Cáp quang là gì? Ứng dụng của dây cáp quang trong công nghiệp
Dây cáp quang sử dụng ánh sáng để truyền dẫn tín hiệu, giúp tín hiệu được truyền xa hơn với tốc độ truyền cao. Cùng tìm hiểu những thông tin cơ bản về dây cáp quang qua bài viết sau đây.
1. Dây cáp quang là gì? Đặc điểm cấu tạo và lợi ích khi sử dụng dây cáp quang
Dây cáp quang hay còn được gọi là cáp sợi quang
1.1 Dây cáp quang là gì?
Trong ngành công nghiệp truyền dẫn công nghệ có dây, có hai công nghệ truyền dẫn cơ bản: truyền dẫn bằng điện và truyền dẫn bằng ánh sáng. Khi nhắc đến công nghệ truyền dẫn bằng ánh sáng, chúng ta thường gọi là cáp sợi quang hay dây cáp quang.
Dây cáp quang có lõi làm bằng sợi thủy tinh hoặc nhựa, với nguyên tắc truyền dẫn là sự phản xạ của các tia sáng. Dựa vào phản xạ các tia sáng trong lõi sợi quang, các tia sáng sẽ phản xạ khi gặp môi trường có chiết xuất thấp hơn. Môi trường có chiết xuất cao ở lớp core (hay còn gọi là lõi sợi quang), môi trường có chiết xuất thấp ở lớp cladding (hay còn gọi là lớp phản xạ).
Khi cáp quang hoạt động sẽ sinh ra 3 loại tia phản xạ như sau: axial mode, low-order mode, và high-order mode:
- Axial mode: là ánh sáng được truyền dọc theo trục trung tâm của sợi quang. Đây là tia sáng có tốc độ truyền nhanh nhất trong 3 loại.
- Low-order mode: tia sáng này có ít số lần phản xạ và tốc độ truyền nhanh thứ hai.
- High-order mode: tia sáng này có số lần phản xạ nhiều nhất, do đó có tốc độ truyền chậm nhất.
>>Xem thêm: Dây cáp quang HELUKABEL cho các ngành công nghiệp
>>Tìm hiểu thêm: Tìm hiểu về cáp dữ liệu (bao gồm cáp quang)
Tight buffer (trái) và loose buffer (phải)
1.2 Cấu tạo của dây cáp quang
Có 5 thành phần cơ bản của dây cáp quang:
(1) Lõi (core) thường được làm bằng thủy tinh hoặc nhựa dùng để lan truyền ánh sáng.
(2) Lớp phản xạ (cladding) có vật liệu cấu tạo giống như lõi, nhưng có chiết xuất nhỏ hơn và bao bọc xung quang lõi, giúp ánh sáng phản xạ trở lại lõi.
(3) Vỏ bọc bảo vệ (Primary coating) thường được làm bằng nhựa PVC, bảo vệ sợi quang trong quá trình sản xuất.
(4) Lớp ống đệm bảo vệ (Buffer) thường được chia làm 2 loại:
- Ống đệm chặt (Tight buffer) làm bằng nhựa nhiệt dẻo bám sát vào lớp vỏ bọc bảo vệ, có bán kính uống cong tốt.
- Ống đệm lỏng (Loose tube) làm bằng loại ống nhựa có đường kính lớn hơn đường kính của sợi quang, một lớp chất nhờn (GEL) được đổ đầy làm cho ống đệm này không bám sát vào lớp vỏ bảo vệ. Điều này giúp cho sợi quang bên trong co giãn tự nhiên khi nhiệt độ của môi trường thay đổi.
(5) Lớp vỏ bảo vệ ngoài cùng (Jacket) là lớp vỏ có khả năng chống chịu va đập, nhiệt, mài mòn, bảo vệ phần bên trong sợi quang.
1.3 Lợi ích khi sử dụng dây cáp quang là gì?
Các sơ sở hạ tầng kỹ thuật sử dụng dây cáp đồng đang phải đối mặt với những thách thức vô cùng lớn vì kim loại này ngày càng khan hiếm. Do đó, giải pháp thay thế cho dây cáp đồng, ở đây là dây cáp quang mang lại nhiều lợi ích cho các ngành công nghiệp:
- Sợi quang hỗ trợ công suất cao hơn: Lượng băng thông mạng mà dây cáp quang có thể truyền tải dễ dàng vượt quá băng thông của dây cáp đồng có độ dày tương tự. Dây cáp quang có tốc độ 10 Gbps, 40 Gbps và 100 Gbps là tiêu chuẩn.
