Le secteur de la production industrielle a considérablement évolué au cours des dix dernières années avec l’introduction de l’industrie 4.0 et de l’IIoT. Les usines de fabrication sont de plus en plus dépendantes de l’automatisation, et l’un des développements récents est l’introduction de la technologie Ethernet à paire unique (SPE). Dans cet article, nous examinons les solutions Ethernet à paire unique de Bourns conçues pour les applications d’automatisation industrielle.
Qu’est-ce que l’Ethernet à paire unique ?
L’Ethernet à paire unique (Single Pair Ethernet – SPE ) est une nouvelle méthode de communication basée sur la technologie Ethernet déjà existante. Comme son nom l’indique, cette technologie utilise une seule paire de fils de cuivre au lieu de la traditionnelle paire torsadée à quatre paires ou du câble multipaire (MPE). SPE prend également en charge l’alimentation par ligne de données (Power over Data Lines – PoDL) jusqu’à 50 W, ce qui le rend parfaitement adapté à l’IIoT et à l’industrie 4.0.
Cette technologie vise à simplifier le processus de communication entre les appareils, à obtenir des performances supérieures à celles des protocoles Ethernet standard et à réduire les coûts. Cette technologie a été principalement portée par le secteur automobile. Si vous avez lu notre article sur la technologie des capteurs dans l’industrie automobile, vous aurez une idée du nombre de capteurs nécessaires pour automatiser les voitures modernes et les rendre plus sûres. Ces capteurs nécessitent une énorme quantité de câbles, et les solutions précédentes présentaient de nombreux problèmes.
Solutions Ethernet à paire unique de Bourns
La figure 1 présente le schéma fonctionnel d’un réseau Ethernet industriel à paire unique. Ce schéma comporte certains composants essentiels au fonctionnement du système SPE :
- Transformateur LAN à puce
- Bobine en mode commun coté puce
- Inductance en mode commun CMS
- Diode TVS de protection contre les surtensions
Transformateur LAN à puce – Ce petit transformateur à prise médiane est enroulé sur un noyau cylindrique et terminé par une plaque de ferrite pour émuler le chemin magnétique relatif d’un noyau toroïdal. La prise médiane permet de supprimer le mode commun même sans filtre de mode commun supplémentaire. L’utilisation d’un transformateur blindé permet de réduire les dépenses liées aux problèmes d’interférences électromagnétiques. Le processus de fabrication de Bourns est entièrement automatisé, ce qui permet une plus grande uniformité des composants et garantit une qualité et une fiabilité constantes. L’automatisation du processus de production permet d’atteindre une productivité élevée et une production rentable avec des délais plus courts.
Bobine en mode commun coté puce – Cette bobine est une petite inductance avec un noyau de ferrite et un enroulement à deux fils. Le signal à haute vitesse ne provoque pratiquement aucune distorsion. Elle se caractérise par une grande efficacité dans la suppression du bruit, une impédance de mode commun élevée dans la bande de bruit et une faible impédance de mode différentiel dans la bande de signal, une faible impédance de mode différentiel.
Bobine en mode commun coté ligne - Dans une bobine en mode commun, le matériau du noyau maintient les enroulements ensemble. En revanche, une bobine simple ou une inductance à enroulement unique ne comporte qu’un seul enroulement sur un seul noyau. Le diagramme montre la différence d’impédance en mode commun. Une bobine de mode commun permet de filtrer le bruit de mode commun indésirable. Du point de vue des applications de communication ou de signal, il est souhaitable que la bobine de mode commun ne supprime pas le bruit différentiel.
Bobine double en mode différentiel – La bobine en mode différentiel est utilisée pour filtrer le bruit électrique qui se produit sur chacune des deux lignes (haute et basse) d’une boucle fermée dans laquelle le courant circule en sens inverse. Des bobines d’induction fonctionnant en mode différentiel, une sur chaque ligne haute et basse, sont parfois utilisées. Découvrez les bobines en mode commun de Bourns.
Diodes TVS – Ces diodes protègent le circuit contre toute décharge électrostatique soudaine (ESD). Ils sont un élément essentiel pour tout système électrique sensible à ce type d’interférence, notamment dans les systèmes de communication tels que le SPE. Découvrez les diodes ESD de Bournes
Bourns est un leader en matière de qualité
Bourns est l’un des nombreux fabricants de composants pour les réseaux Ethernet à paire unique dans les applications industrielles telles que l’automobile. Leurs composants sont conformes aux normes Ethernet IEEE802.3 et IEC 63171 et garantissent une qualité et une robustesse maximales des protocoles Ethernet à paire unique. L’utilisation d’un seul protocole de réseau simplifie considérablement les complexités de l’infrastructure de réseau tout en réduisant les coûts globaux.
