Single Pair Ethernet bis zur Feldebene
Mit der zunehmenden Vernetzung von Fabriken, Maschinen und Gebäuden steigt der Bedarf an der Integration von Sensoren, Kameras, Aktoren und dezentralen Geräten in Ethernet-Netzwerke. Herkömmliche Ethernet-Lösungen mit mehreren Adernpaaren und großen Steckverbindern wie RJ45 benötigen relativ viel Platz, was Kabelvolumen und -gewicht sowie Materialkosten erhöht. Single Pair Ethernet (SPE) ermöglicht die Ethernet-Kommunikation über ein einzelnes verdrilltes Adernpaar und bietet damit eine kompakte Alternative für die Vernetzung bis hinunter zur Feldebene.
Zu diesem Zweck bietet JAE die DZ17-Serie an, eine kompakte und geschirmte Steckverbinderlösung. Die Serie entspricht der Norm IEC 63171-6 und stellt eine standardisierte Verbindung zwischen SPE-Geräten und einem einzelnen verdrillten Adernpaar her. Im Vergleich zu vierpaarigem Ethernet kann die Kupfermenge in der Verkabelung um etwa ein Viertel reduziert werden. Power over Data Line (PoDL) ermöglicht die Übertragung von Daten und Gleichstrom über dasselbe verdrillte Adernpaar, wodurch zusätzliche Stromleitungen vor Ort überflüssig werden.
Zu den Vorteilen für Entwickler zählen ein geringerer Installationsaufwand und eine einfachere Integration.
Die DZ17-Serie umfasst weibliche Leiterplattensteckverbinder sowie verschiedene männliche Steckverbinder in gerader und abgewinkelter Ausführung. Neben Lötanschlüssen ist eine IDC-Variante für die werkzeuglose Montage vor Ort erhältlich. Hierbei werden die Leiter in den Positionierer eingeführt und kontaktiert, ohne dass die Isolierung vorher entfernt werden muss. Dies reduziert die Anzahl der erforderlichen Arbeitsschritte und vereinfacht die Montage, insbesondere bei der Installation vor Ort oder der Kleinserienfertigung.
Mit einer Gesamtlänge von ca. 25 mm ist der gerade Stecker für Geräte mit begrenztem Bauraum konzipiert. Diese kompakte Schnittstelle bietet Entwicklern mehr Gestaltungsfreiheit bei Sensoren, Kameras und kleinen Kommunikationsgeräten. Gleichzeitig ermöglicht die geschirmte Ausführung den Einsatz in industriellen Kommunikationsumgebungen. Eine Metallverriegelungsfeder am Stecker erhöht die mechanische Stabilität des Verriegelungsmechanismus.
Die Vorteile der Standardisierung
Zu den Vorteilen zählen die Kompatibilität mit interoperablen SPE-Netzwerkdesigns über die IEC 63171-6-konforme Schnittstelle sowie die Möglichkeit, verschiedene Leiterplatten-zu-Kabel- und Kabel-zu-Kabel-Konfigurationen mit diversen Stecker- und Buchsenoptionen zu erstellen. Entwickler können auf bestehende Ethernet-Architekturen, -Tools und -Expertise zurückgreifen. Langfristig ermöglicht eine standardisierte Schnittstelle den Einsatz über verschiedene Produktgenerationen und Anwendungen hinweg und reduziert so die Abhängigkeit von anwendungsspezifischen Steckverbinderlösungen.
Für SPE-Datenübertragungsraten bis in den Gigabit-Bereich
Die zweipolige DZ17-Serie unterstützt SPE-Datenraten bis in den Gigabitbereich und ist kompatibel mit IEEE 802.3cg (10BASE-T1L), IEEE 802.3bw (100BASE-T1) und IEEE 802.3bp (1000BASE-T1). Sie ist für 4 A pro Kontakt und 60 V DC ausgelegt. Die Spannungsfestigkeit beträgt 1.000 V AC für eine Minute, der Isolationswiderstand mindestens 500 MΩ bei 500 V DC. Für die IDC-Version können Leiterquerschnitte von AWG 22 bis AWG 26 verwendet werden.
Der spezifizierte Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 und 85 °C, und die mechanische Lebensdauer beträgt bis zu 1.000 Schaltzyklen. Dank der geschirmten Ausführung und der PoDL-Kompatibilität eignet es sich als kompakte Kommunikationsschnittstelle in industriellen SPE-Systemen.
Die Anwendungsbereiche reichen von der Fabrikautomation bis hin zu intelligenten Gebäuden
Die DZ17-Serie eignet sich besonders gut für Anwendungen, die kompakte Abmessungen, minimalen Verkabelungsaufwand und einen standardisierten Ethernet-Anschluss erfordern. Dazu gehören:
- Fabrikautomation und Industrietechnik: Industriesensoren, dezentrale Steuerungs- und Überwachungsgeräte sowie kompakte Kommunikationsmodule.
- Robotik und Antriebstechnik: Roboter und Roboterperipheriegeräte, Motoren, Aktuatoren und Antriebe.
- Maschinelles Sehen und Netzwerkkameras: Kompakte Kamerasysteme mit begrenztem Platz für Leiterplatten, Steckverbinder und Verkabelung.
- Gebäude- und Infrastrukturautomatisierung: Sensoren und Steuergeräte für Gebäude, Sicherheits- und Überwachungstechnik sowie Zutrittskontrollsysteme.
- Industrielles Internet der Dinge (IIoT): Edge-Geräte, eingebettete Überwachungssysteme und verteilte intelligente Feldgeräte.
- Interne Ethernet-Infrastruktur: Strukturierte kabelgebundene Kommunikation in Fabriken, Büros und intelligenten Gebäuden.
Die Vorteile zeigen sich besonders deutlich in Systemen mit zahlreichen verteilten Geräten, wo sich Kabelvolumen, Gewicht und Installationsaufwand über die gesamte Anlage summieren. Sie sind aber auch bei kompakten Geräten erkennbar, für die eine herkömmliche RJ45-Schnittstelle und vieradrige Verkabelung zu sperrig wären.
So entwickelt sich SPE von seinen anfänglichen Spezialanwendungen hin zu einer standardisierten Technologie für die Ethernet-Kommunikation im Feldeinsatz. Überall dort, wo kompakte, leichte und standardisierte kabelgebundene Kommunikation benötigt wird, ermöglicht SPE eine integrierte Netzwerkarchitektur von Sensoren und Aktoren bis hin zu übergeordneten Steuerungs- und IT-Systemen.
Die JAE DZ17-Serie befindet sich aktuell in der Vorproduktion; Muster sind bereits unter www.rutronik24.com erhältlich.
