Las redes industriales pueden controlar el equipo del taller de la fábrica, transmitir datos e imágenes a monitores remotos y lograr una comunicación y transmisión de datos sin fisuras tanto local como remotamente.Con los años, 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 GbpsEste progreso se basa en componentes de red que conectan dispositivos a una red local (LAN) a través de cables Ethernet para mejorar la transmisión de señales y gestionar el flujo de datos.
Los diseñadores pueden elegir dispositivos de red industrial individuales o combinar los mejores componentes en productos fáciles de implementar.La comprensión de las diversas opciones es el primer paso para implementar una red industrial orientada al futuro.
Componentes para lograr la interconexión industrial
En las redes industriales, cada dispositivo contiene una capa física (PHY), que es un chip Ethernet incrustado en su placa de circuito impreso (PCB).
Los datos que salen del dispositivo generalmente se transmiten a través de medios físicos, como cables Ethernet.La mayoría de los nuevos dispositivos soportan al menos 1000BASE-T Ethernet, lo que significa que los dispositivos pueden transmitir o recibir datos a velocidades de hasta 1000 Mbps (o 1 Gb/s) a través de líneas de datos compuestas por múltiples cables de pares retorcidos.
El módulo de conector integrado (ICM) se encuentra entre el PHY y el medio de transmisión, lo que permite una comunicación efectiva entre ambos.con una capacidad de transmisión superior a 300 W,El ICM también debe coincidir con la impedancia del PHY y el cable y proporcionar aislamiento eléctrico para proteger la conexión de sobretensiones, bucles de tierra y ruido de la señal,garantizar en última instancia la compatibilidad electromagnética (EMC) dentro del sistema.
El IMC está integrado en 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.
ICM gestiona el PoE asegurando el sesgo de CC entre dos cables de par retorcido utilizados para la transmisión de datos o entre dos cables de par retorcido no utilizados en cables Ethernet.El PoE puede simplificar significativamente el cableado de las aplicaciones de talleres de fábrica, pero se debe seleccionar cuidadosamente los cables, los ICM y otros componentes de la red para garantizar un mínimo de EMI.
Juega el papel de PoE
Para implementar PoE en entornos industriales, los ingenieros necesitan utilizar transformadores LAN como la serie TCxG de transformadores LAN PulseChip de Pulse Electronics (Figura 1).Estos dispositivos pueden transmitir datos a velocidades de banda base de 1 Gbps, 2,5 Gbps, 5 Gbps o 10 Gbps, así como de 0 a 90 W de potencia CC, a través de cuatro pares de cables de par retorcidos.
Transformadores LAN de la serie PulseChip TCxG de Pulse Electronics
Figura 1: Los transformadores LAN de la serie PulseChip TCxG emparejados con estrangulamientos magnéticos pueden reducir el ruido de la señal y proporcionar PoE de 0 W a 90 W DC y velocidades de datos de hasta 10 Gbps. (Fuente de imagen: Pulse Electronics)
Los transformadores de núcleo de hierro de dispositivo de montaje superficial (SMD) tienen una capacidad de aislamiento eléctrico de 1500 VRMS para reducir el ruido y el EMI.La serie TCxG cumple o supera los requisitos eléctricos para equipos de comunicación Ethernet y Wi-Fi del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) 802.3 especificación, en particular los requisitos de transmisión Ethernet 1G, 2.5G, 5G y 10GBASE-T, así como los requisitos de aplicación PoE de la clase 4 6/8 de IEEE 802.3bt.
El transformador de red de la serie TCxG adopta núcleos magnéticos de especificación 1812 (4732) y su diseño es compatible con el diseño estándar de seis placas de PCB.La serie TCxG00P alcanza una capacidad de gestión de PoE de 60 W en unEl transformador de la serie TCxG001P puede transmitir 90 W de potencia y está diseñado en un paquete de 4,60 ± 0,25 mm x 3,40 mm específicamente para diseños de núcleos magnéticos pequeños.Los ingenieros de Pulse Electronics recomiendan dejar espacio extra en el lado del cable del transformador para reducir el aumento de temperatura a alta potenciaLa temperatura de trabajo de este transformador es de -40 °C a +85 °C, incluido el aumento de temperatura causado por el autocalentamiento de los componentes.
Ambos diseños tienen pérdidas de inserción inferiores a -1 dB a frecuencias de hasta 200 MHz.los transformadores de la serie TCxG están diseñados específicamente para su uso con estrangulamientos magnéticos SMTEstas bobinas de estrangulamiento ayudan a filtrar el ruido electrónico en las señales y se utilizan junto con transformadores LAN a velocidades de datos para garantizar la compatibilidad de impedancia.Estos estrangulamientos son adecuados para núcleos magnéticos más pequeños 0805 (2012) (2,00 mm x 1,2 mm) y pueden colocarse de manera flexible en el diseño de PCB debido a la ausencia de restricciones de polaridad.
