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1 Inhaltsverzeichnis 1. Kurzbeschreibung 2. Lieferumfang 3. Funktionsbeschreibung 3.1. Wahl des LWL-Adapters 3.2. Einschalten des Meßgerätes 3.3. Meßwertanzeige 3.4. Einstellen der Wellenlänge 3.5. Wahl des Meßverfahrens 3.6. Speichern eines Meßwertes 4. Meßmethodik 4.1. Ermitteln der optischen Leistungsreserve einer Übertragungsstrecke 4.2. Messen der Sendeleistung 4.3. Bestimmung der Kabeldämpfung in Anlehnung an DIN EN Methode Ermittlung der Dämpfung pro Kilometer einer LWL-Faser 5. Anwendungsbeispiele für INTERBUS 5.1. Ermitteln der ankommenden Lichtleistung in einer INTERBUS Anlage 5.2. Messen der Sendeleistung von INTERBUS Geräten 6. Grundlagen zur LWL-Meßtechnik 6.1. Meßverfahren 6.2. Alterungseffekte 6.3. Temperatureinflüsse 6.4. Übersicht der verschiedenen LWL-Arten 7. Technische Daten 7.1. Meßgerät 7.2. Adapterfasern 7.3. Kalibrierservice 1. Kurzbeschreibung Der LWL-Meßkoffer Abb.1 Der LWL-Meßkoffer PSM-FO-Powermeter wird eingesetzt, um optische Leistungsmessungen durchzuführen. So lassen sich in LWL-Übertragungssystemen die Streckendämpfungen und die verbleibende Systemreserve einfach bestimmen. Der Koffer ist ausgestattet mit einem Leistungsmeßgerät und allen notwendigen Meßleitungen und Adaptern zur Überprüfung von Polymer-, HCS- und Glasfaserstrecken mit F-SMA und B-FOC-Anschluß Headquarters: Phoenix Contact GmbH & Co. Flachsmarktstraße Blomberg Germany Phone +49-(0) Fax +49-(0)

2 2. Lieferumfang PSM-FO-Powermeter 1 Meßgerät mit 9 V Batterie 2 F-SMA Adapter 3 B-FOC (ST ) Adapter 4 Glasfaser 50/125µm mit B-FOC (ST ) Stecker Bez.: FO 50/125 ST 5 Glasfaser 50/125µm mit F-SMA Stecker Bez.: FO 50/125 FSMA 6 HCS-Faser 200/230µm mit F-SMA Stecker Bez.: HCS 200/230 FSMA 7 Polymerfaser 980/1000µm mit F-SMA Stecker Bez.: POF 980/1000 FSMA 8 Kupplung F-SMA 9 Kupplung B-FOC 0 Bedienungsanleitung! Hartschalenkoffer 3. Funktionsbeschreibung Halten Sie alle optischen Anschlüsse staub und fettfrei. Neben diesen Verunreinigungen können auch Kratzer auf der Oberfläche der Steckverbinder die Meßgenauigkeit beeinträchtigen. Stecken Sie daher nach jeder Benutzung die Schutzkappen wieder auf und säubern Sie alle optischen Oberflächen wenn nötig mit einem weichen Tuch Wahl des LWL-Adapters Zum Lieferumfang des Meßgerätes gehören Adapter für F-SMA und B-FOC Steckverbinder. Standardmäßig ist der F-SMA Adapter aufgeschraubt. Schrauben Sie für Messungen an B-FOC Steckverbindern den beiliegenden Adapter auf. HCS-Faser HCS-Faser B-FOC Adapter B-FO C Adapter Meßgerät Glasfaser B-FOC M eßgerät G lasfaserb-fo C Meßwertanzeige Meßverfahren Ein/Ausschalter Polymerfaser Polym erfaser B-FOC Glasfaser F-SMA G lasfaserf-sm A Kupplungen Kupplungen LWL-Adapter Abb.2 Meßwertspeicherung Wellenlängenauswahl F-SMA Abb.3 ST ist ein eingetragenes Wahrenzeichen der Firma AT&T Abb.4 PHOENIX CTACT Seite 2 von 11

