Minimalistická implementace PoE 802.3af

mhi

  • ****
  • 421
    • Zobrazit profil
Minimalistická implementace PoE 802.3af
« kdy: 23. 07. 2022, 17:04:39 »
Hodilo by se mi do jednoho fastethernet zarizeni, ktere ted navrhuju pridat moznost na PoE, idealne s adapterem tohoto typu (ktere mam) https://www.tenda.cz/article/tenda-poe15f-48v-i-ethernet-power-injector

Odber zarizeni bude do 1A@5V, realne spis polovina ve spicce. Je to pouze pro vyvoj, nebude se to nikde prodavat a tak mi nevadi ze to nebude uplne podle standardu, jde mi o praktickou funkcnost. Koukal jsem na 802.3af a je tam nejaka "domluva" mezi injectorem a device, trosku ale pochybuju, ze to ta Tenda nejak resi (stejne tak jsem koukal do nejake kamery a tam je akorat trafo a step-down).

Takze otazka zni, jak udelat PoE device v co nejjednodussi forme? Mohu si dovolit pouzit prislusne pary bez trafa a hodit za ne graetzuv mustek + kapacity a step-down menic, nebo to zjednodusuju uz moc? Nebo kde snadho sehnat vhodne MALE traficko z tech 48V na neco okolo 3-10V AC ? Bude to takhle fungovat? Mozna jsem hledal blbe, ale je to bud nedostupne, nebo RJ45 w/ gigabit magnetics a neni to uplne levne.
« Poslední změna: 23. 07. 2022, 17:34:44 od Petr Krčmář »


RDa

  • *****
  • 1 824
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #1 kdy: 23. 07. 2022, 18:10:11 »

Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #2 kdy: 23. 07. 2022, 19:59:34 »
Na detekční odpor bych se vykašlal... Stejně mám podezření, že je potřeba ho po nějakém timeoutu odepnout. Hlavně ho ale k tomu Vašemu injektoru nepotřebujete.

Souhlasím, že za dvě kila ta věc nebude košer 802.3af/at, tzn. jedná se o "pasivní" (nestandardní, levné) PoE. Na odkazu co jste poslal se netvrdí nic o 802.3af/at, ale píšou, že je to "aktivní" napájení... pozor na zmatení terminologie.
Případně by mě zajímalo, jestli je ten injektor nějak jištěný proti zkratu na výstupu :-)

RJ45 do plošáku se dá koupit buď holý bez signálových traf, nebo včetně signálových traf = "magnetics". Jednou jsem takový konektor "s trafem uvnitř pod kapotou" rozpáral a našel jsem tam prostě čtyři maličké toroidy (= pro gigabit čtyři páry), na každém dvě vinutí. Pokud tenhle "konektor včetně magnetics" nemá vyvedeny středové odbočky z primárních vinutí, tak z toho žádné DC napájení nedostanete, protože vyvedený sekundár už je jaksi oddělený :-)

Ve Vašem případě, pokud nechcete prostě jenom vyvést modrý a hnědý pár natvrdo do jednoho Graetze (a i ten Graetz tam bude "pro jistotu"), můžete se inspirovat třeba v datasheetu čipu PD70201, jak jsou zapojeny dva Graetze na čtyřech párech gigabitového ethernetu - je třeba k tomu použít externí "magnetics" = signálové trafo, které obvykle nabízí na primární straně středovou odbočku z každého vinutí. Na středové odbočce teoreticky není žádná VF střídavina, takže si ušetříte externí výhybku (dalších několik cíveček). Ale pokud máte to zařízení stovkové, tak je asi blbost, dávat signálová trafa na modrý a hnědý pár. Pokud v tom Vašem zařízení není uvnitř hotová kompletní síťovka už se signálovým trafem, tzn. navrhujete plošák a na něj budete osazovat holý PHY čip, budete potřebovat signálové trafíčko (magnetics) aspoň na ty dva datové páry = oranžový a zelený.

