Några olika datakablar svävar framför digital grafik

Kopparbaserat datakablage Tillförlitlig dataöverföring med beprövad teknik

Processautomation står i fokus inom många tillämpningsområden: Inom infrastruktur, fastigheter och industri. Allt fler enheter integreras kontinuerligt i nätverk. Kabeldragningen blir alltmer komplex på grund av ökande datamängder och ökande överföringshastigheter. Kopparbaserat datakablage är beprövat sedan årtionden.

Ökade datahastigheter och överföringshastigheter innebär allt större utmaningar för överföringstekniken och därmed också för överföringskablarna och de anslutna kontakterna. Det krävs framtidssäkra utvecklingar och produkter. Annars är det inte säker dataöverföring möjligt. I hemmet är kan problem som uppstår oftast tolereras. Felaktiga överföringar i industriella tillämpningar kan dock leda till höga kostnader. Tack vare de goda fysiska och mekaniska egenskaperna säkerställer kopparkablar tillförlitliga anslutningar för dataöverföring.

Fördelar

  • Kostnadsoptimerad dataöverföring tack vare många års erfarenhet
  • Tillförlitligt skydd mot datastöld: Ingen dataöverföring via kabeln är möjlig
  • Standardiserade gränssnitt som RJ45-, USB-, HDMI-, koaxial- och D-SUB-kontakter samt cirkulära kontakter i M8 och M12
  • Optimala elektriska egenskaper med massiva kopparledare
  • Hög kunskapsnivå tack vare utveckling och egen produktion
Kopparbaserade datakontakter med kablar ligger utspridda bredvid varandra

Kopparledare i applikationen

Varför kopparledare? – Kopparkablar överför ström och spänning med hjälp av olika tekniker för att förse enheter med ström och data. Koppar har optimala egenskaper för överföring av elektrisk energi. I vissa fall används även alternativa material som aluminium i lågprisledare, men de har mycket sämre prestanda – för aluminium är det ungefär två tredjedelar av den elektriska ledningsförmågan.

Det finns ett brett utbud av kopparkablar på marknaden, så att en optimal kabel med kontakter finns tillgänglig för nästan alla tillämpningar med ett specifikt protokoll. Ett exempel på detta är D-SUB-kontakter för VGA-anslutning av bildskärmar till en dator. Inom industrin används däremot PROFINET-protokollet i stor utsträckning. Detta överförs ofta via RJ45-kontakter i två- eller fyrpariga partvinnade kablar.

Utvecklingen av tekniken är redan mycket avancerad, men det finns ytterligare innovationer tillgängliga på marknaden. Ett bra exempel är Single-Pair-Ethernet, överföring av Ethernet-protokoll via endast en parkabel. För denna nya teknik utformas helt nya kablar och kontakter som i sin tur standardiseras. Detta främjar standardiseringen av gränssnitt.

Kopparbaserade datakablar i RJ45 och Single-Pair-Ethernet samt M8

Hur konstrueras kopparbaserade datakablar?

Man skiljer allmänt på två typer av kopparbaserade datakablar:

  • Koaxialkablar där en ledare är förlagd centralt i kabeln.

  • Tvinnade kablar, där flera ledare är dragna i en kabel och ihoptvinnade. Antingen är de tvinnade runt ett centralt placerat fyllnadselement – vilket är fallet hos många fyrpoliga kablar. Eller så är trådarna i ett par sammantvinnade och i sin tur trådparen sammantvinnade – som i många åttapoliga kablar. Den senare typen av tvinning kallas partvinnad (TP).

Det finns också andra kombinationer av dessa grundstrukturer, t.ex. för kablar som kan överföra data och ström i hybridform.

Konstruktionen av en koaxial kopparkabel

Den invändiga uppbyggnaden av en koaxial L-kabel
Den invändiga uppbyggnaden av en koaxial L-kabel
Den invändiga uppbyggnaden av en koaxial L-kabel
Den invändiga uppbyggnaden av en koaxial L-kabel

Kabelmanteln på koaxialkablar skyddar kabeln invändigt från yttre påverkan. För att förbättra de mekaniska eller termiska egenskaperna och motståndskraften tillverkas höljet vanligtvis av plastmaterial med tillsatser. Det gör det t.ex. möjligt att ta fram kablar som är lämpliga för utomhusbruk och som är motståndskraftiga mot fukt och solstrålning.

Den invändiga ledaren kan vara i massivt utförande eller bestå av tunna trådar. I båda fallen talar man om en flexibel kabel.

Många flexibla koaxialkablar har en skärm som består av en finmaskig flätning av metallitztråd. För att uppnå bättre skärmningsegenskaper kan man också använda en folie av metall eller metallbelagd plast. Det andra alternativet är kablar med en massiv fasledare. Dessa styva kablar kallas halvstyva kablar.

Det dielektriska materialet är isoleringsmaterialet mellan de invändiga och fasledarna. Den kan vara tillverkad av fast plast, plastskivor eller, som i de flesta fallen, ett plastskum, t.ex. polyeten.

