Několik různých datových kabelů se vznáší před digitální grafikou

Měděná datová kabeláž Spolehlivý přenos dat osvědčenou technologií

Automatizace procesů je klíčovým prvkem mnoha oblastí použití: v infrastruktuře, v budovách nebo v průmyslu. Do sítí je integrováno stále více účastníků. V důsledku stále se zvětšujících objemů dat a rostoucích přenosových rychlostí je kabeláž stále složitější. Měděná datová kabeláž se osvědčuje již celá desetiletí.

Zvyšující se datové a přenosové rychlosti kladou stále větší nároky na přenosovou techniku a tím i na přenosové kabely a připojené konektory. Nezbytný je perspektivní vývoj a produkty. V opačném případě není možný bezpečný přenos dat. Problémy, které se vyskytují v domácích aplikacích lze většinou tolerovat. V průmyslových aplikacích však mohou chybné přenosy způsobit vysoké náklady. Díky svým dobrým fyzikálním a mechanickým vlastnostem zajišťují měděné kabely spolehlivé připojení pro přenos dat.

Výhody

  • Přenos dat optimalizovaný z hlediska nákladů díky dlouholetým zkušenostem
  • Spolehlivá ochrana před krádeží dat: Data nelze získat přes kabel
  • Standardizovaná rozhraní, jako jsou konektory RJ45, USB, HDMI, D-SUB a koaxiální konektory a také kulaté konektory v provedení M8 a M12
  • Optimální elektrické vlastnosti díky plným měděným vodičům
  • Vysoká míra know-how díky vývoji a domácí výrobě
Měděné datové konektory s kabely rozložené vedle sebe

Měděné vodiče při použití

Proč měděné vodiče? – Měděné kabely používají různé technologie k přenosu proudu a napětí k napájení zařízení elektřinou a daty. Měď má pro přenos elektrické energie ideální vlastnosti. Zčásti se v levných vodičích používají alternativní materiály, jako je hliník, které však nabízejí mnohem menší výkon – u hliníku jsou to asi dvě třetiny elektrické vodivosti.

Na trhu je dostupná široká nabídka měděných vodičů, takže je téměř pro každou aplikaci s určitým protokolem k dispozici optimální vodič s konektory. Příkladem jsou konektory D-SUB k VGA připojení monitorů k počítačům. Protokol PROFINET je naproti tomu velmi rozšířen v průmyslu. Velmi často je přenášen pomocí konektorů RJ45 ve dvoupárových nebo čtyřpárových kroucených dvojlinkách.

Vývoj technologie je již velmi pokročilý, přesto na trhu najdeme další inovace. Dobrým příkladem je Single Pair Ethernet, přenos ethernetových protokolů pouze jedním párem vodičů. Pro tuto novou technologii byly navrženy zcela nové vodiče a konektory, které byly zase normativně zakotveny. To vyžaduje standardizaci rozhraní.

Měděné datové kabely v provedení RJ45 a Single Pair Ethernet a také M8

Jak jsou měděné datové kabely konstruovány?

Obecně rozlišujeme mezi dvěma druhy měděných datových kabelů:

  • Koaxiální kabely, u kterých je jeden vodič veden centrálně uvnitř kabelu.

  • Splétané kabely, u kterých je v jednom kabelu vedeno několik vodičů, které jsou spolu spleteny. Buď jsou opleteny okolo centrálního vyplňovacího prvku – stejně jako u mnoha čtyřpólových kabelů. Nebo jsou vodiče jednoho páru a opět páry vodičů vzájemně spleteny – stejně jako u mnoha osmipólových kabelů. Poslední typ splétání se nazývá Twisted Pair – kroucené dvojlinky (TP).

Dále existují i další kombinace těchto základních struktur, např.  u vedení, která mohou hybridně přenášet data a výkon.

