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t e c . N e w s 1 9 : P r o d u c t o s ¡No molesten por favor! No hay nada que detenga a Ethernet en su camino hacia la conquista de la ingeniería de automatización y control, e incluso se utiliza en aplicaciones industriales y ferroviarias en las condiciones más exigentes. El módulo GigaBit de HARTING combina resistencia con unas características de transmisión excelentes. Dr. Achim Brenner, Director Simulation Technique, Germany, HARTING Technology Group, Achim.Brenner@HARTING.com Ha nacido una red… Ethernet es una tecnología que se originó en los años 70 del siglo pasado, independientemente de a quién se considere su creador: Norman Abramson de la Universidad de Hawái o Bob Metcalfe de Xerox Parc en Palo Alto. Las décadas que han transcurrido desde entonces han estado dominadas por el avance triunfante de Ethernet. Increíblemente, el enfoque original de una solución para la detección de colisiones ha sobrevivido hasta hoy prácticamente sin modificaciones. El enfoque modular (el nivel de transmisión de bits y las capas de protección están estrictamente separados) ha permitido que la tecnología se beneficie de continuas mejoras en el área de la capa de transmisión. RJ45 conquista las oficinas... Los cables y los conectores son elementos incluidos en la capa de transmisión de bits. El cableado que utiliza líneas diferenciales tiene aquí una gran importancia. En el área de los conectores, la reducción al mínimo de la pérdida de retorno y las interferencias representa el reto más importante. El conector RJ45 se instala principalmente en entornos de oficina. La norma RJ45 describe tanto el tipo de conector como el cableado específico. Bell Systems introdujo este conector en telecomunicaciones en 1970. Tenía que ser compatible mecánica y eléctricamente con otros tipos RJ, lo que también explica sus asignaciones de contactos. Empezando por el primer par de conductores (contactos 4 y 5), todos los demás pares deben continuar simétricamente hacia el exterior (par 2: contactos 3 y 6). Pero ya desde el principio estaba claro que este procedimiento tenía una influencia desfavorable 2 0
t e c . N e w s 1 9 : P r o d u c t o s en lo que respecta a las interferencias, de modo que los contactos 1,2 y 7,8 se utilizaron para los pares 4 y 5 respectivamente. El área fundamental entre el par 1 y el par 2 se mantiene. Ethernet industrial: empieza a ser poco práctico... El la ingeniería industrial y ferroviaria, la tecnología de conexión se enfrenta a retos considerablemente más difíciles que los de la tecnología de oficina. Las influencias ambientales y la transmisión de más potencia marcan la diferencia. HARTING ha desarrollado el sistema Han-Modular®, un producto dirigido específicamente a este exigente segmento de mercado. El módulo GigaBit se utiliza aquí para aplicaciones con altas velocidades de transmisión de datos. Los contactos de señal y de potencia están protegidos por una base metálica de fundición y se pueden combinar entre sí. Reducción al mínimo de las interferencias Las características de protección frente a interferencias se pueden mejorar de varias maneras. La actual disposición de los pares 1 y 2 del RJ45 se desarrolló con el tiempo y debería considerarse de un modo crítico, debido al hecho de que los pares diferenciales que se influyen están aquí uno dentro de otro. Las disposiciones se analizaron mediante una geometría de prueba (conductor cilíndrico con un diámetro de 2,5 mm, separación de 5 mm y longitud de 40 mm) (figura 1). La disposición de referencia 1 representa Caso Mejora de NEXT a 100 MHz 2 – Pares separados 12.6 dB 3 – Separación entre los pares duplicada 4 – Disposición cuádruple en estrella 25.5 dB (73 dB) , teóricamente > ∞ 5 – Disposición apantallada (6150 dB) , teóricamente > ∞ Tabla 1: Mejora de NEXT con respecto a la disposición de referencia 1 el caso más desfavorable (como el RJ45, el par 2 después del 1). La tabla 1 / figura 2 muestra la mejora calculada o los datos de NEXT: Los valores calculados en los casos 4 y 5 están en el “cálculo de ruido”: la desviación respecto al valor teórico se puede atribuir a la precisión limitada del modelo. Aparte de la solución apantallada, que se utiliza en el producto, solo la disposición cuádruple en estrella muestra características óptimas de protección frente a interferencias. Reflexión de la señal Para optimizar la pérdida por reflexión, se generó un modelo de simulación del conector y se optimizaron todos los parámetros importantes en él. Se puede apreciar un alto nivel de precisión de las previsiones (figura 3). Aquí se muestran los resultados de la simulación con los valores medidos. El módulo GigaBit de HARTING combina resistencia con unas características de transmisión excelentes. Las mediciones muestran que los valores simulados se corroboran en la práctica. Los datos de pérdida de retorno e interferencias cumplen los requisitos estipulados para Cat 6 A , y por lo tanto permiten el uso del módulo GigaBit de HARTING en una amplia gama de aplicaciones. Case Schematic arrangement -20 1 – “RJ45” 3.6 > 4.5 0 2 – Pairs separated 3 – Spacing x2 4 – “Star quad” 5 – Shielded NEXT (dB) 1 -20 2 3 -40 -60 -80 4 0 200 400 600 800 1000 Frequency (MHz) RL (dB) -30 -40 -50 0 100 200 300 Frequency (MHz) Measurement (min.) Measurement (max.) SPICE simulation Fig. 1: Disposición de contactos examinada (NARANJA: par con interferencias) Fig. 2: Datos NEXT simulados para disposiciones de 1 a 4 Fig. 3: Pérdida de retorno en función de la frecuencia 2 1
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