Les mesures prises pour réduire les coûts doivent être envisagées de manière globale. Il ne suffit plus de réduire uniquement le coût des composants ; l’installation et l’infrastructure doivent également être prises en compte dans le calcul des coûts. De même, l’espace requis par les nouvelles solutions ne doit pas être négligé.
Les nouvelles technologies de fabrication des connecteurs et des câbles, ainsi que l'intégration croissante des fonctions dans les semi-conducteurs, permettent de combiner données et alimentation dans un seul support.
Compte tenu de ce qui précède, la première étape de l'intégration consiste à combiner les lignes de données et d'alimentation distinctes en un seul câble et, par conséquent, en un seul connecteur. Cette technologie hybride permet d'obtenir des câbles plus petits et simplifie l'installation par rapport aux technologies conventionnelles. Le système de connexion M12 CHT de Molex comprend un câble conforme à la norme Cat 5e et peut transporter des données et de l'alimentation jusqu'à 4 x 6 ampères. Ces solutions sont déjà utilisées pour les câbles en cuivre. Une autre option envisagée dans un avenir proche est la combinaison de câbles d'alimentation et de fibres optiques.
La conversion des bus de terrain propriétaires en communications Ethernet représente une autre avancée technologique. Des technologies telles que le PoE (Power over Ethernet) pour la basse consommation et l'EoP (Ethernet over Power) pour la haute consommation contribueront, tôt ou tard, à réduire davantage les coûts d'installation et permettront la transmission simultanée sur un seul câble. Cependant, ces technologies ne sont pas encore prêtes pour les applications industrielles ; leur utilisation croissante sur le marché grand public débouchera néanmoins sur des solutions techniquement abouties et adaptées aux systèmes industriels dans un avenir proche.
De même, le nombre de réseaux mettant en œuvre des protocoles Ethernet sans fil augmente afin d'intégrer de nouveaux appareils, principalement pour réduire les coûts d'installation, mais aussi pour offrir une plus grande flexibilité et des communications mobiles. Ceci n'est possible que si aucune source d'alimentation supplémentaire n'est requise. Si une telle source est nécessaire et qu'une vitesse de transmission élevée est également requise, la nouvelle tendance consiste à remplacer les multiples câbles séparés de signal et d'alimentation par une solution hybride.
Une solution hybride combine les différents câbles de signal et d'alimentation et les connecte à l'aide d'un connecteur hybride. Forte de sa vaste expérience en matière de technologie hybride, Molex a déjà mis en œuvre des solutions hybrides dans une grande variété de systèmes.
Dans les applications Ethernet, où les connecteurs RJ45 traditionnels ont été utilisés pendant de nombreuses années, des progrès ont été réalisés, avec l'avènement des normes Cat 5e et Cat 6a, et l'intégration désormais de la technologie PoE. Aujourd'hui, un réseau Ethernet standard peut transmettre des données à des vitesses allant jusqu'à 10 Gbit/s et fournir une puissance allant jusqu'à 30 W par port. La technologie PoE fonctionne efficacement depuis de nombreuses années dans des applications bureautiques telles que les routeurs réseau, les téléphones et les webcams.
Des composants PoE dotés de jusqu'à 16 ports pour la transmission de données sont déjà utilisés sur le réseau. Initialement, les modules enfichables ont été utilisés dans l'industrie pour remplacer le câblage et créer une solution plus flexible, plus rapide et plus sécurisée. Avec l'expansion des réseaux industriels (tels que Profibus et Profinet), l'utilisation des boîtiers de distribution avec lignes principales et extensions se développe également.
Les systèmes de connexion RJ45, initialement réservés aux environnements de bureau, ont été adaptés aux milieux industriels grâce à l'ajout d'un boîtier rond ou rectangulaire. Des solutions hybrides, intégrables aux câblages électriques, ont également été développées. Toutefois, ces solutions restent onéreuses, et le système M12, nettement plus robuste, fiable et compact, est de plus en plus privilégié.
La série Molex M12, grâce à sa technologie hybride circulaire (CHT), intègre deux paires de contacts de signal blindés et deux ou quatre contacts d'alimentation supplémentaires dans un format M12 standard. Ceci permet la transmission de signaux à une fréquence de 100 MHz et de courants jusqu'à 10 A avec deux contacts d'alimentation, et jusqu'à 6 A avec quatre contacts d'alimentation, sur un seul câble Cat 5e.
Ainsi, les caméras de surveillance, les codeurs et les capteurs des composants d'automatisation peuvent fonctionner avec un seul câble, même dans des environnements difficiles. Des améliorations supplémentaires ont été apportées grâce à l'intégration du système hybride M12 dans des boîtiers de distribution industriels conformes à la norme IP67.
Outre les applications industrielles, les systèmes de connexion hybrides M12 sont de plus en plus utilisés dans les secteurs de l'automobile, des véhicules commerciaux, de la construction navale, des mines et de l'offshore.
Un exemple plus récent de technologie hybride nous vient du secteur de l'éclairage. L'année dernière, une ville européenne a installé de nouvelles illuminations de Noël, en accordant une importance particulière aux aspects économiques et de durabilité, tout en tenant compte de l'aménagement urbain et paysager.
Le projet d'éclairage utilisait de nombreuses étoiles, chacune composée de 14 LED et émettant 14 faisceaux lumineux. Les 9 800 faisceaux étaient contrôlés individuellement depuis une unité centrale et diffusaient une lumière blanche chaude. Les signaux étaient transmis via le protocole intranet DMX/ACN de l'unité centrale au poste de distribution, où ils étaient convertis en signaux EtherCAT puis acheminés vers les étoiles par l'intermédiaire de boîtiers de distribution supplémentaires. Le système d'éclairage complet comprend environ 1 000 nœuds EtherCAT. Par exemple, des signaux vidéo peuvent être transmis puis affichés sur les faisceaux des étoiles sous forme d'images vidéo monochromes.
Pour décorer les rues de la vieille ville avec ces étoiles, des câbles suspendus sont nécessaires, et pour éviter d'avoir à installer deux câbles différents pour la transmission de données et d'alimentation, le système de connexion hybride M12 a été mis en œuvre à l'aide du connecteur Molex CHT 4+2.
Le système de connexion hybride offre non seulement des avantages esthétiques (moins de câblage dans la rue), mais permet également de réaliser d'importantes économies de temps et d'argent, puisqu'il ne nécessite que la moitié de la longueur de câble requise par les systèmes conventionnels. Les boîtiers de distribution muraux intègrent des dispositifs hybrides qui se vissent dans les connecteurs de câbles hybrides correspondants. Ceci permet une installation et un retrait rapides des luminaires, ainsi qu'une connexion compacte et étanche, garantissant un fonctionnement fiable pendant de nombreuses années.
Ces différentes méthodes démontrent que la convergence des données et de l'énergie est déjà en marche. Molex propose les technologies et l'expertise nécessaires à une vaste gamme de solutions.
Auteur:
Auteurs : Gerd Klaiber, responsable des produits intégrés ;
Andreas Vogt, ingénieur en chef des produits intégrés,
Molex Connectivity GmbH, Bretten, Allemagne