- Khả năng truyền tải tín hiệu vượt trội: Bởi vì ánh sáng có thể truyền đi những khoảng cách xa hơn nhiều qua dây cáp quang mà không bị suy yếu nên nhu cầu về bộ tăng cường tín hiệu sẽ giảm đi. Bên cạnh đó, dây cáp quang có khả năng truyền tải đa dạng các tín hiệu analog và tín hiệu digital.
- Dây cáp quang ít bị nhiễu hơn: Cáp mạng đồng cần được che chắn để bảo vệ nó khỏi nhiễu điện từ. Mặc dù việc che chắn này có ích nhưng không đủ để ngăn chặn nhiễu khi nhiều dây cáp được nối gần nhau. Các tính chất vật lý của dây cáp quang tránh được hầu hết các vấn đề này.
>>Tìm hiểu thêm: Phụ kiện cáp cho dây cáp quang
2. Phân loại dây cáp quang
Dây cáp quang Multimode và single mode của HELUKABEL
2.1 Dây cáp quang Multimode
Multimode: là loại dây cáp quang có khả năng lan truyền cả 3 loại tia sáng axial mode, low-order mode, high-order mode. Dây cáp quang Multimode được chia ra làm 4 loại cơ bản từ OM1 đến OM4:
- OM1 có đường kính lõi là 62.5μm và đường kính lớp phản xạ là 125μm nên còn gọi là 62.5/125μm.
- OM2, OM3 và OM4 đều có đường kính lõi là 50μm và đường kính lớp phản xạ là 125μm nên còn gọi là 50/125μm.
- Bước sóng tia sáng hoạt động tối ưu là: 850 nm và 1300 nm.
Khác biệt giữa dây cáp quang OM2, OM3, OM4 là tốc độ truyền tải tín hiệu trên giây và khoảng cách truyền dẫn khác nhau. Ở cùng một bước sóng 850nm thì dây cáp quang:
- OM2 có băng thông 500 MHz x km.
- OM3 có băng thông 1500 MHz x km.
- OM4 có băng thông 3500 MHz x km.
Băng thông càng lớn thì tốc độ truyền tải tín hiệu càng nhanh và khoảng cách truyền càng xa. So sánh về tốc độ truyền dẫn và khoảng cách thì OM1 < OM2 < OM3 < OM4 < OS1/OS2.
2.2 Dây cáp quang single mode
Single mode: là loại dây cáp quang chỉ lan truyền loại tia sáng là Axial Mode.
Dây cáp quang Single mode thường có đường kính lõi là 9μm và đường kính lớp phản xạ là 125μm nên còn gọi là 9/125μm. Bước sóng tia sáng hoạt động tối ưu là: 1310 nm và 1550 nm. Có 2 tên gọi tắt cho Single mode là:
OS1: ống đệm bảo vệ là loại ống đệm chặt (Tight buffer)
OS2: ống đệm bảo vệ là loại ống đệm lỏng (Loose tube)
3. Ứng dụng của dây cáp quang
Dây cáp quang được ứng dụng rộng rãi cả trong điện dân dụng và môi trường công nghiệp. Môi trường công nghiệp đòi hỏi dây cáp quang phải có khả năng chống chịu nhiệt độ, các môi trường có điều kiện khắc nghiệt, hiện tượng nhiễu điện từ… Dây cáp quang thường được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa công nghiệp để cung cấp hệ thống mạng có độ tin cậy cao, không gây hỏng hóc, đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục cũng như an toàn cho người lao động.
Dây cáp quang được ứng dụng trong các ngành công nghiệp như:
- Lĩnh vực tự động hóa.
- Công nghiệp ô tô: Cáp sợi quang được sử dụng để chiếu sáng bên trong/bên ngoài và truyền tín hiệu giữa các cảm biến và thiết bị máy tính. Những cảm biến đó thường được sử dụng để kích hoạt túi khí và không chỉ phải nhanh mà còn phải có độ tin cậy cao.
- Các ngành công nghiệp nặng: khai khoáng (yêu cầu các cấu trúc liên kết mạng có khả năng chịu lỗi để nâng đỡ người và thiết bị), các giàn khoan ngoài khơi, nhà máy lọc dầu và khí đốt…
- Ngành tiện ích điện (power utilities).
- Các lĩnh vực khác: y tế, quân sự và quốc phòng…
4. Các loại dây cáp quang của HELUKABEL
Các sản phẩm dây cáp quang HELUCOM® của HELUKABEL chúng tôi được sản xuất theo tiêu chuẩn DIN VDE 0888, cụ thể như sau:
4.1 Dây cáp quang công nghiệp
Dây cáp quang công nghiệp gồm các dòng như:
- Dây cáp quang công nghiệp GOF (Glass Optical Fiber) có đặc điểm băng thông cao và chống lại các tác động tốt.
- Dây cáp quang công nghiệp HCS (Hard Clad Silica) thích hợp cho các môi trường yêu cầu cơ học bình thường lẫn công nghiệp nặng.
