Оптимальный шаг свивки проводов в витой паре: Глава 22: Витая пара (Twisted Pair)

Содержание

Глава 22: Витая пара (Twisted Pair)

Глава 22: Витая пара (Twisted Pair)

« Предыдущая

Как уже не единожды упоминалось, самым распространенным кабелем, используемым при построении компьютерных сетей различного масштаба, является витая пара. Его отличает не высокая цена и широкая область применения в локальных сетях различной сложности. В этой главе, мы попытаемся выяснить, почему этот тип пользуется такой популярностью.

Основные определения и характеристики витой пары

Название «витая пара» этот тип кабеля получил благодаря тому, что состоит из попарно свитых между собой изолированных проводников на строго определенном промежутке. Такая структура способствует сокращению числа перекрестных наводок между проводниками. Характеристика этого кабеля позволяют ему успешно применяться при создании симметричных цепей (информация передается по принципу баланса).

 Симметричная цепь

 

Согласующие трансформаторы рассоединят приемник и передатчик один от другого при помощи гальванического метода. В это же время в сетевые адаптеры попадает разность потенциалов протяженной линии. В связи с этим существует 2 серьезных момента.

Первый: векторы напряженности электромагнитного поля каждого из проводников противоположно направлены, при этом суммарное ЭМИ отсутствует. Связано это с тем, что токи в любой точке идеальной витой пары равны по значению, и противоположны по направлению.

Идеальная витая пара – это линия, в которой проводники бесконечно плотно прилегают друг к другу, имеют бесконечно малый диаметр. Протекающий по ней ток стремиться к «0».

Второй – используя данный метод, становится невозможной передача постоянной составляющей. Такое положение вещей значительно ограничивает протокол передачи, но, при этом, внешние факторы не имеют на него существенного влияния. Этот момент проиллюстрирован рисунком 5.5. Здесь мы видим, что на сетевой адаптер результирующее  напряжение наводки не передается (синфазное напряжение).

 

Разновидности витопарных кабелей


Витая пара не относится к разряду «новых изобретений». На самом деле ее применяли в телефонии уже на протяжении многих десятилетий. На блага Ethernet витая пара заработала только в сентябре 1995 г. Своему появлению в новом качестве она обязана принятому в указанном году стандарту 10baseT. Такая витая пара обладала шагом скрутки проводов в несколько десятков сантиметров, была третьей категории и предоставляла относительно узкую полосу пропускания — не более 20 МГц. Компьютерные кабеля от телефонных отличались количеством пар: компьютерные имели четыре пары.

В 1995 году появляется новый стандарт кабеля — Level 5 и начинает работать Fast Ethernet. Новый стандарт подразумевал меняющийся для каждой из пар шаг скрутки в диапазоне от 2 до 32 миллиметров. Такая технология скрутки применялась для сокращения перекрестных наводок. Про перекрестные наводки мы поговорим ниже. Укажем, что данный вид кабеля позволяет передавать сигнал с частотой до 100 Мбит. Еще через 10 лет появился новый тип кабеля — Категории 5е. Он способен выдавать частоту до 125 МГц. Сейчас идут работы по созданию еще одного стандарта — Категория 7. Предполагается, что его частота будет достигать 600 МГц.

 Конструкция витой пары

 

Все конструктивные особенности данного вида кабеля наглядно представлены на рисунке. Самым распространенным считается тот кабель, который в одной оболочке имеет четыре пары. Бывают кабеля, имеющие две пары, но их использование предполагает отказ от большого числа существующих протоколов.

Для изготовления проводников используется медная проволока, ее толщина составляет от половины до 0.65 миллиметра в диаметре. Наряду с метрической популярностью пользуется и AWG система, с величинами 24 или 22 соответственно. Изоляция имеет толщину 0.2 миллиметра и изготавливается, в основном, из поливинилхлорида (PVC). Если рассматривается образец 5-й категории, то его обмотка обычно изготовляется из полипропилена (PP) или полиэтилена (PE). Для изготовления изоляции кабелей самого высокого качества используют вспененный полиэтилен. Он способен предотвратить диэлектрические потери. Также используют тефлон: уникальные свойства этого металла создают прекрасный диапазон рабочих температур.

Как показано на рисунке, кабель содержит специальную капроновую разрывную нить. Она предназначена для легкой и быстрой разделки оболочки. Благодаря ей мастер получает доступ к сердцевине кабеля не повреждая проводники дополнительными инструментами.

Внешнюю оболочку изготовляют из поливинилхлорида с добавлением мела (свойства мела обеспечивают оболочке хрупкость, которая необходима для точного облома на месте надреза), ее толщина от 0.5 до 0.6 миллиметров. Существует ряд кабелей, оболочка которых изготовлена из «молодых полимеров». Эти новые материалы не горят, а если нагреваются, то не выделяют галогены. К сожалению, кабеля с такой оболочкой стоят на много дороже обычных, поэтому их применение не носит массовый характер.

Чаще всего оболочка имеет серый цвет. Если оболочка оранжевого цвета, то она изготовлена из не подверженного горению материала. Этот вид кабеля применяют в закрытых областях. Не существует постоянного соотношения цвет/особые свойства. Разные цвета используются для отличия одного вида коммуникации от другого, что значительно упрощает работу мастера.

Обратим внимание на маркировку кабелей. В ней заключена информация о типе кабеля и его производителе. На кабеле так де отмечены длины — метры или футы.

Сердечник разных кабелей имеет различную конфигурацию. Качество укладки пар в кабеле зависит от его стоимости. В дешевых — они будут уложены хаотично. В дорогих- они будут скручены попарно или все четыре вместе. Последний тип позволяет значительно сократить ширину сердечника и повысить электрические характеристики. Причиной низкой популярности данного вида кабеля служит его цена — она слишком высока для не дорогих домашних сетей.

Внешняя оболочка может иметь и различную форму: круглую (обычная), плоская (прокладка по полу), овальная (если кабель имеет 2 пары).

Если проложить кабель необходимо с наружной стороны здания, то здесь применяют кабель с другим типом оболочки- она имеет влагостойкое свойство. Так же пустоты в кабеле часто заполнены специальным водоотталкивающим гелем. Такой кабель бронируют гофрированной лентой.

По наличию (или отсутствию) экрана, различают несколько типов кабелей:

  1. UTP (unshieldedtwistedpair), что означает незащищенная витая пара (НЗВП), то есть кабель, витые пары которого не имеют индивидуального экранирования;
  2. FTP (FoiledTwistedPair) — фольгированная витая пара. Имеет общий экран из фольги, однако у каждой пары нет индивидуальной защиты;
  3. STP (shieldedtwistedpair) — защищенная витая пара (ЗВП), каждая пара имеет экран;
  4. ScTP (ScreenedTwistedPair) — экранированный кабель, который может как иметь, так и не иметь защиту отдельных пар;

В этих технологиях экраны изготавливаются из плетеной медной проволоки, которая обеспечивает высокую степень защиты от низкочастотных наводок. Так же применяют токопроводящую пленку. Ее функция — создавать барьер на пути следования электромагнитного излучения. Но в основном мастера применяют экраны, сочетающие в себе обе эти функции.

 

Результат, который дает использование этих экранов очевиден: с одной стороны снижен уровень электромагнитного излучения, с другой — сокращено число внешних наводок на витые пары.

 

Экраны отражают 10-20% наводок, это приводит к увеличению количества перекрестных наводок. Из-за этого растет затухание в кабеле. Связано это с добавочной емкостью между витой парой и экраном. Кроме всего этого, установка экранированной системы очень сложна и стоит гораздо больше денег. При монтаже необходимо избегать даже самых не значительных ошибок, т.к. в итоге можно получиться прямо пропорциональный ожидаемому эффект.

 

Таких ограничений и препятствий вполне достаточно, чтобы производители перестали применять FTP или ScTP. Однако в условиях повышенного уровня внешних помех или если существует вероятность «грозовой наводки», значение использования экрана трудно переоценить. Для кабелей, проложенных «под открытым воздухом» экраны незаменимы.

 

Как бы там ни было, если целью стоит создание домашней сети, то никаких экранов не создается. Экранирование линии используются только при заземлении. Такой подход к созданию домашней сети можно проиллюстрировать следующей аналогией: в промышленных помещениях витую пару прокладывают в металлических трубах.

 

Увеличение веса кабеля, довольно высокая стоимость, хорошие электрические показатели — это свойства экранированного сетевого кабеля. В связи с этим, рекомендуется использовать такой тип кабеля только в случаях крайней необходимости.

 

Если знать все эти перечисленные нюансы экранированных систем, то уже не вызывает удивление тот факт, что самыми популярными на сегодняшний день являются кабеля незащищенной витой пары (UTP).

 

Кроме рассмотренных двух типов кабельных систем, существует еще два типа кабеля, которые выполняют другие функции.

 

Первый тип — магистральные кабеля. Это та же витая пара, только здесь один кабель имеет от 10 до 100 пар в одной оболочке. Компаний, производящих такой вид кабеля очень много, ассортимент удовлетворит любого потребителя. Существуют многоэлементные, состоящие из собранных в пучок в одной оболочке витых пар, есть кабеля, объединяющие большое количество 2-х или 4-х парных элементов.

 

Второй тип — это разнообразные гибкие кабеля. Они служат для подключения коммутации и подключения оборудования абонентов сети. Эта часть сети подвержена самой сильной деформации, поэтому проводник такого кабеля состоит из семи тонких медных проволок. Для этих же целей в кабеле есть толстая, до 0,25 миллиметров, изоляция. Оболочка такого гибкого кабеля так же отличается повышенной износостойкостью.

 

Этот вид кабеля не используется на дальние дистанции (до пяти метров) из-за высокого уровня затухания.

 

Параметры, определяющие электрические свойства витой пары

Для определения электрических свойств витой пары, применяют стандартный набор параметров:

R – сопротивление
L – индуктивность проводников
G – проводимость изоляции
С – емкость

Эти же показатели характеризуют обычную направленную систему электромагнитных колебаний.

 Упрощенная эквивалентная электрическая схема витой пары

 

Показатель R характеризуют потери тепла в меди, а  G — в диэлектрике. Частотные свойства всей системы описываются показатели L и C.

Величина активного сопротивления (R, сопротивление постоянному току) зависит от размера самого проводника, материала из которого он изготовлен и от его температуры. Предельная величина такого сопротивления установлена стандартом EIA/TIA-568A. Его величина должна быть в пределах 19,2 Ом при условии короткозамкнутого шлейфа (длиной в 100 м.) при температуре 20°С. Для определения сопротивления используют обычный омметр.

Активное сопротивление увеличивается с ростом частоты сигнала. Это объясняется эффектом близости, который возникает вследствие прохождения тока по той части кабеля, которая обращена к другому проводнику. Если проводник уже 0,8 мм, то скин-эффект (вытеснение тока ближе к поверхности) будет почти не заметен. Однако оно все равно окажет влияние на эффективное сечение, но его величина будет не большой.

Величина G (проводимость изоляции) служит показателем качества материала, нанесенного на поверхность проводника. Сегодня принято не учитывать утечки связанное с несовершенством диэлектрика. Такие утечки могут составлять нескольких единиц гигаом. Таким образом, можно сделать вывод о том, что на проводимость изоляции оказывают влияние только расходы на поляризацию диполей материала диэлектрика.

Таких диполей очень много в поливинилхлориде, из которого изготавливается изоляция для кабелей витой пары низкой категории. Гораздо меньшее их количество в полиэтилене или тефлоне (как следствие, рассеяние энергии в них на порядок ниже), которые применяются в кабелях более высокого качества. Самый низкий показатель рассеивания характерен для вспененных материалов. Этот материал используется только для кабелей самого высокого качества.

Что касается показателя L (индуктивность), то она бывает внешней и внутренней. Внешняя индуктивность — ее величина зависит от геометрической формы и магнитных свойств материала, из которого изготовлен проводник. Внутренняя — возникает при протекании электрического тока, создающим магнитное поле. С ростом частоты ее величина может немного сократиться.

С — емкость конденсатора, созданного двумя проводниками. Эта величина не зависит от частоты. Ее значение изменяется только в зависимости от материала проводников, их размеров, формы и расстояния между ними. Емкость не должна превышать 5,6 нФ (согласно общепринятого стандарта).

Обратим Ваше внимание на тот факт, что при применении экрана увеличивается величина емкости примерно на 30 процентов. В результате падают эксплуатационные показатели таких кабелей.

 Частотная зависимость электрических свойств витой пары

 

Используя данные электрические параметры можно рассчитать волновое сопротивление.

Формула для расчета:    Z = v(R+jwL)/(G+jwC)

Для нужд Ethernet (высокие частоты) упрощают до: Z = vL/C. Допустимая ее величина 100 ± 15% Ом.

С помощью волнового сопротивления можно охарактеризовать тракт передачи электромагнитной энергии. Если тракт не однороден, то часть сигнала начинает отражаться и снижается уровень качества линии. Из этого можно сделать вывод: все составные части сети (в том числе сетевые адаптеры) обязательно должны быть согласованы (у них всех должно быть равное волновое сопротивление).

Низкий уровень качества монтажа кабелей — это основная причина неоднородности волнового сопротивления (все возможные типы деформации: перекручивание, изгиб и т.п.).Гораздо более углубленно этот вопрос мы рассмотрим в главе, посвященной рефлектоскопии.

Следующая »

Витая пара шаг скрутки

В этой статье мы с вами рассмотрим технические характеристики витой пары, которые учитывают при создании локальных вычислительных сетей. Витую пару относят к структурированным кабельным система и используют для передачи сигнала в компьютерных и телекоммуникационных сетях Ethernet, Arcnet и Token ring. Подсоединение к сетевым устройствам выполняется через разъем 8P8C именуемый в народе RJ45.

Такое широкое применение витой пары обусловлено совместимостью со многими классами, категориями и типами оборудования, легкостью монтажа и относительно малой стоимостью для создания структурированной кабельной сети. Для опрессовки кабеля LAN и коннектора RJ45 используют кримпер (специальные обжимочные клещи) , но можно обжать витую пару без специального инструмента.

Витая пара представляет из себя структурированный LAN кабель с ПВХ оболочкой, который содержит в себе от одной до нескольких изолированных и скрученных между собой пар определенным количеством витков на единицу длины.

Зачем скручивают между собой провода? Дело в том, что переплетение проводов с собственным шагом скрутки между собой образует пару в следствии чего увеличивается качество связи. Таким образом электромагнитные помехи равномерно влияют на провода образующие пару и уменьшают взаимные наводки при передаче дифференциальных сигналов, а также снижают влияние внешних факторов (электрические, магнитные, электромагнитные поля) во время эксплуатации.

Устройство витой пары.

Сетевой кабель LAN в зависимости от категории имеет разные технические характеристики и состоит из нескольких медных проводников, которые образуют пару и могут иметь изоляцию толщиной в о,2 мм из поливинилхлорида (PVC), а у более качественных категорий (CAT5) из полипропилена (PP), полиэтилена (PE). Кабеля высокого качества имеют изоляцию из ячеистого (вспененного) полиэтилена или тефлона. Такой полиэтилен гарантирует низкие диэлектрические потери, а тефлон защищает проводники в условиях высоких температур. Проводники могут состоять как из монолитной медной жилы (0,4-0,6 мм), так и из нескольких жил собранных в пучок.

Для удобства разделки кабеля внутри наружной оболочки из поливинилхлорида имеется «разрывная нить», изготовленная в большинстве случаев из капрона. Витая пара категории 5 и выше может иметь в своей структуре экран для защиты сигнала от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Толщина наружной изоляции в четырех парной витой паре в зависимости от категории составляет о,5-0,9 мм. В производство наружной оболочки применяется поливинилхлорид с примесью мела. Также в изготовлении внешней изоляции применяют стойкие к горению и выделению галогена полимеры (маркировка LSZH).

В России в соответствии с основными требованиями по пожарной безопасности они имеют маркировку: нг(A)-HF; нг(B)-HF; нг(C)-HF; нг(D)-HF. В скобках указывается категория в соответствии с показателями пожарной безопасности. Стойкий к горению и выделению кабель LAN перечисленных выше маркировок используют для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.

Внешняя оболочка витой пары для наружной прокладки имеет материал из гидрофобного полиэтилена, который обычно наносят вторым слоем поверх поливинилхлоридной оболочки. Кроме этого пустоту в кабеле могут заполнить специальным гидрофобным гелием и применить к нему бронирование из гофрированной ленты или стальной проволоки.

С помощью цветового решения, оболочку кабеля LAN можно легко идентифицировать и узнать его функциональное назначение для монтажа или во время обслуживания. Например, черный цвет сделанный из полиэтилена (PE) указывает на то что кабель хорошо приспособлен для влияния внешних факторов на улице (сырость, воздух…), а оранжевый цвет может говорить о стойкости наружного материала к горению. Светло-серый цвет применяют для внутренней прокладки в жилых домах и офисных зданиях.

Типы витой пары.

Следует сказать, что существует монолитный и многожильный, экранированный и не экранированный кабель LAN. Рассмотрим все по порядку.

Витую пару с одной монолитной жилой (одна медная проволока), как правило, применяют для прокладки линий в стенах, лотках и не используют для прямого соединения внешних устройств (Smart TV, компьютер…), а монтируют к кабелю оконечное оборудование. Например, информационную розетку. Этот процесс называется терминированием. Обусловлено это тем, что кабель имеет относительно толстые жилы и при частых изгибах легко ломается.

Многожильная витая пара используется для изготовления патч-кордов и служит для соединения цифровых устройств (маршрутизатор, принтер…) межу собой и с внутренней или наружной информационной розеткой Ethernet. Этот тип кабеля хорошо зарекомендовал себя в условиях изгибов и скручивания и не подходит для «врезания» в разъем информационной розетки. Медные жилы очень тонкие и запросто ломаются. Кроме этого многожильный кабель LAN имеет большой сигнал затухания в сравнении с монолитным типом. В следствии этого максимальная длина витой пары многожильного типа должна составлять не более 100 метров.

Я уже упоминал, что экранирование витой пары используется для защиты от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Стоит сказать, что экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который предназначен для защиты от разрывов и растяжений самого экрана. Существует несколько типов экранирования витой пары, которые определяют технологию и назначение защиты от электромагнитных воздействий. Выделяют такие типы витой пары:

  • UTP — (Unshielded twisted pair — неэкранированная витая пара) — кабель не имеет защитного экрана.
  • FTP или F/UTP — (Foiled twisted pair — фольгированная витая пара) — кабель имеет один внешний общий защитный слой из фольги.
  • STP (Shielded twisted pair — экранированная витая пара) — кабель имеет экран для каждой пары и внешнюю защиту наподобие сетки (есть на рисунке).
  • S/FTP или SSTP (Screened Foiled twisted pair — фольгированная экранированная витая пара) — данный кабель имеет фольгированную защиту каждой пары, а также внешний экран.
  • U/STP (Unshielded Screened twisted pair — незащищенный кабель с экранированием витой пары) — кабель не имеет общего экрана, но каждая пара имеет фольгированную защиту.
  • SF/UTP или SFTP (Screened Foiled Unshielded twisted pair — экранированная витая пара с защитой) — имеет два внешних экрана. Один из медной сетки, а второй из экран-фольги. Между ними дренажный провод.

Категории кабеля витая пара (скорость передачи данных).

В основу определения категории витой пары положен максимально пропускаемый частотный диапазон. Это обусловлено количеством витков на одну единицу длины кабеля. То бишь, чем выше категория, тем больше пропускаемый частотный диапазон в следствии увеличения витков каждой витой пары. Категории витой пары описывается в международных и отечественных стандартах.

Категории (сокращенно CAT) витой пары определяют расчетную скорость передачи данных. Кроме этого кабель LAN еще разделяют на классы и при построении структурированной кабельной системы их тоже учитывают. Следует помнить, что витая пара более высокого класса поддерживает технические возможности низшего класса. А вот витая пара по классу ниже не поддерживает технические приложения высшего класса. Чем выше класс тем лучше передаточные характеристики и выше предельная частота работы кабельной линии.

  • CAT1 (частотная полоса — 0,1 МГц). Имеет одну пару и используется для передачи голоса и цифровых данных при участии модема. Это стандартный телефонный кабель, который в свое время использовался в «скрученном» виде в США, а в России применяется и сейчас без скруток. Не подходит для современных систем и имеет большое влияние помех.
  • CAT2 (частотная полоса — 1 МГц). Имеет две пары проводников и уже изжил себя. Иногда применяется при построении телефонных сетей. Ранее встречался в сетях Arcnet и Token Ring. Обладает скоростью передачи данных до 4 Мбит/с. Не годиться для построения современных сетей.
  • CAT3 (частотная полоса — 16 МГц. Класс «С»). Встречается 2-х парный и 4-х парный тип витой пары. Применяется не только для создания телефонных, но и локальных сетей на базе 10BASE-T. Поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 протяженностью не более 100 метров. В отличии от CAT1 и CAT2 поддерживает стандарт IEEE 802.3.
  • CAT4 (частотная полоса — 20 МГц). В свое время этот 4-х парный кабель использовался в технологии 10BASE-T и 100BASE-T4. Возможна скорость передачи данных до 16 Мбит/с. В наши дни не используется.
  • CAT5 (частотная полоса — 100 МГц. Класс «D»). Кабель применялся для создания телефонных линий и построения локальных сетей 100BASE-TX, а также в Ethernet (LAN). Поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с.
  • CAT5e (частотная полоса 125 МГц). Это усовершенствованная витая пара пятой категории. При использовании 2-х пар поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и до 1000 Мбит/с в 4-х парном кабеле. Как правило, используется 4-х парный кабель для построения локальной компьютерной сети. Это самый распространенный тип витой пары.
  • CAT6 (частотная полоса 250 МГц. Класс «E»). Это распространенный тип кабеля, который применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. В структуре кабеля четыре пары проводников. Поддерживает высокую скорость передачи данных до до 10 Гбит/с протяженностью не более 55 метров.
  • CAT6a (частотная полоса 500 МГц. Класс «EA»). Структура кабеля состоит из четырех пар проводников. Он используется в сетях Gigabit Ethernet и поддерживает скорость до 10 Гбит/с на расстоянии до 100 метров.
  • CAT7 (частотная полоса 600 — 700 МГц. Класс «F»). Поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Структура кабеля имеет общий внешний экран и фольгированную защиту каждой пары. По типу относиться к S/FTP (ScreenedFullyShieldedTwistedPair).
  • CAT7a (частотная полоса 1000 -1200 МГц. Класс «FA»). Скорость витой пары доходит до 40 Гбит/с на расстоянии до 50 метров и до 100 Гбит/с протяженностью до 15 метров.

На просторах интернет мне попалось хорошее видео по теме, предлагаю вам его посмотреть.

Для того чтобы сетевой кабель служил долго следует соблюдать правила монтажа. Например, при прокладке нужно следить за целостностью кабеля по всей его длине и не допускать растяжений и изгибов потому, что это может нарушить структуру экрана, что приведет к низкой устойчивости кабеля к электромагнитным помехам. Дренажный провод кабеля должен быть соединен с экраном разъема.

Кроме этого при монтаже нельзя допускать изгибов более восьми внешних диаметров кабеля. Слишком сильный изгиб может повредить фольгированный экран, что заметно ухудшит свойства кабеля и снизит скорость связи внутри сети. Пока!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Иногда в обозначениях типов кабеля присутствуют цифры, вводящие в заблуждение. Так, например, фирмой MOHAWK/CDT выпускается кабель MegaLAN400, который тестирован в диапазоне частот до 400 МГц. Однако это означает, что его характеристики нормированы в этом диапазоне, но на 400 МГц у него ACR будет уже отрицательным. Фактически этот кабель применим для частот до 200 МГц (на 155 МГц у него ACR не меньше 10 дБ).

