Plusieurs câbles de données différents flottent devant le graphique numérique

Câblage cuivre pour la transmission de données Transmission fiable des données avec une technique éprouvée

L'automatisation des processus est au centre de nombreux champs d'application : dans l'infrastructure, dans les bâtiments ou dans l'industrie. De plus en plus de participants sont intégrés dans les réseaux. Le câblage devient de plus en plus complexe en raison de l'augmentation des volumes de données et des vitesses de transmission. Le câblage de données basé sur le cuivre a fait ses preuves depuis des décennies.

L'augmentation des débits de données et des vitesses de transmission pose des défis toujours plus grands à la technique de transmission et donc également aux câbles de transmission et aux connecteurs raccordés. Cela nécessite des développements et des produits à l'épreuve du temps. Dans le cas contraire, la transmission sécurisée des données est impossible. Dans les applications domestiques, les problèmes rencontrés sont généralement tolérables. Cependant, les transmissions défectueuses peuvent entraîner des coûts élevés dans les applications industrielles. Grâce à leurs bonnes propriétés physiques et mécaniques, les câbles en cuivre garantissent des connexions fiables pour la transmission de données.

Avantages

  • Transmission de données à coûts optimisés grâce à des années d'expérience
  • Protection fiable contre le vol de données : pas d'accès possible aux données via le câble
  • Interfaces standardisées comme les connecteurs RJ45, USB, HDMI, coaxiaux et D-SUB ainsi que les connecteurs circulaires M8 et M12
  • Propriétés électriques optimales grâce au conducteur en cuivre massif
  • Un savoir-faire élevé grâce au développement et à la fabrication en interne
Les connecteurs de données à base de cuivre avec câbles sont disposés de manière déployée les uns à côté des autres

Fil en cuivre dans l'application

Pourquoi le fil en cuivre ? - Les câbles en cuivre transmettent, à l'aide de différentes technologies, le courant et la tension nécessaires à l'alimentation des appareils en puissance et en données. Le cuivre possède des propriétés optimales pour transmettre l'énergie électrique. Des matériaux alternatifs comme l'aluminium sont parfois utilisés dans les conducteurs bon marché, mais ils offrent des performances bien moindres - pour l'aluminium, environ deux tiers de la conductivité électrique.

Les câbles en cuivre sont disponibles dans une large gamme sur le marché, de sorte qu'un câble optimal avec des connecteurs est disponible pour presque chaque application avec un protocole spécifique. Les connecteurs D-SUB pour le raccordement VGA d'un écran à un PC en sont un exemple. En revanche, le protocole PROFINET est largement répandu dans l'industrie. Celui-ci est souvent transmis par connecteur RJ45 dans des lignes à paires torsadées à deux ou quatre paires.

Le développement de la technologie est déjà très avancé, mais d'autres innovations sont néanmoins disponibles sur le marché. Un bon exemple est le Single Pair Ethernet, la transmission de protocoles Ethernet via une seule paire de fils. Pour cette nouvelle technologie, des câbles et des connecteurs entièrement nouveaux sont conçus, à leur tour définis par des normes. Cela favorise la standardisation des interfaces.

Câbles de données à base de cuivre en RJ45 et Single Pair Ethernet ainsi qu'en M8

Comment les câbles de données à base de cuivre sont-ils conçus ?

En général, on distingue deux types de câbles de données à base de cuivre :

  • Câbles coaxiaux, dans lesquels un conducteur est placé au centre du câble.

  • Câbles torsadés, où plusieurs conducteurs passent dans un câble et sont torsadés les uns par rapport aux autres. Soit ils sont torsadés autour d'un élément de remplissage situé au centre - comme c'est le cas pour de nombreux câbles à quatre pôles. Soit les fils d'une paire sont torsadés les uns par rapport aux autres et les paires de fils sont torsadées les unes par rapport aux autres, comme c'est le cas pour de nombreux câbles à huit pôles. Ce dernier type de câblage est appelé Twisted Pair (TP).

Il existe de plus d'autres combinaisons de ces structures de base, p. ex. pour les lignes qui peuvent transmettre des données et de la puissance de manière hybride.

