коннектор для чего предназначен
Коннекторы – что это такое?
В прошлый раз мы подробно разобрали такое базовое понятие в сетевых технологиях как витая пара, и поэтому сегодня, как бы в продолжение, мы рассмотрим еще один, смежный, вопрос: что такое коннекторы, для чего они нужны, и какие виды их существуют.
Что это?
Коннекторы – это стандартизированные разъемы, в сетевых технологиях использующиеся для подключения оборудования. Также в большинстве случаев коннектором называют именно ответную пластиковую часть, размещенную на конце кабеля, соответствующую используемому в оборудовании (компьютере, роутере, коммутаторе и так далее) металлическому или пластиковому разъему.
При создании сетей передачи данных (СПД) и подключении их к глобальной сети сейчас применяется 2 вида коннекторов, соответствующие используемой технологии передачи данных и кабелю:
Ну а теперь более подробно обо всех основных типах.
Коннекторы для витой пары
Это хорошо знакомые вам небольшие прозрачные пластиковые элементы с металлическими контактами и защелкой. В частности, такой разъем можно найти на интернет-кабеле, заведенном в офис или квартиру. Весьма интересно, что RJ-45 – это стандарт формы и размера самого пластмассового элемента и «розетки» для него, однако на его базе могут быть построены разные кабели, с разным количеством жил. При этом названия всех кабелей формируются по простой маске «*P*C», где P – это количество пустых слотов в вилке, а С – реальное количество контактов.
Существуют и другие варианты, но используются они гораздо реже.
Второе, не столь заметное, отличие – в самих контактах. Во время обжима кабеля они прорезают изоляцию и создают контакт с медным проводом. И поскольку провода в витой паре могут использоваться как одножильные, так и многожильные, производители скорректировали форму зубцов, прорезающих изоляцию:
И последнее различие касается наличия дополнительного экрана от электромагнитных помех из тонкого металла, огибающего пластмассовую часть. Однако использовать такие коннекторы имеет смысл только вместе с экранированной витой парой (подробнее об этом – в прошлой статье).
Коннекторы для оптики
Их перечень куда обширнее. Более того, среди них почти нет устаревших стандартов, то есть все разъемы используются параллельно, просто в разном оборудовании и в разных случаях. Однако конструктивно они более-менее похожи и состоят из:
Наиболее распространены сейчас коннекторы для оптических кабелей следующих типов:
Еще раз подчеркнем: это лишь самые ходовые разъемы, но помимо них существуют и другие, например: MU, SMA 905, D4, BICONIC, MTRJ, ESCON, MTP/MTO, E2000 и прочие.
Типы полировки
Второе важное различие – тип полировки конца оптоволокна в разъеме. От нее зависит сила отражения передаваемого сигнала и, соответственно, общее качество передачи.
Сейчас используется 2 полировки:
Коннекторы и другие соединительные элементы
Коннекторы и другие соединительные элементы используют для соединения без пайки двух и более отрезков светодиодной ленты, а также для их подключения к блокам питания или адаптерам. Светодиодная или, как ее еще называют, ледовая (от аббревиатуры LED, Light Emitting Diode) лента — это современный осветительный элемент, работа которого основана на использовании светодиодов. Такая лента представляет собой гибкую монтажную плату в виде ленты с токопроводящими дорожками, на которых размещены светодиоды, а также ограничители сопротивления — резисторы в один или два ряда. Резисторы необходимы для линейного преобразования тока из сети в напряжение, которым питаются светодиоды. На резисторы может быть нанесена маркировка из трех цифр, говорящая о его номинале. Последняя цифра обозначает количество нулей, которое нужно приписать к первым двум цифрам для того, чтобы узнать количество Ом. Кроме перечисленных элементов, на ленту наносится характерная разметка с изображением ножниц в местах, где ленту можно разрезать. Рядом с возможными местами разрезов размещаются контактные площадки для спайки кусков в случае наращивания. Там же наносится маркировка полярности подключения и цифры величины напряжения питания. Светодиодная лента, как уже было сказано, удлиняется путем сращивания отрезков. Для этого можно воспользоваться маломощным паяльником. Но в случае отсутствия такого прибора или опыта его использования, специалисты рекомендуют воспользоваться одним из видов коннекторов или соединительных клипс, в изобилии представленных на светотехническом рынке. Коннекторы значительно упрощают монтаж. Такое соединение получится не только очень удобным, быстрым, но надежным и герметичным, что очень важно. Коннекторы и монтажные зажимы для лент SMD3528 и SMD5050 отличаются друг от друга размерами. Это связано с тем, что светодиоды SMD5050 больше, чем SMD3528 и соответственно монтажная печатная плата в виде ленты, на которой они размещаются, немного шире. Поэтому, выбирая коннекторы и соединительные зажимы, обращайте внимание на типоразмеры. Как правило, все производители маркируют коннекторы в соответствии со светодиодными лентами, для использования с которыми они предназначены.
