Technik der ix-industrial-Schnittstelle
Neuentwicklung bei Steckverbindern
Seit Kurzem gibt es mit der Schnittstelle "ix industrial" eine vielversprechende Alternative zum RJ45. Sie zeichnet sich vor allem durch eine deutlich kleinere Bauform und robustere Auslegung aus.
Kaum ein Steckverbinder ist so weit verbreitet wie der RJ45, der auch unter der Bezeichnung Westernstecker bekannt ist. Ihn gibt es bereits seit den 1970er-Jahren. Im Lauf der Jahrzehnte entstanden auch technisch hochwertige industrietaugliche Varianten. Nicht zuletzt, weil diese Steckverbinder auch hinsichtlich ihres günstigen Preis-/Leistungsverhältnisses überzeugen, sind sie heute aus dem industriellen Umfeld kaum noch wegzudenken und gelten schon fast als Synonym für Ethernet-Verbindungen. Dies könnte sich jedoch ändern. Seit Kurzem gibt es mit der Schnittstelle ix industrial eine vielversprechende Alternative, die sich vor allem durch eine deutlich kleinere Bauform und robustere Auslegung auszeichnet. Dies erschließt neue Möglichkeiten beim Gerätebau und bringt auch dem Endanwender Vorteile.
RJ-Steckverbindungen wurden in den 1970er-Jahren von Bell Laboratories in den USA eingeführt und dann einige Jahre später von der FCC (Federal Communications Commission) standardisiert. Eine der bekanntesten Varianten ist der RJ45-Stecker. Er dient seit Jahrzehnten in der Telekommunikation und Datenübertragung im Bürobereich für Patch-Leitungen von Kategorie 5 bis 7 zur Verbindung der Wanddose mit dem PC-Anschluss. Im Lauf der Jahre entstanden auch technisch hochwertigere industrietaugliche RJ45-Stecker, die größere Ader- und Leitungsdurchmesser akzeptieren, ohne Crimpzange montiert werden können und sehr gut geschirmt sind, um den EMV-Anforderungen im Industrieumfeld gerecht zu werden.
Eine besondere Stellung nimmt in diesem Zusammenhang der RJ45-Steckverbinder für Siemens Drive-Cliq-Systeme ein, der zwei integrierte Power-Kontakte aufweist, sodass Datenübertragung und Spannungsversorgung über nur eine Leitung möglich sind. In diesem Fall lassen sich bis zu acht Datenadern (vier Paare) und zwei Stromadern anschleißen.
Der RJ45-Stecker steht der Miniaturisierung im Weg
Damit sind RJ45-Stecker also alles andere als eine schlechte Lösung. Sie wiesen jedoch auch Nachteile auf, die durchaus ins Gewicht fallen. Die Verbindung ist für etliche Anwendungen nicht ausreichend robust. Denn auch die Industrieausführungen haben nur einen Verriegelungshaken, der allerdings - anders als im Bürobereich - aus Metall besteht und damit um einiges widerstandsfähiger ist. Gravierender ist deshalb ein weiterer Nachteil, nämlich die Baugröße der Stecker und Buchsen.
Die Miniaturisierung schreitet voran, die Geräte werden immer kleiner und damit auch die Platinen, auf denen die Buchsen montiert sind. Vor diesem Hintergrund sind die Steckerabmessungen von 7 mm auf 11 mm vergleichsweise groß, und bei der Entwicklung ist dafür entsprechend Platz einzuplanen. Die Baugröße des RJ45-Steckers schränkt also die mögliche Miniaturisierung ein, vor allem bei flachen Mobilgeräten, Displays, kleineren Automatisierungsgeräten, Kameras oder Sensoren. Der Wunsch nach einer kleineren Steckverbindung für die Ethernet-Anbindung ist deshalb verständlich.
Robust und 70 Prozent weniger Platzbedarf
Seit Kurzem gibt es eine moderne Alternative, die die RJ45-Industrievarianten ablösen könnte: die Schnittstelle ix industrial mit zehn Kontakten, Kategorie-6A-Klassifizierung und Datenübertragungsraten bis zu 10 GBit/s. Sie entspricht IEC/PAS 61076-3-124 und hat nach Einschätzung von Experten das Potenzial, als robuste, miniaturisierte Ethernet-Schnittstelle den heute in der Industrie verwendeten RJ45 zu ersetzen, da sie gleich einige Vorteile bietet.
Dazu gehören ihr kleineres Steckgesicht und die hohe mechanische Robustheit. Sie wurde im Hinblick auf den industriellen Einsatz entwickelt, hat zwei stabile Verriegelungsmechanismen mit Metallhaken, die eine hohe Vibrationsfestigkeit und viele Steckzyklen gewährleisten. Sie eignet sich zudem für Umgebungstemperaturen von -40 °C bis +85 °C. Ein Schirmblech sorgt für EMV-Robustheit. Die Platzersparnis ist signifikant, denn die ix-Steckerbuchse benötigt nur etwa 30 Prozent des Platzes einer RJ45-Buchse.
Dadurch lassen sich die Platinen kleiner auslegen, was wiederum der Schlüssel für Miniaturisierung der Geräte ist, aber auch Effizienz und Nachhaltigkeit zugutekommt. Ein kleineres Gehäuse benötigt schließlich weniger Rohstoffe. Oft kann zudem im Gehäuse ein kleinerer Lüfter mit geringerem Stromverbrauch zum Einsatz kommen, weil weniger Luft umgewälzt werden muss. Somit ist die Schnittstelle ix industrial auch aus ökonomischer und ökologischer Sicht sinnvoll. Auch zu USB-Verbindungen, die oft an Inspektionskameras eingesetzt sind, kann sie eine deutlich zuverlässigere Alternative sein.
Konfektionslösungen mit der neuen Ethernet-Schnittstelle
Der Kabelspezialist Helukabel will die Möglichkeiten der neuen industriellen Ethernet-Schnittstelle nutzen und bietet den Geräteherstellern Plug-and-Play-fertige Konfektionslösungen mit ix-industrial-Steckern an (Bild oben). Kabel sind auch mit gemischten Anschlüssen konfektionierbar, die an einem Ende ix- und am anderen RJ45-codiert sind. Die Kabel sind getestet und lagernde Artikel in der Regel innerhalb von 24 Stunden lieferbar.
Die ix-Stecker gibt es aktuell mit A-Codierung für Standard-Ethernet (4- oder 8-polig, zuzüglich zwei Power-Adern mit 3 A für 50 oder 60 V Gleichspannung oder mit B-Codierung für applikationsspezifische Belegung, jeweils in gerader Ausführung. Zwei gewinkelte 90°-Steckerversionen sollen 2020 auf den Markt kommen, ebenso wie ein feldkonfektionierbarer Stecker für Standard-Ethernet in C-Codierung.
Da die gewinkelten ix-Stecker auch deutlich kleiner sind als ihr RJ45-Pendant erschließen sich den Gerätebauern weitere Möglichkeiten zur Miniaturisierung, zumal es auch die passenden Gehäusebuchsen in horizontaler, vertikaler oder stehender Ausführung gibt. Robustheit, geringe Baugröße, hohe Datenrate und doppelte Verriegelungen sprechen für die neue Schnittstelle ix industrial.
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