Лабораторная работа № 8-О

« Монтаж волоконных световодов оптических кабелей связи»

1. Цель работы

Приобретение навыков сварки волоконных световодов из кварцевого стекла градиентного типа, с последующей  заделкой  места сварки световодов при помощи защитных гильз или заливки места сварки световодов быстродействующими компаундами.

2. Задание

2.1. Изучить конструкции оптических волокон.

2.2. Изучить  неразъёмные  способы соединения оптических волокон.

2.3. Ознакомиться  с оборудованием рабочего места.

2.4. Произвести  подготовку комплекта приборов к работе.

2.5. Осуществить разделку оптического кабеля.

2.6. Произвести разделку оптического модуля.

2.7. Осуществить подготовку и резку световодов.

2.8. Осуществить установку и юстировку световода и  электродов.

2.9. Произвести оплавление и сварку световодов в автоматическом режиме (по заданию преподавателя).

2.10. Произвести оплавление и сварку световодов в ручном режиме

          (по заданию преподавателя).

2.11. Осуществить защиту места  сварки защитой термоусаживающей гильзой.

2.12. Осуществить защиту места  сварки с помощью быстротвердеющего компаунда (по заданию преподавателя).

3. Монтаж волоконных световодов оптических кабелей связи.

 Последней и наиболее совершенной моделью устройства для сварки световодов является «Комплект сварки световодов-КСС-111».

  КСС-111 предназначен для подготовки и сварки многомодовых волоконных световодов из кварцевого стекла градиентного типа с диаметром сердцевины 50 мкм  с последующей заделкой места сварки световода при помощи защитных гильз и заливки места сварки световодов в ложементе быстро твердеющими компаундами. Работа с КСС-111 может производиться под навесом, в палатках, подземных устройствах кабельной канализации.

    КСС-111 должен эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от -10С  до +40С, относительной влажности не превышающей 98 %, атмосферном давлении от 500 до 800 мм. рт. ст.

 Комплект для сварки световодов - КСС-111 состоит из следующих составных частей:

    устройство для сварки световодов;

    футляра с комплектом инструмента и принадлежностей для разделки световодного кабеля;

   устройство для защиты места сварки.

      На рисунке  4.2. показан общий вид сварочного устройства модели КСС-111, где:

1-блок юстировки; 2-блок управления; 3-устройство для защиты места сварки;

4-микроскоп; 5-коробка; 6-отсек для инструментов.

       До начала сварки оптических волокон необходимо проделать некоторые операции, связанные с подготовкой и настройкой комплекта, разделки оболочки кабеля и оптического модуля.

4.1. Подготовка устройства к работе.

При работе  с устройством следует строго соблюдать правила техники безопасности.

  В лабораторных условиях устройство максимально подготовлено к работе. Выполняющему работу необходимо лишь:

установить все тумблеры в выключенное состояние;

подключить устройство к источнику постоянного тока (рис.4.1) напряжением 12 В, соблюдая полярность;

протереть канавки зажимов устройства салфеткой, смоченной спиртом;

насос, находящийся в отсеке для инструментов (рис.4.3) , наполнить техническим спиртом;

установить на устройстве типа РО-1, находящемся в отсеке для инструментов, ролик, соответствующий диаметру оптического кабеля и протереть его спиртом.

    Полный комплект монтажных инструментов, прилагаемый сварочному устройству, представлен на рис.4.3.

    В комплект инструментов входит: устройство для резки оболочки кабеля (модель РО-1), предназначенное для снятия наружной изоляции волоконно-оптического кабеля посредством поперечного, спирального или продольного разреза; инструмент для резки оптического волокна (модель ИР-1), предназначенный для резки световода методом управляемого разрыва; инструмент для снятия оболочки световода и оптического модуля (модель СО-2), предназначенный для снятия полимерной оболочки и силиконового покрытия с оптических световодов; насос, необходимый для подачи спирта небольшими дозами для смачивания салфетки, или протирки волокна и инструмента; сменные ролики, используемые при снятии оболочки кабеля; катушка с запасной леской, а также ножницы и отвертки.

4.2.Проверка и настройка сварочного устройства.

     Основные манипуляции по проверке и настройке сварочного устройства производится на его блоке управления (рис.4.2). Для удобства изучения блока управления на рис.4.4. представлен вид КСС-111 (вид сверху). На панель блока управления выведены ручки переменных резисторов, переключатели, измерительный прибор.