3 3.2. Einschalten des Meßgerätes Durch Drücken der / Taste wird das PSM- POWERMETER ein- bzw. ausgeschaltet. Um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern, schaltet sich das Gerät über eine automatische Abschaltfunktion fünf Minuten nach dem letzten Tastendruck ab. Diese Automatik kann deaktiviert werden, indem beim Einschalten die / Taste solange gedrückt gehalten wird, bis. P auf der Anzeige erscheint (ca. 3 s) Abb Meßwertanzeige Auf der Anzeige werden dargestellt: - gemessener Wert in / - eingestellte Wellenlänge in nm - Über- oder Unterschreitung des Meßbereiches (HI/LO) - zusätzlich bei Dämpfungsmessung: - bei zu niedriger Batteriespannung: 3.4. Einstellen der Wellenlänge Mit der Taste können Sie den zu messenden Wellenlängenbereich wählen. Kurzes Drücken der Taste wählt den nächsten Wellenlängenbereich in der Reihenfolge 660 nm nm nm. Die Wellenlänge eines Senders finden Sie in den technischen Daten des entsprechenden Gerätes. Messungen bei falsch eingestellter Wellenlänge führen zu falschen Meßwerten Wahl des Meßverfahrens Durch kurzes Drücken dieser Taste schalten Sie zwischen Leistungsmessung (Anzeige ) und Dämpfungsmessung (Anzeige und ) um. Erläuterungen zu diesen Meßverfahren finden Sie in Kapitel Abb.6 Abb.7 Abb Speichern eines Meßwertes Halten Sie die Taste gedrückt bis HO.LD auf der Anzeige erscheint (ca. 3 s), um den momentanen Meßwert zu speichern. Gleichzeitig wird dadurch automatisch zur Dämpfungsmessung umgeschaltet. Kurzes Drücken der Taste zeigt den gespeicherten Meßwert ca. 3 Sek. lang an. Der gespeicherte Wert bleibt auch nach Abschalten des Gerätes erhalten Abb.9 PHOENIX CTACT Seite 3 von 11

4 4. Meßmethodik 4.1. Ermitteln der optischen Leistungsreserve einer Übertragungsstrecke Bei der Inbetriebnahme oder im Fehlerfall soll die optische Leistungsreserve der Übertragungsstrecke bestimmt werden. Da eine Übertragungsstrecke in der Regel aus zwei LWL-Fasern besteht, muß die Leistungsreserve für beide Fasern ermittelt werden. Die Leistungsreserve ist die Differenz zwischen am Empfänger ankommender Lichtleistung und Empfängerempfindlichkeit des Gerätes. Die Empfängerempfindlichkeit finden Sie in den technischen Daten des Gerätes. Die Leistungsreserve sollte bei Glasfaserinstallationen mindestens +3 und bei Verwendung von HCS-Faser oder Polymerfaser mindestens +4,5 betragen 2). 1. Beschalten Sie den Sender so, daß Dauerlicht abgestrahlt wird. Hinweise hierzu finden Sie in der Bedienungsanleitung des Gerätes 2. Stellen Sie das Meßgerät auf den korrekten Wellenlängenbereich ein und wählen Sie den passenden LWL- Adapter (ST oder F-SMA) 3. Wählen Sie die Meßgröße für Leistungsmessung 4. Verbinden Sie die ankommende Faser mit dem Meßgerät 5. Auf der Anzeige erscheint die optische Sendeleistung am Ende der Strecke in 6. Bilden Sie nun die Differenz zwischen Empfängerempfindlichkeit und gemessener Sendeleistung 7. Wiederholen Sie die Schritte 4. und 5. für die zweite Faser. Der kleinere Wert bestimmt die optische Leistungsreserve der Übertragungsstrecke 24 V DC DC 24 V DC DC Sender 2 LWL-Kabel L-Kabel Faser Faser2 2 Faser 1 Faser1 Faser1 1 Faser2 2 Sender11 m RE F m Messung M 1 1 Messung M 2 2 Abb.10 2) Dieser Wert gilt bei Neugeräten und bei Messungen mit einer Umgebungstemperatur von 25 C. Zu Mindestwerten bei bestehenden Anlagen sowie höheren Umgebungstemperaturen siehe 6.2. Alterungseffekte und 6.3. Temperatureinflüsse (siehe auch Installationsrichtlinie). PHOENIX CTACT Seite 4 von 11

