¿Existe una alternativa de bajo costo a los cables RJ45 para una gran cantidad de señales?

Estamos diseñando dos placas de interfaz (impresas) y necesitamos conectarlas mediante cables (0,5-1,5 m). Así que estamos pensando en qué conectores usar. Nos gustaría usar pares trenzados como en un cable RJ45.

El problema es que estamos hablando de 200 señales (-10V a +10V), lo que requeriría 50 cables RJ45.

Las alternativas que conozco son cables RJ21 o DSUB-50, con 50 pines, 2x25 hilos cada uno. Comprarlos es demasiado caro (al menos en Alemania, rondaría los 450€ o más por 8 cables) y soldar 800 contactos se considera demasiado trabajo por ahora (+120€ material). A modo de comparación, podríamos obtener 50 cables RJ45 listos para usar por 70 €.

Así que me pregunto si hay una alternativa? ¿Existen estándares de cable que sean tan confiables y económicos como el RJ45, pero adecuados para una mayor cantidad de señales? (Si no existiera la condición de par trenzado, los cables planos serían una buena opción).

Para la frecuencia máxima de las señales, se podría suponer alrededor de 200-500 kHz, la impedancia del cable no debería importar demasiado, ya que la impedancia de entrada del dispositivo final es de 1 MOhm (pero estoy lejos de ser un experto en esto importar).

Aclaración adicional: tenemos alrededor de 60 señales analógicas y alrededor de 100 digitales, solo algunas de ellas tienen una alta frecuencia y bordes rígidos, muchas otras rara vez cambian las señales para controlar una máquina de espacio de estado. Alrededor de 40 de las 200 "señales" están realmente molidas.

No estoy buscando una mejora de la configuración básica, ya que no se puede cambiar. Detrás de las placas de interfaz siguen directamente los dispositivos finales. Además de una pequeña amplificación y filtrado de las señales analógicas, el propósito de las tarjetas de interfaz es recopilar las señales de todos los sensores y actuadores y redistribuirlas para permitir un mejor cableado.

El sistema básicamente se ve así:ingrese la descripción de la imagen aquí

Como los conectores DSUB-50 del sistema correcto no ofrecen la posibilidad de cableado de par trenzado en la mayoría de los casos, la idea era conectar directamente el DSUB-50 con una placa de interfaz (sin cables) para ofrecer conectores más adecuados.

