Rambler's Top100
Статьи ИКС № 01-02 2017
Андрей СЕМЕНОВ  09 марта 2017

Концепция Direct Connection: чем хороша и как реализовать

Прямое подключение активных терминальных устройств улучшает качественные показатели и эксплуатационную надежность СКС при одновременном уменьшении ее стоимости. А использование специальных вилок полевого оконцевания сильно упрощает внедрение этой концепции. 

Андрей СЕМЕНОВ, директор по развитию, СУПР

Несмотря на известный консерватизм кабельной техники, в СКС постоянно ведутся разработки системного и компонентного уровня, включая специализированную элементную базу. Успех внедрения нововведений в широкую инженерную практику зависит от того, насколько велика потенциальная область их применения и какой технико-экономический эффект они могут дать.

Примером подобной разработки может служить концепция прямого подключения (Direct Connection). Прототипом реализующей ее техники является офисная СКС, а само решение в полной мере учитывает изменения в архитектуре и областях применения систем автоматизации, произошедшие за последние полтора десятка лет.

Идея прямого подключения

Рис. 1. Структура тракта в случае применения концепции прямого подключения

Согласно классическому подходу, многочисленные терминальные устройства подключаются к СКС через информационные розетки. Наличие этого элемента в составе структурированной проводки ценно тем, что, во-первых, оно заметно увеличивает эксплуатационную гибкость СКС за счет возможности подбора аппаратного шнура нужной длины и простоты включения различных адаптеров. Во-вторых, наличие розетки повышает эксплуатационную готовность системы благодаря простоте замены пользовательского шнура, риск отказа которого из-за отсутствия механической защиты от внешних воздействий на несколько порядков превышает аналогичный показатель для линейного кабеля.

За последние 10 лет ассортимент терминальных устройств, использующих ресурсы СКС, существенно расширился. К традиционному телефону и рабочей станции ЛВС добавились точки радиодоступа Wi-Fi, камеры систем дистанционного наблюдения, контроллеры разнообразных систем инженерного обеспечения здания и т.п. Статический характер этого оборудования и его штатное размещение в хорошо защищенных, в том числе от доступа пользователей, местах делают классическое решение на основе информационной розетки функционально избыточным. Отказ от него в пользу более простой конфигурации – прямого подключения – открывает перспективу упрощения и удешевления решения.

Суть концепции Direct Connection заключается в прямом оконцевании вилкой модульного разъема того конца горизонтального кабеля, который доводится непосредственно до области установки терминального устройства. Эта вилка включается прямо в порт сетевого интерфейса устройства, что делает ненужными розетку и дополнительный шнур.

Концепция прямого подключения может использоваться в самых разных сферах применения СКС (см. таблицу), причем за счет больших объемов подключаемого сетевого оборудования ее реализация улучшает технико-экономическую эффективность кабельной системы в целом.

Справедливости ради отметим, что, несмотря на большую популярность на практике, существенные отличительные особенности и хорошо известное техническим специалистам наименование, официального признания концепция пока не получила.

Преимущества решения

Применение концепции прямого подключения обеспечивает целый ряд преимуществ:

  • упрощение процедуры монтажа кабельной системы;
  • улучшение качественных показателей формируемого тракта передачи благодаря исключению из него разъемного соединителя и уменьшению затухания вследствие отсутствия гибкого шнурового кабеля с повышенными потерями;
  • повышение эксплуатационной надежности СКС за счет уменьшения количества элементов и устранения из цепей передачи IPC-контакта;
  • удешевление кабельной проводки из-за отсутствия на одном из концов тракта информационной розетки и коммутационного шнура.

Сильной стороной концепции Direct Connection считается то, что она требует использования только одного нового элемента – специальной модульной вилки. Ее дизайн учитывает специфику области применения и значительно отличается от дизайна привычных изделий.

Первые образцы специализированных вилок полевого оконцевания появились чуть больше десяти лет назад и соответствовали характеристикам актуальной на тот момент категории 5е. Сегодня многие модели вилок поддерживают характеристики категории 6 и даже 6а, а также имеют экранированное исполнение.

Вилки прямого подключения в основной своей массе конструируются таким образом, чтобы их оконцеватели допускали многократную (до 5–10 раз) перезаделку проводов.

Максимально полная преемственность с существующей техникой достигается за счет того, что предлагаемые нововведения затрагивают только область пользовательского интерфейса СКС. Каких-либо изменений в технологии установки вилки прямого оконцевания не требуют.

Особенности реализации оконцевателя

В подавляющем большинстве модульных вилок традиционной конструкции в той части, которая реализует подключение к проводу оконцовываемого кабеля, используются так называемые пирсинговые, или IPC-контакты. В фокусной области применения они устанавливаются на однопроволочные жилы проводов витых пар линейных кабелей. При таком исполнении контакта резко ухудшается ряд параметров соединения, в том числе долговременная стабильность характеристик.

Поэтому в компонентах для Direct Connection подключение, как и в розеточных модулях, производится через IDC-контакты. Это дает возможность заметно упростить процесс установки в полевых условиях, а также улучшить параметры изделия при его эксплуатации под высокой токовой нагрузкой, характерной для систем дистанционного питания классов РоЕ+ и РоЕ++.