Витая пара может быть как экранированной (shielded), так и неэкранированной (unshielded), вид кабелей приведен ниже. Терминология конструкций экрана неоднозначна, здесь используются слова braid (оплетка), shield и screen (экран, защита), foil (фольга), tinned drain wire (луженый «дренажный» провод, идущий вдоль фольги и слегка ее обвивающий).

Неэкрапированная витая пара (НВП) больше известна по аббревиатуре UTP (Unshielded Twisted Pair). Если кабель заключен в общий экран, но пары не имеют индивидуальных экранов, то, согласно стандарту (ISO 11801), он тоже относится к неэкранированным витым парам и обозначается UTP или S/UTP (правда, AMP такой кабель обозначает как STP, но со словесными примечаниями). Сюда же относится ScTP (Screened Twisted Pair) или FTP (Foiled Twisted Pair) — кабель, в котором витые пары заключены в общий экран из фольги, а также SFTP (Shielded Foil Twisted Pair) — кабель, у которого общий экран состоит из фольги и оплетки.

Экранированная витая пара (ЭВП), она же STP (Shielded Twisted Pair), имеет множество разновидностей, но каждая пара обязательно имеет собственный экран:

– STP с обозначением вида «Туре хх» — «классическая» витая пара, введенная IBM для сетей TokenRing. Каждая пара этого кабеля заключена в отдельный экран из фольги (кроме типа 6А), обе пары заключены в общий плетеный проволочный экран, снаружи все покрыто изоляционным чулком, импеданс — 150 Ом. Провод может быть одножильным или многожильным калибра 22-26 AWG. Одножильный кабель 22 AWG может иметь полосу пропускания до 300 МГц.

– STP категории 5 — общее название для кабеля с импедансом 100 Ом, имеющего отдельный экран для каждой пары, который может иметь различное исполнение (фольга, оплетка, их комбинация). Иногда под этим же названием идет кабель, имеющий только общий экран (фирма AMP).

– PiMF (Pair in Metal Foil) — кабель, в котором каждая пара завернута в полоску металлической фольги, а все пары находятся в общем экранирующем чулке. От STP Type 1 этот кабель отличается числом пар (здесь их че­тыре) и более широкой полосой частот (выпускается и на 600 МГц).

– SSTP (Shielded-Screened Twisted Pair) категории 7 — кабель, аналогичный PiMF.

Кабели могут иметь различные номиналы импеданса. Стандарт EIA/TIA-568A определяет два значения — 100 и 150 Ом, стандарты ISO1 1801 и EN 50173 добавляют еще и 120 Ом. Требования к точности выдерживания импеданса в рабочей полосе частот обычно лежат в диапазоне ±15 % от номинала. Заметим, что кабель UTP чаще всего имеет импеданс 100 Ом, а экранированный кабель STP первоначально существовал только с импедансом 150 Ом. В настоящее время существуют типы экранированного кабеля и с импедансом 100 и 120 Ом. Оконечное оборудование выпускается в модификациях как для экранированной (STP), так и, неэкранированной (UTP) витой пары. С кабелем, имеющим хотя бы один экран (STP, ScTP, FTP, PiMF), используются разъемы, обеспечивающие соединение экранов и (не всегда) экранирование. Импеданс применяемого кабеля должен соответствовать импедансу соединяемого им оборудования, в противном случае помехи, возникающие от отраженного сигнала (см. выше), могут привести к неработоспособности соединений. Особенно это критично для высоких частот (100 МГц и выше).

При необходимости использования кабеля и аппаратуры с несовпадающими значениями импеданса следует применять согласователи импедансов — волновые адаптеры. Такой согласователь представляет собой небольшое пассивное устройство (чаще всего согласующий трансформатор), включаемое между стыкуемыми цепями. Существуют разнообразные согласователи, из которых наиболее распространены переходники 100/150 Ом для витой пары. Существуют и переходники 50 Ом коаксиальный кабель/ 100 (150) Ом витая пара, позволяющие подключать сегмент сети Ethernet 10Base2 или 10Base5 через витую пару (но не к сети 10BaseT). Эти переходники имеют название Balun (balance-unbalance).

Наибольшее распространение получили кабели с числом пар 2 и 4. Существуют и двойные конструкции — два кабеля по две или четыре пары заключены в смежные изоляционные чулки. В общий чулок могут быть заключены и кабели STP+UTP. Из многопарных популярны 25-парные, а также сборки по 6 штук 4-парных. Кабели с большим числом пар (50, 100) применяются только в телефонии, поскольку изготовление многопарных кабелей высоких категорий — задача очень сложная.

Каждая пара кабеля имеет свой шаг скрутки, отличающийся от соседних. Этим обеспечивается снижение взаимной индуктивности и емкости проводов пар, а следовательно, и снижение перекрестных наводок. Поскольку от шага скрутки зависят волновые характеристики пары (скорость распространения, импеданс, затухание), пары в кабеле не идентичны. Каждая пара в отрезке кабеля имеет свою «электрическую длину», определяемую через время распространения сигнала и номинальную (для данного кабеля) скорость распространения волны. «Электрическая длина» пары будет отличаться от «механической», измеренной рулеткой. Иногда применяют переменный шаг скрутки для каждой пары — это выравнивает усредненные параметры пар при сохранении допустимого уровня перекрестных помех. Кабели разных производителей по шагу скрутки различаются .

Шаг скрутки (мм) витых пар в кабелях категории 5

Несмотря на распространение оптических сетей, медные линии остаются основным типом кабелей на расстояниях до 100 метров. Простые в монтаже и обслуживании, надёжные и очень экономичные. Да, некоторые производители пытаются изменить ситуацию, но в ближайшие лет 15 серьёзных подвижек в этой области ждать не приходится.

Самым распространённым медным кабелем сегодня является витая пара – четыре пары медных или медно-алюминиевых проводника диаметром 0.52мм. Нет сетевого инженера, которой бы не сталкивался с этим кабелем. Рассмотрим основные типы витой пары и как с ней обращаться.

Категорий витой пары

Создателем витой пары считается Александр Белл, предложивший скрученный парный провод для защиты телефонной линии от помех, наводимых соседствующими проводами телеграфа или линий электропередачи. Такая скрученная пара проводов успешно использовалась в течение почти 100 лет, пока не была вытеснена современными типами медного кабеля.

Витая пара. Общий вид

Как и любое телекоммуникационное оборудование для медных кабелей разработаны международные стандарты. В данном случае ISO/IEC 11801. Кроме того, существует норматив EIA/TIA 568, действующий на территории США и его сателлитов. Данные стандарты неоднократно дополнялись и сегодня выделены 8 категорий витой пары:

  • Категория 1(Сat1). Та самая витая пара проводов Александра Белла. Применяется только в аналоговой телефонии.
  • Категория 2 (Сat2). Двухпарный кабель, разработанный для сетей Arcnet и TokenRing и обеспечивающий скорость передачи до 4Мбит/с. Снят с производства в начале 2000-х.
  • Категория 3 (Сat3). Первый кабель на 4 пары. Создан для сетей Ethernet 10Base-T. Снят с производства в 2000-е.
  • Категория 4 (Сat4). Кабель на 4 пары для сетей Token Ring, 10/100Base-T. Снят с производства, но встречается на старых сетях.
  • Категория 5 (Сat5). Первый кабель способный передавать информацию на скорости до 100 Mbps. Практически полностью вытеснен преемником.
  • Категория 5e (Сat5e). Усовершенствованная версия cat5. Наиболее популярная категория на сегодняшний день. Кабель способен передавать данные на скорости до 1Гбит/с. Встречается в двух вариантах: двухпарном и четырехпарном.
  • Категория 6 (Сat6). Представлена в 2002 году. Пропускная способность витой пары 10Gbps. Первый кабель, способный работать на скорости 10Gbps, хотя и на небольшое расстояние. Рассматривается как возможная альтернатива cat5e.
  • Категория 6A (Сat6a). Модификация стандарта Сat6, представленная в 2008 году. Пропускная способность витой пары Cat6a – 10Gbps сохраняется на дистанциях до 100 метров. Фактический аналог Сat5e для 10GE-сетей.
  • Категория 7 (Сat7). Представлена в 2002 году вместе с Сat6. Стандарт первоначально позиционировался как более мощная версия Сat6, способная передавать 10Gbps на расстояние свыше 50 м, но с появлением Сat6A утратил свою актуальность.
  • Категория 7А (Сat7a). Глубокая модернизация Сat7, предназначенная для работы с 25GE. Пропускная способность этого кабеля также позволяет предавать сигнал 40GE, но лишь на дистанцию 1-15 метров.
  • Категория 8 (Сat8). Новейший стандарт, представленный в 2016 году. Этот кабель на четыре пары способен передать 40GE-сигнал, на расстояние до 42 метров. Cat8 делится на 2 категории:
  • Cat8.1 – стандартизирована для работы с коннекторами типа RJ-45 и обратно совместим с кабелями Сat6A.
  • Cat8.2 – предназначена для коннекторов типа TERA (разработка Siemens Company), GG45 (разработка Nexans), и ARJ-45 (разработка Bei Fuse Ltd). Данные коннекторы являются проприетарными и перспективы их применения пока туманны.

Типы витой пары

Помимо категорий, медные кабеля различают по конструкции. Выделяют следующие разновидности кабеля:

  • UTP – кабель в простой оболочке, без брони или защитного экрана (неэкранированная витая пара). Обычно прокладывается внутри помещений.
  • FTP – экранированная витая пара (экран из фольги).
  • STP – здесь в защитный экран помещена каждая пара проводов и между двумя оболочками проложена броня из проволочной сетки.
  • S/FTP он же SSTP – кабель с двойным экранированием. Первый оплетает каждую пару по отдельности, второй – охватывает весь пучок.
  • U/STP – аналог STP, но без внешней брони.
  • SFTP – эта экранированная витая пара имеет наиболее толстый кабель из всех. Имеет три экрана: внутренний, охватывающий парные жилы и два внешних. Один из фольги, другой из проволочной сетки.

Различия в характеристиках отнюдь не ограничены конструкцией кабеля. Свою роль играют и материалы, из которых он изготовлен. Так, жилы из чистой меди имеют лучшие характеристики проводимости по сравнению с аналогом из алюминия, покрытого медью. Другое дело, что медный проводник намного дороже алюминиевого.

Следует также различать материалы оболочек. Наиболее ходовой на сегодня остаётся оболочка из поливинилхлорида (ПВХ). Кабель с такой оболочкой маркируется буквами PVC и чаще всего окрашен в серый цвет. Он предназначен для прокладки внутри помещений. Такая оболочка очень дешева, но хорошо горит и имеет ограниченную стойкость к жаре и холоду.

Еще одним популярным материалом для оболочки кабеля является полиэтилен (обозначение PE). Он используется в кабеле для наружной прокладки. Уличная витая пара отлично переносит перепады температур и не боится сырости. В ряде вариантов оснащается несущим тросом. Это позволяет натягивать кабель между опорами, без риска повредить проводники.

Уличный кабель витая пара с тросом

В последние годы набирает популярность витая пара с оболочкой из мало дымного безгалогенного компаунда (маркировка LSZH) для прокладки в помещениях. Она плохо горит и не выделяет вредных веществ. Поэтому если к линиям или помещениям предъявляются строгие требования пожарной безопасности, выбирать следует именно его. Да, он дороже PVC, но долговечнее и безопаснее.

Существуют также более редкие оболочки для кабеля. Например, маркировка FRNC означает, что оболочка кабеля огнеупорна и устойчива к коррозии. Оболочка из полиуретана (PUR) отлично сопротивляется маслу и многократному изгибу. Такие кабеля используются в робототехнике и других сферах с особыми требованиями к проводникам.

Обжим витой пары

Главными достоинствами медного кабеля по сравнению с оптическим – это дешевизна и легкость развертывания. Всё, что требуется для оконечивания – инструмент для обжима витой пары кримпер (клещи для обжима витой пары) и коннектор типа RJ45. При этом монтажнику не требуется специальное снаряжение и подготовка. Прокладка медного кабеля внутри помещения не требует применения защитных чехлов или гофротрубы, как оптическим патч-кордам. А если разъем загрязнится, то его можно легко очистить или установить новый.

Для применения медные кабели должны быть оконечены соответствующими разъемами. Чаще всего применяется 8P8C, более известный как RJ-45. Последнее, кстати, является популярным заблуждением. Настоящий коннектор типа RJ-45 имеет несколько иную форму и несовместим с разъемами своего «тезки».

Схемы обжима витой пары

Существуют две основных схемы обжима:

  • Прямая. Оба конца кабеля обжаты одинаково. Применяется при соединении компьютеров с модемами, коммутаторами или маршрутизаторами, а также при подключении коммутаторов к маршрутизаторам.
  • Кросс (обжим витой пары компьютер компьютер). Первая и вторая пары проводов меняются местами. Используется для соединения компьютер-компьютер, а также для подключения маршрутизатора к маршрутизатору. Сегодня практически не применяется, т.к. устройства уже научились «переставлять» контакты в разъеме программно.

Распиновка витой пары при прямой схеме обжима и кросс-обжиме

При оконечивании кабеля необходимо применять специальный инструмент – кримперы, которые также часто называют клещами. Но если нужно срочно смонтировать один-два коннектора, а кримпера нет, можно воспользоваться плоской отверткой. Но будьте аккуратны. Ею очень легко повредить коннектор или поранить руки.

Обжим витой пары 8 жил (4 пары): схема цветов

Обжим витой пары на 8 жил происходит следующим образом:

Снимите оболочку, внешние экраны и броню с кабеля. Лучшего всего, когда под рукой есть инструмент для резки оболочки кабеля – стриппер. Но если его нет, подойдет и канцелярский нож.

Раскрутите пары, выпрямите жилы кабеля и разместите их в порядке схемы цветов на фото

Обрежьте все проводники на длину, равную примерно ширине большого пальца от края оболочки кабеля

Установите коннектор для витой пары. Убедитесь, что все провода встали на свои места до конца, а кабельная оболочка входит в разъем.

Вставьте разъем в гнездо клещей для обжима и плавным движением сожмите их рукоятки до упора

Результат обжима витой пары на 4 пары (8 жил)

Обжим витой пары 4 жилы схема

Особняком стоит схема расположения проводников в разъеме для кабеля на 4 жилы (2 пары). В этом случае, первые 3 жилы размещаются аналогично 4-парной схеме, а последний занимает место в шестом контакте (позиции) разъема.

Схема обжима витой пары 4 жилы

Главная проблема здесь – не ошибиться с размещением последнего провода. Одним из способов избежать этого – вставлять его после трех предыдущих.

Подключение витой пары к розетке

Расшивка кабеля на сетевую розетку немного проще из-за того, что схема размещения проводников нанесена прямо на панель контактов розетки. Главное – ничего не перепутать. При монтаже розеток рекомендуется использовать инструмент для заделки витой пары, например, такой расшивочный нож-эскрактор. Но большинство современных розеток позволяет обойтись без него – после распределения проводников просто закройте крышку розетки и она зафиксирует соединения.

Подключение витой пары к розетке с помощью эскрактора

Частным случаем расшивки на розетку является соединение кабелей витой пары через муфту. Здесь всё аналогично розетке, только операция повторяется дважды: сначала для первого кабеля, а затем для второго. Возможно наиболее простым способом для соединения двух патч-кордов является специальный соединитель витых пар RJ-45 из двух розеток, размещенных в одной коробке.

Как облегчить монтаж витой пары: секреты из практики

Следует отметить еще некоторые тонкости монтажа витой пары:

  • Чтобы отмерить 1 метр кабеля не обязательно искать метки на нем. Длина в 1 метр — это расстояние от кончиков пальцев до противоположного плеча по линии груди человека среднего роста.
  • В разъем должна заходить и быть обжата оболочка кабеля. Это помогает избежать случайного срыва разъема. Если вы сняли слишком много оболочки, попробуйте растянуть остаток. Учтите, что в кабелях с толстой оболочкой это работает далеко не всегда.
  • Установив коннектор для витой пары, проверьте, чтобы все провода были вставлены в разъем до упора. Зазоры приводят к плохому контакту.
  • Пользуйтесь тестерами витой пары для контроля качества установки разъемов. Зачастую достаточно простейших моделей. Более продвинутые устройства позволять собрать максимум доступной информации и даже составить небольшой отчет.

ЛАН-тестер для витой пары: продвинутая модель компании Softing

  • Если ситуация требует соединение жил кабеля с применением скотчлоков для витой пары – желательно запастись специальным инструментом – кримперами для кнопочных коннекторов. В отличие от пассатижей они не вредят соединителям и существенно ускоряют монтаж скотчлоков.
  • Если вы обжимаете кабель типа FTP/STP экранированными коннекторами для витой пары, рекомендуется сначала подготовить провода для монтажа как для UTP-кабеля, а затем срезать еще часть оболочки и обжать нетронутый экран.
  • Помните, что хотя сечение жилы витой пары составляет около 0.5 мм, её применение в качестве проводника допускается только в слаботочных системах. Применять витую пару для запитывания активного оборудования категорически запрещено.

Набор инструментов для работы с кабелем типа витая пара

И последнее. Если вам часто приходится работать с медным кабелем типа витая – соберите свой набор инструментов или возьмите готовый набор инструментов для системного администратора. Можете взять готовой или собрать комплектующие набора по своему усмотрению.

Выбор кабеля для локальной сети

Главной задачей при планировании структурированных кабельных сетей (СКС) является создание инфраструктуры, которая будет использоваться долгие годы. Поэтому, первое с чем требуется определиться – назначение локальной сети. Какие устройства будут к ней подключаться? Где будет прокладываться кабель?

Например, витая пара на 4 жилы категории 5e остаётся отличным выбором для «последнего метра» в сетях FTTx, где 100 Mbps пропускной способности вполне достаточно, а меньшее число пар существенно экономит бюджет. К тому же, средний срок жизни подобного кабеля составляет около 3 лет, а класть туда сверхнадёжный кабель – нерентабельно.

Cat5e всё еще востребована в мире

С другой стороны, локальная сеть современного бизнес-центра будет эксплуатироваться долгое время. Здесь намного перспективнее брать витую пару 6 категории.

В целом основные критерии выбора витой пары следующие:

  • Витая пара категории 5e на 2 пары (4 жилы) – слаботочные системы (сигнализация, СКУД), кабельные сети с пропускной способностью не более 100Mbps.
  • Витая пара категории 5e на 4 пары (8 жил) – локальные сети для дома и небольшого офиса, сети видеонаблюдения и СКУД. Использование Cat 5e для сетей GE – нежелательно, т.к. подобные скорости обеспечиваются лишь кабелями высокого качества, сопоставимыми по цене с Cat6.
  • Витая пара категории 6/6A – уровень доступа локальных сетей офисного или административного здания на скоростях до 3-5 Гбит/с.
  • Витая пара категории 7/7A – внутренние сети ЦОД и узлов связи, уровень агрегации корпоративных локальных сетей с пропускной способностью до 10GE включительно. При этом стоит учитывать, что применение витой пары 7 категории оправдано лишь на небольших участках до 50 метров.
  • Витая пара категории 8 – внутренние соединения ЦОД на расстояниях от 5 до 15 метров. На меньших расстояниях становится выгоднее использовать direct-attach кабели (SFP-модули соединенные кабелем).

Не стоит забывать и про конструкцию кабеля. Неэкранированная витая пара UTP отлично подходит для подключения рабочих мест или телефонных розеток. Одним словом, мест где наличие внешних помех не критично.

В свою очередь экранированная витая пара FTP больше подходит для подключения офисных точек доступа Wi-Fi, рабочих станций типа «тонкий клиент», требующих постоянного подключения к ЦОД и других линий чувствительных к помехам.

Последнее, но не по важности – цена вопроса. Разница между ближайшими категориями кабеля может достигать 100%. А ведь кабеля требуется много. К тому же модернизация кабельной сети в большинстве случаев означает необходимость косметического ремонта помещений. Да, зачастую проблема решается применением кабельных коробов. Но они далеко не всегда вписываются в интерьер.

Для офисного Wi-Fi лучше использовать Cat6A

На сегодняшний день наиболее перспективным кабелем уровня доступа является Cat6. Пропускная способность витой пары этой категории полностью покрывает потребности офисной сети передачи данных на ближайшие 5-7 лет.

Если же речь идёт о точках доступа – то здесь лучше применить экранированный кабель Cat6A/7. Скорости Wi-Fi растут как на дрожжах, к тому же последние годы наметилась тенденция к созданию беспроводных офисных сетей. И здесь требования к пропускной способности ужесточаются.

Какая витая пара будет завтра?

Несмотря на серьёзную конкуренцию со стороны оптического кабеля, витая пара продолжает прочно удерживать сегмент «последнего метра». Не последнюю роль здесь играет цена и габариты оптических трансиверов, которые не позволяют использовать их в персональных компьютерах и ноутбуках.

Действительно, во многих случаях оптические кабели оказываются перспективнее медных, благодаря большей надёжности и огромному запасу для модернизации. Одна и та же пара волокон может передать и 1GE и 40GE. При этом оптический кабель абсолютно не подвержен электромагнитным помехам, более устойчив к непогоде и влажной среде. Да, монтаж ВОК намного сложнее медных линии, но если расстояние между узлами сети превышает 70 метров, берите оптику – не прогадаете.

Тем не менее, в ближайшие годы рынок витой пары будет продолжать расти. Как ожидают эксперты «ResearchAndMarkets»,[12] к 2023 году более 90% рынка кабеля для передачи данных составит медная витая пара UTP. Кабель Cat5e уже сдаёт позиции более современным Cat6/6A, а кабель Cat7 расширит присутствие на рынке, заняв нишу, которую сейчас занимает Cat6A.

Что касается экзотики вроде витой пары на 6 пар проводников, то она стремительно уходит в прошлое, не в последнюю очередь благодаря распространению IP-телефонии. IP-аппараты уже сравнялись по цене с аналоговыми собратьями, так что сегодня легче и дешевле передать и данные и телефонию по единственному UTP, чем использовать комбинированные решения.

Фактически, главным конкурентом витой пары в её нише «последнего метра» является не оптические, а беспроводные линии. Внедрение стандарта Wi-Fi 6 может серьезно изменить расклад сил в этой области, и как будут развиваться события станет ясно уже совсем скоро, после 2021 года.

Заключение

Металлический кабель витая пара всё ещё остаётся основным способом подключения оконечных устройств к сети передачи данных. Простой, недорогой, надежный. Да, витая пара уступает оптическим линиям в пропускной способности, и беспроводным соединениям в удобстве. Но по совокупности факторов, не последним из которых является цена, витая пара все еще остается вне конкуренции.

Для чего кабелю экран? — статьи по кабельной продукции

Проблема применения экранированных кабелей все еще не имеет однозначного решения.

Ответ на поставленный в заголовке вопрос вроде бы ясен: для защиты от помех. Но тщательный анализ показывает, что этот ответ — неоднозначный. От внешних помех или от переходных помех внутри кабеля? А как защищает экран от помех, излучаемых самим кабелем? Есть ли другие, эффективные и недорогие приемы защиты от помех? Как связаны параметры кабеля с присутствием экрана? Некоторые из поставленных вопросов мы и рассмотрим.

В одних стандартах на кабельные системы экранированные кабели поддерживаются, в других они служат альтернативой неэкранированным. Самая общая рекомендация такая: сначала выжать максимум из неэкранированных кабелей, а уж если это окажется недостаточным, то тогда применять более дорогие и сложные экранированные системы.

Известны две стадии защиты кабеля от помех:

а. симметрирование и подбор шагов скрутки;

б. экранирование, внешнее и внутреннее.

Симметрирование

В скрученной (витой) паре провода меняются местами — этим достигаются симметричные условия возбуждения помехи в проводах пары, т. е. баланс. В идеально симметричной паре помехи, наведенные в проводах пары, взаимоуничтожаются. На практике полного баланса, конечно, не бывает, и некая результирующая помеха остается. То же самое можно сказать и относительно излученной помехи: чем лучше баланс пары, тем меньше витая пара излучает наружу, в окружающую среду.

В многопарном кабеле витые пары влияют друг на друга. Если пары скрутить с одинаковым шагом, то влияние их друг на друга будет почти таким, как если бы они не были скручены вовсе. Поэтому стараются скручивать пары с разными шагами, расчет взаимного соотношения которых представляет довольно сложную задачу. Окончательный подбор шагов скрутки делают экспериментальным путем.

Для достижения максимальной симметрии (баланса) пары требуется:

  1. прецизионное изготовление проводов, входящих в пару, достижение их идентичности;
  2. скрутка проводов в пару с точным и равномерным по длине шагом;
  3. математически вычисленное и максимально соблюденное соотношение шагов скрутки всех четырех пар.

Рассмотрим эти условия более детально.

Прецизионное изготовление проводов пары. На стабильность элементарной ячейки (шага скрутки) пары влияет точность, с которой выполнены провода, входящие в пару. Так как размеры провода по длине (в основном — диаметр изоляции) меняются, на такую же мизерную величину изменяются и размеры элементарной ячейки. Поскольку таких ячеек очень много, то суммарная помеха оказывается весьма существенной. Следовательно, нужно точно выдерживать диаметр и эксцентриситет изоляции провода, ее диэлектрические характеристики при изготовлении.

Точно выдерживаемый шаг скрутки. Здесь — то же самое: нестабильный шаг приводит к разбросу размеров элементарной ячейки по длине. Данный фактор также крайне слабый, но интегральный эффект от огромного числа шагов существенен. Поэтому важно использовать такой метод скрутки проводов, который дает наибольшую точность шага скрутки, даже ценой уменьшения производительности технологического оборудования.

Оптимальное соотношение шагов скрутки. В многопарном кабеле степень влияния между парами зависит еще и от выбора соотношения шагов скрутки соседних пар. Этой проблемой в кабельной технике занимались самые светлые головы; результатами их работы мы и пользуемся. Здесь не место обсуждать соответствующие труды, но замечу, что существует математически рассчитанное соотношение шагов скрутки соседних пар многопарного кабеля. Исследования этого вопроса ведутся до сих пор, так что процесс еще не завершен. На практике, во-первых, точно выдержать это соотношение невозможно — не бывает такого технологического оборудования; во-вторых, реальные размеры проводов и пар не точно соответствуют заложенным в расчет. Приходится шаги скрутки пар подбирать опытным путем, экспериментируя с большим количеством образцов кабеля. Результатом является то, что у различных изготовителей шаги скрутки пар разные.

Экранирование

Если симметрирования пар недостаточно, приходится применять еще и экранирование. В случае, когда необходима защита от внешних помех, окружают экраном весь сердечник кабеля. Ежели требуется перекрыть путь помехам внутри кабеля, между его парами, то следует заэкранировать каждую пару. Для решения обеих задач экранируют каждую пару в отдельности, а потом еще накладывают и общий экран. В связи с этими особенностями вводятся специальные обозначения кабеля. Об этом несколько раз приходилось уже писать, но до сих пор нет однозначности в определениях и обозначениях конструкций кабелей.

Компании-изготовители вносят немалую путаницу, используя для одних и тех же конструкций разные аббревиатуры. Поэтому стоит вернуться к обозначениям и ввести последовательную классификацию четырехпарных (и не только) кабелей, в зависимости от количества и состава экранов. Более или менее стройная система изложена в Таблице 1.

Надо заметить, что рассмотренная классификация не представляет ничего нового для кабельной промышленности. Тем не менее понадобилось несколько лет, чтобы она стала достоянием смежной отрасли — структурированных кабельных систем. При заказе кабеля следует в тексте применять термин «экранированный», чтобы избежать ошибки, так как существует путаница с терминами Screened и Shielded. Предлагается термин Shielded использовать только для тех случаев, когда экран имеет сложную конструкцию (фольга + оплетка).

Внешний экран кабеля бывает двух видов: одинарный — из алюмополимерной пленки, и двойной — из фольги и оплетки медной луженой проволокой. В первом случае экрану часто присваивают букву F (Foiled), во втором — S (Shielded). Пары в кабеле обычно окружены одинарными экранами из фольги или алюмополимерной пленки. В кабельной технике встречаются и двойные экраны витых пар, но в компьютерных сетях они почти не используются.

Конструкции общих кабельных экранов имеют существенные отличия. Если экран выполнен из продольно наложенной фольгированной пленки, то она лежит обычно алюминиевой стороной внутрь, к сердечнику кабеля, и по этой же стороне прокладывают дренажный проводник. Если же поверх фольгированной пленки наложена еще оплетка, то в этом случае слой алюминия часто повернут наружу, и оплетка соприкасается с ним.

Экран из фольгированной полимерной пленки может выполняться с нахлестом или с продольным швом типа кровельного. Иногда такой шов герметизируют путем склейки полимерной пленки. Как правило, в конструкцию экрана входит дренажная проволока, проложенная для шунтирования порывов фольги, которые могут возникнуть при производстве работ.

Оплетка проволоками также имеет свои особенности: от ее плотности и других параметров зависят экранирующие свойства, по частотным характеристикам отличающиеся от фольгового экрана. По этой причине эффективно именно совместное использование фольги и оплетки. Наилучшим современным кабельным экраном можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля фольгированной пленки и оплетки проволоками поверх нее.

Большую роль играет толщина фольги, используемой для экранирования витых пар. Если фольга толстовата, то и кабель станет слишком толстым, грубым, негибким. Если же фольга тонковата, то эффективность и прочность экрана снижаются. Различные компании-изготовители, оптимизируя экран, применяют фольгу толщиной от 20 до 100 мкм.

Экран, наложенный на витую пару, уменьшает ее волновое сопротивление (impedance). По этой причине изоляция (диэлектрическое покрытие) проводов витой пары делается или более толстой, или пористой. Это нужно для того, чтобы довести импеданс до 100 Ом — стандартного значения для компьютерной проводки. Оба фактора (и экран, и утолщение изоляции) увеличивают диаметр кабеля, что нежелательно: число кабелей, которое можно проложить в монтажном коробе или желобе, уменьшается. Использование пористой изоляции также нежелательно: требуется специализированное оборудование для изготовления таких кабелей, из-за чего производство их удорожается. Кроме того, пористая изоляция неустойчива, легко сминается и плохо держит форму. Из-за указанных недостатков пористая изоляция применяется намного реже, чем сплошная.

Промышленные образцы

В Таблицах 2 и 3 приведены результаты разборки имеющихся у автора образцов экранированных кабелей, предназначенных для локальных компьютерных сетей (LAN-кабелей). Образцы делятся на две группы: кабели с некранированными витыми парами и общим экраном (см. Таблицу 2) и дважды экранированные кабели — с общим экраном и витыми парами, экранированными фольгой (см. Таблицу 3).

Данные, приведенные в Таблицах 2 и 3, списаны с оболочек кабелей. Обращает на себя внимание (см. Таблицу 2), что проверка технических характеристик кабелей выполнялась различными испытательными лабораториями, как американскими (UL, ETL), так и европейскими (EC DELTA). Некоторые изделия не имеют отметок о проверке, но содержат ссылки на соответствие стандартам (EIA/TIA 568A; ISO/IEC 11801; CSA PCC FT1). Экран чаще всего обозначен словом SHIELDED, но иногда указывают и тип экрана (FTP).

В Таблице 3 следует обратить внимание на разницу в конструкции экранов отдельных пар: обмотка фольгированной пленкой — у европейских отделений компаний Siemens и AMP, а продольно наложенная фольгированная пленка (с нахлестом) — у израильской компании Teldor.

Какой кабель выбрать?

В литературе очень мало сопоставлений экранированных и неэкранированных кабелей. Опубликованные материалы касаются по отдельности тех и других, а сравнения двух видов кабелей, как правило, не содержат. Авторы статей как будто сговорились не помещать в одной и той же публикации результаты по экранированным и неэкранированным кабелям. По существу, не удается найти и практических рекомендаций, хотя они так необходимы. Все сказанное очень странно: дискуссии о том, какие кабели следует применять, идут в России во множестве и непрерывно.

Более того — и распространенность обоих типов кабеля в различных странах Европы также вызывает недоумение (см. Таблицу 4). Например, в Германии и Франции большинство проложенных кабелей — экранированные (в Германии больше STP, во Франции — FTP). В Великобритании же намного больше проложено неэкранированных кабелей (86%!). Как следует из опубликованных данных, подобная картина и в США. Возникает мысль, что использование тех или иных кабелей зависит не от их технических характеристик, а от решений государственных органов. Для России, насколько известно, такие решения только готовятся.

В связи с последним замечанием надо сказать следующее. К настоящему времени, на мой взгляд, совершенно недостаточно накопленных научных и технических знаний, чтобы сделать соответствующий выбор. Более семи лет мне приходилось отвечать на вопросы о кабелях для компьютерных сетей. Много раз меня спрашивали: какой выбрать кабель — экранированный или нет? Но ни разу не была поставлена задача о критериях такого выбора, о научном подходе. Вместе с тем есть возможность относительно небольшими усилиями внести ясность в эту проблему, проведя соответствующие исследования, например, в ОКБ кабельной промышленности или МТУСИ. Задуманная ассоциация поставщиков структурированных кабельных систем могла бы взять это дело под свое покровительство. Хотелось бы надеяться, что важность поставленной проблемы ни у кого не вызывает сомнений.

Обозначение

Определение

UTP

Неэкранированный кабель с неэкранированными витыми парами.

F/UTP

Экранированный фольгой кабель с неэкранированными витыми парами.

S/UTP

Защищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с неэкранированными витыми парами.

S/FTP

Защищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с экранированными фольгой витыми парами.

S/STP

Защищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с защищенными (дважды экранированными, фольгой и оплеткой) витыми парами.


Для чего кабелю экран? | Журнал сетевых решений/LAN

Проблема применения экранированных кабелей все еще не имеет однозначного решения.

Но тщательный анализ показывает, что этот ответ — неоднозначный. От внешних помех или от переходных помех внутри кабеля? А как защищает экран от помех, излучаемых самим кабелем? Есть ли другие, эффективные и недорогие приемы защиты от помех? Как связаны параметры кабеля с присутствием экрана? Некоторые из поставленных вопросов мы и рассмотрим.

В одних стандартах на кабельные системы экранированные кабели поддерживаются, в других они служат альтернативой неэкранированным. Самая общая рекомендация такая: сначала выжать максимум из неэкранированных кабелей, а уж если это окажется недостаточным, то тогда применять более дорогие и сложные экранированные системы.

Известны две стадии защиты кабеля от помех:

а. симметрирование и подбор шагов скрутки;
б. экранирование, внешнее и внутреннее.

Симметрирование

В скрученной (витой) паре провода меняются местами — этим достигаются симметричные условия возбуждения помехи в проводах пары, т. е. баланс. В идеально симметричной паре помехи, наведенные в проводах пары, взаимоуничтожаются (см. Рисунок 1). На практике полного баланса, конечно, не бывает, и некая результирующая помеха остается. То же самое можно сказать и относительно излученной помехи: чем лучше баланс пары, тем меньше витая пара излучает наружу, в окружающую среду (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Излучение наружу и помехозащищенность.

В многопарном кабеле витые пары влияют друг на друга. Если пары скрутить с одинаковым шагом, то влияние их друг на друга будет почти таким, как если бы они не были скручены вовсе. Поэтому стараются скручивать пары с разными шагами, расчет взаимного соотношения которых представляет довольно сложную задачу. Окончательный подбор шагов скрутки делают экспериментальным путем.

Для достижения максимальной симметрии (баланса) пары требуется следующее:

  1. прецизионное изготовление проводов, входящих в пару, достижение их идентичности;
  2. скрутка проводов в пару с точным и равномерным по длине шагом;
  3. математически вычисленное и максимально соблюденное соотношение шагов скрутки всех четырех пар.

Рассмотрим эти условия более детально.

Прецизионное изготовление проводов пары. На стабильность элементарной ячейки (шага скрутки) пары влияет точность, с которой выполнены провода, входящие в пару. Так как размеры провода по длине (в основном — диаметр изоляции) меняются, на такую же мизерную величину изменяются и размеры элементарной ячейки. Поскольку таких ячеек очень много, то суммарная помеха оказывается весьма существенной. Следовательно, нужно точно выдерживать диаметр и эксцентриситет изоляции провода, ее диэлектрические характеристики при изготовлении.

Точно выдерживаемый шаг скрутки. Здесь — то же самое: нестабильный шаг приводит к разбросу размеров элементарной ячейки по длине. Данный фактор также крайне слабый, но интегральный эффект от огромного числа шагов существенен. Поэтому важно использовать такой метод скрутки проводов, который дает наибольшую точность шага скрутки, даже ценой уменьшения производительности технологического оборудования.

Оптимальное соотношение шагов скрутки. В многопарном кабеле степень влияния между парами зависит еще и от выбора соотношения шагов скрутки соседних пар. Этой проблемой в кабельной технике занимались самые светлые головы; результатами их работы мы и пользуемся. Здесь не место обсуждать соответствующие труды, но замечу, что существует математически рассчитанное соотношение шагов скрутки соседних пар многопарного кабеля. Исследования этого вопроса ведутся до сих пор, так что процесс еще не завершен. На практике, во-первых, точно выдержать это соотношение невозможно — не бывает такого технологического оборудования; во-вторых, реальные размеры проводов и пар не точно соответствуют заложенным в расчет. Приходится шаги скрутки пар подбирать опытным путем, экспериментируя с большим количеством образцов кабеля. Результатом является то, что у различных изготовителей шаги скрутки пар разные.

Экранирование

Если симметрирования пар недостаточно, приходится применять еще и экранирование. В случае, когда необходима защита от внешних помех, окружают экраном весь сердечник кабеля. Ежели требуется перекрыть путь помехам внутри кабеля, между его парами, то следует заэкранировать каждую пару. Для решения обеих задач экранируют каждую пару в отдельности, а потом еще накладывают и общий экран. В связи с этими особенностями вводятся специальные обозначения кабеля. Об этом несколько раз приходилось уже писать (впервые — в LAN, сентябрь 1996 г., с. 46-49), но до сих пор нет однозначности в определениях и обозначениях конструкций кабелей.

Компании-изготовители вносят немалую путаницу, используя для одних и тех же конструкций разные аббревиатуры. Поэтому стоит вернуться к обозначениям и ввести последовательную классификацию четырехпарных (и не только) кабелей, в зависимости от количества и состава экранов. Более или менее стройная система изложена в Таблице 1, а соответствующие конструкции показаны на Рисунке 2.

Рисунок 2. Типы и обозначение четырехпарных кабелей.

Надо заметить, что рассмотренная классификация не представляет ничего нового для кабельной промышленности. Тем не менее понадобилось несколько лет, чтобы она стала достоянием смежной отрасли — структурированных кабельных систем. При заказе кабеля следует в тексте применять термин «экранированный», чтобы избежать ошибки, так как существует путаница с терминами Screened и Shielded. Предлагается термин Shielded использовать только для тех случаев, когда экран имеет сложную конструкцию (фольга + оплетка).

Внешний экран кабеля бывает двух видов: одинарный — из алюмополимерной пленки, и двойной — из фольги и оплетки медной луженой проволокой. В первом случае экрану часто присваивают букву F (Foiled), во втором — S (Shielded). Пары в кабеле обычно окружены одинарными экранами из фольги или алюмополимерной пленки. В кабельной технике встречаются и двойные экраны витых пар, но в компьютерных сетях они почти не используются.

Конструкции общих кабельных экранов имеют существенные отличия. Если экран выполнен из продольно наложенной фольгированной пленки, то она лежит обычно алюминиевой стороной внутрь, к сердечнику кабеля, и по этой же стороне прокладывают дренажный проводник. Если же поверх фольгированной пленки наложена еще оплетка, то в этом случае слой алюминия часто повернут наружу, и оплетка соприкасается с ним.

Экран из фольгированной полимерной пленки может выполняться с нахлестом или с продольным швом типа кровельного. Иногда такой шов герметизируют путем склейки полимерной пленки. Как правило, в конструкцию экрана входит дренажная проволока, проложенная для шунтирования порывов фольги, которые могут возникнуть при производстве работ.

Оплетка проволоками также имеет свои особенности: от ее плотности и других параметров зависят экранирующие свойства, по частотным характеристикам отличающиеся от фольгового экрана. По этой причине эффективно именно совместное использование фольги и оплетки. Наилучшим современным кабельным экраном можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля фольгированной пленки и оплетки проволоками поверх нее.

Большую роль играет толщина фольги, используемой для экранирования витых пар. Если фольга толстовата, то и кабель станет слишком толстым, грубым, негибким. Если же фольга тонковата, то эффективность и прочность экрана снижаются. Различные компании-изготовители, оптимизируя экран, применяют фольгу толщиной от 20 до 100 мкм.

Экран, наложенный на витую пару, уменьшает ее волновое сопротивление (impedance). По этой причине изоляция (диэлектрическое покрытие) проводов витой пары делается или более толстой, или пористой. Это нужно для того, чтобы довести импеданс до 100 Ом — стандартного значения для компьютерной проводки. Оба фактора (и экран, и утолщение изоляции) увеличивают диаметр кабеля, что нежелательно: число кабелей, которое можно проложить в монтажном коробе или желобе, уменьшается. Использование пористой изоляции также нежелательно: требуется специализированное оборудование для изготовления таких кабелей, из-за чего производство их удорожается. Кроме того, пористая изоляция неустойчива, легко сминается и плохо держит форму. Из-за указанных недостатков пористая изоляция применяется намного реже, чем сплошная.

Промышленные образцы

В Таблицах 2 и 3 приведены результаты разборки имеющихся у автора образцов экранированных кабелей, предназначенных для локальных компьютерных сетей (LAN-кабелей). Образцы делятся на две группы: кабели с некранированными витыми парами и общим экраном (см. Таблицу 2) и дважды экранированные кабели — с общим экраном и витыми парами, экранированными фольгой (см. Таблицу 3).

Данные, приведенные в Таблицах 2 и 3, списаны с оболочек кабелей. Обращает на себя внимание (см. Таблицу 2), что проверка технических характеристик кабелей выполнялась различными испытательными лабораториями, как американскими (UL, ETL), так и европейскими (EC DELTA). Некоторые изделия не имеют отметок о проверке, но содержат ссылки на соответствие стандартам (EIA/TIA 568A; ISO/IEC 11801; CSA PCC FT1). Экран чаще всего обозначен словом SHIELDED, но иногда указывают и тип экрана (FTP).

В Таблице 3 следует обратить внимание на разницу в конструкции экранов отдельных пар: обмотка фольгированной пленкой — у европейских отделений компаний Siemens и AMP, а продольно наложенная фольгированная пленка (с нахлестом) — у израильской компании Teldor.

Какой кабель выбрать?

В литературе очень мало сопоставлений экранированных и неэкранированных кабелей. Опубликованные материалы касаются по отдельности тех и других, а сравнения двух видов кабелей, как правило, не содержат. Авторы статей как будто сговорились не помещать в одной и той же публикации результаты по экранированным и неэкранированным кабелям. По существу, не удается найти и практических рекомендаций, хотя они так необходимы. Все сказанное очень странно: дискуссии о том, какие кабели следует применять, идут в России во множестве и непрерывно.

Более того — и распространенность обоих типов кабеля в различных странах Европы также вызывает недоумение (см. Таблицу 4). Например, в Германии и Франции большинство проложенных кабелей — экранированные (в Германии больше STP, во Франции — FTP). В Великобритании же намного больше проложено неэкранированных кабелей (86%!). Как следует из опубликованных данных, подобная картина и в США. Возникает мысль, что использование тех или иных кабелей зависит не от их технических характеристик, а от решений государственных органов. Для России, насколько известно, такие решения только готовятся.

В связи с последним замечанием надо сказать следующее. К настоящему времени, на мой взгляд, совершенно недостаточно накопленных научных и технических знаний, чтобы сделать соответствующий выбор. Более семи лет мне приходилось отвечать на вопросы о кабелях для компьютерных сетей. Много раз меня спрашивали: какой выбрать кабель — экранированный или нет? Но ни разу не была поставлена задача о критериях такого выбора, о научном подходе. Вместе с тем есть возможность относительно небольшими усилиями внести ясность в эту проблему, проведя соответствующие исследования, например, в ОКБ кабельной промышленности или МТУСИ. Задуманная ассоциация поставщиков структурированных кабельных систем могла бы взять это дело под свое покровительство. Хотелось бы надеяться, что важность поставленной проблемы ни у кого не вызывает сомнений.

Давид Яковлевич Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ КП, доцент МТУСИ. С ним можно связаться по тел.: (095) 583-5472.


Таблица 1. Классификация кабелей для компьютерных сетей.
ОбозначениеОпределение
UTPНеэкранированный кабель с неэкранированными витыми парами.
F/UTPЭкранированный фольгой кабель с неэкранированными витыми парами.
S/UTPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с неэкранированными витыми парами.
S/FTPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с экранированными фольгой витыми парами.
S/STPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с защищенными (дважды экранированными, фольгой и оплеткой) витыми парами.

Таблица 4. Использование различных типов кабеля в некоторых странах Европы.
СтранаUTPSTPFTP
Франция17%4%79%
Германия10%64%26%
Италия80%13%7%
Голландия65%10%25%
Испания75%5%20%
Великобритания86%2%12%
FTP — витая пара с фольговым экраном;
STP — витая пара с оплеточным экраном;
UTP — неэкранированная витая пара.
Источники: The Building Services and Dataquest Europe Ltd.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Обжим витой пары своими руками: схема распиновки и инструменты

Ещё десять лет назад домашний Интернет был редкостью, сейчас в городах он есть практически у всех. Причем устройство уже не одно, вот и приходится делать дома довольно разветвленную сеть, тянуть провода, устанавливать интернет-розетки. Провода для интернета называются витой парой. Заканчиваются они специальной вилкой-коннектором. Сам процесс подключения кабеля к коннектору называют «обжим витой пары». О том, что это такое и как сделать все своими руками и поговорим дальше. 

Содержание статьи

Что собой представляет витая пара

Витая пара — специальный кабель, который состоит из одной или более пар медных проводов в защитной оболочке, скрученных между собой с определенным шагом. Если в кабеле несколько пар, шаг их скрутки разный. Это позволяет уменьшить влияние проводников друг на друга. Используется витая пара для создания сетей передачи данных (Интернет). Кабель подключается к устройствам через специальные коннекторы, которые вставляются в стандартизованные разъемы оборудования.

Набор инструментов, которыми пользуются профессионалы

Виды и типы

Витая пара может быть защищенной и нет. Защищенная пара имеет экраны из алюминиевой фольги или оплетки. Защита может быть общей — на кабель — и попарной — на каждую пару отдельно. Для прокладки в помещениях можно брать неэкранированный кабель (маркировка UTP) или с общим экраном из фольги (FTP). Для прокладки на улице лучше брать еще с дополнительной металлической оплеткой (SFTP). Если по трассе витая пара идет параллельно с электрическими кабелями, имеет смысл взять кабель с защитой каждой пары (STP и S/STP).  Благодаря двойному экрану длина такого кабеля может быть более 100 м.

Витая пара — кабель, который используют для подключения проводного интернета

Еще есть витая пара многожильная и одножильная. Одножильные провода хуже гнутся, но имеет лучшие характеристики (сигнал можно предавать на большие расстояния) и лучше переносят обжим. Их используют при подключении интернет-розеток. В этом случае кабель фиксируется при монтаже и затем почти не изгибается.

