Avtomobil sənayesinin sürətli inkişafı ilə avtomobil elektron sistemlərinin mürəkkəbliyi durmadan artır və rabitə sistemlərinə olan tələblər getdikcə daha sərt olur. Təkmil siqnal ötürmə daşıyıcısı kimi fiber optik qoşqular avtomobil sənayesində getdikcə daha geniş istifadə olunur. Fiber optika yüksək sürət, yüksək etibarlılıq, aşağı itki və elektromaqnit müdaxiləsinə qarşı müqavimət üstünlükləri ilə avtomobillərdə məlumatların ötürülmə üsulunu tədricən dəyişir və avtomobil rabitəsi sahəsində böyük tətbiq potensialını nümayiş etdirir. Bu məqalədə fiber optik qoşquların əsas xüsusiyyətləri və onların avtomobillərdə tətbiqi, üstünlükləri və inkişaf perspektivləri təhlil edilir.
Avtomobil texnologiyasının artan kəşfiyyatı və əlaqəsi ilə rabitə və məlumat ötürülməsinə tələbat artır və bu, avtomobildaxili elektron rabitə sistemlərinin təhlükəsizliyini və sabitliyini əsas tədqiqat mərkəzinə çevirir. Fiber optik rabitə texnologiyası qabaqcıl rabitə texnologiyası olaraq avtomobildaxili elektron rabitə sistemlərinin inkişafı üçün yeni ideyalar təqdim edir. Bu məqalə fiber optik rabitə texnologiyasının xüsusiyyətlərini təhlil edir, onun gələcək avtomobillərdə tətbiqini müxtəlif perspektivlərdən araşdırır, üstünlüklərini araşdırır və inkişaf tendensiyalarını proqnozlaşdırır.

1.Fiber Optik Qoşquların Texniki Baxışı

Fiber optik kabellər yüksək sürət, yüksək etibarlılıq, aşağı itki və elektromaqnit müdaxiləsinə qarşı müqavimət kimi üstünlüklər təqdim edərək, daşıyıcı kimi işıq dalğalarından, ötürmə mühiti kimi isə optik liflərdən istifadə edir. Onların ötürmə sürətləri ənənəvi mis məftillərdən və ya koaksial kabellərdən xeyli yüksəkdir, avtomobildaxili sistemlərin yüksək həcmli, real vaxt rabitə tələblərinə cavab verir. Fiber optik rabitə əlaqəsi yüksək sürətli siqnal ötürülməsinə nail olmaq üçün ilk növbədə optik birləşdiricilərdən və fiber optik daşıyıcılardan ibarətdir.
①Fiber Optik Bağlayıcı
Fiber optik konnektorlar optik liflər arasında daşınan əlaqələri təmin edən passiv optik cihazlardır. Onlar əsasən lif möhkəmləndirilməsi, liflərin düzülməsi, çevik cütləşmə, birləşdiricinin kilidlənməsi, kabel fiksasiyası, yüksükün fırlanma əleyhinə və kabel tamponlanmasından ibarətdir (bax Şəkil 1). Fiber optik birləşdiricilər adətən liflərin düzülməsi üçün keramika qıfılları və keramika qolları istifadə edir, yaylar yüksük uclarının çevik cütləşməsini təmin edir. Çiftleşmeden əvvəl, yay əvvəlcədən sıxılmış vəziyyətdədir, kilidləmə qüvvəsi səbəbindən yüksükün hərəkətinə mane olur. Cütləşmə zamanı qıfılın geri çəkilməsi ikinci dərəcəli sıxılma yaradır, yay qüvvəsini yüksəyə qaytarır və cütləşmə prosesi boyunca iki cütləşən qıfılın təmasda qalmasını və bir-birinə sıxılmasını təmin edir.

②Optik lif keçirici
Optik liflər silindrikdir və əsasən özəkdən, örtükdən və örtükdən ibarətdir (bax Şəkil 2). Optik liflərin ötürmə prinsipi ümumi daxili əksetmə fenomenindən istifadə edir. Yəni, işıq optik cəhətdən daha sıx mühitdən (nisbətən yüksək sınma indeksi ilə) optik cəhətdən daha az sıx bir mühitə (nisbətən aşağı sınma indeksi ilə) daxil olduqda, düşmə bucağı ümumi daxili əks etdirmə üçün kritik bucaqdan böyükdürsə, işıq artıq sınmayacaq, əksinə, optik mühitə tam şəkildə əks olunacaq. sızma.

