Diversi cavi dati si muovono davanti alla grafica digitale

Cablaggio dati in rame Trasmissione dati affidabile con tecnologia comprovata

L'automazione di processo è al centro dell'attenzione in molti campi di applicazione: nelle infrastrutture, negli edifici o nell'industria. Nelle reti viene integrato un numero sempre maggiore di utenze. Il cablaggio sta diventando sempre più complesso a causa dell'aumento dei volumi di dati e della crescente velocità di trasmissione. Il cablaggio dati in rame ha dato prova di sé per decenni.

L'aumento della velocità dei dati e di trasmissione pone sfide sempre maggiori alla tecnologia di trasmissione e quindi anche ai cavi di trasmissione e ai connettori collegati. Pertanto, sono necessari sviluppi e prodotti a prova di futuro. In caso contrario, non è possibile garantire una trasmissione sicura dei dati. Nelle applicazioni domestiche, i problemi che si verificano sono generalmente tollerabili. Tuttavia, nelle applicazioni industriali le trasmissioni difettose possono comportare costi elevati. Grazie alle loro buone proprietà fisiche e meccaniche, i cavi in rame garantiscono connessioni affidabili per la trasmissione dei dati.

Vantaggi

  • Trasmissione di dati ottimizzata in termini di costi grazie a una pluriennale esperienza
  • Protezione affidabile contro il furto di dati: nessuna intercettazione di dati attraverso il cavo
  • Interfacce standardizzate come connettori RJ45, USB, HDMI, coassiali e D-SUB, nonché connettori circolari M8 e M12
  • Caratteristiche elettriche ottimali grazie a conduttori in rame massiccio
  • Elevato livello di know-how grazie allo sviluppo e alla produzione interna
I connettori dati in rame con i cavi sono disposti uno accanto all'altro

I conduttori in rame nella pratica

Perché utilizzare i conduttori in rame? - I cavi in rame trasmettono energia e tensione utilizzando diverse tecnologie per fornire dati e potenza ai dispositivi. Il rame ha proprietà ottimali per la trasmissione di energia elettrica. In alcuni casi, nei conduttori a basso costo vengono utilizzati anche materiali alternativi, come l'alluminio, che però offrono prestazioni molto inferiori: nel caso dell'alluminio, circa due terzi della conduttività elettrica.

Sul mercato esiste un'ampia gamma di cavi in rame, in modo tale che per quasi tutte le applicazioni con un protocollo specifico è disponibile un cavo ottimale con connettori. Un esempio è dato dai connettori D-SUB per il collegamento VGA degli schermi al PC. Nell'industria, invece, è ampiamente utilizzato il protocollo PROFINET. La trasmissione avviene spesso tramite connettori RJ45 in cavi twisted pair a due o quattro coppie.

Lo sviluppo della tecnologia è già molto avanzato, tuttavia sul mercato sono disponibili ulteriori innovazioni. Un buon esempio è rappresentato da Single Pair Ethernet, la trasmissione dei protocolli Ethernet tramite una sola coppia di fili. Per questa nuova tecnologia vengono progettati continuamente cavi e connettori completamente nuovi, che a loro volta vengono messi a norma. Ciò promuove la standardizzazione delle interfacce.

Cavi dati in rame in RJ45, Single Pair Ethernet e M8

Come sono strutturati i cavi dati in rame?

In generale, distinguiamo due tipi di cavi dati in rame:

  • cavi coassiali, in cui un conduttore è instradato centralmente all'interno del cavo;

  • cavi twisted, in cui diversi conduttori sono inseriti in un unico cavo e intrecciati tra loro. O sono intrecciati attorno a un elemento di riempimento centrale, come nel caso di molti cavi quadripolari, oppure i fili di una coppia sono interecciati l'uno all'altro e le coppie di fili sono a loro volta intrecciate tra di loro, come in molti cavi a otto poli. Quest'ultimo tipo di intreccio è chiamato Twisted Pair (TP).