La structure d'un câble coaxial en cuivre

Structure interne d'un câble coaxial en L
Structure interne d'un câble coaxial en L
Structure interne d'un câble coaxial en L
Structure interne d'un câble coaxial en L

La gaine de câble pour les câbles coaxiaux protège la partie intérieure du câble contre les influences extérieures. Afin d'améliorer les propriétés mécaniques ou thermiques et les résistances, cette gaine est généralement composée de matériaux plastiques auxquels sont ajoutés des additifs. Il est ainsi possible p. ex. de rendre les câbles aptes à être utilisés à l'extérieur et d'obtenir une résistance à l'humidité et aux rayons du soleil.

Le conducteur interne peut être massif ou composé de fils minces. Dans les deux cas, on parle de câble flexible.

De nombreux câbles coaxiaux flexibles possèdent un blindage constitué d'une tresse métallique à mailles serrées. Pour obtenir de meilleures propriétés de blindage, il est également possible d'utiliser en plus une feuille de métal ou de plastique recouverte de métal. À l'opposé, on trouve des câbles avec un conducteur extérieur massif. Ces câbles rigides sont appelés câbles semi-rigides.

Le diélectrique est le matériau d'isolation entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur. Celui-ci peut être constitué de plastique solide, de rondelles en plastique ou, comme dans la plupart des cas, d'une mousse en plastique, p. ex. du polyéthylène.

Structure interne d'un câble coaxial en L

Lors de la transmission, un paramètre important est l'atténuation du signal par le support de transmission. Comme cette atténuation dépend de la fréquence de transmission, elle est exprimée en différentes fréquences - les fréquences typiques p. ex. pour le WLAN 2,4 GHz ou 5,8 GHz sont courantes. Les câbles d'une impédance de 50 Ω ou 75 Ω sont très répandus. Il est alors recommandé de n'utiliser ensemble que des câbles et d'autres composants ayant la même impédance. En cas de mélange, des erreurs d'adaptation peuvent se produire. Celles-ci provoquent des réflexions indésirables.

Structure interne d'un câble coaxial en L

Une __application typique __ pour les câbles coaxiaux est la connexion de l'émetteur ou du récepteur à une antenne, p. ex. dans les réseaux LTE, WLAN, 5G et campus.

La structure d'un câble en cuivre à paires torsadées

Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs
Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs
Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs
Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs
Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs
Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs

Les câbles de données à base de cuivre ont généralement une gaine extérieure, qui protège les parties internes du câble des influences extérieures. Cette gaine est généralement en matière plastique, p. ex. en polyuréthane (PUR), en chlorure de polyvinyle (PVC) ou en polyéthylène (PE). Afin d'améliorer les propriétés mécaniques ou thermiques et les résistances, ces matériaux sont généralement mélangés à des additifs.

Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs

Sous la gaine du câble, les câbles de données à base de cuivre sont généralement dotés d'un blindage électrique contre les influences extérieures. Deux concepts de blindage différents sont courants : la tresse de blindage, un treillis à mailles serrées constitué de torons métalliques (Screened = S) ainsi que la feuille de blindage, une feuille de métal ou de plastique recouverte de métal (Foiled = F). Le blindage total du câble est donc indiqué par S, F ou SF.

Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs

Non seulement l'ensemble du câble, mais aussi chaque paire de fils peuvent être protégés des autres paires de fils par leur propre blindage avec une feuille de blindage (Foiled Twisted Pair = FTP).

Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs

Dans les câbles à paires torsadées, deux fils sont torsadés ensemble et les paires de fils sont torsadées l'une par rapport à l'autre.

Câble à paires torsadées SF/FPT à huit pôles avec quatre paires de conducteurs

Les différents fils d'un câble de données à base de cuivre sont constitués d'une isolation en plastique et d'une âme en cuivre. Celle-ci diffère en fonction de l'utilisation. Les câbles de pose sont constitués d'une âme en cuivre massif. Pour les câbles flexibles, cette âme est constituée de 7 fils ou de 19 fils pour les câbles très flexibles. La section des fils uniques est indiquée par l'unité de mesure American Wire Gauge (AWG). L'AWG 22 est très courant pour les câbles à quatre pôles et l'AWG 26 pour les câbles à huit pôles.