Optik lif aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:
(1) Yüksək ötürmə sürəti, uzun məsafə və yüksək məzmun: Optik lif çox yüksək ötürmə sürətinə malikdir, məlumatları uzun məsafələrə ötürə bilər və eyni zamanda böyük miqdarda məlumat ötürə bilər.
(2) Elektromaqnit müdaxiləsindən təsirlənmir: Optik lif optik siqnalları ötürür və elektromaqnit dalğalarından təsirlənmir, buna görə də siqnal keyfiyyəti daha sabitdir.
(3) Geniş bant genişliyi: Optik lif yüksək sürətli məlumat ötürülməsini dəstəkləyə bilən çox geniş bant genişliyinə malikdir.
(4) Aşağı itki: Optik lifin ötürmə itkisi çox aşağıdır və nəzəri olaraq siqnal keyfiyyətini itirmədən yüzlərlə kilometr və ya daha uzun məsafələri ötürə bilər.
(5) Yüksək təhlükəsizlik: Optik lif ötürülməsi elektromaqnit şüalanma yaratmır və xarici elektromaqnit dalğaları tərəfindən dinlənilə bilməz, ona görə də yüksək məlumat təhlükəsizliyi tələbləri olan bəzi ssenarilər üçün daha uyğundur.
(6) Kiçik ölçülü və yüngül çəki: Ənənəvi mis kabellərlə müqayisədə, optik lif daha kiçik və yüngüldür, bu da yerləşdirməyi və saxlamağı asanlaşdırır. Bu üstünlük iri miqyaslı rabitə şəbəkələrində daha aydın görünür.

2. Ağıllı avtomobil tətbiqlərində fiber optik qoşquların üstünlükləri

Mis naqillərin ötürmə sürəti 10GB/s və ya daha çox olduqda, sürət tələblərinə cavab vermək üçün daha qalın mis naqillərə ehtiyac olacaq. Bununla belə, avtomobil layout mühitində mis məftillərin qalınlaşması avtomobilin çəkisinin artmasına və nəqliyyat vasitəsinin qiymətinin artmasına səbəb olur ki, bu da avtomobilin yüksək sürətli və aşağı çəkili layout mühitinin tələblərinə cavab verə bilməz. Fiber optik kabel texnologiyası rabitə keyfiyyətini və etibarlılığını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra və əlavə çəki əlavə etmədən elektromaqnit müdaxiləsini azalda bilər, beləliklə, avtomobilin təhlükəsizliyini və dayanıqlığını yaxşılaşdırır.
(1) Fiber optik kabelin ötürmə sürəti ənənəvi mis naqillərdən və ya koaksial kabellərdən xeyli yüksəkdir. O, saniyədə milyonlarla meqabayt məlumat ötürə bilər ki, bu da böyük məlumat həcmi və yüksək real vaxt performansı üçün müasir avtomobillərin rabitə ehtiyaclarını ödəyə bilər. Ənənəvi mis məftil şəbəkələrinin ən yüksək sürəti yalnız 10GB/s-ə çata bilər, bu da yüksək sürətli ötürmə tələblərinə cavab vermək çətindir.
(2) Optik lifin ötürülməsi itkisi olduqca aşağıdır. Bir kilometrə düşən itki adətən 0,0035 dB/m-dən az olur ki, bu da siqnalın uzun məsafələrə ötürülməsi zamanı yüksək keyfiyyətin saxlanmasını təmin edə bilər. Bunun əksinə olaraq, ənənəvi mis məftilli şəbəkələrin ötürülməsi itkisi 0,5 dB/m təşkil edir ki, bu da uzun məsafələrə ötürmə zamanı böyükdür.
(3) Optik lif rabitə texnologiyası ənənəvi mis naqil ötürülməsi ilə müqayisədə elektromaqnit müdaxiləsinə əhəmiyyətli toxunulmazlığa malik olan optik liflərdə siqnalları ötürmək üçün işıq dalğalarından istifadə edir.
(4) Ənənəvi metal məftillərlə müqayisədə, plastik optik lif (POF), bir növ avtomobil optik lifi olaraq, avtomobilin çəkisini əhəmiyyətli dərəcədə azalda və avtomobilin iqtisadiyyatını yaxşılaşdıra bilər.

3. Avtomobillərdə fiber optik qoşquların tətbiqi ssenariləri

Fiber optik qoşqular hazırda tibb, rabitə, internet və sənaye sahələrində geniş istifadə olunur. Bununla belə, onların avtomobil sahəsində tətbiqi bir sıra problemlərlə üzləşir, o cümlədən əsas nəzəri əsasların, texniki spesifikasiyaların və standartların olmaması, aydın olmayan sınaq standartları və avtomobil tətbiqlərində praktiki təcrübənin olmaması.

①Fiber optik kabel dəstələrinin yerləşdirmə sahələrində tətbiqi
Avtomobillərdə fiber optik qoşquların istifadəsi digər sahələrdəkindən fərqlənir və istifadə sahəsinin ekoloji xüsusiyyətləri tam nəzərə alınmalıdır. Məsələn, vibrasiya tələbləri mühərrik və şassi kimi sahələrdə iştirak edir; mühərrik bölməsi və alt hissəsi kimi sahələrdə suya davamlı performans nəzərə alınmalıdır; və fiber-optik keçiricilərin və birləşdiricilərin yüksək temperatur performans tələbləri yüksək temperaturlu ərazilərdə nəzərə alınmalıdır. Avtomobillərin müxtəlif istifadə mühitlərinə görə, bütün avtomobilin yerləşdiyi ərazilər təxminən yaş ərazilərə, potensial yaş ərazilərə və quru ərazilərə bölünə bilər.
(1) Yaş sahələr naqillərin və birləşdiricilərin şassi və mühərrik bölməsi kimi sərnişin salonundan kənar ərazilərdə qoşqu birləşdiriciləri kimi normal istifadə ssenarilərində mayelərlə təmasda ola biləcəyi sahələrə aiddir. Yağışlı və ya qarlı havalarda bu ərazilər istər maşın sürərkən, istərsə də park edərkən müəyyən dərəcədə müxtəlif mayelərlə təmasda olacaq.
(2) Potensial yaş ərazilər, yağışda qapılar açıldıqda, su stəkanlarının töküldüyü, donmuş əşyaların əridiyi və ya kondensasiya damcıları kimi müəyyən gündəlik istifadə ssenarilərində qoşqu birləşdiricilərinin mayelərlə təmasda ola biləcəyi sahələrə aiddir. Məsələn, salonun döşəməsi, qapı qoltuqaltıları, oturacaq səthləri və s.
(3) Mütləq quru ərazilər naqil qoşqularının birləşdiricilərinin avtomobilin normal istifadəsi ssenariləri altında mayelərlə təmasda olma ehtimalının az olduğu sahələrə aiddir, məsələn, tablosunun daxili hissəsi və tavanın daxili hissəsi. Qeyd etmək lazımdır ki, məftil qoşqularının birləşdiriciləri üçün suya davamlı sızdırmazlıq tələbləri nəm ərazilərdən, potensial yaş ərazilərdən quru ərazilərə qədər ardıcıl olaraq azalır.

②Fiber optik qoşquların tətbiqi həlləri
Elektrik performans tələblərinə cavab verməklə yanaşı, avtomobillərdə fiber optik kabellərin tətbiqi tez-tez mexaniki performans tələblərinə cavab verməyi tələb edir. Fiber optik kabellərin temperatur dərəcəsini, vibrasiya tələblərini və suya davamlı tələblərini nəzərə almaq lazımdır. Həll yolları aşağıdakılardır:
(1) Fiber optik kabellər: Birincisi, istilik yayılması dizaynı yüksək temperatura davamlı materialların seçilməsi və avtomobilin ümumi planının optimallaşdırılması ilə həyata keçirilir. Məsələn, silikon tel və XLPE tel kimi yüksək temperatura davamlı tel materialları seçilir. Bu materiallar yüksək temperaturlu mühitlərdə izolyasiyanı saxlaya bilir. İkincisi, iki qatlı örtük və ultrabənövşəyi müalicə texnologiyası kimi xüsusi proseslər istifadə olunur. Nəhayət, avtomobildəki yerləşdirmə optimallaşdırılıb. Məsələn, naqillərin düzülüşü mühərrikin işlənmiş boru yolundan və yüksək temperatur burulğanından qaçır. İstilik idarəetməsi vasitəsilə daha optimallaşdırılmış layout əldə edilir.
Eyni zamanda, yüksək temperatura davamlı istilik izolyasiya paketi avtomobilin naqillərinin düzülməsində də istifadə edilə bilər. Məsələn, yüksək temperatura davamlı alüminium folqa fiberglas boru, fiber optik kabelin xarici hissəsini bükmək üçün istifadə olunur, bu, nəqliyyat vasitələrində yüksək temperatur mühitində fiber optik kabellərin istifadəsini effektiv şəkildə təmin edə bilər və yaşlanma müqavimətini yaxşılaşdıra bilər.
Eyni zamanda, fiber optik kabellərin rütubətli mühitlərdə istifadə oluna bilməsini təmin etmək üçün optik kabel də effektiv şəkildə suya davamlı olmaq üçün çox qatlı qoruyucu quruluşla dizayn edilə bilər. Xüsusilə, optik kabelin ən xarici təbəqəsi adətən plastik bir qabıqdır. Bu örtük təkcə mexaniki qorunma təmin etmir, həm də müəyyən suya davamlı funksiyaya malikdir. Plastik qabığın içərisində optik kabelin təzyiqə davamlılığını və su izolyasiya imkanlarını daha da artıran metal gödəkçə var. Metal gödəkçənin içərisində nəmin nüfuz etməsinə qarşı həlledici bir maneə olan suda şişən bir maneə təbəqəsi var. Nəm içəri daxil olarsa, maneə təbəqəsi sürətlə genişlənir, müdaxilə yolunu möhürləyir və daha da yayılmasının qarşısını alır. Kabel nüvəsi də su izolyasiya tədbirlərini özündə birləşdirir. Optik lif sıx şəkildə yağla sarılır və nüvənin digər komponentlərinə yapışdırılır. Bu yağ nəinki yağlayır, həm də daha da əhəmiyyətlisi, lifin zədələnməsinin qarşısını alaraq, nüvənin içindəki az miqdarda nəmi udur və bağlayır.
Bu çoxqatlı qoruyucu struktur vasitəsilə optik kabel müxtəlif sərt mühitlərdə lifin quruluğunu və dayanıqlığını qoruyub saxlaya bilir, rabitə siqnallarının rəvan ötürülməsini təmin edir. Məsələn, Yangtze Optical Fiber and Cable tərəfindən buraxılan avtomobil optik qoşqu həllindəki kvars multimod lifi əyilmə (radius 10 mm), dartılma gücü (150 N), temperatur xüsusiyyətləri (-40 ℃ ~ 125 ℃), yaşlanma (125 ℃ ~ 125 ℃), yaşlanma (125 ℃ ~ 30 V) baxımından avtomobil dərəcəli standartlara cavab verir.
(2) Fiber Optik Bağlayıcılar: Fiber optik birləşdiricilərin temperatur müqavimətini artırmaq üçün əsas üsullara istilik yayma strukturlarının layihələndirilməsi və yüksək temperatura davamlı materialların seçilməsi daxildir. Ağlabatan istilik yayılması dizaynı və yüksək temperatura davamlı materialların istifadəsi sayəsində yüksək temperaturlu mühitlərdə fiber optik birləşdiricilərin performansı və istifadə müddəti effektiv şəkildə yaxşılaşdırıla bilər. Birincisi, istilik yayılması strukturunun layihələndirilməsi fiber optik konnektorların temperatur müqavimətini yaxşılaşdırmaq üçün açardır. Fiber optik konnektorlar əməliyyat zamanı istilik yaradır; ağlabatan istilik yayılması dizaynı birləşdiricinin temperaturunu azaltmağa və onun sabit işləməsini təmin etməyə kömək edə bilər.

