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Bild: Harting

Industrielle Steckverbinder Nachfolger für den RJ45 gesucht

07.03.2017

Die Miniaturisierung verlangt nach Ethernet-Schnittstellen und Systemkabeln, die kleiner und leistungsfähiger, aber dennoch robuster sind als RJ45-Stecker. Hier könnten sich die neuen ix Industrial Steckverbinder als neuer Standard für IP20 Ethernet-Verbindungen etablieren könnte.

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Bei Ethernet-Schnittstellen in IP20-Umgebungen war bisher der RJ45-Steckverbinder das Maß aller Dinge. Durch die mangelnde Robustheit verbindet viele Anwender allerdings eher eine Hassliebe mit diesem Stecker. Mit Blick auf immer kleiner werdende Geräte wie Minisensoren beschränkt die Baugröße des RJ45 außerdem eine weitere Miniaturisierung. Eine kleinere und robustere Steckverbindung, die dennoch eine Cat 6A Performance für 1/10 Gbit/s Ethernet in der Steuerungsebene stemmt, steht deshalb auf der Wunschliste vieler Anwender und Entwickler.

Kleiner & stabiler

Das ix Industrial Steckersystem deckt all diese Anforderungen ab. Die im Vergleich zum RJ45 um 70 Prozent verringerte Baugröße der Buchsen ermöglicht Geräteherstellern den Einsatz in wesentlich kleineren Geräten. Das können moderne Kamerasysteme sein, an denen eine herkömmliche RJ45-Buchse schon den meisten Platz im Gehäuse einnehmen würde. Aber auch bei Steuereinheiten, kleinen Industriecomputern, WLAN Access Points, Routern und anderen Netzwerkkomponenten wird schnelles Ethernet über eine möglichst kleine Schnittstelle benötigt. Hier kann der ix Industrial Stecker seine Stärken ausspielen. In Bahnfahrzeugen und Bussen im öffentlichen Personenverkehr können Passagierinformationssysteme über die ix-Schnittstelle gleichzeitig mit Daten und (via PoE/PoE+) mit Strom versorgt werden.

Die miniaturisierten Buchsen und Stecker ermöglichen eine wesentlich höhere Packungsdichte. In der aufrechten und gewinkelten Buchse liegt das Rastermaß zwischen den Buchsen bei lediglich 10 Millimetern. In absehbarer Zeit soll es die Buchse auch in einer flachen gewinkelten Bauform für sehr flache Geräte geben. Auch Wanddurchführungen werden perspektivisch ins ix-Portfolio aufgenommen.

Für die Geräteverkabelung bietet ix Industrial dem Anwender flexible und dünne Systemkabel mit kleinem Biegeradius, die auch einen Einbau in miniaturisierte Gehäuse ermöglichen. Sie sind beidseitig mit dem ix-Steckgesicht oder gemischt mit ix- und RJ45-Steckverbinder versehen. Die dritte Variante ist auf einer Seite mit einem X-kodierten M12 versehen. Bisher ist der ix Industrial Steckverbinder als gerade verfügbar. Gewinkelte Varianten sollen aber folgen, um noch platzkritischere Applikationen realisieren zu können. Das komplette System aus Buchse und Steckverbinder sowie den fertigen Systemkabeln garantiert eine prozesssichere Lösung aus einer Hand. Dank der gemischten Systemkabel ist aber auch eine schrittweise Integration von Geräten mit dem neuen ix-Steckgesicht in bestehende RJ45-Verkabelungen möglich.

Kleiner und trotzdem robuster

Kleiner wird in der Regel mit empfindlicher gleichgesetzt. Im Vergleich zum RJ45 ist der kleinere ix Industrial Stecker jedoch deutlich robuster konstruiert. Er ist für alle Anwendungen geeignet, bei denen hohe mechanische Belastungen auftreten; beispielsweise in der Robotik. Die ix-Steckverbinder haben eine stabile Verrastung über zwei Metallhaken, die beim Einstecken mit einem deutlich hörbaren Klick einrasten und so dem Anwender eine akustische und haptische Rückmeldung über die korrekte Verriegelung geben. Um die auf das Kabel wirkenden Kräfte abzufangen, besitzt der ix Industrial eine Zugentlastung, die das Kabel über einen robusten Schirmcrimp fest mit der Steckverbinder-Schirmung verbindet. Damit ist ausgehend von den fünf THR Schirmkontakten über die beiden Rasthaken in der Steckstelle bis zum Kabel eine sichere und vibrationsfeste Verbindung gewährleistet.