Pozor, PoE je stejnosměr! Tohle obyčejným trafem nezpřevodujete! Potřebujete snižující DC-DC měnič. Píšete 5W, koukejte pro jistotu po 10W modelu. Dá se bavit o prostém "buck" konvertoru se společnou zemí, nebo můžete zkusit najít něco s galvanickým oddělením, pokud o to jde. Vyrábí se to nejvíc asi jako hotové moduly pouzdřené v plechovém nebo plastovém kalíšku, zalité epoxidem. Docela hezký sortiment mají v TME, jenom ten jejich vyhledávací filtr je trochu na hlavu. Zrovna teď jsem dosáhl svého následujícím způsobem: každý filtrovatelný parametr má dlouhatánský výčet škrtacích políček, a nad ním hledací okénko. Našel jsem si parametr "výstupní napětí", do hledacího okénka vepsal číslici 5, rovnou se mi omezil seznam checkboxů - ale už jsem v něm dokázal najít checkbox "5V" (přesně). Ten jsem kliknul, následně dole pod filtry je tlačítko "zobrazit výrobky". Jde naklikat víc pravidel a teprve pak "zobrazit", nebo vždycky "zobrazit" a pak přidat další filtr. Pokud zadáte číslo do hledacího okénka filtru, a jenom bouchnete do enteru, automaticky se zaškrtnou všechny vyhovující "checkboxy". A že zrovna u kategorie "vstupní napětí" je jich hodně, to byste se naklikal - protože DC/DC převodníky mají typicky rozsah vstupu od-do, a každý model to má jinak...

CPU

  • ***
  • 237
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #3 kdy: 23. 07. 2022, 21:20:27 »
Víte, kdo vynalezl kolo? Češi! Naposledy včera!

Jinak, pokud to má být PoE, tak proč nepoužít hotové moduly?

Inspirace je hromada:
https://www.aliexpress.com/item/1005003623467801.html


Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #4 kdy: 23. 07. 2022, 23:36:04 »
Víte, kdo vynalezl kolo? Češi! Naposledy včera!
Přesně! Je to moje oblíbená zábava.

Citace
Jinak, pokud to má být PoE, tak proč nepoužít hotové moduly?
Inspirace je hromada:
...

Zajímavej kousek.
Ono to má galvanické oddělení trafem!

Moc mi nejde pod nos, že na výstupu a koukám i na vstupu je jenom nějaká maličká keramika. Určitě bych přidal ještě polymer. Netuším, co je zač ten elyt na vstupu - na 16 voltů? Žeby filtr napájení pro PWM kontrolér? A hlavní silovou větev filtruje jenom keramika? Navíc kapacita na vstupu nepůjde přidat, protože takový pokus zmaří odrušovací tlumivka...

Jestli správně koukám, má to zřejmě zpětnou vazbu (oddělenou optočlenem) tzn. stabilizace bude fungovat. A má to i potřebné dva graetze už onboard, takže ty čtyři vstupy půjdou připojit rovnou na středové odbočky čtyř primárů "magnetik" - ale mělo by taky stačit přivést jenom natvrdo modrý a hnědý.

Usměrňovač na výstupu vypadá jako dioda (nejspíš schottky) - škoda že tam není synchronní usměrnění FETem, ale to bych za ty prachy asi nečekal. Taky asi proto to má na 3.3V udávaný nižší dostupný výkon na výstupu. Protože něco kolem 10% ztráty udělá jenom úbytek na té schottce na výstupu.

Mile bizardní prvek na té fotce je ulomený kus feritového jadérka na vstupní odrušovací tlumivce. Technicky to v podstatě ničemu nevadí.

Obecně tyhle levné čínské pidi-věci mívají ošizené chlazení. Viz např tady rayerova recenze.


mhi

  • ****
  • 421
    • Zobrazit profil
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #5 kdy: 24. 07. 2022, 06:50:25 »
No vidim, ze to asi budu muset prakticky vyzkouset. Moje otazka smerovala k tomu, jestli tady neni nejaky podobny vymyslec kol jako ja, ktery uz timto znovuobjevem prosel.

Konkretne v LLDP jsou nejake bity k PoE, tam treba netusim jestli ty injektory s tim nejak nepracuji.

RDet se zda ma byt cca 25kOhm, ten by asi mohl zustat.

Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #6 kdy: 24. 07. 2022, 10:15:58 »
No vidim, ze to asi budu muset prakticky vyzkouset. Moje otazka smerovala k tomu, jestli tady neni nejaky podobny vymyslec kol jako ja, ktery uz timto znovuobjevem prosel.

Konkretne v LLDP jsou nejake bity k PoE, tam treba netusim jestli ty injektory s tim nejak nepracuji.

RDet se zda ma byt cca 25kOhm, ten by asi mohl zustat.

