Les réseaux industriels peuvent contrôler l'équipement d'un atelier d'usine, transmettre des données et des images à des moniteurs distants et réaliser une communication et une transmission de données transparentes à la fois localement et à distance.Au fil des ans, the Ethernet technology used in this network has evolved from 10BASE-T systems capable of transmitting 10 Mbps to wired Ethernet and wireless 5G transmission networks capable of supporting up to 400 GbpsCette avancée repose sur des composants réseau qui connectent les appareils à un réseau local (LAN) via des câbles Ethernet pour améliorer la transmission du signal et gérer le flux de données.
Les concepteurs peuvent choisir des dispositifs de réseau industriel individuels ou combiner les meilleurs composants en produits faciles à déployer.La compréhension des différentes options est la première étape pour mettre en œuvre un réseau industriel orienté vers l'avenir.
Composants pour réaliser l'interconnexion industrielle
Dans les réseaux industriels, chaque appareil contient une couche physique (PHY), qui est une puce Ethernet intégrée à sa carte de circuit imprimé (PCB).
Les données qui quittent l'appareil sont généralement transmises par des supports physiques, tels que des câbles Ethernet.La plupart des nouveaux appareils prennent en charge au moins 1000BASE-T Ethernet, ce qui signifie que les appareils peuvent transmettre ou recevoir des données à des vitesses allant jusqu'à 1000 Mbps (ou 1 Gb/s) par des lignes de données composées de plusieurs câbles en paire torsadée.
Le module de connecteur intégré (ICM) est situé entre le PHY et le support de transmission, ce qui permet une communication efficace entre les deux.comme une prise Ethernet RJ45 standard pour insérer des câbles. ICM doit également correspondre à l'impédance du PHY et du câble et fournir une isolation électrique pour protéger la connexion contre les surtensions, les boucles de terre et le bruit du signal,assurer en fin de compte la compatibilité électromagnétique (EMC) dans le système.
L'IMC est intégré à 1:1 transformer will also be used to isolate the direct current (DC) bias used to operate the PHY from the DC bias used to transmit data or power to connected devices via Power over Ethernet (PoE) technology.
L'ICM gère le PoE en assurant le biais en courant continu entre deux câbles à paire torsadée utilisés pour la transmission de données ou entre deux câbles à paire torsadée non utilisés dans les câbles Ethernet.Le PoE peut simplifier considérablement le câblage des applications d'atelier d'usine, mais une sélection minutieuse des câbles, des MIC et d'autres composants de réseau doit être effectuée pour assurer un EMI minimal.
Jouer le rôle de PoE
Pour mettre en œuvre le PoE dans les environnements industriels, les ingénieurs doivent utiliser des transformateurs LAN tels que la série TCxG de transformateurs LAN PulseChip de Pulse Electronics (Figure 1).Ces appareils peuvent transmettre des données à des débits de bande de base de 1 Gbps, 2,5 Gbps, 5 Gbps ou 10 Gbps, ainsi que de 0 à 90 W de courant continu, à travers quatre paires de câbles à paires tordues.
Transformateurs LAN de la série PulseChip TCxG de Pulse Electronics
Figure 1: Les transformateurs LAN de la série PulseChip TCxG couplés à des étouffements magnétiques peuvent réduire le bruit du signal et fournir un PoE CC de 0 W à 90 W et des débits de données allant jusqu'à 10 Gbps. (Source d'image: Pulse Electronics)
Les transformateurs à noyau en fer à montage de surface (SMD) ont une capacité d'isolation électrique de 1500 VRMS pour réduire le bruit et l'EMI.La série TCxG répond ou dépasse les exigences électriques pour les équipements de communication Ethernet et Wi-Fi de l'Institut des ingénieurs en électricité et électronique (IEEE) 802.3 spécification, en particulier les exigences de transmission Ethernet 1G, 2.5G, 5G et 10GBASE-T, ainsi que les exigences des applications PoE de classe 4 6/8 de l'IEEE 802.3bt.
Le transformateur réseau de la série TCxG adopte des noyaux magnétiques de spécification 1812 (4732) et sa conception est compatible avec la disposition standard de PCB à six plaquettes.La série TCxG00P atteint une capacité de gestion PoE de 60 W en 4Le transformateur de la série TCxG001P peut transmettre une puissance de 90 W et est conçu dans un paquet de 4,60 ± 0,25 mm x 3,40 mm spécifiquement pour les petites dispositions de noyau magnétique.Les ingénieurs de Pulse Electronics recommandent de laisser un espace supplémentaire sur le côté du câble du transformateur pour réduire la hausse de température à haute puissanceLa température de fonctionnement de ce transformateur est de -40 °C à +85 °C, y compris la hausse de température due à l'auto-chauffage des composants.
