Phoenix Contact A/S

En data dinosaur i form

Robuste RJ45 stik til industriel anvendelse

RJ45 er en uundværlig del af det industrielle Internet of Things (© 4Novembers@shutterstock.com)

RJ45 stik benyttes i applikationer lige fra husholdning og kontor til et bredt udvalg af industrielle sektorer. Der er imidlertid specielle krav til industrielle miljøer. Med et nyt program af RJ45 stik leverer Phoenix Contact det rette komponentinterface til industriel anvendelse og hjælper denne uelskede standard grænseflade med at blive populær igen.

Intet andet stik er synonymt med sit anvendelsesområde som RJ45 er det (RJ = Registered Jack) – og det er derfor ofte karakteriseret forkert i hele verden. Faktisk er de Ethernet interfaces, vi kender i dag, også modulære stik med maksimalt 8 poler, som alle er udstyret med kontakter (8P8C = 8 poler, 8 kontakter). Men stik i dag har hverken poltildeling eller isoleringen til fælles med RJ45’s telefon interfaces, som blev registreret af Federal Communication Commission (FCC) i USA i 1970’erne. I stedet for at blive anvendt i private telefonsystemer, anvendes stik i dag i snart sagt alle netværkskomponenter. Fra DSL routere til smart TV og varmekontrolsystemer har intelligente Ethernet kompatible komponenter været udstyret med disse kompakte datagrænseflader i årtier.

Konstant stigende antal applikationer

Den globale tilgængelighed, de mange forskellige varianter og prisen på komponenter og kabelstik er årsagerne bag deres udbredte anvendelse. Det konstant stigende antal applikationer med øgede dataoverførselshastigheder og sikkerhedskrav skubber imidlertid RJ45 stik til grænsen af deres mekaniske og fysiske egenskaber.

Så hvordan kan et datainterface, som oprindeligt blev designet til husholdnings- og kontorapplikationer blive forstærket til industrielle applikationer uden at skade standardspecifikationer? Svaret ligger i den rigtige kombination af kabler og komponentstik.

Høje krav til RJ45

Antallet af Ethernet-baserede kommunikationssystemer, som erstatter gamle fieldbusser, vokser enormt inden for industriel kommunikation. Ifølge et studie udført af HMS Networks i 2019 er markedsandelen for industrielle Ethernet systemer på 59%, hvilket er en årlig vækst på 20% [1]. Sammen med antallet af kommunikationsenheder vil antallet af nødvendige datainterfaces naturligvis også stige. Efterspørgslen efter industriegnede RJ45 stik er derfor stor.

I mellemtiden anvendes RJ45 sokler særligt til direkte montage på printkort i utallige designs. De originale uskærmede varianter blev hurtigt efterfulgt af helt skærmede stik med forgyldte kontaktorer, som skulle imødekomme kravene fra industrielle miljøer.

Stort toleranceområde

Der er imidlertid stadig udfordringer med kompatibiliteten mellem RJ45 stik og sokler fra forskellige producenter. I applikationer, der udsættes for store mekaniske belastninger eller kraftige vibrationer, forårsager forskellige typer fjederkontakter og arrangementer inde i soklen ofte kontakteringsfejl, som betyder, at en stabil Ethernet kommunikation mellem field komponenterne ikke længere er mulig.

Sådanne kompatibilitetsfejl kan ultimativt føres tilbage til det store toleranceområde i RJ45 standarden. Hvis man tænker på, hvordan det fysisk realiserede kontaktsystem har en væsentlig indflydelse på kontaktkvaliteten mellem stik og sokkel, bliver det tydeligt, at standarden her kun er en standard ramme, som ikke tilbyder den nødvendige grad af pålidelighed for alle typer applikationer.

Derfor har forskellige producenter udviklet mere robuste kontaktsystemer til industriel brug. Det omfatter M12 eller push-pull varianterne fra Phoenix Contact. Takket være deres materialevalg, deres lukkede design og deres mekanisk stabile stikhus overgår disse varianter standard RJ45 systemet, hvad angår pålidelighed, robusthed og beskyttelsesgrad. De er designet til IP-beskyttede områder og er derfor overdimensionerede til industrielle applikationer uden øget støv, snavs eller beskyttelse mod vandsprøjt.

Optimeret kontaktdesign

Kabel- og komponentstik fra serien RJ45 Industrial er designet til industrielle og semiindustrielle applikationer

Phoenix Contact har udviklet et robust, skræddersyet design til kabel- og komponentstik til disse applikationer. Designet af RJ45 Industrial serien tilbyder en højere grad af pålidelighed end de tidligere standard interfaces.