5 4.2. Messung der Sendeleistung Durch Messen der optischen Sendeleistung wird überprüft, ob ein Gerät die minimale spezifizierte Sendeleistung abstrahlt. Angaben hierzu finden Sie in den technischen Daten des Gerätes 3). 1. Beschalten Sie den Sender so, daß Dauerlicht abgestrahlt wird. Eine Anleitung hierzu finden Sie in der Bedienungsanleitung des Gerätes 2. Wählen Sie die zum Gerät passende Referenzfaser in Bezug auf Steckertyp und Faserabmessungen 4) 3. Stellen Sie den richtigen Wellenlängenbereich ein. Die Wellenlänge des Gerätes finden Sie in den technischen Daten des Gerätes 4. Wählen Sie die Meßgröße für Leistungsmessung 5. Auf der Anzeige erscheint die Sendeleistung des Moduls in. 6. Zur Beurteilung des Meßwertes vergleichen Sie die angezeigte Sendeleistung mit den technischen Daten 3) 24 DC 24 V DC Referenzfaser Abb.11 3) Dieser Wert gilt bei Neugeräten und bei Messungen mit einer Umgebungstemperatur von 25 C. Zu Mindestwerten bei bestehenden Anlagen sowie höheren Umgebungstemperaturen siehe 6.2. Alterungseffekte und 6.3. Temperatureinflüsse. 4) Eine Tabelle zur Zuordnung von Wellenlänge, Faserart und Steckertyp finden Sie unter 6.4. Übersicht der.... PHOENIX CTACT Seite 5 von 11

6 4.3. Bestimmung der Kabeldämpfung in Anlehnung an DIN EN Methode 7 Überprüfen der Dämpfung einer Referenzfaser. Prinzip: Mittels der Methode 7 können u.a. die mitgelieferten Referenzfasern auf ihre spezifizierte Dämpfung überprüft werden. Bei dieser Methode wird die gesamte Dämpfung eines mit Steckern versehenen Kabels gemessen. Eine Meßmethode, bei der die reine Faserdämpfung (ohne Stecker) bestimmt wird, finden Sie unter Wählen Sie einen passenden Sender nach Wellenlänge und Steckertyp 4) 2. Beschalten Sie den Sender so, daß Dauerlicht abgestrahlt wird 3. Messen Sie die Sendeleistung gemäß 4.2 Messen der Sendeleistung 4. Speichern Sie den gemessenen Wert durch längeres Drücken der Taste (ca. 3 Sekunden) 5. Verbinden Sie das zu messende Kabel mit Hilfe der beiliegenden Kupplung mit dem Meßkabel 6. Der angezeigte Wert entspricht der Kabeldämpfung in 7. Drehen Sie jetzt das zu messende Kabel um und wiederholen Sie Schritte 5. und Bei der Überprüfung einer Referenzfaser müssen beide Werte innerhalb der angegebenen Toleranz liegen. (siehe technische Daten 7.2.) Sender Sender Sender Sender beliebige Faser beliebige Faser Kupplung m RE F zu messende m Faser m Abb.12 4) Eine Tabelle zur Zuordnung von Wellenlänge, Faserart und Steckertyp finden Sie unter 6.4. Übersicht der.... PHOENIX CTACT Seite 6 von 11

7 4.4. Ermittlung der Dämpfung pro Kilometer einer LWL-Faser Überprüfung der Faserqualität mittels Vergleichsmessung. Dieses Verfahren eignet sich nur für HCS- und Glasfasern; die kilometrische Dämpfung von Polymerfasern hängt u.a. von der Länge des zu messenden Kabels ab. Prinzip: Die Vergleichsmessung ist eine Methode, um die typische kilometrische Faserdämpfung näherungsweise zu bestimmen. Dabei wird die Dämpfung einer vorhandenen Faser mit einer 1m langen Vergleichsfaser verglichen. Die Vergleichsfaser muß dabei vom gleichen Faserdurchmesser wie die zu messende Faser sein. Die Meßgenauigkeit der Vergleichsmessung hängt im wesentlichen von der Steckerkonfektionierung ab. Da diese Konfektionierung großen Toleranzen unterliegt, ist die Bestimmung der typ. Faserdämpfung erst ab folgenden Längen empfehlenswert: Glasfaser: HCS-Faser: ca. 500 m ca. 100 m 1. Wählen Sie eine passenden Vergleichsfaser nach Faserdurchmesser und Steckertyp 2. Wählen Sie einen passenden Sender nach Wellenlänge und Steckertyp 3. Beschalten Sie den Sender so, daß Dauerlicht abgestrahlt wird 4. Messen Sie die Sendeleistung gemäß 4.2. Messen der Sendeleistung 5. Speichern Sie den gemessenen Wert durch längeres Drücken der Taste (ca. 3 Sekunden) 6. Ersetzen Sie nun die Vergleichsfaser durch die zu messende Strecke 7. Die Dämpfung des zu messenden Kabels wird nun in angezeigt 8. Die typische Faserdämpfung errechnet sich nun wie folgt: angezeigte Dämpfung [] α = 1000 Länge der zu messenden Faser [m]- Länge der Vergleichsfaser [m] Beispiel: Es soll die typische Dämpfung eines 1500 m langen Glasfaserkabels bestimmt werden: 4.2 α = 1000 = 2, m - 1 m km Sender Sender Sender Sender Vergleichsfaser m RE F zu mmessende Faser Faser Abb.13 PHOENIX CTACT Seite 7 von 11