@Transistor Agregué algunos detalles, aunque no estoy del todo seguro. Pero como punto de partida debería estar bien. Las corrientes que fluyen son despreciables.
Sin embargo, ¿qué pasa con el costo de los conectores? Los cables son una cosa, pero no se le permite olvidar a qué los conecta, ni el espacio de placa para esos conectores.
¿Estás seguro de que necesitas un par trenzado? ¿Se pueden añadir filtros en uno u otro extremo del cable? La longitud de onda de 500 kHz es de 600 m, por lo que no debe esperar mucha captación en banda de un cable de 1,5 m, incluso con cables planos.
¿Has considerado los conectores telefónicos Amphenol RJ21 de 25 pares (2 de ellos)? Son físicamente bastante grandes, pero los cables y conectores son relativamente baratos y fáciles de conseguir. Los cables SCSI ultra anchos son otra posibilidad.
Si la primera placa es acondicionadora de señal y la segunda es ADC, ¿por qué no poner todo en una placa y ni siquiera tener un cable?
RJ45 es un conector, no un cable.
@ThePhoton - tal vez no. Realmente no lo sabemos, pero si hubiera una opción factible con pares trenzados, estaríamos en el lado seguro.
@DeanFranks Sí, los consideré, parece una de las mejores alternativas. Pero parece que no es un estándar común en Alemania/Europa y, por lo tanto, no es tan barato o solo hay longitudes de más de 2 m disponibles.
@peufeu el segundo es en realidad todo un sistema Hardware-in-the-loop con 4 conectores hembra DSUB-50. Así que la idea era montar una placa intermedia para tener más posibilidades de un mejor cableado.
Puede obtener conectores IDC DSUB para cables de cinta a un buen precio, luego use una cinta trenzada como se sugiere a continuación... IDC es bueno, ¡sin soldadura!
Incluso 1 o 2 pares en RJ11 ahorrarían bastante dinero si necesita que los cables vayan en diferentes direcciones. Estos están disponibles en el mercado (pero asegúrese de obtener un par trenzado, no UTP)
Veo muchas sugerencias aquí para arreglos de cableado alternativos, pero ¿ha considerado multiplexar las señales a través de una conexión en serie de alta velocidad como USB?
@RobertHarvey Como una gran parte de las señales son analógicas, esa no es una opción.
Las señales analógicas también se pueden multiplexar, aunque la técnica es ciertamente diferente. ¿Has pensado en usar un cable óptico?
En mi opinión , es meta.stackexchange.com/questions/66377/what-is-the-xy-problem . 200 cables con 20 V p2p parece una configuración absurda: para 1,5 m y 500 kHz, en realidad estás creando un buen generador de ruido EM en lugar de una interfaz... Así que prefiero repensar el diseño aquí, que buscar un dispositivo que coincida este en particular. Simplemente a) separe los ADC del resto de B, colóquelos en A, transmita digitales multiplexados a través de una fibra o cualquier otro medio de alta velocidad; esa es la razón por la cual SATA> PATA, b) si esa no es una opción para propósitos prácticos , al menos mux análogos (/ de acuerdo con Harvey aquí).
¿Por qué no ubicar el lado analógico de las cosas y hablar con eso a través de lo digital? No estoy seguro de si la electrónica de potencia que menciona es para la fuente de alimentación con quizás algunos rieles (luego simplemente retírelos para hacer espacio para otras cosas) o salidas de potencia, pero dividir su sistema de otra manera podría hacer que esto sea discutible.
@vaxquis Me pidieron en los comentarios que indicara la máxima frecuencia y amplitud de las señales, lo hice. Eso no quiere decir que tenga 200 señales oscilantes con 500 kHz y 20V pico a pico. Significa que tengo algunas señales de medición analógicas, que me interesan hasta 500 kHz y tengo algunas señales de control rectangulares (PWM) que oscilan con 20 kHz, con bordes rígidos. El resto son básicamente señales de control constante de una máquina de estado. Cambiar el sistema A y B simplemente no es posible y no es el punto de la pregunta. Tenemos un sistema similar funcionando desde hace años y solo queremos mejorar algunos detalles.
@NickT, la electrónica de potencia son dos convertidores de CA/CC de puente 6H modulados por ancho de pulso para controlar motores eléctricos y cojinetes magnéticos. Cambiar el sistema A y B no es una opción y no es necesario. La pregunta pretendía mejorar algunos detalles de un sistema similar que llevamos años operando sin grandes problemas.
@RobertHarvey Todavía tengo problemas para imaginar cómo es posible multiplexar docenas de señales de medición con un ancho de banda de> 200 kHz sin perder demasiada información, pero leeré sobre esto.
@thewaywewalk It means I have some analog measurement signals, which interest me up to 500 kHz and I have some rectangular control signals (PWM) oscillating with 20 kHz, with stiff edges.: entonces no tienes un solo problema que resolver ; en realidad tienes dos problemas . Problema XY, una vez más. puedes ; _ just (...) improve some detailstambién puede solucionar los problemas de ingeniería . Hiciste tu pregunta de manera incorrecta, porque en realidad has preguntado dos cosas distintas (cont.)
1. ¿Existe una alternativa económica a los cables RJ45 para una gran cantidad de señales? 2. Estamos diseñando dos placas de interfaz (impresas) y necesitamos conectarlas con cables de 0,5-1,5 m. El problema es que estamos hablando de 200 señales (-10 V a +10 V), lo que requeriría, por ejemplo, 50 cables RJ45. ¿Se puede hacer esto de manera más eficiente que simplemente usándolos ? ... algunas personas respondieron la primera pregunta (título), y no los culpo por eso, sus ideas son impecables. Aún así, también hizo la segunda pregunta... y algunas personas (incluido Nick T, Robert Harvey y yo) también intentaron responderla .
@vaxquis lo siento pero nunca hice la segunda pregunta, tu la inventaste o la interpretaste. La configuración básica nunca estuvo en duda y nunca se pidió su mejora. Porque no se puede cambiar. No es un problema XY, también me parece un poco claro. No es la mejor configuración que se me ocurre, y nunca la usarías en una aplicación real. Pero este es un proyecto de investigación y necesitamos más señales de lo habitual. No dije eso, porque en mi humilde opinión no importaba.
@thewaywewalk Su(s) pregunta(s) sobre EE sirven principalmente para otras personas: esa es la idea misma de la red SE. Usted hizo la segunda pregunta, implícita - So I wonder if there is an alternative?(vea la primera versión de su pregunta) - solo después de que I'm not searching for an improvement of the basic setup as it cannot be changed.(nb probando que la pregunta probablemente debería cerrarse como "recomendaciones para productos específicos") la pregunta n. ° 2 quedó fuera de consideración. Por cierto, decir "no se puede cambiar" es falso: no quieres cambiarlo, y lo entiendo. Aún así, se puede cambiar.

