Trabalho de fibra óptica lidiane abnt projeto (2)

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Trabalho de fibra óptica lidiane abnt projeto (2)

  1. 1. CAMILLA REZENDE DOUGLAS LIMA LEONARDO SALES RAFAEL MARQUES SÓSTENES ESQUIVEL FIBRAS ÓPTICAS, USO GERAL E MANUTENÇÃO CUBATÃO – SP 2013
  2. 2. CAMILLA REZENDE DOUGLAS LIMA LEONARDO SALES RAFAEL MARQUES SÓSTENES ESQUIVEL FIBRAS ÓPTICAS, USO GERAL E MANUTENÇÃO Dissertação apresentada à Professora Lidiane Dantas para a obtenção de nota equivalente ao semestre. Área de Concentração: Tecnologia em Automação Industrial Orientador: Profª. Lidiane Dantas CUBATÃO – SP 2013
  3. 3. FICHA CARTOGRÁFICA Almeida, Camilla Rezende Silva, Douglas Lima Santos, Leonardo Sales Leite, Rafael Marques Esquivel,Sóstenes dos Santos Fibras Ópticas, Uso Geral e Manutenção./ - Cubatão, 2013. Dissertação apresentada à professora Lidiane Dantas para a obtenção de nota equivalente ao semestre.
  4. 4. “Se vocês acham que os vossos professores são rudes, esperem até terem um chefe. Ele não vai ter pena de vocês.” Bill Gates
  5. 5. RESUMO Esse trabalho tem como intuito esclarecer o funcionamento e aplicação das fibras ópticas em diferentes áreas, explicar o modo como são utilizadas na automação industrial e quais suas vantagens em relação a outros tipos de conexão. 04
  6. 6. ABSTRACT This study is aimed to clarify the operation and application of optical fibers in different areas, explaining how they are used in industrial automation and what its advantages over other types of connection. 05
  7. 7. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Fibra Óptica...................................................................................11 Figura 2 – Classificação das Fibras..............................................................12 Figura 3 – Estrutura dos Cabos Ópticos......................................................14 Figura 4 – Funcionamento das Fibras Ópticas............................................16 Figura 5 – Cabo de Fibra com Tamanho e Peso Reduzidos...........................21 Figura 6 – Manutenção de Redes de Fibra óptica........................................24 Figura 7 – Fibra Óptica em Meio Físico “Campo Elétrico”..............................26 06
  8. 8. Sumário RESUMO ABSTRACT LISTA DE FIGURAS SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO...............................................................................................09 2 CONCEITUAÇÃO..........................................................................................10 2.1COMPOSIÇÃO DE FIBRAS.........................................................................11 3 MODOS DE PROPAGAÇÃO E TIPOS DE FIBRAS.....................................12 3.1 MODOS DE PROPAGAÇÃO.......................................................................12 3.2 TIPOS DE FIBRAS......................................................................................12 4 CABOS ÓPTICOS..........................................................................................14 4.1 TIPOS DE CABOS.......................................................................................14 4.1.1 Loose.......................................................................................................14 4.1.2 Tight.........................................................................................................15 4.1.3 Groovy.....................................................................................................15 4.1.4 Ribbon......................................................................................................15 5. FUNCIONAMENTO DA FIBRA ÓPTICA......................................................16 6 VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS FIBRAS ÓPTICAS ......................18 6.1 VANTAGENS...............................................................................................18 6.1.1 Baixa Atenuação.....................................................................................18 6.1.2 Larga Banda Passante...........................................................................18 6.1.3 Imunidade à Interferência Eletromagnética e Ruídos.........................19 6.1.4 Efeito “Crosstalk” Desprezível..............................................................20 6.1.5 Isolação Elétrica......................................................................................20 6.1.6 Tamanho e Peso Reduzidos..................................................................21 6.2 DESVANTAGENS.......................................................................................21 6.2.1 Fragilidade...............................................................................................21 6.2.2 Dificuldade de Conexões.......................................................................22 6.2.3 Acopladores tipo T com Perdas Muito Grandes..................................22 6.2.4 Impossibilidade de Alimentação Remota de Repetidores..................22 6.2.5 Falta de Padronização dos Componentes Ópticos.............................22 07