     Руководствуясь, рис.4.4. произвести следующие операции:

     подать напряжение на устройство КСС-111 с источника питания, строго соблюдая полярность при коммутации проводов;

     перевести тумблер «ПИТАНИЕ» в положение «ВКЛ». При этом должен загореться светодиод (1) «ПИТАНИЕ». Если индикатор «ПИТАНИЕ» не загорается, не включается высокое напряжение, но освещена зона блока электродов, следует проверить полярность подключения устройства к источнику постоянного тока;

     кнопкой 2 установить режим «ОПЛАВЛЕНИЕ»;

     при нажатой кнопке 4 «РУЧ» измерительный прибор 5 должен показать ток 10мА. При несоответствии показаний, откорректировать ток оплавления указателем 3 «ток»;

      указатель 6 «ВРЕМЯ» должен стоять в положении 1 сек.;

      установить режим «СВАРКА» кнопкой 7;

      при нажатой кнопке «РУЧ» измерительный прибор 5 должен показать ток 13,5мА. При несоответствии показаний откорректировать ток сварки указателем 8 «ТОК»;

       указатель 9 «ВРЕМЯ» должен стоять в положении 3 сек.;

       указатель 10 «СКОРОСТЬ» должен быть установлен на 9 делении, что соответствует скорости 200 мкм/ с.

        Выполнив все указанные выше операции, Вы подготовили устройство к работе.

        Следующий комплекс работ - разделка оболочек кабеля и оптического модуля. Выполним эти операции.

         Разделка оболочек кабеля производится инструментом модели РО-1, хранящемся в отсеке для инструментов (см.1. рис.4.3.).          

         Кабель, подлежащий разделке оболочки, укладывается в канавку ролика 1 (рис.4.5.). Нажимается кнопка 2, фиксируется положение ножа. После нажатия кнопки, нож врезается в оболочку кабеля на определенную глубину. Ручка 3 должна находиться в положении «    ». Знак  «    » обозначен на боковой стенке инструмента вокруг оси кабеля, производим поперечный разрез оболочки.

        Для получения спирального надреза оболочки ручку 3 устройства РО-1 перевести в положение «     », установив определенный шаг спирали (рис.4.6.).

        При необходимости производства продольного разреза оболочки, ручку 3 инструмента РО-1 установить в положение

отметки «      », которая находится на боковой стороне (рис.4.7.).

        Окончив работу по надрезу оболочки кабеля, нажать на устройство РО-1 стопор 4 и освободить кабель из зажимов ролика. Оболочка кабеля удаляется вручную. Учитывая, что удалению оболочки могут подлежать оптические кабели с различными внешними диаметрами, в комплекте монтажных инструментов прилагаются сменные пластмассовые ролики (рис. 4.3.).

        После удаления наружной оболочки оптического кабеля, приступают к   разделки оптического модуля инструментом модели СО-2 или СО-1, хранящихся в комплекте инструментов (рис.4.3.(3)). Там же хранится зажим (рис.4.3.(8)), который понадобится при разделке модуля. Следует обратить внимание, что при наличии в комплекте принадлежностей устройства СО-1, описанная в п.а. операция не выполняется. Надрез модуля световода осуществляется острым предметом.

         Работа сводится к следующим операциям (при наличии в комплекте инструмента СО-2).

         1.Вставить оптический модуль в канавку ножа 1 (рис.4.8.) на требуемую длину. Нажав рычаг 2, надрезать и снять модульную трубку 3.

                 Надеть гильзу (термоусаживающую трубку) на левый из свариваемых световодов (рис.4.9.).

         Отступив от конца световода на 10-15 см., заправить последний в канавку  6 столика зажима, хранящегося в комплекте принадлежностей (рис.4.3. (8)). Заправка световода осуществляется при нажатой кнопке 5 зажима (рис.4.10.).

         Ввести световод в отверстие 7 втулки 8 до упора 9 (рис.4.11).

           Далее, нажав рычаг 2, надрезать защитную полиамидную оболочку световода. Вытягивая из инструмента световод, закрепленный в зажиме, снять защитную оболочку.

           Следующая операция - снятие внутреннего покрытия световода. С этой целью ввести световод в отверстие втулки 8 (рис.4.12.) и, повернув диафрагму 10, зажать световод леской 11. Снять внутреннее покрытие световода, осторожно вытягивая его из инструмента.