Struktura koaxiálního měděného kabelu

Vnitřní struktura koaxiálního kabelu L
Vnitřní struktura koaxiálního kabelu L
Vnitřní struktura koaxiálního kabelu L
Vnitřní struktura koaxiálního kabelu L

Plášť kabelu chrání vnitřní prostor koaxiálních kabelů před vnějšími vlivy. Pro zlepšení mechanických nebo tepelných vlastností a odolnosti je plášť zpravidla vyroben z plastových materiálů s přidanými přísadami. Tak je např. možné vylepšit kabel pro venkovní použití a dosáhnout odolnosti vůči vlhkosti a slunečnímu záření.

Vnitřní vodič může být proveden jako plný nebo s tenkými dráty. V obou případech mluvíme o pružném kabelu.

Mnoho pružných koaxiálních kabelů má stínění z hustě pleteného tkaniva z kovových lanek. Pro dosažení lepších stínicích vlastností lze také navíc použít kovovou fólii nebo plast potažený kovem. Naproti tomu existují kabely s plným fázovým vodičem. Tyto tuhé kabely jsou označovány jako semirigidní kabely.

Dielektrikum je izolační materiál mezi vnitřním a fázovým vodičem. Může být z plastu nebo také z plastových kroužků stejně jako ve většině případů z plastové pěny, např. polyetylenu.

Vnitřní struktura koaxiálního kabelu L

Důležitým parametrem při přenosu je útlum signálu přenosovým médiem. Vzhledem k tomu, že tento útlum závisí na přenosové frekvenci, je uváděn v různých frekvencích – obvyklé jsou typické frekvence jako např. u WLAN 2,4 GHz nebo 5,8 GHz. Velmi rozšířené jsou kabely s impedancí 50 Ω nebo 75 Ω. Přitom by měly být používány společně pouze kabely a další komponenty se stejnou impedancí. Při jejich kombinování může dojít k chybnému přizpůsobování. To způsobuje nežádoucí odrazy.

Vnitřní struktura koaxiálního kabelu L

Typickým příkladem použití koaxiálních kabelů je propojení vysílače nebo přijímače s anténou např. v sítích LTE, WLAN, 5G a Campus.

Struktura kroucených párových měděných kabelů

Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil
Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil
Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil
Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil
Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil
Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil

Měděné datové kabely mají zpravidla jeden vnější plášť, který chrání vnitřní oblasti kabelu před vnějšími vlivy. Tento plášť je obvykle vyroben z plastového materiálu, jako je např. polyuretan (PUR), polyvinylchlorid (PVC) nebo polyetylen (PE). Pro zlepšení mechanických nebo tepelných vlastností a odolností jsou tyto materiály doplněny přísadami.

Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil

Pod pláštěm kabelu mají měděné datové kabely obvykle elektrické stínění proti vnějším vlivům. Obvyklé jsou dvě různé koncepce stínění: stínicí opletení, opletení z kovových pramenů s hustými oky (Screened = S) a také stínicí fólie, fólie z kovu nebo plastu potaženém kovem (Foiled = F). Celkové stínění kabelu je tedy označeno S, F nebo SF.

Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil

Stínění nemusí mít pouze celý kabel. Také jednotlivé páry vodičů mohou být od ostatních párů vodičů stíněny vlastním stíněním v podobě stínicí fólie(Foiled Twisted Pair = FTP).

Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil

U kabelů kroucené dvoulinky jsou vzájemně spleteny dva vodiče a dále vzájemně tyto dvojice vodičů.

Osmipólový kroucený párový kabel SF/FPT se čtyřmi páry žil

Jednotlivé vodiče měděného datového kabelu se skládají z plastové izolace a měděného jádra. To se liší v závislosti na účelu použití. U__pokládkových kabelů__ se jedná o plné měděné jádro. U pružných kabelů je toto jádro tvořeno 7 nebo u vysoce ohebných kabelů 19 lanky. Průřez jednotlivých žil je uváděn v jednotkách American Wire Gauge (AWG). Velmi běžná je AWG 22 pro čtyřpólové kabely a také AWG 26 pro osmipólové kabely.