  9. 9. 6.3 COBRE VS MEIO ÓPTICO.........................................................................22 7. MANUTENÇÃO DE REDES/SENSORES DE FIBRA ÓPTICA...................24 8. A UTILIZAÇÃO DE FIBRA ÓPTICA NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL.....25 8.1IMUNIDADE CONTRA INTERFERÊNCIA ELETROMAGNÉTICA..............25 8.2 ISOLAR EQUIPAMENTOS ELETRICAMENTE..........................................25 8.3 AUMENTO DE DISTÂNCIA ENTRE EQUIPAMENTOS.............................26 9. CONCLUSÃO .............................................................................................27 10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................28 08
  10. 10. 1. INTRODUÇÃO Este trabalho visa documentar as experiências, aprendizados e vivências dos alunos do curso superior em Automação Industrial no que diz respeito à pesquisa e construção de trabalhos científicos, tendo como foco principal não apenas a busca do conhecimento, mas também a forma mais adequada, simplificada e sutil de sua apresentação. O tema indicado para iniciação das atividades foi Sensores de Fibra óptica. A partir desse ponto serão feitas pesquisas relacionadas ao assunto desde sua conceituação até suas aplicações mais específicas, de forma que o conteúdo resultante seja apresentado da forma mais clara, proveitosa e significativa possível. Serão observados, ao longo do trabalho, os diversos tipos de fibras e cabos ópticos, as vantagens e desvantagens de suas utilizações, equipamentos utilizados no auxílio da transmissão, bem como as emendas e conexões feitas nas fibras que, por se tratarem de pontos de concentração de perdas, devem ser feitos com extrema precisão e responsabilidade. A organização didática será formada pelos alunos com a supervisão e orientação da professora Lidiane Dantas, que, no decorrer do processo de criação da atividade, será responsável por avaliar as ideias propostas e encaminhar tarefas que complementem e desenvolvam ainda mais o trabalho. 09
  11. 11. 2. CONCEITUAÇÃO A fibra ótica é um filamento extremamente fino e flexível, feito de vidro ultrapuro, plástico ou outro isolante elétrico (material com alta resistência ao fluxo de corrente elétrica). Possui uma estrutura simples, composta por capa protetora, interface e núcleo. A tecnologia tem conquistado o mundo, sendo muito utilizada nas telecomunicações e exames médicos, como endoscopias e cirurgias corretivas de problemas visuais, entre outras aplicações possíveis. Ela foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany. 10
  12. 12. 2.1 COMPOSIÇÃO DAS FIBRAS Uma fibra óptica (Figura 1) é um capilar formado por materiais dielétricos cristalinos e homogêneos material (em geral, sílica ou plástico), , transparentes o bastante para guiar um feixe de luz (visível ou infravermelho) através de um trajeto qualquer. A estrutura básica desses capilares são cilindros concêntricos com determinadas espessuras e com índices de refração tais que permitam o fenômeno da reflexão interna total que ocorre quando um feixe de luz emerge de um meio mais denso para um meio menos denso. O centro (miolo) da fibra é chamado de núcleo e a região externa é chamada de casca. Assim para que ocorra o fenômeno da reflexão interna total é necessário que o índice de refração do núcleo seja maior que o índice de refração da casca. Figura 1 – Fibra óptica 11