For at opnå optimal pressekraft og kontakt mellem stik og sokkel har udviklerne tilpasset stikdybden til soklens fjederkontakter. Resultatet er en højere kontaktkraft og bedre mekanisk stabilitet, når stikket sættes i og dermed højere tolerance, hvad angår påvirkning af belastninger som vibrationer og trækstyrke.

To specielle kabelstik, der presser fjedrene, giver ekstra stabilitet. De sidder på den øverste del af stikket ved siden af låseklemmen og forbedrer kontaktpresset, når det er isat. Dette minimerer også de toleranceforskelle mellem stik og sokkel, som kan føre til kontaktafbrydelse ved store mekaniske belastninger.

Skærmede kontakter øger pålideligheden

Da komponenternes interface ofte er under øget mekanisk belastning på grund af vibrationer og trækstyrke fra kablet, har Phoenix Contact også udstyret den industrielle series sokler med skærmede kontakter. Som navnet antyder, bruges disse kontakter primært til at skærme signal kontakter fra elektromagnetisk påvirkning og til at forsætte denne skærmning uden afbrydelser i komponentdesignet. En positiv bivirkning er, at det også øger den mekaniske stabilitet på printkortet og på denne måde tilbyder forbedret beskyttelse selv ved konstante vibrationer.

Udover forbedrede elektromekaniske egenskaber tilbyder RJ45 Industrial serien også øget temperaturstabilitet sammenlignet med konventionelle RJ45 interfaces. Det særlige

Det optimerede kontaktsystem sikrer en høj grad af elektromagnetisk stabilitet ved vibrationer eller stød

fiberglasforstærkede højtemperatur-kunststof er designet til en driftstemperatur fra -40°C til ca. 100°C. Det er ikke kun relevant i tilfælde af høje temperaturer i for eksempel produktionslinjer. Med høj pakningstæthed i selve komponenten eller i styretavlen kan manglen på luftcirkulation hurtigt føre til høje temperaturer og temperaturudsving. Materialer med høje ekspansionskoefficienter er mere følsomme overfor disse udsving, og derfor kan den elektriske funktionalitet ikke garanteres på samme måde.

LED-displays for mere bekvemmelighed

Valgfrie, hybride LED’er gør det muligt for brugere og serviceteknikere i marken nemt at tjekke tilstanden for datagrænsefladerne og dermed komponenternes funktionalitet. Kombinationen af to LED par – en gul og en grøn – muliggør fleksibel visualisering af den elektriske funktionalitet og den aktive datatilslutning, afhængigt af, hvordan komponenten er blevet programmeret.

Overblik

Den hastigt øgede automatisering og digitalisering af industrielle og semiindustrielle applikationer har ført til en stor efterspøgsel efter robuste og meget tilgængelige data interfaces. RJ45 interfaces, som er almindelige inden for industri, er den ideelle løsning til applikationer, som ikke kræver nogen øget beskyttelse mod støv, snavs og vandstænk. Når kombinationen af kabelstik og komponentinterface er korrekt, kan producenter, installatører og brugere udelukke de ofte forekommende problemer med kompatibilitet og sikre høj systemrådighed.

Integrerede hybride LED’er visualiserer status for datainterfacet

Serien RJ45 Industrial viser, at der stadig er et stort potentiale i disse etablerede datainterfaces. Forbedret mekaniske og elektriske egenskaber gør i sidste ende disse dinosaurer inden for dataoverførsel egnede til industrielle applikationer – og samtidig en uundværlig del af det industrielle Internet of Things.

 

 

 

 

 

RJ45 Industrial — et overblik

 Dataoverførselshastigheder på op til 10 Gbps i henhold til CAT6A

  • Kabelstik med IDC lyntilslutning
  • Ledertværsnit: AWG 22-26 – stive og fleksible
  • Valgfrie LED’er til optisk statusvisning
  • Driftstemperaturer: -40°C til ca. +100°C
  • Til THR- og bølgelodning
  • Lige og vinklede varianter med valgfri husafskærmningsfjedre

RJ45 Industrial – fordelene

 Dataoverførsel i henhold til CAT6A: Ideel til krævende Ethernet applikationer

  • Særlig modstandsdygtig overfor vibrationer til anvendelse i industrielle miljøer
  • Støjfri dataoverførsel med høj modstand overfor ESD og EMC
  • Tray packaging til behandling i automatiserede reflow processer