Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Neues von Power over Ethernet


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von Tam H. (Firma: Tamoggemon Holding k.s.) (tamhanna)


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von Tam Hanna

Power over Ethernet reduziert die Komplexität der Verkabelung – nach der Überwindung erster Kinderkrankheiten ist die Technik beispielsweise bei Smart Cameras weit verbreitet. Microchip bieten nun einen POE-to-USB-C-Wandler an, während Analog Devices die Technologie mit Single Pair Ethernet kompatibel machen.

Power over Data Lines

Single Pair Ethernet gewinnt insbesondere im Bereich der Industrieelektronik permanent an Aufmerksamkeit. Mit Power over Data Lines (PoDL) bzw Single Pair Power over Ethernet (SpoE) bekommt der Standard nun auch die Möglichkeit zur Energieversorgung (kleinerer) Aktoren. Analog Devices bietet mit dem LTC4296 – am IC sind noch Linear Technology-Markierungen – ein Power Supply-IC an, auf Energie-Empfängerseite kommt der LTC4297 zum Einsatz. Interessant ist an diesem – derzeit nur in Pressemitteilungen und Videos verfügbaren – Chip vor Allem, dass er sich nicht nur um das Entgegennehmen der Energie kümmern soll. Im unter https://www.youtube.com/watch?v=uUmt_jWwit0 bereitstehenden Demonstrationsvideo – siehe Screenshot – sieht man, wie ein auf ihm basierendes Board das SPE-Ethernetsignal in ein normales RJ45-Ethernetsignal umwandelt, und dieses danach in Richtung eines Raspberry Pi weiterreicht.

USB-C aus PoE

Wer ein Windows 10-Tablet verwendet, kennt USB-to-Ethernet-Konverter mit Sicherheit. Wer ein per USB-C ladbares Endgerät hat, spart sich in PoE-Infrastrukturen das Mitschleppen des Laptops. Microchip steigt mit dem PD-USB-DP60 in diesen Markt ein, und bietet das Gerät anscheinend nicht nur als Referenzdesign, sondern auch als käuflich erwerbliche Komponente für den praktischen Einsatz an. Dafür sprechen geringe Preise – bei OEMSecrets bekommt man bia AVNET zehn Stück um 87USD pro Einheit.

Wir begrüßen Microchip im Bereich der kommerziellen Hardwarefertigung

Während die energietechnischen Teile des bis zu 60 Watt liefernden PD-USB von Microchip nicht näher spezifiziert werden, basiert der Ethernet-Transciever auf dem Evergreen LAN7800. Er erfreut sich hoher Verbreitung, aktuelle Versionen des Linux-Kernels haben den Treiber von Haus aus verfügbar. Microchip empfiehlt die Technik übrigens noch aus einem anderen Grund: während USB-Kabel im Allgemeinen teuer sind und mit großen Distanzen ihre Probleme haben, so kommt man mit Ethernet + PoE bis zu 100m weit.

Hintergrund: PoE und SPE

Meine Wenigkeit verdankt die Einsicht in PoE vor Allem einem befreundeten AI-Startup, dessen Gründer plötzlich bei einer Zigarre über seine Probleme mit der Inbetriebnahme einer Cisco-Kamera ausschüttete. Falls Sie die letzten Monate mit mir unter einem Stein verbracht haben, hier eine Kurzerklärung der beiden Begriffe. Kandidat A ist Single Pair Ethernet. Es ist ein mit bis zu 1Gbit/sec arbeitendes Ethernet-Derivat, das mit nur einem Paar verdrillter Adern (je nach Standard geschirmt oder ungeschirmt) auskommt. Neben der weniger umfangreichen Verkabelung und der einfacheren Stecker (meist KEIN RJ45) bringt die Nutzung von SPE auch Vorteile im Bereich der Größe des Filterdesigns. Hierzu eine Abbildung aus dem Hause Wuerth Elektronik, die der Autor dieser Zeilen auf seinem Instagram-Account archiviert hat.

Kandidat B ist Power Ethernet: hier wollen wir uns auf eine Gruppe von IEEE-Standards beschränken, und ältere proprietäre Experimente diverser Anbieter ignorieren. Im Prinzip geht es darum, Energie vom Router bzw Hub in Richtung des Endgeräts zu übertragen. Die "physikalische" Art der Energieverteilung erfolgt dabei je nach Standard entweder über die Datenleitungen, oder aber über dedizierte (und normalerweise ungenutzte) Adern des Ethernet-Kabels.


: Verschoben durch Admin
von PassivePOE (Gast)


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Frage:

Was spricht gegen Passive-POE? Einfach blind 12 oder 24V rein. Habe ich 
so bei mir gelöst. Gibts passende Adapter. Aber auch bei 100MBit ist 
Selbstbau ganz einfach! So habe ich es bei mir. Mehr brauche ich bei 
Kameras nicht. Nur der Switch zum Recorder muss 1GBit können.

von 100Ω W. (tr0ll) Benutzerseite


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PassivePOE schrieb:
> Was spricht gegen Passive-POE?

Dass man Hardware mit Gigabit-Ethernet anbinden will. Warum sollte man 
sich sein Netzwerk ausbremsen, weil man den AP nur mit 100Mbit und 
passiven POE anbindet anstelle von 1000Mbit + 802.3af (oder neuer).

von PassivePOE (Gast)


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Sorry,

habe vergessen zu schreiben:

Habe so auch ein 1GBit-Ü-Kamera angeschlossen.

Sorry noch mals, das geht auch mit 1 GBit in passiv! :-)

von Mathias A. (mrdelphi)


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PassivePOE schrieb:
> Was spricht gegen Passive-POE?

Aus meiner Sicht ist der einzige wirkliche Nachteil, dass man beim 
zusammenstecken der Geräte aufpassen muss -- try-and-error kann hier 
teuer werden. Active-PoE funktioniert im Zweifelsfall eben einfach 
nicht, aber kaputt geht nichts.

Nachtrag, fällt mir gerade noch ein: während aktives PoE mit 48V läuft, 
wird passives PoE häufig mit nur 12V oder 24V betrieben (vermutlich, 
damit Schäden nicht ganz so groß werden im Falle dass man was falsch 
zusammensteckt) und hat dadurch höhere Verluste auf der Leitung. Je nach 
Länge der Leitung und Energiebedarf des Gerätes ist das vernachlässigbar 
oder nicht.

: Bearbeitet durch User
von Flip B. (frickelfreak)


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Passives POE kann auch kein Gerät beschädigen. POE-Geräte halten die 
Spannung logischerweise aus, nicht-POE- Geräte haben durch die 
Trafoübertrager keinen Strompfad zwischen den Aderpaaren, es juckt sie 
also garnicht wo da Gleichspannung liegt, alles läuft normal.

Interessant ist hier das Single pair, ich hätte gerne günstige 
stromsparende PHYs, dann würde ich nurnoch SPETH nehmen, 
hausautomatisierung etc...

: Bearbeitet durch User
von Thorsten (Gast)


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Gibt es auch die Single pair Kabel und Stecker günstig? Oder überhaupt?

Beitrag #6620858 wurde vom Autor gelöscht.
von Mathias A. (mrdelphi)


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Flip B. schrieb:
> Passives POE kann auch kein Gerät beschädigen. POE-Geräte halten die
> Spannung logischerweise aus, nicht-POE- Geräte haben durch die
> Trafoübertrager keinen Strompfad zwischen den Aderpaaren, es juckt sie
> also garnicht wo da Gleichspannung liegt, alles läuft normal.

Hmm...ist das wirklich so? Ich muss zugeben, habe das selbst nie 
nachgeprüft, ging davon aus dass es so ist weil ich immer wieder davon 
gelesen hatte, dass beim passiven PoE Geräte kaputtgehen können wenn 
Spannung anliegt wo sie sie nicht erwarten. Aber kann gut sein dass die 
alle voneinander abgeschrieben haben... (und das meine ich nicht 
ironisch)

von Tam H. (Firma: Tamoggemon Holding k.s.) (tamhanna)


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Gibt ja. Günstig kann ich nicht sagen.

