбционного полностью оптического переключателя.
© Эндрю Дауэс и Лукас Иллинг, 2005 г.

Справа мы проиллюстрируем поведение третьего примера полностью оптического коммутатора. В этом устройстве одиночный луч света (синий) проходит через нелинейный материал и выходит в определенном направлении. Это одно из двух состояний переключателя; назовем это состоянием «включено». Переключатель переводится в состояние «выключено», когда второй световой луч, переключающий луч (красный), вводится в нелинейно-оптический материал.В этом случае свет как первого луча (синий), так и переключающего луча (красный) поглощается материалом, и выходной свет вообще отсутствует.

Чем полезен полностью оптический коммутатор?

Электрические выключатели использовались все время, пока использовалось электричество. Самый простой электрический выключатель - это просто пара проводов, которые можно разделить или соединить; `` выключено '' или `` включено '' соответственно. В полностью электрическом переключателе электрические сигналы используются для размыкания или замыкания переключателя.Полностью оптический переключатель выполняет ту же функцию, но вместо электрических сигналов он управляет оптическими сигналами: светом.

Без сомнения, полностью электрические переключатели чрезвычайно полезны. Замечательно иметь возможность «включать» и «выключать» бытовую технику электронным способом и использовать переключатели для направления электронных потоков сигналов по сети. Возможно, даже более важным является использование полностью электрических переключателей, таких как транзистор, в качестве строительного блока для цифровых логических схем. Идея состоит в том, что два состояния переключателя («включено» и «выключено») могут использоваться как физическое представление двоичных целых чисел или логических уровней (0 и 1), и что логические правила, используемые для вычислений, могут быть реализованы полностью. электронно, потому что состояние переключателя контролируется другим электрическим сигналом.

Полностью оптические переключатели в принципе могут выполнять те же функции, что и полностью электронные переключатели, например направляют потоки сигналов по оптическим сетям или служат строительными блоками для оптических компьютеров. Было бы это полезно?

Область, для которой очень важны полностью оптические коммутаторы, - это связь, потому что в настоящее время большая часть междугородной телефонной связи и Интернет-связи осуществляется по оптоволоконным кабелям. Эти тонкие стеклянные нити позволяют передавать большие объемы информации на большие расстояния почти со скоростью света.Хотя в настоящее время вы используете множество оптических волокон, читая эту веб-страницу, данные, которые получает ваш компьютер, не являются оптическим сигналом в течение всей поездки. В любой точке, где сигналы данных изменяют волокна, чтобы добраться до места назначения (например, ваша машина меняет шоссе), сигнал должен быть преобразован со света в электричество, чтобы можно было прочитать адрес назначения и указать ваши данные в правильном направлении. Процесс преобразования сигналов из света в электричество и обратно использует дополнительную мощность (и генерирует дополнительное тепло), что может быть дорогостоящим, если преобразование должно происходить быстро или много раз подряд.Эффективность оптической связи можно повысить, если устройства (например, наш полностью оптический переключатель) предназначены для направления сигналов, пока они находятся в оптической форме.

Все оптические вычисления по-прежнему являются технологией будущего. Он имеет некоторые основные преимущества по сравнению с электронным компьютером, такие как небольшой размер / высокая плотность, высокая скорость и низкий нагрев контактов и подложки. Таким образом, полностью оптические компьютеры могут быть экономически жизнеспособными. Однако нас больше интересует возможность использования улучшенной версии нашего полностью оптического переключателя для квантовых вычислений и квантовой связи.Полностью оптический переключатель, полезный для квантовых вычислений и связи, должен уметь распознавать отдельные фотоны или управлять ими. Следовательно, одна из наших целей - изменить наш переключатель таким образом, чтобы один переключающий фотон мог переключаться между состоянием «включено» и «выключено».

Почему до сих пор не существует хорошего полностью оптического переключателя?

В вакууме или в воздухе лучи света просто проходят друг через друга, не взаимодействуя друг с другом. Следовательно, в вакууме невозможно изменить направление одного луча света на другой.С другой стороны, в нелинейном материале световой луч достаточной силы изменяет оптические свойства материала, что, в свою очередь, влияет на любые лучи света, также распространяющиеся через материал. Следовательно, один луч, приложенный к материалу, может управлять взаимодействием между материалом и другим лучом. В результате один луч может вызвать изменение направления второго луча.

Проблема в том, что для этого типа управления светом-светом свет и материал должны легко взаимодействовать.Обычно материалы реагируют желаемым образом только при наличии сильных лучей света. Это означает, что для наблюдения даже крошечных взаимодействий света с светом обычно требуются мощные лучи. Столь высокие требования к мощности ограничивают разработку практических полностью оптических устройств, поскольку потребуется много каскадов усиления, что приведет к увеличению стоимости. Таким образом, трудность заключается в нахождении систем с правильными взаимодействиями света и вещества, необходимыми для практических полностью оптических переключателей.

Чтобы создать полезный полностью оптический переключатель, нужно улучшить реакцию материала на свет.Существует несколько методов увеличения силы взаимодействия света с веществом. В нашем эксперименте используется свет, частота которого соответствует частоте света, излучаемого атомом, когда электрон релаксирует из возбужденного состояния в основное состояние. Этот метод называется «резонансным усилением» взаимодействия света и материи, что просто означает, что, направляя на атом свет той же частоты, которую он излучает естественным образом, свет и атом взаимодействуют более легко, чем если бы использовалась другая частота света. .

