O Encontro dos Elevadores e da Tecnologia por Richard Taylor

Está ocorrendo uma mudança radical na forma como o setor transfere dados.

Não faz muito tempo, bastava que os elevadores transportassem pessoas e mercadorias de um andar para outro. Essas viagens não tinham luxos nem emoções fortes, mas eram seguras enquanto subiam e desciam, levando pessoas pelos corredores internos de edifícios em todo o mundo. Os componentes dos elevadores incluíam o básico necessário para cumprir sua missão na indústria do transporte vertical. Fios e cabos só precisavam transportar energia e sinais para ventiladores, luzes, botões, telefones, portas e peças essenciais para a operação segura. Esses tempos estão desaparecendo rapidamente.

A migração da tecnologia moderna para a cabine do elevador começou com a segurança. Surgiu a necessidade de monitorar o que acontecia dentro da cabine. Isso era (e ainda é, em muitos casos) feito por meio de circuito fechado de TV (CFTV). As câmeras de CFTV atuavam como um fator de dissuasão contra o vandalismo e até mesmo crimes mais graves dentro da cabine do elevador. Junto com o CFTV, vieram o controle de acesso e os leitores de cartão, que podem controlar onde as pessoas têm permissão para ir em todo o edifício. Os sinais para essas formas de segurança e tecnologia podiam viajar por cabos coaxiais ou de par trançado blindado dentro dos cabos que vão da casa de máquinas até a cabine do elevador. Em resumo, à medida que os requisitos de transmissão de dados evoluem, esses componentes de cabos tradicionais enfrentam o desafio de atender a essas exigências.

Na última década, testemunhamos um avanço tecnológico vasto e rápido. Exigimos cada vez mais a transferência de dados entre o carro e a internet. Esses sinais de dados transportam internet sem fio, vídeo, voz, segurança e instruções de controle, entre outros. O surgimento de cabos classificados por categorias possibilitou a transmissão de larguras de banda muito maiores e o suporte a taxas de transferência de dados mais elevadas. Esses cabos são projetados para suportar maiores larguras de banda em velocidades mais altas. No entanto, sua construção também representa sua desvantagem.

Cabos Nominais

Vamos analisar os cabos de Categoria 6 (Cat6) por um momento. Eles suportam Ethernet de 10 gigabits (10 GBe) e têm alcance nominal de até 100 m (328 pés) em condições ideais. No entanto, não existem "condições ideais" em um sistema de elevador. Sempre haverá luzes, motores, fios conduzindo corrente para tomadas e obstruções inerentes à instalação. Esses cabos também são propensos à diafonia, ou seja, à interferência de sinais entre os pares. De fato, em um ambiente de instalação adequado, o alcance do Cat6 pode ser limitado a apenas 36 m (120 pés). Agora, imagine cabos com classificação de qualidade em um cabo móvel para elevadores: condutores que transportam corrente, fornecendo energia para motores, luzes, ventiladores, telefones, botões e tudo o mais que precise de energia na cabine, além do movimento do cabo para cima e para baixo no poço do elevador. Combine tudo isso e teremos múltiplas fontes de interferência eletromagnética (EMI) e/ou interferência de radiofrequência (RFI). Essas interferências são causadas quando condutores se movem através dos campos magnéticos ou elétricos de condutores adjacentes. EMI e RFI causam distorção e degradação do sinal.

Cabos com bitola nominal não são recomendados para uso em cabos móveis de elevadores, e geralmente não são permitidos para essa finalidade na América do Norte, de acordo com o Código Elétrico Nacional (NEC). O código estabelece que nenhum cabo com bitola inferior a 20 AWG pode ser usado em cabos móveis de elevadores. A maioria dos cabos com bitola nominal é de 22 AWG ou menor.

Cabo de fibra ótica

A crescente necessidade de transmissão de dados nos cabos de elevadores pode ser facilmente atendida por um fino filamento de vidro. Esse vidro é conhecido como cabo de fibra óptica. Apesar de ser de vidro, a fibra é mais flexível que o cobre. Também é muito mais leve e pode transportar muito mais dados. A interferência eletromagnética (EMI) não afeta a fibra, que é permitida para uso em cabos de elevadores. A Draka Elevator Products utiliza componentes de fibra óptica em seus cabos de elevadores há mais de 20 anos, sem nenhum registro de falhas.

