Оптическое волокно для авто
Звёздное небо с кометами и светомузыкой
Ну и основное, в потолок устананавливал готовые комплекты основного проектора и проектора комет, они вместе с пучками оптоволокна,
так что для установки всего этого нужны только: тонкое шило, фломастеры разных цветов, монтажный клей, кусачки, провода и серый армированный скотч
там все просто и времени очень много не занимает 🙂
далее пара фото с коментариями
в моем потолке будет 2 кометы, у каждой кометы будет 6 своих отдельных каналов белого цвета, у каждого канала будет пучек из 50 нитей оптоволокна диаметром 0,25 мм, поэтому выбираем будующее расположение проектора комет, размеры и расположение полос комет, рисуем фломастером полосу с нужным изгибом и делим ее на 6 частей, так чтобы в одном делении помещалось около 50 тонких отверстий пробитых шилом в потолке
Кометы простыми полосами как я сделал устанавливать не обязательно, можно в виде длинной капли, синусойды у кого на что фантазии хватит, у меня самый простой вариант, брат вообще сделал себе на потолке из похожего проектора комет кольцо 12 знаков зодиака, там как раз 12 независимо управляемых каналов белого цвета, но не будем уходить от темы, об этом напишу в следующих отчетах…
Далее все просто и легко, пробиваем в потолке шилом сквозные отверстия полос, только разумно, через пусть небольшое но расстояние между отверстиями, прокалываются потолки легко, по крайней мере те которые мне поподались, их в основном делают травмобезопасными: из картона, чего то на подобии плотного войлока или вообще как в accentе из гофрированной бумаги как у обычных коробок 🙂
Крепим стяжками пучки оптоволокна к проектору комет
Я прикрепил пучки, и смотал их изолентой, отделив пучки нитей каждого канала отдельно на последующих фотках должно быть видно как это сделано, можно вообще ничего не сматывать а растянуть оптоволокно как есть, но так на мой взгляд получилось компактнее, все равно же все нити направлены в одну сторону…
Далее приклеиваем к потолку проектор комет, предварительно выбрав для него место, места для крепления проекторов желательно выбрать в самом начале при съеме потолка, отогнув потолок положить их на выбранные места, установить потолок обратно и посмотреть не мешает ли что нибуть установке в выбранное место и наметить эти места. Обычно в авто для установки похожих по размеру проекторов хватает расстояния от крыши до обшивки (высота основного 24мм, а для комет 15), похожим способом рекомендую выбирать место не обязательно для аналогичной электроники потолка, но и для обычных светодиодов и других блочков, хотя бы чтоб не попасть на ребра жесткости, они обычно прилегают к обшивке.
В моей машине из-за объемной системы люка я нашел только 2 подходящих места для установки проекторов, весь остальной потолок прилегает к рамке люка
Для склеивания всего что здесь клеется взял такой клей
клей для отделочных работ «титан», этикетка отлетела еще в магазине, но его можно узнать по бутылке, выбрал его из-за подходящих температур эксплуатации, хорошо клеит пластики, а оптоволокно тоже из него, не разрушает оптоволокно, адекватное время высыхания, да и по цене он один из самых дешевых с такими свойствами. Если вдруг кто себе захочет сделать подобное, не вздумайте клеить оптоволокно суперклеем и похожими акрилатными клеями, он супербыстро разрушает оптоволокно и после высыхания оно просто отламывается в месте склейки)
пока клей прихватывается можно поставить на проектор какой нибуть вес чтоб не смещать его или просто прихватить термоклеем и заниматься дальнейшей установкой
Для этого просто берем сами и вставляем последовательно нити оптоволокна в отверстия, каждый пучек в свой отдел по порядку, ну или зовем заинтересованное в этом лицо, для которого и делается вся эта работа, показываем что и как нужно сделать
а сами чтобы не терять время занимаемся прокалыванием отверстий второй кометы и приклеиванием основного проектора
Если честно, то как то лень мне было поподать тонким оптоволокном в мелкие отверстия, всю основную работу сделала малая 7 лет, протягивала все нити в отверстия, а я дырявил потолок, просунула на всей площади моего потолка за 4 часа, с передышками конечно на подсыхание клея :), около 850-900 нитей, 100-150 нитей основного проектора не задействовал, не считал точно сколько, показались лишними из-за небольшой площади потолка с отверстием люка, просто обрезал их.
