W ostatniej dekadzie produkcja przemysłowa przeszła znaczące transformacje pod wpływem wprowadzenia Przemysłu 4.0 i IIoT. Zakłady produkcyjne coraz bardziej polegają na automatyzacji, a jednym z ostatnich osiągnięć jest wprowadzenie technologii jednoparowego Ethernetu (SPE – ang. single pair Ethernet). Poniżej przedstawiamy rozwiązania firmy Bourns z zakresu Ethernetu jednoparowego przeznaczone do zastosowań w automatyce przemysłowej.
Czym jest Ethernet jednoparowy?
Ethernet jednoparowy (SPE) to nowa metoda komunikacji oparta na istniejącej już technologii Ethernet. Jak sama nazwa wskazuje, wykorzystuje on pojedynczą parę miedzianych przewodów zamiast tradycyjnej czteroparowej skrętki lub kabla wieloparowego (MPE). SPE obsługuje również zasilanie przez linie danych (PoDL) o mocy do 50 W, co jest najlepszym rozwiązaniem w IIoT i Przemyśle 4.0.
Technologia ta ma na celu uproszczenie procesu komunikacji między urządzeniami, uzyskanie większej wydajności w porównaniu ze standardowymi protokołami Ethernet oraz obniżenie kosztów. Głównym motorem napędowym tej technologii jest przemysł motoryzacyjny. W artykule na temat technologii czujników w przemyśle motoryzacyjnym, wyjaśniamy, jak duża liczba czujników jest wymagana do automatyzacji nowoczesnych samochodów, dzięki czemu stają się one bezpieczniejsze. Czujniki tego typu wymagają zaawansowanej infrastruktury okablowania, a dotychczasowe metody powodowały szereg utrudnień.
Rozwiązania marki Bourns w zakresie jednoparowego Ethernetu (SPE)
Na rysunku 1 przedstawiono blokowy schemat przemysłowego Ethernetu jednoparowego. Schemat ten zawiera kilka kluczowych elementów, które są niezbędne do działania SPE. Są to:
- Dyskretny transformator chipowy sieci LAN.
- Dławik trybu wspólnego po stronie układu scalonego.
- Dławik trybu wspólnego po stronie linii.
- Dioda TVS zabezpieczająca przed przepięciami.
Dyskretny transformator sieci LAN – Ten niewielki transformator o środkowym zaczepie jest nawinięty na rdzeń bębnowy i zakończony płytką ferrytową w celu emulacji względnej drogi magnetycznej rdzenia toroidalnego. Centralne zwężenie umożliwia tłumienie trybu wspólnego nawet bez użycia dodatkowego filtra. Zastosowanie transformatora ekranowanego pozwala zmniejszyć nakłady na rozwiązywanie problemów związanych z zakłóceniami elektromagnetycznymi. Proces produkcyjny firmy Bourns jest w pełni zautomatyzowany, co pozwala na uzyskanie większej jednorodności komponentów oraz zapewnia stałą jakość i niezawodność. Automatyzacja procesu produkcyjnego umożliwia osiągnięcie wysokiej wydajności i opłacalności produkcji przy krótszym czasie realizacji.
Dławik trybu wspólnego po stronie układu scalonego – Filtr sieciowy po stronie układu scalonego to niewielka cewka indukcyjna z rdzeniem ferrytowym i dwuprzewodowym uzwojeniem. Sygnał o dużej szybkości nie powoduje prawie żadnych zniekształceń. Dławik charakteryzuje się wysoką skutecznością w tłumieniu szumów, wysoką impedancją trybu wspólnego w paśmie szumów i niską impedancją trybu różnicowego w paśmie sygnałów, a także niską impedancją trybu różnicowego i wysokim współczynnikiem sprzężenia.
Dławik trybu wspólnego po stronie linii – W dławiku trybu wspólnego materiał rdzenia zapewnia sprzężenie uzwojeń. Natomiast dławik pojedynczy lub cewka indukcyjna z pojedynczym uzwojeniem ma tylko jedno uzwojenie na jednym rdzeniu. Na schemacie przedstawiono różnicę w impedancji trybu wspólnego. Dławik trybu wspólnego charakteryzuje się impedancją trybu wspólnego w celu tłumienia niepożądanych szumów trybu wspólnego. Z punktu widzenia zastosowań komunikacyjnych lub sygnałowych wskazane jest, by dławik trybu wspólnego nie tłumił szumów różnicowych.
Podwójny dławik trybu różnicowego – Dławik trybu różnicowego jest stosowany do filtrowania szumu elektrycznego, który pojawia się na każdej z dwóch linii (wysokiej i niskiej) zamkniętej pętli, w której prąd płynie w przeciwnych kierunkach. Niekiedy stosuje się cewki indukcyjne pracujące w trybie różnicowym, po jednej na każdej linii wysokiej i niskiej. Sprawdź dławiki trybu wspólnego marki Bourns.
Zespół diod TVS – Układy diod chronią obwód przed nagłymi wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD). Ma to istotne znaczenie w każdym systemie elektrycznym wrażliwym na tego rodzaju zakłócenia, zwłaszcza w systemach komunikacyjnych, takich jak SPE. Sprawdź diody ESD marki Bourns.
Bourns liderem jakości
Firma Bourns jest jednym z wielu czołowych producentów komponentów do sieci jednoparowego Ethernetu w zastosowaniach przemysłowych, np. w przemyśle samochodowym. Komponenty tej firmy są zgodne z normami IEEE802.3 Ethernet oraz IEC 63171, zapewniając najwyższą jakość i odporność protokołów SPE. Użycie jednego protokołu sieciowego znacznie upraszcza infrastrukturę sieciową i redukuje koszty.