A fibra utilizada nos cabos de elevador não é a mesma encontrada na fiação telefônica comum. A capa externa é um pouco mais robusta para proteger os componentes internos durante o movimento do cabo enquanto o elevador percorre seu trajeto.

O núcleo é a porção de vidro puro no centro da fibra óptica. É por essa área que os sinais de luz se propagam. O revestimento, com 125 µm de espessura, envolve o núcleo, ajudando a direcionar os sinais de luz para o núcleo. Em seguida, vem o buffer curado por ultravioleta. Esse revestimento melhora a resistência e a capacidade de manuseio da fibra. O buffer rígido proporciona uma camada protetora firme (normalmente de cloreto de polivinila) sobre a fibra, que também contribui para a flexibilidade. A fibra de aramida (usada em coletes à prova de balas) é utilizada na camada seguinte como proteção adicional e também como elemento de reforço. Por fim, a capa externa, também conhecida como buffer solto, mantém o feixe de fibras organizado.

Tipos

Existem dois tipos principais de fibra óptica: monomodo (SM) e multimodo (MM). A fibra SM possui o menor núcleo do grupo, geralmente referido como 9/125 µm. Isso significa que ela tem um núcleo com diâmetro entre 8.3 e 10 µm e um revestimento com diâmetro de 125 µm. A fibra SM oferece ao usuário uma taxa de transmissão mais alta e alcance até 50 vezes maior que a fibra MM, porém, seu custo é mais elevado. A fibra SM requer uma fonte de luz com largura espectral muito estreita (basicamente um laser). O equipamento utilizado para transmitir, receber e converter os sinais da fibra SM será o principal fator que contribui para o aumento de custo.

Os tamanhos de núcleo mais comuns para fibras multimodo (MM) são 50 e 62.5 µm, com revestimento de 125 µm. A fibra MM de 50/125 µm está se tornando a mais popular. O núcleo maior da fibra MM permite múltiplos caminhos de propagação da luz, ao contrário do caminho único da fibra monomodo (SM). Isso apresenta vantagens e desvantagens. A maior vantagem é o custo do equipamento muito menor. A desvantagem é uma distância de transmissão um pouco menor em comparação com a fibra monomodo.

Para determinar o tipo de fibra óptica necessário para uma determinada aplicação, é preciso responder às seguintes perguntas: Qual a altura do edifício? Qual o comprimento do cabo? O que será transmitido pela fibra? Haverá internet sem fio no veículo (comum em aplicações na área da saúde)? Dispositivos de segurança, como câmeras e leitores de cartão, precisarão da estabilidade que a fibra óptica oferece nos cabos? Haverá monitores de TV na cabine? Avanços tecnológicos permitem o controle de funções de sinal, como botões e telefones, por meio de fibra óptica.

Para os tipos mais antigos de fibra óptica multimodo (OM), com as designações OM1 e OM2, LEDs são usados ​​como fonte de luz. O problema de usar um LED para criar os pulsos de luz necessários para a transmissão, no entanto, é que eles são limitados na velocidade com que podem ligar e desligar. Para superar essas limitações, foi desenvolvida a fibra multimodo otimizada para laser (LOMMF) (OM3 e OM4). Como mencionado anteriormente, o equipamento a laser para transmissão por fibra pode ser caro. Para contornar esse custo, foi desenvolvido o laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL). O VCSEL é um diodo laser semicondutor que emite um feixe óptico altamente eficiente. Os VCSELs permitem que a LOMMF transfira muito mais dados a taxas muito mais altas em distâncias maiores. Em resumo, para a maioria das aplicações em elevadores, a fibra multimodo é suficiente. A Tabela 1 mostra que é possível transmitir 10 GB em OM3 a uma distância de 300 m (980 pés). Esta tabela também mostra o comprimento do enlace de diferentes aplicações de LAN.