  13. 13. 3. MODOS DE PROPAGAÇÃO E TIPOS DE FIBRAS 3.1 Modos de propagação Quando tratamos a luz pela teoria ondulatória, a luz é regida pelas equações de Maxwell. Assim, se resolvermos as equações de Maxwell para as condições (chamadas condições de contorno) da fibra, que é um guia de onda, tais como diâmetro do núcleo, comprimento de onda, abertura numérica, etc. encontramos um certo número de soluções finitas. Dessa maneira, a luz que percorre a fibra óptica não se propaga aleatoriamente, mas é canalizada em certos modos. Modo de propagação é, portanto, uma onda com determinada distribuição de campo eletromagnético que satisfaz as equações de Maxwell e que transporta uma parcela individual (mas não igual) da energia luminosa total transmitida. Esses modos podem ser entendidos e representados como sendo os possíveis caminhos que a luz pode ter no interior do núcleo. Numa fibra óptica, o número de modos está relacionado com a freqüência normalizada V. 3.2 Tipos de fibras As fibras ópticas costumam ser classificadas a partir de suas características básicas de transmissão, ditadas essencialmente pelo perfil de índices de refração da fibra e pela sua habilidade em propagar um ou vários modos de propagação. Com implicações principalmente na capacidade de transmissão (banda passante) e nas facilidades operacionais em termos de conexões e acoplamento com fontes e detectores luminosos, resultam dessa classificação básica (Figura 2) os seguintes tipos de fibras ópticas: - Fibra multimodo de índice degrau - Fibra multimodo de índice gradual - Fibra monomodo Figura 2 - Classificação das Fibras Ópticas 12
  14. 14. A classificação típica das fibras ópticas feita acima reflete, de maneira geral, a evolução tecnológica básica em termos de capacidade de transmissão na aplicação mais importante das fibras óptica: a dos sistemas de telecomunicações. Todavia, considerando-se o grau de sofisticação das aplicações, é possível adotar classificações (ou subclassificações) específicas, envolvendo outros critérios, tais como: - Arquitetura do suporte de transmissão: o suporte de transmissão pode ser composto de uma única fibra ou de um feixe de fibras com implicações diversas quanto à capacidade de captação de potência luminosa, à flexibilidade, às facilidades de conexão e acoplamento, às perdas de propagação e, naturalmente, às aplicações. - Composição material: fibras com o par núcleo-casca do tipo sílica-sílica, sílica plástico ou plástico-plástico têm propriedades distintas quanto às facilidades operacionais e de fabricação, às perdas de transmissão, à tolerância a temperatura etc., permitindo atender a uma variedade de aplicações. - Freqüências ópticas de atenuação: esta classificação, que inclui, por exemplo, as fibras no infravermelho e as fibras no ultravioleta, reflete o desenvolvimento de fibras ópticas para operar na faixa típica (0,7 a 1,6mm) atual das aplicações em comunicações; esses tipos de fibras podem envolver características operacionais próprias em função das aplicações, bem como novos materiais na busca de um melhor desempenho em termos das perdas de transmissão. - Outros tipos de perfil de índices: fibras monomodo com perfil de índices diferentes do degrau têm implicações importantes quanto às características de transmissão; é o caso, por exemplo, das fibras com dispersão deslocada e as fibras com dispersão plana. - Geometria ou sensibilidade à polarização: além da seção circular típica, as fibras monomodo podem ter um núcleo de seção elíptica com implicações importantes quanto à filtragem e manutenção de polarização; é o caso, por exemplo, das fibras com polarização mantida. 13
  15. 15. 4 CABOS ÓPTICOS A reunião de várias fibras ópticas revestidas de materiais que proporcionam resistências mecânicas e proteção contra intempéries denomina- se cabo óptico (Figura 3) . Em nenhuma aplicação as fibras ópticas podem ser utilizadas sem uma proteção adequada, ou seja, em todas as aplicações são utilizados os cabos ópticos. Além disso, os cabos ópticos proporcionam uma facilidade maior de manuseio na instalação, sem o risco de danificar as fibras. 4.1 TIPOS DE CABO Existem vários tipos de cabos ópticos voltados para várias aplicações. Abaixo estão descritos os tipos, suas características principais e onde são mais utilizados 4.1.1 Loose Os cabos ópticos que possuem esta configuração apresentam as fibras ópticas soltas acondicionadas no interior de um tubo plástico, que proporciona a primeira proteção às fibras ópticas. No interior destes tubos plásticos, geralmente é acrescentado uma espécie de geléia sintética de petróleo, que proporciona um melhor preenchimento do tubo e, principalmente, uma grande proteção das fibras ópticas contra umidade e choques mecânicos. Além deste tubo, normalmente é introduzido um elemento de tração que, juntamente com o tubo, recebe o revestimento final. Este tipo de cabo é bastante utilizado em instalações externas aéreas e subterrâneas e principalmente, em sistemas de comunicações de longas distâncias. Figura 3 – Estrutura dos Cabos Ópticos 14
