Yamaichi Electronics

»Echte Wahlfreiheit bei Single Pair Ethernet«

8. November 2022, 7:51 Uhr | Corinna Puhlmann-Hespen
Manuela Gutmann
Manuela Gutmann, Yamaichi Electronics: »Wir möchten den Kunden echte Wahlfreiheit ermöglichen, denn die Kunden kennen ihr Endprodukt und ihre Applikationen am besten. Sie können daher auch am besten entscheiden, welcher Steckverbinder in Hinblick auf Integration, Bauraum, Handling etc. für die Applikation am geeignetsten ist.«
© Yamaichi Electronics

Industrie, Automotive oder kundenspezifische Anwendung – Yamaichi Electronics verfolgt bei Single Pair Ethernet den Ansatz, sich nicht auf einen Steckverbinder-Typ oder einen Markt zu beschränken. Im Gegenteil, das Ziel ist es, die komplette Bandbreite abzudecken.

Im Zuge ständig steigender Anforderungen an die Datenübertragung in Automobilen wurde Single Pair Ethernet (SPE) ursprünglich – und mittlerweile erfolgreich – in der Automobilindustrie eingesetzt. Doch die Einsatzgebiete und Anwendungen erweitern sich kontinuierlich: SPE ist auch für den industriellen Einsatz eine zukunftsorientierte Kommunikationsplattform elektrischer bzw. elektronischer Komponenten und Maschinen und ermöglicht hier eine effiziente und kostengünstige Datenübertragung vom Sensor bis zur Cloud.

Je nach Datenrate sind erstmals Übertragungslängen bis 1000 m möglich. Aufgrund der großen Reichweite und der einheitlichen Kommunikationsebene gilt Single Pair Ethernet deshalb allgemein als Schlüsseltechnologie im Übergang zu IIoT und Industrie 4.0. Die Nutzung von nur zwei anstatt wie bisher vier oder acht Kontakten reduziert Kosten und spart Platz, Gewicht sowie Zeit bei der Montage. Aufgrund der verringerten Anzahl an Litzen werden auch potenzielle Fehler bei der Montage reduziert.

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SPE-Steckverbinder von Yamaichi Electronics

Steckverbinder für Single Pair Ethernet
© Yamaichi Electronics
Steckverbinder für Single Pair Ethernet
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Steckverbinder für Automotive SPE
© Yamaichi Electronics

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»SPE kann enormes Potenzial entfalten«

Insgesamt sind die Erwartungen an die neue Technologie bei Yamaichi Electronics sehr hoch. »Im Automotive-Bereich hat sich die Technologie bereits etabliert – und auch für die Industrie kann SPE ein enormes Potenzial entfalten«, ist Manuela Gutmann, Division Manager Connector Solutions, überzeugt. »SPE bietet in der Industrie die Chance auf eine wirklich effiziente und durchgängige Kommunikation. Allerdings ist damit auch eine grundlegende Veränderung der gesamten Infrastruktur verbunden. Sukzessive stehen nun zwar die Komponenten dafür zur Verfügung – entscheidend ist jedoch, dass die Implementierung stattfindet.« 

Industrial Single Pair Ethernet nach IEC 63171

Stand der Dinge bei industriellem SPE ist, dass wichtige Grundlagen bereits bestehen: Für die Industrie wurde die Normenreihe IEC 63171 geschaffen, um eine sichere Kommunikation und Kompatibilität zu gewährleisten. Denn der Einsatz im industriellen Bereich ist – anders als im Auto – lokal unbegrenzt, und eine Vielzahl von Maschinen und Komponenten verschiedener Hersteller soll miteinander verbunden werden.

Die "Basisnorm 63171" beschreibt die grundlegenden technischen Anforderungen und Qualifizierungsstandards. Dieser Norm sind verschiedene Unternormen zugeordnet, die Steckverbinder mit unterschiedlichen Steckgesichtern teilweise für gleiche, teilweise aber auch für unterschiedliche Anwendungen definieren. Einige dieser Unternormen sind bereits offiziell verabschiedet, andere befinden sich noch im Normungsprozess. Diese Normen beinhalten sowohl Steckverbinder als auch IP20-Varianten sowie IP6X-Rundsteckverbinder mit Schraub- oder Push-Pull-Verriegelung. 

Ähnlich des »Power over Ethernet« (PoE) ist bei SPE auch die Power-Übertragung ohne zusätzliche Kontakte möglich. Diese wird »Power over Data Line« (PoDL) genannt.  Für Anwendungsfälle, die darüber hinausgehende Anforderungen haben, wurde für die Power-Übertragung zusätzlich der Standard IEC 63171-7 definiert. Dieser bezieht sich auf einen M12-Hybridsteckverbinder mit sieben unterschiedlichen Typen und Kodierungen.

Unterschiedliche Stecker für industrielles SPE

Yamaichi Electronics fasst alle industriellen SPE-Steckverbinder der Normenreihe IEC 63171-x im Produktbereich »Y-SPE« zusammen und erweitert kontinuierlich das Portfolio. »Künftig beinhaltet die Y-SPE-Produktfamilie Steckgesichter der Unternormen IEC 63171-2 /-5 /-6 /-7«, kündigt Manuela Gutmann an. Und weiter: »Bei den M12-basierten Steckverbindern kann bei der Verriegelung zwischen Push-Pull- und Schraubvarianten gewählt werden.«

Kein Mitglied eines SPE-Konsortiums

Yamaichi Electronics hat sich anders als viele Wettbewerber am Markt bewusst keinem SPE-Interessensverein angeschlossen. »Wir möchten den Kunden echte Wahlfreiheit ermöglichen, denn die Kunden kennen ihr Endprodukt und ihre Applikationen am besten«, begründet Gutmann. »Die Kunden können daher auch am besten entscheiden, welcher Steckverbinder in Hinblick auf Integration, Bauraum, Handling etc. für die Applikation am geeignetsten ist. Das spiegelt auch unsere grundsätzliche Unternehmensstrategie wider, denn wir sind generell in den verschiedenen Märkten mit unterschiedlichen Technologien beheimatet.«

Single Pair Ethernet für Automotive

 Im Bereich Automotive oder bei kundenspezifischen Steckverbindern unterliegen die Komponenten für Single Pair Ethernet keiner IEC-Norm. »Wir beschäftigen uns hier mit der Übertragungstechnologie seit vielen Jahren. Foren wie der "Automotive Ethernet Congress" geben der Technik im Auto seit 2015 eine Plattform«, erklärt die Yamaichi-Expertin. Die Automotive-SPE-Steckverbinder des Unternehmens sind bereits in konkreten Projekten im Einsatz; auch für Anwendungen im Bereich Automotive Testing liefert Yamaichi bereits. 

Für High-Speed-Applikationen bietet das Unternehmen die in Serie produzierten „Y-HDE“-Steckverbinder an, die man für den schnellen und sicheren Daten-Austausch im Fahrzeug optimiert hat. Diese SPE-Stecker bieten auf kleinem Bauraum schnelle Übertragungsraten bis 20 Gbit/s bei 100 Ohm differenzieller Impedanz. Getestet sind sie in Anlehnung an LV214/USCAR.

SPE im Push-Pull-Rundsteckverbinder 

Neben den standardisierten industriellen SPE-Versionen und den Automotive-Steckverbindern gibt es bei Yamaichi Electronics noch eine dritte SPE-Produktgruppe, die kundenspezifischen Produkte auf Basis der metallischen Push-Pull-Steckverbinder »Y-Circ P« mit einer hohen Anzahl an Steckzyklen. Im hauseigenen Labor entwickelt, simuliert und testet das Unternehmen Pin-Layouts für High-Speed-Anwendungen. »Das S1-Pin-Layout ermöglicht dabei die Übertragung von Single Pair Ethernet bis zu 10 Gbit/s nach 802.3ch und von Automotive-Ethernet-Signalen nach dem Open-Alliance-Standard TC9«, erklärt Gutmann. 

Die Kombination aus dem Push-Pull-Verriegelungsmechanismus in den kleinen 09-Steckverbindern und dem zum Patent angemeldeten Isolator- und Kontaktdesign bietet hohe Datenraten für spezielle Test- und Messanwendungen mit mindestens 5000 Steckzyklen. Verfügbar ist das neue »S1«-Polbild in geraden und sogar gewinkelten Gerätedosen. Den passenden Steckverbinder assembliert Yamaichi Electronics auf Wunsch auch direkt mit einem SPE-geeigneten Kabel. 


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