Ein Netzwerkisolator trennt eine Ethernet-Verbindung galvanisch, ohne die Übertragung der Netzwerkdaten zu unterbrechen. Damit lassen sich Gleich- und Wechselspannungen sowie unerwünschte Ausgleichsströme zwischen miteinander verbundenen Geräten reduzieren. Besonders in der Medizintechnik, aber auch in Mess- und Prüftechnik, Industrie, Audioanwendungen und vernetzten Computersystemen sind galvanisch getrennte Ethernet-Verbindungen eine wichtige technische Lösung.
Die EMOSAFE Netzwerkisolatoren von EMO Systems wurden speziell für die galvanische Trennung von Ethernet-Schnittstellen entwickelt. Die Produktfamilie umfasst unterschiedliche Bauformen und Leistungsvarianten für den externen Einsatz, den Geräteeinbau und die Leiterplattenmontage. Je nach Modell sind Datenübertragungen bis hin zu 10 Gigabit Ethernet (Datenrate bis 10 Gbit/s) möglich.
Was ist ein Netzwerkisolator?
Ein Netzwerkisolator ist eine elektrische Trennvorrichtung für Ethernet-Verbindungen. Er verhindert eine durchgehende galvanische Verbindung zwischen den angeschlossenen Netzwerkkomponenten. Die Datenübertragung bleibt dabei erhalten.
Bei einem EMOSAFE Netzwerkisolator werden die Ethernet-Signale über speziell entwickelte Übertragerbausteine mittels elektromagnetischer Induktion übertragen. Dadurch ist keine direkte elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Seiten des Isolators erforderlich.
Ein wesentlicher Vorteil: EMOSAFE Netzwerkisolatoren benötigen keine eigene Stromversorgung, keine Treiber und keine Firmware. Sie werden zwischen Netzwerk und Endgerät eingesetzt und arbeiten passiv.
Wie funktioniert die galvanische Trennung von Ethernet?
Eine Ethernet-Verbindung besteht aus differenziell übertragenen Signalen. Bei einer galvanischen Trennung werden die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den beiden Seiten unterbrochen. Die Informationen werden stattdessen über eine galvanische Trennstrecke übertragen.
Das Prinzip lässt sich vereinfacht so darstellen:
Netzwerk → Ethernet-Kabel → EMOSAFE Netzwerkisolator → Ethernet-Kabel → Endgerät
Die Daten werden übertragen, während die direkte elektrische Verbindung zwischen den beiden Seiten getrennt bleibt.
Dadurch können unerwünschte Ausgleichsströme zwischen Netzwerkkomponenten und angeschlossenen Geräten reduziert werden.
Netzwerkisolatoren für die Medizintechnik
In medizinischen Anwendungen kommt der galvanischen Trennung von Signalschnittstellen eine besondere Bedeutung zu. Die IEC 60601-1 definiert Anforderungen an die elektrische Sicherheit medizinischer elektrischer Geräte und Systeme. Netzwerkverbindungen müssen dabei Teil der Betrachtung von Schutzmaßnahmen sein.
EMOSAFE Netzwerkisolatoren werden für Anwendungen eingesetzt, bei denen Ethernet-Schnittstellen medizinischer Geräte entsprechend den jeweiligen Anforderungen galvanisch getrennt werden müssen.
Je nach Anwendung und Produktvariante können unterschiedliche Anforderungen an Isolationsspannung, Bauform und Schutzkonzept bestehen. Deshalb sollte die Auswahl eines Netzwerkisolators immer anhand des konkreten Geräts, der Schnittstelle und der anzuwendenden Normen erfolgen.
Technische Eigenschaften der EMOSAFE Netzwerkisolatoren
Die EMOSAFE Serie bietet eine große Auswahl unterschiedlicher Varianten. Dazu gehören unter anderem Modelle für:
- externe Installation
- Geräteeinbau
- Leiterplattenmontage
- Keystone- und modulare Installationen
- Gigabit Ethernet
- High-Performance-Anwendungen
- kundenspezifische Lösungen
Modellabhängig erreichen die speziell entwickelten Übertragerbausteine Spannungsfestigkeiten von bis zu 6.000 V AC bzw. 8.500 V DC. Der dreilagige Isolationsaufbau unterstützt hohe Anforderungen an die elektrische Trennung. Gleichzeitig sind die Übertragungsverluste so ausgelegt, dass die üblichen Ethernet-Streckenlängen von bis zu 100 Metern in geeigneten Netzwerkkonfigurationen genutzt werden können.
