PROYECTO: TRANSMISION DE DATOS POR FIBRA OPTICA I.
OBJETIVOS: •
II.
Ver como enviar información a través de la fibra óptica. Demostrar el funcionamiento de transmisión por luz por medio de fibra óptica.
MARCO TEÓRICO: 1. Defnici Defnición: ón: Una fbra fbra óptica óptica es un flamento flamento delgado delgado y largo largo de un material dieléctrico dieléctrico transparente, usualmente vidrio o plástico de un diámetro aproximadamente igual al de un cabe cabell llo o (ent (entrre ! a 1" 1" micr micras as## al cual cual se le $ace $ace un reves revestim timien iento to especi especial, al, con con cierta ciertas s caract caracter% er%sti sticas cas para para transmitir se&ales de lu' a través de largas distancias. Un cable de fbra óptica está compuesto de:
Núcleo: s propiamente la fbra óptica, la $ebra delgada de vidrio por donde via)a la lu'. Revestimiento: s una o más capas *ue rodean a la fbra óptica y están $ec$as de un material con un %ndice de re+racción menor al de la fbra óptica, de tal +orma *ue los rayos de lu' se ree)en por el principio de reexión total interna $acia el n-cleo y permite *ue no se pierda la lu'. Forro: s un revestimiento de plástico *ue protege a la fbra y la capa media de la $umedad y los maltratos.
as fbras ópticas vienen en dos tipos: a# Las fbras multi-modo: /ransmiten muc$as se&ales por la fbra (usada en las redes de ordenadores , las redes de área local#. b# Fibras unimodales: /ransmiten una se&al por la fbra (usada en telé+onos y la televisión por cable#. as fbras unimodales tienen n-cleos muy delgados (cerca de 0 micrones de diámetro# y transmiten la lu' láser in+rarro)a (longitud de onda 1.2!! a 1.! nanómetros#. as fbras multi3modo tienen n-cleos más grandes (cerca de 4", micrones de diámetro# y transmiten la lu' in+rarro)a (longitud de onda 5! a 1.2!! nm# de diodos emisores de lu' (Ds#. 6lgunas fbras ópticas se pueden $acer de plástico. stas fbras tienen una base grande (!,!7 pulgadas o diámetro de 1 mil%metro# y transmiten la lu' ro)a visible (longitud de onda 4! nm# de los Ds.
". FUNCIONAMIENO !E LA" FI#RA" $%ICA"& as fbras ópticas +uncionan gracias al principio de la reexión total interna, *ue se da debido a *ue la fbra o
n-cleo tiene un cierto %ndice de re+racción superado por el del revestimiento, por lo tanto el rayo de lu', cuando se 8despla'a8 por la fbra y c$oca con la pared de ésta, se produce el mismo e+ecto *ue observan los bu'os cuando están deba)o del agua9 éstos, cuando ven $acia arriba $acia la superfcie del agua, pueden ver lo *ue está a+uera pero sólo $asta cierto ángulo de la vertical, a partir de este ángulo sólo verán un ree)o de lo *ue está alrededor de ellos9 eso mismo pasa en la fbra, como si ésta +uera el agua, y el revestimiento el aire más arriba de la superfcie, *ue tiene menor %ndice de re+racción. os rayos de lu' pueden entrar a la fbra óptica si el rayo se $alla contenido dentro de un cierto ángulo denominado cono de aceptación. Un rayo de lu' puede per+ectamente no ser transportado por la fbra óptica si no cumple con el re*uisito del cono de aceptación. l cono de aceptación está directamente asociado a los materiales con los cuales la fbra óptica $a sido construida. Una ve' *ue la lu' entra en la fbra óptica dentro del cono de aceptación, es decir, *ue s% puede ser propagado dentro de esta, tiene di+erentes opciones en su camino:
'ia(ar en l)nea recta: i la fbra está per+ectamente recta, y el rayo de lu' se $ace entrar en una +orma alineada exactamente igual *ue la fbra, este rayo puede ir por el centro de la fbra sin tocar en ning-n momento las paredes de la fbra, de esta +orma el rayo puede via)ar distancias muy grandes y llegará de +orma muy rápida al otro extremo de la fbra. sto ser%a el caso del rayo *ue se muestra en la ;ig. !2 con el color ro)o. sto nunca sucede, por dos cosas: una, *ue es muy di+%cil tener una fbra óptica per+ectamente recta, y por otro lado, es di+%cil alinear el rayo de lu' exactamente con la fbra.
'ia(e con rebote en las *aredes: sto es lo *ue sucede en la mayor%a de los casos. a lu' siempre entra con un cierto ángulo de apertura en el extremo de la fbra, lo *ue $ace *ue desde el comien'o del camino el rayo vaya rebotando en las paredes, por lo *ue va a tardar un cierto tiempo más *ue el rayo *ue via)a sin rebotar.
es un $a' de rayos, *ue pueden tardar di+erentes tiempos en llegar al otro extremo, por lo *ue un mismo rayo tiene un cierto tiempo de duración mayor en el extremo *ue recibe *ue en el *ue manda. os rebotes suceden además principalmente por*ue las fbras se colocan no siempre en l%nea recta, normalmente tienen dobleces y curvaturas *ue $acen *ue los rayos se vean +or'ados a rebotar muc$as veces más *ue si +uera recto, pero incluso as%, la fbra óptica puede transmitir esa lu' una distancia de cientos de =ilómetros sin necesidad de repetidoras, gracias a *ue el revestimiento no absorbe nada de la lu' transmitida.
Ra+o ,uera de la fbra: n algunos casos extremos puede suceder *ue si el cable es doblado muy abruptamente, la lu' no pueda seguir rebotando y via)ando a través de la fbra, y se salga de ésta, tal como si se introdu)era en la fbra +uera del cono de aceptación. sto sucede por*ue $ay un ángulo cr%tico para el *ue para cierto ángulo menor si $ay reexión total interna, pero para un ángulo mayor no. sto se muestra en la ;ig. 2 como el rayo de color verde.
?@=m9 1.2!! nm ! a 4! ?@=m9 1.! nm es mayores de ! ?@=m#. 6lgunas fbras ópticas superiores demuestran muc$o menos degradación de la se&al (menos de 1! ?@=m en 1.! nm#.
"I"EMA !E REL" !E FI#RA $%ICA
mensa)e a código Borse (puntos y rayas# y env%a el mensa)e utili'ando una lu' como se&al a la otra la nave. Un marinero en la cubierta de la otra nave ve el mensa)e del código Borse, lo desci+ra y env%a el mensa)e al capitán. 6$ora, con la fbra óptica, se puede $acer esto entre dos puntos separado miles de =ilómetros. os sistemas de relés de fbra óptica están con+ormados de la siguiente manera:
ransmisor: produce y codifca las se&ales de lu' Fibra .*tica: conduce la lu' una distancia. Re/enerador .*tico: puede ser necesario
para repotenciar la se&al de lu' (si son muy largas distancias y la lu' se $a degradado al extremo#. Rece*tor .*tico: recibe y desci+ra las se&ales de lu'.
/r
n m or
a s is
l
transmisor es como el marinero en la cubierta de la nave *ue env%a el mensa)e en +orma de lu'. Cecibe y ordena el dispositivo óptico para dar encender y apagar la lu' en la secuencia correcta, generando as% la se&al de lu'. l transmisor está +%sicamente cerca de la fbra óptica y puede incluso tener una lente para en+ocar la lu' en la fbra. Un transmisor pudiese ser los lasers, pues tienen más energ%a *ue los D, pero var%an más con los cambios de temperatura y son más costosos. as longitudes de onda
más comunes de se&ales ligeras son 5! nm, 1.2!! nm, y 1.! nm.
Re/enerador $*tico eg-n lo mencionado anteriormente, una cierta pérdida de la se&al ocurre cuando la lu' se transmite a través de la fbra, especialmente cuando son muy largas distancias, por e)emplo con los cables submarinos.
