Referenzdesign für industrielle Ethernet-Konnektivität

Arrow Electronics hat gemeinsam mit Microchip Technology, Bourns und Amphenol ein Referenzdesign für Single Pair Ethernet (SPE) vorgestellt. Das Board 10BASE-T1S REF_SPE_T1S dient als Evaluierungsplattform zur Analyse von Signalintegrität, elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und Störfestigkeit in industriellen Netzwerken.

Kontext: steigender Bedarf an Ethernet am Edge
Mit der zunehmenden Digitalisierung industrieller Prozesse wächst der Bedarf an durchgängiger Ethernet-Konnektivität bis auf Feldebene. Klassische Feldbusse wie CAN oder RS-485 werden zunehmend durch Ethernet-basierte Lösungen ersetzt, insbesondere in Anwendungen mit Sensoren und Aktoren.

Single Pair Ethernet ermöglicht dabei die Datenübertragung über eine einzelne verdrillte Leitung und reduziert so Verkabelungsaufwand und Systemkomplexität.

Technische Architektur und Partnerbeiträge
Das Referenzdesign basiert auf dem LAN8670 10BASE-T1S PHY von Microchip und nutzt einen SPE-Steckverbinder gemäß IEC 63171-6 von Amphenol. Die magnetische Schnittstelle wird durch integrierte Isolationstransformatoren und Gleichtaktdrosseln von Bourns (Modell SM91081AL) realisiert.

Diese Komponenten sind entscheidend für die physikalische Schicht, da sie die Signalübertragung zwischen Transceiver und Kabel beeinflussen. Das Design verdeutlicht die Bedeutung der magnetischen Kopplung für die Gesamtleistung eines SPE-Systems.

Verbesserte Signalqualität und EMV-Verhalten
Durch den Einsatz transformatorbasierter Isolation anstelle rein kapazitiver Ansätze wird eine bessere Gleichtaktunterdrückung erreicht. Insbesondere im Niederfrequenzbereich verbessert sich dadurch die Störfestigkeit gegenüber leitungsgebundenen und abgestrahlten Interferenzen.

Dies führt zu stabileren Verbindungen in elektrisch belasteten Umgebungen, wie sie in der Fabrikautomation oder Gebäudeleittechnik üblich sind. Gleichzeitig unterstützt das Design die Einhaltung regulatorischer EMV-Anforderungen durch reduzierte Emissionen.

Evaluierung unter realen Bedingungen
Das Board ist USB-versorgt und ermöglicht eine praxisnahe Analyse der Netzwerkleistung. Entwickler können verschiedene Parameter direkt untersuchen, darunter:

Darüber hinaus lassen sich sowohl Punkt-zu-Punkt- als auch Multidrop-Konfigurationen im 10BASE-T1S-Standard testen. Dies erleichtert die Bewertung der Netzwerkstabilität und der Kanalperformance bereits in frühen Entwicklungsphasen.

Unterstützung bei Implementierung und Design
Arrow stellt das Referenzdesign als Grundlage für eigene Entwicklungen zur Verfügung. Das Engineering Solutions Center (ESC) bietet ergänzend technische Unterstützung und kundenspezifische Anpassungen.

Dadurch können Entwickler die Integration von SPE in bestehende oder neue Systeme beschleunigen und Risiken im Designprozess reduzieren.

Fazit: Werkzeug für robuste SPE-Netzwerke
Das Referenzdesign 10BASE-T1S REF_SPE_T1S zeigt, wie durch die Kombination geeigneter PHY-, Steckverbinder- und Magnetiklösungen eine stabile und EMV-optimierte Ethernet-Kommunikation realisiert werden kann. Es unterstützt Ingenieure bei der Entwicklung zuverlässiger SPE-Netzwerke für industrielle und gebäudetechnische Anwendungen.

Bearbeitet von einem Industriejournalisten, Lekshman Ramdas, mit Unterstützung von KI.

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