ИСКРОБЕЗОПАСНЫЙ ИНТЕРФЕЙС ETHERNET

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к технологии пакетной передачи данных Ethernet по витой паре по стандарту группы IEEE 802 подгруппы 802.3, в частности, к оборудованию, предназначенному для передачи информации между устройствами компьютерных и промышленных сетей, работающими во взрывоопасных средах.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Наиболее близким аналогом является источник информации RU 147256 U1, опубл. 27.10.2014, который раскрывает искробезопасный блок для Ethernet, содержащий драйвер Ethernet, отличающийся тем, что выходы драйвера Ethernet соединены соответственно с входами первого и второго трансформаторов, выполняющих функцию гальванической развязки на напряжение не менее 1500 В, к выходу каждого из которых подключены по четыре ограничивающих резистора и одному шунту-диоду, включенных по симметричной Т-образной схеме, причем в цепь каждого шунта-диода введены высокочастотные диоды по встречно-параллельной схеме.
Предлагаемое решение отличается от известного из уровня техники решения тем, что блок защиты, обеспечивающий взрывобезопасность, расположен между двумя сигнальными Ethernet трансформаторами, данное расположение устраняет шум, который исходит от блока защиты.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной модели является разработка искробезопасного интерфейса Ethernet, который можно использовать в системах, работающих во взрывоопасных зонах разных классов.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение искробезопасности электрических цепей линии передачи данных Ethernet.
Заявленный технический результат достигается посредством искробезопасного интерфейса Ethernet, содержащего по меньшей мере два сигнальных Ethernet трансформатора, с соотношением витков 1:1, соединенных с  по меньшей мере одним блоком защиты, расположенным между сигнальными Ethernet трансформаторами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полезная модель будет более понятной из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 иллюстрирует пример выполнения искробезопасного интерфейса Ethernet.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В приведенном ниже подробном описании реализации полезной модели приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящей полезной модели. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящую полезную модель, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящей полезной модели.
Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что полезная модель не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящей полезной модели, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов.
На фиг. 1 проиллюстрирован пример схемы предлагаемого искробезопасного интерфейса Ethernet, который работает во взрывоопасной  среде. Искробезопасный интерфейс Ethernet содержит по меньшей мере два сигнальных Ethernet трансформатора и по меньшей мере один блок защиты, причем вход первого сигнального Ethernet трансформатора подключен к входу первого подключаемого устройства, выход первого сигнального Ethernet трансформатора подключен к входу блока защиты, вход второго сигнального Ethernet трансформатора подключен к выходу блока защиты, а выход второго сигнального Ethernet трансформатора подключен к входу второго подключаемого устройства.
Дополнительно выход второго сигнального Ethernet трансформатора может быть подключен к входу второго блока защиты, выход второго блока защиты подключен к входу третьего сигнального Ethernet трансформатора, а выход третьего сигнального Ethernet трансформатора подключен к входу второго подключаемого устройства, который находится во взрывобезопасной среде. Второй блок защиты и третий сигнальный Ethernet трансформатор устанавливаются при необходимости.
Передача данных осуществляется по витой паре.
Использование сигнальных Ethernet трансформаторов обусловлено тем что, витая пара в качестве линии передачи вносит множество искажений в передаваемый сигнал. Эти искажения включают в себя, зависящее от частоты затухание сигнала, отражения передаваемого сигнала в местах изменения волнового сопротивления или от других неоднородностей, таких как разъёмы, неидеально терминированные концы линии и тому подобное, а также наводки от близких и дальних передатчиков с соседних трёх витых пар.
Сигнальный Ethernet-трансформатор несет различные функции:
1. позволяет требуемым информационным сигналам проходить без изменений;
2. отклонение электромагнитных помех в линии передачи данных;
3. ограничение мощности;
4. разное затухание сигнала на разных частотах.
Сигнальные Ethernet трансформаторы передают мощность не более 1Вт, это связано с ограниченной габаритной мощностью трансформатора, т.к. площадь поперечного сечения магнитопровода и площадь сечения сердечника ограничивают мощность сигнала, таким образом не попадает сигнал мощностью более 1Вт.
Сигнальные Ethernet трансформаторы с соотношением витков 1:1 обеспечивают разное затухание сигнала на разных частотах, т.к. сигнальные Ethernet трансформаторы работают как фильтры средних и низких частот, т.е. при снижении частоты он фильтрует сигнал.
Отклонение электромагнитных помех происходит следующим образом: когда через трансформатор протекают дифференциальные токи, магнитные поля, индуцированные этими токами, взаимно уничтожают друг друга. Если пренебречь омическим сопротивлением катушек трансформатора, то их входной импеданс в этом случае будет равен нулю. Теоретически они не влияют на прохождение дифференциальных сигналов. В случае появления синфазных токов магнитные потоки катушек складываются, и входной импеданс увеличивается, что приводит к подавлению синфазных токов и значительному снижению амплитуды шумового сигнала.
Трансформаторы для дифференциального сигнала работают как простой проводник, а для синфазного тока (шума) – как индуктивность. Таким образом, применение сигнального Ethernet трансформатора обеспечивает большой импеданс для синфазного тока и большую эффективность подавления синфазных шумов по сравнению с обычными индуктивностями. Даже если частоты полезного сигнала и шума пересекаются, использование дифференциального режима позволяет подавлять только шум.
Блок защиты предназначен для ограничения напряжения, приложенного к искробезопасной цепи и ограничения тока, который может проходить по цепи. Блок защиты заземлен.
Блок защит может содержать различные полупроводниковые компоненты, например, стабилитроны, защитные диоды и т.д., которые зачастую являются источником шума. Установка блока защиты между двумя трансформаторами помогает устранить данный шум.
Сигнал передачи данных от каждой витой пары сначала подается с LAN-порта первого подключаемого устройства на вход первого сигнального Ethernet трансформатора, затем сигнал поступает в блок защиты, далее сигнал поступает на второй сигнальный Ethernet трансформатор и сигнал передается на вход LAN-порта второго подключаемого устройства.
В случае необходимости повышения уровня взрывозащиты устройства, предусмотрено использование второго блока защиты и третьего сигнального Ethernet трансформатора. В данном случае сигнал со второго сигнального Ethernet трансформатора передается на вход второму блоку защиты, а затем сигнал поступает на вход третьего трансформатора и далее передается на вход LAN-порта второго подключаемого устройства.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.