Respuestas (6)

Hay cables planos con alambres trenzados:

ingrese la descripción de la imagen aquíingrese la descripción de la imagen aquí

Cada pocos cm, hay una sección plana para permitir la conexión de un conector IDC.

Mirando dos dibujos de productos, parece bastante típico tener 50 mm de cable plano de cada 500 mm.

¡La gran ventaja de esto como una solución sobre 50 cables RJ45 separados es la reducción de la posibilidad de conectar los cables incorrectos! Los 8 cables de 25 pares reducen considerablemente la posibilidad de que se produzcan errores de conexión... ¡solo 8 conectores en cada extremo!
Así que probablemente con 6 de estos (2x32 cables cada uno) sería suficiente, junto con 12 conectores rondaría los 120€. Parece una muy buena opción. No sabía que existían estos cables. ¡Gracias!
Yo iba a decir lo mismo. Cable flexi o cables planos.

Los cables SCSI me vienen a la mente... tienen muchos pines (68 en la versión ultraancha), están bien protegidos y se pueden conseguir a un precio bastante bajo ya que ya nadie usa el almacenamiento SCSI. Si opta por el tipo LVDS, los conectores son incluso aceptablemente pequeños (aunque entonces es doloroso enrutar).

Conectores SCSI LVDS y HD68

"se puede obtener bastante barato ya que ya nadie usa el almacenamiento SCSI", lo que significa que pronto se volverán bastante caros porque no hay mercado
Más caro que los cables planos trenzados, pero sigue siendo una opción. ¡Gracias!
ebay.com/itm/131038638426 dos de estos lotes (cada lote son 2) cuestan 36 USD y se envían a todo el mundo. Entonces necesitas cuatro de estos ebay.com/itm/371862526654 . Una ventaja aquí es el espacio realmente pequeño que ocuparían los conectores, especialmente en comparación con 50 RJ-45.
SCSI diferencial de bajo voltaje también fue lo primero que pensé. 34 pares por conector y cables y conectores listos para usar. Y los cables también están diseñados para frecuencias razonablemente altas.

Puede utilizar algún tipo de cable plano. Una opción económica es usar cables IDE, como los que usan los discos duros PATA más antiguos:

Imagen del cable IDE

Cada uno de ellos tiene 40 pines, por lo que 5 de ellos te dan los 200 pines que deseas.

Otra opción sería utilizar pines directos para conectar las placas. Sin embargo, si el estándar PC/104 ya es un poco difícil de conectar (debido a la fricción total de todos los 104 pines), entonces 200 seguramente será más difícil de conectar.

Si tiene más libertad al conectar las placas, también puede usar una ranura SODIMM (o incluso la DIMM más antigua ) y conectar las placas directamente:Imagen de la tarjeta SODIMM

Algunas versiones tienen 200 pines. Por cierto, esta es exactamente la misma interfaz que usa el módulo de cómputo de Raspberry Pi (también 200 pines):Imagen del módulo de cómputo de Raspberry Pi

Por otro lado, si puede diseñarlo, sería mejor simplemente serializar sus datos antes de sacarlos de la placa, a menos que todo su circuito sea analógico.

OP ya consideró y rechazó el cable plano. Y las opciones de placa a placa no alcanzan los 1,5 m como se requiere.

RJ21. Y busque usados , porque están cayendo rápidamente en desgracia a favor de VoIP. Son el tipo de cosas que están tan llenas en el mercado que la gente ni siquiera se molesta en ponerlas en Craigslist.

