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 externe elektromagnetische Störungen abwehren. Geschirmte Twisted Pairs bieten eine höhere Übertragungsrate als vergleichbare ungeschirmte Twisted Pairs.
Geschirmte Twisted Pair-Leitungen und Kabelbäume werden in der Regel direkt mit fertig geschirmten Leitungen verwendet. Für ungeschirmte Twisted Pair-Leitungen verwenden Hersteller mit Verarbeitungskapazitäten in der Regel eine Verdrillmaschine zum Verdrillen. Bei der Verarbeitung oder Verwendung von Twisted Pair-Leitungen sind zwei wichtige Parameter besonders zu beachten: der Verdrillungsabstand und der Entdrillungsabstand.
| Drallsteigung
Die Verdrilllänge eines verdrillten Leiterpaares bezeichnet den Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen oder -tälern auf demselben Leiter (sie kann auch als Abstand zwischen zwei verdrillten Verbindungen in derselben Richtung angesehen werden). Siehe Abbildung 1. Die Verdrilllänge = S1 = S2 = S3.
Abbildung 1 Teilung der Litze
Die Schlaglänge beeinflusst direkt die Signalübertragungskapazität. Unterschiedliche Schlaglängen bieten unterschiedliche Entstörungseigenschaften für Signale unterschiedlicher Wellenlänge. Mit Ausnahme des CAN-Busses legen relevante internationale und nationale Normen die Verdrillungslänge von verdrillten Adernpaaren 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 Anforderungen an die CAN-Schlaglänge gemäß 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. Beispielsweise verwendet Foton Motor eine Windenlänge von 15–20 mm; einige europäische OEMs empfehlen, die Windenlänge nach 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 Beschädigung der Drahtisolierung durch eine zu kurze Verdrillungslänge ist 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 Pitch-Fehler eines Twisted Pairs wirkt sich direkt auf dessen Entstörungsniveau aus, und die Zufälligkeit des Pitch-Fehlers führt zu Unsicherheiten bei der Vorhersage des Twisted Pair-Übersprechens. Parameter der Twisted Pair-Produktionsanlage: Die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle ist ein Schlüsselfaktor für die Größe der induktiven Kopplung des Twisted Pairs. Sie muss während des Twisted Pair-Produktionsprozesses berücksichtigt werden, um die Entstörungsfähigkeit des Twisted Pairs sicherzustellen.
| Entdrehungsdistanz
Die Entdrilldistanz gibt die Größe des entdrillten Teils der Twisted Pair-Endleiter an, der beim Einbau 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 einen Entdrillungsabstand von maximal 80 mm vor (siehe Abbildung 4). Der amerikanische Standard SAE 1939 schreibt vor, dass verdrillte CAN-Leitungen im entdrillten Zustand maximal 50 mm lang sein dürfen. Daher sind die Vorschriften des nationalen Industriestandards auf CAN-Leitungen nicht anwendbar, da diese größer sind. Derzeit begrenzen verschiedene Automobilhersteller und 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 dadurch eine größere Entdrillungsdistanz entsteht, sollten die entdrillten Bereiche der verdrillten Drähte zusätzlich mit Klebstoff abgedeckt werden. Der amerikanische Standard SAE 1939 schreibt vor, dass zur Aufrechterhaltung der Verdrillung der Leiter Schrumpfschläuche an den entdrillten Bereichen angebracht werden müssen. Der nationale Industriestandard QC/T 29106 schreibt die Verwendung von Klebeband vor.
| Fazit
Als Träger der 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 Design und Verarbeitung berücksichtigt werden.
Veröffentlichungszeit: 19. März 2024