Utilização da Fibra Óptica em CFTV

Introdução - Parte 1

 

Por Eng. Claudio de Almeida

 

Conforme já havia comentado em Transmissão do Sinal de Vídeo, existem vários meios de se transmitir o sinal de vídeo proveniente de uma câmera até o seu destino, sendo a fibra óptica um desses meios.

Princípio de funcionamento da fibra óptica

Cabos coaxiais e de par trançado transmitem o sinal de vídeo pela passagem dos elétrons em cabos metálicos, preferencialmente de cobre.

 

A fibra óptica utiliza o vidro como meio de transmissão. O sinal de vídeo é convertido em pulsos luminosos para ser enviado por cabos feitos de fibra de vidro à distâncias muito maiores do que aquelas conseguidas nos cabos metálicos.

Estrutura da fibra ótica

A fibra óptica se utiliza dos princípios básicos da física sobre a reflexão e a refração da luz.

 

RefraçãoPara entender melhor o que é refração, observe um lápis em um copo d'água: O lápis parecerá quebrado. Quem gosta de pescar sabe que, também devido a refração, os peixes não estão exatamente onde os vemosConforme aprendemos no segundo grau, nas aulas de óptica, quando a luz atravessa 2 corpos de densidades diferentes, ela sofre refração e/ou reflexão, ou seja uma parte da luz passa para o segundo corpo, porém sofre refração, e a outra parte é refletida, como num espelho.

 

Para se aproveitar desses princípios, a fibra óptica é composta de um núcleo transparente de vidro puro envolto por um material com menor índice de refração.

 

O índice de refração do ar é 1; da água é 1,33; do vidro que é usado no núcleo da fibra óptica é  1,5. Já o vidro que envolve o núcleo tem um índice de refração de 1,45.

 

E é essa diferença que faz com que o feixe luminoso sofra refração ou reflexão quando atinge a junção entre o núcleo e a capa que o envolve.

 

Para que se aproveite 100% do feixe de luz que está sendo transmitido, é necessário que ele sofra reflexão interna total, sem nenhuma refração.

 

Mas, como conseguir isso?

 

Existe um determinado ângulo em que a luz incide, chamado de ângulo crítico, onde a partir dele toda luz incidente será totalmente refletida.

 

Como pode-se ver na figura abaixo, da esquerda para a direita, os dois primeiros raios de luz sofrem refração total, pois estão abaixo do ângulo crítico. Já o último raio de luz sofre reflexão total, pois está acima do ângulo crítico.

 

 

Sendo assim, qualquer raio de luz que atingir a fronteira entre as duas superfícies concêntricas da fibra óptica será refletido, sendo direcionado para a superfície oposta, onde será refletido novamente. Por meio dessas reflexões sucessivas, o feixe luminoso percorrerá toda a fibra, até alcançar a outra extremidade do cabo.

 

Fibra óptica multimodo

 

O diagrama acima ilustra o princípio de transmissão da fibra óptica chamada de multimodo. Ela é chamada assim porque permite a passagem de múltiplos feixes de luz.

 

Esse tipo de fibra óptica foi criado na década de 1970, sendo que a primeira instalação foi feita em Chicago, USA, em 1976.

 

µm - micrômetroUm micrômetro é a milionésima parte de um metro. 1 µm =  1 x 10-6 m Para ter uma noção melhor do que representa um micrômetro, divida um milímetro por mil.O núcleo da fibra óptica multimodo têm um diâmetro da ordem de 50 a 65 µm, chegando a ser mais fino do que um fio de cabelo humano, cuja espessura varia de 60 a 120 µm.

 

Mesmo sendo tão fino, esse núcleo ainda é mais espesso do que os feixes de luz transmitidos através dele, que acabam sendo refletidos quando atingem suas paredes.

 

É claro que essa reflexão não é ideal, pois acaba atenuando o sinal transmitido, diminuindo seu alcance.

 

Fibra óptica monomodo

 

Para evitar-se o problema acima, foi desenvolvida uma fibra óptica ainda mais fina, com apenas 8 µm, chamada de monomodo.

 

Na fibra monomodo, um único feixe de luz - daí o nome monomodo - é guiado diretamente para a outra extremidade, sem qualquer reflexão, permitindo que sejam alcançadas distâncias muito maiores.

 

Multimodo x monomodo

 

Fonte:  http://www.tecmundo.com.br/imagens//materias/9862/infografico-tecmundo-9862.jpg

 

As fibras ópticas multimodo são oferecidas em 2 tipos de núcleo, com 50 ou 62,5 µm de diâmetro. Mas, apesar de apresentarem núcleos com espessuras diferentes, em todas elas, incluindo a monomodo, a capa de vidro que as reveste tem o mesmo diâmetro externo: 125 µm

 

 

O mercado costuma chamar essas 3 fibras de 62.5/125; 50/125 e 8/125, respectivamente.