Все существующие типы коннекторов для светодиодных лент можно разделить на два основных вида по их функциональности:
Для сращивания двух отрезков ленты или отрезка ленты с соединительной платой используются соединительные коннекторы. Такое соединение может быть жестким (фиксированным) или гибким.
Для подсоединения к ленте блока или адаптера питания, диммера или усилителя используются соединительно-запитывающие коннекторы. Такое соединение также может быть фиксированным (жестким) или гибким.
Для создания фиксированных жестких соединений используются соединительные клипсы или, как их еще называют, зажимные разъемы. Они помогут соединить не только два отрезка светодиодной ленты, но и ленту со специальной платой L-, T- или X-образной. Такие платы используются при необходимости сращивания двух, трех или четырех отрезков одноцветной или RGB ленты под прямым углом. О соединительных платах мы расскажем ниже.
Соединительные коннекторы как для фиксированного жесткого, так и для гибкого соединения можно разделить на два подвида:
Это деление связано с небольшим различием в устройстве самих лент. Дело в том, что для подключения монохромной ленты используются два контакта «+» и «-» и, соответственно, два провода, а для подключения многоцветной RGB-ленты — уже четыре. Так как для производства многоцветных SMD-лент используются светодиоды не с одним кристаллом, как в монохромных светодиодах, а специальный RGB-светодиод, состоящий из трех кристаллов: красного, зеленого и синего, то и подключается лента с использованием большего количества проводов. Коннекторы, использующиеся для подключения RGB лент имеют по четыре контакта с каждой стороны («G»- зеленый «R»- красный «B»- синий и «+») и, соответственно, немного больше размером. Важно при наращивании ленты соблюдать полярность подключения соответствующую маркировке, а именно «+» к «+» и «-» к «-».
Коннекторы для жесткого соединения позволяют соединить два отрезка одноцветной или многоцветной светодиодной ленты или один отрезок ленты с соединительной платой методом стык в стык. Для одноцветных лент SMD 3528 такой зажим имеет ширину пластикового корпуса 8 или 10 мм, и две пары зажимов для подсоединения двух проводков с каждой стороны. Для многоцветных RGB лент SMD 5050 такой зажим имеет ширину пластикового корпуса 10 мм, и по четыре зажима для подсоединения проводков с каждой стороны.
Для создания гибких соединений используются коннекторы, снабженные проводом. Они представляют собой соединительные зажимы (для одноцветной или многоцветной ленты, уже описанные выше), располагающиеся на обоих концах провода такого коннектора для гибкого соединения двух отрезков светодиодной ленты на небольшом расстоянии. Длинна проводов у такого коннектора составляет, как правило, до 20 см, в зависимости от производителя. Второй вариант, когда уже знакомая нам соединительная клипса (для одноцветной или многоцветной ленты) только одна и расположена на одном конце коннектора. Второй конец коннектора остается в виде двух (в случае для одноцветной светодиодной ленты) или четырех (в случае для многоцветной RGB ленты) незакрытых проводков. Такой коннектор позволяет сращивать отрезки на любом расстоянии.