El transformador TCxG y su estrangulamiento emparejado adoptan un diseño modular flexible, junto con soporte para la función de alimentación PoE,lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones como la interfaz hombre-máquina (HMI), conmutadores LAN Ethernet industriales, routers y servidores, así como puntos de acceso inalámbricos 5G y Wi-Fi (WAP).
Combinando la conectividad con ICM
Aunque especificar transformadores LAN y estrangulamientos magnéticos por separado tiene flexibilidad, muchas aplicaciones requieren soluciones integradas.ICM integra transformadores LAN con estrangulamientos magnéticos y enchufes RJ45 para enchufes de cables Ethernet, manteniendo la compatibilidad con los chips PHY comúnmente utilizados.
En el ICM Ethernet de la serie Pulsejack JXT7 de Pulse Electronics (Figura 2), estos componentes trabajan juntos para lograr velocidades de datos de hasta 10 Gbps según lo especificado por IEEE 802.3an, o operación de múltiples velocidades de 2.5 Gbps y 5 Gbps según lo especificado en la norma IEEE 802.3bz. Esta serie también puede proporcionar hasta 140 W de potencia CC según lo especificado por IEEE 802.3bt a través de cables de 100 pies de largo sin blindaje de pares retorcidos (UTP) (como los cables Cat5e o Cat6).
ICM de la serie JXT7 de Pulsejack de Pulse Electronics
Figura 2: El ICM de la serie Pulsejack JXT7 combina transformadores LAN, estrangulamientos magnéticos y enchufes RJ45, que admiten velocidades de transmisión de datos de 1 Gbps a 10 Gbps y hasta 140 W DC PoE.Está empaquetado en un paquete SMD resistente y duradero, por lo que es una opción ideal para WAP.
Las dimensiones generales de JXT7 ICM son de 34,29 mm de profundidad, 16,51 mm de ancho y 13,33 mm de altura..3 R. Esta serie cuenta con un diseño completo de blindaje electromagnético, que incluye placas de resorte EMI superior e inferior, así como placas de conexión a tierra adicionales.adecuado para aplicaciones industriales y al aire libre en el rango de temperatura de -40 °C a +85 °C.
Elevar la construcción de la red a un nuevo nivel
ICM es un componente clave para conectar dispositivos individuales a redes Ethernet industriales, pero construir esta red requiere switches, routers,y antenas que puedan coincidir con la velocidad de transmisión de datos de los dispositivosCon el fin de mantener la utilización del espacio del taller de la fábrica lograda por la tecnología compacta ICM y PoE, estos dispositivos de red deben adaptarse al diseño de PCB existente.
Uno de los métodos para lograr esta tasa de utilización es el uso de Ball Grid Array (BGA), que puede lograr un empaquetado de alta densidad de componentes de red en dispositivos SMD.El módulo LAN SMD BGA Ethernet de 1 GB de Pulse Electronics (Figura 3) admite conexiones Ethernet desde 10BASE-T hasta 1000BASE-T, proporcionando hasta 70 W de PoE de CC a densidades inferiores a 140 mm2 por puerto.
Módulo LAN Ethernet SMD BGA de 1 GB de Pulse Electronics
Figura 3: El módulo LAN SMD BGA Ethernet de 1 GB de Pulse Electronics es un interruptor de red actualizable que admite PoE avanzado y también admite velocidades de transferencia de datos de hasta 1 Gbps. (Fuente de imagen:Electrónica de pulso)
Estas unidades se pueden instalar en lugares que admiten componentes más antiguos con tasas de datos o potencia más bajas, y se pueden instalar en el espacio detrás de un conector 2xN con dos filas de puertos,cada fila que contenga de uno a ocho puertosLa temperatura de funcionamiento nominal de los módulos diseñados para entornos industriales es de -40 °C a +80 °C.
Estos módulos de alta densidad también admiten la adición de antenas 5G para comunicación de video inalámbrica.Las soluciones de antena de aplicación 5G como la antena de Pulse Electronics (Figura 4) se pueden instalar dentro de los dispositivos en PCB o placas de circuitos flexibles (FPC)La selección de las antenas depende de la velocidad y ancho de banda de transmisión de datos requeridos, la distancia al receptor,y obstáculos o factores de interferencia durante la transmisión de datos.
Estas antenas soportan la transmisión 5G en el rango de frecuencia media a baja entre 617 MHz y 7125 MHz.Los datos pueden transmitirse desde sensores a dispositivos inteligentes a altas velocidades de datos y baja latencia.