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Steckverbinder Eine saubere Sache für optische Steckverbinder

| Autor / Redakteur: Jonas Diekmann / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Glasfaserkabel sind gängiger Standard für hohe Datenraten und große Distanzen. Die größten Probleme für einen optischen Steckverbinder stellen Schmutz und Beschädigungen der Kontaktflächen zum Transceiver dar. Ein schlechtes oder unbrauchbares Signal kann die Folge sein. Harting löst dieses Problem mit seinem Steckverbinder Pushpull XS SFP.

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Bei diesen riesigen Braunkohlebaggern kann eine zuverlässige Ethernet-Übertragung via Kupferkabel problematisch werden. Die Alternative sind Glasfaserkabel, deren Steckverbinder aber sehr schmutzanfällig sind, was wiederum im Bergbau ein problem darstellt.
Bei diesen riesigen Braunkohlebaggern kann eine zuverlässige Ethernet-Übertragung via Kupferkabel problematisch werden. Die Alternative sind Glasfaserkabel, deren Steckverbinder aber sehr schmutzanfällig sind, was wiederum im Bergbau ein problem darstellt.
(Bild: CC0, www.pixabay.com)

In Applikationen, in denen Daten größere Entfernungen überbrücken müssen, sind heute Glasfaserkabel üblich. Sei es im Bereich der Telekommunikation oder der kameragestützten Überwachung von weitläufigen Arealen der Prozessindustrie. Übertragungsraten von mehr als 10 Gbit/s oder Entfernungen, die die 100-Meter-Marke übersteigen, machen die Wahl von Lichtwellenleitern unumgänglich. Entsprechende Kabel sind ihren Pendants aus Kupfer unter diesen Aspekten deutlich überlegen. Doch jede Medaille hat bekanntlich eine Kehrseite. Die Nutzung von FO bringt neue Herausforderungen mit sich, die selbst erfahrene Anwender der elektrischen Datenübertragung so noch nicht kennen.

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An den Übertragungsstellen ist ein Transceiver notwendig, der das optische in ein elektrisches Signal überführt. Dazu muss das optische Signal erst aus der Faser des Kabels in den Transceiver. Der Knackpunkt dabei ist die Kontaktstelle, die aus zwei geschliffenen Glaskörpern besteht. Sie muss exakt aufeinander gepresst werden, um das optische Signal mit möglichst geringer Dämpfung zu übertragen. Ist dieser Kontakt nicht dauerhaft mit leichtem Druck kontaktiert oder kommen Verunreinigungen oder Beschädigungen der polierten Glasoberflächen ins Spiel, ist das Signal schnell unbrauchbar. Oberstes Ziel ist es also, die Kabel des Steckverbinders als potenzielle, offene Verbindungsstelle vor Verunreinigungen und dadurch verursachten Beschädigungen zu schützen.

Die Evolution der Datenübertragung

In der Vergangenheit wurde der Transceiver fest mit der Leiterplatte im Gerät verbunden. Hier fand das optische Signal seinen Weg über eine passive Kupplung durch die Gerätewand. Innerhalb des Gerätes war hier jedoch immer noch ein kurzes Patchkabel, das sogenannte Pigtail nötig.

Mit dem Wechsel auf steckbare SFP Transceiver wurden diese direkt an der Geräteschnittstelle platziert, so dass sie sich leichter austauschen lassen. Damit entfiel auch das Pigtails innerhalb des Gerätes. Doch auch dieser Evolutionsschritt brachte bisher unbekannte Probleme mit sich. Grundsätzlich ist der SFP Transceiver in allen drei Dimensionen standardisiert. Durch eine unterschiedliche Länge im Steckgesicht bei verschiedenen Transceiver-Herstellern verschiebt sich die Steckebene und damit der Kontaktpunkt um bis zu 7 mm.

Gehäuse zu groß dimensioniert

Bisherige Steckverbinder verfügen daher über eine zur Anschlussseite verlängerte Faser, die eventuelle Unterschiede in der Stecktiefe und dem letztendlichen Kontaktpunkt durch Verschiebung im Steckverbinder ausgleichen. Dies führt jedoch zu zweierlei Problemen. Erstes Problem ist die daraus resultierende Stauchung der Fasern im Steckverbinder. Im schlimmsten Fall kann an dieser Stelle durch das Unterschreiten des Mindestbiegeradius´ eine Dämpfung des Signals auftreten. Um dieser Problematik entgegenzuwirken, waren bisherige Verbindungslösungen besonders eines: sehr lang. Hierdurch hatte die Faser im Gehäuse ausreichend Platz, um die Stauchung auszugleichen. Die Lösung kostet viel Platz, Gehäuse sind zu groß dimensioniert.

Harting umgeht dieses Problem mit einer einfachen, aber nicht minder cleveren Lösung: Der Steckverbinder Pushpull XS SFP fängt die unterschiedlich tiefen Kontaktpunkte nicht über die Biegung der Faser im Gehäuse ab, sondern über das Gehäuse selbst. Es verriegelt dazu nicht an einem festen Punkt, sondern verfügt stattdessen über mehrere Rastpunkte, die eine sichere Verbindung über eine Strecke von bis zu 8 mm Länge gewährleisten. Damit deckt der XS SFP alle gängigen Transceiver-Längen ab und garantiert so herstellerunabhängig stets eine sichere Verbindung.

Transceiver vormontiert und verriegelt

Um die Verschmutzung der Glaskontakte zu umgehen, wechselt der Transceiver seinen Platz und sitzt beim SFP standardmäßig vormontiert und verriegelt auf dem Steckverbinder. Durch diesen Platzwechsel findet die letztendliche Kontaktierung an der Außenanlage über die elektrischen Kupferkontakte am anderen Ende des Transceivers statt. Die optischen Kontakte werden bereits vor der Auslieferung und Montage im Freien verbunden und müssen zur Montage nicht mehr geöffnet werden. Dadurch minimiert sich das Risiko einer Verschmutzung oder Beschädigung auf ein Minimum. Staub, Regen oder eine Montage an schwer zugänglichen Stellen sind so kein Problem mehr. Das ist vor allem bei Anwendungen in extremen Schmutzsituationen wichtig. So ist auch bei mobilen Abbaugeräten, beispielsweise bei Braunkohlebaggern im Tagebau, eine hochauflösende, kameragestützte Prozessüberwachung möglich, trotz enormer Leistungslängen und staubiger Umgebungsbedingungen.

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