Wenn du willst gehe ich dir in meinem Archiv auf die Suche nach 
Anbietern, die in der Vergangenheit auf Presseevents und Messen re 
besonders laut gefurzt haben. Die kann man dann mal höflich erinnern....

von yakman (Gast)


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PassivePOE schrieb:
> Was spricht gegen Passive-POE? Einfach blind 12 oder 24V rein. Habe ich
> so bei mir gelöst. Gibts passende Adapter. Aber auch bei 100MBit ist
> Selbstbau ganz einfach! So habe ich es bei mir. Mehr brauche ich bei
> Kameras nicht. Nur der Switch zum Recorder muss 1GBit können.

Weil viele normale Ethernet-Geräte dann ihren magischen Rauch ausstoßen 
werden. Oft ist nämlich ein 75Ohm Terminierungswiderstand drin - ohne 
Serienkondensator. Die haben meistens keine 7,6W.

Darum klassifiziert POE ein Gerät, bevor die Versorgung eingeschaltet 
wird. Dazu wird der Widerstand zwischen den Päärchen gemessen.
Nur wenn der in einem bestimmten Bereich ist, wird überhautp Spannung 
draufgegeben.

Es hat schon einen Grund, warum das so kompliziert gelöst ist. Nicht 
alles ist Overengeneering.

von yakman (Gast)


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Weil wieder die Schauergschicht vom Trafo verbreitet wird. Das ist oft 
nicht so.

Beispiel:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/EVB8720%20Evaluation%20Board%20Schematic.pdf
Bumm.
Oder eher "pffft", bei kleinen SMD-Widerständen.

von Steckersammler (Gast)


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Thorsten schrieb:
> Gibt es [...]Single pair [...] Stecker [...] überhaupt?

Es gibt sogar einen eigenen Standard, und jeder Steckerhersteller durfte 
eine Steckerserie drin unterbringen...

IEC 63171-1: SPE-Stecker von CommScope basierend auf einer 
LC-Verriegelung für M1/I1/C1/E1-Anwendungen.

IEC 63171-2: SPE-Stecker von Reichle & D e-Massari für den Einsatz in 
Büroumgebungen und M1/I1/C1/E1-Anwendungen.

IEC 63171-3: SPE-Stecker von Siemon basierend auf einem Paar 
Tera-Stecker für M1/I1/C1/E1-Anwendungen. IEC 63171-4: SPE-Stecker von 
BKS für M1/I1/C1/E1-Anwendungen.

IEC 63171-5: SPE-Stecker von Phoenix Contact, basierend auf dem Standard 
IEC 63171-2 für M2/I2/ C2/E2- und M3/I3/C3/E3-Anwendungen. Der Standard 
eignet sich für industrielle Anwendungen.

IEC 63171-6: SPE-Stecker von Harting, Hirose und TE Connectivity für 
M2/I2/C2/E2- und M3/I3/C3/E3-Anwendungen.

von svensson (Gast)


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Mathias A. schrieb:
> ging davon aus dass es so ist weil ich immer wieder davon
> gelesen hatte, dass beim passiven PoE Geräte kaputtgehen können wenn
> Spannung anliegt wo sie sie nicht erwarten.

Kann aus der Praxis berichten, daß ein Cisco-Switch (Kosten vierstellig) 
die Netzwerkkarte (onboard) eines Servers gegrillt hat. Die automatische 
Selbsterkennung scheint nicht immer ganz optimal zu funktionieren.

Seit diesem Ereignis schalte ich PoE auf allen Ports ab, wo es nicht 
explizit gebraucht wird.

von yakman (Gast)


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svensson schrieb:
> Kann aus der Praxis berichten, daß ein Cisco-Switch (Kosten vierstellig)
> die Netzwerkkarte (onboard) eines Servers gegrillt hat. Die automatische
> Selbsterkennung scheint nicht immer ganz optimal zu funktionieren.