 

Além do núcleo e da capa que o reveste, as fibras ópticas ainda possuem outras capas:

 

 

Capa interna (ou buffer): Para proteger o núcleo e o revestimento, que são de vidro.

 

Fibras p/ suportar tração: Normalmente de aramida, evitam que a fibra se danifique quando for passada pelo eletroduto.

 

Capa protetora: É a capa externa, que protege todo o conjunto.

 

Diferenças entre fibra óptica monomodo e multimodo

 

Distância alcançada: Cerca de 4 Km para a multimodo e 120 Km para a monomodo;

 

Fonte luminosa: A fibra multimodo utiliza diodos LED, mais baratos, operando nas frequências de 850 a 1300 nm (raios infravermelhos). Já a fibra monomodo utiliza diodos LASER nas frequências de 1310 a 1550 nm;

 

Instalação: Por ser bem mais fina, a fibra monomodo requer precisão maior nas emendas e conectorização.

 

Utilização

Obviamente, não se pode conectar a fibra óptica diretamente na câmera ou DVR. Deve-se utilizar conversores especiais para isso.

 

Para a área de CFTV, esses conversores podem ser:

 

- Vídeo: O módulo transmissor transforma o sinal de vídeo composto que sai da câmera em impulsos luminosos que são novamente convertidos para um sinal de vídeo composto na entrada do DVR;

 

- Vídeo + dados: O módulo transmissor transforma o sinal de vídeo composto que sai da câmera em impulsos luminosos que são novamente convertidos para um sinal de vídeo composto na entrada do DVR. Além disso, também transforma o sinal de controle RS-485 que sai do DVR ou teclado de controle PTZ em impulsos luminosos que são novamente convertidos para um sinal RS-485 na entrada da câmera PTZ;

 

- Conversores múltiplos: Concentram até 16 canais de vídeo e dados em uma única fibra. Dessa maneira, pode-se enviar o sinal de 16 câmeras de um prédio distante para um DVR  que está em outro prédio utilizando-se uma única fibra óptica.

 

OBS.: Deve-se sempre adquirir conversores compatíveis com a fibra óptica que será utilizada: 62.5/125; 50/125 ou 8/125

 

Terminação

Toda fibra óptica deve ser conectorizada para poder ser utilizada. Existem vários tipos de conectores, que devem ser compatíveis com aqueles encontrados nos conversores que se pretende utilizar.

 

Os tipos mais comuns são:

ST

 

Abreviação de Straight Tip Connector. Foi desenvolvido pela AT&T. Seu encaixe, tipo baioneta, lembra um conector BNC. É o mais utilizado em CFTV.

 

 

 

FC

Por ser uma conexão roscada, costuma ser utilizado em ambientes sujeitos a vibração. Por muitos anos, foi o conector mais popular.

 

 

 

 

 

SC

Abreviação para Subscription Channel Connector. Apresenta conexão por encaixe.

 

 

 

 

 

 

 LC

É o mais recente. Também apresenta conexão por encaixe. É mais utilizado para aplicações onde se necessita de alta velocidade.

 

Fibra Óptica ou Fibra Ótica?

 

Essas duas palavras vêm do grego, onde têm sentidos completamente diferentes:

 

- As palavras óptica ou óptico tem sua origem na palavra grega optikós - com p - e se refere a uma parte da física que estuda a luz e os fenômenos da visão. Refere-se também ao estabelecimento específico para fabricação e venda de óculos e outros instrumentos ópticos. Figurativamente, esta palavra é usada para designar o aspecto de objetos vistos à distância, ou seja, perspectiva e ainda uma forma de ver a realidade, ou seja, um ponto de vista.

 

- A palavra ótico tem outro significado, tem sua origem na palavra grega otikós, sem p. Oto se refere ao ouvido ou à região auditiva, como por exemplo, em Otorrinolaringologista, médico especialista em ouvido, nariz e garganta.

 

Sendo assim, o nome ótica, dado comumente aos estabelecimentos que vendem óculos, estaria errado,mas os dicionários aceitam como corretas as duas formas.

 

Porém, como ambas as palavras são pronunciadas da mesma forma  - ótica, sem o p -, segundo o Novo Acordo Ortográfico, que entrou em vigor em janeiro de 2009, as consoantes c e p que não se leem nas palavras deverão ser abolidas, apenas as consoantes que se leem deverão ser mantidas. Isso porque na língua portuguesa, como é falada no Brasil,  não existem consoantes mudas. Quem duvidar, leia em voz alta as palavras opção, corrupto, pneu, etc. O som do p sempre aparece.

 

Resumindo, para respeitar sua origem grega e o verdadeiro sentido da palavra, o correto seria escrever óptica e também se pronunciar óptica, sem omitir o p.

Na parte 2 veremos quais as vantagens e desvantagens em se utilizar fibra óptica ao invés de cabeamento metálico.

 

 

 

Este artigo foi escrito com a colaboração da Fiberwan

 

Mai/2015

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