Коннекторы для гибких соединений не просто сращивают отрезки светодиодной ленты, они позволяют легко «вписывать» ленту в поворот или угол, а также помогают очень просто пропускать ленту через отверстие в стене, потолке или мебели.
Для соединения отрезков светодиодной ленты на произвольном расстоянии (более 20 см) используют коннекторы для гибкого соединения — провода с зажимным разъемом, расположенным только с одной стороны. Такая конструкция предусмотрена для того, чтобы можно было нарастить провода коннектора до любой необходимой длины. Для подобного наращивания вам дополнительно понадобится двухжильный или четырехжильный провод необходимой длины для монохромной или многоцветной лент соответственно.
Для подсоединения к монохромной и многоцветной (RGB) светодиодной ленте блока или адаптера питания, диммера или усилителя используются соединительно-запитывающие коннекторы. Такое соединение производится с помощью гибких соединительно-запитывающих коннекторов следующих типов:
Запитывающий коннектор для одноцветной и многоцветной ленты с фиксированной длиной провода представляет собой зажимной разъем, соединенный со штырьковым разъемом двумя или четырьмя проводками. Длина такого коннектора не превышает 20 см, но может быть и значительно меньше в зависимости от производителя. Данную информацию необходимо уточнять перед покупкой.
Запитывающий коннектор для соединения одноцветной и многоцветной светодиодной ленты с блока или адаптера питания на произвольное расстояние представляет собой два или четыре провода с зажимным разъемом, расположенным только с одной стороны. Такая конструкция предусмотрена для того, чтобы можно было нарастить провода коннектора до любой необходимой длины. Обычная длина такого коннектора также не превышает 20 см, в зависимости от производителя. Это тот же самый коннектор, который используется для гибкого соединения одноцветных или многоцветных отрезков лент на произвольное расстояние. Только в данном случае свободные провода подсоединяются к блоку питания.
Еще один вид соединительных элементов для светодиодных лент— это коннекторы, служащие для присоединения контроллера к блоку или адаптеру питания. Представляют собой штырьковой разъем типа «папа» или «мама» с кабелем. Длина кабеля, как правило, не превышает 15—20 см, но всегда есть возможность нарастить имеющийся коннектор с помощью двухжильного кабеля.
Кроме соединительных и запитывающих коннекторов для подключения светодиодной ленты также используются соединительные платы L-, T- или X-образной формы. Это небольшие элементы, снабженные токопроводящие дорожками и контактными площадками для спайки, а также разметкой полярности подключения («+» и «-») для одноцветных лент; полярности и цветности подключения («+», «G», «R», «B» (зеленый, красный, синий)) для многоцветных RGB лент. Соединительные платы позволяют собирать конструкции с прямыми углами любой сложности, а также подсоединять к блоку или адаптеру питания несколько светодиодных лент. На каждом конце соединительной платы закрепляется зажимной блок либо коннектор гибкого соединения.
Все перечисленные приборы подходят для многократного использования.
Кроме перечисленных приборов для подключения светодиодных лент вам могут пригодиться следующие аксессуары:
Термоусадочная трубка служит для обеспечения герметичности соединений светодиодной ленты, штырьковых и зажимных разъемов. Она обеспечит надежную защиту от пыли, влаги и механических повреждений. Усадка трубки производится, как правило, при помощи строительного высокотемпературного фена, но в крайнем случае можно воспользоваться и зажигалкой. Используя зажигалку, будьте предельно осторожны, не повредите саму ленту и расположенные на ней светодиоды.
В случае, если под рукой не окажется термоусадочной трубки, ее можно заменить изоляционной лентой.