Das ist in der Praxis unwahrscheinlich!

Das Gerät muss dem Swicht einen 25k-Widerstand präsentieren (19–26,5kΩ), 
erst dann wird überhaupt nur eine Versorgung zur Klassifizierung 
eingeschaltet.
Danach muss sich das Gerät mit einem gültigen Klassifizierungsstrom 
melden. Dann, und nur dann darf der Switch die 48V draufschalten.

Und diese beiden Schritte werden von HARDWARE gemacht, nicht von 
fehleranfälliger Software.

D.h. da ist ein ganzer, ziemlich komplexer Ablauf dahinter, der nicht 
einfach mal hopplahopp falsch läuft.

Wenn also, dann wurde die Netzwerkkarte bei der Klassifizierung 
gebrutzelt. Aber damit der Switch einen Widerstand von 19-26,5kOhm 
sieht, muss auf deren Seite der Netzwerkkarte schon viel falsch gelaufen 
sein.
Wie gesagt, das ist Hardware, keine fehleranfällige Software.

von Udo (Gast)


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Ich habe meinen Lenovo Laptop an einen Unifi Poe Switch angeschlossen 
und nach nur wenigen Sekunden duftete es sehr lecker. Jetzt macht der 
Laptop keine Gigabit Verbindung mehr...

von (prx) A. K. (prx)


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PassivePOE schrieb:
> Was spricht gegen Passive-POE? Einfach blind 12 oder 24V rein. Habe ich
> so bei mir gelöst. Gibts passende Adapter.

In Standard-Ethernet sind Kabel und Gerät potentialgetrennt.
In passivem PoE auch?

Beitrag #6622084 wurde vom Autor gelöscht.
von (prx) A. K. (prx)


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yakman schrieb:
> Weil viele normale Ethernet-Geräte dann ihren magischen Rauch ausstoßen
> werden. Oft ist nämlich ein 75Ohm Terminierungswiderstand drin - ohne
> Serienkondensator. Die haben meistens keine 7,6W.

Beispiel: https://i.stack.imgur.com/hjF3g.png. Mit POE ist bei allen 
Widerständen jeweils ein C in Serie.

Wenn die POE-Versorgung da nicht vorsichtshalber nachmisst...

: Bearbeitet durch User
von yakman (Gast)


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(prx) A. K. schrieb:
> Beispiel: https://i.stack.imgur.com/hjF3g.png. Mit POE ist bei allen
> Widerständen jeweils ein C in Serie.
>
> Wenn die POE-Versorgung da nicht vorsichtshalber nachmisst...

Tut sie ja. Es wird überprüft, ob da 19–26,5kΩ drin sind.
75 Ohm (oder 150, wenn es zwei in Serie sind) ist klar außerhalb. 
Wodurch nichts passieren sollte.
Nur beim "passiv POE" tritt halt der magische Rauch aus.

Ohnehin gibt es Chips für <1€, die alles erledigen, wozu man dann 
"passiv poe" mit "Krachbumm-Effekt" unbedingt so geil sein soll, 
erschließt sich mir nicht.

Beispiel TPS2378.

von (prx) A. K. (prx)


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Auch Mikrotiks passives PoE misst nach und sichert ab. Unterscheidet 
zudem anhand des Widerstandswerts zu Standard-PoE.
https://wiki.mikrotik.com/wiki/Manual:PoE-Out#MikroTik_supported_PoE-Out_standards
https://wiki.mikrotik.com/wiki/Manual:PoE-Out#Safety

Ein einfaches Netzteil per Zwischenstecker direkt an die Kabel tut das 
natürlich nicht.

: Bearbeitet durch User
von DANIEL D. (hiege) Benutzerseite


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Und was ist wenn der Stecker aus Gründen von Verunreinigungen, 
Alterungserscheinungen, Fusseln, Schnodder und was weiß ich. Dem Poe 
Switch suggeriert da wäre ein 20kohm Widerstand. Dabei handelt es sich 
um ein nicht Poe Gerät.

