Nola aukeratu datu kable zuzena industi aplikaziotarako

Datu kable denak ez dira berdinak. Erabiltzaile asko ez da horretaz ohartzen bere industri aplikaziotan datu igorpen prozesuan etenak eta arazoak eduki arte. Artikulu honetan, industri Ethernet edo bus kableak aukeratzerakoan ematen diren akats nagusienak azpimarratu eta nola ekidin azalduko dugu.

Komunikazioan parte hartzen duten kable eta eroale denei datu kable deitzen zaie. Hala ere, desberdintasunak daude hauen barruan, adibidez kobrezko zein zuntz optikoko kableen barne egituran. Kobrezko datu kableen artean aukera desberdin asko dago, frekuentzi baxukoak, koaxialak, telefonikoak, bus teknologiakoak, Ethernet sistema zenbaitzu erabiltzen dutenak edota aplikazio berezietan gigahertzio mailako igorpena behar duten mikro-uhineko kableak, adibidez. Behar den kablea aukeratzerako orduan akatsak egin ezkero, honek ondorio larriak ekarri ditzazke etete eta hutsegiteak ekarriz.

Orokorrean, kapazitate baxukoak dira. Honek esan nahi du datuak igortzeko prozesuan ahal den eta energi kopuru txikiena metatzen dela kablean bertan. Energi elektriko honen metatzeak ondorio negatiboak dakartza seinalearen kalitatean. Kablearen kapazitatea, hein batean behintzat kablearen isolatzailearen esku dago. Bus eta Ethernet teknologiako kable modernoek PE edo PP bezalako materialak erabiltzen dituzte, isolamendu ona eskaintzen dutelako eta hau konstante dielektrikoaren bidez neurtzen da. Zenbat eta balore baxuagoa izan, hobeagoa izango da isolatzeko materiala eta txikiagoa izango da kablearen kapazitatea. Horregatik erresistentzi dielektriko maila bera erabiltzen den kasutan isolagarri finagoa erabili daiteke.

1. irudia: Isolatzaile konparazio taula

Datu igorpen zuzena kablearen egitura zuzenaren bitartez lortzen da. Eroale solido bat, erabateko borobila eta diametro uniformeduna izango litzateke errendimendu elektriko onena emango lukeena. Ethernet eta bus kableak fabrikatzerako orduan AWG metrika erabiltzea nahiago izaten da, honen fabrikazio malguak eroale erabateko borobila duelako azken emaitza moduan. Kable metrikoak ez dira hain erabilgarriak aplikazio hauetarako, izan ere fabrikazio agrupatua dutelako eta ez direlako erabateko borobilak izaten. Honek kablearen kapazitazioan eragina dauka frekuentzi altuko datu igorpen prozesuan eragin zuzena daukalarik.

Industri Ethernet eta bus kableak aukeratzean akatsik nagusienak

a)  Maiztasun txikiko kableak maiztazun handiko aplikaziotarako

Maiztasun baxuko kableak aukeratzea maiztasun altuko Ethernet konexiotarako izaten da akatsik nagusienetako bat. Kable hauek kapazitate baxukoak ere badira, baina Ethernet estandarrak eskatzen duen inpedantzia mailarekiko maila desberdin bat erakusten dute. Honek desfase edota etenaldiak ekartzen ditu. Frekuentzi baxuko datu kableetan, barne eroale pareak paraleloki joaten dira. Honek esan nahi du 4 barne eroaleen lay length baloreak berdinak direla. Maiztasun altuko aplikazioetara zuzendutako Ethernet kableak optimoki desakoplatuak egon behar dira, eta hau eroale bakoitzaren lay length baloreak desberdinak direnean lortzen da. Beraz eroale txirikordatu pareen distribuzioa kontutan hartu beharrekoa da.

2. irudia: Decoupling

b) Txirikorda bateratu klasikoa Star quad izan beharrean

Industri komunikazioko estandar askok, PROFInet, EtherCAT o SERCOS III kasuko, bi pare txirikordatuz osaturiko eroaleak daramatzan kableak erabiltzen dituzte, eroaleen txirikordatze edo trenzatua “Star quad” izeneko sisteman egiten delarik, datu igorpenerako egokiena berau. Sistema honetan 4 eroaleak erabateko forma borobilean daude trentzatuak. Honek daukan onurarik handiena igorpen prozesuan erabiltzen den denboran aldaketarik ez egotea da. Hau desberdina da eroale trentzatu pareak dituen kable tradizionalean, izan ere hauek 2 length lay desberdin behar dute izan bete beharreko desakoplamendua dela eta. Kable barruko eroale pareen txirikordatze aproposena ez bada aukeratzen, arazoak egon daitezke igorpen prozesuan eta prozesu horretarako behr den denboran ere aldaketak egon daitezke.