Когда кометы были готовы, натянул нити с обратной стороны и залил их клеем у основания, клей не экономил)
Прихватил пучки в изоленте клеем чтоб не смещались от вибрации в будующем
Когда клей на волокнах комет слегка подсох, наметил места для основных будующих звезд фломастерами разного цвета и проколол отверстия с учетом того, что в намеченные отверстия одного цвета будут устанавливаться волокна одного канала, у меня основной проектор 6-ти канальный (у этого 6 независимых RGB каналов) и хотелось разместить звезды всех каналов равномерно по всему потолку, никаких карт реальных звезд не перерисовывал и созвездий не делал, хотя это не сложно, все просто хаотично расставлены.
поставил вариант со светомузыкой, на видео снизу будет его работа под музыку
Далее установка пучков нитей с распределением по своим цветным отверстиям, это тоже делал помощник :), пошагово не фоткал, но здесь все просто, вставляем в крепление проектора пучек оптоволокна, протягиваем их в отверстия отмеченные своим цветом, вставляем следующий. Протягиваем, и так 6 раз, оптоволокно использовалось диаметром 0.5 мм и 0.25 мм для создания мелких звезд и покрупнее, такое оптоволокно тонкое, его будет не видно на потолке в конечном результате.
После установки нитей:
Нити выходящие с проекторов или же диодов не должны быть натянуты, после установки поправляем все нити: некоторые подтягиваем, некоторые отпускаем и потом каждую прихватываем каплей клея, только аккуратно, не смещая близ лежащие
После проклейки нужно оставить клей подсохнуть часа 3-4, а лучше на всю ночь
У меня часа за 4 клей схватился
Далее обильно заклеиваем весь потолок серебристым армированным скотчем, аккуратно придавливая оптоволокно к потолку, это нужно чтобы обездвижить оптоволокно, чтобы оно не терлось по крыше от вибраций, не шелестело под крышей и не оторвалось в конечном итоге 🙂 так что на этом моменте такой скотч лучше не экономить, хоть он и не дешевый, у меня ушел 1 большой рулон,
прокладываем все необходимые провода для подключения, выводим органы управления небом (в моем случае это ИК приемник, микрофон и USB кабель) на нужные места и крепим их к потолку, я прикрепил остатками алькантары, клеется очень хорошо она и мягкая, а скотча уже не было…
у меня управление блоком комет подключено последовательно, с него также вывел провода для следующего управляемого проектора, который в будующем будет в этой машине управлять оптоволокном бокового свечения для подсветки всех щелей в торпеде и дверных картах как у мерсов s-класса сделано :))))
Оптоволокно: прошлое и настоящее
В 1966 году ученый и выходец из Китая Чарльз Као Куэн представил миру результаты собственного исследования. Основной посыл его разработок заключался в том, что оптическую связь можно организовать с помощью стеклянного волокна. В своей работе Као представил миру уникальные конструктивные особенности волокна и его материалов. Исследования ученого можно по праву считать основой волоконно-оптических телекоммуникаций сегодняшнего дня. Первое же упоминание термина “оптическое волокно” впервые было использовано в 1956 году компанией NS Kapany из США.
Сегодня технологии волоконно-оптической связи настолько прочно проникли в нашу жизнь, что мы уже не видим в них ничего удивительного и воспринимаем их наличие также, как наличие водопровода в многоквартирном доме. Поэтому в этой публикации хотелось бы подробнее поговорить об оптике и рассказать несколько интересных фактов о технологии, на которой основана современная высокоскоростная связь.
Немного истории
За время истории развития волоконной оптики было проведено множество интересных исследований и экспериментов. Остановим свой взгляд лишь на некоторых из них.
Английский физик Джон Тиндалл провел эксперимент с отражением светового луча в струе воды, описание которого он зафиксировал в своей книге.
«Если угол, под которым падает луч света из воды в воздух (т.е. угол между поверхностью двух сред и перпендикуляром), превышает 48 градусов, то луч не выходит из воды – он полностью отражается от границы вода-воздух… Если наименьший угол падения, при котором наблюдается полное внутреннее отражение, назвать предельным углом, то для воды он будет равным 48°27», для бесцветного стекла (флинтглас) – 38°41″, а для алмаза – 23°42″, — пишет Тиндалл.
Экспериментальная установка Джона Тиндалла
Этот эксперимент при желании может дома поставить любой желающий. Лазерной указкой нужно светить под разными углами в ванной на струю воды из крана. Под определенным углом световой луч будет полностью отражаться в потоке воды.
Аналогичный эксперимент можно произвести и с фонариком. Для этого в прозрачной пластиковой бутылке нужно сделать отверстие сбоку. Пропускаем воду через бутылку и начинаем светить фонарем с противоположной стороны бутылки. Если мы подставив ладонь, то на ней будет отражаться пятно света.