Нелинейный материал, состоящий из одного определенного типа атомов, может иметь очень сильные взаимодействия света с веществом из-за резонансного усиления. Например, мы используем материал, состоящий только из атомов рубидия, который допускает сильные взаимодействия света и света, необходимые для полностью оптического переключения. С другой стороны, многие современные телекоммуникационные устройства сделаны из полупроводниковых материалов, в которых усиление резонанса не так эффективно. Таким образом, необходимы дополнительные исследования, чтобы найти способы применить принципы, которые позволяют полностью оптическую коммутацию в нашем устройстве и существующих технологиях.

Оптическая коммутация - обзор

6.3.1 Полностью оптические коммутационные устройства

Были предложены различные геометрические формы для полностью оптических коммутационных устройств, таких как направленные ответвители, интерферометры Маха-Цендера или нелинейные переходы. Исчерпывающий обзор этой темы можно найти в [212].

На рисунке 22 показан принцип нелинейного направленного ответвителя. Как правило, желательно иметь соединитель на половину длины биения.

Рис. 22. Схематическое изображение работы нелинейного направленного ответвителя на половине биений.

В этом устройстве полная передача мощности от штанги к траверсе достигается в маломощном корпусе. В случае высокой мощности индуцированное нелинейное изменение показателя преломления в плече стержня снижает эффективность связи, и большая часть энергии остается в плече стержня. Эта операция переключения основана на чистом изменении фазы, т. Е. На чистой реальной нелинейной восприимчивости (Im χ (3) = 0). Однако в полупроводниках, работающих близко к запрещенной зоне, можно также использовать мнимую часть × (3) .В этом случае интенсивности света в двух плечах различаются в зависимости от расстояния, и индуцированное насыщение дифференциального поглощения можно интерпретировать как переключение.

Finlayson et al. изготовили направленный ответвитель в стекле, легированном полупроводниками, с помощью ионного обмена [221]. Они наблюдали пикосекундную динамику переключения. Однако функциональная зависимость от интенсивности падающего света показала, что в переключении преобладает поглощение. Ионный обмен также использовали Guntau et al.для изготовления направленных полосовых и изогнутых волноводных ответвителей в промышленных стеклах Cd (S, Se) [219]. Было обнаружено принципиальное согласие между наблюдаемым поведением переключения и теоретическими предсказаниями.

Mayweather et al. использовали основные физические параметры SDG для расчета требований к мощности и длине полностью оптического волноводного переключателя [222]. Их моделирование показывает, что полезность материала в решающей степени зависит от длины волны накачки и сигнала. В частности, требования к мощности самые низкие, когда длина волны сигнала близка к ширине запрещенной зоны полупроводника и чуть ниже нее, а длина волны накачки близка к запрещенной зоне и чуть выше нее.Требования к длине лежат в диапазоне 5–20 мм, что достаточно мало для многих практических применений. Однако в оптимальных условиях пиковая мощность, необходимая для переключения в стандартных стеклянных волноводах, легированных CdTe или Cd (S, Se), довольно высока, в диапазоне 2–100 Вт для волокна с высоким ограничением. Это требование к высокой мощности делает эти материалы в их фактическом виде не лучшим выбором для полностью оптических коммутационных устройств. Было заявлено, что основным физическим ограничением является в значительной степени безызлучательный характер релаксации носителей заряда.Показано, что в широком диапазоне безызлучательных времен жизни ( τ nr 000 τ рад ) мощность переключения зависит от отношения излучения к общему времени жизни носителей τ рад / τ . Эта зависимость указывает на потенциальный компромисс между временем отклика τ коммутатора и его потребляемой мощностью. В частности, увеличение безызлучательного срока службы уменьшило бы мощность переключения в тот же раз. Это может быть достигнуто за счет увеличения размера полупроводниковых наночастиц.Достаточное увеличение срока службы (в 100 или более раз) дало бы практическое устройство, управляемое лазерным диодом и способное работать на частоте ГГц.

Представленные выше устройства основаны на наведении нелинейного фазового сдвига в одном плече интерферометрического устройства. Другой подход, основанный на эффекте заполнения полосы, был предложен Ма с соавт. [223]. Они использовали модифицированную установку самодифракции (см. Раздел 3.2.1. В этом методе нелинейная дифракционная решетка создается интерференционной картиной двух пучков накачки на тонком образце SDG.Поскольку нелинейный эффект основан на заполнении зон полупроводниковых квантовых точек, решетку можно стереть третьим лазерным лучом, который насыщает полосу поглощения. Таким образом, интенсивность дифрагированного излучения контролируется третьим лазерным лучом, настроенным на полученный максимум поглощения. Возможность использования этого метода была продемонстрирована путем получения субнаносекундного темнового импульса, ограниченного по времени временем рекомбинации носителей.

Еще один подход к быстрому полностью оптическому переключению в SDG заключается в переключателе вращения поляризации.В этой геометрии накачка и зондирующий луч со скрещенными поляризациями фокусируются на образец под небольшим углом между ними. Анализатор поляризации, расположенный на зондирующем луче и позади образца, настраивается так, чтобы полностью блокировать зондирующий луч. Теперь, когда присутствует луч накачки, поляризация зондирующего луча поворачивается из-за оптического эффекта Керра, и часть его интенсивности передается анализатором. Передаваемая мощность определяется выражением P с = P 0 sin 2 ( ϕ /2), где ϕ = 2 πLn 2 I p 3λ, I p - интенсивность накачки, L - толщина образца.В пределе малого вращения поляризации P s пропорционально ϕ 2 или квадрату интенсивности накачки Ip2. Чтобы получить короткое время переключения, длина волны должна быть выбрана в прозрачной области SDG, чтобы гарантировать использование его нерезонансной и быстрой керровской нелинейности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *