Zapewnienie integralności sygnału w sieciach Gigabit Ethernet w rozległych sieciach automatyki przemysłowej

Kable Ethernet z parami spojonymi (bonded-pair)

Jak wspomniano, na straty impedancyjne, odbiciowe i przesłuchy duży wpływ ma niejednakowa odległość między środkami żył skrętki na całej długości kabla. Dla projektantów wykonujących szybkie połączenia Ethernet w trudnych warunkach firma Belden przewidziała rozwiązanie tego problemu przy użyciu modułowych kabli Ethernet CAT6 i CAT5E 10Gx z parami spojonymi do sieci Gigabit Ethernet.

Stała odległość między żyłami skrętki dwużyłowej kablach z parami spojonymi (bonded-pair) jest utrzymywana poprzez fizyczne połączenie ich ze sobą, co zapobiega nawet tymczasowej separacji (ilustracja 1). To znacznie zmniejsza ryzyko strat impedancyjnych i przesłuchów.

Ilustracja 1: Skrętka dwużyłowa niespojona po lewej stronie utraciła wyrównanie środków żył z powodu przerwy spowodowanej skręceniem lub zgięciem kabla. Skrętka dwużyłowa spojona po prawej stronie zachowuje odległość między środkami pomimo działania sił zewnętrznych. (Źródło ilustracji: Belden)

W kablach Ethernet z parami spojonymi firmy Belden w skrętkach dwużyłowych wykorzystuje się również przewody z litej miedzi, co zmniejsza rezystancję elektryczną. Ponadto w zastosowaniach PoE przewody z litej miedzi zapewniają większą moc przy mniejszych stratach w porównaniu z przewodami plecionymi. Poprawia to również bezpieczeństwo, zmniejszając ciepło generowane przez rezystancję kabla.

Podsumowując, zmniejszenie rezystancji elektrycznej kabla, strat impedancyjnych i zminimalizowanie przesłuchów skutkuje znacznie lepszą integralnością danych w sieci Gigabit Ethernet, nawet w trudnych warunkach.

Jako kable połączeniowe Gigabit Ethernet firma Belden proponuje zespoły kablowe Ethernet z parami spojonymi C601106010 o długości 3m (ilustracja 2). Są to zespoły kablowe CAT6 z czterema skrętkami dwużyłowymi spojonymi z litego przewodu miedzianego 24AWG. Końce posiadają wtyczki RJ45 z elastomerową nakładką uformowaną na zewnętrznym płaszczu z polichlorku winylu (PVC), zapewniającą wytrzymałe odciążenie kabla i odporność na rozdzielenie. Zapobiega również skręcaniu lub rozdzieleniu skrętek dwużyłowych na zakończeniu RJ45, a także zapewnia ochronę przed wodą i kurzem.

Niebieski kabel Ethernet ma typową dla kabla Ethernet średnicę 5,715mm. Ponieważ pary spojone i lite żyły nie skutkują zwiększeniem wagi zespołu kablowego, kable C601106010 są odpowiednie do wszelkich zastosowań wymagających prowadzenia kabli komercyjnych.

Zespół kablowy charakteryzuje się prądem znamionowym 1,5A na styk. W połączeniu z gigabitową prędkością przesyłu danych, zespół kablowy C601106010 jest odpowiedni do przemysłowych zastosowań PoE, takich jak robotyka i przemysłowe punkty końcowe Internetu rzeczy (IIoT). Maksymalna rezystancja zestykowa wynosi 0,02Ω, co przy natężeniu 1,5A generuje zaledwie 0,3W ciepła, czyli ilość akceptowalną w zastosowaniach przemysłowych.

Ten zespół kablowy CAT6+ nadaje się do zastosowań 1000Base-T i ma temperaturę roboczą od -10°C do +60°C, dzięki czemu jest odpowiedni do szybkich rozwiązań w automatyce przemysłowej o szerokim zakresie temperatur roboczych.

Do większych odległości firma Belden oferuje zespół kablowy Ethernet z parami spojonymi CA21106025 o długości 7,63m. Jest to zespół kablowy CAT6a o tej samej podstawowej specyfikacji elektrycznej, co zespół kablowy C601106010 firmy Belden i takim samym zakończeniu, jak pokazano na ilustracji 2. Jednak ze względu na większą długość, zespół kablowy CA21106025 jest bardziej podatny na zakłócenia zewnętrzne: kabel o gigabitowej prędkości i długości 7,63m działa jak antena, która może odbierać promieniowanie elektromagnetyczne z elektroniki znajdującej się w pobliżu. Aby zapewnić integralność sygnału, zespół kablowy CA21106025 wyposażono w zewnętrzny ekran z folii aluminiowej. Daje to średnicę 6,731mm, która jest nieco większa niż w przypadku kabli komercyjnych, ale mieści się w granicach tolerancji dla prowadnic kablowych i popularnych metod prowadzenia.

Dzięki takiemu ekranowaniu zespół kablowy CA21106025 firmy Belden jest przystosowany do szybkości 10GBase-T (10Gbit/s) i nadaje się do bardzo zaawansowanych rozwiązań automatyki przemysłowej, a także do przesyłania strumieniowego wideo w wysokiej rozdzielczości w całym obiekcie.

Podsumowanie

Sieci Gigabit Ethernet zapewniają wyższe szybkości transmisji danych w obiektach automatyki przemysłowej. Z takimi szybkościami transmisji danych wiąże się zwiększone ryzyko zakłóceń, przesłuchów i strat odbiciowych, co może skutkować przerywaniem połączenia danych. Ma to miejsce szczególnie w zastosowaniach przemysłowych, gdzie kabel może podlegać wielokrotnemu zginaniu, a w rezultacie mogą obniżyć się jego parametry elektryczne.

Używając kabli Ethernet ze skrętkami dwużyłowymi spojonymi, które charakteryzują się stałą odległością między środkami żył, projektanci mogą wygodnie korzystać z wyższych prędkości na większych odległościach, jednocześnie spełniając wymagania technologii PoE podczas modernizacji istniejących sieci i budowy nowych.

Autor: Bill Giovino

Kontakt w Polsce

Arkadiusz Rataj

Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey

Digi-Key Electronics Germany

0048 696 307 330

arkadiusz.rataj@digikey.com

poland.support@digikey.pl