Активные разговоры о волоконных светодиодах начались еще в пятидесятых годах прошлого столетия. Тогда же и начали их делать из разного рода прозрачных материалов. Но прозрачности тех материалов не хватало для хорошей проводимости света.
В те годы Советский Союз даже опережал Запад в сфере волоконной оптики. Первая оптическая линия связи была запущена в СССР в 1977 году в Зеленограде. Канал был создан для соединения Северной промзоны и администрации города. Изготовлена она была на оптическом кабеле разработки особого конструкторского бюро кабельной промышленности (ОКБ КП), входящего в Концерн «Радиоэлектронные технологии» (КРЭТ) Государственной корпорации Ростех, специализирующегося на производстве кабелей и кабельных сборок.
В мае 1981 года в СССР вышло Постановление ЦК КПСС и СМ СССР «О разработке и внедрении световодных систем связи и передачи информации». Это событие стало толчком для развития волоконно-оптической связи и увеличению количества разработок в этой сфере.
В начале 60-х сначала в СССР, а затем и на Западе ученые приходят к выводу, что светопоглощение стекла сильно зависит от красящих материалов и продуктов разъедания огнеупоров. Экспериментально было доказано, что светопоглощение идеально чистого стекла настолько мало, что лежит за пределами чувствительности измерительных приборов.
В 1966 году группа ученых во главе Чарльзом Куэн Као приходит к выводу, что наиболее подходящим материалом для волоконно-оптической связи будет кварцевое стекло. Уже тогда Као считал, что с помощью оптики можно будет передавать информацию и вскоре этот вид связи заменит передачи сигнала по медным проводам.
Спустя три года Као получил волокно с коэффициентом затухания на уровне 4 дБ/км. Это результат стал первым экземпляром сверхпрозрачного стекла. Еще год спустя компания Corning Incorporated произвела волокна со ступенчатым профилем показателя преломления и достигла коэффициента затухания 20 дБ/км на длине волны 633 нм. Впервые кварцевое волокно пропустило световой луч на расстояние до 2 километров.
Согласитесь в схожем темпе сейчас развивается квантовая передача данных. По чуть-чуть, да понемногу. В качестве экспериментов и коммерческого использования на небольших расстояниях.
Где оптоволокно применяется помимо телекома
Сегодня волокно применяется во множестве отраслей помимо телекома. Это рентгеновские аппараты, где оно обеспечивает гальваническую развязку между источником высокого напряжения и низковольтным управляющим оборудованием. Так персонал и пациенты получают изоляцию от высоковольтной части аппаратуры. Волокно применяют в распределительных устройствах электроподстанций в качестве датчика системы защиты.
Обширно оптические волокна используют в разного рода измерительных системах, где невозможно применять традиционные электроприборы. Например, в системах измерения температуры в реактивных двигателях самолета, в аппаратах МРТ (томографические медицинские аппараты для исследования внутренних органов, в том числе головного мозга) и др. Датчики на основе оптических волокон могут измерять частоту вибраций, вращения, смещения, скорость и ускорение, вращающий момент, скручивание и другие параметры.
Сегодня применяются гироскопы на основе оптического волокна, которые работают на основе эффекта Саньяка. У такого гироскопа нет подвижных частей, что делает его весьма надежным. Несмотря на то что в современных системах навигации используется огромное количество различных датчиков, благодаря которым определяется положение объекта, наиболее независимую систему можно создать лишь на основе волоконно-оптических гироскопов.
Оптика широко применяется в охранной сигнализации. Устроена такая охранная система следующим образом: когда злоумышленник проникает на территорию условия прохождения света через световод изменяются, и срабатывает сигнализация.
Пример реализации волоконно-оптического гироскопа
Трехосевой волоконно-оптический инерциальный измерительный модуль серии ASTRIX производства фирмы AIRBUS DEFENCE&SPACE; в датчик по каждому направлению встроен LiNb03 модулятор
Волокно активно используется в декоративных целях, как украшение праздников, в искусстве и рекламе.
Постоянно разрабатываются новые типы оптических волокон. К примеру, фотонно-кристаллических световоды. Распространение света в них основано на несколько иных принципах. Такое волокно можно использовать в качестве жидкостных, химических и газовых датчиков. Кроме того его можно применять для для транспортировки мощного излучения в промышленных или медицинских целях.
Полным ходом идет разработка оптоволокна, с помощью которого можно было бы передавать энергию лазерного излучения мощность в несколько киловатт. В теории передача излучения мощность 10 кВт по волокну длиной 250 м при диаметре сердцевины 150 мкм считается возможной.
Фотонно-кристаллическое волокно
Также стоит отметить, что сегодня активно разрабатываются многосердцевинные волокна. Их использование позволит значительно увеличить общую пропускную способность ВОЛС.