Budur xüsusi üsullar:
① İstiliyi ötürmək və istiliyin yayılmasına kömək etmək üçün metal komponentləri ehtiyatda saxlayın.
② İstilik ötürmə qanadlarını dizayn edin: Fanlar və ya təbii külək vasitəsilə daha yaxşı hava təması və istiliyin yayılmasına imkan vermək üçün birləşdirici qabığa istilik ötürmə qanadlarını daxil edin.
③ Metal qabıqdan istifadə edin: İstiliyin yayılmasının səmərəliliyini artırmaq üçün daha yaxşı istilik yayma performansına malik metal materiallardan istifadə edin. İkincisi, yüksək temperatura davamlı materialların seçilməsi də fiber optik birləşdiricilərin temperatur müqavimətini artırmaq üçün çox vacibdir.
Adi materiallar yüksək temperaturlu mühitlərdə qocalmağa və ya deformasiyaya meyllidir, yüksək temperatura davamlı materiallar isə yüksək temperaturun təsirlərinə daha yaxşı dözürlər.
① Yüksək keyfiyyətli mühəndis plastikləri: Ümumi temperatur müqavimətini yaxşılaşdıraraq birləşdirici qabığı və daxili strukturu qurmaq üçün orta və aşağı temperaturlara davamlı yüksək keyfiyyətli mühəndis plastiklərindən istifadə edin.
② Xüsusi ərinti materialları: Bağlayıcının əsas komponentlərini qurmaq üçün onların yüksək temperatur müqavimətini və deformasiyaya davamlılığını artırmaq üçün xüsusi ərinti materiallarından istifadə edin. Məsələn, Lytas Optics ənənəvi optik konnektorlarla müqayisədə daha yüksək cütləşmə təkrarlanma qabiliyyəti, daha uzun cütləşmə ömrü, daha az cütləşmə itkisi və daha az toz həssaslığına malik kontaktsız optik birləşdiricilər təklif edir.
③ İstilik büzüşən boru su izolyasiyası üçün istifadə edilə bilər: Bağlantı sahəsinə istilik büzüşən boru tətbiq edin və borunu daraltmaq üçün istilik büzüşən boru qızdırıcısından istifadə edin. İstilik büzüşən boruların funksiyası optik lifləri qorumaq və nəmin və çirkləndiricilərin daxil olmasının qarşısını almaqdır. İstilik büzüşmə borusunun bağlayıcıya və boşluqlar olmadan optik lifə möhkəm oturduğundan əmin olun. Bağlayıcının suya davamlılığını artırmaq üçün istilik büzüşmə borusunun kənarına müvafiq miqdarda mastik tətbiq edin. Mastikin bərabər şəkildə tətbiq olunduğundan və bütün mümkün boşluqları və məsamələri doldurduğundan əmin olun, mastikin qurumasını və bərkiməsini gözləyin və sonra sızdırmazlıq müalicəsini həyata keçirin. (3) Yüksək sürətli əlaqə optik lif vasitəsilə əldə edilir və elektrik əlaqə portu sensoru gücləndirmək üçün cavabdehdir. Xülasə, fiber-optik rabitə texnologiyası avtomobil rabitə sistemlərində geniş tətbiq perspektivlərinə və böyük potensiala malikdir. Gələcəkdə fiber optik rabitə texnologiyası öz unikal üstünlüklərindən istifadə etməyə davam edəcək və avtomobillərin elektron rabitə sistemlərinin inkişafına güclü dəstək verəcək. Eyni zamanda, texnologiyanın davamlı tərəqqisi və innovasiyası və miqyasın davamlı təkmilləşdirilməsi ilə avtomobil tətbiqlərində optik lif rabitəsinin dəyəri daha da azalacaq, həllər daha yetkinləşəcək və ağıllı nəqliyyat vasitələrinin inkişafında yüksək sürətli rabitə ehtiyaclarının həlli üçün üstünlük verilən həll olacaqdır.

4. Nəticə

Ağıllı nəqliyyat vasitələrinin inkişafı yüksək sürət, aşağı itki və güclü müdaxilə müqaviməti tələb edən rabitə sistemlərinə tələblər qoyur. Avtomobil mis məftilləri ilə müqayisədə fiber optik rabitə naqilləri bir sıra üstünlüklərə malikdir. Bu yazı fiber optik paketlərin və müvafiq həllərin tətbiqi ssenarilərini qısaca təhlil edir. Ağıllı nəqliyyat vasitələrinin inkişafı ilə avtomobil fiber optikləri avtomobillərdə geniş şəkildə istifadə ediləcək.
(Mənbə: [1] Avtomobil Biliyi. 2024, 24 (11), Müəllif: Jian Zhongjian, Liu Zhiqiang, Wang Dengke. GAC Group Avtomobil Mühəndisliyi Araşdırma İnstitutu
[2] Naqil Qoşqu Çin. 2026, 5)