3. irudia: Pare trenzatu klasikoa vs. "Star quad"

Star quad distribuzioan, diagonalki kontrara dauden eroaleek par elektrikoa osaten dute. Erregela hau ez bada kontutan izaten kablea konektatzerakoan, inpedantziaren ezaugarria eta NEXT (Near-end Crosstalk) balorea aldatu egiten dira, honek trasmisioaren kalitatean daukan eraginarekin. NEXT baloreak igorlearen aldean neurtzen den pare batek beste pare batek sortutako interferentzia jasateko duen ahalmena neurtzen du. Kasu honetan 4 nukleodun eta apantailamentua duten sentsore kableak ere ez dira aukerakoak frekuentzi altuko Ethernet edo bus industri kable moduan erabiltzeko, nahiz eta bere barne egiturak hori pentsarazi. Izan ere, eroaleen isolamenduaren erresistentzia ez dago Ethernet-erako diseinatua eta distribuzioa ez da erabateko borobila. Horregatik kable honek ez luke ondo funtzionatuko bere inpedantzia, NEXT eta atenuazio baloreak ez direlako bateragarriak.

c)  Kable luzeegiak edota diametro txikiegia

Beste adibide argi bat kable luzeegiak aukeratzea izaten da. Ethernet estandarraren arabera, 100 metroko luzeraren ondoren errepikagailu bat jarri behar da. Honek seinale ahula jaso eta berriro ere  seinale indartsu bihurtu ondoren berbidali egiten du. Praktikan, batzutan 100 metro baino luzeagoak diren segmentuak aurki daitezke baina hauek ez dituzte estandarrak betetzen. Azken kasu hauetan, tenperaturaren handitzeak, zaharkitzeak eta beste zenbait faktorek akatsak eta hutsegiteak ekar ditzakete. AWG26 ko diametrodun kable finenak 60-70 metro arte funtzionatu dezakete behar bezela. Gogoratu beharra dago kableen arteko konexioak seinalearen kalitatean zerikusia izan dezaketen lotze puntuak direla, atenuazio eta erreflexioagatik seinalearen pobretzea ekar dezaketelarik.

d) Konektore okerra

Ohikoa izaten da Ethernet aplikaziotan estandarrak ez diren edota aurretik probatuak izan ez diren konektoreak erabiltzea, adibidez Sub-D edo M12 konektoreak, A kodifikazioa dutelarik eta 8 pinetako diseinua. Konektore hauek datuak trasmititzen dituzte, baina seinale horren kalitatea era nabarmenean jeisten da NEXT balorea baxuagoagatik. Honen arrazoi nagusia erdiko pinaren posizioa da, honek ez ditu estandarrak betetzen eta datu igorpen prozesuan oztopo bihurtzen da.

4. irudia: Konexio mota desberdinak

Ethernet estandarraren arabera, datu igorpenerako konektore apantailatu aproposak ondorengoak lirateke:

• RJ45 4-pin (100 Mbit 4-pin)
• RJ45 8-pin (Gbit 8-pin)
• D-coded M8 & M12 (100 Mbit)
• A-coded M8 4-pin (100 Mbit)
• P-coded M12 (100 Mbit)
• X-coded M12 (Gbit)
• Ix Industrial (Gbit)
• Mini-IO
• SPE (Single Pair Ethernet)

Gainera, badaude PROFInet, EtherCAT edo SPE (Single Pair Ethernet) bezelako estandarrak datuak eta energia konektore hibrido bakarrarekin bidal ditzaketenak. Hauek IEC araua betetzen dute, erakunde ofizialek ebaluatuak izan dira edota estandarizazio prozesuan daude.

Ethernet konektore hibrido estandarizatuak:

• M8 SPE acc. to IEC 63171-6
• M12 SPE acc. to IEC 63171-7
• Y-coded M12 acc. to IEC 61076-2-113
• M23 acc. to IEC 61076-2-117
• RJ45 Hybrid acc. to IEC 61076-3-106
• Ix Industrial acc. to IEC 61076-3-124

Badaude konektore fabrikatzaile batzuk estandarizatu gabe dauden soluzio hibridoak dituztenak bere produktu sortaren barruan, baina probatu eta ebaluatuak izan dira Ethernet-en araudia betetzeko. Jarraitu beharreko oinarrizko printzipio gisa, Ethernet konektore estandarizatu eta ebaluatuak erabiltzea gomendatzen da.

Ideia nagusia

Industri aplikaziotara zuzendutako datu kableak aukeratzeratko orduan, erabiltzaileek araudi aproposak jarraitu behar dituzte akatsak eta arazoak ekiditeko. Horretaz gain kableen luzeera, konektoreen konexio mota eta instalazio eta kable osagarrien diametroa kontutan hartu beharreko gauzak dira. Osagaien zaharkitzeak ere epe luzera trasmisioaren kalitatean eragina izan dezake eta etenak sortarazi. 45 urteko esperientzia bizkarrean duela, HELUKABEL konexio teknologian aditua da eta gustora aritzen da bezeroei laguntzen bere industri aplikaziotara zuzendutako Ethernet edo bus kable aproposen aukeraketa prozesuan

By URKUNDE, 27-06-2024