Волокну уже за пятьдесят, но технология явно не собирается на пенсию. Инновации в сфере оптоволокна появляются регулярно и телеком здесь далеко не единственная отрасль заинтересованная в развитии технологии.
Типы оптических кабелей
Содержание
Сейчас нам трудно представить свою жизнь без телевидения и высокоскоростного интернета. Развитие не стоит на месте – для быстрой передачи данных по всему миру необходимы эффективные разработки. Такой разработкой являются оптические кабели. Они широко применяются для подключения кабельного телевидения, интернета и абонентских услуг.
Выполненные из стеклянных нитей или пластика, они способны за считанные секунды распространять информацию на дальние расстояния. Они не боятся тяжелых условий внешней среды и перепадов температур. В отличие от привычных всем медных кабелей, сигналы в которых часто бывают подвержены помехам, оптоволокно лучше, безопаснее и без искажений передает информацию, а сам кабель долго сохраняет свою целостность.
Оптоволоконные кабели имеют свою классификацию и применяются в разных сферах. Узнаем про это подробнее.
Что представляет собой оптический кабель?
Строение оптического волоконного кабеля несложное. В его центре расположен светодиод из стекловолокна диаметром 10 мкм. Он покрыт защитной оболочкой, которая обеспечивает внутри полное внутреннее отражение света – на пути от передатчика к приемнику свет не выходит из центральной жилы.
Стеклянное волокно делают из кварца. Это придает ему гибкость, температурную устойчивость, малое затухание и высокую оптическую проницаемость. Оптоволокно также делают из пластика, а сердцевину из органического стекла. Такой вид кабеля обеспечивает надежность передачи и подходит для прокладки на сравнительно небольшие расстояния.
Без прокладки коммуникаций не обойдется ни один офис, банк, коммерческая организация или жилой дом. Чтобы определить, какой кабель нужен вам, стоит обратить внимание на тип участка сети (абонентский кабель, магистральный, распределительный и пр.), а также на тип монтажа и конструкцию. Оптоволоконные кабели делятся на два вида: одномодовые и многомодовые.
Модами обозначают электромагнитные колебания, которые распространяются в оптоволокне. В зависимости от конструкции волокна и используемых материалов меняется характеристика распространения сигнала в волокне. Разные материалы имеют разные свойства и по-разному передают сигнал. В чем же отличия между одномодовым и многомодовым кабелем?
Основные типы оптоволокна
Одномодовой кабель
Световой луч распространяется только по одному пути. Луч не отклоняется от траектории, так как диаметр сердечника не превышает 10 мкм.
Многомодовой кабель
Большой диаметр сердечника позволяет нескольким лучам распространяться одновременно. Лучи от передатчика идут зигзагом с различными шагами.
Сферы применения и особенности монтажа
Одномодовый кабель считается самым перспективным для коммуникаций. Его используют в морских и трансокеанских линиях связи, в системах кабельного телевидения, в наземных магистральных линиях дальней связи. Что касается многомодового кабеля, то долгий срок службы и экономия на материалах позволяют использовать его в магистралях между зданиями, в горизонтальных сегментах СКС и магистралях внутри здания.
Монтаж кабеля будет зависеть от его конструкции: устойчив ли он к перепадам температур, имеется ли защитный слой, подходит ли для агрессивной среды. Давайте разберемся.
Для внутреннего монтажа
Такие кабели состоят из оптического волокна и силовых элементов с защитным покрытием. Легкие, гибкие, стойки к возгоранию и защищены от влаги. Используются в жилых помещениях и офисах. Не подходят для прокладки на улице, так как разрушаются под воздействием солнечного света и не имеют достаточной прочности.
Без брони для кабельных каналов
Укладываются в трубы из полиэтилена. Гидрофобный наполнитель уберегает кабель от контакта с водой. Применяются для монтажа в кабельные каналы там, где не предусмотрены механические воздействия, например, в тоннелях или кабельных коллекторах домов.
С броней для кабельных каналов
Разные виды брони защищают оптический кабель от растяжения, нападок грызунов и других внешних воздействий. В населенных пунктах такой кабель прокладывается через кабельные каналы и лотки канализации или коллекторные сооружения.
Для укладки в грунт
Оптоволокно с броней и толстым слоем изоляции прокладывается с помощью кабелеукладчика или вручную. Этот кабель используется, если нужно протянуть его между населенными пунктами практически в любых грунтах: в скальных породах, мерзлой земле или болотной местности.
