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Millimeterwellen: der nächste Schritt in der Verbindungstechnik?

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Der optimale Steckverbinder für industrielles Ethernet

Erforderlich ist ein kostengünstiger medienunabhängiger Steckverbinder in kleinstmöglicher Bauform, der für raue industrielle Umgebungen konzipiert ist und PMF als Medium nutzt. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat TE Connectivity einen Steckverbinder (Aufmacherbild) mit aktiven Komponenten und einer MII-Schnittstelle entwickelt.

Das MII-Protokoll ist in der Ethernet-Welt standardisiert. Von den verschiedenen Varianten ist das Serial Gigabit Medium Independent Interface (SGMII) das interessanteste, weil es die geringste Anzahl von Pins benötigt und Hochgeschwindigkeits-Ethernet (≥1 GBit/s) unterstützt. Somit wurde eine potenzielle Plattform für diese Art von derartigenen Steckverbindern geschaffen.

Die neuartige Bauform dieses kleinen, kostengünstigen, robusten und IP65/IP67-konformen Steckverbinders für das industrielle Ethernet basiert auf der M8-Anschlusstechnik, dem derzeit kleinsten Rundsteckverbinder. Zusätzlich zu den Kontakten für die Datenübertragung sind weitere Kontakte erforderlich, um den IC des aktiven Steckverbinders mit Strom zu versorgen und zu steuern. Dadurch ergibt sich eine maximale Anzahl von 10 Kontakten.

Durch eine Leiterplatte im Steckverbinder war ein Platinenstecker die naheliegende Lösung, diese ermöglicht eine hohe Kontaktdichte. Es wurden zusätzliche Massekontakte und -flächen in die Mitte der Platine integriert, um die Isolierung zwischen den Datenpaaren zu erhöhen. Dadurch ist die Übertragung von hohen Datenraten möglich.

Die Simulation der Signalintegrität hat gezeigt, dass der entwickelte M8-Steckkontakt für Daten-raten von bis zu 10 GBit/s geeignet ist. Die Bauform in Kombination mit dem Platinenstecker ergeben eine mechanisch hochstabile Verbindung, diese sorgt für eine geringe bzw. keine Bewegung zwischen Stecker und Buchse. Damit funktioniert der Steckverbinder auch unter rauen industriellen Bedingungen zuverlässig.

Anpassen der Kontaktschnittstelle

Die 10-polige M8-Kontaktschnittstelle, die für die aktive Buchse konzipiert wurde, ist auch in der Lage, ein klassisches Ethernet-Signal zu übertragen. Diese Schnittstelle würde zwar mit anderen Hochgeschwindigkeits-Anschlusstechniken in der Schutzart IP65/67 wie Industrial RJ45- und X-kodiertem M12-Steckverbindern konkurrieren, aber kleiner und somit kostengünstiger sein.

Zusätzlichen sind ungenutzte Kontakte vorhanden, die für die Energieübertragung verwendet werden können. Zudem lassen sich auch elektronische Komponenten (LEDs, Sensoren) leicht integrieren.

PMF und MII-Schnittstelle kombinieren

Der kombinierte Einsatz von PMF-Technik und der MII-Schnittstelle bietet den Anwendern größere Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit und ist somit geeignet für Anwendungen in der industriellen Automatisierung, im Maschinenbau sowie in der Luftfahrt und Raumfahrt.

Oder anders ausgedrückt: Überall dort, wo zuverlässige Hochgeschwindigkeitsdatenverbindungen in sogenannten Mid-Range-Anwendungen benötigt werden. Einzeln eingesetzt und/oder zusammen mit anderen Technologien können PMF und MII dazu beitragen, die Gesamtkosten zu reduzieren.

Die beiden neuen Techniken sind noch nicht auf dem Markt. Um jedoch ihren Einsatz und ihre Effizienz zu zeigen, hat TE einen Pilot-Demonstrator (Bild 2) entwickelt, der auf verschiedenen Fachmessen großes Interesse gefunden hat. Er zeichnet sich aus durch:

  • Ethernet-Verbindung mit 1 GBit/s.
  • Einfache Anschlusstechnik für die Feldinstallation.
  • Unempfindlich gegenüber Störungen.
  • Kontaktlose Datenübertragung über eine Entfernung von wenigen Millimetern.
  • Medienunabhängige Schnittstelle.

Das Unternehmen kooperiert zurzeit mit Branchenexperten und Partnern, um die gewonnenen Erkenntnisse in einem Produkt umzusetzen sowie Standards und Zertifizierungen für neue gemeinsame Lösungen zu entwickeln.

* Marno Panis arbeitet als Innovation Manager bei TE Connectivity in Den Bosch, Niederlande.

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