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Desde a 2004, os engenheiros têm trabalhado para permitir, sem fio, a transmissão de dados em escala industrial em redes que atendam aos requisitos de padrões relevantes e ambientes diversos. Bem tem Hirschmann Belden A plataforma "Open BAT" é a última geração de LAN sem fio, que oferece não apenas uma versão mais rápida do padrão de transmissão, mas também inclui uma interface de rádio pela primeira vez, que foi especialmente desenvolvida para uso em automação.



Para construir uma rede sem fio estável e confiável, você sempre encontrou hardware à prova de vibração, à prova d'água e extremamente durável. Além disso, foram cumpridos os padrões necessários que possibilitam o uso dos dispositivos no ambiente respectivo, como o EN50155 para trens. Também as antenas e cabos usados, bem como os acessórios, são de qualidade especial. No entanto, aconteceu repetidas vezes que uma rede LAN sem fio (WLAN) não funcionou como esperado.

Transferência de dados com interrupções Porto de Hamburgo

belden20212Um exemplo disso é uma instalação no porto de Hamburgo. Ali estava a tarefa de construir ligações de rádio de costa a costa e atracar navios. Havia condições quase ideais. Portanto, os locais de montagem podem ser escolhidos para que as antenas e os pontos de acesso possam "se ver" sem obstáculos. Além disso, a distância do transmissor ao receptor não estava muito longe. Ao planejar a rede, foi feita corretamente e primeiro verifiquei se já havia redes WLAN concorrentes existentes. Em seguida, os melhores canais gratuitos foram selecionados. As antenas utilizadas foram dimensionadas de forma que, de acordo com as fórmulas de cálculo, a linha de alta largura de banda pudesse ser otimamente conectada. Instalações semelhantes foram instaladas centenas de vezes entre edifícios, como conexão DSL-over-the-air de comunidades ou montanhas - e sempre sem problemas. No começo, tudo parecia bem em Hamburgo. Os dispositivos mostraram uma conexão fisicamente perfeita. E o sinal recebido era forte o suficiente para alcançar a largura de banda desejada.

E, no entanto, a transmissão de dados real só funcionou mal e com muitas interrupções. Porque na pista muitos pacotes foram perdidos ou quebrados. Em particular, se um navio fosse conectado a curto prazo, a quantidade desejada de dados não poderia ser transmitida no tempo disponível. Os instaladores experientes estavam no limite de suas esperanças. Afinal, tudo havia sido planejado, construído e configurado conforme prescrito pelo fabricante.

belden30212Para solucionar problemas, foi realizada uma análise de frequência complexa e completa, que examinou não apenas a faixa de frequência na qual a WLAN está localizada (a chamada banda ISM na faixa 2,4 GHz). Mas era todo o espectro de frequências sob o microscópio, no qual, entre outras coisas, enviam radares, redes móveis e estações de rádio. Logo ficou claro que o porto de Hamburgo era um ambiente exigente.

A WLAN é limitada a uma potência máxima de transmissão de 2,4 mW na banda 100 GHz e a um desempenho de 5 mW na banda 1000 GHz. Isso o torna o mais fraco em comparação com as tecnologias transmitidas nas imediações. Como as antenas WLAN não apenas recebem o sinal WLAN, mas tudo o que está presente nas ondas eletromagnéticas, toda a confusão de sinal é encaminhada para o receptor WLAN. Ele está então ocupado filtrando o sinal certo. Por razões de custo e como as interfaces de rádio WLAN anteriores não foram projetadas para essas situações, o filtro de frequência do chipset integrado é muito fraco. No entanto, a WLAN transmite apenas com o 1 W, enquanto outros sistemas sem fio transmitem para a esquerda e direita da faixa de frequências da WLAN até 10 ou mesmo 30 kW. Um remédio foi criado com a instalação de um filtro de passagem de banda adicional entre o ponto de acesso e a antena, que não permite que as frequências vizinhas interferentes passem na direção do receptor. Assim, o nível de ruído pode ser reduzido significativamente, aumentando a taxa de recepção de pacotes para níveis normais.

