Коммерческие протоколы и аэрокосмическая кабельная система: поиск правильного баланса
Некоторые советы по выбору правильного типа кабеля для вашего желаемого приложения.
Коммерческие протоколы в аэрокосмических приложениях представляют разработчикам проблемы с балансировкой стандарта от особых потребностей приложения. В физическом слое кабели, используемые для Gigabit и 10 Gigabit Ethernet, USB, IEEE 1394 и других, являются ярким примером такого баланса. Стандарты этих протоколов подробно описывают электрические и структурные требования к кабелям. Одна из целей стандартов - охарактеризовать кабели с достаточной специфичностью, чтобы их можно было уверенно подключить к приложению.
Для коммерческих применений этот подход работает превосходно. Дополнительные проблемы, связанные с аэрокосмическими приложениями, заставляют дизайнеров пересмотреть этот удобный подход «подключи и работай». Их основной водитель уменьшает размер и вес при каждой возможности самолета. По мере того, как количество данных как в области обслуживания воздушных судов, так и в пассажирских службах резко возрастает, число проводников, необходимых для переноса данных, увеличивается. В совокупности коммерческие кабели являются привлекательной мишенью для уменьшения размера и веса. В то же время кабели промышленного стандарта могут не обладать требуемыми механическими или экологическими характеристиками, особенно требовательные требования к низкой выработке дыма, токсичности и воспламеняемости в закрытых помещениях, где безопасный выход может быть трудным или невозможным.
Корпус для кабеля Cat
Рассмотрим кабель Cat 5e для Gigabit Ethernet. Его типичная коммерческая конструкция - сплошной оголенный медный проводник 24 AWG с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой из ПВХ. Стандарт ANSI / TIA 568-C.2 определяет электрические требования к затуханию, вносимым потерям, обратным потерям, перекрестным помехам и множеству других критериев. Для наших целей мы сосредоточимся на вносимых потерях. Эта характеристика в значительной степени определяет допустимые расстояния в кабеле (при условии, что выполняются цели перекрестных помех).
Рисунок 1. Аэрокосмические приложения растут с использованием хорошо зарекомендовавших себя коммерческих протоколов для высокоскоростной передачи данных
Рассмотрим типичную прогрессию в определении кабеля Cat 5e для аэрокосмической промышленности. Каждый шаг имеет тенденцию увеличивать как затухание, так и вносимые потери, эффективно уменьшая допустимую длину кабеля. TE Connectivity тесно сотрудничает с аэрокосмическими дизайнерами для разработки кабельных решений, отвечающих целям протокола приложения, а также требований к размеру, весу и надежности.
Многожильные проводники обеспечивают большую гибкость при установке и прокладке кабелей в самолетах с ограниченным пространством. В то время как стандарт 568-C.2 распознает многожильные проводники для коротких патчкордов, он определяет твердые проводники для потребностей в магистрали из-за их более низких вносимых потерь. Переход от сплошного проводника к многожильному проводнику позволяет увеличить вносимые потери на 20%, что приведет к 20-процентному уменьшению максимальной длины кабеля.
Многие аэрокосмические применения определяют проводники из медного сплава с серебряным покрытием из-за их высокой прочности на растяжение. Переход от чистой меди к медному сплаву может увеличить вносимые потери еще на 10 процентов, в зависимости от конструкции кабеля. Меньшие проводники экономят вес, что объясняет тенденцию к 26 AWG и даже 28 AWG. На рисунке 2 показаны практические расстояния для разных проводников. Дополнительное уменьшение размера и веса также можно получить, используя диэлектрические материалы с тонкой стенкой, меньшей диэлектрической проницаемостью и более жесткие материалы оболочки.
Рисунок 2. Конфигурации кабелей с размерами и весом отвечают потребностям высокоскоростного Ethernet на меньших расстояниях
Кабель Cat 6A для включения 10G Ethernet представляет собой аналогичные компромиссы.
Корпус для USB
Приложения USB 2.0 / 3.0 представляют противоположную ситуацию из приложений Ethernet Cat 5e. Дизайнеры хотят расширить расстояния передачи до стандартных 5 метров для USB 2.0. (USB 3.0 не указывает максимальную длину кабеля, но практическая длина для коммерческих кабелей составляет 3 метра.) Поскольку USB поддерживает как мощность, так и данные, разработчикам необходимо учитывать как падение напряжения в линии электропередачи, так и вносимые потери в линиях данных. Дополнительной проблемой является время задержки: 26 нс от конца до конца или 5, 2 наносекунды на метр для кабеля в USB 2.0.
Расширение длины данных для USB включает как размер проводника, так и тип изоляции (а также твердый или вспененный). В то время как более крупный проводник может снизить потери при вставке, скорость распространения более важна для удовлетворения требований задержки. Высокоскоростная изоляция позволяет использовать большие расстояния без добавления времени задержки. ПЭТФ с низкой плотностью и вспененный FEP обеспечивают скорость распространения на 13-25% быстрее, чем это возможно при использовании полиэтилена, используемого в коммерческих кабелях USB. Дисконтирующие вносимые потери на данный момент, ПТФЭ с низкой плотностью или вспененный FEP могут увеличивать расстояния до 6, 3 м при соблюдении требований времени задержки. На рисунке 3 показаны примеры того, как альтернативная изоляция может расширять расстояния кабеля USB.
Рисунок 3. Выбор изоляции влияет на длину кабелей USB
Дело для IEEE 1394
IEEE 1394, как основа данных, начинает задерживаться на авиакосмическом рынке. Разработчики системы удаляют компоненты, которые подают питание на конечное устройство или датчик. Квадраксиальные кабельные конструкции, которые обеспечивают только две пары данных, обеспечивают наименьшую конфигурацию самого легкого кабеля. В зависимости от проводника AWG максимальные кабельные трассы могут варьироваться от 50 до 80 футов. Питание к устройству затем подается отдельными проводами соответствующего размера для удовлетворения требований к входному напряжению.
Достижение прочности
Варианты изоляции и оболочки также влияют на прочность кабеля. Кабели, совместимые с стандартами, могут быть изготовлены с использованием ряда полимеров для удовлетворения особых требований к химической / топливной устойчивости, расширенным температурам, низкой дегазации, токсичности, характеристикам пламени, гибкости и другим факторам. Для удовлетворения требовательных жара, токсичности, воспламеняемости и других экологических требований, предъявляемых аэрокосмическими применениями, материалы дороже, чем те, которые используются в коммерческих конструкциях.
Off the Shelf or Engineered "// www.te.com/usa-en/search.html?q=white%2Bpaper&type=information?utm_source=AllAboutCircuits&utm_medium=industry-article&utm_campaign=commercial-protocols-and-aerospace-cabling-finding- правого баланса "target =" _ blank "> здесь
Отраслевые статьи - это форма контента, которая позволяет отраслевым партнерам делиться полезными новостями, сообщениями и технологиями с читателями All About Circuits таким образом, что редакционный контент не очень подходит. Все отраслевые статьи подчиняются строгим редакционным правилам с целью предоставления читателям полезных новостей, технических знаний или историй. Точки зрения и мнения, выраженные в отраслевых статьях, являются точками партнера, а не обязательно для All About Circuits или его авторов.