Подвесной без брони
С тросом
Самонесущий оптоволоконный кабель имеет усиленный сердечник, а трос выполнен из стальной проволоки в защитной оболочке. Прокладка осуществляется по воздуху на расстоянии не более 70 м между столбами. Оптический кабель также часто можно встретить в городах и вдоль железных дорог.
Для укладки под водой
Свинцовая изоляция, стойкость к растяжению и деформации позволяет использовать кабель в особых условиях: на стыке воды и береговой линии, в тоннелях под водой и больших глубинах.
Сегодня оптические технологии продолжают развиваться, чтобы еще больше упростить нашу жизнь. Выбирайте оптические кабели – пусть качественный интернет и телевидение без помех будут везде.
Оптическое волокно
Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.
Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на бо́льшие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.
Содержание
История
Принцип передачи света, используемый в волоконной оптике, был впервые продемонстрирован в XIX веке, но развитие современной волоконной технологии началось в 1950-х годах. Изобретение лазеров сделало возможным построение волоконно-оптических линий передач, превосходящих по своим характеристикам традиционные проводные средства связи.
Материалы
Стеклянные оптические волокна делаются из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.
В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне изготовляют из полиметилметакрилата (PMMA), а оболочку из фторированных PMMA (фторполимеров).
Конструкция
Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней. Возможны и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут применяться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто используются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др.
Оптические волокна, используемые в телекоммуникациях, как правило, имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр сердцевины может отличаться в зависимости от типа волокна и национальных стандартов.
Классификация
Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 10 микрон. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений. В настоящее время практически все производимые волокна являются одномодовыми. [1]
Существует три основных типа одномодовых волокон:
Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрон в европейском стандарте и 62,5 микрон в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения — каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный.
Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе — показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру. Это приводит к явлению рефракции в сердцевине, благодаря чему снижается влияние дисперсии на искажение оптического импульса. Профиль показателя преломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т. д.
Полимерные (пластиковые) волокна производят диаметром 50, 62.5, 120 и 980 микрон и оболочкой диаметром 490 и 1000 мкм.
Применение
Волоконно-оптическая связь
Волоконно-оптический датчик
Оптическое волокно может быть использовано как датчик для измерения напряжения, температуры, давления и других параметров. Малый размер и фактическое отсутствие необходимости в электрической энергии, даёт волоконно-оптическим датчикам преимущество перед традиционными электрическими в определённых областях.
Волоконно-оптические датчики, измеряющие температуры и давления, разработаны для измерений в нефтяных скважинах. Они хорошо подходят для такой среды, работая при температурах, слишком высоких для полупроводниковых датчиков.
Разработаны устройства дуговой защиты с волоконно-оптическими датчиками, основными преимуществами которых перед традиционными устройствами дуговой защиты являются: высокое быстродействие, нечувствительность к электромагнитным помехам, гибкость и лёгкость монтажа, диэлектрические свойства.
Оптическое волокно применяется в лазерном гироскопе, используемом в Boeing 767 и в некоторых моделях машин (для навигации). Специальные оптические волокна используются в интерферометрических датчиках магнитного поля и электрического тока. Это волокна, полученные при вращении заготовки с сильным встроенным двойным лучепреломлением.
Другие применения оптического волокна
Оптические волокна широко используются для освещения. Они используются как световоды в медицинских и других целях, где яркий свет необходимо доставить в труднодоступную зону. В некоторых зданиях оптические волокна направляют солнечный свет с крыши в какую-нибудь часть здания. Волоконно-оптическое освещение также используется в декоративных целях, включая коммерческую рекламу, искусство и искусственные рождественские ёлки.
Оптическое волокно также используется для формирования изображения. Пучок света, передаваемый оптическим волокном, иногда используется совместно с линзами — например, в эндоскопе, который используется для просмотра объектов через маленькое отверстие.
Один из способов механической шифровки изображения заключается в следующем: большое количество оптических волокон, оба конца которых расположены упорядоченно, тщательно переплетают в середине, а затем разрезают пополам. Одна половина получившейся конструкции используется для шифровки изображения, а другая — для дешифровки: изображение, пройдя через переплетённые световоды, превращается в бессмысленный набор точек разного цвета, но после прохода через вторую половину этот набор точек восстанавливается до оригинала. Преимущество этого метода заключается в простоте изготовления шифрующего механизма и в невозможности расшифровать передаваемое изображение без шифратора или дешифратора (шифратор и дешифратор в такой системе абсолютно взаимозаменяемы). Недостаток заключается в значительной потере качества изображения, зависящей от толщины используемых световодов, и в необходимости очень точно позиционировать зашифрованное изображение перед дешифратором — малейший перекос будет препятствовать расшифровке.
Оптическое волокно используется при конструировании волоконного лазера.