Es el conector que se usaba con los viejos teléfonos de oficina, cuando el cableado estándar era de 25 pares . Es un conector bastante voluminoso, pero las oficinas los tenían por millones y todavía es ampliamente compatible.

ingrese la descripción de la imagen aquí

OP menciona RJ21 en la pregunta, y que es demasiado caro.
@derobert Acabo de vaciar una oficina llena de ellos, por lo que son muy baratos para mí, básicamente basura. OP podría buscarlos usados.
@Harper, creo que no eran tan comunes en este lado del océano, en realidad nunca los he visto fuera de nuestros laboratorios. Sin embargo, comprarlos en los EE. UU. a través de eBay parece bastante barato.
@thewaywewalk ¿Entonces no es un estándar mundial? Seguramente los europeos deben tener un conector de enchufe que usaron para el mismo propósito en las décadas de 1960 y 1980.
@Harper Nací en el lado este de la pared, ¿tal vez nos estaban ocultando estos conectores? ;)
@Harper, creo que en los años 60 simplemente los conectábamos, no podías desenchufarlos. Había otros enchufes que parecían grandes conectores para auriculares, pero esto era raro y costoso. Posteriormente (81) usamos el enchufe británico BS6312 431A, similar al RJ11 pero no compatible. Esto todavía está en uso hoy en día en Gran Bretaña y otros países (en su mayoría de la Commonwealth).

Los cables son caros, ¿qué podrías hacer? RJ45 es probablemente la opción más barata. Si incluso toma 100 de ellos, seguirá siendo más barato que 500 euros. Pero debo decir que para tales cosas, no debe ahorrar dinero y obtener una buena solución (porque cambiarlo más tarde de todos modos le costará una tonelada) o pensar, cuál es el error de su sistema. ¿Quizás llevar todas esas señales a un canal Serdes a través de un cable de fibra óptica sería más fácil, más barato y más confiable?

Algo así como cables de fibra óptica y una transmisión serializada no es una opción. Pero sí, pensar en las fallas de los sistemas es parte de la discusión.
¿Qué tipo de señales estás transfiriendo? Conozco sistemas en los que tal cantidad de datos pasa por un anillo deslizante, por lo que 100 pares de cables realmente parecen demasiado
Tenemos 48 señales analógicas (señales de medición de sensores) y alrededor de 120 señales de control digital (donde algunas son solo señales invertidas de otras, otras son básicamente "referencia"/tierra, por lo que aquí hay espacio para la optimización, no necesitamos todos ellos)
En ese caso, necesita un ADC multiplexado (muchos de ellos, pero comience con Analog Devices, en realidad tienen 48 o 64 canales) y FPGA para los digitales. La comunicación puede ser cualquier cosa en realidad. Por otro lado, creo que tiene un DSP o algo así, por lo que no necesitará volver a convertir los analógicos en analógicos, solo use la comunicación.
El sistema en el primer lado del cable es en realidad un sistema HIL con FPGA y 48 ADC/DAC, en el otro lado están los sensores y la electrónica de potencia. Las dos placas de interfaz de las que estoy hablando son necesarias para poder conectar ambas partes. Es solo cableado y redistribución, así como algo de filtrado y amplificación en las placas de interfaz. Las cosas complicadas suceden detrás de cada placa de interfaz. Básicamente tengo 20 conectores diferentes (que pueden cambiar en algunos casos) en un lado y 4 enchufes DSUB-50 en el otro.
En ese caso, me pregunto por qué 500 euros es un problema.
¿Alguna vez has trabajado en la academia? La parte izquierda del sistema tiene 10 años o la construimos nosotros mismos con poco dinero, la parte derecha es prestada por el gobierno alemán y para todo lo que está en el medio necesitamos convertir cada centavo dos veces;)
Vaya. Vender el del gobierno a Irán.
@GregoryKornblum prestado, no dado. No pueden venderlo.
estaba bromeando, no te lo tomes en serio

Siguiendo el camino SCSI que comenzó @WooShell, estos vienen en cables de cinta largos, así como en la imagen de la versión de plástico moldeado en la publicación de @WooShell.

http://www.mouser.com/Wire-Cable/Flat-Cables/_/N-5ggm

Ese enlace tiene opciones para nuevos cables incluso más largos que 1,5 m. Concretamente la opción de 1,5m tiene 50 pines. De hecho, hay 10 en stock que pueden enviar de inmediato por $18.85 USD. También hacen envíos internacionales.

Digikey.com tiene muchas opciones para la electrónica, incluidos los cables. No puedo acceder al sitio en este momento, pero deberían tener otras opciones para ti.

Ir con un cable SCSI le brinda el cabezal de clavija de separación de 2,54 mm de doble fila ya integrado en el cable, en lugar de tener que agregarlo usted mismo. Si por alguna razón desea conectar en cadena las placas en el mismo cable, algunos cables SCSI también vienen con conectores en la mitad del cable.

¿Existe una alternativa de bajo costo a los cables RJ45 para una gran cantidad de señales?
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