Rece*tor $*tico l receptor óptico es como el marinero en la cubierta de la nave de recepción. /oma las se&ales digitales entrantes, las desci+ra y env%a la se&al eléctrica a la computadora, a la /F o al telé+ono del otro usuario (atendiendo al capitán de la nave#. l receptor utili'a una +otocélula o un +otodiodo para detectar la lu'.
2. 'ENA0A" !E LA FI#RA O%ICA s interesante la pregunta: Gpor *ué la fbra óptica $a revolucionado las telecomunicaciones H omparado al alambre de metal convencional (alambre de cobre#, las fbras ópticas son:
Menos costosa: s más barato por unidad de longitud *ue el alambre de cobre, $aciendo *ue las compa&%as de telecomunicaciones tengan *ue invertir menos en el
cableado *ue si +uesen cables normales, de esta +orma también pueden tener un servicio más económico para el cliente. !i1metro reducido: as fbras ópticas se pueden $acer de un diámetro más pe*ue&o *ue el alambre de cobre.
Ca*acidad de car/a m1s alta: omo las fbras ópticas son más fnas *ue los alambres de cobre, se puede 8meter8 un mayor n-mero de fbras en un cable de cierto diámetro *ue alambres de cobre. sto permite *ue $aya más l%neas tele+ónicas en un mismo cable o *ue a una casa llegue un mayor n-mero de canales de televisión *ue si +uesen cables de cobre.
Menos de/radaci.n de la se2al: la pérdida de se&al en fbra óptica es signifcativamente menor *ue en el alambre de cobre.
"e2ales de lu3: 6 di+erencia de se&ales eléctricas en los alambres de cobre, las se&ales lu' en un fbra óptica no interferen con las de otras fbras en el mismo cable, pues no existe inducción magnética. sto signifca *ue las conversaciones de telé+ono no tendrán inter+erencia entre s% o los canales de televisión.
Menor /asto de ener/)a: omo las se&ales de lu' en las fbras ópticas se degradan menos *ue las se&ales eléctricas en los cables de metal, los transmisores no necesitan ser transmisores de alto volta)e sino transmisores de lu' de poca potencia, lo cual da el mismo resultado o me)or y es más económico.
"e2ales di/itales: as fbras ópticas son ideales para transmitir in+ormación digital, ya *ue dependen solamente de *ue $aya lu' o no la $aya, por eso son muy utili'adas en las redes de computadoras.
No In4amable: 6l no pasar electricidad a través de fbras ópticas, no $ay riesgo de incendios.
Li/ero: Un cable óptico pesa menos *ue un cable de alambre de cobre de la misma longitud. •
• •
Fle5ible:
III.
PROGRAMACION: EMISOR
RECEPTOR
IV.
ESQUEMA (PROTE! ".#$
!' 4TR%!O5I: V)
RV)
*+&"#)*,$,(&.*+&"-&/.$&)
S!)P!' ; " .
# " & " % ( V ! 5 $ ' + T E G
'++<
4:D'
=0v
43+'/4
RV' ! D E ! D E ! 9 V V V R R E
; # .
!I3'
' ) (
1 0 /
'< =0v
%RE& A R D U I N O
RESET
0V P O
65D W
E R
=0V
'>%
.
' )
430
'< =+.+)+V
R) '++<
R +
P . ) ( % 6 E
L 3 E T % M T A
777.arduino.cc blo8embarcado.blo8spot.com
D I G I T A L ( P W M ~ )
!I3)
" */ *0
1 * ) T, 2 ' R, - +
%RE&
=0v
A R D U I N O
RESET
0V P O
65D W
E R
!I34I5O 5O 1
R'
'>%(OP$
%+ %' %) % %1 %0
A N A L O G I N
! I 3 4 I 5 O
' ') *'' *'+ *#
%+ %' %) % %1 %0
A N A L O G I N
P . ) ( % 6 E
3 L T E % M T A
777.arduino.cc blo8embarcado.blo8spot.com
!I34I5O 5O
! I 3 4 I 5 O
' ') *'' *'+ *# D I G I T A L ( P W M ~ )
" */ *0
1 * ) T, 2 ' R, - +
+ ' ) ( 1 0 / " D D D D D D D D " . # + ' ) ( 1 ' ' ' ' '
