Viele Systeme in Automobilen verwenden Twisted Pairs, beispielsweise elektronische Einspritzsysteme, Audio- und Video-Entertainmentsysteme, Airbagsysteme, CAN-Netzwerke usw. Twisted Pairs werden in geschirmte und ungeschirmte Twisted Pairs unterteilt. Geschirmte Twisted Pair-Kabel verfügen über eine metallische Abschirmschicht zwischen dem Twisted Pair-Kabel und der äußeren Isolierhülle. Diese Abschirmschicht kann Strahlung reduzieren, Informationslecks verhindern und auch externe elektromagnetische Störungen abwehren. Geschirmte Twisted Pairs bieten eine höhere Übertragungsrate als vergleichbare ungeschirmte Twisted Pairs.
Geschirmte Twisted-Pair-Kabel und Kabelbäume werden in der Regel direkt mit fertig geschirmten Kabeln verwendet. Für ungeschirmte Twisted Pair-Kabel verwenden Hersteller mit Verarbeitungskapazitäten in der Regel eine Verdrillmaschine zum Verdrillen. Bei der Verarbeitung oder Verwendung von Twisted-Pair-Kabeln sind zwei wichtige Parameter besonders zu beachten: der Verdrillungsabstand und der Entdrillungsabstand.
| Drehsteigung
Die Verdrilllänge eines verdrillten Leiterpaars bezeichnet den Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen oder -tälern auf demselben Leiter (sie kann auch als Abstand zwischen zwei verdrillten Verbindungen in derselben Richtung betrachtet werden). Siehe Abbildung 1. Die Verdrilllänge = S1 = S2 = S3.
Abbildung 1 Teilung der Litze
Die Schlaglänge wirkt sich direkt auf die Signalübertragungskapazität aus. Unterschiedliche Schlaglängen bieten unterschiedliche Entstörungsfähigkeiten für Signale unterschiedlicher Wellenlänge. Mit Ausnahme des CAN-Busses legen relevante internationale und nationale Normen die Verdrillungslänge von verdrillten Paaren jedoch nicht eindeutig fest. Die technischen Anforderungen der GB/T 36048-PKW-CAN-Bus-Bitübertragungsschicht schreiben eine CAN-Kabelschlaglänge von 25 ± 5 mm (33–50 Verdrillungen/Meter) vor, was den CAN-Schlaglängenanforderungen in SAE J2284 250 kbps High-Speed-CAN für Fahrzeuge entspricht.
Im Allgemeinen hat jeder Automobilhersteller seine eigenen Standards für die Verdrilldistanz oder folgt den Anforderungen jedes Subsystems an die Verdrilldistanz verdrillter Drähte. Foton Motor verwendet beispielsweise eine Windenlänge von 15–20 mm; einige europäische OEMs empfehlen, die Windenlänge nach den folgenden Standards auszuwählen:
1. CAN-Bus 20±2mm
2. Signalkabel, Audiokabel 25±3mm
3. Antriebsstrang 40±4mm
Generell gilt: Je kleiner der Verdrillungsabstand, desto besser ist die Entstörungsfähigkeit des Magnetfelds. Allerdings müssen der Drahtdurchmesser und der Biegebereich des Außenmantelmaterials berücksichtigt werden. Die optimale Verdrillungslänge muss anhand der Übertragungsdistanz und der Signalwellenlänge bestimmt werden. Bei der Verlegung mehrerer verdrillter Paare empfiehlt es sich, für verschiedene Signalleitungen verdrillte Paare mit unterschiedlichen Schlaglängen zu verwenden, um Störungen durch gegenseitige Induktivität zu reduzieren. Die Schäden an der Drahtisolierung durch eine zu kurze Verdrillungslänge sind in der folgenden Abbildung zu sehen:
Abbildung 2: Drahtverformung oder Rissbildung durch zu geringe Verdrilldistanz
Darüber hinaus sollte die Verdrillungslänge von Twisted Pairs gleichmäßig gehalten werden. Der Verdrillungsfehler eines Twisted Pairs wirkt sich direkt auf dessen Entstörungsniveau aus, und die Zufälligkeit des Verdrillungsfehlers führt zu Unsicherheiten bei der Vorhersage des Twisted Pair-Übersprechens. Parameter der Twisted Pair-Produktionsanlage Die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle ist ein Schlüsselfaktor, der die Größe der induktiven Kopplung des Twisted Pairs beeinflusst. Sie muss während des Twisted Pair-Produktionsprozesses berücksichtigt werden, um die Entstörungsfähigkeit des Twisted Pairs sicherzustellen.
| Entdrehungsdistanz
Die Entdrillungsdistanz gibt die Größe des entdrillten Teils der Twisted Pair-Endleiter an, der bei der Installation in den Mantel geteilt werden muss. Siehe Abbildung 3.
Abbildung 3 Entdrehungsstrecke L
Der Entdrillungsabstand ist in internationalen Normen nicht festgelegt. Der nationale Industriestandard QC/T29106-2014 „Technische Bedingungen für Fahrzeugkabelbäume“ schreibt vor, dass der Entdrillungsabstand nicht größer als 80 mm sein darf. Siehe Abbildung 4. Der amerikanische Standard SAE 1939 schreibt vor, dass die verdrillten Paare von CAN-Leitungen im entdrillten Zustand nicht länger als 50 mm sein dürfen. Daher sind die Vorschriften des nationalen Industriestandards auf CAN-Leitungen nicht anwendbar, da diese größer sind. Derzeit begrenzen verschiedene Automobilhersteller oder Kabelbaumhersteller den Entdrillungsabstand von Hochgeschwindigkeits-CAN-Leitungen auf 50 mm oder 40 mm, um die Stabilität des CAN-Signals zu gewährleisten. Beispielsweise erfordert der CAN-Bus von Delphi einen Entdrillungsabstand von weniger als 40 mm.
Abbildung 4 Entdrehungsdistanz gemäß QC/T 29106
Um zu verhindern, dass sich die verdrillten Drähte während der Kabelbaumverarbeitung lösen und sich dadurch die Distanz zum Aufdrehen vergrößert, sollten die nicht verdrillten Bereiche der verdrillten Drähte mit Klebstoff abgedeckt werden. Der amerikanische Standard SAE 1939 schreibt vor, dass zur Aufrechterhaltung der Verdrillung der Leiter im nicht verdrillten Bereich Schrumpfschläuche angebracht werden müssen. Der nationale Industriestandard QC/T 29106 schreibt die Verwendung von Klebeband vor.
| Fazit
Als Träger für die Signalübertragung müssen Twisted-Pair-Kabel die Genauigkeit und Stabilität der Signalübertragung gewährleisten und über gute Entstörungseigenschaften verfügen. Die Größe und Gleichmäßigkeit der Verdrillung sowie der Entdrillungsabstand des verdrillten Kabels haben einen wichtigen Einfluss auf die Entstörungsfähigkeit und müssen daher bei der Konstruktion und Verarbeitung beachtet werden.
Veröffentlichungszeit: 19. März 2024