  16. 16. 4.1.2 Tight Nos cabos ópticos do tipo tight as fibras ópticas recebem um revestimento primário de plástico e acima disto, outro revestimento de material plástico que irá proporcionar uma proteção maior para as fibras. Cada fibra óptica com revestimento primário é denominado de elemento óptico. Os elementos ópticos são reunidos em torno de um elemento de tração que, juntos recebem o revestimento final resultando no cabo óptico do tipo tight. Este cabo foi um dos primeiros a serem utilizados em poucas aplicações onde as suas características demonstram ser bastante favoráveis, como instalações internas de curtas distâncias e onde se faz necessária a conectorização. 4.1.3 Groove Neste tipo de configuração as fibras ópticas são depositadas soltas nas ranhuras que possuem um formato em “V” de um corpo com estrutura tipo estrela que proporciona uma acomodação para as fibras ópticas. Geralmente, este corpo tipo estrela apresenta um elemento tensor no seu centro que proporciona uma resistência mecânica maior ao cabo. Este cabo é bastante utilizado em aplicações onde são necessárias muitas fibras ópticas. 4.1.4 Ribbon Esta configuração é utilizada em aplicações onde são necessárias muitas fibras ópticas (4000 fibras). As fibras são envolvidas por uma camada plástica plana com formato de uma fita, onde estas camadas são “empilhadas” formando um bloco compacto. Estes blocos são alojados nas ranhuras das estruturas tipo estrela dos cabos do tipo groove. Logo, esta configuração é uma derivação do cabo tipo groove combinado com as fitas de fibras. Esta configuração proporciona uma concentração muito grande de fibras ópticas. 15
  17. 17. 5. FUNCIONAMENTO DA FIBRA ÓPTICA A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total. As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas eletromagnéticas, temos como exemplo a luz uma vez que é transparente e pode ser agrupada em cabos (Figura 4). Estas fibras são feitas de plástico e/ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas electromagnéticas. As ondas electromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes à gama da luz. O meio de transmissão por fibra óptica é chamado de "guiado", porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas omnidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) Figura 4 – Funcionamento da Fibra Óptica 16
  18. 18. elevadíssimas, da ordem de 109 à 1010 bits por segundo (cerca de 40Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente. Cabos fibra óptica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar dois continentes separados pelo oceano é um projeto monumental. É preciso instalar um cabo com milhares de quilómetros de extensão sob o mar, atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se disponível, o primeiro cabo fibra óptica intercontinental desse tipo, instalado em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou. Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos. Para transmitir dados pela fibra óptica, é necessário equipamentos especiais, que contém um componente fotoemissor, que pode ser um diodo emissor de luz (LED) ou um diodo laser. O fotoemissor converte sinais elétricos em pulsos de luz que representam os valores digitais binários (0 e 1). Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM) fazem a multiplexação de vários comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6 Terabits/s em um único par de fibras. 17
  19. 19. 6 VANTAGENS E DESVANTAGENS DAS FIBRAS ÓPTICAS 6.1 VANTAGENS 6.1.1 Baixa atenuação A atenuação de um meio de transmissão é uma importante característica, a fibra óptica tem uma vasta gama de freqüências onde pode transitar, enquanto que cabos coaxiais ou par trançado, por exemplo, não. As fibras ópticas apresentam atualmente perdas de transmissão extremamente baixas, desde atenuações típicas da ordem de 3 a 5dB/Km na região em trono de 0,85mm até perdas inferiores a 0,2 dB/Km para operação na região de 1,55mm. Pesquisas com novos materiais, em comprimentos de ondas superiores, prometem fibras ópticas com atenuação ainda menores, da ordem de centésimo e, até mesmo, milésimos de decibéis por quilômetro. Desse modo, com fibras ópticas, é possível implantar sistemas de transmissão de longa distância com um espaçamento muito grande entre repetidores, o que reduz significativamente a complexidade e custos do sistema. Enquanto, por exemplo, um sistema de microondas convencional exige repetidores a distância da ordem de 50 quilômetros, sistemas com fibras ópticas permitem alcançar, atualmente, distâncias sem repetidores superiores a 200 quilômetros. Pode também ser visto que a atenuação no cabos coaxiais e par trançado é muito mais dependente da freqüência, enquanto as fibras ópticas são relativamente constantes em quase toda a gama de freqüências. Estas graves limitações reduzem a utilidade dos cabos para longas distâncias ou altas freqüências. 6.1.2 Larga banda passante A quantidade de informação que pode ser transmitida é diretamente proporcional à freqüência do sinal. Como a freqüência da luz utilizada para 18
