Обновить

Высокотемпературная витая пара

ИнтерфейсыПрототипированиеПроизводство и разработка электроники

Возникла задача – считывать данные по RS-422/485 с устройства в 30-50 метрах. Устройство очень сильно нагревается в процессе работы (по расчетам ~150 градусов). А также на месте работы устройства имеются непредсказуемые и сильные электромагнитные помехи, поэтому оставлять сигнальные линии без скрутки было опасно потерей данных.

Температура не удивительная – подумаешь, небольшой нагрев. Но, подобные температуры – это даже не индустриальная электроника, это – космос, авиация, добыча нефти. Ладно, электроника, с ней понятно – слишком усложняется производство -> растет цена -> меньше заказов -> растут расходы. Но с кабелем-то не должно быть таких проблем? Это ведь просто медь в определенной оболочке/изоляции, так? Тем более, темная изоляция – под солнцем без ветра – должна очень сильно нагреваться. Я был полон уверенности, что вот, первая же страница поисковика даст мне ответ. Оказалось, что нет.

Одним из открытий для меня было, что “Огнестойкие кабели не работают при большой температуре.

Большинство из таких витых пар/интерфейсных кабелей всего лишь не распространяли горение и не выделяли вредные/удушающие вещества. Некоторые кабели гарантировали работоспособность в течении лишь нескольких часов на открытом огне.

При этом, максимальная температура эксплуатации не превышала 90 градусов. Приведу пару примеров:

  • ТЕХНОКСБСнг(A)-FRHF

  • КСБ ГСнг(А)-FRHF

Подавляющее большинство кабелей/проводов, которые прекрасно работают на данных температурах, не поставляются скрученными, у них нет контроля импеданса, они не подходят для выбранного интерфейса. Данные кабели предназначены для подвода питания, контрольных измерений. Приведу пару примеров, может именно они вам помогут:

  • РусТерм® от ОКБ “Термоавтоматика”

  • ЭНЕРГОТЕРМ® от НПФ “КБ-ЭНЕРГО-ПРОЕКТ”

  • Остальное в ссылках ниже

Привожу наших местных производителей, т.к. зарубежные легко найти и самому.

МГТФ фото
МГТФ фото

В ходе поисков подумал – почему бы просто не скрутить обычный МГТФ? Да, характеристики у такого кастомного кабеля будут ужасные. Причем, не только электрические – он будет вести себя на сгибе как задубевший на морозе провод. Зато – действительно дифф-пара, а импеданс можно замерить и отбалансировать! Продолжил искать в этом направлении.

Температурные характеристики МГТФ:

Провод МГТФ предназначен для монтажа электрической слаботочной аппаратуры и работы при температуре от минус 60 до плюс 220 °C

ТУ 16-505.324-80

Расшифруем МГТФ:

  • М – монтажный;

  • Г – гибкий;

  • Т – теплостойкий;

  • Ф – изоляция из фторопласта-4.

Что есть фторопласт-4? Это Политетрафторэтилен(PTFE), также известный как “Тефлон“® (товарный знак корпорации DuPont).

Казалось бы, почему нельзя взять и сплести из МГТФ витую пару на 220 градусов?

Поиски, в итоге, завели на пустующие форумы суровых электромонтажников и производителей. Там обсуждались как раз вопросы связанные с витой парой и высокими температурами.

Испытания на скручивание. МГТФ диаметром 0.2 и 0.4 хорошо скручивается и держит форму
Испытания на скручивание. МГТФ диаметром 0.2 и 0.4 хорошо скручивается и держит форму

Оказалось, большинство интерфейсных кабелей, предназначенных для эксплуатации в суровых условиях, как раз таки и имеют изоляцию жил из фторопласта-4. И имеет обозначение своего Dielectric Material как ePTFE/PTFE.

Английская Википедия имеет некоторое дополнение на счет этого вопроса:

“Торговое наименование Тефлон® также используется для других полимеров с подобными составами:

– Перфторалкоксиалкан (PFA)

– Фторированный этиленпропилен (FEP)

Они сохраняют полезные свойства PTFE с низким коэффициентом трения и нереакционноспособностью, но также легче поддаются формованию. Например, FEP мягче, чем PTFE и плавится при 533 K (260 ° C; 500 ° F). А также это очень прозрачный и устойчивый к солнечному свету материал.”

Вольный перевод части статьи из Вики

Приведу пару примеров:

  • Belden® 7928A FEP Teflon® DataTuff®

  • Belden® Multi-Conductor – Computer Cable 89504

  • GORE® Ethernet Cables

  • Tempsens® CAT6STPTEFG

  • Xtra-Guard® Cat5e Industrial Ethernet Cable

  • TE Connectivity® C5E-24C124-C14-9

Также есть еще один интересный, повсеместно распространенный материал – любые кремнийорганические соединения или соединения кремния и углерода (кремнийорганическая резина).

Вот, например, один из силиконов (произошло от Silicon – кремний) имеет следующую структуру

Видно кремний, кислород и органическую группу, присоединенную по бокам. В данном примере – метильную.

In chemistry, organic compounds are generally any chemical compounds that contain carbon.

https://en.wikipedia.org/wiki/Organic_compound

Приведу пару примеров российских кабелей с силиконовой изоляцией:

  • ПГРК

  • ПРКС

  • КРГнг(А)-FRHF

  • Транскаб-ППСКТлнг(B)-HF

  • ТРАНСКАБ-КПСКОнг(A)-HFFR

  • МГТФС, ПННКВ (комбинация силиконовой оболочки со фторопластом)

  • МГТФЭС (еще и экранированный)

В своем проекте мы остановили свой выбор на МГТФЭ 2х0.2.

МГТФЭ 2х0.2
МГТФЭ 2х0.2

На образцах данного кабеля было видно, что провода внутри экрана свиты между собой с частотой примерно 1 оборот на 15 сантиметров. Четыре таких кабеля были уложены в шнур-чулок кремнеземный и образовали самодельный низкоскоростной кабель.

В остатке – вопрос был открыт – почему у нас не представлена витая пара для Ethernet, пусть даже низких категорий? Мое мнение на этот счет следующее – очень маленький спрос, вкупе с высокой стоимостью проведения разработок и получения сертификатов соответствия, делают это направление невыгодным для кабельных производителей

Теперь Вы знаете в каком направлении продолжить поиск. Удачи!

Дополнительно приведу небольшой обзор высокотемпературных кабелей.

Теги:Витая параВысокая температураRS232rs485can
Хабы: Интерфейсы Прототипирование Производство и разработка электроники
Рейтинг +49
Количество просмотров 15,7k Добавить в закладки 63
Комментарии
Комментарии 53

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки