Protokol Komersial dan Kabel Aerospace:Menemukan Keseimbangan yang Tepat
Beberapa tips untuk memilih jenis kabel yang tepat untuk aplikasi yang Anda inginkan.
Beberapa tips untuk memilih jenis kabel yang tepat untuk aplikasi yang Anda inginkan.
Protokol komersial dalam aplikasi kedirgantaraan menghadirkan tantangan bagi perancang untuk menyeimbangkan standar dengan kebutuhan khusus aplikasi. Pada lapisan fisik, kabel yang digunakan untuk Gigabit dan 10 Gigabit Ethernet, USB, IEEE 1394 dan lainnya adalah contoh utama dari tindakan penyeimbangan ini. Standar untuk protokol ini merinci persyaratan listrik dan struktural untuk kabel. Salah satu tujuan standar adalah untuk mengkarakterisasi kabel dengan kekhususan yang cukup sehingga dapat dengan percaya diri dicolokkan ke dalam aplikasi.
Untuk aplikasi komersial, pendekatan ini bekerja dengan sangat baik. Kekhawatiran tambahan untuk aplikasi kedirgantaraan membuat desainer mempertimbangkan kembali pendekatan plug-and-play yang nyaman ini. Penggerak utama mereka adalah mengurangi ukuran dan berat di setiap kesempatan di pesawat. Karena jumlah data dalam operasi pesawat dan layanan penumpang meningkat secara dramatis, demikian pula jumlah konduktor yang dibutuhkan untuk membawa data. Secara agregat, kabel komersial menjadi target yang menarik untuk pengurangan ukuran dan berat. Pada saat yang sama, kabel standar industri mungkin tidak memiliki kinerja mekanis atau lingkungan yang diinginkan, terutama persyaratan yang menuntut untuk menghasilkan asap yang rendah, toksisitas, dan sifat mudah terbakar di ruang tertutup di mana jalan keluar yang aman mungkin sulit atau tidak mungkin.
Kasus untuk Kabel Cat
Pertimbangkan kabel Cat 5e untuk Gigabit Ethernet. Konstruksi komersialnya yang khas adalah konduktor tembaga polos 24 AWG dengan insulasi polietilen dan jaket PVC. Standar ANSI/TIA 568-C.2 mendefinisikan persyaratan kelistrikan untuk redaman, insertion loss, return loss, crosstalk dan sejumlah kriteria lainnya. Untuk tujuan kami, kami akan fokus pada kerugian penyisipan. Karakteristik ini sangat menentukan jarak kabel yang diperbolehkan (dengan asumsi tujuan crosstalk terpenuhi).
Gambar 1. Aplikasi kedirgantaraan meningkat menggunakan protokol komersial yang mapan untuk transfer data berkecepatan tinggi
Pertimbangkan perkembangan tipikal dalam mendefinisikan kabel Cat 5e untuk kedirgantaraan. Setiap langkah cenderung meningkatkan redaman dan kerugian penyisipan, yang secara efektif mengurangi panjang kabel yang diizinkan. TE Connectivity bekerja sama dengan desainer aerospace untuk membuat solusi pemasangan kabel yang memenuhi tujuan protokol aplikasi dan persyaratan untuk ukuran, berat, dan ketahanan.
Konduktor terdampar memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam memasang dan merutekan kabel di pesawat dengan ruang terbatas. Meskipun standar 568-C.2 mengenali konduktor terdampar untuk kabel tambalan pendek, standar ini menetapkan konduktor padat untuk kebutuhan tulang punggung karena kerugian penyisipan yang lebih rendah. Perubahan dari konduktor padat ke konduktor untai memungkinkan peningkatan kerugian penyisipan sebesar 20%, yang akan menghasilkan penurunan panjang kabel maksimum sebesar 20 persen.
Banyak aplikasi dirgantara menentukan konduktor paduan tembaga berlapis perak karena kekuatan tariknya yang tinggi. Pindah dari tembaga murni ke paduan tembaga dapat meningkatkan kerugian penyisipan sebesar 10 persen lagi, tergantung pada desain kabel. Konduktor yang lebih kecil menghemat berat, yang menjelaskan tren menuju 26 AWG dan bahkan 28 AWG. Gambar 2 menunjukkan jarak praktis untuk konduktor yang berbeda. Pengurangan ukuran dan berat tambahan juga dapat diperoleh dengan menggunakan dielektrik berdinding tipis, permitivitas lebih rendah, dan bahan jaket yang lebih keras.
Gambar 2. Konfigurasi kabel hemat ukuran dan berat memenuhi kebutuhan Ethernet berkecepatan tinggi untuk jarak yang lebih jauh.
Kabel Cat 6A, untuk mengaktifkan Ethernet 10G, menghadirkan pengorbanan serupa.
