Cablagem de dados à base de cobre A automação de processos está em foco em muitos campos de aplicação: em infraestruturas, em edifícios ou na indústria. Cada vez mais participantes estão continuamente a ser integrados em redes. A cablagem está a tornar-se cada vez mais complexa devido ao aumento do volume de dados e às maiores velocidades de transmissão. Nesta área, a cablagem de dados à base de cobre há décadas que dá provas da sua eficiência.

Cablagem de dados à base de cobre

O aumento das taxas de dados e das velocidades de transmissão colocam desafios cada vez maiores à tecnologia de transmissão e, por conseguinte, também aos cabos de transmissão e aos conectores ligados. São necessários desenvolvimentos e produtos preparados para o futuro. Caso contrário, não é possível uma transmissão de dados segura. Nas aplicações domésticas, normalmente é tolerável que ocorram problemas. Mas as transmissões defeituosas em aplicações industriais podem causar custos elevados. Devido às suas boas propriedades físicas e mecânicas, os cabos de cobre asseguram ligações fiáveis para a transmissão de dados.

Vantagens

  • Transmissão de dados otimizada em termos de custos graças a anos de experiência
  • Proteção fiável contra o furto de dados: não é possível a intercetação de dados através do cabo
  • Interfaces normalizadas, como conectores RJ45, USB, HDMI, coaxiais e D-SUB, bem como conectores circulares M8 e M12
  • Propriedades elétricas ideais graças a condutores de cobre sólido
  • Alto nível de know-how graças ao desenvolvimento e produção internos
Conectores de dados à base de cobre com cabos estendidos ao lado uns dos outros

Condutores de cobre na aplicação

Porquê condutores de cobre? – Os cabos de cobre transmitem energia e tensão utilizando diferentes tecnologias para alimentar equipamentos com potência e dados. O cobre tem propriedades ideais para a transmissão de energia elétrica. Em parte, em condutores mais económicos também são utilizados materiais como o alumínio que, no entanto, oferecem um desempenho muito inferior – no caso do alumínio trata-se de cerca de dois terços da condutividade elétrica.

Existe uma vasta gama de cabos de cobre no mercado, de modo a que para praticamente qualquer aplicação com um protocolo específico está disponível o cabo ideal com conectores. Um exemplo são os conectores D-SUB para a ligação VGA de ecrãs a um PC. Na indústria, por outro lado, é muito generalizado o protocolo PROFINET. Este é frequentemente transmitido através de conectores RJ45 em cabos de dois ou quatro pares trançados.

O desenvolvimento da tecnologia já está muito avançado, no entanto, no mercado estão disponíveis mais inovações. Um bom exemplo é a Single Pair Ethernet, a transmissão de protocolos Ethernet através de apenas um par de fios. Para esta nova tecnologia estão a ser concebidos cabos e conectores completamente novos que, por sua vez, estão a ser normalizados. Isto promove a normalização das interfaces.

Cabos de dados à base de cobre RJ45 e Single Pair Ethernet, bem como M8

Qual é a estrutura de cabos de dados à base de cobre?

Geralmente, distinguem-se dois tipos de cabos de dados à base de cobre:

  • Cabos coaxiais, nos quais um condutor é passado no centro, dentro do cabo.

  • Cabos trançados, nos quais vários condutores são passados num cabo de forma trançada entre si. Ou estão trançados à volta de um elemento de enchimento localizado ao centro – como é o caso de muitos cabos de quatro polos. Ou os fios de um par são trançados entre si e, por sua vez, os pares de fios também o são um com o outro – como em muitos cabos de oito polos. Este último tipo de trançado designa-se Twisted Pair (TP).

Além disso, existem outras combinações destas estruturas básicas, p. ex., em cabos que podem transmitir dados e energia de forma híbrida.

A estrutura de um cabo de cobre coaxial

Estrutura interna de um cabo L coaxial
Estrutura interna de um cabo L coaxial
Estrutura interna de um cabo L coaxial
Estrutura interna de um cabo L coaxial

O revestimento do cabo em cabos coaxiais protege a área interna do cabo das influências externas. A fim de melhorar as propriedades e resistências mecânicas ou térmicas, este revestimento é geralmente composto por materiais de plásticos misturados com aditivos. É possível, p. ex., fazer cabos adequados para utilização em áreas exteriores e obter uma resistência à humidade e à radiação solar.

O condutor interno pode ser executado de forma sólida ou com fios finos. Em ambos os casos, fala-se de um cabo flexível.

Muitos cabos coaxiais flexíveis têm uma blindagem feita de uma malha densa de fios metálicos. A fim de obter melhores propriedades de blindagem, também pode ser utilizada uma película de metal ou de plástico revestido a metal. Do outro lado estão os cabos com um condutor externo sólido. Estes cabos rígidos designam-se cabos semirrígidos.

O dielétrico é o material de isolamento entre os condutores internos e externos. Este pode consistir em plástico sólido, bem como discos de plástico ou, como na maioria dos casos, numa espuma de plástico, p. ex., polietileno.