Nejjednodušší splitter, proti tomu Vašemu injektoru, je nakrimpovat si patchcord, ze kterého do slave zařízení nakrimpujete standardně zelený a oranžový pár do RJ45, a modrý a hnědý si vytáhnete mimo do čokolády :-)

Že jsou nějaké bity k PoE v LLDP jsem netušil, díky za doplnění vzdělání. Každopádně čipy které implementují košer 802.3af/at PoE injektor a splitter se vážně baví po drátech jenom tím stejnosměrem, do datového toku na dvou/čtyřech signálových párech nijak nevstupují. Pokud se má PoE PSE neb PD role nějak koordinovat s LLDP, musí to dělat buď firmware MAC čipu nebo spíš celého síťového elementu (switche, koncového zařízení) který se jednak baví LLDP, druhak má nějaký svůj kanál ke "stejnosměrným" PoE čipům (co já vím I2C, SPI, nebo jenom diskrétní dráty) a může s těmi daty ohledně napájení nějak pracovat. Standardně managed PoE switche (PSE) umí ukázat status per port a případně ovládání toho stejnosměru (PoE povolit/zakázat) - k tomu není ani zapotřebí podpora v LLDP...
Popravdě mám podezření, že na "slave" konci (PD) toho down-konvertor o sobě mnoho neřekne, nad rámec diskrétního signálu "power good", takže moc netuším, o čem by se měl skrz LLDP vlastně bavit. Ostatně slave zařízení je buď živé, takže napájení má, nebo napájení nemá, a v tom případě živé není :-) Možná má PD čip představu o teoreticky dostupném příkonu...

CPU

  • ***
  • 237
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #7 kdy: 24. 07. 2022, 10:24:08 »
Ty Čínani toho blinkají neuvěřitelný množství.

Předně, váš výmysl existující v X exemplářích může mít X² problémů, nedokonalostí a bolístek.
Ten Čínský jich může mít řádově méně, protože i ten Číňan po letech ty nejhorší vychytal.

Dále, jsou to hotové moduly, které se dají zacvaknout do vašeho PCB. Vyrobit to se sloty, do kterých se dá zastrčit tento PoE modul - pokud ho ten někdo bude potřebovat - a pokud ne, tak se tam dávat nemusí.

Navíc, pokud to není kritická feature, tak proč na tom propalovat člověkohodiny?
Až se z toho stane kritická feature, tak si člověk vyrobí vlastní modul, který mu bude pasovat do slotu pro Čínský modul. Toho dražšího Číňana mám vyzkoušeného, je to skutečně (!!!) dostatečně fungující 802.3af.

Ve svém výrobku, který jsem doufal, že dobude svět, jsem měl slot v PCB pro aktivní PoE a protože jsem chtěl něco ready made, tak jsem použil tohoto Číňana. A pak taky 9V DC jack konektor.
Tj. člověk se mohl rozhodnout, co použije.

Takže ze 100 kusů, které šly do světa (jak vidíte, dobytí světa se nekonalo, pořád jsem tady mezi vámi).
- cca 50 kousků bylo napájeno přímo DC adaptérem
- 46 kousků bylo napájeno tupým pasivním PoE: https://www.alza.cz/modul-pro-poe-power-over-ethernet-5v-48v-led-gigabitovy-d568935.htm
- celé ČTYŘI kusy dostaly aktivní PoE

Naopak tomu mému bastlu bylo vyčítáno, že jsem se měl víc věnovat uchycení krabice na zeď, vzhledu a prostoru uvnitř, aby se pasivní PoE dalo umístit do krabice a nemuselo být venku a to, že se hodně špiní. Měl jsem méně času věnovat 4% problémů a víc času věnovat 80% problémů.

Jako je to už ?X? let, uvnitř bylo RPI2, na který se vyrábí ofiko PoE hat a i napáječe jsou dnes dostupnější, ale ve své podstatě bylo aktivní PoE místo výhody kompliakací. Místem, které může při bouřce selhat, něčím, co schéma zesložiťuje a kde může vzniknout nečekaný problém.
« Poslední změna: 24. 07. 2022, 10:28:12 od CPU »

CPU

  • ***
  • 237
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #8 kdy: 24. 07. 2022, 11:13:16 »
App, kdybych do toho měl jít znovu, tak bych se:

- soustředil na vzhled, aby to uklízečka mohla snadno utřít
- vyřešil, aby nemohlo dojít k zatečení vody do tlačítek
- oddělil miniklávesnici od zbytku PCB, použil výrazně lepší mikrospínače a celkově to udělal odolné, když do toho někdo hrubě buší
- přidal watchdoga a signalizaci chyby jako mají pračky
- výrazně vylepšil uchycení
- "nějak" nahradil microsd kartu za něco významně lepšího s možností jakéhokoliv RAID/RO

Koukal jsem na věci jako tahle:
https://www.aliexpress.com/item/32950017442.html

Možná líp, aby se to obešlo bez toho adaptéru, prostě kousek PCB s jediným IO.