Многожильная витая пара хорошо гнется, но имеет большее затухание (хуже проходит сигнал), ее проще прорезать при обжиме, сложнее вставить в коннектор. Используется там, где важна гибкость — от интернет-розетки до оконечного устройства (компьютера, ноутбука, роутера).

Выбор категории и защитной оболочки

И еще немного о категориях. Для подключения к интернету нужна витая пара категории не ниже CAT5 (можно CAT6 и CAT6a). Эти обозначения категории выбиты на защитной оболочке.

чтобы провести Интернет, витую пару надо покупать определенных категорий

И несколько слов о цвете защитной оболочки и форме кабеля. Чаще всего встречается серая витая пара, но есть и оранжевая (ярко-красная). Первый вид — обычная, второй — в оболочке, не поддерживающей горение. Негорючую витую пару имеет смысл использовать в деревянных домах (на всякий случай), но особой необходимости в этом нет.

По форме витая пара может быть круглой или плоской. Круглая витая пара используется практически везде, а плоская нужна только при прокладке по полу. Хотя никто вам не мешает пустить ее под плинтусом или в специальном плинтусе с кабель-каналом.

Количество пар

В основном витая пара выпускается из 2 пар (4 провода) и  4 пар (8 проводов). По современным стандартами при скорости до 100 Мб/сек можно использовать двухпарные кабели (четыре провода). При скорости от 100 Мб/сек до 1 Гб/сек нужны 4 пары (восемь проводов).

Лучше сразу брать кабель на 8 проводов…чтобы не пришлось перетягивать

В настоящее время скорость передачи данных при Интернет соединении для частных домов и квартир не превышает 100 Мб/сек, то есть можно брать витую пару из 4 проводов. Но ситуация меняется настолько быстро, что нет гарантии, что через несколько лет порог в 100 Мб/сек будет превышен, а значит, придется перетягивать кабель. Собственно, уже сейчас есть тарифы со скоростью 120 Мбит/сек и выше. Так что лучше все-таки сразу тянуть 8 проводов.

Что такое обжим витой пары и как его делать

Для подключения к периферийному устройству витая пара заканчивается штекером специальной формы — коннектором, в  бороздки которого заводятся провода. Заканчиваются эти бороздки медными контактными пластинами, а примерно посредине их длины перпендикулярно к плоскости пластин установлена металлическая пластина с прорезями (ножи). Когда происходит обжим витой пары, вставленные провода прижимаются к ножам, они прорезают защитную оболочку проводов, а сами плотно прижимаются к медному проводнику, обеспечивая хороший контакт.

Типы ножей в коннекторах RJ45 для разных проводов разные

На первый взгляд такой способ соединения кажется ненадежным, но практика показала, что он, как минимум, не уступает качественной пайке, а порой еще и надежнее, так как шансы повредить изоляцию минимальны. Но хороший контакт обеспечивается только при условии соблюдения стандартов при изготовлении коннекторов и витой пары.

Вот в таком виде мы обычно пользуемся витой парой. А чтобы заправить ее в этот коннектор и нужен обжим

Для обжима витой пары нужны специальные клещи с гнездом под разъем. В это гнездо вставляется разъем с заправленными в него проводами, потом клещи сжимаются до упора. На этом обжим витой пары окончен. Такой способ надежен, так как усилие клещи развивают стандартное, которое как раз необходимо для прорезания изоляции, но недостаточно для того чтобы повредить проводники. Такие обжимные клещи (или обжимки) стоят порядка 15-18$. Если вам надо установить несколько коннекторов, уже можно подумать о покупке такого оборудования. Если нужно оконечить всего один кусок кабеля, можно попробовать обойтись обычной отверткой или плоскогубцами.

Оптимальный вариант для обжима витой пары своими руками

При обжиме витой пары отверткой, каждый проводок отдельно вдавливается в вдавливается в нож до прорезания оболочки. Способ не самый удобный — отвертка соскальзывает, сложно проконтролировать прорезана ли оболочка, нет уверенности в том, что провод не повредился. Но такой способ обжима тоже возможен.

При обжиме витой пары плоскогубцами надо быть еще аккуратнее. Губками прижимаем пластину, но так как форма у плоскогубцев не заточена под разъем, легко пережать по краям провода или поломать корпус. Потому жмем понемногу, с одной и с другой стороны. Если середина не прожалась, возьмите отвертку и поправьте провода ей.

Выбор схемы распиновки проводов

Как вы догадываетесь, провода в коннекторе надо располагать в определенном прядке. Этот порядок на языке профессионалов называется «распиновка». В нашей стране приняты две схемы расположения проводов: прямая (568В) и перекрестная (kross-over  на русском «кросс-овер», обозначается 568А).  Прямая распиновка используется при соединении свича/хаба/роутера с компьютером или другим устройством, перекрестная — при соединении двух компьютеров напрямую. То есть, обычно используем прямую схему, которая маркируется 568B. Порядок проводов при обжиме витой пары в этом случае  как на фото.

Схема расположения 8 проводов витой пары в коннекторе

Если посмотрите на эту схему, поймете, почему она называется прямой. Потому что если обжим витой пары делают с ее помощью, провода на обоих концах шнура (если делается он) располагаются одинаково.

На следующей схеме приведена перекрестная схема распиновки витой пары. С названием тоже все понятно — на ответной стороне провода расположены в другом — перевернутом- порядке.

Перекрестная схема расположения восьми проводов при обжимке витой пары

Есть еще схема для обжима витой пары на 4 жилы (двухпарный кабель). Часть дорожек в коннекторе при этом остаются пустыми. Но порядок действий не меняется.

Обжим витой пары на четыре жилы (схема расположения проводов в коннекторе)

Этот способ соединения используется только для подключения периферийных устройств, так что схема только прямая. Обратите внимание, на каждой схеме стоят цифры от 1 до 8. Они обозначают номер контакта. При укладке проводов в коннектор или при подключении к розетке, на корпусе ищите цифры. Они выдавлены, но на прозрачном или белом пластике рассмотреть их непросто. Найдя цифры 1 или 8 вы знаете, как надо держать коннектор и в каком порядке располагать провода.

Порядок обжима витой пары

Теперь собственно о самом процессе. При работе надо быть аккуратным, чтобы не повредить проводники или изоляцию в неположенном месте. Если нет специальных инструментов для зачистки изоляции, пользуются канцелярским или остро заточенным кухонным ножом. Чтобы не повредить изоляцию, сначала лишь немного ее надрезаете, потом кабель сгибаете. В полимерную оболочку специально добавляют мел, что делает ее хрупкой при изломе. Так что чуть надрезанная изоляция при изгибе лопается. Это что касается зачистки оболочки кабеля. Надо будет еще обрезать проводники, тут никаких особых хитростей — берете кусачки и откусываете.

Порядок действий при обжиме витой пары такой:

  1. С кабеля аккуратно снимаем изоляцию. Делаем надрез на расстоянии около 15 мм от края, не стараясь прорезать оболочку насквозь. Затем беремся за кабель с двух сторон от разреза и сгибаем. Оболочка лопается по месту реза. Надо пару раз изменить направление изгиба, чтобы изоляция отделилась полностью. Затем просто тянем отделившийся кусок в сторону, он снимается без особых усилий.

    Как снять изоляцию с витой пары

  2. Проводники расправляем, если есть экран, его скручиваем и отгибаем в сторону. Провода выкладываем по цветам согласно требуемой схемы. Зажимаем их между большим и указательным пальцами, расправляем, чтобы они были прямыми и шли один возле другого.

    Расправляем провода, выложив их по схеме

  3. Берем кусачки, отрезаем провода так, чтобы они торчали начала изоляции на 9-10 мм.

    Обрезаем лишнее

  4. Берем коннектор RJ-45, поворачиваем «хвостиком» вниз, вставляем провода в желобки. Это, пожалуй, самая сложная часть. Без опыта они лезть на свои места не хотят.

    Надо вставить провода в желобки

  5. Вставленные провода продвигаем вперед до упора. При этом, если вы правильно отрезали провода, край изоляции упирается в риску на коннекторе. Именно такой обжим интернет кабеля будет работать без проблем. Если из коннектора выходит не кабель в оболочке, а торчат провода в изоляции, через некоторое время возможны проблемы, придется обжимать витую пару по-новой.

    «До упора» — это чтобы и провода дошли до конца желобков, и изоляция уперлась в бортик

  6. Берем клещи, в гнездо вставляем коннектор (там прорезь специальной формы, так что не ошибетесь), сжимаем ручки. На этом обжим витой пары закончен.

    Обжим витой пары, последний этап — прижимаем клещами

Видео по теме

Как ни описывай процессы словами, лучше посмотреть все в действии. Потому видео стоит посмотреть чтобы иметь полное представление о том, что придется делать и как. В следующем ролике рассказывают как обжать интернет кабель без специальных клещей.

Процесс обжимки витой пары на 4 жилы не слишком отличается от восьмижильного, но есть определенные трудности при попытках заправить провода в нужные канавки.


Интернет кабель может заканчиваться не только коннектором. Он может заходить в интернет-розетку. К ней тоже надо подвести витую пару и подключить ее.

Телекоммуникационный кабель «витая пара» SFTP: лучший на сегодняшний день

Информационный кабель «витая пара», известный специалистам и монтажникам как SFTP, давно и успешно используется для построения ЛВС — локальных вычислительных сетей, структурированных кабельных систем, а также для построения магистральных и горизонтальных подсистем.

Кабель SFTP — (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) витая пара с двойным экраном. Каждая жила имеет оплетку для защиты от наводок и электромагнитного излучения, сверху все пары закрыты фольгированным алюминием и общим медным экраном. Кабель отличается особой надежностью и высокими эксплуатационными свойствами. Купить SFTP витую пару можно в компании AVS Electronics.

 

Особенности

 К его уникальным особенностям относятся следующие:

  • Отдельная оплетка каждой жилы.

Усиленная изоляция позволяет защитить кабель от электромагнитных волн, несанкционированного подключения извне, сетевых перепадов напряжения и атмосферных явлений, например, молний.

  • Двойной экран.

Помимо оплетки, кабель усилен защитой из тонкой алюминиевой фольги, а также общим медным экраном.

  • Оптимальный шаг скрутки.

Данный параметр позволяет применять SFTP кабель при устройстве подключений высокой скорости на расстоянии 150 метров.

Как известно, оптимальный режим работы сети, как локальной, так и внешней, находится в прямой зависимости от технических характеристик провода. На сегодняшний день информационный кабель «витая пара» с маркировкой SFTP, цена которого ниже конкурентной, является наилучшим выбором: провод снабжен самой эффективной защитой, при этом сохранено его быстродействие и эффективное функционирования.

У нас вы можете приобрести кабель категории 5е из четырех пар, который производит передачу информации со скоростью до 1000 Мбит/с.

В продаже имеются следующие модификации витой пары:

— кабель из медного материала проводника – CU,

— кабель для внешней прокладки – Outdoor,

— кабель для внутренней прокладки– Indoor.

Купить витую пару SFTP можно у специалистов компании AVS Electronics. В ассортименте имеется кабель Российского и Китайского производства следующих торговых марок: SkyNet, Hyperline.

 

Монтаж

Монтаж кабеля «Витая пара» производится без нарушения изоляции проводников за счет того, что в проводе имеется капроновая нить.

Оплетка кабеля имеет достаточный запас прочности, обеспечивающий защиту от влажности, механических повреждений и воздействия высокой температуры. Конструкция кабеля позволяет прокладывать SFTP в непосредственной близости от силовых или других слаботочных сетей. 

Компания AVS Electronics предлагает бухты экранированного сетевого кабеля намоткой 305 метров. Товар сертифицирован, качество соответствует требованиям стандартов.

Кабель SFTP цена

Цена товара рассчитывается и на прямую зависит от условий и объёма заказа. Для просчета конечной стоимости необходимо отправить зявку по почте или на прямую связаться с нашими специалистами.

Делаем удлинитель своими руками

Металлическая конструкция

Для изготовления катушки для удлинителя кабеля своими руками из железа потребуется сварочный аппарат. Материал для сборки можно найти под рукой на даче. Как это сделать:

  1. Из 2 листов резаком вырезают круги. Края зачищают болгаркой.
  2. В середине заготовок проделывают отверстие дрелью диаметром 1,2 см.
  3. Отрезают железную трубку нужной длины сечением полдюйма. Берут арматуру круглую и болгаркой отсекают определенную часть.
  4. Диск кладут на стол, точно по центру устанавливают вертикально трубку, которую выравнивают угольником, деталь прихватывают сваркой. С обратной стороны проделывают аналогичную работу. Внутрь трубы просовывают гладкую арматуру.
  5. Сооружают 2 треугольные рамы из уголков. В середине, где будет располагаться ось, приваривают уголок горизонтально на одной и другой заготовке и делают отверстия в центре. Нижнюю часть треугольников соединяют уголками, а вверху монтируют ручку.
  6. Катушку удерживают на уровне дыр для стержня. В отверстие просовывают арматуру. С одной стороны прикрепляют сваркой, а на другой мастерят ручку для вращения барабана. Также в диске прожигают вход для кабеля. Розетку закрепляют на круге.

Получится долговечная самодельная катушка для удлинителя. Своими руками изготовить, окрасить и проверить на работоспособность под силу любому желающему.

Монтаж переноски с нуля

От одного края кабеля отрезают защитную оболочку на несколько сантиметров. Аккуратно снимают жилы с медных проводков, чтобы они оголились. Разбирают переноску, в специальный паз укладывают провод, а проводки пропускают через зажимы, предварительно открутив мелкие болтики. Крепления зажимают обратно с проводками, накладывают верхнюю крышку и снизу стягивают коробку болтиками или шурупами.

С вилкой все аналогично. Также с кабеля снимают защитное покрытие на 2-3 см. С проводков снимают жилы. Разбирают вилку и откручивают болтики на креплениях. В эти места пропускают проводки, фиксаторы обратно закручивают. Кабель устанавливают в паз. Сверху прикладывают крышку и стягивают ее болтом.

Почему не работает удлинитель USB – причины:

1) Провода USB удлинителя не являются витой парой.

Никаких экранированных микрофонных и т.п. проводов для USB удлинителя применять не стоит! Только витая пара! Лучший кабель для USB удлинителя – стандартный кабель «компьютерная витая пара UTP» из одножильных медных проводов (но не из мягких многожильных проводов для пачкорда). Линии D+ и D- ОБЯЗАТЕЛЬНО должны быть витой парой проводов!!! Именно свитой парой проводов!!!

Так же возможно, что и сам кабель витая пара Вам попадется некачественный, с большим затуханием сигнала. В этом случае, если все нижеприведенные варианты не помогут – нужно взять UTP кабель другой марки, производителя и т.п.

2) Для сигналов D+ и D- USB удлинителя задействована не та витая пара проводов.

Кабель «компьютерная витая пара UTP», под своей оболочкой, имеет четыре свитые пары проводов с разным шагом свивки. Это сделано для уменьшения паразитных влияний пар друг на друга в кабеле. Однако, шаг свивки пары так же влияет и на параметры прохождения высокочастотного сигнала по ней. По этому, для линии D+ и D- желательно перепробовать все четыре пары и определить, на какой из них USB устройства работают наиболее стабильно. Мне при изготовлении USB удлинителей, чаще всего везло с синей или зеленой витой парой. Линия D+ и D- на этих витых парах кабеля работала почти всегда отлично. Вероятно, эти проводники пары имеют «нужный» шаг свивки. А вот оранжевая пара проводов чаще всего почему-то отказывала на длинных USB удлинителях (15-20 метров).

3) Большое падение питающего напряжения на удлинителе USB.

Для цепей питания необходимо запараллелить провода USB удлинителя! Питание на USB устройство через USB удлинитель нужно подавать по запараллелиным оставшимся трем витым парам – для увеличения сечения проводов и уменьшения их сопротивления. Если падение питающего напряжения 5 вольт на удлинителе будет существенным, то, USB устройство не сможет нормально работать. Оно не определится компьютером. Это прописная истина Закона Ома!

4) USB удлинитель подключен не к основным USB гнездам ПК.

USB удлинитель нужно подключать в USB гнезда, расположенные сзади корпуса ПК! Есть разница, куда подключать USB удлинитель! Дополнительные USB разъемы ПК, расположенные на корпусе, чаще всего соединены с материнской платой обычными проводами, а не витой парой. По этому, естественно, симметричный сигнал D+ и D- сильно искажается на таких проводах, вносятся помехи.  А вот USB гнезда, расположенные сзади ПК, (смонтированные непосредственно на материнской плате) не внесут искажения в линию D+ и D-.

Ограничения по использованию электрических удлинителей

Нормативные документы дают узкий ряд ограничений применения удлинителей. Без специальных мер защиты не допускается эксплуатация двигателей мощностью свыше 1 кВт (без уточнения типа: асинхронный, коллекторный). Условие обойдем только в одном случае: нужно сделать, чтобы отключение/включение контакта было возможным только при выключенном оборудовании. Видимо, здесь предполагается возникновение дуги, при резком обрыве либо коммутации цепи.

Кабель с частично снятой изоляцией для измерения тока клещами

Типичный удлинитель непригоден проведению измерений токовыми клещами. Пример приведен фото. Изоляция питающего провода разорвана, допустимо вести измерения токовым клещами. Фото неспособно послужить примером того, как самому сделать удлинитель идеального типа. В нашем случае применен двухжильный провод, большего не требовалось, розетка взята старого типа, куда диаметром гнезд входят вилки приборов, изготовленных по европейскому стандарту. Помогает избежать сложностей с подключением.

Фазы розетки и удлинителя

Хотелось добавить сюда не столь очевидный факт, однозначно нетрудно проследить на практике: вилка удлинителя стоит, как положено. Взявшись за провод, можно обнаружить: фаза всегда находится с той стороны, что в розетке. Посмотрите фото, продемонстрировано: штекер расположился наиболее очевидным образом, проводом вниз. Фаза в показанном положении слева. Помогает электрикам, мастерам перестать гадать. Фаза слева.

Симметричная вилка лишена ярко выраженного направления. Углубление под защитный контакт располагается сверху. Что касается сборных вилок, где такового нет, нужно ориентироваться надписями (см. фото), чтобы читались, не располагались кверху ногами. Подчеркиваем, в этом случае все зависит от того, как соединим проводку внутри удлинителя. Нужно сделать, чтобы при указанном расположении вилки фаза совпадала с розеткой в удлинителе (если взять показанным на фото образом). На первый взгляд лишние сложности, в рабочей ситуации пригодится для разных целей.

Надпись симметричной вилки

Обратите внимание: для мощных приборов вилка неразборная. В поисках кабеля такой длины, соответствующей заданному условию, пойдем на обманный маневр:

  • Тщательно заделываем провод согласно инструкции.
  • Берем компаунд заливной муфты, льём внутрь. После застывания немного ухудшатся условия охлаждения, зато образуется надежный каркас поддержания формы. Другими словами, вилка после таких манипуляций становится неразборной.

Особенности изготовления

Впервые электрический удлинитель с несколькими розетками был запущен в производство в 1972 году. Изобретение принадлежит инженеру Питеру Талботу, работавшему, в то время в компании Kambrook.

Современные удлинители изготавливаются в большом ассортименте. Они наделены:

  • разным дизайном;
  • количеством многоместных розеток;
  • различной длиной шнура.

Также присутствуют другие конструкционные улучшения – выключатель, световая индикация, сетевой фильтр. Работают удлинители от электрического напряжения 100-127 V, 220-240 V, в зависимости от принятых стандартов. Удлинитель с длинным проводом и множеством розеток удобен не только для запитывания большого количества электрических приборов внутри дома, квартиры. Он обязательно пригодится во время проведения ремонтных работ, когда требуется вывести точку подключения, допустим, к забору или на фасад здания. Монтаж стационарной розетки в этом случае выглядит нецелесообразным, поэтому питание электроприборов выполняется с помощью мобильного приспособления.

Собранное из подручных предметов электромеханическое устройство обойдется в любом случае дешевле, чем готовое приспособление, купленное в магазине. Однако перед процессом сборки следует внимательно задуматься над моделью удлинителя, потому что конструкционных вариантов устройств существует очень много – придется выбрать какой-то один. Чтобы упростить задачу, имеет смысл перечислить распространенные модели современных удлинителей.

Бытовой. Простая конструкция (обычно с тремя розетками) без современных улучшений: кнопки питания, сетевого фильтра, индикации и прочего.

Принцип работы и область применения USB удлинителей

Для изготовления нормального рабочего удлинителя нужно хорошо знать его свойства и принцип действия. От этого в первую очередь зависит его длина. Всем известно, что с помощью обычного кабеля возможно подключение удаленных устройств на расстояние 3-5 метров. Такие кабели считаются пассивными удлинителями, и во многих случаях такого расстояния оказывается недостаточно для обеспечения нормальной работы в доме или офисе. Не всегда имеется возможность расположения принтера, сканера и других периферийных устройств неподалеку от компьютера.

Данную проблему успешно решает активный USB удлинитель, коренным образом отличающийся от обычного кабеля. Его полезные качества проявляются за счет активных усилителей, встроенных на каждом конце и получающих питание с разъемов USB в пределах 5 вольт. За счет этого полезный сигнал усиливается многократно, что дает возможность подключения устройств, удаленных от компьютера на расстояние 50 метров и более.

Работа удлинителя осуществляется самостоятельно без каких-либо драйверов и никак не влияет на состояние компьютера. Достаточно всего лишь вставить USB вилки, расположенные на концах провода, в соответствующие разъемы соединяемой аппаратуры.

Самодельный USB удлинитель из витой пары.

Самодельный USB удлинитель из витой пары я делал следующим образом: — в наличии у меня был кусок кабеля PRIME CAT5E UTP – 18 метров. Обычная неэкранированная компьютерная витая пара для прокладки в помещении. Самый дешевый сетевой кабель. Для подключения web камеры по USB мне необходим был кусок кабеля длиной 10 метров, но я решил не перерезать имеющийся у меня кусок и подключить его весь – для эксперимента.  Как оказалось – весьма удачно.

USB удлинитель из витой пары я оконцевал разборными USB коннекторами «мама» и «папа», купленными в магазине радиотоваров.

Важный момент! Синюю пару проводов кабеля я пустил на D+ и D-. Почему именно синюю? – Все четыре витые пары жил кабеля имеют разный шаг свивки. Это хорошо заметно, если снять с UTP кабеля общую оболочку сантиметров на 10 – 15. Так вот, USB удлинитель отлично работал, если сигналы D+ и D- пустить по синей или же зеленой паре жил. Если же пустить D+ и D- по оранжевой паре, то USB удлинитель вообще не работал. Коричневая пара работала с перебоями. Вероятно, шаг свивки синей и зеленой пары жил идеально подходит для прохождения высокочастотного сигнала USB (резонанс, импеданс и т.п.).

Три остальные пары жил кабеля я запараллелил и пустил по ним питание – по трем цветным жилам плюс, по трем полосатым – минус.

Самодельный USB удлинитель из витой пары отлично работает – все USB устройства, подключенные к нему, определяются и работают без проблем. USB флешка, USB картридер, USB Wi-Fi адаптер, 3G модем МТС, EasyCap – устройство видео захвата, USB DVB-T приемник – SDR радио, USB веб камера. Это все, что мной было проверено на этом самодельном USB удлинителе.

После серии неудачных экспериментов с коротким экранированным проводом, работоспособность 18 метрового USB удлинителя казалась чем-то не реальным. Впоследствии я делал много USB удлинителей по данной технологии, и все они работали до длины 20 метров. На бо’льшую длину мне так и не удалось заставит юсб удлинитель нормально работать. Юсб устройства перестают определятся.

Из чего сделать удлинитель USB.

Из чего сделать удлинитель USB — по началу, я пытался делать USB удлинитель из двойного экранированного микрофонного провода различных марок. Пускал D+ и D-  сигналы USB по центральным жилам кабеля, а питание 5 вольт «+» и  «-» по экранирующим оплеткам. Перебирал и другие варианты удлинителя юсб по экранированным проводам. Но ничего из этого не выходило. На таком удлинителе USB устройства  не определялись даже на метровой длине шнура. Казалось бы – хороший экранированный провод, каналы D+ и D- разнесены и имеют отдельные экраны, что еще нужно то? Но на нем USB устройства не работали! Безрезультатные эксперименты с USB и экранированными проводами продолжались до момента, пока я не понял, что по линиям D+ и D- одновременно передается дифференциальный сигнал. А значит, для удлинителя USB нужно использовать симметричную линию — витую пару!

Правильное понимание функций удлинителя

Данное производное слово от глагола «удлинять», которое используется для названия такого, часто используемого в быту изделия можно трактовать двояко – удлиняется сеть к потребителю, или же становится более длинным сетевой шнур электроприбора.

В правильном понимании функций удлинителя заложены основы противопожарной безопасности при подключении к переносным розеткам различных потребителей.

В сводках новостей о различных происшествиях очень часто доводилось слышать, что сгорел такой-то офис из-за возгорания удлинителя, перегруженного компьютерами, принтерами и другой оргтехникой.

Расплавившийся и загоревшийся кабель переноски

И при этом не сработал автоматический выключатель, не помогло УЗО, так как удлинитель, работавший как часть стационарной проводки, на самом деле её продолжением не являлся, – его кабель оказался меньшего сечения, чем провода электропроводки, на которые и была рассчитана защита.

В данном случае автоматический выключатель исправно держал номинальный рабочий ток, пока тонкие кабели переноски нагревались, плавились и загорались.

Поэтому делая удлинитель своими руками, который будет устанавливаться стационарно, необходимо выбрать для него кабель такого же сечения, как и провода питающей розетки электропроводки – ведь автоматический выключатель должен защищать сеть в самом уязвимом ее участке – там, где сечение проводников наименьшее.

Стационарное использование удлинителя не рекомендуется ПУЭ, но в виду невозможности проведения немедленной перепланировки и ремонта проводки, переноска является единственной возможностью подключения компьютера и сопутствующего оборудования в нужном месте.

Разновидности удлинителей

Не видим труда своими руками сделать удлинитель для наушников. Сегодня предостаточно на рынке разборных разъемов USB, медный шнур на четыре жилы достанем в любой точке мира (используя Алиэкспресс). Шины питания идут боками: можно видеть, выдвинуты вперед, чтобы избежать потери информации при размыкании контактов. Внутри проходят по двум проводам данные. Кабель лучше брать без соединений, цельным куском, затухание слабого сигнала будет минимальным. Отличным вариантом считаем достать экранированный кабель: безусловно, увеличит дальность связи.

Обжимные клещи

Витая пара подойдет для USB. Частоты будут несколько иными, на малых дистанциях незаметно. Можете сделать удлинитель модема при наличии обжимных клещей. Показанные фото взяты в DNS, годятся для 8 и 6-позиционных разъемов (подойдут телефонистам).

Наконец, никаких сложностей с jack-коннекторами аудио. Наверное, замечали: на фронтальную панель системного блока иногда выходит моно… Кусать локти? Просто загляните внутрь, сделайте правильную разводку платы, установив нужные перемычки, протяните кабель с нужным числом жил до материнки. Весь секрет: просто некоторым производителям лень делать, толкают дешевку. Полагаем, теперь каждый читатель понял, как самому сделать USB удлинитель, цель обзора достигнута.

Прощаемся, полагаем, полученные знания реально пригодятся на практике, когда в очередной раз потребуется сделать удлинитель своими руками.

Сборка пластикового приспособления

Все детали предварительно нарезают и подготавливают, раскладывая их на рабочем месте. Так проще добиться результата. Как сделать катушку для удлинителя своими руками пошагово:

  1. На фанере или листе МДФ расчерчивают круг подходящего диаметра. Если материал тонкий, то надо сделать 4 детали, чтобы в дальнейшем склеить их парами быстросохнущим клеем. Вырезают заготовки лобзиком или ножовкой по металлу.
  2. Полученные элементы симметрично приклеивают друг к другу двусторонним скотчем. По диаметру втулки, на которую будет наматываться кабель, начерчивают на вырезанных фанерных кусках окружности. Намечают крестообразные линии и с одинаковым шагом и расставляют точки в месте установки втулки. Также одна точка располагается в центре деревянного диска. Дерево обрабатывают наждачной бумагой по краям, поскольку сложно сделать ровный разрез ножовкой.
  3. Нарезают 4 металлические или алюминиевые трубки диаметром 10 мм по длине втулки, например – 25 см. Потребуется 8 дюбелей 8-ки. Пластиковые стержни вбивают в трубки молотком, в которых они должны устойчиво установиться.
  4. В намеченных точках проделывают отверстия сверлом диаметром немного меньше черного самореза. В центральной отметине на деревянном диске изготавливают отверстие сечением 22 мм.
  5. К каждой дыре на круге во внутренней части прикладывают трубку и прикручивают саморезами. Должно получиться 4 штыря, на них накладывается втулка из пластиковой трубы. Если диаметр оси 15 см, то и штырьки надо располагать в соответствии с этим размером. С обратной стороны устанавливается другой диск из дерева и прикручивается шурупами.

Внимание! Пластмассовая втулка из трубы должна плотно установиться на металлические стержни, чтобы она не вращалась во время скручивания провода

Инструмент, материал который потребуется в работе

Для начала необходимо определиться с сечением провода, используемым в качестве шнура. Мы рекомендуем использовать медный провод.

Если удлинитель будет подключаться к розетке, имеющей заземление, то рекомендуем купить трехжильный провод.

Так же стоит определиться с сечением провода. Провод сечение 1.5 мм выдерживает нагрузку до 3.5 киловатт.

Если планируете подключать устройства с большей емкостью, то желательно использовать провод сечением 2.5 мм. Такой провод выдерживает нагрузку до 5 киловатт.

Для изготовления удлинителя использующего большую мощность, рекомендуем найти на специализированных форумах или сайтах производителей кабелей таблицы. В них указаны сечение провода и мощность, на которую они рассчитаны.

Стоит внимательно отнестись к выбору штепсельной вилки. Если ваши розетки старой конструкции, не стоит приобретать вилку типа «евро».

Постарайтесь определиться с количеством розеток, которые потребуются для удлинителя. Не желательно использовать одиночную розетку.

Конечно, при необходимости вы можете соединить удлинитель, изготовленный своими руками с фабричным вариантом, имеющим несколько розеток. Но желательно предусмотреть в изготовляемом варианте две или три розетки.

USB удлинитель из витой пары

Удлинители из витой пары применяются в основном для подключения интернета через 3G модем. Данные устройства используются на дачах и в загородных домах, при отсутствии возможности проведения обычного кабельного интернета. Нередко возникают ситуации, когда уверенный прием сигнала 3G возможен лишь из определенного места, к которому требуется подвести отдельный кабель. Нередко юсб удлинитель нужного размера отсутствует в продаже, поэтому единственным выходом остается его изготовление своими руками.

Для этой цели потребуется нужное количество витой пары, экранированной фольгой, два разъема USB АМ и AF, то есть «папа» и «мама», термоусадочная трубка 16 мм, а также изолента. Из инструментов понадобится нож, бокорезы, паяльник, припой и флюс.

Процесс изготовления начинается со спаривания и выравнивания бокорезами концов витой пары. После этого с помощью ножа нужно снять с каждого конца верхнюю оболочку кабеля вместе с фольгой на расстояние 1 см. Эту операцию нужно производить очень аккуратно, чтобы не надрезать провода, расположенные под оболочкой. Провода коричнево-белого и коричневого цвета отрезаются вровень с оболочкой, поскольку в дальнейшем они не будут использоваться. С оставшихся проводников нужно удалить по 3 мм изоляционного слоя. Провода соединяются следующим образом: зеленый с оранжевым и зелено-белый с оранжево-белым. Места соединений тщательно пропаиваются.

Термоусадочная трубка заранее разрезается на части по 4 см каждая и надевается на витую пару. Это позволит в дальнейшем не делать отпаивание разъема. Правильность выполнения распайки следует проверять очень тщательно, поскольку случайная путаница может привести к выходу из строя USB устройства.

После проверки необходимо включить модем в тестовом режиме. Если компьютер не опознает устройство или показывает неправильную работу, необходимо опробовать другой разъем. Отсутствие положительного результата указывает на слишком большое потребление тока. Поскольку провода очень тонкие, модему просто не хватает напряжения. Возможно придется укорачивать провод до тех пор, пока устройство не начнет работать или увеличивать сечение проводов. Если же вся система работает нормально, остается надеть на разъемы термоусадочные трубки и после разогрева проверить качество изоляции.

Как сделать удлинитель своими руками

Как сделать электрический удлинитель своими руками – собираем удлинитель от А до Я

Почему шнур удлинителя греется

Антенна для цифрового ТВ своими руками

Обжим телефонного кабеля

Схема подключения видеонаблюдения

Процесс изготовления удлинителя

Следует сразу же отметить, что самостоятельное изготовление USB удлинителя требует специальных знаний электроники и радиотехники, практических навыков работы с паяльником и другим электроинструментом. В противном случае рекомендуется приобрести готовое изделие нужной длины, хотя оно и будет дороже самодельного. Тем не менее, многие все-таки пытаются сделать USB удлинитель самостоятельно.

Прежде всего нужно запастись стандартным USB кабелем небольшой длины. По возможности, в нем должен быть ферритовый сердечник, способный гасить высокочастотные помехи и указывающий на высокое качество кабеля. Такой отрезок можно попросить или недорого купить у людей, занимающихся кабельными линиями. У них же можно попросить и необходимое количество компьютерного кабеля UTP, желательно одной из высоких категорий, например, 5е, 6 или 6е. От этого будет зависеть скорость работы аппаратуры на противоположном конце.

Из инструмента понадобятся кусачки или ножницы для разрезания кабеля. Зачистка проводов выполняется специальным инструментом, но при его отсутствии можно обойтись простым ножом. Для соединений будут нужны паяльник, припой и канифоль, поскольку скрутки проводов не допускаются из-за их высокого сопротивления. Места соединений изолируются термоусадочными трубками. Вместо них можно использовать изоленту.

Работы начинаются с разрезания кабелей на отрезки необходимой длины и зачистки концов. Изоляция со всех проводников снимается примерно на 3-5 мм. USB кабель содержит 4 проводника, UTP кабель – 8. В состав одной пары UTP кабеля, входит два проводка – цветной и пестрый. Вместо пестрого может быть белый провод. Каждая такая пара припаивается к отдельному проводку USB кабеля с соблюдением соответствующих цветов. По такой же схеме изготавливается USB удлинитель с дополнительным питанием своими руками, известный как активный удлинитель.

По завершении пайки нужно проверить, чтобы не осталось разорванных мест. После этого термоусадочные трубки сдвигаются к местам пайки и нагреваются строительным феном до их полного прилегания к соединенным проводникам. После того как все термоусадки на проводниках остынут, они собираются все вместе в единый пучок, поверх которого таким же образом устанавливается общая термоусадочная трубка. Перед первым подключением аппаратуры, желательно проверить контакты с помощью тестера. Если проверка показала норму, то самодельный удлинитель можно использовать для работы.

Процесс изготовления удлинителя

Для сборки вам потребуется острый нож для снятия изоляции, плоскогубцы, набор отверток. После подготовительных работ можно приступить к непосредственному изготовлению удлинителя.

Сборку рекомендуем начать с вилки. Для этого следует удалить верхнюю изоляцию на 5-6 см. После этого очищаем сами жилы от изоляции приблизительно на 1 см. Разбираем штепсельную вилку и крепим оголенные провода непосредственно к вилке.

Главный момент это не перепутать заземляющийся провод. Расположение фазы и нуля не играет роли. После этого следует собрать вилку в обратном порядке.

После этого можно приступить к установке на удлинитель розеток. Корпус разбирается, и провода крепятся внутри колодки

Обращаем обязательное внимание на заземление. После фиксации проводов в колодке, следует произвести сборку корпуса розеток.

Если вы планируете изготовить очень длинный удлинитель, то можем порекомендовать использовать катушку. В этом случае использование данного удлинителя окажешься наиболее удобным.

Вы можете использовать определенное количество удлинителя, не боясь запутаться в ненужной части удлинителя. Хранение удлинителя на катушке, гораздо удобнее, чем в виде бухты.

Horizon Electronics | Витая пара

Статья Авторские права Википедия — Назад к базе знаний

Кабельная витая пара — это тип проводки, при котором два проводника одной цепи скручены вместе с целью подавления электромагнитных помех (EMI) от внешних источников; например, электромагнитное излучение от кабелей неэкранированной витой пары (UTP) и перекрестные помехи между соседними парами. Его изобрел Александр Грэм Белл.

Пояснение

При работе в симметричной паре два провода несут одинаковые и противоположные сигналы, и пункт назначения обнаруживает разницу между ними.Это известно как передача в дифференциальном режиме. Источники шума вводят сигналы в провода за счет связи электрических или магнитных полей и имеют тенденцию одинаково передаваться на оба провода. Таким образом, шум создает синфазный сигнал, который подавляется в приемнике, когда принимается разностный сигнал.

Этот метод начинает давать сбой, когда источник шума находится близко к сигнальным проводам; более близкий провод будет сильнее связываться с шумом, и подавление синфазного сигнала приемником не сможет его устранить.Эта проблема особенно очевидна в телекоммуникационных кабелях, где пары в одном кабеле пролегают рядом друг с другом на протяжении многих миль. Одна пара может вызывать перекрестные помехи в другой, и они складываются по длине кабеля. Скручивание пар нейтрализует этот эффект, поскольку на каждой половине скрутки происходит замена провода, ближайшего к источнику шума.

При условии, что источник помех остается однородным или почти равным на расстоянии одного скручивания, наведенный шум будет оставаться синфазным. Дифференциальная передача сигналов также снижает электромагнитное излучение от кабеля вместе с соответствующим затуханием, позволяя увеличить расстояние между коммутаторами.

Скорость скручивания (также называемая шагом скрутки, обычно определяемая в скрутках на метр) составляет часть спецификации для данного типа кабеля. Если соседние пары имеют одинаковую скорость скручивания, одни и те же проводники разных пар могут неоднократно лежать рядом друг с другом, частично сводя на нет преимущества дифференциального режима. По этой причине обычно указывается, что, по крайней мере, для кабелей, содержащих небольшое количество пар, скорости скручивания должны различаться. [1]

В отличие от кабелей FTP (фольгированная витая пара) и STP (экранированная витая пара), кабель UTP (неэкранированная витая пара) не окружен каким-либо экраном.Это основной тип проводов для использования в телефонных сетях и очень часто используется в компьютерных сетях, особенно в качестве соединительных кабелей или временных сетевых соединений из-за высокой гибкости кабелей.

История

В самых ранних телефонах использовались телеграфные линии или однопроводные цепи заземления с открытым проводом. В 1880-х годах во многих городах были установлены электрические трамваи, которые наводили шум в этих цепях. Поскольку судебных исков не было, телефонные компании перешли на симметричные схемы, которые имели побочное преимущество в виде уменьшения затухания и, следовательно, увеличения дальности действия.

Поскольку распределение электроэнергии стало более обычным явлением, эта мера оказалась недостаточной. Два провода, натянутые по обе стороны от поперечин на опорах, разделяли трассу с линиями электропередач. В течение нескольких лет растущее использование электричества снова привело к увеличению помех, поэтому инженеры разработали метод, называемый перестановкой проводов, чтобы нейтрализовать помехи.

При перестановке проводов провода меняют положение через каждые несколько полюсов. Таким образом, два провода будут получать одинаковые электромагнитные помехи от линий электропередачи.Это была ранняя реализация скручивания со скоростью примерно четыре скручивания на километр или шесть на милю. Такие симметричные линии с разомкнутым проводом и периодическими перестановками все еще существуют в некоторых сельских районах.

Кабели типа «витая пара»

были изобретены Александром Грэмом Беллом в 1881 году. [2] К 1900 году вся американская телефонная сеть была либо витой парой, либо открытым проводом с перестановкой для защиты от помех. Сегодня большинство из миллионов километров витых пар в мире — это стационарные телефоны вне помещений, принадлежащие телефонным компаниям, используемые для голосовых услуг и обслуживаемые только телефонистами или даже наблюдаемые ими.

Неэкранированная витая пара (UTP)

Кабели

UTP используются во многих сетях Ethernet и телефонных системах. В телефонных системах внутри помещений UTP часто группируются в наборы по 25 пар в соответствии со стандартным цветовым кодом из 25 пар, первоначально разработанным AT&T. Типичное подмножество этих цветов (белый / синий, синий / белый, белый / оранжевый, оранжевый / белый) обнаруживается в большинстве кабелей UTP.

Для городских уличных телефонных кабелей, содержащих сотни или тысячи пар, кабель делится на меньшие, но идентичные жгуты.Каждый пучок состоит из витых пар с разной скоростью скручивания. Жгуты, в свою очередь, скручиваются вместе, образуя кабель. Пары, имеющие одинаковую скорость скручивания в кабеле, все же могут испытывать некоторую степень перекрестных помех. Пары проводов выбираются тщательно, чтобы минимизировать перекрестные помехи в большом кабеле.

Кабель

UTP также является наиболее распространенным кабелем, используемым в компьютерных сетях. В современном Ethernet, наиболее распространенном стандарте сетей передачи данных, используются кабели UTP. Кабельная витая пара часто используется в сетях передачи данных для соединений короткой и средней длины из-за относительно более низкой стоимости по сравнению с оптоволоконным и коаксиальным кабелями.

UTP также находит все более широкое применение в видеоприложениях, в первую очередь в камерах видеонаблюдения. Многие камеры имеют выход UTP с винтовыми клеммами; Полоса пропускания кабеля UTP улучшена, чтобы соответствовать основной полосе частот телевизионных сигналов. Поскольку UTP — это симметричная линия передачи, симметрирующий трансформатор необходим для подключения к несимметричному оборудованию, например, к любому оборудованию, использующему разъемы BNC и предназначенному для коаксиального кабеля.

Экранирование кабеля

Кабели витой пары часто экранируются, чтобы предотвратить электромагнитные помехи.Поскольку экран сделан из металла, он также может служить заземлением. Однако обычно в экранированный или экранированный кабель витой пары добавляется специальный заземляющий провод, называемый дренажным проводом.

Это экранирование может применяться к отдельным парам или к совокупности пар. Когда к набору пар применяется экранирование, это называется экранированием. Экранирование обеспечивает электропроводящий барьер для ослабления электромагнитных волн, внешних по отношению к экрану, и обеспечивает путь проводимости, по которому индуцированные токи могут циркулировать и возвращаться к источнику через соединение заземления.

Экранированная витая пара (STP или STP-A)

Экранированная витая пара STP на 150 Ом определяется спецификациями IBM Cabling System и используется в сетях Token Ring или FDDI. Этот тип экранирования защищает кабель от внешних электромагнитных помех, входящих в кабель и выходящих из него, а также защищает соседние пары от перекрестных помех.

Экранированная витая пара (ScTP или F / TP)

Кабельная система

ScTP обеспечивает экранирование всех пар кабеля витой пары на 100 Ом [3].F / TP использует экранирование фольгой вместо экрана с оплеткой. Этот тип экранирования защищает EMI от проникновения или выхода из кабеля.

Экранированная экранированная витая пара (S / STP или S / FTP)

Кабели

S / STP (экранированная экранированная витая пара) или S / FTP (экранированная фольговая витая пара) обеспечивают экранирование между парами и общим экраном в оболочке кабеля витой пары с сопротивлением 100 Ом. Этот тип экранирования защищает от электромагнитных помех от входа или выхода из кабеля, а также защищает соседние пары от перекрестных помех.

Кабель

S / STP [4] имеет индивидуальное экранирование (например, кабель STP), а также имеет внешний металлический экран, покрывающий всю группу экранированных медных пар (например, S / UTP). Этот тип кабеля обеспечивает наилучшую защиту от помех от внешних источников, а также исключает посторонние перекрестные помехи. [4]

Обратите внимание, что разные поставщики и авторы используют разную терминологию (т.е. STP использовался для обозначения как STP-A, S / STP, так и S / UTP). [3] См. Ниже попытку ISO / IEC стандартизировать различные обозначения на международном уровне.

Сравнение некоторых старых и новых сокращений согласно ISO / IEC 11801:

Старое название Новое название экран кабеля парное экранирование
UTP U / UTP нет нет
STP U / FTP нет фольга
FTP F / UTP фольга нет
S-STP S / FTP плетение фольга
S-FTP SF / UTP фольга, плетение

Код перед косой чертой обозначает экранирование самого кабеля, а код после косой черты определяет экранирование отдельных пар:

TP = витая пара
U = неэкранированный
F = экран из фольги
S = экран в оплетке

Кабель с одножильным сердечником

против многожильного кабеля

В кабеле с одножильным сердечником используется по одному сплошному проводу на каждый проводник, а в четырехпарном кабеле всего восемь одножильных проводов.[6] В многожильном проводе используется несколько проводов, намотанных друг на друга в каждом проводе, а в четырех парах с семью прядями на проводник всего 56 проводов (2 на пару x 4 пары x 7 прядей). [6]

Кабель с одножильным сердечником предполагается использовать для стационарных участков. Он менее гибкий, чем многожильный кабель, и более склонен к выходу из строя при многократном сгибании. Многожильный кабель используется для выводов на коммутационной панели и для соединений от настенных портов к оконечным устройствам, поскольку он сопротивляется растрескиванию проводов.Многожильный сердечник обычно дороже, чем сплошной сердечник.

Разъемы

должны быть разработаны иначе для одножильных сердечников, чем для многожильных. Использование соединителя с кабелем неправильного типа может привести к ненадежной прокладке кабеля. Вилки, предназначенные для одножильных и многожильных сердечников, легко доступны, а некоторые поставщики даже предлагают вилки, предназначенные для использования с обоими типами. Вставные блоки на патч-панели и гнездах настенного порта предназначены для использования с одножильным кабелем.

Преимущества

  • Это тонкий гибкий кабель, который легко протянуть между стенами.
  • Через одни и те же кабельные каналы можно провести больше линий.
  • UTP стоит меньше на метр / фут, чем любой другой тип кабеля LAN.
  • Можно предотвратить входящие в кабель или исходящие от него электрические помехи. [7]
  • Перекрестные помехи сведены к минимуму. [7]

Недостатки

  • Восприимчивость витой пары к электромагнитным помехам во многом зависит от схемы скручивания пары (обычно запатентованной производителями), которая остается неизменной во время установки.В результате к кабелям витой пары обычно предъявляются строгие требования к максимальному натяжению при растяжении, а также к минимальному радиусу изгиба. Эта относительная хрупкость кабелей витой пары делает их установку важной частью обеспечения рабочих характеристик кабеля.
  • В видеоприложениях, которые отправляют информацию по нескольким параллельным сигнальным проводам, витая пара может приводить к задержкам передачи сигналов, известным как перекос, что приводит к незначительным дефектам цвета и двоению изображения из-за неправильного выравнивания компонентов изображения при рекомбинации в устройстве отображения.Перекос возникает из-за того, что витые пары в одном кабеле часто используют разное количество витков на метр, чтобы предотвратить перекрестные помехи между парами с одинаковым числом витков. Перекос можно компенсировать, изменяя длину пар в клеммной коробке, чтобы ввести линии задержки, которые компенсируют провисание между более короткими и более длинными парами, хотя точную требуемую длину сложно рассчитать и варьировать в зависимости от общей длины кабеля. .

