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Single Pair Ethernet: Neuer PHY mit Reichweite bis 1700 Meter

| Redakteur: Kristin Rinortner

Texas Instruments hat mit dem DP83TD510E einen PHY für Single Pair Ethernet vorgestellt, der auf einem Twisted-Pair-Leiterpaar Signale mit 10 MBit/s über eine Strecke bis zu 1700 Metern übertragen kann. Das dürfte interessant für die Fabrik- und Gebäudeautomation werden.

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Single Pair Ethernet: Mit dem neuen 10BASE-T1L-PHY von TI lassen sich 10-MBit/s-Signale über die branchenweit führende Distanz von 1,7 km übertragen.
Single Pair Ethernet: Mit dem neuen 10BASE-T1L-PHY von TI lassen sich 10-MBit/s-Signale über die branchenweit führende Distanz von 1,7 km übertragen.
(Bild: TI)

Mit der Komplexität von Anwendungen in der Fabrik- und Gebäudeautomation wächst auch die Notwendigkeit, größere Datenmengen von und nach den Knoten an den Außengrenzen des Netzwerks zu übertragen. Von der Fähigkeit zum direkten Zugriff auf Edge-Node-Anwendungen können die Steuerung und die Zustandsüberwachung profitieren, und auch der Datenaustausch zwischen vernetzten Systemen gestaltet sich rationeller.

Derzeitige Lösungen zur Anbindung von Edge-Knoten nutzen oftmals ein fragmentiertes System aus mehreren Feldbus-Protokollen, das durch Protokollwandler in den Netzwerk-Gateways unterstützt wird. Das Zusammenfügen von Netzwerken per Protokollwandlung treibt jedoch die Komplexität und die Kosten in die Höhe und schränkt nicht zuletzt die Fähigkeit zur Fernüberwachung von Edge-Node-Applikationen ein.

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Der PHY unterstützt Entwickler bei der Implementierung eines einheitlichen Kommunikations-Netzwerks, das von der Steuerung bis zum Edge-Knoten reicht und die Vollduplex-Datenübertragung (1 Vp-p) über ein Twisted-Pair-Leiterpaar ermöglicht.

Da somit auf die Verwendung zusätzlicher Protokolle, Gateways und Kabel für eine breitbandigere Kommunikation verzichtet werden kann, können Entwickler nicht nur das Netzwerkmanagement vereinfachen, sondern auch die Steuerungseigenschaften und Interoperabilität in Einsatzszenarien mit langen Distanzen verbessern.

Anwendungsbeispiele sind die Steuerung von Ventilen und Aktoren in HLK-Anlagen, Feld-Transmitter, Aufzugsteuerungen und Brandmeldezentralen.

Indem sie von Zweidraht-Feldbuslösungen wie 4-20-mA-Stromschleifen auf Single-Pair-Ethernet aufrüsten, können Entwickler das Netzwerkdesign weiter rationalisieren und die Installationskosten senken, da SPE sowohl für die Stromversorgung (PoDL) als auch für die Datenübertragung ausgelegt ist.

Ethernet-Konnektivität in eigensicheren Systemen

Der PHY ist für die Verwendung in eigensicheren Ethernet-APL-Systemen (Advanced Physical Layer) ausgelegt. Ethernet-APL ist eine Ethernet-Spezifikation auf Basis des IEEE 802.3.cg 10BASE-T1L-Standards und wurde mit der Zielsetzung entwickelt, die Implementierung von Ethernet-Netzwerken in Prozessautomations-Systemen mit der Forderung nach Eigensicherheit rationeller zu gestalten.

Ein wichtiger Aspekt bei eigensicheren Ethernet-APL-Systemen – und hier insbesondere bei Systemen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen – ist die Fähigkeit zur Absenkung des Leistungsniveaus und der Temperatur der Ethernet-PHYs bei Störungen im System. Indem er die Verwendung externer Abschlusswiderstände unterstützt, kann der PHY den Einschaltstrom reduzieren und niedrigere Betriebstemperaturen einhalten, wenn er in Prozessautomations-Anwendungen mit großen Übertragungsstrecken, zum Beispiel in Feld-Transmittern, eingesetzt wird.

Die geringe Leistungsaufnahme von weniger als 45 mW am 1-V-Punkt sorgt für zusätzliche Leistungsreserven, die für andere kritische Schaltungen genutzt werden können, um die System-Performance zu steigern.

Vorserien-Versionen des DP83TD510E sind jetzt im QFN-Gehäuse (Quad Flat No-lead) mit 32-Pins lieferbar (nur auf TI.com). Die Preise beginnen bei 3,20 US-Dollar (ab 1000 Stück). Das Evaluierungs-Modul DP83TD510E-EVM kann auf der Website von TI zum Preis von 149,- US-Dollar erworben werden. Auf der Internetseite stehen verschiedene Bezahlungs- und Versandoptionen zur Auswahl. TI geht davon aus, dass der Baustein ab Anfang 2021 in Produktionsstückzahlen lieferbar sein wird.

Der DP83TD510E ergänzt das wachsende Portfolio an Ethernet-PHY-Transceivern, das sämtliche Kategorien von Single-Pair-Ethernet-Spezifikationen unterstützt. Zu diesem Portfolio gehören bereits der neue IEEE 802.3.bp 1000BASE-T1 Automotive Ethernet PHY DP83TG720S-Q1 für die Gigabit-Kommunikation und der IEEE 802.3.bw 100BASE-T1 Automotive Ethernet PHY DP83TC811R-Q1 für die Kommunikation mit 100 MBit/s.

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