Casing untuk USB
Aplikasi USB 2.0/3.0 menghadirkan situasi yang berlawanan dari aplikasi Ethernet Cat 5e. Desainer ingin memperpanjang jarak transmisi di luar standar 5 meter untuk USB 2.0. (USB 3.0 tidak menentukan panjang kabel maksimum, tetapi panjang praktis untuk kabel komersial adalah 3 meter.) Karena USB mendukung daya dan data, perancang perlu mempertimbangkan penurunan tegangan pada saluran listrik dan kehilangan penyisipan pada saluran data. Perhatian tambahan adalah waktu tunda:26 ns ujung ke ujung atau 5,2 nanodetik per meter untuk kabel di USB 2.0.
Memperpanjang panjang data untuk USB melibatkan ukuran konduktor dan jenis insulasi (serta padat atau berbusa). Sementara konduktor yang lebih besar dapat menurunkan kerugian penyisipan, kecepatan propagasi lebih penting untuk memenuhi persyaratan penundaan. Insulasi kecepatan tinggi akan memungkinkan jarak yang lebih jauh tanpa menambah waktu tunda. PTFE berdensitas rendah dan FEP berbusa menawarkan kecepatan propagasi sekitar 13 hingga 25 persen lebih cepat daripada yang dimungkinkan dengan polietilen yang digunakan dalam kabel USB komersial. Mendiskontokan kerugian penyisipan untuk saat ini, PTFE densitas rendah atau FEP berbusa dapat memperpanjang jarak hingga 6,3 meter sambil tetap memenuhi persyaratan waktu tunda. Gambar 3 menunjukkan contoh bagaimana isolasi alternatif dapat memperpanjang jarak kabel USB.
Gambar 3. Pilihan isolasi mempengaruhi kemungkinan panjang kabel USB.
Kasus untuk IEEE 1394
IEEE 1394, sebagai tulang punggung data, mulai menguasai pasar kedirgantaraan. Perancang sistem melepas komponen yang memasok daya ke perangkat atau sensor akhir. Konstruksi kabel quadraxial yang hanya menyediakan dua pasang data memberikan konfigurasi kabel terkecil dan teringan. Tergantung pada konduktor AWG, kabel maksimum dapat berjalan dari 50 hingga 80+ kaki. Daya ke perangkat kemudian disuplai oleh kabel terpisah yang berukuran tepat untuk memenuhi persyaratan tegangan input.
Mencapai Kekakuan
Pilihan isolasi dan jaket juga mempengaruhi kekasaran kabel. Kabel yang memenuhi standar dapat dibuat dengan berbagai polimer untuk memenuhi persyaratan khusus untuk ketahanan bahan kimia/bahan bakar, suhu yang diperpanjang, pelepasan gas yang rendah, toksisitas, karakteristik api, fleksibilitas, dan faktor lainnya. Untuk memenuhi tuntutan asap, toksisitas, sifat mudah terbakar, dan persyaratan lingkungan lainnya yang dikenakan oleh aplikasi luar angkasa, bahan tersebut lebih mahal daripada yang digunakan dalam konstruksi komersial.
Off the Shelf atau Direkayasa?
Sementara standar seperti ANSI/TIA 568 atau USB memainkan peran berharga dalam memungkinkan aplikasi untuk digunakan dalam mode cookie-cutter, mereka dapat dilihat sebagai mandat atau rekomendasi. Bagi sebagian besar pengguna, itu adalah mandat. Mengetahui bahwa pertemuan kabel semua spesifikasi Cat 5e membawa jaminan itu akan bekerja dalam pedoman aplikasi. Pandangan yang lebih panjang, bagaimanapun, adalah bahwa kinerja saluran mengalahkan kinerja komponen:masalah kritis adalah mengirimkan sinyal dengan integritas sinyal yang dibutuhkan oleh penerima. Ada standar untuk memastikan pengiriman ini. Perancang kedirgantaraan akan menerima beberapa modifikasi dalam spesifikasi kinerja selama persyaratan aplikasi secara keseluruhan terpenuhi.
Kabel tersebut mungkin sudah tersedia atau mungkin semi-kustom. TE, misalnya, memiliki pengalaman luas dalam membuat kabel untuk membantu memenuhi tujuan tertentu. Pengalaman tersebut memungkinkan kami untuk menyeimbangkan berbagai pengorbanan yang terlibat dalam memenuhi tidak hanya persyaratan protokol berkecepatan tinggi, tetapi juga kebutuhan akan kabel yang lebih kecil dan lebih ringan yang juga tahan terhadap bahaya aplikasi.
Artikel ini awalnya diterbitkan oleh TE Connectivity. Anda dapat melihat lebih banyak buku putih mereka di sini.
Artikel Industri adalah bentuk konten yang memungkinkan mitra industri untuk berbagi berita, pesan, dan teknologi yang bermanfaat dengan pembaca All About Circuits dengan cara yang tidak sesuai dengan konten editorial. Semua Artikel Industri tunduk pada pedoman editorial yang ketat dengan tujuan menawarkan kepada pembaca berita, keahlian teknis, atau cerita yang bermanfaat. Sudut pandang dan pendapat yang diungkapkan dalam Artikel Industri adalah milik mitra dan belum tentu milik All About Circuits atau penulisnya.
