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Geräte für die Sensorik: der POF Link Analyzer und seine Varianten
Aufbau und Funktion der optoelektronischen Messeinheit "POF Link Analyzer"
Zur faseroptischen Messung wird ein Gerät benötigt, das die benötigten LED Lichtquellen, die optischen Empfänger, den seriellen Anschluss an einen PC und die Steuerung der Funktionseinheiten sowie eine Vorabsignalverarbeitung enthält. Für die Verwendung im Laborbereich ist dafür der “POF Link Analyzer” entwickelt worden. Das Gerät erlaubt durch eine flexibel aufgebaute Hardware die Konfiguration für verschiedene Messaufgaben (Link zur Sensorikanwendung), die Ablesung der Messwerte auch ohne PC auf einem Display und auch den mobilen Einsatz im Batteriebetrieb. Das Gerät ist unempfindlich gegenüber Fremdlicht, d.h. Tageslicht oder künstliche Beleuchtung haben keinen Einfluss auf den Messwert.
Der Mikrocontroller im POF Link Analyzer kann bis zu 3 LED Lichtquellen ansteuern, 2 empflindliche Empfangskanäle mit einem Dynamikbereich von 60dB (Transimpedanz 30kOhm) und einen Monitorkanal geringerer Empfindlichkeit (3kOhm) auslesen. In der aktuellen Version liest der POF Link Analyzer Signaländerungen mit einer Frequenz von 100Hz aus; es wird also alle 10ms ein Messwert ermittelt und ausgegeben. Zur erleichterten Darstellung der gemessenen optischen Signale erfolgt die Wertausgabe in der Einheit dB bezogen auf einen zu Beginn der Messung eingestellten Referenzwert. (Die hier beschriebenen Eigenschaften sind in der Software des Gerätes festgelegt und können für eine kundenspezifische OEM Version verändert werden.)
Den Aufbau mit den im POF Link Analyzer möglichen Optionen zeigt Sizze 1:
Im Gerät sind als optische Quellen 3 fasergekoppelte LED vorgesehen, die mit einem Betriebsstrom von max. 50mA angesteuert werden. Die Wellenlänge jeder LED ist wählbar.
Eine häufig verwendete Variante ist ein Messgerät zur 2-kanaligen Dämpfungsmessung. Bei Bedarf kann z.B. LED 1 mit einer grünen LED (520nm) und LED 2 mit einer roten LED (650nm) ausgeführt werden, um so die beiden, bei POF Anwendungen meist genutzten Wellenlängen in einem Gerät verfügbar zu haben.
Der POF Link Analyzer für die 2-kanalige Dämpfungsmessung ist in der Ausführung mit 2 grünen LED bei DieMount als Standardprodukt erhältlich (Art.-Nr. 04020303).
Skizze 3 zeigt den POF Link Analyzer in der Version POF Reflectionmeter. Im Gerät integriert ist ein Low Crosstalk Splitter, um auf einem einzigen abgehenden POF Kabel die Reflextion des gesendeten Signals zu messen. Die bei einem extern angebrachten Splitter zusätzlich auftretenden Verluste werden so vermieden. Auf der Seite Anwendungen für POF faseroptische Sensorik werden die Details dieses Anwendungsfalls genauer dargestellt.
Skizze 4 zuletzt zeigt die Ausführung des POF Link Analyzers als faseroptisches Farbmessgerät. Jede der 3 LED hat eine unterschiedliche Wellenlänge (z.B. rot, grün und blau, es ist aber jede andere Farbkombination gleichfalls wählbar) und strahlt über einen 1 x 3 Splitter in das POF Kabel. Der Empfänger detektiert jede Wellenlänge für sich getrennt. Es kann damit eine Aussage über den spektrale Reflexionsfaktor des von der POF angeleuchteten Objektes gemacht werden. Faseroptisch wird so eine Farbe gemessen.
Für Messaufgaben, die die Messung einer hohen Dämpfung von mehr als 50dB erfordern, ist es sinnvoll, die Sendeleistung bis zur maximal möglichen Grenze zu erhöhen. Ein Beispiel ist die Dämpfungsmessung bei modenselektiver Ein- und Auskopplung (siehe Link zur Sensorik Anwendung). Statt einer LED mit max. 50mA Strom kommt eine PowerLED mit 200mA zum Einsatz. Diese wird über einen elektrischen Stecker an den POF Link Analyzer angeschlossen. Das PowerLED Modul verfügt über einen optischen Steckverbinder zum Anschluss des POF Kabels. Da jedoch der Empfänger bei direkter Ankopplung des PowerLED Moduls wegen Sättigung nicht funktionsfähig wäre, muss die Einstellung des Referenzwertes (Nullkalibration) bei angeschlossenem stark dämpfenden Kabel erfolgen. Außerdem sind Vorkehrungen zur Augensicherheit zu treffen.