Комбинация IDC-контактов оформляется в виде так называемого оконцевателя. В компонентах для прямого подключения этот конструктивный узел выполняется исключительно по разрезной схеме, что дает возможность уменьшить общую длину вилки. Он содержит дополнительные интегральные компоненты, которые в момент закрывания корпуса при установке досылают провода до места.

С целью сокращения миделя изделия в большинстве случаев IDC-контакты ориентируются своей плоскостью перпендикулярно продольной оси вилки. Это обеспечивает прямую подачу проводов в оконцеватель и минимально деформирует структуру витых пар при установке.

Наряду с традиционным исполнением оконцевателя на основе открытых IDC-контактов возможно также единое исполнение этого узла для всех коммутационных изделий СКС (розетка, промежуточный соединитель, вилка). Примером такого подхода может служить решение REV Connect компании Belden.

Вариантом «вставочного» исполнения оконцевателя является его совмещение с печатной платой для подключения к рабочим контактам, которые располагаются в передней части корпуса.

Удобство оконцевания при верхней укладке обеспечивается применением индивидуальных пластиковых направляющих каналов. При таком дизайне необходимо удерживать провода до момента их усадки во врезной контакт. Для этого канавка снабжается двумя концевыми пластиковыми держателями щелевого типа, которые с двух сторон охватывают IDC-контакт.

Вилки прямого подключения обладают высокой технологической преемственностью с остальной коммутационной техникой СКС. При установке большинства из них требуются только бокорезы. Во всех остальных случаях используется штатный ударный однопроводный инструмент. Если оконцеватель выполнен на основе вкладыша, применяется единое обжимное устройство для всех коммутационных элементов.

Элементы механической фиксации кабеля

В процессе оконцевания любого кабеля вилка обязательно должна крепиться к его оболочке. Тогда все вырывающие и растягивающие осевые воздействия локализуются на оболочке, благодаря чему структура витков отдельных пар сохраняется.

В классических вилках с длинным корпусом (long body) осуществляющий процедуру крепления фиксатор выполнен в форме клина с треугольным поперечным сечением, который тонкой перемычкой связан по одной длинной стороне с корпусом и ориентирован перпендикулярно оси кабеля. При установке под действием дополнительного толкателя обжимного инструмента клин поворачивается примерно на 90°, плотно прижимая кабель к нижней внутренней поверхности установочного гнезда. В отличие от сосредоточенного воздействия, характерного для предыдущих изделий, в вилках с коротким корпусом (short body) фиксация происходит по распределенной схеме: в процессе формирования хвостовика область ввода оболочки в вилку заливается расплавленной пластмассой методом литья под давлением.

 Рис. 2. Вилка на основе раскрывающегося корпуса
 Рис. 3. Вилка на основе дополнительного зажима поворотного типа
 Рис. 4. Вилка с подвижной контактной частью

В вилках для полевого оконцевания использовать подобный прием невозможно, и разработчики вынуждены конструировать этот узел на иных принципах, в частности, с помощью распределенной схемы обжатия кабельной оболочки на длине вплоть до нескольких сантиметров. На практике такой подход может реализовываться с применением различных решений, например:

  • цангового элемента (серия вилок разных категорий компании Phoenix Contact, одна из которых под наименованием FM45 используется также компанией Reichle & De-Massari);
  • корпуса, раскрывающегося с помощью хвостовика, который является его составной частью и оформлен в виде его продолжения (изделие китайской компании Lansan, рис. 2);
  • обычной пластиковой стяжки (производится немецкой компанией TTL Network);
  • дополнительного зажима поворотного типа (изделия компаний Harting и Panduit, рис. 3).

Ограничение радиуса изгиба кабеля в области ввода в вилку обеспечивается традиционным способом – применением хвостовика, гибкость которого увеличивается системой прорезей.

Ограничение длины устройства

Один из недостатков вилок для полевого оконцевания – их большая длина даже без хвостовика. Она заметно превышает длину обычных изделий. Данное отличие обусловлено необходимостью выноса IDC-оконцевателя из контактной части изделия.

Устранить указанный недостаток можно переходом на Г-образную форму изделия. В решениях для автоматизации инженерных систем различного назначения это оказывается далеко не лишним при стесненных условиях подключения кабеля к розетке сетевого интерфейса контроллера или коммутатора.

Реализация вилок с Г-образным корпусом возможна по двум основным схемам. В жестком варианте такого изделия (выпускается компаниями Harting и Phoenix Contact) применяется корпус заводского изготовления соответствующей формы. А компания TTL Network предлагает вилку с подвижной контактной частью, которая может отклоняться вверх на 45° и поворачиваться вниз на 90° (рис. 4).

* * *

Концепция прямого подключения активных терминальных устройств проникла в самые разные сферы применения СКС и очень востребована. Ее практическую реализацию сильно упрощает использование вилок полевого оконцевания специальной разработки.

Ключевой особенностью вилки полевой установки является оконцеватель разрезного типа, который в основной массе серийных конструкций выполнен в форме сборки традиционных IDC-контактов с вертикальной подачей в них оконцовываемых проводов.

За счет меньшего количества разъемных соединителей линии прямого оконцевания имеют значительно больший запас по переходной помехе по сравнению с типовыми структурами комплексных объектов СКС. Тестировать линии прямого оконцевания из-за их несимметричной структуры целесообразно по модели тракта.   

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!