O atrito gera descargas no poço aberto

belden40212Outra experiência prática foi adquirida em uma mina a céu aberto. Lá, dispositivos WLAN foram instalados para estabelecer uma conexão de rede móvel ao longo das correias transportadoras. A instalação e a transferência de dados funcionaram perfeitamente após a aceitação da rede. No entanto, após alguns meses de operação, os dispositivos perderam força gradualmente e, eventualmente, falharam em garantir a transmissão de dados necessária. Os dispositivos em questão foram examinados em laboratório. Um raio ou dano similar não ocorreu. Os dispositivos também foram instalados corretamente, com um aterramento forte e uma proteção contra raios a montante entre a antena e o dispositivo. E, no entanto, ficou claro que houve uma destruição rasteira de componentes no receptor WLAN devido a descargas elétricas. Aconteceu que, devido às massas de ar de atrito acima do poço aberto, repetidas vezes ocorreram pequenas descargas estáticas, que foram recebidas pelas antenas da WLAN e encaminhadas. Eles passaram pela proteção contra raios, pois estavam abaixo da tensão do gatilho.

Salto quântico na comunicação via rádio

belden50212Tanto no porto de Hamburgo quanto em aplicações a céu aberto, os problemas foram resolvidos por soluções individuais que exigiam um componente adicional a montante. Isso foi realizado na forma de um filtro passa-banda ou uma proteção avançada contra sobretensão, que também funciona em baixas tensões e correntes. Ambas as soluções, no entanto, aumentam significativamente os custos de instalação e também precisam de mais espaço. No entanto, o espaço é uma mercadoria muito rara em muitas aplicações industriais, por exemplo, ao instalar dispositivos WLAN em trens. Além disso, até seis desses protetores de sobretensão e / ou filtros de passagem de banda por ponto de acesso teriam que ser planejados para os dispositivos da geração atual, uma vez que existem até seis conexões de antena. O custo desses componentes adicionais pode exceder rapidamente o preço de um único ponto de acesso.

É por isso que Hirschmann desenvolveu pela primeira vez uma interface WLAN que atende consistentemente às demandas de tais aplicações industriais. No processo, foi possível acomodar os componentes da proteção contra sobretensão e filtros de banda de frequência dentro do ponto de acesso.

A miniaturização vai tão longe que as funções encontraram espaço diretamente no módulo de rádio WLAN. Assim, cada módulo forma uma interface de rádio, da qual até três podem ser usados ​​em um ponto de acesso. A proteção contra sobretensão integrada suportou descargas de até 25 kV durante os testes. O filtro passa-banda integrado também funciona nas bandas 2,4 GHz e 5 GHz e libera a WLAN de um nível de ruído perturbador.

A nova plataforma "Open BAT" patenteada é a última geração de dispositivos WLAN, representando uma nova evolução na tecnologia WLAN, com um aumento na velocidade da rede de até 50% em relação à geração anterior. Além disso, essa plataforma permite que o cliente atenda às suas necessidades de uma gama quase ilimitada de interfaces, fontes de alimentação, tipos de pacotes e certificações específicas.

Além disso, o Open BAT fornece flexibilidade adicional, permitindo que você configure uma rede sem fio com os dispositivos Open BAT como pontos de acesso independentes ou gerencie-a centralmente através de um controlador BAT. Em suma, a nova plataforma possibilita a realização de soluções WLAN em áreas onde isso não era possível anteriormente. Além disso, o cliente pode escolher a variante de produto certa para sua solução individual, para que pague apenas pelos recursos que realmente precisa.

No desenvolvimento do Open BAT, a ênfase estava na flexibilidade máxima. Portanto, esta plataforma é adequada para aplicações em vários setores. Isso inclui, em particular, automação de fábricas e processos, transmissão e distribuição de energia, mineração e geração de energia a partir de energias renováveis.

Um componente particularmente importante desse novo desenvolvimento é o módulo de rádio WLAN patenteado. Ele não é apenas equipado com filtro passa-banda integrado e proteção ESD, mas também é caracterizado por um consumo de energia muito baixo e uma faixa de temperatura extremamente ampla. Além disso, este módulo está equipado com conectores de antena particularmente robustos com baixa atenuação de sinal e pode ser montado com uma resistência particularmente a vibrações. Pela primeira vez, links de rádio estáveis ​​podem ser implementados com segurança mesmo nos ambientes mais difíceis.

O autor é Olaf Schilperoort MBA, gerente de produto da Hirschmann Automation and Control GmbH, Neckartenzlingen


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