Coneções

Deve haver um meio de conectar esse pequeno pedaço de vidro aos equipamentos ou dispositivos de transmissão em cada extremidade. É aqui que falaremos sobre alguns dos conectores usados ​​na indústria.

O conector ST utiliza uma conexão de encaixe tipo baioneta com uma ponteira de 2.5 mm. Disponível nos tamanhos pequeno (SM) e médio (MM), o conector ST oferece instalação em campo confiável e durável. Este conector possui tensão de mola para manter a conexão. Se o cabo for puxado, pode ocorrer desconexão óptica.

O conector SC é um conector de desconexão não óptica com uma ponteira de zircônia pré-arredondada de 2.5 mm. Disponível nos estilos simplex e duplex, este conector apresenta um design de conexão push/pull para conexão rápida de cabos em racks ou montagens de parede.

O conector LC, licenciado pela Lucent Technologies, oferece um design resistente à tração e tamanho compacto, perfeito para aplicações de alta densidade. Disponível nas versões simplex e duplex, o conector LC possui uma ponteira de zircônia de 1.25 mm. O LC também incorpora um mecanismo de travamento exclusivo para maior estabilidade em montagens de racks de sistemas. Seu tamanho compacto, facilidade de instalação e confiabilidade estão rapidamente o tornando o conector preferido.

Estilos de término

A cura térmica com epóxi e o polimento foram o método original de terminação de fibra óptica, ainda popular em grandes instalações ou montadoras de fábrica devido ao seu baixo custo, baixa perda e confiabilidade. Este método é geralmente muito trabalhoso para uso em campo e, a menos que seja realizado em um ambiente controlado, o rendimento será baixo. Além disso, exige treinamento especializado e bastante supervisionado, principalmente para o polimento.

A resina epóxi de cura fácil e o polimento (hot-melt, anaeróbica, etc.) são populares entre os instaladores acostumados com esse tipo de terminação. Embora sejam instaláveis ​​em campo e de custo relativamente baixo, com baixa perda, confiáveis ​​e estáveis ​​na maioria dos ambientes, exceto aqueles com temperaturas muito altas, ainda exigem polimento, oferecem rendimento inferior a 100% e são relativamente demorados.

Conectores sem epóxi/sem polimento (conectores pré-polidos com emenda mecânica) são os mais rápidos e fáceis de instalar, sendo uma escolha popular para quem precisa terminar fibra óptica em campo. Os avanços mais recentes nesse tipo de conector melhoraram o rendimento e exigem pouco ou nenhum treinamento. A desvantagem é que esses conectores são relativamente caros e, embora sejam confiáveis, as emendas por fusão de fábrica são mais robustas. São necessárias ferramentas proprietárias e existe a possibilidade de problemas de reflexão reversa em algumas aplicações de microscopia de força atômica (MFA).

Conectores de fusão (sem epóxi/sem polimento/emenda por fusão) são populares entre empresas de telecomunicações e militares devido ao seu desempenho comparável ao de conectores pré-terminados de fábrica, com baixíssima reflexão. O equipamento que realiza essas conexões é muito fácil de operar e o aprendizado é rápido. Uma vez que o operador se familiarize com o equipamento, o manuseio da fibra e o uso das ferramentas, as conexões podem ser feitas em menos de um minuto. Devido à confiabilidade dessas conexões, elas são as mais recomendadas para a indústria de elevadores.

Equipamento de Transmissão

Utilizamos um conversor de dados em cada extremidade da fibra para converter sinais elétricos em sinais de luz ou vice-versa. Esses conversores de dados fornecem a interface entre a fibra óptica e a eletrônica. Como mencionado anteriormente, vários dispositivos podem ser conectados à fibra. Lembre-se de que a comunicação bidirecional é desejada ou necessária na maioria dos casos.

A Draka investiu em equipamentos e treinamento para realizar conexões por fusão. Agora, temos a capacidade de treinar profissionais da área nesse tipo de terminação de fibra óptica. Podemos oferecer esse treinamento em sala de aula e disponibilizá-lo para que mecânicos de elevadores obtenham os créditos de treinamento necessários. A Draka também oferece ferramentas, equipamentos e conversores de dados para fibra óptica.