Esistono anche altre combinazioni di queste strutture di base, ad esempio per i cavi che possono trasmettere dati ed energia in modo ibrido.

La struttura di un cavo coassiale in rame

Struttura interna di un cavo coassiale a L
Struttura interna di un cavo coassiale a L
Struttura interna di un cavo coassiale a L
Struttura interna di un cavo coassiale a L

La guaina dei cavi coassiali protegge l'area interna del cavo dagli influssi esterni. Per migliorare le proprietà meccaniche o termiche e le resistenze, questa guaina è solitamente realizzata in materiali plastici con additivi. In questo modo, è possibile realizzare cavi adatti all'uso esterno e ottenere una resistenza all'umidità e alle radiazioni solari.

Il conduttore interno può essere solido o dotato di fili sottili. In entrambi i casi si parla di cavo flessibile.

Molti cavi coassiali flessibili hanno una schermatura costituita da un intreccio a maglie strette di cavetti metallici. Per ottenere proprietà di schermatura migliori, è possibile utilizzare anche una pellicola di metallo o di plastica rivestita di metallo. Esistono invece cavi con un conduttore esterno solido. Questi cavi sono chiamati cavi semirigidi.

Il dielettrico è il materiale isolante tra il conduttore interno e quello esterno. Può essere costituito da plastica solida, dischi di plastica o, come nella maggior parte dei casi, da una schiuma di plastica, come il polietilene.

Struttura interna di un cavo coassiale a L

Per la trasmissione, un parametro importante è l'attenuazione del segnale da parte del mezzo di trasmissione. Poiché l'attenuazione dipende dalla frequenza di trasmissione, è specificata in diverse frequenze: le frequenze tipiche sono, ad esempio, per WLAN 2,4 GHz o 5,8 GHz. Sono ampiamente utilizzati cavi con un'impedenza di 50 Ω o 75 Ω. È opportuno utilizzare contemporaneamente solo cavi e altri componenti con la stessa impedenza. Combinare componenti diversi può provocare disallineamenti, che causano riflessi indesiderati.

Struttura interna di un cavo coassiale a L

Un caso applicativo tipico per i cavi coassiali è il collegamento di trasmettitori o ricevitori con un'antenna, ad esempio nelle reti LTE, WLAN, 5G e campus.

La struttura di un cavo in rame twisted pair

Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili
Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili
Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili
Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili
Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili
Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili

I cavi dati in rame sono solitamente dotati di una guaina esterna, che protegge le aree interne del cavo dalle influenze esterne. Questa guaina generalmente è realizzata in materiale plastico come poliuretano (PUR), cloruro di polivinile (PVC) o polietilene (PE).  Per migliorare le proprietà meccaniche o termiche e le resistenze, questi materiali vengono solitamente miscelati con additivi.

Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili

Sotto la guaina del cavo, i cavi dati in rame sono solitamente dotati di una schermatura elettrica contro le influenze esterne. Esistono due diversi concetti di schermatura: la treccia schermante, una maglia fitta di cavetti metallici (Screened = S) e la pellicola schermante, una pellicola di metallo o di plastica rivestita di metallo (Foiled = F). La schermatura totale del cavo è quindi indicata con S, F o SF.

Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili

Non solo l'intero cavo, ma anche le singole coppie di fili possono essere schermate dalle altre coppie di fili con una schermatura propria, tramite una pellicola schermante (Foiled Twisted Pair = FTP).

Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili

Nei cavi twisted pair, due fili sono intrecciati tra di loro così come le coppie di fili.

Cavo twisted pair SF/FPT a otto poli con quattro coppie di fili

I singoli fili di un cavo dati in rame sono costituiti da un isolamento in plastica e da un'anima in rame. Questo varia a seconda dell'uso previsto. I cavi di installazione hanno un'anima in rame massiccio. Nei cavi flessibili l'anima è composta da 7 cavetti, nei cavi altamente flessibili da 19 cavetti. La sezione dei fili singoli è indicata dall'unità di misura American Wire Gauge (AWG). I cavi AWG 22 sono molto comuni per i cavi a quattro poli e AWG 26 per i cavi a otto poli.