Крепление светодиодной ленты на поверхность представляет собой монтажную клипсу из мягкого пластика или силикона. Она очень мягкая и не может повредить светодиоды, расположенные на ленте, но способна обеспечить ее надежное закрепление на поверхности в случае, когда клейвой слой, нанесенный на заднюю сторону ленты, удерживает ее недостаточно надежно или он не предусмотрен производителем.
Изоляция конца отрезка светодиодной ленты представляет собой небольшую заглушку, изготовленную из мягкого пластика или силикона. Служит для защиты конца отрезка одноцветной или многоцветной светодиодной ленты 2538, 3528 или 5050.
Для того, чтобы самостоятельная сборка и подключение светодиодной ленты не стали для вас неприятным опытом, советуем соблюсти несколько рекомендаций:
не рекомендуется подключать участки длиной более 5 метров последовательно. Если мощность блока питания позволяет, лучше подключить отрезки параллельно;
если лента затухает, к свободному концу ленты можно подключить специальный усилитель для светодиодной ленты. Усилитель для ленты — это очень полезный прибор. Его рекомендуют устанавливать между каждыми пятью метрами светодиодной RGB-ленты. Он нужен для синхронного управления лентами от одного RGB-контроллера. Его использование препятствует потере яркости свечения лент и перегоранию токопроводящих дорожек на ленте. Подробнее о таком усилителе вы можете прочитать здесь;
если на разных отрезках RGB-ленты цвета не совпадают, значит вы перепутали каналы с цветами при соединении этих отрезков.
Оптические разъемы: типы, отличия, применение
Неотъемлемым компонентом любой волоконно-оптической сети являются коннекторные соединения, которые состоят из двух основных компонентов: двух оптических разъемов и розетки (адаптера) для их соединения.
Оптическая розетка (адаптер) – это приспособление со сквозным продольным отверстием и крепежными элементами для коннекторов определенного типа с обеих сторон. Назначением оптической розетки является точное сведение ферул двух коннекторов и фиксация их в таком положении для обеспечения передачи данных.
Рисунок 1 – Схема коннекторного соединения
Оптический коннектор (разъем) – это кабельное окончание. Коннектор устанавливается по обе стороны любого оптического кабеля, будь то магистральный или распределительный кабель, или даже соединительный патч корд. Существует большое множество различных типов оптических разъемов, отличающихся по конструктивному исполнению, способу фиксации, диаметру ферулы типу полировки и т.д.
Рисунок 2 – конструкция оптического коннектора
Основными конструктивными элементами оптического разъёма являются корпус, ферула и фиксатор. Наиболее популярны коннекторы с диаметром ферулы 2,5 мм и 1,25 мм
Типы оптических разъемов
Рисунок 3 – разновидности оптических коннекторов и адаптеров
По конструктивному исполнению наиболее популярными типами являются коннекторы FC, SC, LC и ST типа. Рассмотрим их отличия.
• Оптический коннектор SC
SC коннекторы – одни из наиболее применяемых разъемов. Они имеют пластиковый корпус прямоугольного сечения и ферулу диаметром 2,5 мм. К преимуществам оптического SC разъема можно отнести простоту коммутации. Для фиксации в розетке достаточно просто вставить его до щелчка. Аналогично производится и его извлечение. Вместе с тем, он плохо адаптирован к механическим и вибрационным нагрузкам.
• Оптический коннектор LC
LC разъем по форме и принципу коммутации напоминает рассмотренный выше SC коннектор. Однако он имеет существенно меньшие габариты корпуса, да и ферула у него диаметром всего 1,25 мм. Компактный размер оптического LC разъема позволяет существенно повысить плотность портов на кроссе. Вместе с тем, из-за недостаточного пространства усложняется коммутация. При большой плотности портов коммутацию удобно выполнять только при помощи специализированного инструмента
Рис. 4. Инструмент Jonard FCT-100 для установки/извлечения коннекторов SC и LC в труднодоступных местах
• Оптический коннектор FC
FC разъем по праву считается самым надежным из перечисленных выше оптических коннекторов. Он имеет металлический корпус и фиксируется в розетке при помощи резьбового соединения. Последнее придает такому соединению механической прочности и вибрационной устойчивости. Но в удобстве коммутации он явно проигрывает. Оптические разъемы FC по умолчанию устанавливаются на все измерительные приборы для ВОЛС.