Den invändiga uppbyggnaden av en koaxial L-kabel

Vid överföringen är en viktig parameter signalens dämpning i överföringsmediet.  Eftersom dämpningen beror på överföringsfrekvensen anges den i olika frekvenser – typiska frekvenser t.ex. för WLAN är 2,4 GHz eller 5,8 GHz. Kablar med en impedans på 50 Ω eller 75 Ω används ofta. Endast kablar och andra komponenter med samma impedans bör användas tillsammans. Blandning kan leda till felanpassningar. Dessa orsakar oönskade reflektioner.

Den invändiga uppbyggnaden av en koaxial L-kabel

En typisk tillämpning för koaxialkablar är anslutning av sändare och mottagare med en antenn, t.ex. i LTE-, WLAN-, 5G- och campusnät.

Konstruktionen hos en partvinnad kopparkabel

Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar
Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar
Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar
Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar
Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar
Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar

Kopparbaserade datakablar har normalt ett ytterhölje som skyddar kabelns inre från yttre påverkan. Det här höljet är normalt tillverkat av plastmaterial som t.ex. polyuretan (PUR), polyvinylklorid (PVC) eller polyeten (PE). För att förbättra de mekaniska eller termiska egenskaperna och motståndskraften blandas dessa material normalt med tillsatser.

Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar

Under kabelhöljet har kopparbaserade datakablar normalt en elektrisk skärmning mot yttre påverkan. Två olika skärmningskoncept är vanliga: skärmningsnätet, ett tättmaskigt nät av metalltrådar (Screened = S) samt skärmningsfolien, en folie av metall eller metallmantlad plast (Foiled = F). Kabelns totala skärmning anges alltså med S, F eller SF.

Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar

Inte bara hela kabeln, utan även de enskilda trådparen kan skärmas från de andra trådparen genom egen skärmning med en skärmfolie (Foiled Twisted Pair = FTP).

Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar

I partvinnade kablar är två trådar sammantvinnade och i sin tur trådparen sammantvinnade.

Åttapolig SF/FTP-partvinnad kabel med fyra trådpar

De enskilda trådarna i en kopparbaserad datakabel består av en plastisolering och en kopparkärna. Denna varierar beroende på användningsområde. Installationskablar har en massiv kopparkärna. För flexibla kablar består denna kärna av 7 kardeler och för mycket flexibla kablar av 19 kardeler. Enkelledarnas area anges med måttenheten American Wire Gauge (AWG). AWG 22 för fyrpoliga kablar och AWG 26 för åttapoliga kablar är mycket vanliga.

Kopparkabel med olika mätinstrument i högspänningstest

Vad är prestandan på kopparkablar?

En kopparbaserad datakabels prestanda som råkabel ges av överföringskategorin. För att förklara skillnaderna mellan kategorier och testförfaranden är det också värt att titta på Ethernet-protokollet.

Råkablar definieras av egna standarder. I dessa standarder anges också testförfaranden och elektriska gränsvärden för parametrar som ska testas. Ett exempel på en sådan parameter som ska testas är return loss. Detta värde mäter den signal som reflekteras av ledningen i sändaränden. De gränsvärden som ska följas skiljer sig dock kraftigt åt beroende på om man mäter en råkabel, en kabel försedd med kontakter (mätning av patchkabel – Permanent-Link-test – ISO 11801) eller en hel överföringssträcka (Channel-test – ISO 11801).

Testingenjör med en kopparbaserad kabel och mätuppbyggnad

De strikta värdena ska här uppfyllas av den monterade kabeln, eftersom den bara utgör en del av överföringsvägen. Gränsvärdena för överföringsvägar är motsvarande svagare, så att delar som är klenare pga. åldrande eller andra orsaker kan utjämnas. För att minimera mätinstrumentets påverkan visas inte den första och sista kontakten vid en Channel-mätning. Om en patchkabel mäts med ett Channel-test för överföringsvägen har denna mätning därför inget informativt värde eftersom kabelns två kontakter inte visas.

Du kan avgöra vilken mätmetod som används genom att titta på databladet och en patchkabels överföringsegenskaper. Kablar med Channel-test måste anges med överföringsklass, kablar med Permanent-Link-test däremot med överföringskategori. Tyvärr kan du inte alltid verifiera detta genom att testa kablarna, så du ska vara aktsam att du väljer rätt kabel.

Slutligen kommer vi att fokusera på lanseringen av en RJ45-patchkabel, som även utförs av Phoenix Contact:

  1. Test av råkabel 100 m efter
  2. Montering av 2 meter långa patchkablar* med två RJ45-kontakter
  3. Test av patchkabel Permanent-Link (inte Channel-Link) efter
  4. Kombinationen kontakt och kabel får friges först då alla test har slutförts med godkänt resultat

*Phoenix Contacts erfarenhet är att två meter den kritiska längden för patchkablar enligt gällande standarder.

Kopparbaserad datakontakt som kundanpassas med båda händerna för RJ45

Kopparbaserade lösningar för fältkablage

Om det är direkt på din maskin, i byggnader eller till och med utomhus: Anslutningslösningarna är det perfekta valet i alla miljöer. Använd dessa produktegenskaper för din tillämpning:

• Överföringshastigheter upp till 10 GBit/s
• Innovativt hybridkablage
• Lösningar från IP20 till IP69K
• Fjäder-, pierce- och IDC-anslutning
• 360°-skärmkoncept

Kopparbaserade datakontakter för anslutning av nätverk och fältbussar

Kopparbaserade lösningar för apparatanslutning

Använd högprestandakontakter och -kablar i enheten som kan konfektioneras på plats. Oavsett om det gäller framtidssäkrat höghastighetskablage med upp till 10 GBit/s eller innovativa hybridkablar: Phoenix Contact erbjuder ett omfattande produktsortiment med olika kontaktfronter för olika överföringsegenskaper – från SPE, RJ45, HDMI, USB, koaxialkontakter för kretskortet till M12-skåpsgenomföringar och D-SUB-kontakter.

• Överföringshastigheter upp till 10 GBit/s
• Innovativt hybridkablage
• Lösningar från IP20 till IP69K
• Fjäder-, pierce- och IDC-anslutning
• 360°-skärmkoncept

Den optimala lösningen för dessa branscher

Kopparledare används även inom mät-, kommunikations- och automationsteknik, databehandling och i styrsystem inom maskin- och anläggningsbyggnation. De spelar också roll för anslutningar från server-till-switch och desktop-till-switch.

Perfekt lämpad för dessa tillämpningsområden

Samarbetsrobot i produkttillverkning med kvinna i bakgrunden
Frekvensomriktare med kort-till-kort-kontakter i invändig vy
Datakontakter i apparatskåpsinsats
Phoenix Contact-anställd med iPad och robot i en industriell produktionslinje
Ingenjör med surfplatta i en modern byggnad
Installation av en övervakningskamera på en mast
Samarbetsrobot i produkttillverkning med kvinna i bakgrunden

Ett speciellt skärmkoncept och torsionsbeständiga komponenter som är perfekt avstämda sinsemellan är avgörande för en tillförlitlig drift av robotar och transportsystem. Komplexa automatiseringsprocesser kräver kommunikation på många områden. Lita på det kopparbaserade produktsortimentet för felfri dataöverföring, kvalificerad enligt olika överföringsstandarder. Dessa inkluderar Ethernet-APL, PROFINET, Ethernet CAT5 och EtherCAT P.

Mer om apparatanslutning
Frekvensomriktare med kort-till-kort-kontakter i invändig vy

Kopparkablar används även tillsammans med kort-till-kort-kontakter. Dessa kontakter ger skärmade och oskärmade lösningar för signal- och dataöverföring i enheten på litet utrymme. Du kan ta fram individuella kretskortslösningar med olika användningsorienterade konstruktioner, stapelhöjder och poltal.

Mer om kort-till-kort-kontakter
Datakontakter i apparatskåpsinsats

I apparatskåpet innebär kopparkomponenter kablagelösningar för Ethernet- och PROFINET-tillämpningar – för att matcha ditt dataöverföringssystem.

Mer om datakontakterna
Phoenix Contact-anställd med iPad och robot i en industriell produktionslinje

Tillförlitliga anslutningslösningar och kontinuerlig dataöverföring upp till 10 GBit/s (CAT6A): RJ45-, USB- och HDMI-patchkablar samt RJ45-kontakter som kan monteras utan specialverktyg är idealiska för de särskilda kraven på industriella kablage. Speciella avskärmningskoncept och torsionsbeständiga kopparkomponenter är viktiga för att robotar och transportsystem ska fungera på ett tillförlitligt sätt.

Mer om industriellt IP20- och IP6X-kablage
Ingenjör med surfplatta i en modern byggnad

I smarta fastigheter sammankopplas olika tillämpningar decentralt. En smart fastighet kan endast skapas genom standardiserade apparatanslutningar så att de enskilda byggnadssystemen och deras tillämpningar kan kommunicera smidigt med varandra. Kontakter och patchkablar utgör en grund för detta.

Mer om apparatanslutningar inom fastighetsautomation
Installation av en övervakningskamera på en mast

Vid dataöverföring utomhus t.ex. vid telekommunikation eller förnyelsebar energi, ställs höga krav på de använda komponenterna. Specialkontakter för utomhus-applikationer klarar krävande miljöförhållanden med höga temperaturskillnader, fukt, UV-strålning och vibrationer.

E-paper datakontakter
Kopparbaserade datakontakter i överblick
Vill du bläddra igenom vårt kopparbaserade program? – E-pappret om datakontakter ger dig också en översikt över motsvarande kopplingar.
Öppna e-paper
Olika datakontakter i överblick