Ja unwahrscheinlich aber möglich.

von (prx) A. K. (prx)


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DANIEL D. schrieb:
> Und was ist wenn der Stecker aus Gründen von Verunreinigungen,
> Alterungserscheinungen, Fusseln, Schnodder und was weiß ich. Dem Poe
> Switch suggeriert da wäre ein 20kohm Widerstand. Dabei handelt es sich
> um ein nicht Poe Gerät.
>
> Ja unwahrscheinlich aber möglich.

Wenn der Schnodder 20 KOhm Widerstandswert hat, dann ist der Strom recht 
gering. Ist er höher, sind es keine 20 kOhm.

Die Kabelpaare zwischen denen die Spannung anliegt, sind gegenüber der 
Signalverarbeitung und gegeneinander galvanisch getrennt. Die kann es 
also nicht erwischen.

: Bearbeitet durch User
von Jörg S. (joerg-s)


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Das schlimme an passiv PoE ist das mit "PoE" geworben wird. Da sucht man 
sich ein passendes Gerät mit PoE raus und muss dann feststellen dass der 
Hersteller 20 Cent gespart hat und das PoE nur passiv macht, was für ein 
Sch....!

von -gb- (Gast)


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Jörg S. schrieb:
> Das schlimme an passiv PoE ist das mit "PoE" geworben wird.

Es gibt da ein paar Standards die ziemlich klar zeigen was das Gerät 
kann:

802.3af
802.3at
802.3bt

Wenn da nix dabei steht wäre ich erstmal vorsichtig.

Ich verwende PoE sehr gerne bei mehreren Ubiquiti Unifi Installationen. 
Funktioniert super und es steht auch immer im Datenblatt welcher 
Standard unterstützt wird.

von HWEng (Gast)


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Flip B. schrieb:
> Passives POE kann auch kein Gerät beschädigen. POE-Geräte halten
> die
> Spannung logischerweise aus, nicht-POE- Geräte haben durch die
> Trafoübertrager keinen Strompfad zwischen den Aderpaaren, es juckt sie
> also garnicht wo da Gleichspannung liegt, alles läuft normal.
>
> Interessant ist hier das Single pair, ich hätte gerne günstige
> stromsparende PHYs, dann würde ich nurnoch SPETH nehmen,
> hausautomatisierung etc...


Es gibt schon zwei low power PHYs anschienend.
Eine (ADIN1110) hat sogar MAC drin :-O
Also ich brauche keinen Kontroller mit MAC.
Einfache CORTEX M3/M4 sollte nur über SPI gehen.
Coole Idee für einfach Sensoren mit diesen nueen SPE anzuschließen..

von Mathias A. (mrdelphi)


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svensson schrieb:
> Mathias A. schrieb:
>> ging davon aus dass es so ist weil ich immer wieder davon
>> gelesen hatte, dass beim passiven PoE Geräte kaputtgehen können wenn
>> Spannung anliegt wo sie sie nicht erwarten.
>
> Kann aus der Praxis berichten, daß ein Cisco-Switch (Kosten vierstellig)
> die Netzwerkkarte (onboard) eines Servers gegrillt hat. Die automatische
> Selbsterkennung scheint nicht immer ganz optimal zu funktionieren.
>
> Seit diesem Ereignis schalte ich PoE auf allen Ports ab, wo es nicht
> explizit gebraucht wird.

Udo schrieb:
> Ich habe meinen Lenovo Laptop an einen Unifi Poe Switch angeschlossen
> und nach nur wenigen Sekunden duftete es sehr lecker. Jetzt macht der
> Laptop keine Gigabit Verbindung mehr...

Hmm, höre sowas zum ersten Mal, und das gleich doppelt... aber klar, es 
gibt nichts was es nicht gibt.

Oder kann es sein dass bei den Switchports versehentlich passives PoE 
eingeschaltet war statt aktives?

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