Câbles en cuivre testés à haute tension avec différents appareils de mesure

Quelles sont les performances des câbles en cuivre ?

La performance d'un câble de données à base de cuivre en tant que câble brut est indiquée par la catégorie de transmission. Pour expliquer les différences entre les catégories et les méthodologies de test, il vaut également la peine de se pencher sur le protocole Ethernet.

Les câbles bruts sont définis par des normes spécifiques. Ces normes définissent également des méthodologies de test ainsi que des limites électriques pour les paramètres à tester. Un exemple d'un tel paramètre à tester est l'affaiblissement de réflexion. Cette valeur mesure le signal réfléchi par le câble du côté de l'émetteur. Les valeurs limites à respecter diffèrent toutefois fortement selon que l'on mesure un câble brut, un câble équipé d'un connecteur (mesure de câble de jonction - test de liaison permanente - ISO 11801) ou une ligne de transmission complète (test de canal - ISO 11801).

Ingénieur de test avec un câble à base de cuivre et un dispositif de mesure

Les valeurs strictes doivent être respectées à ce stade par le câble confectionné, car celui-ci ne représente qu'une partie d'une ligne de transmission. Les valeurs limites pour les lignes de transmission sont en conséquence plus faibles, de sorte que le vieillissement ou d'autres effets peuvent compenser les parties plus faibles. Pour minimiser les influences de l'appareil de mesure, la première et la dernière connexion sont masquées lors d'une mesure de canal. Si un câble de jonction est mesuré à l'aide d'un test de canal pour la ligne de transmission, cette mesure n'a donc aucune valeur informative, car les deux connecteurs mâles du câble sont masqués.

Pour savoir quelle méthode de mesure utiliser, il suffit de consulter la fiche technique et les caractéristiques de transmission d'un câble de jonction. Les câbles avec test de canal doivent être indiqués avec la classe de transmission, alors que les câbles avec test de liaison permanente doivent être indiqués avec la catégorie de transmission. Malheureusement, il n'est pas toujours possible de le vérifier en testant les câbles, et la prudence est donc de mise lors du choix du bon câble.

Pour finir, nous nous concentrerons sur la validation d'un câble de jonction RJ45, comme cela se fait également chez Phoenix Contact :

  1. Test de câble brut 100 m après
  2. montage d'un câble de jonction de 2 mètres* avec deux connecteurs RJ45
  3. Test de câble de jonction avec liaison permanente (et non une liaison de canal) après
  4. validation de la combinaison connecteur/câble uniquement une fois l'ensemble des tests réussis

*Selon l'expérience de Phoenix Contact, deux mètres représentent la longueur la plus critique pour les câbles de jonction selon les normes actuelles.

Connecteur de données à base de cuivre confectionné à deux mains pour RJ45

Solutions à base de cuivre pour le câblage terrain

Que ce soit directement sur votre machine, dans des bâtiments ou même en extérieur : les solutions de connexion sont le choix idéal dans n'importe quel environnement. Exploitez pour cela ces propriétés de produits pour votre application :

• Vitesses de transmission jusqu'à 10 Gbit/s
• Câblage hybride innovant
• Solutions pour IP20 à IP69K
• Raccordements à ressort, Pierce et IDC
• Concepts de blindage à 360°

Connecteurs de données à base de cuivre pour la connexion de réseaux et de bus de terrain

Solutions basées sur le cuivre pour le raccordement des appareils

Utilisez dans votre appareil des connecteurs et des câbles performants et pouvant être confectionnés sur place. Qu'il s'agisse d'un câblage haut débit à l'épreuve du temps avec jusqu'à 10 Gbit/s ou d'un câblage hybride innovant : Phoenix Contact vous propose une vaste gamme de produits à différentes faces actives pour différentes propriétés de transmission - des connecteurs SPE, RJ45, HDMI, USB, coaxiaux pour le circuit imprimé aux connecteurs D-SUB en passant par les traversées de paroi M12.