  20. 20. transmitir informações em fibras ópticas é muito alta, consequentemente a largura de banda é alta também. A transmissão em fibras ópticas é realizada em freqüências ópticas portadoras na faixa espectral de 1014 a 1015 HZ (100a 1000THz). Isto significa uma capacidade e transmissão potencial, no mínimo, 10.000 vezes superior, por exemplo, à capacidade dos atuais sistemas de microondas que operam com uma banda passante útil de 700MHz. Além de suportar um aumento significativo do número de canais de voz e/ou de vídeo num mesmo circuito telefônico, essa enorme banda passante permite novas aplicações impossíveis de serem concebidos anteriormente. Atualmente, já estão disponíveis fibras ópticas comerciais com produtos banda passante versus distância superiores a 200GHz.Km. Isso contrasta significativamente com os suportes convencionais onde, por exemplo, um cabo coaxial apresenta uma banda passante útil máxima em torno de 400MKHz. 6.1.3 Imunidade a interferência eletromagnética e ruídos Um dos maiores problemas associados à transmissão de dados, de qualquer tipo, é o ruído. O ruído do ambiente por onde passa o sinal pode entrar no meio de transmissão e corromper o sinal que está a ser enviado. Isto é usualmente causado por fontes de radiação electromagnética na sua vizinhança. Fontes típicas deste ruído são o equipamento elétrico pesado, relâmpagos elétricos e radiações dos cabos vizinhos. Um outro problema de ruído é a radiação, que deve ser reduzida essencialmente por questões de segurança. Se o sinal transmitido está a sofrer radiação, é possível detectar e descodificar o sinal usando equipamento de audição. O comprimento do cabo de cobre tem características similares ao das antenas de rádio. Isto significa que trava conhecimento com o ruído exterior e radia sinal muito facilmente. O método mais eficiente para evitar isto é cobrir o cabo com uma ou mais proteções de blindagem. Esta solução alivia o problema mas representa um custo adicional. Por outro lado, as fibras ópticas, usam luz como portadora da informação. A luz não está sujeita à influência da radiação electromagnética. Em ambientes hostis, como por exemplo, uma rede numa fábrica que usa 19
  21. 21. equipamento de alta voltagem, isto é uma grande vantagem. O vazamento envolvendo as fibras ópticas é extremamente baixo e não coloca quaisquer problemas em termos de ambiente. A segurança é garantida pela dificuldade de detectar um sinal sem interromper a ligação. 6.1.4 Efeito “crosstalk” desprezível As fibras ópticas excelente confinamento do sinal luminoso propagado. Desse modo, não irradiando externamente, as fibras ópticas agrupadas em cabos ópticos não interferem opticamente umas nas outras, resultando num nível de ruído de diafonia (crosstalk) desprezível. Os cabos de fibras ópticas, por não necessitarem de blindagem metálica, podem ser instalados convenientemente, por exemplo, junto às linhas de transmissão de energia elétrica. 6.1.5 Isolação elétrica O material dielétrico (vidro ou plástico) que compõe a fibra óptica oferece uma excelente isolação elétrica entre os transceptores ou estações interligadas. Ao contrário dos suportes metálicos, as fibras ópticas não têm problemas com aterramento e interfaces dos transceptores. Além disso, quando um cabo de fibra óptica é danificado não existem faíscas de curto-circuito. Esta qualidade das fibras ópticas é particularmente interessante para sistemas de comunicação em áreas com gases voláteis (usina petroquímicas, minas de carvão etc.), onde o risco de fogo ou explosão é muito grande. A não possibilidade de choques elétricos em cabos com fibras ópticas permite a sua reparação no campo, mesmo com os equipamentos de extremidades ligados. 20