8 5. Anwendungsbeispiele für INTERBUS Zur Beurteilung der optischen Datenübertragung in INTERBUS Anlagen sind die Punkte 5.1., 5.2. und die beigefügte INTERBUS-Installationsrichtlinie relevant Ermitteln der ankommenden Lichtleistung in einer INTERBUS Anlage In einer Anlage soll die Lichtleistung am Ende eines LWL-Kabels bestimmt werden. 1. Unterbrechen Sie den Bus direkt hinter dem Master 2. Schrauben Sie den F-SMA Stecker vom Empfänger des Busteilnehmers ab und verbinden Sie es mit dem Meßgerät 3. Stellen Sie das Meßgerät auf einen Wellenlängenbereich von 660 nm ein 4. Wählen Sie die Meßgröße für Leistungsmessung 5. Auf der Anzeige erscheint der gemessene optische Pegel in 6. Um den angezeigten Wert zu beurteilen, ziehen Sie die beiliegenden Lichtwellenleiter-Installationsrichtlinien für das INTERBUS-System zu Rate 7. Messen Sie die ankommende Lichtleistung durch beide Fasern des Kabels jeweils vor dem empfangenden Gerät INTERBUS LWL-Kabel L-Kabel Faser 1 Faser 2 Faser1 Faser2 INTERBUS INTERBUS m m RE F Messung M 11 Messung M 2 2 Abb.14 PHOENIX CTACT Seite 8 von 11

9 5.2. Messen der Sendeleistung von INTERBUS Geräten Die Sendeleistung einer Baugruppe soll bestimmt werden. 1. Unterbrechen Sie den Bus direkt hinter dem Master 2. Schließen Sie das mitgelieferte Polymerfaserkabel 1) zwischen Busteilnehmer und Meßgerät an. 3. Stellen Sie das Meßgerät auf einen Wellenlängenbereich von 660 nm ein 4. Wählen Sie die Meßgröße für Leistungsmessung 5. Auf der Anzeige erscheint der gemessene optische Pegel in 6. Messen Sie beide Sender des Busteilnehmers (ankommender und weiterführender Fernbus) 7. Zur Beurteilung der gemessenen Sendeleistung ziehen Sie bitte die technischen Daten des Gerätes oder die Lichtwellenleiter-Installationsrichtlinien zu Rate. M essung Messung 1 1 MMessung 2 O PM 4 O FF O N FF FF FF FF Sender 1 Sender 2 Sender1 Sender2 INTERB INTERBUS U S Referenzfaser Referenzfaser Referenzfaser Referenzfaser Ergänzende Hinweise zu Messungen in INTERBUS Anlagen können Sie den beiliegenden Lichtwellenleiter-Installationsrichtlinien entnehmen. OPTICAL POWERMETER RE F O P M 4 O N Abb.15 1) Bei dem mitgeliefertem Polymerfaserkabel handelt es sich um ein Referenzkabel (siehe 7.2. Adapterfasern) PHOENIX CTACT Seite 9 von 11