• Vitesses de transmission jusqu'à 10 Gbit/s
• Câblage hybride innovant
• Solutions pour IP20 à IP69K
• Raccordements à ressort, Pierce et IDC
• Concepts de blindage à 360°

Conviennent parfaitement pour ces industries

Les fils en cuivre sont également utilisés dans les techniques de mesure, de communication et d'automatisation, le traitement des données et les automates dans la construction des machines et des installations. Ils interviennent également dans les connexions de serveur à switch et de bureau à switch.

Convient parfaitement à ces domaines d'utilisation

Robot collaboratif dans la fabrication de produits avec une femme en arrière-plan
Variateur de vitesse avec connecteurs carte-à-carte en vue intérieure
Connecteurs de données dans l'armoire électrique
Un collaborateur de Phoenix Contact avec un iPad et un robot sur une chaîne de production industrielle
Ingénieur avec tablette dans un bâtiment moderne
Installation d'une caméra de surveillance sur un mât
Robot collaboratif dans la fabrication de produits avec une femme en arrière-plan

Pour le fonctionnement fiable des robots et des installations de convoyage, des concepts spécifiques de blindage et des composants résistants à la torsion, parfaitement harmonisés, sont indispensables. Les processus d'automatisation complexes exigent une communication dans de nombreux domaines. Misez sur la gamme de produits à base de cuivre pour une transmission de données sans erreur, qui a été qualifiée en fonction de différentes normes de transmission. Cela comprend entre autres Ethernet-APL, PROFINET, Ethernet CAT5 et EtherCAT P.

En savoir plus sur le raccordement des appareils
Variateur de vitesse avec connecteurs carte-à-carte en vue intérieure

Les câbles en cuivre sont également utilisés en combinaison avec les connecteurs carte-à-carte. Ces connecteurs offrent des solutions blindées et non blindées pour la transmission des signaux et des données dans l'appareil dans un espace restreint. Des circuits imprimés avec différents designs, hauteurs d'empilage et nombres de pôles orientés vers l'utilisation peuvent être réalisés.

En savoir plus sur les connecteurs carte-à-carte
Connecteurs de données dans l'armoire électrique

Dans l'armoire électrique, les composants à base de cuivre offrent des solutions de câblage pour les applications Ethernet et PROFINET, adaptées à votre système de transmission de données.

En savoir plus sur les connecteurs de données
Un collaborateur de Phoenix Contact avec un iPad et un robot sur une chaîne de production industrielle

Solutions de raccordement fiables et une transmission des données continue jusqu'à 10 Gbit/s (CAT6A) : câbles de jonction RJ45, USB et HDMI ainsi que connecteurs RJ45 à confectionner sans outil spécial pour répondre aux exigences spécifiques du câblage industriel. Pour assurer un fonctionnement fiable des robots et des convoyeurs, il est essentiel de disposer de concepts spécifiques de blindage et de composants en cuivre résistants à la torsion.

En savoir plus sur le câblage industriel IP20 et IP6X
Ingénieur avec tablette dans un bâtiment moderne

Dans les bâtiments intelligents, différentes applications doivent être mises en réseau de manière décentralisée. Pour un bâtiment intelligent, des raccordements des appareils standardisés sont nécessaires afin que les différents systèmes des bâtiments et leurs applications puissent communiquer facilement entre eux. Les connecteurs et les câbles de jonction en constituent une base.

En savoir plus sur les raccordements d'appareils dans l'automatisation des bâtiments
Installation d'une caméra de surveillance sur un mât

Lors de la transmission de données à l'extérieur, p. ex. dans les secteurs des télécommunications ou des énergies renouvelables, les composants utilisés sont soumis à de grandes exigences. Des connecteurs spéciaux pour l'utilisation à l'extérieur résistent à des conditions environnantes complexes avec de grandes variations de température, de l'humidité, des UV et des vibrations.

E-paper : connecteurs de données
Aperçu des connecteurs de données en cuivre
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Différents connecteurs de données en un coup d'œil