Měděné kabely s různými měřicími přístroji při vysokonapěťové zkoušce

Jaký je výkon měděných kanálů?

Výkon měděného datového kabelu jako surového kabelu je specifikován kategorií přenosu. Pro osvětlení rozdílů v kategoriích a zkušebních metodách se i zde vyplatí podívat se do protokolu ethernetu.

Surové kabely jsou definovány vlastními normami. V těchto normách jsou specifikovány i zkušební metody a také elektrické mezní hodnoty pro testované parametry. Příkladem takového testovaného parametru je činitel zpětného útlumu. Tato hodnota měří signál odražený vedením na straně vysílače. Mezní hodnoty, které je nutné dodržovat, se však výrazně liší, v závislosti na tom, zda se měří surový kabel, kabel osazený konektorem (měření propojovacího kabelu – Permanent-Link-Test – ISO 11801) nebo celá přenosová trasa (kanálový test – ISO 11801).

Zkušební technik s měděným kabelem a uspořádáním měření

Přísné hodnoty musí na tomto místě splňovat osazený kabel, neboť představuje pouze část přenosové trasy. Mezní hodnoty pro přenosové trasy jsou odpovídajícím způsobem slabší, takže lze kompenzovat díly, které jsou slabší v důsledku stárnutí nebo dalších efektů. Pro minimalizaci vlivů měřicího přístroje se při kanálovém měření zaslepí první a poslední konektor. Pokud je propojovací kabel měřen pomocí kanálového testu pro přenosovou trasu, nemá toto měření žádnou vypovídací hodnotu, neboť jsou obě zástrčky kabelu zaslepeny.

Pohledem do datového listu a na přenosové vlastnosti propojovacího kabelu lze zjistit, která metoda měření se použije. Kabely s kanálovým testem musí být označeny přenosovou třídou, kabely s testem Permanent-Link musí být označeny kategorií přenosu. Bohužel to vždy nelze zjistit testováním kabelů, takže je při výběru kabelu nutná opatrnost.

Nakonec je nutné se zaměřit na schválení propojovacího kabelu RJ45 tak, jak je také prováděno u společnosti Phoenix Contact:

  1. Zkouška surového kabelu 100 m dle
  2. Provedení 2metrových propojovacích kabelů se dvěma konektory RJ45
  3. Test propojovacího kabelu Permanent-Link (ne Channel-Link) dle
  4. Schválení kombinace konektoru a kabelu pouze po úspěšném dokončení všech testů

*Podle zkušeností společnosti Phoenix Contact jsou podle současných standardů nejkritičtější délkou pro propojovací kabely dva metry.

Měděný datový konektor, který je oběma rukama osazován pro RJ45

Měděná řešení pro polní kabeláž

Ať už na vašem stroji, v budovách nebo ve venkovních oblastech: Řešení připojení jsou dokonalou volbou v každém prostředí. Využijte přitom pro vaši aplikaci tyto produktové vlastnosti:

• Přenosové rychlosti až 10 Gbit/s
• Inovativní hybridní kabeláž
• Řešení od IP20 do IP69K
• Pružinové připojení, připojení Pierce a IDC
• 360° koncepce stínění

Měděné datové konektory pro připojení sítí a polních sběrnic

Řešení na bázi mědi pro připojení přístrojů

Používejte ve svém zařízení výkonné konektory a vodiče, které lze osadit přímo na místě. Ať je to perspektivní vysokorychlostní kabeláž s přenosovou rychlostí až 10 GBit/s nebo inovativní hybridní kabeláž: Společnost Phoenix Contact vám nabízí rozsáhlý produktový program různých druhů konektorů pro různé přenosové vlastnosti – od SPE, RJ45, HDMI, USB, koaxiální konektory pro desky plošných spojů přes stěnové průchodky M12 až po konektory D-SUB.