10 6. Grundlagen zur LWL-Meßtechnik 6.1. Meßverfahren In diesem Handbuch werden zwei unterschiedliche Meßverfahren angewandt: Leistungsmessung Dieses Meßverfahren findet immer dann Anwendung, wenn eine Lichtquelle (mit oder ohne Übertragungsstrecke) beurteilt werden soll. Das kann die Messung am Ende einer Übertragungsstrecke (siehe 5.1.) oder die direkte Messung eines Senders mittels Referenzfaser (siehe 5.2.) sein. Leistungsmessungen werden grundsätzlich in oder in mw durchgeführt. Bei der Messung in entsprechen 0 einer Leistung von 1 mw. Das PSM-FO-POWERMETER zeigt die optische Leistung in der praxisgerechten Größe an. Sollte eine Umrechnung von in mw erforderlich sein, erfolgt dieses nach folgenden Formeln: a) bei bekannter Leistung in b) bei bekannter Leistung in mw P(mW) = 1 mw 10 P() 10 P() = 10 log P(mW) ( ) 1 mw Dämpfungsmessung Die Dämpfungsmessung wird benutzt, um die Dämpfung einer Übertragungsstrecke zu bestimmen (siehe 4.1. oder 4.2.). Diese Dämpfung hängt dabei nicht von der Leistung der benutzten Lichtquelle ab. Ermittelt wird die Leistungsdifferenz zwischen der Eingangsleistung und der Ausgangsleistung am Ende der zu messenden Übertragungsstrecke in. Da die Ausgangsleistung immer kleiner ist als die Eingangsleistung, ist die Dämpfung immer positiv (> 0) Alterungseffekte 5) Dämpfung a () = P Sender () - P Empfänger () Die hier aufgeführten Reduktionswerte sind bereits vollständig in den von Phoenix Contact angegebenen maximalen Übertragungslängen berücksichtigt. Während des Betriebes verringert sich die optische Sendeleistung durch die Alterung des verwendeten Halbleiters. Aus diesem Grund reduziert sich die Sendeleistung im ersten Jahr um ca. 1,0 und in den darauffolgenden Jahren um ca. 0,2 pro Jahr. Diese Verringerung der Sendeleistung wird von der Systemreserve aufgefangen Temperatureinflüsse Die hier aufgeführten Reduktionswerte sind bereits vollständig in den von Phoenix Contact angegebenen maximalen Übertragungslängen berücksichtigt. Die Halbleiter von LWL-Sende und -Empfangselementen werden durch die Umgebungstemperatur beeinflußt. Die in den technischen Daten angegebenen Werte für Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit beziehen sich in der Regel auf eine Umgebungstemperatur von +25 C. Bei einer Umgebungstemperatur von +50 C kommt es zu einer Reduktion der Sendeleistung von ca. 1,2 und zu einer Reduktion der Empfängerempfindlichkeit von ca. 1,6. Da die Temperaturabhängigkeit stark bauteilabhängig ist, sind die hier genannten Werte lediglich Richtwerte. Zusätzlich zu den genannten Reduktionen kommt es aufgrund der Wellenlängendrift beim Einsatz von Polymerfaser zu einer Reduktion von ca. 1,4. 5) Die hier angegebenen Werte beziehen sich auf Sender mit einer Wellenlänge von 660 nm und der Verwendung von Polymerfaserkabel. Bei der Verwendung anderer Wellenlängen bzw. Faserarten gelten niedrigere Werte PHOENIX CTACT Seite 10 von 11

11 6.4. Übersicht der verschiedenen LWL-Arten Faserart max. Entfernung typ. Wellenlänge Faserkennzahl (Durchmesser) Steckertyp Polymerfaser bis 70m 660 nm 980/1000 µm F-SMA (geräteabhängig) HCS-Faser bis 500m 660 nm 200/230 µm F-SMA (geräteabhängig) Glasfaser bis 3500m 850 nm 50/125 µm oder 62,5/125 µm B-FOC (ST) oder F-SMA 7. Technische Daten 7.1. Meßgerät Lichtempfindliches Element: Wellenlängen Meßbereich Genauigkeit Auflösung der Anzeige Batterielebensdauer Umgebungstemperaturbereich Lagertemperaturbereich relative Luftfeuchtigkeit: Abmessungen (H/B/T) Gewicht 7.2. Adapterfasern Faser Stecker Durchmesser der Faser Die Einfügedämpfungen der Fasern sind vor der Auslieferung bestimmt worden. Es wird empfohlen, die Dämpfung in regelmäßigen Abständen wie in 4.5 beschrieben zu überprüfen Kalibrierservice Das PSM-POWERMETER ist bei Auslieferung kalibriert. Die Genauigkeit des Meßgerätes kann jedoch mit der Zeit nachlassen. Wir empfehlen Ihnen daher das Meßgerät einmal jährlich durch Phoenix Contact neu kalibrieren zu lassen. Bei Interesse können Sie sich an unser Service Center wenden: Phoenix Contact GmbH & Co. Wellenlängenbereich Silizium-Zelle 660 nm, 780 nm, 850 nm -70 bis +6 +/ ca. 60 h mit 9 V Alkalibatterie 0 C bis +45 C -30 C bis +60 C max. 95 % (nicht kondensierend) 115/70/25 mm 180 g Service Center Tel: Flachsmarktstraße 8-28 Fax: Blomberg PHOENIX CTACT Seite 11 von 11 Einfügedämpfung in Anlehnung an Methode 7 Bezeichnung Glas B-FOC (ST) 50/125 µm 850 nm 0,3... 0,8 FO 50/125 ST Glas F-SMA Typ /125 µm 850 nm 0, ,85 FO 50/125 FSMA HCS F-SMA Typ /230 µm 660 nm & 850 nm 1,0... 1,5 HCS 200/230 FSMA Polymer F-SMA Typ /1000 µm 660 nm 1,5... 2,0 POF 980/1000 FSMA PHOENIX CTACT TNR: