Wat is PoE? Power Over Ethernet voor het IoT gebruiken

Wat is Power over Ethernet?

Power over Ethernet (PoE) verzendt stroom en data gelijktijdig via dataparen op Ethernet-kabels. PoE biedt zowel dataconnectiviteit als stroom voor industriële-, IoT- en zelfs consumentenelektronica.

De hoeveelheid planning die nodig is om te bepalen hoe je jouw thuiscomputer van stroom moet voorzien, gaat waarschijnlijk tot het beslissen op welk stopcontact je hem aansluit. Het aansturen van industriële en IoT-apparaten is vaak veel ingewikkelder. Het lagere stroomverbruik van industriële computers is een aantrekkelijke eigenschap. Daarbij is de manier waarop je deze apparaten van stroom voorziet erg belangrijk. Dit kan namelijk een groot verschil maken in de levensduur, je kosten en uiteindelijk het succes van het project.

Ontdek Power Over Ethernet, een populair alternatief voor losse voedingen. PoE maakt gebruik van de reeds aangesloten Ethernet-kabel om apparaten van stroom te voorzien. PoE is een populaire keuze geworden voor industriële hardware gebruikers. Zo kan het aantal kabels voor infrastructuur verminderd worden blijft de stroomvoorziening betrouwbaar.

Hoe PoE werkt

PoE systemen bestaan ​​uit Power Sourcing Equipment (PSE) en Powered Devices (PD). PSE’s leveren gelijkstroom aan een standaard Ethernet-kabel (Cat 5/5e/6), die deze over een afstand tot 100 meter naar een PD verzendt.

Het Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) definieert verschillende Power over Ethernet-standaarden voor verschillende vermogensniveaus. De meest voorkomende van deze standaarden zijn IEEE 802.3af en IEEE 802.3at, die tot 15,4 W en 25,5 W (respectievelijk) leveren voor downstream-PD’s over twee van de dataparen. Nieuwe normen maken een hoger vermogen mogelijk (60 W met IEEE802.3bt (Type 2) of 100 W met IEEE802.3bt (Type 3)) door stroom te leveren aan alle vier de dataparen. 

Alle PSE-apparaten kunnen downstream apparaten aansturen met een vermogensniveau dat gelijk is aan of lager is dan de capaciteit van de PSE (d.w.z een IEEE 802.3at compatibele PSE kan zowel IEEE 802.3at- als IEEE 802.3at-apparaten aansturen). De mogelijkheden van de PSE moeten worden gekozen op basis van de vereisten van de downstream PD-apparaten.

PoE veiligheidsoverwegingen

Om apparaten over lange afstanden van voldoende stroom te voorzien zonder vermogensverlies, definiëren de IEEE-normen een bedrijfsspanning van 55V DC. Om te voorkomen dat niet-PoE-apparaten en niet-compatibele PoE-PD’s worden beschadigd door deze hoge spanning op de Ethernet-kabel, bestaan er verschillende classificatie- en detectieniveaus tussen de PSE en de PD voordat de volledige spanning en vermogensniveaus worden toegestaan.

Tijdens deze detectie- en classificatieprocedure communiceert een gespecialiseerde chip op de PSE met een andere geïntegreerde schakeling op de PD. De PSE communiceert zijn capaciteit aan de PD en de PD reageert met het gevraagde vermogen. Als de PSE het volledige vermogen dat de PD nodig heeft niet kan ondersteunen, wordt de verbinding niet gemaakt. Zo voorkom je brown-outs op de PD. Pas nadat een geldige detectie- en classificatiehandtekening is verstrekt, zal de PSE de volledige gevraagde stroom leveren aan de netwerkpoort.

Als je een PoE PSE aansluit op een non-PoE apparaat wordt de eerste detectiefase niet erkend door het apparaat. Hierdoor wordt de stroom niet geleverd. Dit maakt PoE Ethernet-poorten veilig voor gebruik met niet-PoE-apparaten.

Op het moment dat er een connectie is gemaakt tussen een geldige PSE en PD, hebben beide zijden verschillende beveiligingen om ervoor te zorgen dat de apparaten binnen de limiet van de IEEE-standaard werken. De PSE- of PD-apparaten controleren de spanning en stroom via de Ethernet-link. Als er een te hoge stroom of spanning wordt gedetecteerd, wordt de verbinding verbroken. Als de oorzaak van de fout wordt opgelost, vindt automatische detectie plaats om de connectie tussen de PSE en PD te herstellen.

Waarom PoE gebruiken?

Ten eerste is PoE eenvoudig te installeren doordat de benodigde bekabeling waarschijnlijk al aanwezig is. Met PoE kunnen gebruikers ook kosten besparen door het proces van nieuwe data en stroomkabels leggen te elimineren.

Ook bestaan er Power-over Ethernet-splitterapparaten om PoE-installaties te kunnen gebruiken met verouderde niet-PoE-apparaten. Een PoE-splitter is een compact apparaat dat fungeert als een PoE-PD en de stroom- en gegevensverbindingen van een PSE scheidt in afzonderlijke verbindingen voor gegevens en stroom (meestal met een gereguleerde 12V- of 24V DC-uitgang).

Naast het besparen op bekabeling heb je ook geen stopcontacten nodig. De kostenbesparingen op lange termijn voor het gebruik van een Power over Ethernet-infrastructuur kunnen aanzienlijk zijn, vooral als je organisatie honderden of zelfs duizenden apparaten heeft.

Voorbeelden van PoE in actie

Naarmate het Industrial Internet of Things (IIoT) zich ontwikkelt, neemt ook het aantal PoE-toepassingen toe. PoE wordt veel gebruikt in IP-camera’s en draadloze projecten. Het is onmisbaar in bewakingstoepassingen, waar het zorgt voor snelle installatie. Door PoE te combineren met Wi-Fi en/of Bluetooth technologie kunnen hele projecten worden aangesloten zonder een stopcontact nodig te hebben.

Het in Hawaï gevestigde technologiebedrijf IKE Solutions gebruikt machine vision om de vangst- en veiligheidsprotocollen aan boord van vissersvaartuigen te controleren. Hun oplossing maakt gebruik van meerdere camera’s en complexe verwerking van machine vision-algoritmes. Het installeren van het systeem op een boot bracht ruimte- en stroombeperkingen met zich mee.

Matthew Carnes, oprichter van IKE Solutions, bedankt OnLogic’s Karbon 700 en zijn PoE-mogelijkheden voor het aanzienlijk verminderen van de ruimte- en stroomvereisten van de oplossingen.

Hoe OnLogic kan helpen

Veel van OnLogic’s Rugged pc’s bieden PoE om de gebruikerservaringen efficiënter te maken. Als je op zoek bent naar een PoE-oplossing, bekijk dan het assortiment van systemen met PoE.