Cavo in rame con diversi misuratori nel test di alta tensione

Quali sono le prestazioni dei cavi in rame?

Le prestazioni di un cavo dati in rame, in qualità di cavo grezzo, sono indicate dalla categoria di trasmissione. Per spiegare le differenze tra le categorie e le metodologie di prova, vale la pena esaminare anche il protocollo Ethernet.

I cavi grezzi sono definiti da norme proprie. Tali norme specificano anche le metodologie di prova e i limiti elettrici dei parametri da testare. Un esempio di parametro da testare è il return loss. Questo valore misura il segnale riflesso dal filo all'estremità del trasmettitore. Tuttavia, i valori limite da rispettare variano notevolmente a seconda che si misuri un cavo grezzo, un cavo dotato di connettori (misurazione del cavo patch - test Permanent Link - ISO 11801) o un'intera linea di trasmissione (test Channel - ISO 11801).

Un ingegnere collaudatore con un cavo in rame e una configurazione della misurazione

Il cavo confezionato deve soddisfare valori rigorosi, poiché rappresenta solo una parte della linea di trasmissione. I valori limite per la linea di trasmissione sono di conseguenza più deboli, in modo che le parti più deboli possano essere compensate dall'invecchiamento o da ulteriori effetti. Per ridurre al minimo le influenze del misuratore, durante la misurazione Channel il primo e l'ultimo connettore vengono disattivati. Se un cavo patch viene misurato con un test Channel per la linea di trasmissione, questa misurazione non ha valore informativo, perché i due connettori del cavo vengono oscurati.

Il metodo di misurazione utilizzato può essere determinato osservando la scheda tecnica e le caratteristiche di trasmissione di un cavo patch. I cavi con test Channel devono essere indicati con la classe di trasmissione, i cavi con test Permanent Link con la categoria di trasmissione. Purtroppo non è sempre possibile verificarlo testando i cavi, pertanto si consiglia di scegliere con attenzione il cavo giusto.

Infine, concentriamoci sull'approvazione di un cavo patch RJ45 e su come viene realizzato da Phoenix Contact:

  1. Test del cavo grezzo 100 m in seguito ad
  2. Assemblaggio di cavi patch da 2 metri* con due connettori RJ45
  3. Test del cavo patch Permanent Link (non Channel Link) in seguito ad
  4. Approvazione della combinazione connettore e cavo solo dopo il completamento di tutti i test

*Secondo l'esperienza di Phoenix Contact, due metri rappresentano la lunghezza più critica per i cavi patch secondo gli standard attuali.

Il connettore dati in rame viene confezionato con entrambe le mani per RJ45

Soluzioni in rame per il cablaggio in campo

Direttamente sulla tua macchina, negli edifici, nonché in aree esterne: le soluzioni di connessione sono la scelta perfetta in qualsiasi contesto. Utilizza queste proprietà del prodotto per la tua applicazione:

• Velocità di trasmissione fino a 10 GBit/s
• Innovativo cablaggio ibrido
• Soluzioni da IP20 a IP69K
• Connessione a molla, Pierce e IDC
• Sistemi di schermatura a 360°

Connettori dati in rame per il collegamento di reti e bus di campo

Soluzioni in rame per la connessione di dispositivi

Utilizza connettori e cavi ad alte prestazioni che possono essere assemblati nel tuo dispositivo direttamente sul campo. Sia che si tratti di un cablaggio ad alta velocità a prova di futuro fino a 10 GBit/s o di un innovativo cablaggio ibrido, Phoenix Contact ti offre un'ampia gamma di connettori con vari pin d'inserimento per diverse proprietà di trasmissione: da SPE, RJ45, HDMI, USB a connettori coassiali per il circuito stampato e passaparete M12, fino a connettori D-SUB.