Estrutura interna de um cabo L coaxial

Um parâmetro importante na transmissão é a atenuação do sinal pelo meio de transmissão. Uma vez que esta atenuação depende da frequência de transmissão, é especificada em frequências diferentes – são comuns frequências típicas como, p. ex., para WLAN 2,4 GHz ou 5,8 GHz. São muito comuns cabos com uma impedância de 50 Ω ou 75 Ω. Só devem ser utilizados em conjunto cabos e outros componentes com a mesma impedância. Uma mistura pode resultar em variáveis de perturbação. Isto provoca reflexos indesejados.

Estrutura interna de um cabo L coaxial

Uma aplicação típica de cabos coaxiais é a ligação de transmissores ou recetores com uma antena, p. ex., em redes LTE, WLAN, 5G e de Campus.

A estrutura de um cabo de cobre de par trançado

Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios
Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios
Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios
Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios
Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios
Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios

Os cabos de dados à base de cobre têm geralmente um revestimento exterior que protege as áreas internas do cabo das influências externas. Este revestimento é geralmente de material plástico como, p. ex., poliuretano (PUR), cloreto de polivinilo (PVC) ou polietileno (PE). A fim de melhorar as propriedades e resistências mecânicas ou térmicas, estes materiais são normalmente misturados com aditivos.

Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios

Por baixo do revestimento do cabo, os cabos de dados à base de cobre possuem geralmente uma blindagem contra influências externas. São comuns dois conceitos diferentes de blindagem: a malha de blindagem, uma malha densa de fios metálicos (Screened = S), bem como a película de blindagem, uma película de metal ou de plástico revestido a metal (Foiled = F). A blindagem total do cabo é assim indicada por S, F ou SF.

Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios

Não só o cabo completo, mas também os pares de fios individuais podem ser protegidos através de uma blindagem própria com uma folha de blindagem dos outros pares de fios (Foiled Twisted Pair = FTP).

Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios

Nos cabos de par trançado, dois fios são trançados entre si, bem como os pares de fios também o são respetivamente entre si.

Cabo de par trançado SF/FPT de oito polos com quatro pares de fios

Os vários fios de um cabo de dados à base de cobre são compostos por um isolamento plástico e o núcleo de cobre. Este difere em função da finalidade. Os cabos de instalação têm um núcleo de cobre sólido. Nos cabos flexíveis este núcleo tem 7 fios ou, nos cabos altamente flexíveis, 19 fios. A secção transversal dos fios individuais é indicada pela unidade de medida American Wire Gauge (AWG). É muito comum a AWG 22 para cabos de quatro polos e a AWG 26 para cabos de oito polos.

Cabo de cobre com diferentes equipamentos de medição no teste de alta tensão

Qual é o desempenho de cabos de cobre?

O desempenho de um cabo de dados à base de cobre, enquanto cabo em bruto, é indicado pela categoria de transmissão. Para explicar as diferenças nas categorias e nos procedimentos de teste, também vale aqui a pena analisar o protocolo Ethernet.

Os cabos em bruto são definidos por normas próprias. Nestas normas também são definidos os procedimentos de teste, bem como os valores-limite elétricos dos parâmetros a serem testados. Um exemplo deste tipo de a ser testado é a atenuação do fluxo de retorno. Este valor mede o sinal refletido pelo cabo na extremidade do transmissor. No entanto, os valores-limite a cumprir diferem muito dependendo da medição de um cabo em bruto, um cabo equipado com conectores (medição de cabo patch – teste de ligação permanente – ISO 11801) ou um trajeto de transmissão inteiro (teste de canal – ISO 11801).

Engenheiro de teste com um cabo à base de cobre e uma estrutura de medição

Neste ponto, os valores rígidos devem ser cumpridos pelo cabo montado, uma vez que este só representa uma parte de um trajeto de transmissão. Os valores-limite dos trajetos de transmissão são respetivamente mais fracos, de modo a permitir compensar as partes mais fracas devido ao envelhecimento ou outros efeitos. De modo a minimizar as influências do equipamento de medição, o primeiro e o último conector são ocultados durante uma medição de canal. Assim, se um cabo patch for medido com um teste de canal para o trajeto de transmissão, esta medição não tem qualquer validade porque os dois conectores do cabo são ocultados.

O método de medição utilizado pode ser determinado através da análise da ficha técnica e das propriedades de transmissão de um cabo patch. Os cabos com teste de canal têm de ser indicados com a classe de transmissão, os cabos com teste de ligação permanente, no entanto, com a categoria de transmissão. Infelizmente, isto nem sempre pode ser verificado através dos testes dos cabos, o que requer ter cuidado ao escolher o cabo certo.

Para concluir, queremos focar-nos na aprovação de um cabo patch RJ45, tal como é realizada também na Phoenix Contact:

  1. Teste de cabos em bruto 100 m após
  2. Estrutura de cabos patch de 2 metros* com dois conectores RJ45
  3. Teste de ligação permanente de cabo patch (não ligação de canal) após
  4. Aprovação da combinação de conector e cabo apenas após a conclusão bem-sucedida de todos os testes

*Segundo a experiência da Phoenix Contact, e de acordo com as normas atuais, dois metros representam o comprimento mais crítico para os cabos patch.

Conector de dados à base de cobre para RJ45 montado com ambas as mãos

Soluções à base de cobre para a cablagem de campo

Quer seja diretamente na sua máquina, em edifícios ou mesmo em áreas exteriores: as soluções de ligação são a escolha perfeita em qualquer ambiente. Utilize aqui estas propriedades do produto para a sua aplicação:

• Taxas de transmissão de até 10 GBit/s
• Cablagem híbrida inovadora
• Soluções de IP20 a IP69K
• Ligação por mola, Pierce e IDC
• Conceitos de blindagem 360°

Conectores de dados à base de cobre para a ligação de redes e bus de campo

Soluções à base de cobre para a ligação de equipamento

Utilize no seu equipamento conectores de condutores eficientes e montáveis no local. Quer se trate de cablagem de alta velocidade preparada para o futuro com até 10 GBit/s ou da inovadora cablagem híbrida: a Phoenix Contact oferece-lhe uma extensa gama de produtos com diferentes padrões do conector de pinos para diversas propriedades de transmissão – desde conectores SPE, RJ45, HDMI, USB e coaxiais para a placa de circuito impresso, passando por passa-painéis M12, até conectores D-SUB.

• Taxas de transmissão de até 10 GBit/s
• Cablagem híbrida inovadora
• Soluções de IP20 a IP69K
• Ligação por mola, Pierce e IDC
• Conceitos de blindagem 360°

Ideal para estas indústrias

Os condutores de cobre também são utilizados em tecnologia de medição, comunicação e automação, no processamento de dados e em controladores no fabrico de máquinas e integração de sistemas. Também são usados em ligações entre servidor e switch e entre ambiente de trabalho e switch.

Ideal para estas áreas de aplicação

Robô colaborativo no fabrico de produtos com uma mulher em segundo plano
Vista interior de conversor de frequência com conectores Board-to-Board
Conectores de dados na utilização no quadro de comando
Colaborador da Phoenix Contact com iPad e robô numa linha de produção industrial
Engenheiro com tablet num edifício moderno
Instalação de uma câmara de videovigilância num poste
Robô colaborativo no fabrico de produtos com uma mulher em segundo plano

Conceitos especiais de blindagem e componentes resistentes à torção e perfeitamente coordenados entre si são essenciais para o funcionamento fiável de robôs e sistemas de transporte. Processos de automação complexos requerem comunicação em muitas áreas. Confie na gama de produtos à base de cobre para uma transmissão de dados sem erros, que foi qualificada de acordo com várias normas de transmissão. Estas incluem, entre outras, Ethernet-APL, PROFINET, Ethernet CAT5 e EtherCAT P.

Mais sobre a ligação de equipamento
Vista interior de conversor de frequência com conectores Board-to-Board

Os cabos de cobre também são utilizados em conjunto com conectores Board-to-Board. Estes conectores oferecem soluções blindadas e não blindadas para a transmissão de sinais e dados em espaço confinado no equipamento. Podem ser realizadas orientações personalizadas de placas de circuito impresso com diferentes formatos, alturas de empilhamento e números de polos.

Mais informações sobre os conectores Board-to-Board
Conectores de dados na utilização no quadro de comando

No quadro de comando, os componentes de cobre oferecem soluções de cablagem para aplicações Ethernet e PROFINET – adequados ao seu sistema de transmissão de dados.

Mais sobre os conectores de dados
Colaborador da Phoenix Contact com iPad e robô numa linha de produção industrial

Soluções de ligação fiáveis e transmissão de dados contínua até 10 GBit/s (CAT6A): cabos patch RJ45, USB e HDMI, bem como conectores RJ45 montáveis sem ferramentas especiais são ideais para os requisitos especiais da cablagem industrial. Conceitos especiais de blindagem e componentes de cobre resistentes à torção são essenciais para o funcionamento fiável de robôs e sistemas de transporte.

Mais sobre a cablagem industrial IP20 e IP6X
Engenheiro com tablet num edifício moderno

Em edifícios inteligentes, as diferentes aplicações são interligadas de forma descentralizada. Um edifício só é inteligente através de ligações de equipamento normalizadas, para que os sistemas individuais do edifício e as suas aplicações consigam comunicar umas com as outras de forma fluida. Umas das bases oferecem os conectores e cabos patch.

Mais sobre as ligações de equipamento na automação de edifícios
Instalação de uma câmara de videovigilância num poste

Na transmissão de dados áreas exteriores, p. ex., nas telecomunicações ou nas energias renováveis, aplicam-se elevados requisitos para os componentes utilizados. Conectores especiais para aplicações de exterior resistem a condições ambientais exigentes com elevadas diferenças de temperatura, humidade, UV e vibrações.

E-paper Conectores de dados
Resumo dos conectores de dados à base de cobre

Gostaria de navegar pela nossa gama à base de cobre? - O e-paper sobre conectores de dados também lhe fornece um resumo das ligações correspondentes.

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Resumo de diferentes conectores de dados