La constante presión sobre los costes, el tráfico de datos cada vez más denso y las nuevas tecnologías exigen nuevas soluciones de conexión.

 Las medidas adoptadas para reducir los costes deben considerarse en su conjunto. Ya no basta con reducir solo los costes de los componentes, sino que también hay que tener en cuenta la instalación y la infraestructura a la hora de calcular los costes. Tampoco se debería olvidar el espacio requerido por las nuevas soluciones.

Las nuevas tecnologías en la fabricación de conectores y cables, así como la creciente integración de  funciones en semiconductores, permiten combinar datos y energía en un solo soporte.

A la vista de lo que se acaba de decir, el primer paso de la integración consiste en unir las líneas separadas de datos y de alimentación en un único cable y, por consiguiente, en un único conector. Esta tecnología híbrida supone cables más pequeños y simplifica la instalación en comparación con las tecnologías convencionales. El sistema de conexión M12 CHT de Molex incluye un cable conforme con el estándar Cat 5e y puede transportar datos y energía de hasta 4 x 6 amperios. Estas soluciones ya se están usando para cables de cobre. Otra opción que se prevé para un futuro próximo es la combinación de cables de alimentación y fibra óptica.

La conversión de buses de campo patentados en comunicaciones basadas en Ethernet supone otro avance tecnológico. Tecnologías como PoE (Power over Ethernet) para bajas potencias y EoP (Ethernet over Power) para altas potencias contribuirán, tarde o temprano, a reducir aún más los costes de instalación y permitirán la transmisión simultánea a través de un solo cable. Pero por ahora, estas tecnologías aún no están listas para la utilización en aplicaciones industriales; no obstante, su creciente uso en el mercado de consumo generará soluciones técnicamente maduras y aptas para sistemas industriales en un futuro cercano.

 

Asimismo, crece el número de redes en las que se implementan protocolos de red Ethernet inalámbrica con el fin de incorporar nuevos dispositivos, principalmente para ahorrar costes de instalación, pero también para ofrecer una mayor flexibilidad y comunicaciones móviles. Esto solo es posible si no se requiere una fuente de alimentación adicional. Si esta es necesaria y, al mismo tiempo, se requiere una alta velocidad de transmisión, la nueva tendencia es sustituir los múltiples cables diferentes de señal y de alimentación por una solución híbrida.

En una solución híbrida se combinan los diferentes hilos para la señal y la energía y se conectan con un conector híbrido. Basándose en su larga experiencia con la tecnología híbrida, Molex ya ha implementado soluciones híbridas en una gran variedad de sistemas.

En las aplicaciones de Ethernet, en las que se usan desde hace muchos años los conectores tradicionales del tipo RJ45, se han logrado progresos, alcanzando los estándares Cat 5e y Cat 6a y, actualmente, incluso se incorpora la tecnología PoE. Hoy en día, a través de una red Ethernet estándar se pueden transmitir datos a una velocidad de 10 Gb y corrientes de hasta 30 W por puerto. La tecnología PoE ya lleva muchos años funcionando eficazmente en aplicaciones de oficina, tales como routers para redes, teléfonos y cámaras web.

Ya se están utilizando componentes PoE en la red con hasta 16 puertos para la transmisión de datos. Al principio, en la industria se utilizaban módulos conectables para reemplazar el cableado y crear una solución más flexible, más rápida y más segura. A medida que se extiende el uso de redes industriales (como Profibus y Profinet), crece el uso de cajas de distribución con líneas troncales y extensiones.

Los sistemas de conexión RJ45, que antes se utilizaban solamente en entornos interiores de oficina, se han adaptado para el uso en entornos industriales, añadiendo una carcasa redonda o rectangular. Paralelamente, se han desarrollado soluciones híbridas, que también se pueden incluir en un cableado de alimentación. Pero estas soluciones son costosas y, en su lugar, se utiliza cada vez más el sistema M12, que es considerablemente más robusto y fiable y presenta un diseño mucho más compacto.

La serie M12 de Molex, con su tecnología híbrida circular (CHT), es capaz de integrar en un formato M12 estándar dos pares de contactos blindados para la señal y dos o cuatro contactos adicionales para la alimentación, lo cual permite transmitir, a través de un cable conforme con el estándar Cat 5e, señales a una frecuencia de 100 MHz y corrientes de hasta 10 A con dos contactos de alimentación, y de 6 A con cuatro contactos de alimentación.
De este modo, es posible que cámaras de vigilancia, codificadores y sensores para componentes de automatización funcionen con un solo cable, incluso en entornos muy duros. También se han alcanzado mejoras incorporando el sistema híbrido M12 en cajas de distribución industriales con grado de protección IP67.

Aparte de en aplicaciones industriales, los sistemas de conexión híbridos M12 se utilizan cada vez más en los sectores de automoción, vehículos comerciales, construcción naval, minería y off-shore.

Un ejemplo más reciente de la tecnología híbrida lo presenta la industria de iluminación. El año pasado, en una ciudad europea se instalaron nuevas luces navideñas, poniendo especial énfasis en aspectos económicos y de sostenibilidad, aparte de tener en cuenta el diseño y el acondicionamiento urbano.

En el proyecto de iluminación se utilizaron numerosas estrellas, cada una de las cuales tenía 14 ledes y emitía 14 rayos de luz. Los 9.800 rayos de estrella se controlaron individualmente desde una unidad centralizada y emitieron una cálida luz blanca. Las señales se transmitieron mediante el protocolo de intranet DMX/ACN desde la unidad centralizada a la subestación de distribución, en la que fueron convertidas en señales EtherCAT y transmitidas a las estrellas a través de cajas de distribución adicionales. El sistema de iluminación completo cuenta con aproximadamente 1.000 nodos EtherCAT. Por ejemplo, se pueden transmitir señales de vídeo, que a continuación se pueden generar en los rayos de estrella como imágenes de vídeo monocromáticas.

Para adornar las calles del casco antiguo de la ciudad con estas estrellas se necesitan cables colgantes y, para no tener que instalar dos cables diferentes para la transmisión de datos y de energía, se implementó el sistema de conexión híbrido M12 utilizando el conector CHT 4+2 de Molex.

El sistema de conexión híbrido no solo ofrece ventajas estéticas (es decir, menos cableado en las calles), sino que también aporta enormes ahorros de costes y tiempo, ya que solamente se necesita la mitad de cables en comparación con los sistemas convencionales. Las cajas de distribución de montaje en pared incluyen dispositivos híbridos que se fijan con tornillos en los correspondientes conectores de cable híbridos. Esto permite un rápido montaje y desmontaje de las luces así como una conexión compacta y hermética, lo cual garantiza un funcionamiento fiable durante muchos años.

Estos diferentes métodos demuestran que la convergencia de datos y energía ya está en marcha. Molex ofrece las tecnologías y los conocimientos expertos necesarios para una gran variedad de soluciones.

Autor:

Autores: Gerd Klaiber, gerente de Productos Integrados
Andreas Vogt, Ingeniería Directa de Productos Integrados
Molex Connectivity GmbH, Bretten, Alemania

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