• Оптический коннектор ST
ST разъем на данный момент считается уже устаревшим, однако до сих пор применяется в многомодовых системах передач. Его фиксация напоминает фиксацию байонет разъема (вставить и немного провернуть по часовой стрелке). В отличие от остальных типов коннекторов, ферула коннектора ST имеет только UPC полировку.
Типы полировки оптических разъемов
Рисунок 5 – типы полировки ферулы коннектора
Чаще всего используются коннекторы с UPC полировкой. Коннекторы с APC полировкой более дорогие, однако позволяют уменьшить возвратные потери (основным составляющим возвратных потерь линии являются отражения в разъемных соединителях) оптической линии, что очень чувствительно для линий, по которым передается видео контент (КТВ, PON). Мощность сигнала в таких сетях намного больше, чем в стандартных сетях передачи данных, поэтому и отраженный сигнал имеет большую мощность. В этих сетях применяются исключительно разъемы с APC полировкой. Более детально механизмы возникновения потерь и отражения в разъемных соединителях описаны в следующем разделе.
Чаще всего, используются разъемы, предназначенные для внутриобъектового применения. Однако существуют коннекторы и для уличного применения – усиленные коннекторы. Они имеют повышенную устойчивость к физическим нагрузкам, влажности и перепаду температур. Такие коннекторы адаптированы для установки на кабели различного диаметра и сечения и чаще всего устанавливаются в уличных распределительных ящиках.
Потери и отражение в оптических коннекторах
При распространении по оптической линии сигнал претерпевает затухание и отражение от неоднородностей коэффициента преломления.
Затухание сигнала в ВОЛС обуславливается потерями в самом оптоволокне, потерями в сварных (неразъемных) и коннекторных (разъемных) соединителях, потерями в других компонентах ВОЛС (ответвители, сплиттеры и т.д).
Чем меньше затухание сигнала в линии, тем менее мощное и менее дорогое приемо-передающее оборудование может работать на ней. Или тем больше расстояние, на которое можно передать информацию без ошибок по этой линии.
Основными же причинами возникновения потерь и отражения в разъемных оптических соединителях являются:
Как бы плотно мы бы не зажимали коннектор в розетке, всё равно между световодами волокон (размещёнными в центре ферулы коннектора) останется небольшой зазор, заполненный воздухом. В связи с тем, что показатель преломления воздуха отличается от показателя преломления оптического световода (сердцевины оптического волокна), часть излучения отражается при переходе из коннектора первого кабеля в воздушное пространство. Еще часть излучения отражается при переходе света из воздуха в коннектор второго соединяемого кабеля. Таким образом, при переходе через разъемный соединитель мощность сигнала уменьшается.
Вместе с тем, само отражение тоже является отрицательным фактором. Отраженный обратно к передатчику сигнал слепит его (как водителя слепит свет встречного транспортного средства в темное время суток) и приводит к возникновению битовых ошибок и нагреванию SFP модулей. А как следствие – снижение скорости передачи и ухудшение качества видео (наверное, все видели разноцветные квадратики на экране телевизора) и выход из строя SFP модуля.
Для уменьшения влияния отраженных сигналов на передатчик, в системах передачи используются коннекторы с APC полировкой.
Рисунок 6 – Влияние типа полировки оптического коннектора на мощность отраженного к передатчику сигнала
Такие коннекторы имеют срезанный под углом 8-9 градусов торец, что позволяет изменить траекторию отраженного сигнала. Отраженный под таким углом сигнал выходит за пределы световода и не возвращается к передатчику.