  22. 22. 6.1.6 Tamanho e peso reduzidos As fibras ópticas têm dimensões comparáveis com as de um fio de cabelo humano. Mesmo considerando-se os encapsulamentos de proteção, o diâmetro e o peso dos cabos ópticos são bastante inferiores aos dos equivalentes cabos metálicos. Por exemplo, um cabo óptico de 6,3mm de diâmetro, com uma única fibra de diâmetro 125mm e encapsulamento plástico, substitui, em termos de capacidade, um cabo de 7,6cm de diâmetro com 900 pares metálicos. Quanto ao peso, um cabo metálico de cobre de 94 quilos pode ser substituído por apenas 3,6 quilos de fibra óptica. A enorme redução do tamanho dos cabos, provida pelas fibras ópticas, permiti aliviar o problema de espaço e de congestionamento de dutos nos subsolos das grandes cidades e em grandes edifícios comerciais. O efeito combinado do tamanho e do peso reduzidos (Figura 5) faz das fibras ópticas o meio de transmissão ideal em aviões, navios, satélites, etc. Além disso, os cabos oferecem vantagens quanto ao armazenamento, transporte, manuseio e instalação em relação aos cabos metálicos de resistência e durabilidade equivalentes. 6.2 Desvantagens 6.2.1 Fragilidade O manuseio de uma fibra óptica sem encapsulamento é bem mais delicado que no caso dos suportes metálicos. É preciso ter muito cuidado com as fibras ópticas, pois elas quebram com facilidade. Figura 5 - Cabo de fibra com tamanho e peso reduzidos 21
  23. 23. 6.2.2 Dificuldade de Conexões As pequenas dimensões das fibras ópticas exigem procedimentos e dispositivos de alta precisão na realização das conexões e junções. 6.2.3 Acopladores tipo T com perdas muito grandes É muito difícil se obter acopladores de derivação tipo T para fibras ópticas com baixo nível de perdas, o que dificulta a utilização de fibras ópticas em sistemas multiponto. 6.2.4 Impossibilidade de alimentação remota de repetidores Os sistemas com fibras ópticas requerem alimentação elétrica independente para cada repetidor, não sendo possível a alimentação remota através do próprio meio de transmissão 6.2.5 Falta de padronização dos componentes ópticos A relativa imaturidade e o contínuo avanço tecnológico não tem facilitado o estabelecimento de padrões para os componentes de sistemas de transmissão por fibras ópticas. 6.3 Cobre vs. Meio Óptico A utilidade do cobre como condutor foi conhecido durante muitos anos. Este fato por si só dá-lhe duas vantagens muito significativas sob as novas tecnologias. Primeiro, o processo envolvido no seu uso, desde a fase de produção até aos mecanismos de instalação do cabo são bem conhecidos. Ao longo dos anos uma larga quantidade de tecnologia de suporte foi sendo desenvolvida, tal como conectores, e outros acessórios. Também, por causa do seu enorme uso, 22
  24. 24. a pressão do mercado fez o seu papel, baixando em muito o seu custo. É um meio de transmissão que atingiu à muito a sua maturidade, o que significa que é improvável que o seu preço possa descer ainda mais. A fibra óptica, por outro lado é uma tecnologia muito recente que está atualmente sujeita a muita investigação e desenvolvimento. Essencialmente, envolve a transmissão de um feixe de luz modulado que passa através de fibra de vidro desde a fonte até ao destino. O maior problema com esta tecnologia é a sua instalação e o seu custo. Também a tecnologia de fontes luminosas e detectores de luz está ainda na sua infância e sujeita a evoluções muito rápidas. A matéria-prima para o fabrico de fibra óptica, sílica, existe em grande abundância, e dado os desenvolvimentos tecnológicos mais recentes, existem todas as razões para esperar que quando a fibra óptica atingir a sua maturidade seja um meio de transmissão de muito baixo custo. 23
  25. 25. 7. MANUTENÇÃO DE REDES/SENSORES DE FIBRA ÓPTICA A prática geral de utilização e manutenção de fibra ótica (Figura 6) é importante para garantir a confiabilidade e o desempenho máximo para sistemas de sensores de fibra ótica. Como fibra ótica é amplamente utilizada na indústria de telecomunicações, está sujeita a regulamentos rigorosos, o que torna robusto o componente do sistema. Ainda assim, deve-se tomar cuidado na implantação de componentes de fibra ótica no sistema de sensores, bem como na manutenção do uso destes componentes. Limpeza dos componentes de fibra ótica é um fator crítico para manter a alta qualidade das conexões dos sistemas de sensores. Partículas na ordem de 1 µm podem bloquear parcialmente ou totalmente o núcleo da fibra ótica, gerando reflexões e espalhamento ou absorção da luz transmitida. Isto pode induzir instabilidade no sistema laser para sensores óticos, na forma de onda ótica distorcida e ruído. Além disso, partículas presas entre as fibras podem riscar a superfície do vidro, criando um espaço de ar, ou provocando o desalinhamento entre os núcleos da fibra ótica, comprometendo a integridade do sinal transmitido. Figura 6 – Manutenção de Redes de Fibra Óptica 24