• Přenosové rychlosti až 10 Gbit/s
• Inovativní hybridní kabeláž
• Řešení od IP20 do IP69K
• Pružinové připojení, připojení Pierce a IDC
• 360° koncepce stínění

Hodí se především pro tato odvětví

Měděné vodiče se používají rovněž v měřicí, komunikační a automatizační technice, ve zpracování dat a v řídicích jednotkách v oblasti strojírenství a investiční výstavby. Uplatňují se také při připojení serveru k přepínači a počítače k přepínači.

Ideálně vhodné pro tyto oblasti použití

Spolupracující robot ve výrobě produktů s ženou v pozadí
Pohled dovnitř frekvenčního měniče s konektory board to board
Datové konektory použité v rozvaděči
Zaměstnanci společnosti Phoenix Contact s iPadem a robotem na průmyslové výrobní lince
Inženýr s tabletem v moderní budově
Instalace monitorovací kamery na stožár
Spolupracující robot ve výrobě produktů s ženou v pozadí

Pro spolehlivý provoz robotů a dopravních systémů jsou nezbytné speciální koncepce stínění a vzájemně dokonale vyladěné komponenty odolné vůči namáhání v krutu. Komplexní automatizační procesy vyžadují komunikaci v mnoha oblastech. Spoléhejte na program měděných výrobků pro bezchybný přenos dat, který je připraven podle různých standardů přenosu. Patří sem mimo jiné Ethernet-APL, PROFINET, Ethernet CAT5 a EtherCAT P.

Více informací o připojení přístrojů
Pohled dovnitř frekvenčního měniče s konektory board to board

Měděné kabely se používají také v kombinaci s konektory board to board. Tyto konektory nabízejí stíněná i nestíněná řešení přenosu signálů a dat na malém prostoru v zařízení. Realizovat lze individuální orientace desek plošných spojů v různých provedeních podle způsobu použití, s různými výškami stohování a počtem pólů.

Více informací o board to board konektorech
Datové konektory použité v rozvaděči

Měděné komponenty v rozvaděči nabízejí řešení kabeláže pro aplikace Ethernet a PROFINET – vhodné pro váš systém přenosu dat.

Více informací o datových konektorech
Zaměstnanci společnosti Phoenix Contact s iPadem a robotem na průmyslové výrobní lince

Spolehlivá řešení připojení a konzistentní přenos dat do 10 GBit/s (CAT6A): propojovací kabel RJ45, USB a HDMI a také konektory RJ45 osaditelné bez pomoci speciálních nástrojů jsou ideálně vhodné pro speciální požadavky v realizaci průmyslové kabeláže. Pro spolehlivý provoz robotů a dopravních zařízení se využívají speciální koncepce stínění a měděné komponenty odolné vůči torznímu namáhání.

Více informací o průmyslové kabeláži IP20 a IP6X
Inženýr s tabletem v moderní budově

V inteligentních budovách jsou různé aplikace propojeny decentralizovaně. Inteligentní budova je možná až díky standardním připojením přístrojů, takže jednotlivé systémy budovy a jejich aplikace mohou vzájemně plynule komunikovat. Základem jsou konektory a propojovací kabely.

Více informací o přístrojových přípojkách v automatizaci budov
Instalace monitorovací kamery na stožár

Při přenosu dat ve venkovním prostředí např. v oblasti telekomunikace nebo obnovitelných energií jsou kladeny vysoké požadavky na použité komponenty. Speciální konektory pro venkovní aplikace odolávají náročným podmínkám okolního prostředí s velkými teplotními rozdíly, vlhkostí, UV zářením a vibracemi.

E-paper: Datové konektory
Přehled měděných datových konektorů
Chtěli byste prolistovat náš program na bázi mědi? – E-paper o datových konektorech vám poskytuje rovněž přehled odpovídajících připojení.
Otevřít e-paper
Přehled různých datových konektorů