• Velocità di trasmissione fino a 10 GBit/s
• Innovativo cablaggio ibrido
• Soluzioni da IP20 a IP69K
• Connessione a molla, Pierce e IDC
• Sistemi di schermatura a 360°

Particolarmente adatti per questi settori

I conduttori in rame sono utilizzati anche nelle tecnologie di misurazione, comunicazione e automazione, nell'elaborazione dei dati e nei controllori della costruzione di macchine e impianti. Entrano in gioco anche per le connessioni server-switch e desktop-switch.

Ideale per questi campi di applicazione

Robot collaborativo nella produzione di prodotti con donna sullo sfondo
Vista interna del convertitore di frequenza con connettori board-to-board
Connettori dati nel quadro elettrico
Un collaboratore di Phoenix Contact con iPad e robot in una linea di produzione industriale
Ingegnere con tablet in un edificio moderno
Installazione di una telecamera di sorveglianza su un pilone
Robot collaborativo nella produzione di prodotti con donna sullo sfondo

Per il funzionamento affidabile di robot e impianti di trasporto sono indispensabili sistemi di schermatura specifici e componenti resistenti alla torsione e perfettamente adattati gli uni agli altri. I complessi processi di automazione richiedono la comunicazione in molti settori. Affidati alla gamma di prodotti in rame per una trasmissione dati priva di errori, qualificata secondo vari standard di trasmissione, tra cui, ad esempio, Ethernet-APL, PROFINET, Ethernet CAT5 e EtherCAT P.

Ulteriori informazioni sulla connessione di dispositivi
Vista interna del convertitore di frequenza con connettori board-to-board

I cavi in rame sono utilizzati anche in combinazione con connettori board-to-board. Tali connettori offrono soluzioni schermate e non schermate per la trasmissione di segnali, dati e potenza nel dispositivo, in spazi ridotti. Consentono di realizzare circuiti stampati con strutture, altezze di stack e numeri di poli diversi e orientati all'applicazione.

Maggiori informazioni sui connettori board-to-board
Connettori dati nel quadro elettrico

Nel quadro elettrico, i componenti in rame forniscono soluzioni di cablaggio per applicazioni Ethernet e PROFINET adatte al tuo sistema di trasmissione dati.

Maggiori informazioni sui connettori dati
Un collaboratore di Phoenix Contact con iPad e robot in una linea di produzione industriale

Soluzioni di connessione affidabili e una trasmissione dati continua fino a 10 GBit/s (CAT6A): i cavi patch RJ45, USB e HDMI, così come i connettori RJ45 confezionabili senza utensili speciali sono ideali per i requisiti speciali del cablaggio industriale. Per un impiego affidabile di robot e impianti di trasporto è indispensabile disporre di sistemi di schermatura specifici e componenti resistenti alla torsione.

Ulteriori informazioni sul cablaggio industriale IP20 e IP6X
Ingegnere con tablet in un edificio moderno

Negli edifici intelligenti, le diverse applicazioni vengono collegate in rete in modo decentrato. Per realizzare un edificio intelligente sono necessarie connessioni standardizzate dei dispositivi, che consentano ai singoli sistemi dell'edificio e alle loro applicazioni di comunicare tra loro in modo semplice e rapido. I connettori e i cavi patch costituiscono la base di partenza.

Ulteriori informazioni sulle connessioni dei dispositivi nell'automazione di edifici
Installazione di una telecamera di sorveglianza su un pilone

Per la trasmissione dati in ambienti esterni, ad es. nel settore delle telecomunicazioni e delle energie rinnovabili, i componenti utilizzati devono soddisfare requisiti elevati. I connettori speciali per applicazioni per esterni resistono a condizioni ambientali difficili con elevate differenze di temperatura, umidità, raggi UV e vibrazioni.

Connettori dati e-paper
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