  26. 26. 8. A UTILIZAÇÃO DA FIBRA ÓPTICA NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Os vários tipos de fibras, seus conectores e técnicas de montagem estão sendo apresentamos neste artigo que, com o seu conteúdo, visa cobrir uma lacuna ainda existente nas nossas literaturas técnicas. As Fibras Ópticas servem para o trafego dados de um ponto ao outro utilizando a luz como forma de transporte dos mesmos, ao invés dos cabos elétricos convencionais. Normalmente, elas são utilizadas em telecomunicações, telemetria e também em Automação Industrial, que é onde iremos abordar. Em Automação Industrial, elas são basicamente empregadas quando há a necessidade de: 8.1Imunidade contra Interferência Eletromagnética Esse é o maior motivo para se utilizar F.O. em ambiente industrial. Normalmente, o ambiente industrial é um muito propício para o aparecimento de EMI e algumas vezes, por mais que o cabo de dados (elétrico) seja blindado, aterrado e com todas as condições teóricas de isolamento da EMI, nem sempre é suficiente para evitar esse tipo de problema, e a solução disso é a utilização de F.O. para a interligação dos equipamentos; 8.2 Isolar equipamentos eletricamente Esse é o segundo maior motivo de se utilizar fibras ópticas. em automação industrial. Muitas vezes, temos equipamentos da mesma rede Fieldbus sendo utilizados em prédios diferentes, ou até mesmo dentro de um 25
  27. 27. mesmo prédio, porém em distâncias muito grandes. Nesse caso precisamos isolá-los eletricamente, pois no caso de uma eventual diferença de potencial entre os dois equipamentos evitamos a sua danificação. 8.3 Aumento de distância entre os equipamentos Quando utilizamos o meio físico “cabo elétrico”, quanto maior for a distância entre os equipamentos maior será a resistência do condutor elétrico dentro do cabo, aumentando com isso a queda de tensão dentro do cabo. Para evitarmos esse tipo de problema, utilizamos a Fibra Óptica (Figura 7) (não que a Fibra Óptica não tenha atenuação, na verdade ela tem, algumas com mais atenuação e outras menos, mas de qualquer forma as que possuem menos atenuação permitem distâncias maiores do que o cabo de cobre). Figura 7 – Fibra óptica em Meio Físico “Cabo Elétrico”. 26
  28. 28. 9. CONCLUSÃO A partir deste trabalho foi possível entender e aprender sobre o funcionamento deste equipamento que tornou-se responsável por uma grande revolução no que diz respeito à comunicação, pois, as fibras ópticas passaram a substituir os cabos metálicos não somente no que diz respeito à transmissão de dados em uma velocidade incrível e uma quantidade de dados consideravelmente maior. Além disso foi possível aprender que existem diversos tipos de fibras e cabos ópticos que possuem variadas funções e recomendações, além deste equipamento fazer-se presente em várias áreas, incluindo a automação industrial. 27
  29. 29. 10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS O que é Fibra Óptica? - Tecmundo Disponível em: http://www.tecmundo.com.br/web/1976-o-que-e-fibra-otica-.htm Acessado em 21/10/2013 Fibra Óptica – Brasil Escola Disponível em: http://www.brasilescola.com/fisica/fibra-optica.htm Acessado em 21/10/2013 A utilização da fibra óptica – Mundo Educação Publicado por: Marco Aurélio da Silva Santos em Óptica Disponível em: http://www.mundoeducacao.com/fisica/a-utilizacao-fibra- optica.htm Acessado em 21/10/2013 Fibra Óptica – Wikipédia, a enciclopédia livre Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica#Funcionamento Acessado em 21/10/2013 28
  30. 30. Fibras Ópticas em Automação Industrial – Mecatrônica Atual Disponível em: http://www.mecatronicaatual.com.br/artigos/1040-fibras-pticas- em-automao-industrial Acessado em 21/10/2013 Sensores de fibra ótica: uso geral e manutenção de fibra ótica – National Instruments Disponível em: http://www.ni.com/white-paper/11822/pt/ Acessado em 28/10/2013 Fibras Ópticas Disponível em: http://penta2.ufrgs.br/redes.94-2/nunes/fibras.html Acessado em: 18/11/2013 Escola Técnica Federal de Santa Catarina, Fibras e Cabos Ópticos – Autores: Leandro Varella do Nascimento e Eloi Duarte. Disponível em: http://www.joaoflf.poli.br/ComunicacoesOpticas/fibras%20opticas.pdf Acessado em: 13/11/2013 29

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