- Dây cáp quang công nghiệp POF (Plastic Optical Fiber) được sử dụng cho cả môi trường công nghiệp và truyền dữ liệu trong mạng gia đình.
Ngoài ra, một số dòng cáp quang còn có khả năng tương thích với xích dẫn cáp như I-V4Y(ZN)11Y , cáp quang I-V2Y, I-V2Y(ZN)11Y .
4.2 Dây cáp quang PROFIBUS + PROFInet (breakout)
Đây là loại dây cáp quang có nhiều sợi, mỗi sợi có lớp vỏ bọc riêng và sau đó chúng được bọc chung với nhau. Dòng cáp quang này có khả năng tương thích với giao thức truyền thông PROFIBUS và PROFinet. Một số sản phẩm tiêu biểu bao gồm:
- Dây cáp quang AT-WQ(ZN)H(ZN)B2Y: sở hữu thiết kế cực kỳ chắc chắn, phù hợp để sử dụng ở những môi trường khắc nghiệt, có thể sử dụng để chôn trực tiếp.
- Dòng cáp quang AT-VYY nổi bật với tính linh hoạt cao, không chỉ được sử dụng cho các ứng dụng lắp đặt cố định mà còn có thể sử dụng cho jumper cable (tạm dịch: cáp khởi động ngoài).
- Dây cáp quang AT-W(ZN)Y(ZN)11Y có cấu trúc ống đệm chặt, giúp dòng cáp dễ dàng được lắp ráp sẵn. Ngoài ra, dòng cáp này còn có khả năng tương thích với xích dẫn cáp.
4.3 Dây cáp quang trong nhà và dây cáp quang ngoài trời
Dây cáp quang trong nhà phù hợp để lắp đặt ở những môi trường không có yêu cầu chống thấm nghiêm ngặt. Ngược lại, dây cáp quang ngoài trời với các tính năng được tăng cường, có khả năng chống chịu các tác động của môi trường như nhiệt độ, tia UV…
HELUCOM I-D(ZN)H thích hợp cho hệ thống dây cáp bên trong các tòa nhà. Đặc biệt, phiên bản không chứa halogen của dòng cáp phù hợp để ứng dụng trong các tòa nhà chọc trời, bệnh viện, nhà máy điện, trung tâm máy tính…
Một số sản phẩm dây cáp quang dùng ngoài trời nổi bật của HELUKABEL như:
- Dây cáp quang HELUCOM® I-V2Y, I-V2Y(ZN)11Y với 2 chất liệu là PE (vỏ màu đen) và PUR (vỏ màu tím). Với độ rắn chắc cùng khả năng điều chỉnh đơn giản trực tiếp, dòng cáp này được sử dụng ở những nơi có yêu cầu cao về truyền tải dữ liệu không phát sinh sự cố hoặc trong môi trường công nghiệp nặng.
- Dòng cáp HELUCOM® A-DSQ(ZN)B2Y có sự kết hợp giữa sợi quang và lõi sợ đồng với lớp vỏ bảo vệ làm bằng vật liệu PE. Loại dây cáp quang này được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong các phép đo nhiệt độ sợi quang, chẳng hạn như giám sát các con đập. Các yêu cầu cơ học khắc nghiệt ở những khu vực này được đáp ứng nhờ kết cấu cáp được thiết kế đặc biệt.
Ngoài ra còn có các loại khác như dây cáp treo, dây cáp quang di động, dây cáp quang đa năng.
4.4 Giải pháp kết nối cho dây cáp quang được lắp ráp sẵn
Bên cạnh dây cáp quang, các thiết bị kết nối đóng vai trò quan trọng trong mạng cáp quang. Đường truyền sợi quang chỉ hoàn chỉnh sau khi lắp đặt pigtail (dây nối quang, dây hàn quang), jumper cable (dây nhảy quang), phích cắm, khớp nối, slice box (hộp nối), wiring box. HELUKABEL cung cấp các giải pháp kết nối dây cáp quang được lắp ráp sẵn, giúp người sử dụng tiết kiệm chi phí cũng thời gian lắp đặt.
Một số sản phẩm dây cáp quang được lắp ráp sẵn như Patch Cables I-VH , Pigtails , Industry Plugs POF / HCS / MM .
Nếu vẫn còn băn khoăn, đừng quên liên hệ ngay đội ngũ kỹ sư của HELUKABEL Việt Nam để được giải đáp chi tiết.
HELUKABEL® Vietnam
905 Nguyễn Kiệm, Phường 3, Quận Gò Vấp, Thành phố Hồ Chí Minh 700000, Việt Nam
Tel. +84 28 77755578 | info@helukabel.com.vn | www.helukabel.com.vn