Разъемы с APC полировкой обычно окрашены в зеленый цвет. Для их соединения используются тоже зеленые адаптеры. И соединять между собой синие (UPC полировка) и зеленые APC полировка) коннекторы, как вы понимаете, нельзя.
Если в разъемный соединитель (в зазор между ферулами коннекторов) попадает грязь или жир – это еще больше усугубляет ситуацию, описанную в предыдущем пункте. А при диаметре световода в 9 микрометров (для одномодового оптического волокна) для серьезного ухудшения качества передачи сигнала достаточно даже одного прикосновения пальцем к торцу коннектора.
Рис. 7. Фотография торца загрязненного и поврежденного коннектора (a – грязь; b – жир; c – царапина)
Именно поэтому требуется регулярная чистка и инспектирование разъемных соединителей. Более подробно о чистке оптических разъемов можно посмотреть в этом видео:
Рисунок 8 – типы трещин в торце волокна
Данную поломку можно легко идентифицировать при помощи оптических микроскопов. А чрезмерный изгиб (макроизгиб) такого кабеля хоть и не увеличит отражения, потому что на изгибе отражения не возникают, зато внесет очень большие потери. Такие потери будут тем больше, чем больше длина волны, на которой они измеряются. Например, потери на длине волны 1550 нм будут значительно превосходить потери на длине волны 1310 нм. Для идентификации и локализации такого повреждения в оптической линии понадобится оптический рефлектометр с двумя рабочими длинами волн, 1310 нм и 1550 нм. Идентифицировать макроизгиб в оптическом патчкорде, сплайс кассете муфты или распределительного ящика можно при помощи визуализатора повреждений.
Это создает еще большие препятствия для распространения сигнала и приводит к его отражению и затуханию.
Рисунок 9 – смещение ферул в оптическом адаптере
В сквозном отверстии адаптера чаще всего находится керамическая трубка, которая при неаккуратной коммутации может сломаться. Признаками ее поломки также будут флуктуации (постоянно меняющееся значение) мощности сигнала и его затухания.
К сожалению, на рынке встречаются пигтейлы и патч корды, при производстве которых использовано как раз такое волокно. В этом случае, даже при точном сведении ферул коннекторов не удастся добиться низких потерь и отражения в оптическом волокне. Детально эта тема раскрыта в статье.
Оптические патч-корды
Одним из компонентов оптического кросса является также оптический патчкорд.
Рисунок 10 – схема подключения оптического кабеля к приемо-передающей аппаратуре
Оптический патч корд – это волоконно-оптический кабель небольшой длины (обычно от 1 до 50 м) на обоих концах которого установлены коннекторы. Чаще всего для производства оптических патчкордов используется внутриобъектовый оптический кабель с диаметром оболочки 2-3 мм.
Оптические патч корды отличаются по нескольким параметрам:
Рисунок 11 – Симплексный (а) и дуплексный (б) оптические патчкорды
Маркировка оптических патч-кордов
Маркировка патчкордов отличается у разных производителей. Однако в любом случае она включает в себя основные данные:
Как сделать оптический патчкорд?
Обычно операторы, интеграторы и провайдеры покупают патч-корды уже в готовом виде. Вместе с тем, существует простой способ изготавливать их и самостоятельно при помощи технологии Splice On.
Этот способ позволит оперативно изготовить патчкорд нужной длины и с нужными типами коннекторов с обоих сторон. Особенно это актуально при необходимости изготовления гибридных патч-кордов (которые имеют коннекторы разного типа и полировки с обоих концов). Такие патч-корды, да еще и нужной длины, не всегда есть на складе поставщиков. Кроме того, вы будете уверены в высоком качестве такого изделия.
Выводы
Известно, что наиболее частыми причинами неработоспособности оптических линий связи являются повреждения на кроссе. Поэтому ниже приведено несколько простых правил как этого избежать: