Витые пары используются во многих автомобильных системах, таких как электронные системы впрыска, аудио- и видеосистемы развлечений, системы подушек безопасности, сети CAN и т. д. Витые пары подразделяются на экранированные и неэкранированные. Экранированная витая пара имеет металлический экранирующий слой между витой парой и внешней изолирующей оболочкой. Экранирующий слой снижает уровень излучения, предотвращает утечку информации и внешние электромагнитные помехи. Использование экранированных витых пар обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем использование аналогичных неэкранированных витых пар.
Экранированные витые пары и жгуты проводов обычно используются непосредственно с готовыми экранированными проводами. Для неэкранированных витых пар производители, имеющие возможность обработки, обычно используют скручивающие машины. При обработке или использовании витых пар особое внимание следует уделять двум важным параметрам: расстоянию скручивания и раскручивания.
| твист-питч
Длина скрутки витой пары — это расстояние между двумя соседними гребнями или впадинами волны на одном проводнике (её также можно рассматривать как расстояние между двумя скрученными соединениями в одном направлении). См. рисунок 1. Длина скрутки = S1 = S2 = S3.
рисунок 1 шаг скрученных проводов
Длина скрутки напрямую влияет на пропускную способность сигнала. Разные длины скрутки обладают разной помехоустойчивостью для сигналов с разной длиной волны. Однако, за исключением шины CAN, соответствующие международные и национальные стандарты не содержат чётких указаний по длине скрутки витых пар. Технические требования к физическому уровню шины CAN для легковых автомобилей GB/T 36048 предусматривают диапазон длины скрутки проводов CAN в пределах 25±5 мм (33–50 витков на метр), что соответствует требованиям к длине скрутки CAN, изложенным в стандарте SAE J2284 «Высокоскоростная шина CAN для транспортных средств со скоростью 250 кбит/с».
Как правило, каждая автомобильная компания устанавливает собственные стандарты расстояния скручивания или следует требованиям каждой подсистемы к расстоянию скручивания витых проводов. Например, Foton Motor использует длину лебёдки 15–20 мм; некоторые европейские производители оригинального оборудования рекомендуют выбирать длину лебёдки в соответствии со следующими стандартами:
1. CAN-шина 20±2мм
2. Сигнальный кабель, аудиокабель 25±3мм
3. Приводная линия 40±4мм
Как правило, чем меньше шаг скрутки, тем выше помехоустойчивость магнитного поля. Однако необходимо учитывать диаметр провода и диапазон изгиба материала внешней оболочки, а также определять наиболее подходящее расстояние скрутки с учетом расстояния передачи и длины волны сигнала. При совместной прокладке нескольких витых пар рекомендуется использовать витые пары с разной длиной скрутки для разных сигнальных линий, чтобы снизить помехи, вызванные взаимной индуктивностью. Повреждение изоляции провода, вызванное слишком большой длиной скрутки, показано на рисунке ниже:
Рисунок 2. Деформация или растрескивание провода из-за слишком малого расстояния скручивания
Кроме того, длина скрутки витых пар должна быть равномерной. Погрешность шага скрутки витой пары напрямую влияет на уровень помехоустойчивости, а случайность шага скрутки приводит к неопределённости в прогнозировании перекрестных помех витой пары. Параметры оборудования для производства витой пары: Угловая скорость вращающегося вала является ключевым фактором, влияющим на величину индуктивной связи витой пары. Её необходимо учитывать в процессе производства витой пары, чтобы обеспечить помехоустойчивость витой пары.
| Расстояние раскручивания
Расстояние раскручивания — это размер нескрученной части проводников на концах витой пары, которую необходимо разделить при установке в оболочку. См. рисунок 3.
Рисунок 3 Расстояние раскручивания L
Расстояние раскручивания не регламентируется международными стандартами. В китайском отраслевом стандарте QC/T29106-2014 «Технические условия для автомобильных жгутов проводов» указано, что расстояние раскручивания не должно превышать 80 мм. См. рисунок 4. Американский стандарт SAE 1939 устанавливает, что длина витой пары CAN-проводов не должна превышать 50 мм в раскрученном состоянии. Следовательно, требования китайско-американского отраслевого стандарта не применимы к CAN-проводам, поскольку они имеют больший размер. В настоящее время различные автомобильные компании и производители жгутов проводов ограничивают расстояние раскручивания высокоскоростных CAN-проводов 50 мм или 40 мм для обеспечения стабильности сигнала CAN. Например, для шины CAN компании Delphi расстояние раскручивания должно быть менее 40 мм.
Рисунок 4. Расстояние раскручивания, указанное в QC/T 29106
Кроме того, в процессе обработки жгутов проводов, чтобы предотвратить ослабление скрученных проводов и увеличение расстояния раскручивания, нескрученные участки скрученных проводов следует покрывать клеем. Американский стандарт SAE 1939 предусматривает, что для сохранения скрученности проводов на нескрученные участки необходимо надевать термоусадочную трубку. Отечественный отраслевой стандарт QC/T 29106 предусматривает использование герметизации лентой.
| Заключение
В качестве средства передачи сигнала витая пара должна обеспечивать точность и стабильность передачи сигнала, а также обладать хорошей помехоустойчивостью. Шаг скрутки, равномерность шага скрутки и расстояние раскручивания витой пары оказывают важное влияние на помехоустойчивость, поэтому этим параметрам необходимо уделять внимание при проектировании и производстве.
Время публикации: 19 марта 2024 г.