           Как правило, очищенные  концы смежных световодов имеют неправильную форму и при сварке не могут дать качественный шов. С этой целью осуществляется резка концов световода с использованием инструмента модели ИР-1 (рис.4.3. позиция 2).

           Снятие защитной оболочки и удаление внутреннего покрытия световода можно совместить.

            Подготовленный к разрезке световод укладывается в направляющую канавку инструмента так, чтобы незащищенный световод лег в канавку резиновой подложки 1 (рис.4.13.).

            На поверхности пластины 2 должен, при этом, находиться очищенный участок световода, а его конец упираться в ограничитель 3. Световод прижать пальцем к подложке 1 и не отпускать в течении всего цикла работы. Подложку 1 со световодом приподнять вверх от исходного положения на 4-6 мм. И, нажав крышку 4  пальцем, зажать световод прижимом 5. Убедившись, сто световод зажат прижимом, отпустить подложку 1, которая под действием упругих сил резины займет исходное состояние.

            Придерживая подложку левой рукой, а правой с усилием нажимая крышку 4, нанести дефект на световод (рис.4.14.). Дефект световода производится путем надреза части оболочки и сердцевины световода алмазным острием ножа, расположенного в крышке устройства ИР-1. Надрез (дефект) световода осуществляется одиночным нажатием крышки. При двух и более попытках произвести надрез световода,  желаемый эффект может быть не получен, а сердцевина световода испорчена, т.к. все производимые надрезы могут не совпадать.

             Осуществив надрез световода, следует отпустить крышку 4 (рис.4.15.). При этом резец поднимается, а световод остается прижатым прижимом к пластине 2. Разрыв световода осуществляется резким изгибом вниз подложки 1 на 1,5 - 2,5 см.

             Следует помнить, что сварке подвергаются исключительно чистые концы световодов. Стерильность световода достигается протиркой последнего спиртом, хранящемся в специальном баллончике-насосе

(рис.4.3., (4)).

         На (рис. 4.16.) показаны фрагменты действий по извлечению спирта из насоса и протирке сердцевины волокна. С этой целью необходимо проделать следующее.

         Нажать поршень 1 насоса и смочить выделившимся спиртом салфетку 2. Протереть концы световода до скрипа салфеткой. 

         Выполнив все перечисленные выше операции, мы подготовили концы световода к сварке.

         Следующий цикл работ - установка и юстировка световодов и электродов.

         До начала выполнения настоящих работ следует убедиться, что зажимы световодов, расположенные на сварочном устройстве, должны быть максимально чистыми. Целесообразно в данном случае протереть канавки и планки зажимов световода спиртом. Прижимные планки 1 и 2 (рис. 4.17.) необходимы для фиксации смежных концов световодов, расположенные по обеим от электродов сторонам сварочного устройства.

         При установке и юстировке световодов, необходимо установить подготовленный световод с очищенной оболочкой в правый зажим и опустить прижимные рамки 1 и 2.

         Перемещая тубус 1 микроскопа (рис. 4.18.) , получить резкое изображение световода. Торец световода с четким вертикальным сколом должен находиться в центре поля микроскопа, при различных положениях каретки.

        Установить левый сращиваемый световод в канавки левого зажима, аналогично проделанной выше операции (см. рис. 4.17.) . При этом оба смежных сращиваемых световода должны контрастно просматриваться в окуляре микроскопа, как например на рис. 4.19 б.

        Далее, вращая лимб 1, добиться фиксированной подачи левого световода к правому до зазора, приблизительно 0,25d (d-диаметр световода).

        Юстировка световода производится в двух положениях каретки 1 микроскопа (рис. 4.20.): в ближнем положении - ручкой 2, в дальнем - ручкой 3.

       Добившись горизонтального осевого совпадения смежных световодов, необходимо осуществить установку электродов (рис. 4.21.).

        Установка электродов против места стыка производится плавным вращением ручки 1.

       Устройство готово к оплавлению и сварке световода.

       Оплавление световода может производиться в автоматическом или ручном режимах. С этой целью нажать кнопку 2 (рис 4.4.) «ОПЛАВЛЕНИЕ». Далее, нажимая кнопку 4 «РУЧ» в течение 1 с или кнопку 2 «АВТ» до прекращения горения дуги, произвести оплавление сердечника световода.

        Сварка сердечника может осуществляться также в автоматическом или ручном режимах.

При автоматической сварке необходимо нажать кнопку «СВАРКА»

(рис. 4.4.).

        Как показано на (рис. 4.19.) с помощью лимба 1, вращая последний, свести торцы световода до легкого касания. Повернуть рычаг 2 по часовой стрелке до упора (ход рычага составляет 5 -8 мм.) и развести торцы световода до зазора в 5 мкм, повернув лимб 1 против часовой стрелки до упора.

        При всех операциях необходимо следить, чтобы электроды оставались в плоскости торца световода расположенного справа.

        Нажав кнопку «АВТ» на лицевой панели КСС-111 и удерживая ее в этом положении пока не погаснет дуга, произвести автоматическую сварку световодов.

        При ручном режиме сварки выполняются следующие операции.

        На лицевой панели КСС-111 нажать кнопку «СВАРКА».

        Вращая лимб 1 (рис. 4.19.) свести концы смежных световодов до зазора  5 -10 мкм. (Одно деление лимба соответствует 10 мкм.).

        Вывести электроды в плоскость торца левого световода. 

        Нажать кнопку «РУЧ» и, удерживая ее, свести торцы световодов, поворачивая лимб подачи световодов до сплавления последних. Убедившись визуально, что сварка осуществлена, отпустить кнопку «РУЧ».

        Сварку можно считать качественной, если не виден сварной шов, нет утоньшения в месте сварки, отсутствуют какие-либо темные точки, пузырьки.

        Следует помнить, что повторное подваривание стыка не допускается.

        Качество сварки может быть оценено путем измерения затухания стыка в месте сватки.

        Качественная сварка стыка вносит дополнительное затухание £ 0,1 дБ.

5.Защита места сварки

        Защита места сварки может быть осуществлена с помощью защитной гильзы (термоусаживаемой трубки) или быстродействующего компаунда.

5.1.Защита места сварки с помощью термоусаживаемой трубки.

         Процесс защиты места сварки с помощью термоусаживаемой трубки происходит в специальном, прилагаемом в КСС-111 устройстве для защиты места сварки, эскиз которого представлен на (рис. 5.1).

   Устройство состоит из следующих основных узлов: нагревательного элемента 1, предназначенного для термоусадки защитных гильз; стоек 2 и 3, соединенных между собой планкой 4, где на одной оси закреплены два захвата 5 и 6. Захваты 5 и 6 выполнены в виде рычагов-зажимов, подвижны относительно планки 4 и необходимы для переноса сваренных оптических волокон и защитной гильзы в зону нагревательного элемента 1. Положение захватов 5 и 6 относительно зоны нагревательного элемента и расположение волокон в зажимах устройства для сварки, регулируется хомутом 8 и упором 7.

   Для более равномерного нагрева защитной гильзы, зону нагревательного элемента закрывает экран 9.

   Работа по усадке защитной гильзы производится в следующей последовательности.

  Осторожно зажать сваренные световоды захватами 5 и 6. Защитная гильза, предварительно одетая на свариваемое волокно до сварки должна, при этом, находиться на левом световоде, между захватом 5 и прижимной планкой 1 (рис. 4.17.).

  Открыть (см. рис. 4.17.) правые и левые прижимные планки 1 и 2.

  Повернуть захваты 5 и 6 на 45°, осторожно сдвинуть защитную гильзу на место сварки световодов. Место сварки должно находиться в середине защитной гильзы.

  Перенести сваренные световоды в зону нагрева, повернув захваты 5 и 6 вверх до упора.

 Включить тумблер «НАГРЕВ» на 1 - 2 мин.

  Появление герметика на торцах защитной гильзы является признаком окончания ее усадки.

  Выключить тумблеры «НАГРЕВ» и «ПИТАНИЕ» и вывести световоды с гильзой из зоны нагрева, повернув захваты к себе. Через 2 - 3 мин освободить сваренные световоды из захватов и снять их.

5.2.Защита места сварки световодов с помощью быстротвердеющего  компаунда.

  Устройство для защиты места сварки с помощью быстротвердеющего компаунда, прилагается к КСС-111 и имеет вид, представленный на рис.5.2.

 Устройство состоит из следующих основных узлов: платы 1, крепящейся с помощью стоек 2 к корпусу блока юстировки; нагревательного элемента, подогревающего плату.

  Плата 1 предназначена для жесткой фиксации сваренных световодов и заливки места сварки в специальных ложементах, которые предварительно устанавливаются в обойму 3 платы и фиксируются при помощи пружин 4.