Im Zuge modularen Denkens und Planens müssen sich die Hersteller auch mit dem Thema der höheren Steckzyklen auseinandersetzen. Fertigungseinheiten, Werkzeuge oder andere Systembauteile werden nicht mehr nur starr verkabelt, sondern häufig neu angeordnet beziehungsweise neu verbunden. Innerhalb eines Steckerlebens können so einige hundert bis tausend Steckzyklen zustande kommen. Der ix Industrial Stecker ist für mindestens 5000 Steckzyklen ausgelegt und geprüft. Auch die anspruchsvollen Schock- und Vibrationsprüfungen nach der Bahnnorm EN 50155 erfüllt der ix Industrial Stecker.

Effektive Abschirmung

Auch Übertragungseigenschaften spielen bei Steckersystemen eine wichtige Rolle, zumal unter schwierigen Einsatzbedingungen (Stichwort EMV). Hochfrequente Übertragungen sind stets Störeinflüssen ausgesetzt. Hier punktet der ix Industrial mit einer durchgehenden 360 Grad Schirmung. Damit gibt es vom Kabel bis zur Verbindungsstelle keine ungeschützten Adern mehr. Der Kabelschirm wird mit dem gecrimpten Ring direkt am Gehäuse des Steckverbinders verpresst und hat damit eine Zugentlastung und eine durchgehende Schirmübergabe.

Angesichts der sehr nah beieinanderliegenden Kontakte muss ein Übersprechen zwischen den einzelnen Datenpaaren wirksam minimiert werden. Dazu ist zwischen den beiden Kontaktreihen in der Buchse und im Steckverbinder ein Schirmblech versteckt, das ein Übersprechen zwischen den beiden gegenüberliegenden Kontaktreihen verhindert. Weiterhin besitzt der ix Industrial nicht acht, sondern zehn Kontakte. In jeder Kontaktreihe dient der mittige Kontakt als Abschirmung zwischen den beiden Adernpaaren. Zu diesem Zweck wird dieser Mittelkontakt auf der Leiterplatte mit dem Massepotential verbunden. Durch das Schirmblech und die geerdeten Kontakte ergibt sich für die Anordnung der signalführenden Kontakte ein ähnliches Szenario wie bei einem X-kodierten M12 Rundsteckverbinder. Jedes Adernpaar liegt gut gegen seine Nachbarn abgeschirmt in einem eigenen Kabel- beziehungsweise Steckverbinder-Quadranten.

Standardisierung Pflicht

„Industrie 4.0 als Ausprägung des Internet of Things braucht vor allem eines: Eine Ethernet-Verbindung an jede Industrie 4.0 Komponente. Die Standardisierung und internationale Normung neuer leistungsfähiger Komponenten und Infrastrukturen ist unabdingbare Voraussetzung für den Markterfolg und bietet planerische Sicherheit“, erklärt Philip Harting, Vorstandsvorsitzender der Harting Technologiegruppe.

In Kooperation mit dem japanischen Unternehmen Hirose Electric hat Harting mit ix Industrial als Ergebnis eine miniaturisierte Ethernet-Schnittstelle für hohe Datenraten entwickelt. Seine Ausmaße, Robustheit und Cat 6A Performance, kombiniert mit der Möglichkeit von Power-over-Ethernet (PoE), verleihen ihm das Potenzial, ein würdiger Erbe des RJ45 zu werden. Zu diesem Zweck haben die beiden Partnerfirmen gemeinsam einen neuen Standard auf den Weg gebracht und die neue Ethernet-Schnittstelle in der bereits veröffentlichten IEC/PAS 61076-3-124 offengelegt und genormt.

Bildergalerie

  • Das ix Industrial Steckersystem hat im Vergleich zum RJ45 eine um 70 Prozent verringerte Baugröße.

    Bild: Harting

  • Die Systemkabel sind beidseitig mit dem ix-Steckgesicht oder gemischt mit ix- und RJ45-Steckverbinder versehen. Eine dritte Variante besitzt einen X-kodierten M12-Anschluss.

    Bild: Harting

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