Второстепенные варианты витой пары

Витая пара с нагрузкой

Витая пара с намеренно добавленной индуктивностью, что раньше было обычной практикой в ​​телекоммуникационных линиях.Дополнительные катушки индуктивности известны как нагрузочные катушки и уменьшают затухание для частот голосового диапазона, но увеличивают его на более высоких частотах. Катушки нагрузки вызывают искажения в голосовой полосе на очень длинных линиях. [8]. В этом контексте линия без катушек нагрузки называется ненагруженной линией.

Связанная витая пара

Вариант с витой парой, в котором пары соединены по отдельности для повышения прочности кабеля. Первоначально разработанный компанией Belden, он означает, что электрические характеристики кабеля сохраняются, несмотря на грубое обращение.

Витой ленточный кабель

Вариант стандартного ленточного кабеля, в котором смежные пары проводников скручены и скручены. Скрученные пары затем слегка скрепляются друг с другом в виде ленты. Периодически вдоль ленты есть короткие участки без скручивания, чтобы можно было заделать разъемы и заголовки печатных плат с использованием обычных методов IDC ленточного кабеля.

Щелкните здесь, чтобы увидеть оригинальную статью.

Витая пара

Витая пара Подразделы

Конфигурации витой пары, показанные на рис.13,2 обеспечивает хорошее экранирование низких частот. Нежелательные сигналы, как правило, в равной степени соединены с каждой линией пары. Дифференциальный приемник поэтому полностью устранит помехи.

Рисунок 13.2: конфигурация витой пары

Согласно П. Лефферсону [58] характеристика импеданс и эффективная диэлектрическая проницаемость витой пары могут быть рассчитывается следующим образом.

с участием

(13.9)

где — угол наклона скрутки; угол между центральная линия витой пары и скрутка. Было обнаружено, что это оптимально от 20 до 45. обозначает количество витков на длину. Уравнение (13.9) действительно для пленки изоляции, для более мягкого материала ПТФЭ его следует модифицировать как следует.

(13,10)

Если предположить, что воздух является диэлектриком вокруг проводов, получаем замену 1 в экв. (13,8). Всего провода длина до скручивания в пересчете на количество витков составляет

(13.11)

Постоянная распространения общей линии передачи равна дано

(13,12)

Используя некоторые преобразования формулы, получаем выражение с и без угловой частоты.

(13,13)

Для высоких частот уравнение (13.13) можно аппроксимировать к

(13,14)

Таким образом, действительная часть постоянной распространения дает

(13.15)

С участием

(13,16)

выражение в уравнении (13.15) можно записать как

(13,17)

где обозначает потери в проводнике и диэлектрические потери.

Потери проводника

Листовое сопротивление R ‘проводника линии передачи определяется выражением

(13.18)

тогда как удельное сопротивление материала проводника и эффективная площадь проводника, перпендикулярного к направление распространения.На более высоких частотах область проводник уменьшается за счет скин-эффекта. Глубина скин-фактора определяется выражением

(13,19)

Таким образом, эффективная площадь одиночного круглого провода дает

(13.20)

где обозначает радиус провода. Это означает, что в целом постоянная затухания в проводнике для одиночного провода дает

(13.21)

Диэлектрические потери

Диэлектрические потери определяются тангенсом угла диэлектрических потерь.

(13,22)

С участием

(13,23)

уравнение (13.22) можно переписать в виде

(13,24)

где обозначает фазовую скорость, скорость света, эффективная диэлектрическая проницаемость и длина волны в свободном пространстве. С этими выражениями под рукой можно найти формулу для диэлектрических потерь линия передачи.

(13,25)

Общие потери конфигурации витой пары

Потери при передаче состоят из потерь в проводнике, диэлектрических потерь как а также радиационные потери. Приведенные выше выражения для проводника и диэлектрические потери считаются приближениями первого порядка. Потери в проводнике получены для одиночного круглого провода. В общие потери в проводнике из-за сдвоенных проводов должны быть увеличены вдвое. В диэлектрические потери можно использовать как есть.Радиационные потери не учитываются.


Этот документ был создан Stefan Jahn на 30 декабря 2007 г. с использованием latex2html.

Витая пара — Инструмент | Сообщество EEWeb

Введение

Два проводника могут создать линию передачи. Чтобы создать эффектную линию передачи с двумя проводами, лучше всего создать витую пару. Часто при работе с проводами легко создать большие петли обратного пути, если не уделять этому пристального внимания.Витая пара помогает создать более однородную индуктивность и емкость на единицу длины провода, чтобы обеспечить постоянный импеданс, сохраняя обратный путь как можно ближе к сигналу.

Описание

Геометрия витой пары, на которую мы должны обратить особое внимание, — это расстояние между двумя проводниками (от центра к центру) и диаметр проводящего провода. Эффективная диэлектрическая проницаемость материала между двумя проводниками будет где-то между диэлектрической проницаемостью изоляции на проводах и относительной диэлектрической проницаемостью воздуха (1).

Характеристические свойства витой пары
  • Характеристический импеданс Характеристический импеданс витой пары — это импеданс, который будет восприниматься сигналом при движении по проводнику.
  • Задержка распространения Задержка распространения сигнала — это время, за которое сигнал проходит определенное расстояние. Этот инструмент рассчитывает время задержки в дюймах на наносекунду.
  • Индуктивность на единицу длины Индуктивность сигнала очень важна.Особенно при создании модели ЛЭП в инструменте моделирования. Этот инструмент вычисляет индуктивность в наногенри на дюйм
  • Емкость на единицу длины Емкость сигнала часто требуется при создании модели линии передачи в инструменте моделирования. Этот инструмент рассчитывает емкость в пикофарадах на дюйм
Модели линии передачи по витой паре

Модели были созданы для приближения характеристик микрополосковой линии передачи.

Номер ссылки

[1] Импеданс кабеля

[2] Омикулятор Домашняя страница

Сопутствующие товары: Провода и кабели

Тестирование производительности кабелей витой пары

В этой работе представлены характеристики кабелей витой пары, которые играют важную роль в передаче данных. В этом документе категория 5, расширенная как тип неэкранированной витой пары, была выбрана для проверки всех испытаний на нее в соответствии с ISO / IEC 11801 как одной из спецификаций международного стандарта.Случайные образцы были отобраны из кабельного рынка. Все тесты проводились на этих образцах, чтобы убедиться в их достоверности и соответствии международным стандартам. После тестирования отобранных образцов было обнаружено, что 4% не удовлетворяют требованиям международного стандарта, а 96% — требованиям международного стандарта.

1. Введение

Сегодня общение входит в нашу повседневную жизнь во многих различные способы, которыми очень легко упустить из виду множество его граней [1].В последние годы большинство из нас осознали решающее влияние телекоммуникационные системы в нашей современной жизни, разрушившие географические границы между людьми во всем мире.

Высокоскоростная передача данных по кабелю витой пары действительно является сложной задачей и в настоящее время представляет большой интерес [2–5]. Витая пара кабели, используемые для передачи телекоммуникационных услуг, состоят из пучков пары медных проводов, соединяющие центр проводов с потребителями [6].Витая пара кабели также обычно используются для соединения между различными частями системы в области телекоммуникаций [7]. Кабели витой пары хорошо известны проектировщики и установщики компьютерных сетей.

Кабели после изготовления должны соответствовать несколько жестких испытаний на заводе для проверки их пригодности для использования. Основная часть в эта статья посвящена этим тестам и сравнению характеристик витых пара кабелей на рынке кабелей со спецификацией международного стандарта.

Работа организована следующим образом. Следующий это введение, международная стандартная спецификация ISO / IEC 11801, используемая для производства кабелей витой пары приведен в разделе 2. Параметры эксплуатационных испытаний приведены в Раздел 3. Экспериментальные результаты и обсуждение представлены в разделе 4. Заключение. представлен в Разделе 5.

2. Спецификация международного стандарта ISO / IEC 11801

В реальной производственной среде это очень сложные, чтобы получить готовые кабели с требуемыми характеристиками, которые соответствуют как рекомендации международных стандартов, так и запросы клиентов с минимальные затраты.Это проблема, над которой исследователи все еще работают. лучше всего решить. Международная спецификация унифицировала разработку, производство, тестирование и поддержание высокого качества продукции.

Стандарты вносят огромный вклад в большинство аспектов нашей жизни, хотя вклад невидим. Люди обычно не осознают, какую роль играет стандарты повышения уровня качества, безопасности, надежности, эффективности и взаимозаменяемость, а также предоставление таких преимуществ по экономичной цене [8].

Международные организации, разрабатывающие международные стандарты, — это Международная электротехническая комиссия. (IEC), Международной организации по стандартизации (ISO) и Международный союз электросвязи (ITU).

Одна из спецификаций международного стандарта при испытании кабеля витая пара используется (ISO / IEC 11801), который выбран в качестве примера для проведения испытаний в соответствии с ним.

Стандарт ISO / IEC 11801 определяет общую кабельную систему, которая является приложением независима и поддерживает открытый рынок кабельных компонентов.Он разработан чтобы предоставить пользователям гибкую схему кабельной разводки, позволяющую легко и экономично вносить изменения в осуществлять. Кроме того, он обеспечивает промышленность кабельной системой, которая будет поддерживать текущее активное оборудование и обеспечивает основу для будущего разработки [9].

3. Параметры теста производительности
3.1. Длина

Длина определяется как физическая длина или длина оболочки кабеля. Это должна соответствовать длине, полученной из маркировки длины, обычно обнаружил на внешней оболочке кабеля.Физическая длина отличается от электрическая или винтовая длина, которая является длиной медные проводники. Физическая длина всегда будет немного меньше электрической. длина, обусловленная скручиванием проводов [10].

В тесте есть предел, который нельзя превышать. Этот предел равен 361 футам.

3.2. Задержка распространения

Задержка распространения или задержка — это мера времени, необходимого для распространения сигнала от одного конца цепь к другому.Это измерение необходимо выполнить для каждого из четыре пары проводов. Задержка измеряется в наносекундах (нс). Типичная задержка для категория 5e немного меньше 5 наносекунд на метр (худший случай допустимое значение составляет 5,8 нс / м, как показано в ISO / IEC 11801). 100-метровый кабель может иметь задержку, равную 500 нс (допустимый худший случай — 580 нс / м).

3.3. Смещение задержки

Смещение задержки распространения — это разница между задержкой распространения в самой быстрой и самой медленной парах кабеля UTP.Кабель должен иметь перекос менее 50 наносекунд на 100-метровом канале в соответствии с ISO / IEC 11801. Чем меньше перекос, тем лучше. Все, что меньше 25 наносекунд, считается превосходно. Отклонение от 45 до 50 наносекунд является минимально приемлемым.

3.4. Затухание

Электрические сигналы, передаваемые по линии связи, теряют часть своей энергии по мере прохождения связь, как показано на рисунке 1. Затухание измеряет количество энергии, которое теряется, когда сигнал поступает на принимающий конец кабельной линии.В измерение затухания позволяет количественно оценить влияние сопротивления кабельной проводки. ссылка предлагает на передачу электрических сигналов.


Согласно ISO / IEC 11801, затухание на частотах, соответствующих расчетным значения менее 4,0 дБ вернутся к максимальному требованию 4,0 дБ и затухание каждой пары в категории 5e будет соответствовать требованиям, установленным следующая формула [9]: √1,05 × (1,9108𝑓 + 0,022 × 𝑓 + 0,2√𝑓√) + 4 × 0,04 × 𝑓.(1)

3.5. Перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT)

Когда ток течет по проводу, создается электромагнитное поле, которое может мешать сигналам на соседних провода. По мере увеличения частоты этот эффект усиливается. Каждая пара скрученный, потому что это позволяет противоположным полям в паре проводов отменять каждое Другие. Чем круче поворот, тем эффективнее отмена и тем выше данные скорость поддерживается кабелем.

Согласно ISO / IEC 11801, СЛЕДУЮЩИЙ каждой пары будет соответствовать требованиям выводится по следующей формуле [9]:  − 20log1065.3−15log𝑓 / −20 + 2 × 1083−20log𝑓 / −20. (2)

3.6. Сумма мощности NEXT (PSNEXT)

Сумма мощности NEXT (PSNEXT) — это расчет, а не измерение. PSNEXT — это полученный из суммирования отдельных эффектов СЛЕДУЮЩИХ на каждую пару остальные три пары.

Согласно ISO / IEC 11801, PSNEXT каждой пары будет соответствовать требования, полученные по следующей формуле [9]:  − 20log1062.3−15log𝑓 / −20 + 2 × 1080−20log𝑓 / −20. (3)

PSNEXT пары k , PSNEXT ( k ), вычисляется из пары NEXT ( i , k ) соседних пар i , 𝑗 = 1,…, 𝑛, следующим образом: PSNEXT𝑘 = — 10log𝑛𝑖 = 1, 𝑖 ≠ 𝑘10 − NEXT𝑖𝑘 / 10, (4) где, i — номер мешающей пары, k — количество нарушенная пара, n — общее количество пар, а NEXT ik — ближайший конец потери перекрестных помех из пары i в пара к .

3.7. Равноуровневые перекрестные помехи на дальнем конце (ELFEXT)

ELFEXT — это скорее расчетный результат. чем измерение. Он получается путем вычитания затухания мешающая пара от перекрестных помех на дальнем конце (FEXT), эта пара вызывает в соседняя пара. Это нормализует результаты по длине.

Согласно ISO / IEC 11801, ELFEXT каждой пары будет соответствовать требованиям, выведенным из следующих формула [9]: − 20log1063,8−20log𝑓 / −20 + 4 × 1075,1−20log𝑓 / −20.(5)

ELFEXT ik пар i и k есть вычисляется следующим образом: ELFEXT𝑖𝑘 = FEXT𝑖𝑘 − IL𝑘, (6) где, i — номер нарушенная пара, k — номер мешающая пара, FEXT ik — потеря перекрестных помех на дальнем конце из пары i в пару k , а IL k — вносимые потери пары к .

3.8. Сумма мощности равного уровня на дальнем конце (PSELFEXT)

Сумма мощности ELFEXT (PSELFEXT) на самом деле является расчет, а не измерение.PSELFEXT происходит от алгебраическое суммирование отдельных эффектов ELFEXT для каждой пары с помощью остальные три пары. Для каждого конца есть четыре результата PSELFEXT.

Согласно ISO / IEC 11801, PSNEXT каждого пара будет удовлетворять требованиям, полученным по следующей формуле [9]:  − 20log1060,8−20log𝑓 / −20 + 4 × 1072,1−20log𝑓 / −20. (7)

3.9. Возвратные потери (RL)

Влияние неправильного характеристического импеданса измеряется более точно и представлено количественным возвратом потеря.

Обратные потери (RL) — это мера всех отражений, вызванных несоответствие импеданса во всех точках линии и выражается в децибел (дБ).

Согласно ISO / IEC 11801 возвратные потери будут соответствовать требованиям выводится по следующей формуле [9]: 𝑓30−10log. (8)

4. Экспериментальные результаты

Для получения оптимальной производительности для кабель витой пары, он должен соответствовать характеристикам кабельной разводки. системы.Чтобы приблизиться к процессу производства кабелей, просто необработанный медь вытягивается на стержни разного диаметра, которые позже будут вытянуты на требуемые диаметры проводов.

После этого он изолируется подходящим изоляционным материалом, чтобы производят одиночный провод.

Первое требование — предоставить электрическая изоляция проводов друг от друга путем изоляции отдельных проводов [10]. Без надлежащей изоляции и использования защитных материалов провода и кабели не будут функционировать должным образом или безопасно, и они не прослужат очень долго [11].

Эти изоляционные провода собираются в пары, которые, в свою очередь, собираются вместе, а затем покрываются подходящей оболочкой для создания финальный кабель.

Оболочка кабеля предотвратит любые повреждение жилы кабеля из-за воздействия внешнего механического напряжения и, в зависимости от типа используемого материала он также может играть очень значительную участвует в защите жилы кабеля от внешних электрических помех [12].

На рисунке 2 показаны адаптеры интерфейса тестирования кабельной катушки DSP-SPOOL Fluke Networks. используется для тестирования кабелей витой пары [13].


Параметры испытаний производительности для Cat 5e определены в ИСО / МЭК 11801. Испытание каждого образца должно содержать все параметры, как обсуждалось ранее. Чтобы пройти тест, все измерения (при каждая частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц) должна соответствовать или превышать предельное значение, определенное в вышеупомянутом стандарте, в противном случае образец не смогли.

При работе с кабельным рынком обнаруживается, что большое количество образцов Кабели витой пары производились во многих странах.После тестирования этих отобранных образцов выяснилось, что 96% пройдены. и удовлетворяют требованиям международного стандарта, в то время как 4% не соответствуют требованиям и не соответствует требованиям международного стандарта.

Пройденный образец кабеля витой пары — образец, в котором все измерения (на каждом частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц) должна соответствовать или превышать предельное значение определено в ISO / IEC 11801.

Анализ пропущенного образца приведен на рисунках 3–11.Существует предел, который нельзя превышать. Обсуждаются все параметры тестирования производительности раньше не превышайте этот предел.


Как показано на Рисунке 3, существует предел, равный 361 футу, и количество переданных образцов не превышает этого предела.

Как показано на рисунке 4, хотя распространение задержка пройденных отсчетов имеет наихудшие значения пар 12 и 78, равных 432 наносекунды, но эти значения задержки распространения не превышают 580 наносекунд.


Как показано на рисунке 5, хотя задержка перекоса пройденные выборки имеют худшие значения пар 12 и 78, которые равны 14 наносекундам, но эти значения перекоса задержки равны отличные результаты, так как они не превышают 25 наносекунд.


Как показано на рисунке 6, затухание прошедших выборок пары 1,2, пары 3,6, пара 4,5 и пара 7,8 не превышают лимит.


Как показано на рисунке 7, хотя NEXT между парой 3,6 и парой 7,8 имеет худшее значение, которое равно 38.3 дБ на 85,6 МГц, но не превышает предела. СЛЕДУЮЩИЕ из пройденных образцов между каждой парой и другими не превышает предела.


Как показано на рисунке 8, хотя PSNEXT пара 36 имеет наихудшее значение, равное 37,9 дБ на частоте 85,6 МГц, но не превышает Лимит. PSNEXT пройденных выборок пар 12, 36, 45 и 78 не превышает предел.


Как показано на рисунке 9, хотя ELFEXT между парами 45 и 36 имеет худшее значение, равное 31.7 дБ на 67 МГц, но это не превышает лимит.


Как показано на рисунке 10, хотя PSELFEXT пары 36 имеет наихудшее значение, равное 31,7 дБ на частоте 67 МГц, но не превышает Лимит. PSELFEXT пройденных выборок пар 12, 36, 45 и 78 не превышает Лимит.



Как показано на Рисунке 11, хотя возвратные потери пара 36 имеет наихудшее значение, равное 21,9 дБ на частоте 86,8 МГц, но не превышает Лимит.Обратные потери прошедших отсчетов пар 12, 36, 45 и 78 не превышают Лимит.

С другой стороны, вышедший из строя образец скрученной пара кабелей — это образец, по которому некоторые измерения (частота в диапазоне от 1 МГц до 100 МГц), чтобы не было предельного значения, определенного в ISO / IEC 11801.

Анализ отказавшего образца приведен на рисунках 12–20. Существует предел. которое не должно быть превышено. Хотя распространение задержка, перекос задержки, ELFEXT и PSELFEXT не превышают этот предел, но проблема в затухание, NEXT, PSNEXT и RL, которые превышают этот предел, и, конечно, имеет влияние на передачу данных.


Как показано на рисунке 12, существует предел, равный 361 футам, и неудавшиеся образцы не превышают этот предел.

Как показано на рисунке 13, хотя задержка распространения неудачных выборок худшие значения пары 45, равные 520 наносекундам, но это значение задержка распространения не превышает допустимого наихудшего случая, равного 580 наносекунд.


Как показано на рисунке 14, хотя перекос задержки неудачные образцы имеют худшее значение пары 45, равное 23 наносекундам, но это значение перекоса задержки не превышает установленный предел.


Как показано на Рисунке 15, хотя затухание пары 12 не превышает предела, но затухание пар 36, 45, и 78 превышает лимит.


Как показано на рисунке 16, хотя ДАЛЕЕ между парами 36–45 и 36–78 не превышает предела, но СЛЕДУЮЩИЙ неудачных выборок между парами 12–36, 12–45, 12–78 и 45–78 превышает предел, а наихудшее значение пар 12–45 равно 29 дБ на 47,6 МГц.


Как показано на рисунке 17, хотя PSNEXT из пара 36 не превышает лимит, но PSNEXT неудачных выборок между парами 12, 45 и 78 превышают предел, а худшее значение пары 45 равно 29 дБ. в 47 лет.6 МГц.


Как показано на рисунке 18, ELFEXT неудачных выборок между каждой парой и другими не превышают лимит.


Как показано на рисунке 19, PSELFEXT сбой выборок каждой пары не превышает лимита.



Как показано на Рисунке 20, хотя возвратные потери пары 45 не превышают лимит, но возвратные потери неудачных образцов между парами 12, 36 и 78 превышают предел, а худшее значение пары 36 равно 17.7 дБ на 89,2 МГц.

Есть другие первичные тесты, которые можно сделать на каждом отдельном проводе кабеля витой пары как целостность, сопротивление и удлинение.

О компании целостность, чтобы убедиться, что между проводами нет короткого замыкания, просто этот тест Это можно сделать с помощью любого устройства для проверки короткого замыкания / непрерывности, например, мультиметра. Выбранные кабели для тестирования есть непрерывность, а без непрерывности нет параметров для кабели.

Что касается сопротивления, все одиночные провода прошедшего образца имеют сопротивление в диапазон от 81.От 76 Ом / км до 81,88 Ом / км. Максимальное допустимое сопротивление для каждого проводника составляет 84 Ом / км по международному стандарту и выше что образец не работает.

О проценте удлинения, все изолированные материалы проводов прошедшая выборка имеет диапазон значений от 550% до 690%. Минимальное удлинение разрешенный процент для изолированных материалов проводов составляет 400% в соответствии с Международный стандарт.

О силе натяжения, все изоляционные материалы проводов прошли Образцы имеют диапазон значений от 24 Н / мм 2 до 27 Н / мм 2 .В минимальная допустимая сила натяжения для изолированных материалов проводов составляет 22,1 Н / мм 2 в соответствии с международным стандартом.

Основной тест, который должен Pass — это испытание на электрическую прочность, при котором кабель подвергается более высокой напряжение, чем реальное рабочее напряжение в течение определенного периода. В Цель этого испытания — убедиться в совершенстве изоляции. Если есть слабое место в изоляции, оно не должно пройти проверку.

Основное отличие видов скрученных пара кабелей — это производительность кабеля на более высокой частоте, что означает более высокую категория. С наибольшим развитием производства кабелей, похоже, что новые типы кабелей витой пары, которые имеют номер более высокой категории, чем улучшенная категория 5. Это означает, что для повышение производительности в кабелях витой пары, все тесты были сделано на них, чтобы убедиться в их действительности и соблюдении спецификация международного стандарта.

5. Заключение

В данной статье представлена ​​улучшенная категория 5 как неэкранированная витая пара. кабелей и проводит все испытания в соответствии с ISO / IEC 11801 в качестве одного из международные стандартные спецификации.

Параметры, используемые для проверки производительности: задержка распространения, задержка. перекос, затухание, потеря перекрестных помех на ближнем конце (NEXT), сумма мощности NEXT (PSNEXT), перекрестные помехи на дальнем конце равного уровня (ELFEXT), перекрестные помехи на дальнем конце равного уровня суммирования мощности (PSELFEXT) и возврат потеря.

При работе со случайными выборками скрученных парных кабелей, выбранных на рынке кабелей, обнаружено, что 96% эти образцы прошли и соответствуют международным стандартам. На с другой стороны, 4% этих образцов были неудачными и не соответствовали требованиям Международный стандарт.

Образцы, прошедшие проверку качества, должны быть приемлемыми для всех испытаний согласно спецификации международного стандарта.

Заказчик должен просмотреть эти тесты в соответствии с в соответствии со спецификацией международного стандарта.

Качественный плоский ленточный кабель витая пара Лучше всего для электромонтажных целей Сертифицированная продукция

Использование. Ленточный кабель витая пара в организации нескольких проводов во многих современных устройствах увеличился. Чтобы удовлетворить высокий спрос на недорогие устройства для организации и потоковой передачи многопроводных систем, Alibaba.com предлагает услуги премиум-класса. Ленточный кабель типа «витая пара» из прочной изоленты, резины или винила. Файл. Ленточный кабель типа «витая пара» , предлагаемый на нашем сайте, эффективно защищает ваши провода от воздействия истирания и вибрации, сохраняя при этом оборудование в максимально рабочем состоянии.

Наши качественные и доступные. Ленточный кабель типа «витая пара» , доступный для продажи, включает в себя высококачественные материалы и функции, такие как провода, разъемы и терминаторы. Разные типы и размеры. Ленточный кабель типа витая пара В используются различные типы клемм и разъемов, поэтому возможности и надежность жгутов проводов варьируются от продукта к продукту. У нас есть большой ассортимент товаров высшего качества. Ленточный кабель типа «витая пара» для множества различных приложений, включая электронику, автомобили, шасси, двигатели, электрические устройства и многое другое.

Наш. Ленточный кабель типа витая пара доступен в термоусадочной упаковке, с тканой внешней оболочкой или простой стяжкой-молнией, и представлены в различных дизайнах и стилях, которые вам понравятся. Качественные и долговечные покрытия на нашем сайте. Ленточный кабель с витой парой делает их достаточно прочными, чтобы выдерживать влажность, резкие температуры, ультрафиолетовые лучи и сильную грязь. Покупатели могут выбирать из широкого ассортимента. Ленточный кабель типа «витая пара» , гибкий, легкий и компактный, устанавливается в зонах с ограниченным расстоянием.

Посетите Alibaba.com, чтобы найти лучшее. Ленточный кабель типа «витая пара» , соответствующий вашему бюджету и целям. Наша продукция должна быть высококачественной и доступной по цене, чтобы соответствовать бюджетным потребностям оптовых и розничных торговцев.

Тип витой пары OKIFLEX (UL20591) | Плоский кабель | Электрический провод и кабель | Продукция

Тип витой пары OKIFLEX (UL20591)

СТИЛЬ UL 20591 80 градусов 150 В

Характеристики

  • Этот кабель представляет собой витую пару, состоящую из двухжильных проводов, скрученных друг с другом.
  • Непрерывная конструкция состоит из скрепленных (плоских) и несвязанных (витая пара) секций, что делает этот кабель пригодным для фиксированной проводки, в которой он закруглен или изогнут.
  • Этот продукт не наносит вреда окружающей среде. Изоляция не содержит специальных антипиренов на основе бромидов (PBDE, PBB) или тяжелых металлов, таких как Pb, Cr6 +, Cd или Hg. Кроме того, кабель соответствует стандарту RoHS (который ограничивает использование определенных токсичных веществ, содержащихся в электрическом и электронном оборудовании).

Приложения

Оптимально для внутренней стационарной проводки компьютеров, периферийного оборудования, оборудования связи, оргтехники и т. Д.

Форма

Характеристики

Сопротивление проводника Ом / км (20 градусов) 222 или менее Характеристическое сопротивление * 1 Ом Прибл. 140
Сопротивление изоляции МОм-км (20 градусов) 100 и более Задержка распространения * 1 нс / м Прибл.5,0
Выдерживаемое напряжение, среднеквадратичное значение / мин 1500 Перекрестные помехи на ближнем конце * 1% Прибл. 4,8
Емкость * 1 пФ / м Прибл. 44 Характеристики огнестойкости VW-1
  • * 1: Значения для измеренного проводника соответствуют режиму GSG.

Название артикула и основные цвета

TPFLEX-N () P-7 / 0,127-250 Красный — Серый — Серый — Серый — Зеленый… жила 1 = красный, жила 5-й жилы = зеленый, остальные жилы = серый
TPFLEX-N4 () P-7/0.127–250 Коричневый — Красный — Оранжевый — Желтый — Зеленый — Синий — Пурпурный — Серый — Белый — Черный… (Повторяется в дальнейшем.)
  • * 2: Введите количество пар в соответствии с таблицей конфигурации типов ниже в ([1]).

Таблица типовой конфигурации

Количество пар (количество жил) Проводник Изоляция Размах мм Общая ширина мм Шаг жил мм Стандартная длина
5 (10) 7/0.127
(AWG28)
Эластичный ПВХ 11,43 12,7 1,27 30,5 м / бобина (100 футов)
8 (16) 19,05 20,3
10 (20) 24,13 25,4
13 (26) 31,75 33,0
15 (30) 36,83 38,1
17 (34) 41,91 43.2
20 (40) 49,53 50,8
25 (50) 62,23 63,5
30 (60) 74,93 76,2
32 (64) 80.01 81,3

К началу страницы

Основы проводов и кабелей | Часть I

В этой главе вы узнаете о

  • Типы проводов, изоляция и материалы оболочки
  • Типы, конструкция и характеристики кабелей
  • Характеристики кабеля, затухание, подавление и помехи

Так же, как дом построен на его фундаменте, сеть домашней автоматизации строится на его проводке.Домашние сети всех типов, и даже беспроводные сети, построены на основе электрических, коммуникационных и аудиовизуальных проводов.

Несметное количество стандартов, руководств, типов кабелей и проводов может немного сбивать с толку, но когда вы организовываете их по различным системам в доме, на самом деле все не так уж сложно. В этой главе основное внимание уделяется различным типам кабелей и их конструкции, характеристикам, характеристикам и тому, как каждый из них обычно используется в проекте домашней автоматизации.В домашних электрических, аудио, видео и системах управления используется множество различных проводов и кабелей. В этой главе представлены основные сведения о проводе или кабеле, используемом в каждом из этих различных приложений в доме.

Электропроводка и кабель

Бытовая электропроводка фактически включает в себя всю домашнюю электропроводку, но пока мы хотим сосредоточиться на электропроводке низкого напряжения. Если вы планируете использовать любую из этих проводок в качестве компонента домашней сети любого типа, важно, чтобы эта проводка соответствовала определенным стандартам и кодам.

Низкое напряжение в сравнении с высоким напряжением

При прокладке провода и кабеля в доме необходимо знать характеристики напряжения используемого кабеля. Существуют определенные типы кабелей, для которых указано низкое напряжение, а для кабелей — высокое. Кабель низкого напряжения предназначен для передачи более низких уровней напряжения переменного тока (AC) и постоянного тока (DC), чем высокое напряжение. Я знаю, что это может показаться очевидным, но между этими двумя типами кабелей существует достаточная разница, поэтому электрики сертифицируются отдельно для установки того или другого.В Таблице 1-1 перечислены основные категории кабелей и указаны допустимые диапазоны напряжений.

Таблица 1-1: Электропроводка ПЗН, НН и ВН и характеристики их напряжения

Тип кабеля

Напряжение постоянного тока

Напряжение переменного тока

Использование

Сверхнизкое напряжение (ELV)

<120 вольт (В)

<50 В

Аудио, видео, телефон, кабели для передачи данных

Низкое напряжение

120–750 В

50–500 В

Электропроводка стандартная бытовая

Высокое напряжение

> 1.5 кВ

> 1 кВ

ЛЭП до дома

Низковольтная проводка

Не существует специального определения того, что обычно называют проводкой низкого напряжения. В некоторых ссылках под низким напряжением понимается электрическая проводка с напряжением менее 30 В переменного тока (AC) или 60 В постоянного тока (DC). В другом справочнике оно определяется как менее 50 В переменного тока, а в другом — от 0 до 150 В переменного и постоянного тока.Фактически, термин «низковольтная проводка», который обычно используется для описания проводки связи, динамика, безопасности и управляющих сигналов, является скорее жаргонным термином, чем конкретной ссылкой. Однако в большинстве случаев электрики используют низкое напряжение для обозначения напряжения менее 50 вольт и сечения проводов менее 16 AWG.

Низковольтная проводка определяется как один из пяти типов цепей:

  • Цепи связи Эти цепи передают сигналы данных между устройствами, обычно подключенными к сети устройств.Цепи связи, такие как сети передачи данных, телефон и, в некоторых случаях, электрические кабели, подробно описаны в главах 3 и 10.
  • Сигнальные цепи Сигнальная цепь — это электрическая цепь, которая подает питание на электроприбор или электрическое устройство, которое производит визуальный световой сигнал или звуковой звуковой сигнал. Примерами сигнальных цепей являются дверные звонки, зуммеры, сигнальные лампы, датчики огня или дыма, системы сигнализации и другие типы систем безопасности.
  • Цепи дистанционного управления Цепи дистанционного управления — это электрическая цепь, которая управляет одной или несколькими другими цепями, контроллерами двигателей, магнитными контактами или электрическими реле.Схема дистанционного управления управляет подачей энергии на электрическое оборудование, такое как приборы, освещение и обогреватели, или выдает командные сигналы для управления их работой.
  • Цепи управления двигателем Цепь, передающая электрические сигналы, которые управляют работой устройства или контроллера двигателя, но не основной системой электроснабжения.
  • Цепи с ограничением мощности Цепи, которые не используются для сигнализации или дистанционного управления, когда мощность в линии ограничена, являются цепями с ограничением мощности.Схема освещения низкого напряжения, которая включает трансформаторы от 120 В до 12 В для управления лампами на 12 В, является примером схемы с ограничением мощности. Цепи с ограничением мощности ограничены до 30 В.

Напряжения

Вокруг много цифр напряжения. Вы можете читать или слышать о 110 В, 117 В, 120 В, 208 В, 220 В или даже 480 В. В разных странах или регионах мира есть разные электрические системы, и каждая электрическая система может поддерживать разное напряжение.

В Северной Америке электрические компании поставляют своим бытовым и коммерческим потребителям питание 240 В с расщепленной фазой, то есть два источника питания 120 В (плюс-минус 5 В).Электропроводка в каждом здании имеет встроенное сопротивление, которое может понижать напряжение в исходном питании до 110 В или 220 В на выходе. Таким образом, для всех целей 110 В — это то же самое, что и 120 В, независимо от того, как обозначены электрические устройства или спецификация установки. Если продукт имеет маркировку 110 В, это просто означает, что продукт способен работать при таком низком электрическом уровне.

Однако 208 В — это не уменьшение 240 В. Это напряжение трехфазной Y-цепи, у которой есть 120 В от любой нейтрали к горячей.Напряжение трехфазной Y-цепи, которая проходит 277 В от горячего к нейтрали, составляет 480 В. Однако большинство двигателей, предназначенных для работы от 480 В, обычно имеют маркировку 440 В. Смущенный? Не надо. Домашние сети в основном работают от 12 и 24 вольт.

Классы низкого напряжения

Цепи низкого напряжения

делятся на три класса цепей, как указано в Таблице 1-2.

Таблица 1-2: Классы цепей низкого напряжения

Класс

Тип

Вольт

Вольт-Ампер (мощность)

1

Ограниченная мощность,

30

1000

1

Дистанционное управление и сигнализация

600

Без ограничений

2

постоянного тока

30

100

3

постоянного тока

> 30 В

> 0.5, но не более 100 ВА

Несколько примеров цепей класса 2 — это низковольтное управление освещением, термостаты, системы безопасности, домофоны, аудиосистемы и компьютерные сети. Некоторые системы безопасности, домофоны и аудиосистемы также могут относиться к цепям класса 3. Каждый класс цепи также определяет класс кабеля, который необходимо использовать. В цепях класса 2 и 3 используемый кабель должен быть рассчитан на цепи класса 2 и 3 соответственно. В технических характеристиках производителя должен быть указан номинальный класс каждого продаваемого им кабеля, а рейтинг класса должен быть отмечен на кабеле как CL2 (класс 2) или CL3 (класс 3).

Электропроводка

Обычно проекты домашней автоматизации редко связаны с электропроводкой, за исключением подключения контроллера или сетевого адаптера к розетке. Однако, если вы устанавливаете проводку домашней сети в открытые стены или модернизируете проводку в существующей стене, вы должны быть в состоянии, по крайней мере, распознать общую электрическую проводку и ее характеристики.

Примечание

Большинство этих характеристик электрических проводов также обнаруживаются в проводке низкого напряжения.

Наиболее распространенная электропроводка, используемая сегодня в жилищном строительстве, — это

Напряжения во всем мире

Напряжение может иметь разные значения, особенно если речь идет о характеристиках и характеристиках проводки. Например, стандартные напряжения, используемые в спецификациях проводки, составляют 110 В, 117 В, 120 В, 208 В, 220 В и 480 В. В разных странах и регионах мира есть разные электрические системы, и каждая электрическая система может определять и передавать другое напряжение, чем в соседних странах.

В Северной Америке электрические компании поставляют частным и коммерческим потребителям питание с разделением фаз 240 В, 60 Гц (Гц), состоящее из двух источников питания 120 В (плюс или минус 5 В). Электропроводка в каждом здании имеет встроенное сопротивление, которое понижает напряжение исходного питания до 110 В или 220 В на выходе. В результате электрическое обслуживание в Северной Америке обозначается как 110 В (без учета номинального напряжения питания 120 В) или 220 В (без учета номинального напряжения 240 В).

В странах Европы электричество подается при номинальном напряжении от 220 до 230 В.Как и в случае с электричеством в Северной Америке, фактическое напряжение может варьироваться на 10 процентов. Некоторые страны предлагают 110 В на розетке, но все европейское электричество составляет 50 Гц (или 50 циклов), и этой разницы достаточно, чтобы путешественники из Северной Америки использовали преобразователь, как и европейские путешественники в Северной Америке.

Некоторые старые типы проводов, которые могут встретиться в доме, — это

.

Фотография любезно предоставлена ​​Маркусом Бернсом.

Калибр и характеристики проводов для жилых помещений

Сечение провода, используемого в доме, зависит от количества ампер в конкретной цепи.Например, если в цепи 20 ампер, следует использовать провод 12 калибра. См. Таблицу 1-3, в которой перечислены некоторые из распространенных схемных усилителей и подходящий калибр проводов для использования. Помните, что меньший калибр означает более крупный и менее гибкий провод. Если длина проводов превышает 100 футов, либо они помещаются в кабелепровод, либо устанавливаются в пучок с другими проводами, следует использовать провод следующего более толстого сечения, чтобы избежать падений напряжения и преодолеть проблемы с нагревом.

Таблица 1-3: Таблица между калибром проводов и током цепи

AWG / B&S *

CSA

Цепной ток

Ом на 1 тыс. Футов

Обычное использование

24 / кат. 5e

0.205

2,1

28,6

Связь

18–22

0,0480 — 0,0280

10–8

6.386 — 16.200

Термостаты, дверные звонки, системы безопасности

16

0.051

12

4,016

Аудио

14

0,0800

15

2,524

Светильники, розетки

12

0.1040

20

1,619

Светильники, розетки

10

0,1280

30

1.018

Кондиционер, сушилка для белья

8

0.1600

40

0,641

Электрическая плита центральная AC

6

0,1920

60

0,403

Центральный кондиционер, электропечь

* AWG — американский калибр проводов; B&S относится к Брауну и Шарпу, что эквивалентно AWG; CSA относится к Канадской ассоциации стандартов.

Кабель витой пары

Витая пара — безусловно, самый популярный инсталлируемый носитель для работы в сети практически в любом типе сети по многим причинам, в том числе из-за того, что он недорогой, простой в обращении и легкодоступный. Витая пара (TP) является стандартом де-факто как для сетей Ethernet, так и для сетей Token Ring.

Провод типа «витая пара» получил свое название от конструкции. Пары проводов калибра 24 (или более тяжелых) скручены друг вокруг друга, чтобы уменьшить влияние гашения между двумя проводами.Доступны два типа витой пары: неэкранированная и экранированная. Неэкранированная витая пара (UTP), показанная на рисунке 1-5, не имеет никакого экранирования от электромагнитных помех, о котором можно говорить, в то время как экранированная витая пара (STP), показанная на рисунке 1-6, имеет дополнительную обертку из фольги. для защиты внутренних проводов от электромагнитных помех и помех.


Рисунок 1-5: Конструкция проводки неэкранированной витой пары (UTP)


Рисунок 1-6: Экранированная витая пара (STP) имеет обертку из фольги для защиты от электромагнитных помех.

AWG и метрические сечения

Провода, включая жгуты, скрученные в кабель, имеют разные размеры во всем мире. В США провод измеряется с использованием стандарта AWG или American Wire Gauge. AWG измеряет диаметр провода по довольно сложной формуле, которая сводится к тому, что при уменьшении на каждые 6 калибров (скажем, с 24 AWG до 18 AWG) диаметр провода удваивается при измерении.

Во многих странах мира используются метрические калибры проволоки, согласно которым калибр проволоки в десять раз превышает диаметр проволоки в миллиметрах (мм).Например, метрическая проволока 40 калибра имеет диаметр 4 мм. Таким образом, при использовании метрической системы калибра проволоки с увеличением диаметра проволоки увеличивается и калибр проволоки. Это может вызвать некоторую путаницу между системой AWG и системой метрических размеров проволоки, поэтому обычно метрические размеры проволоки указываются в миллиметрах, а не в метрических калибрах. В таблице 1-4 показано сравнение сечения проводов AWG и метрических размеров проводов, обычно используемых в структурированных системах электропроводки.

Таблица 1-4: Сравнение калибра AWG и метрических размеров провода

AWG (в миллиметрах)

Размер метрической проволоки

10

2.588

12

2.304

14

1,628

16

1,290

18

1.024

20

0,081

22

0,065

24

0,511

26

0.404

28

0,320

Кабель UTP предназначен для различных целей в соответствии со спецификацией категории проводов, которая делит различные классы UTP на ряд категорий. Каждая категория из семи, определенных на сегодняшний день, определяет конкретное количество пар проводов, количество радиальных витков на фут (или витков на дюйм), количество пар проводов, рейтинг полосы пропускания, максимальную длину сегмента (участка) для производительность и рекомендуемое сетевое использование.В таблице 1-5 подробно описаны различные категории проводов UTP, которые называются «кошками». Наиболее распространенными категориями кабелей, используемых в структурированных системах электропроводки, являются Cat5, Cat5e и Cat 6.

Таблица 1-5: Стандарты кабелей UTP ANSI / TIA / EIA

Категория

Пропускная способность

Пары проводов

Максимальная длина сегмента

Приложения

Кат.1

128 Кбит / с

2

100 метров

POTS, ISDN, проводка дверного звонка, провод динамика

Кат. 2

4 Мбит / с

4

100 метров

Сети Token Ring

Кат. 3

10 Мбит / с

4

100 метров

10BaseT

Кат. 4

10-16 Мбит / с

4

100 метров

10 Мбит / с Ethernet

16 Мбит / с, Token Ring

Cat 5

100 Мбит / с

4

100 метров

100BaseT, банкомат, CDDI

Cat 5E

200 Мбит / с

4

100 метров

1000BaseT

Кат. 6

600 Мбит / с

4

100 метров

CDDI, 1000BaseT

Кат. 7

1 Гбит / с

Не определено

Несколько пар проводов с изолированной скруткой

Кабель витой пары получил свое название от стиля конструкции.Большинство кабелей TP имеют несколько пар проводов, обычно две или четыре пары. Каждая пара проводов намотана или скручена друг вокруг друга, чтобы защитить провода от помех и перекрестных помех. Чем больше перекруток проводов, тем лучше защита.

В Северной Америке UTP является наиболее часто используемым кабелем для установок низкого напряжения (LV). Однако за пределами Северной Америки обычно используются экранированная витая пара (STP) и две ее разновидности: экранированная витая пара (ScTP) и фольговая витая пара (FTP) (см. Рисунок 1-7).ScTP и FTP включают общий слой экранирования, но не обеспечивают такой защиты от помех, как STP.


Рисунок 1-7: Кабельная витая пара в фольге (FTP) обычно используется за пределами США

.

Фото любезно предоставлено Berk-Tek.

Кабель

UTP имеет множество кодов рейтинга, которые присваиваются органами, отвечающими за производительность и безопасность продукта, а также испытательными лабораториями. Коды первичных рейтингов для кабеля UTP определены NEC (Национальным электрическим кодексом), опубликованным Национальной ассоциацией противопожарной защиты.В Таблице 1-6 перечислены номиналы основных кабелей UTP.

Таблица 1-6: Номиналы кабеля NEC

Рейтинг

Описание

CM

Строительные кабели общего назначения, пригодные для применения без напорной камеры и стояка.

CMP

Горизонтальная разводка кабеля, подходящая для установки в воздуховодах и помещениях без кабелепровода.

CMR

Вертикальная кабельная разводка, подходящая для использования в установках с вертикальной шахтой.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель состоит из одиночного проводника с внутренним сердечником, который заключен в слой диэлектрической изоляции, который затем обернут наружным проводником и экраном из проволочной сетки. Кабель покрыт пластиковой оболочкой.Некоторые производители также добавляют дополнительные слои сетки или фольги между сеткой и внешней оболочкой. На рисунке 1-8 показана конструкция коаксиального кабеля.


Рисунок 1-8: Слои коаксиального кабеля RG6

Коаксиальный кабель

называется несимметричным кабелем, потому что у него один путь прохождения сигнала и один путь возврата. Провод с сердечником передает положительные сигналы к следующему устройству, а слой плетеной сетки кабеля передает любые обратные сигналы.

Различные классы коаксиальных кабелей, которые обычно используются в жилых системах:

  • RG6 Коаксиальный кабель этого типа представляет собой 75-омный кабель, обычно используемый в цифровых спутниковых системах, аналоговом телевидении, видеомагнитофонах, CCTV, CATV.Коаксиальный кабель RG6 является минимальным требованием для многих систем цифрового телевидения и для телевизионных антенных систем в многоквартирных домах. Кабели RG6 обычно заканчиваются разъемами F-типа.
  • RG11 Коаксиальный кабель этого типа довольно жесткий, и с ним сложно работать. Когда-то он был довольно популярен в сетях передачи данных Ethernet и включен в спецификации IEEE 802.3 Ethernet как 10Base2. Коаксиальные кабели RG11 обычно заканчиваются разъемами BNC.Этот кабель иногда используется для длинных кабелей для передачи цифрового телевидения.
  • RG58 Этот тип коаксиального кабеля с низкими потерями представляет собой 50-омный кабель диаметром 0,195 дюйма, который является хорошим кабелем общего назначения, обычно используемым для систем безопасности и видеодисплеев. Кабели RG 58 обычно заканчиваются разъемами BNC.
  • RG59 Этот тип коаксиального кабеля представляет собой 100-омный кабель с низкими потерями и диаметром чуть менее 1/4 дюйма, который является кабелем общего назначения, который может передавать примерно на 20 процентов более высокие частоты и немного больший предел затухания, чем RG58. кабель.Кабель RG59 подходит для базовых аналоговых телевизионных антенн в домах и для систем видеонаблюдения на коротких участках кабеля. Кабель RG59 обычно заканчивается разъемами F-типа.

Волоконно-оптический кабель

Оптоволоконный кабель

(см. Рис. 1-9), безусловно, является вариантом для установки домашней сети, но обычно не особенно практичным. Хотя оптоволокно чрезвычайно быстрое, с ним может быть трудно работать, его интерфейсные устройства относительно дороги, а технологии медных проводов продвинулись до такой степени, что они могут передавать несколько потоков качества CD или DVD одновременно.Проводка с помощью оптоволоконных кабелей в доме готовит ее к будущему и, вероятно, не будет подключена и использоваться во время установки.


Рисунок 1-9: Многожильный оптоволоконный кабель

Волоконно-оптические кабели, используемые в домашних условиях, обычно представляют собой многомодовые кабели. Волоконно-оптический кабель бывает одномодовым или многомодовым. Одномодовый кабель передает единую систему, но на очень большие расстояния. Многомодовый оптоволоконный кабель способен передавать несколько сигналов, но на более короткие расстояния, которые по-прежнему далеко выходят за рамки требований практически любого дома.

Аудио и видео провода и кабель

Если вы понимаете, как вода течет по шлангу, вы, по сути, понимаете физику того, как электрические волны проходят через аудио / видео кабель. Точно так же, как водяной шланг накапливает и выпускает воду, когда передается аудиосигнал, аудио / видео кабель накапливает (напряжение) и высвобождает (ток) электрическую волну определенных частот и амплитуд, которые обычно объединяются под термином частота. Аудио / видеосигнал состоит из набора высокочастотных и низкочастотных волн.

Другой функцией аудио / видеокабеля является его способность передавать или передавать аудиосигнал следующему компоненту (усилителю, динамику и т. Д.) В нужное время без замедления сигнала. Кабель с возможностью подачи сигнала в нужный момент называется синфазным. Не все кабели могут эффективно передавать (сохранять и отдавать) аудиосигналы на всех частотах. Практически каждый аудиокабель может достаточно эффективно передавать высокие частоты (выше 1 кГц). Однако способность кабеля оставаться в фазе уменьшается, когда частота падает ниже 450 Гц.Когда это происходит, более низкие частоты воспроизводятся не в фазе или воспроизводятся позже, чем более высокие частоты.

Симметричные аудиокабели

В симметричном аудиокабеле используются как положительные, так и отрицательные несущие, как в коаксиальном кабеле, но они также добавляют носитель заземления. В том, что я назову несимметричным кабелем, сигналы заземления объединяются на отрицательной несущей.

Сбалансированный аудиокабель используется в высококачественном или профессиональном микрофоне, симметричном аналоговом аудиосигнале линейного уровня, на больших расстояниях, а проводка, соединенная с патч-панелью, состоит из двух изолированных проводов с витой парой, обычно медных, и отдельный заземляющий провод или сетчатый экран (см. Рисунок 1-10).


Рисунок 1-10: Образцы симметричных аудиокабелей

Фото любезно предоставлено Gepco International, Inc.

Частота, амплитуда и герцы

Нет, это не название юридической фирмы аудиоиндустрии; это свойства, которые характеризуют части аудиосигнала.

  • Амплитуда Высота звукового сигнала, которая преобразуется в громкость каждой части сигнала.
  • Частота Количество циклов (волн) звука в секунду. Частота соответствует высоте звука. У каждого звука есть высота, у крошечного колокольчика высокий тон и высокая частота, а у большого барабана — низкий тон и низкая частота. Частота измеряется в герцах.
  • Герц Измерение количества циклов звуковой волны за одну секунду. Одна волна, измеренная от центра подъема амплитуды до центра спада амплитуды, составляет один герц, названный в честь Генриха Герца, открывшего это явление.

Подключение параллельной пары

Этот тип проводки, напоминающий шнур лампы, состоит из двух отдельных проводов (положительного и отрицательного), заключенных в одну пластиковую или резиновую изоляционную оболочку (см. Рисунок 1-11). Этот тип проводки недорогой, но не обеспечивает надежной защиты от внешних помех. Подключение параллельной пары обычно называют проводом динамика.


Рисунок 1-11: Параллельный провод обычно используется для провода динамика.

Параллельный провод доступен с различными калибрами проводов, от 8 калибра на высоком конце до 24 калибра на низком. Однако калибр, который следует использовать, зависит от ряда факторов. Кабель со слишком тонкими проводниками для сигналов, генерируемых усилителем, приведет к ухудшению качества звука с потерями на нижних частотах. Напротив, слишком тяжелый кабель может быть слишком неудобным для работы и определенно будет стоить дороже.

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

В главах 15 и 16 подробно обсуждается разводка громкоговорителей и аудиокабелей.

Примечание

Провод динамика и параллельный кабель часто рекламируются как «бескислородные». Это означает, что кабель не подвержен коррозии. Когда кабель подвергается воздействию воздуха, он может начать темнеть, что означает окисление. На самом деле, если медный провод зеленого цвета, он, скорее всего, полностью окислен.

Видеокабели

Существует множество кабелей, которые можно использовать с видеосистемами.Основные типы видеокабелей

.

Фотография любезно предоставлена ​​американской корпорацией Canare.

Провод динамика

На рынке представлено несколько типов акустических проводов. Как правило, многожильный кабель с витой парой калибра 16 или аудиокабель калибра 14-18 используется для акустической системы средней длины, а более толстая проводка используется для очень длинных участков. Скручивание провода помогает снизить уровень электромагнитных помех, возникающих в проводке.

Для описания провода динамика и его характеристик обычно используются следующие термины:

  • Характеристики кабеля Кабель, предназначенный для определенного использования, рассчитан на такое использование.Например, кабель, предназначенный для прокладки внутри стены, имеет класс проводки в помещении. Большинство акустических кабелей не рассчитаны на проводку в помещении. Кабель с номинальной проводкой в ​​помещении соответствует Национальным электротехническим кодексам (NEC) и гарантирует вам и вашему заказчику, что конструкция кабеля также соответствует стандартам пожарной безопасности.
  • Калибр Калибр провода, выбранный для домашней аудио / видео системы, следует выбирать в зависимости от его свойств и расстояния между проводками. Динамики имеют низкий импеданс (от 4 до 8 Ом), что означает, что сопротивление в проводке является ключевым фактором для определения того, какая часть аудиосигнала достигнет динамика.Например, 100-футовая витая пара 16 калибра имеет сопротивление в обоих направлениях 0,8 Ом. Когда этот провод используется с 4-омным динамиком, 17 процентов сигнала теряется из-за сопротивления провода, что означает, что только 83 процента звукового сигнала фактически достигает динамика. Решением этого является использование более тяжелой проволоки. Размеры проводов, обычно используемых для домашних аудио / видео систем, составляют 16 или 14 AWG (American Wire Gauge), что обеспечивает хороший компромисс с точки зрения потери сигнала, стоимости и простоты установки.Вдобавок ко всему, разъемы на большинстве аудиоустройств рассчитаны на такие размеры проводки.
  • Потеря сигнала (мощности) В таблице 1-7 перечислены максимальные расстояния прокладки кабеля для проводки громкоговорителей калибра 16 и 14 с учетом процента мощности, потерянной кабелем из-за сопротивления линии. Если вам известен импеданс динамика и допустимые значения потерь, вы сможете найти провод нужного размера и его максимальную длину.
    Таблица 1-7: Таблица потерь сигнала (мощности) в проводе динамика

    Ом динамика

    Потеря децибел

    Потеря сигнала

    16 AWG Макс.Бег (фут)

    14 AWG Макс. Бег (фут)

    4

    0,5

    11%

    60

    100

    4

    1

    21%

    130

    210

    4

    2

    37%

    290

    460

    4

    3

    50%

    500

    790

    8

    0.5

    11%

    120

    190

    8

    1

    21%

    260

    410

    8

    2

    37%

    580

    930

    8

    3

    50%

    990

    1580

Характеристики проводов и кабелей

Вся проволока имеет ряд эксплуатационных свойств и характеристик, которые ограничивают использование любого провода в любой ситуации.Основные рабочие характеристики металлической проволоки —

.
  • Затухание Когда электрический сигнал движется по проводу, он в конечном итоге достигает точки, в которой он начинает терять свою силу, — точки затухания. За пределами этой точки сигнал может искажаться или вообще теряться. Каждый тип кабеля рассчитан на расстояние затухания, которое указывает на его максимальную длину.
  • Отмена Если два провода не изолированы должным образом или расположены слишком близко друг к другу, на сигнал в одном проводе может значительно повлиять сигнал в другом проводе.Это также называется отменой фазы.
  • Перекрестные помехи Это состояние возникает, когда сигнал в одном проводнике, который также называется каналом, просачивается в другой канал и искажает его сигнал.
  • Помехи Электрические сигналы в форме электромагнитных (EM) или радиочастотных (RF) волн могут проникать в кабель и искажать или нарушать передачу сигналов по кабелю. Двумя наиболее распространенными типами помех являются электромагнитные помехи (EMI) и радиочастотные помехи (RFI).Электромагнитные помехи возникают из-за сильных электромагнитных полей, исходящих от расположенных поблизости электрических устройств, таких как электродвигатели, магнитные балласты и т.п. Радиочастотные помехи вызываются радиочастотными электромагнитными волнами, такими как радио- и телесигналы, которые распространяются по воздуху и улавливаются проводниками или экраном кабеля.
  • Индуктивность Сигналы, передаваемые по проводу, обычно имеют переменный ток, который создает переменное магнитное поле и может создавать дополнительный ток в том же кабеле или соседнем кабеле.В кабеле TP провода в каждой паре проводов скручены друг вокруг друга, чтобы уменьшить электромагнитную индукцию между проводами.

Проводка управления

В автоматизированном доме существует множество различных типов систем управления: управление освещением, климат-контроль, безопасность и, возможно, даже управление водой (как при управлении дождевателями газонов).

Электропроводка, которая поддерживает и связывает элементы системы управления, легко доступна, недорога и легко устанавливается, особенно в условиях нового строительства.Установка новой проводки системы управления в существующем доме может быть более сложной, но в таких ситуациях есть альтернативы новой проводке, такие как система проводки линии электропередач (PLC) и системы телефонной связи, обсуждаемые в главе 10.

Примечание

Для большинства систем управления не требуется проводка для тяжелых условий эксплуатации, как правило, только проводка 22 калибра или как минимум кабель UTP категории 3.

Кабель в комплекте

Структурированная проводка включает установку проводов в каждую комнату, зону или зону дома.Это можно сделать двумя способами: протянуть каждый отдельный кабель, требуемый отдельно, или протянуть пучок кабелей, который включает в себя все кабельные трассы, необходимые для поддержки потребностей комнаты, зоны или области.

Использование структурированного пучка кабелей избавляет от догадок, связанных с протяжкой отдельных участков кабеля к частям дома, чтобы обеспечить будущие возможности дома. Пучок кабелей, протянутый по всему дому, обеспечивает дополнительные возможности и возможность расширения для всех областей дома и может сэкономить время на установку.

Некоторые кабельные жгуты заключены в пластиковую внешнюю оболочку для облегчения протягивания кабеля через стены. Другие соединяют провода вместе в виде застежки-молнии, а другие оборачивают жгут пластиковыми лентами, которые можно легко снять, чтобы завершить кабели в жгуте на распределительной панели или комнатных розетках. На Рис. 1-14 показаны некоторые из различных корпусов для пучков кабелей.


Рисунок 1-14: Примеры структурированной разводки корпусов для пучков кабелей

Фото любезно предоставлено Smarthome, Inc.

+2 Связанные кабели

Стандартный кабельный пучок — это кабель 2 + 2, который включает два участка кабеля UTP Cat 5e и два участка коаксиального кабеля RG-6. Поскольку эти четыре кабельных трассы обычно удовлетворяют потребности распределенных систем в большинстве домов, это очень популярный пучок кабелей для структурированной проводки.

+ 2 + 2 объединенные кабели

Другой популярный кабельный жгут добавляет два участка оптоволоконного кабеля к жгуту 2 + 2, чтобы обеспечить еще больше возможностей и перспектив для дома.Два оптоволоконных кабеля представляют собой многомодовые жилы, которые можно использовать в широком диапазоне текущих и, безусловно, будущих приложений.

Связки проводов управления

Существует несколько других типов пучков структурированных кабелей для разводки, каждый из которых имеет свое предназначение. Некоторые из них представляют собой варианты связки 2 + 2 с дополнительным кабелем или UTP или коаксиальным кабелем. Однако один специальный пучок кабелей — это пучок проводов управления.

Жгуты проводов управления

обычно включают по одной трассе коаксиального кабеля RG-59 или RG-6 и кабеля Cat 5e, а также две жилы многожильного провода 18 калибра, которые используются для подключения клавиатур, средств управления в помещении, переговорных устройств с видео и для подача питания.

Общие типы проводов для систем домашней автоматизации

Для справки я включил Таблицу 1-8, в которой перечислены некоторые отраслевые обозначения для обычных аудио- и видеокабелей и типов проводов. Хотя нет отраслевых стандартов для цветов отдельных проводов или внешней оболочки структурированных кабелей разводки. По большей части, разводка категории UTP имеет те же восемь цветов проводов в четырех согласованных парах, но внешнее покрытие других типов проводов доступно в цветах радуги.Для достижения наилучших результатов используйте провод или кабель одного цвета для одной и той же цели по всему дому. Это значительно упростит установку и устранение неполадок.

Таблица 1-8: Рекомендуемое применение кабеля структурированной разводки

Подсистема

Использование

AWG

Проводники

Тип проводника

Экранированный?

Цвет кабеля

Аудио

Аудиосистема низкого уровня

22

4

Многожильный

экранированный

Желтый

Динамики, охранная сирена

14

2

Многожильный

Нет

Зеленый

Динамики

16

4

Многожильный

Нет

Синий

Видео в основной полосе частот

Композитное видео (камеры)

RG6 / RG59

1

Цельный

экранированный

Черный / Белый

Связь

Телефон и данные

25 (кат. 5e)

8

Цельный

Нет

Синий

Обнаружение пожара

Дымовые и тепловые извещатели

18

4

Цельный

Нет

Красный

ИК-контроль

Проводка IR, LV

22

4

Многожильный

Нет

Розовый

Безопасность

Дверные и оконные контакты

22

2

Многожильный

Нет

Серый

Датчик движения, разбитие стекла

22

4

Многожильный

Нет

Серый

Клавиатуры

22

4

Многожильный

Нет

Серый

Расширенная клавиатура с функцией захвата и воспроизведения голоса

18

2

Многожильный

экранированный

Розовый

Датчик проезжей части

18

3

Многожильный

Прямое захоронение

Черный

Видео

Видеосигнал

RG6

1

Экранированный сплошной

экранированный

Черный / Белый

Таблица 1-8 содержит некоторые рекомендации по тому, какой тип проводки рекомендуется для конкретных подсистем, включая предлагаемый цвет внешней оболочки для кабелей.

Проверьте проводку

После того, как обычно кажется, что километры кабеля, динамик, коаксиальный, композитный кабель и кабель категории 5 были протянуты в стены, под полом или над потолком, и все разъемы были прикреплены и настенные пластины смонтированы, следует провести второй раунд тестирования. Да, второй тур. Первый этап проверки целостности цепи и затухания должен был быть проведен сразу после установки каждого сегмента кабеля на место. На этом этапе проводку следует подвергнуть полному спектру испытаний.

Даже если вы абсолютно уверены в своей работе по пайке разъемов и соединений, выполненных на блоке перфорации, всегда проверяйте кабель на этом этапе процесса. В частности, в новом строительстве кабель можно «прибить» или «прикрутить», когда гипсокартон был прикреплен к стене.

Процесс тестирования включает в себя два этапа: визуальный осмотр и «отключение» провода. Конечно, визуальный осмотр должен быть проведен до завершения строительства новых стен или снизу в подвале, или в подвале, или на чердаке.Вы ищете очевидное: гвозди или шурупы, протыкающие кабель, или порезы, царапины, перегибы и обрывы в кабеле.

Тестирование кабельной разводки включает использование кабельного тестера, который также называют «лисой и собакой». Тестер кабеля посылает электрический сигнал через кабель. Некоторым тестерам для работы требуются коннекторы; другие используют вибрирующий электрический шум, который передается на провод одним устройством (лисой) и, надеюсь, обнаруживается другим устройством (собакой).Это работа для двух человек, и точка. Конечно, все кабели промаркированы и задокументированы на схеме подключения. Если необходимо, полностью проверьте всю проводку перед тем, как приступить к устранению неисправностей.

Для коаксиальных кабелей RG6 тестирование должно включать проверку на короткое замыкание, длину, целостность и оконцовку кабеля. Для кабелей Cat-5 или Cat-6 доступны тестеры, которые проверят соответствие вашей проводки и концевой заделки этим стандартам.

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА

В главе 3 более подробно рассматривается установка и тестирование кабеля.

Обзор

При прокладке провода и кабеля в доме необходимо знать характеристики напряжения используемого кабеля. Существуют определенные типы кабелей, для которых указано низкое напряжение, а для кабелей — высокое. Кабель низкого напряжения предназначен для передачи более низких уровней напряжения переменного тока (AC) и постоянного тока (DC).

Низковольтная проводка определяется как один из пяти типов цепей: цепи связи, цепи сигналов, цепи дистанционного управления, цепи управления двигателем и цепи с ограничением мощности.Цепи низкого напряжения делятся на три класса цепей: цепи с ограничением мощности, цепи дистанционного управления и сигнализации и цепи постоянного тока.

Самыми распространенными типами электропроводки, используемой сегодня для жилищного строительства, являются: современная неметаллическая (NM), подземная электропроводка (UF) и зип-трос. Некоторые старые типы проводов, которые вы можете встретить в доме, включают: гибкий армированный кабель, металлический кабелепровод, ранний NM, а также ручку и трубку.

Сечение провода, используемого в доме, зависит от количества ампер в конкретной цепи.Помните, что меньший калибр означает более крупный и менее гибкий провод. Следует использовать провод большего сечения, чтобы избежать падений напряжения и преодолеть проблемы с нагревом.

Кабельная проводка

на основе витой пары (TP) на сегодняшний день является наиболее популярным носителем для организации сети практически в любом типе сети по многим причинам, в том числе из-за того, что она недорогая, простая в обращении и легкодоступная. Кабель TP, Cat5, де-факто является стандартом как для сетей Ethernet, так и для сетей Token Ring.

Кабель

UTP имеет множество кодов рейтинга, которые присваиваются органами, отвечающими за производительность и безопасность продукта, а также испытательными лабораториями.Коды основных характеристик для кабеля UTP определены NEC (Национальный электрический кодекс), опубликованным Национальной ассоциацией противопожарной защиты, как CM, CMP, CMR. Кабель витой пары доступен в виде экранированной витой пары (STP) и неэкранированной витой пары (UTP).

Коаксиальный кабель состоит из одиночного проводника с внутренним сердечником, который заключен в слой диэлектрической изоляции, который затем обернут наружным проводником и экраном из проволочной сетки. Кабель покрыт пластиковой оболочкой. Коаксиальный кабель — это несимметричный кабель с одним трактом прохождения сигнала и одним трактом возврата.RG6 — самый распространенный коаксиальный кабель, устанавливаемый в домах.

Когда передается аудиосигнал, аудио / видео кабель накапливает (напряжение) и излучает (ток) электрическую волну определенных частот и амплитуд и обычно объединяется под термином «частота». Аудио / видеосигнал состоит из набора высокочастотных и низкочастотных волн. Аудио / видео выпускает или передает аудиосигнал следующему компоненту без замедления сигнала. Кабель с возможностью подачи сигнала в нужный момент называется синфазным.

В симметричном аудиокабеле используются как положительные, так и отрицательные несущие с добавленной несущей заземления. В несимметричном кабеле сигналы заземления суммируются на отрицательной несущей.

Параллельный провод или провод динамика доступен с различными калибрами проводов, от 8-го калибра на верхнем конце до 24-го калибра на нижнем.

Существует множество кабелей, которые можно использовать с видеосистемами. Основные типы видеокабелей: коаксиальный, компонентный и композитный. Как правило, для прохождения динамиков средней длины используется многожильный провод типа «витая пара» 16-го калибра или аудиокабель калибра 14–18.

Основными рабочими характеристиками металлического провода являются: затухание, подавление, перекрестные помехи, помехи и индуктивность.

Структурированная проводка включает установку проводов в каждую комнату, зону или зону дома. Структурированная проводка может быть установлена ​​двумя способами: протягивая каждый кабель отдельно или протягивая пучок кабелей. Кабель 2 + 2 включает два участка кабеля UTP Cat 5e и два участка коаксиального кабеля RG-6. Кабель 2 + 2 + 2 добавляет два участка оптоволоконного кабеля к жгуту 2 + 2.

Пучки проводов управления

обычно включают в себя по одной трассе коаксиального кабеля RG-59 и кабеля Cat 5e, а также по две жилы многожильного провода калибра 18, которые используются для подключения клавиатур, средств управления в помещении, переговорных устройств с видео и для подачи питания.

Вопросы

  1. Что из перечисленного ниже не является домашней схемой?
    1. Цепи связи
    2. Цепи сигнальные
    3. Цепи беспроводной связи
    4. Цепи с ограничением мощности
  2. Каким термином описывается металлический сердечник провода?
    1. Броня
    2. Проводник
    3. Изолятор
    4. Куртка
  3. Как обычно называют бытовой электрический кабель?
    1. Модерн NM / Romex
    2. NMC
    3. UF
    4. Застежка-молния
  4. В соответствии с таблицей 1-2, какой калибр провода следует использовать для цепи на 30 ампер?
    1. 20 AWG
    2. 18 AWG
    3. 14 AWG
    4. 10 AWG
  5. Когда аудиокабель может отдавать все звуковые частоты без добавления задержки, говорят, что кабель
    1. Не совпадает по фазе
    2. синхронно
    3. синфазный
    4. Синхронный
  6. Какой тип кабеля имеет одножильный провод с внутренней жилой и внешний провод с проволочной сеткой?
    1. UTP
    2. СТП
    3. Коаксиальный
    4. 16г-4
  7. Какой тип аудио / видеокабеля включает в себя несущие как для положительных, так и для отрицательных сигналов, но также включает в себя носитель заземления?
    1. Коаксиальный
    2. Сбалансированный
    3. UTP
    4. Параллельная
  8. Какой тип кабеля напоминает шнур лампы?
    1. Коаксиальный
    2. Сбалансированный
    3. UTP
    4. Параллельная
  9. Какое свойство кабеля определяет расстояние, на котором сигнал, распространяющийся по кабелю, начинает ослабевать?
    1. Затухание
    2. Отмена
    3. Перекрестные помехи
    4. Помехи
  10. Какой обычно используется термин для описания связанного кабеля с двумя нитками UTP и двумя нитками коаксиального кабеля?
    1. Кабель UC
    2. Структурированный комплект
    3. 2 + 2
    4. 2 + 2 + 2

Ответы

  1. С. Цепи беспроводной связи. Будучи беспроводными, эти системы не являются частью системы электропроводки дома.
  2. Б. Проводник. У проводника есть способность накапливать и отдавать электрический ток.
  3. A. Modern NM / Romex. Неметаллический кабель в настоящее время является общепринятым стандартом для бытовой электропроводки.
  4. D. 10 AWG. Этот провод рассчитан на работу в системе на 30 А и 240 В.
  5. С. Синфазно. Обратное верно, когда кабель высвобождает более низкие частоты позже, чем более высокие частоты.
  6. C. Коаксиальный. И внутренний (положительный), и внешний (отрицательный) проводники несут сигналы.
  7. B. Сбалансированный. Баланс достигается за счет наличия проводов как для положительных, так и для отрицательных сигналов и отдельного проводника для заземления, но другие кабели могут быть объединены с отрицательной несущей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.