Netzwerkisolator für Gigabit und 10 Gigabit Ethernet
Ein Netzwerkisolator muss nicht zwangsläufig zu einer Reduzierung der Netzwerkleistung führen. EMO Systems bietet verschiedene EMOSAFE Modelle für schnelle Ethernet-Verbindungen an. Die aktuelle Produktübersicht umfasst unter anderem Gigabit-Modelle und Varianten für 10 Gigabit Ethernet.
Welche Variante geeignet ist, hängt unter anderem von Datenrate, Einbausituation, Schnittstelle und erforderlicher Isolation ab.
Qualität und Prüfung
EMO Systems entwickelt und fertigt die EMOSAFE Netzwerkisolatoren in Deutschland. Das Qualitätsmanagement ist nach DIN EN ISO 9001 und DIN EN ISO 13485 zertifiziert. Jeder EMOSAFE Netzwerkisolator wird vor der Auslieferung einzeln geprüft. Dabei wird unter anderem die Spannungsfestigkeit kontrolliert und dokumentiert. Zusätzlich werden relevante Übertragungsparameter wie Einfügedämpfung, Rückflussdämpfung und Nahübersprechen geprüft.
Netzwerkisolatoren für unterschiedliche Anwendungen
Neben der Medizintechnik kommen Netzwerkisolatoren auch in anderen Bereichen zum Einsatz:
- Mess- und Prüftechnik: Schutz empfindlicher Mess- und Überwachungseinrichtungen vor Störspannungen durch Potenzialdifferenzen
- Industrie und Automation: galvanische Trennung von Ethernet-Verbindungen zwischen unterschiedlichen Systemen und Einhalten geforderter Luft- und Kriechstrecken in Schnittstellen bei Überspannungskategorie III
- Rechen- und Netzwerktechnik: Vermeidung unerwünschter Potenzialausgleichsströme und Schutz sensibler IT-Systeme gegenüber DC- und niederfrequenten AC-Spannungen im Netzwerk
- Audio: Reduzierung von Brummschleifen und niederfrequenten Störungen im Hörspektrum sowie Abkopplung von PoE-Netzen
- Forschung und Entwicklung: Trennung empfindlicher elektronischer Systeme
- kundenspezifische Anwendungen: Anpassung von Bauform und Schnittstelle an individuelle Geräte
FAQ: Häufige Fragen zu Netzwerkisolatoren
Was macht ein Netzwerkisolator?
Ein Netzwerkisolator trennt eine Ethernet-Verbindung galvanisch. Die Datenübertragung bleibt erhalten, während die direkte elektrische Verbindung zwischen den angeschlossenen Systemen unterbrochen wird.
Wie funktioniert ein Ethernet-Isolator?
EMOSAFE Netzwerkisolatoren übertragen Ethernet-Signale über speziell entwickelte Übertrager und elektromagnetische Induktion. Dadurch ist keine durchgehende galvanische Verbindung zwischen den beiden Seiten erforderlich.
Braucht ein Netzwerkisolator Strom?
Nein. EMOSAFE Netzwerkisolatoren arbeiten passiv und benötigen keine externe Stromversorgung.
Verlangsamt ein Netzwerkisolator Ethernet?
EMOSAFE Netzwerkisolatoren sind für verlustarme Signalübertragung entwickelt. Je nach Modell unterstützen sie Ethernet-Datenraten bis hin zu 10 Gigabit Ethernet.
Was ist ein medizinischer Netzwerkisolator?
Ein medizinischer Netzwerkisolator ist eine galvanische Trennvorrichtung für Ethernet-Schnittstellen in medizinischen Anwendungen. Er muss Bestandteil eines Schutzkonzepts für medizinische elektrische Geräte sein.
Sind EMOSAFE Netzwerkisolatoren nach IEC 60601-1 ausgelegt?
EMOSAFE Netzwerkisolatoren werden für Anwendungen in der Medizintechnik nach den relevanten Anforderungen entwickelt. Die konkrete Eignung muss abhängig von Produktvariante und Anwendung betrachtet werden.
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