Les deux conceptions ont des pertes d'insertion inférieures à -1 dB à des fréquences allant jusqu'à 200 MHz.les transformateurs de la série TCxG sont spécialement conçus pour être utilisés avec des étouffements magnétiques SMTCes bobines d'étranglement aident à filtrer le bruit électronique dans les signaux et sont utilisées conjointement avec des transformateurs LAN à des débits de données pour assurer la correspondance d'impédance.Ces étouffements conviennent aux petits noyaux magnétiques 0805 (2012) (2,00 mm x 1,2 mm) et peuvent être placés de manière flexible dans la conception de PCB en raison de l'absence de restrictions de polarité.
Le transformateur TCxG et son bouton d'étranglement associé adoptent une conception modulaire flexible, couplée à un support pour la fonction d'alimentation PoE,ce qui en fait un choix idéal pour des applications telles que l'interface homme-machine (HMI), les commutateurs LAN Ethernet industriels, les routeurs et les serveurs, ainsi que les points d'accès sans fil 5G et Wi-Fi (WAP).
Combinaison de la connectivité avec ICM
Bien que la spécification séparée des transformateurs LAN et des étouffements magnétiques soit flexible, de nombreuses applications nécessitent des solutions intégrées.ICM intègre des transformateurs LAN avec des prises magnétiques et des prises RJ45 pour les prises de câbles Ethernet, tout en maintenant la compatibilité avec les puces PHY couramment utilisées.
Dans la série Ethernet ICM Pulsejack JXT7 de Pulse Electronics (Figure 2), ces composants travaillent ensemble pour atteindre des débits de données allant jusqu'à 10 Gbps comme spécifié par IEEE 802.3an, ou un fonctionnement à débit multiple de 2.5 Gbps et 5 Gbps comme spécifié par l'IEEE 802.3bz. Cette série peut également fournir jusqu'à 140 W de courant continu, comme spécifié par l'IEEE 802.3bt, à travers des câbles UTP non blindés de 100 pieds de long (tels que les câbles Cat5e ou Cat6).
ICM de la série Pulsejack JXT7 de Pulse Electronics
Figure 2: L'ICM de la série Pulsejack JXT7 combine des transformateurs LAN, des bouchons magnétiques et des prises RJ45, prenant en charge des débits de transmission de données de 1 Gbps à 10 Gbps et jusqu'à 140 W DC PoE.Il est emballé dans un emballage SMD robuste et durable, ce qui en fait un choix idéal pour le WAP.
Les dimensions globales du JXT7 ICM sont de 34,29 mm de profondeur, 16,51 mm de largeur et 13,33 mm de hauteur..3 R. Cette série est dotée d'une conception complète de blindage électromagnétique, comprenant des plaques de ressorts EMI supérieures et inférieures, ainsi que des plaques de mise à la terre supplémentaires.d'une épaisseur n'excédant pas 50 mm.
Élever la construction du réseau à un nouveau niveau
ICM est un composant clé pour connecter des appareils individuels à des réseaux Ethernet industriels, mais la construction de ce réseau nécessite des commutateurs, des routeurs,et antennes pouvant correspondre au débit de transmission des données des appareilsAfin de maintenir l'utilisation de l'espace d'atelier d'usine réalisée par la technologie compacte ICM et PoE, ces dispositifs de réseau doivent s'adapter à la disposition des circuits imprimés existants.
L'une des méthodes pour atteindre ce taux d'utilisation est d'utiliser le Ball Grid Array (BGA), qui peut réaliser un emballage à haute densité des composants de réseau dans les dispositifs SMD.Le module LAN SMD BGA Ethernet de 1 Go de Pulse Electronics (figure 3) prend en charge les connexions Ethernet de 10BASE-T à 1000BASE-T, tout en fournissant jusqu'à 70 W de PoE en courant continu à des densités inférieures à 140 mm2 par port.
Module LAN SMD BGA Ethernet de 1 Go de Pulse Electronics
Figure 3: Le module LAN SMD BGA Ethernet de 1 Go de Pulse Electronics est un commutateur réseau mise à niveau qui prend en charge le PoE avancé tout en prenant en charge des débits de transfert de données allant jusqu'à 1 Gbps. (Source d'image:électronique à impulsions)
Ces unités peuvent être installées dans des endroits qui prennent en charge des composants plus anciens avec des débits de données plus faibles ou une puissance plus faible, et peuvent être installées dans l'espace derrière un connecteur 2xN avec deux rangées de ports,chaque rangée contenant un à huit portsLa température de fonctionnement nominale des modules conçus pour les environnements industriels est de -40 °C à +80 °C.
Ces modules à haute densité prennent également en charge l'ajout d'antennes 5G pour la communication vidéo sans fil.Les solutions d'antenne d'application 5G telles que l'antenne de Pulse Electronics (figure 4) peuvent être installées à l'intérieur des appareils sur des PCB ou des circuits imprimés flexibles (FPC).La sélection des antennes dépend de la vitesse et de la bande passante de transmission de données requises, de la distance au récepteur,et obstacles ou facteurs d'interférence lors de la transmission de données.
Ces antennes prennent en charge la transmission 5G dans la gamme de fréquences moyenne à basse comprise entre 617 MHz et 7125 MHz.les données peuvent être transmises des capteurs aux appareils intelligents à des débits de données élevés et à une faible latence.