    Съемник с захваченной парой сваренных световодов, фиксируется в отверстиях оснований 5 и 6 платы, в одном из шести положений. Световоды, при этом, укладываются в гребенки 7, где зажимаются за изоляцию подпружиненными зажимами с помощью винтов 8 специальным ключом-отверткой, хранящейся в комплекте инструментов (рис. 3.2).

  Порядок выполнения работ следующий.

Закрепить устройство к блоку юстировки винтами и включить вилку в гнезда «НАГРЕВ».

   Установить необходимое количество ложементов в обойме платы 3 .

   Повернуть винты 8 против часовой стрелки на 4 - 5 оборотов, освободив канавку гребенки 7.

Включить тумблер «НАГРЕВ» и прогреть плату в течении 20 - 25 мин.

Захватить, сваренные световоды съемником и перенести последние из зажимов на плату 3 устройства.

    Уложить световоды в канавки гребенки 7 и слегка закрепить подпружиненными зажимами с винтами 8.

    Залить ложементы быстротвердеющим компаундом и после затвердения последнего, освободить световоды, поворачивая винты 8 против часовой стрелки.

    Выключить тумблер «НАГРЕВ» и тумблер «ПИТАНИЕ». Снять световод с установки.

    В качестве быстротвердеющего компаунда используется протакрил - М (ТУ 64-2-267-78).

    Порошок протакрила засыпается в ложемент и смачивается жидкостью протакрил. В случае большой усадки порошка, добавить его до краев ложемента и также смочить жидкостью.

6. ПОРЯДОК  ВЫПОЛНЕНИЯ  РАБОТЫ

1. Изучить конструкции оптических  волокон предлагаемых в лабораторной работе.

2. Изучить конструкцию сварочного устройства КСС-111.

3. В соответствии с п. 3.1 - 3.2 настоящего руководства подготовить к выполнению работ приборы КОМС и КСС-111.

4. Руководствуясь изложенными в п. 3.2 рекомендациями осуществить сварку оптического волокна с использованием КСС-111.

5. Результаты выполненной работы представить преподавателю для оценки.

7.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Зарисовать конструкцию свариваемых оптических волокон и указать их профиль показателя преломления.

2. Представить  эскизы основных элементов сварочного устройства

    КСС-111.

3. Перечислить методы неразъемных соединений волоконных световодов.

4. Изложить собственные выводы по использованию КСС-111 с целью сварки   оптических волокон.

8.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сущность лабораторной работы.

2. Конструкции оптических кабелей, применяемых на   линиях связи.

3. Конструкции оптических волокон и их профили показателей преломления.

4. Неразъемные и разъемные соединения, используемые для сростка волоконных световодов.

5. Потери на стыке оптических волокон за счет бокового смещения осей сердечника световодов.

6. Потери на стыке оптических волокон за счет угла между осями сердечников световодов.

7. Основные параметры сварочного устройства типа КСС-111 и принцип его работы.

8. Техника безопасности при выполнении работ по сварке оптических волокон с использованием КСС-111.

9. Личное мнение о работе с КСС-111.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи: Учебник для вузов.- 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988.-544с.: ил.

2. Семенов Н.А. Оптические кабели связи: Теория и расчет.-М.: Радио и связь, 1981.-152с.

3. Технологическая карта на монтаж соединительной муфты «СМОК» оптического кабеля ГТС., М.: ССКТБ, 1988.

4. Руководство по прокладке, монтажу и сдаче в эксплуатацию волоконно-оптических линий связи внутризоновых сетей /Линейно-кабельные сооружения/. М.:.ССКТБ, 1987.

5. Андрушко Л.М. и др. Волоконно-оптические линии связи: Учеб. пособие для вузов. /Л.М.Андрушко, И.И.Гроднев, И.Н.Панфилов./-М.: Радио и связь, 1985.- 136с.

6. Строительство кабельных сооружений связи: Справочник /Д.А.Барон, И.И.Гроднев, В.Н.Евдокимов и др./- 4-е изд. перераб. и доп.-М.: Радио и связь, 1988,-768с: ил.

Методическое руководство к лабораторной работе

МОНТАЖ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ

ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ

Рассмотрено на заседании кафедры линии связи

/Протокол №4 от 14.11.89/ и рекомендовано к

размножению в типографии ТУИТ.

Составитель:

Редакционно-корректурная комиссия

Редактор:

Корректор: