Электрохимическая коррозия
Недавно заказчик прислал фотографию разъема устройства защиты ODU Protect, которое было установлено в монтажной коробке IP-камеры. Так как такие устройства он использует, и планирует применять в новых проектах, то беспокойство понятно.
Проблема тут, конечно, не в «некачественных разъемах», а в том, что в разъем попала влага. Причины может быть две: негерметичность (например плохо завернули гермоввод) и конденсат (влажный теплый воздух во время монтажа и конденсация при охлаждении).
На несколько десятков тысяч установленных разъемов это единственный известный нам подобный случай (если не считать еще одного, когда забыли закрыть дверь в уличном шкафу и все залило дождем … контакты инжекторов окислиться не успели – электропитание отключилось раньше).
Искрение контактов
Напряжение PoE составляет порядка 50 В – немного, но вполне достаточно для образования искры (вспомним аккумулятор автомобиля или телефонную линию). При таком напряжении основную роль играет нелинейность нагрузки (емкость конденсатора фильтра), а также ЭДС самоиндукции кабеля. ЭДС невелика, т.к. пропорциональна индуктивности, т.е. длине кабеля, которая составляет порядка 100м или менее, а также di/dt (т.е. от потребляемого приемником PD тока). Примем как факт, что искрение контактов возможно при отключении вилки из розетки (а при Passive PoE и при включении).
На эту тему есть интересная статья в нашем блоге ЭЛЕКТРИК И СВЯЗИСТ - ЭТО СИЛА Электротехника – наука о контактах … RJ-45
Параметры разъема 8P8C (показан на фото выше)
Разъем 8P8C (8 Position 8 Contact) обычно называют RJ-45. Мы долго выбирали производителя и тип разъема, он если и не лучший, то один из самых лучших, которые можно купить за приемлемую цену. Вместе почитаем datasheet, и обратим внимание на важные моменты.
Материал:
1.Материал корпуса – стеклонаполненный, самохатухающий пластик
2. Материал контактов – проволока из фосфористой бронзы. (отличается большим сопротивлением изнашивающим и истирающим усилиям, а также большой химической устойчивостью)
3. Покрытие контактов – никель-золото (технология позволяет получить высокую стойкость к коррозии при толщине слоя золота десятые доли 1 мкм, т.е. на границе длины волны видимого света).
4. Экран – лист из медного сплава, покрытие - никель
Электрические характеристики:
1. Номинальное напряжение – 125 V AC RMS (т.е. среднеквадратичное значение напряжения)
2. Номинальный ток - 1,5 А (непонятно, что производитель имел ввиду – для одного контакта слишком много, вероятнее всего это ток через все контакты – по 4 для каждого направления)
3. Переходное сопротивление контакта, не более – 50 мОм
4. Сопротивление изоляции, не менее – 59 Мом (при 500 V DC)
5. Электрическая прочность изоляции – 1000 V AC RMS, 50 Гц, длительность 1 минута
Прочие характеристики
1. Количество циклов коммутации, не менее, 700
2. Температура хранения: -40 С° +85 С°
3. Температура эксплуатации: -0 С° +70 С°
А вот еще разъемы, которые мы недавно купили на пробу
Кабельная вилка крепится к розетке резьбовым соединением, степень защиты – IP 67; температура эксплуатации -40°C +85°C (sic!). Производитель указывает рабочее напряжение 5 Вольт (sic!), ток на контакт 0,1 А. Информации о диапазоне рабочих температур мы не нашли. Особых отличий контактной части от описанного выше разъема мы не заметили.
Штыревые разъемы
Разъем 8p8с (RJ-45) является слабым местом устройств, работающих в условиях низких температур, доступа к нему влажного или загрязненного воздуха и вибрации. Лучшим решением с точки надежности и удобства эксплуатации будут штыревые цилиндрические разъемы, которые широко применяются в сетях INDUSTRIAL ETHERNET. Конструкции с их применением разрабатывает и COMMENG.
Врезные контакты
Контакты IDC (Insulation–Displacement Connector– соединитель, смещающий изоляцию) хорошо знакомы всем, кто занимается телефонией и СКС. Их применение снимает вопрос надежности контактного соединения при подаче PoE. Мне казалось вполне логичным использовать их в нашем оборудовании в исполнении Outdoor (устройствах защиты, репитерах, инжекторах) – где они фактически являются частью инфраструктуры физического уровня и не требуют периодического отключения и включения разъемов.
Большинство наших заказчиков такого убеждения не разделяют, но в ряде случаев без таких контактов не обойтись. В нашей новой разработке – репитер с рабочими температурами до -50 °С, предназначенном для работы не только при перепадах температуры, но и в химически агрессивной среде (морской воздух, сероводород) для подключения кабелей используются именно контакты IDC.
В качестве заключения
Штыревые разъемы и врезные контакты – самые надежные. Самые лучшие 8p8c все равно менее надежны, чем хороший цилиндрический разъем для передачи данных, а очень хорошие и надёжные разъемы RJ-45 (в Германии, например, такие производятся) стоят так дорого, что мы их для серийных изделий даже не рассматриваем.
Что касается разъемов RJ-45, которые мы используем, то мы определили для себя границы оптимальных условий использования:
- температура эксплуатации не ниже -25°С (полностью сохраняются пружинящие свойства проволоки контактов);
- ток не более 350 мА на контакт, что дает возможность при напряжении 48 В подавать в линию до 34 Вт по двум парам и до 67 Вт по 3 парам;
- использование во влажном воздухе недопустимо.
Начало: Заметки о Power over Ethernet. (№1) off-design mode или о пользе (не)чтения технических описаний.
Продолжение: Записки о Power over Ethernet (№3). Passive VS IEEE 802.3 PoE
Мои статьи и доклады на тему Ethernet можно посмотреть ЗДЕСЬ (выбрать «ПУБЛИКАЦИИ»)
Сначала думал назвать «Электротехника наука о контактах, но потом вспомнил сериал BBC 1967 года «Сага о Форсайтах» - когда его показывали по 1 каналу, я учился в 1 или во 2 классе. Взрослые вечером собирались у телевизора, приходили соседи, у которых телевизора не было – и так 26 серий … У нас всяких историй с контактными соединениями Ethernet серий примерно на 5 уже набралось.