Tím nechci říct, že považuji tvůj zájem o PoE za omyl nebo fail, jen poukázat na to, že možná existují palčivější problémy, kterým se možná máš věnovat víc a celou věc s PoE můžeš díky existujícím modulům odložit na později. Pokud se ukáže, že PoE je pro tvůj projekt naprosto kruciální, tak by sis ho měl nechat navrhnout od profíků a ne lovit odpověď na fóru v ČR.

Edit: Věci, které se rády kazí, není od věci mít možnost rychle a snadno vyměnit. Kus za kus. Ideálně tak, aby opravu zvládl cvičený OP nebo dostudovaný vysokoškolák genderových studií.
« Poslední změna: 24. 07. 2022, 11:18:06 od CPU »

Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #9 kdy: 25. 07. 2022, 10:50:28 »
My two cents: celkem bezopruzové řešení aktivního PoE jsem našel v integráči Si3402, moduly z Ali za pár desetikorun.
Používal jsem tento https://www.aliexpress.com/item/4000656307016.html?spm=a2g0o.order_list.0.0.2fee1802jyd8wj , leze z toho rovnou 9V. Tento modul už nemají, ale pochybuju, že by jiné byly výrazně jiné (horší)..

mhi

  • ****
  • 421
    • Zobrazit profil
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #10 kdy: 25. 07. 2022, 11:44:01 »
Dekuji za odpovedi.

Udelam to tak, ze si nasazim propojky pro privedeni prislusnych paru na spravny step-down jako alternativu k tomu co pouzivam nyni + trvaly Rdet. V podstate se mi to asi cele vejde pod RJ45ku :) a to se vyplati. Akorat ty vhodne step-downy a jejich dostupnost :-(.

CPU

  • ***
  • 237
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #11 kdy: 25. 07. 2022, 13:21:55 »
privedeni prislusnych paru na spravny step-down

Změř si to, že se ti z těch stepdownů nešíří rušení zpátky do sítě, resp. dej tam pořádnou filtraci.
Měl jsem takhle připojený hrozně šikovný stepdown přes pasivní PoE a na 25ti metrech to rušení dokázalo přelézt nejen do vedlejších párů, ale dokonce to začalo rušit ostatní prvky.

Mně to nevadilo a mému zařízení taky ne, ale jim spadla přenosová rychlost na dlouhých trasách z 1 Gbps na 10 Mbps ;D
Ovšem, jinak než bastlením takové krásné historky neposbíráš.

Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #12 kdy: 25. 07. 2022, 13:37:07 »
Četl jsem o tom hezký write-up asi před 12 lety. Bohužel už z internetu zmizel a v archivu je jen textová verze bez obrázků a tehdejší zprávička na HackADay: https://hackaday.com/2010/01/26/powering-a-switch-via-poe/

Ten obvod používal signalizační rezistor 25 kOhm a solid-state relé, které spínalo zátěž až poté, co zdroj dodá plných 48 voltů. Bez toho nejspíš switch detekuje zkrat a odmítne napájení zapnout.

Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #13 kdy: 25. 07. 2022, 14:26:39 »
Změř si to, že se ti z těch stepdownů nešíří rušení zpátky do sítě, resp. dej tam pořádnou filtraci.

Přimlouvám se. A přidám jeden konkrétní tip:

Pokud má ten DC/DC měnič primár a sekundár plně oddělený trafem, zaměřte se na možný VF průsak mezi vinutími VF trafíčka uvnitř. Když necháte oddělený sekundár se zátěží volně plovat proti zemi na vstupu, vidíte sekundární zem skopem oproti primární zemi "chlupatou"? Dělají to třeba malé 1-2Wattové převodníky MinMax MAU200 series. Tyto nemají ani zpětnou vazbu ze sekundáru (= stabilizace nic moc) ale především neobsahují blokovací kondík, který by zkratoval ten parazitní VF průsak. Dal bych tak 1n-10n / 400+V mezi primární a sekundární zem. Je to DC-DC, takže nemusíte řešit kompromis proti průsaku 240V 50Hz jako u měničů se střídavým vstupem.

Jak jste (@CPU) posílal odkaz na ten PoE měnič na Alíku, ten vypadá, že blokovací kondík obsahuje - tipuju tu žlutou věc vedle zpětnovazebního optočlenu na rubu desky.

A dál je samozřejmě možnost dát nějaké ty indukčnosti do série s napájením i zemí na vstupu i na výstupu, a kondíky napříč... prostě LC filtr. Dají se koupit i složitější filtry hotové pouzdřené. Akorát bych dával bacha, ať se nerozvlní zpětná vazba měniče v rytmu toho LC filtru, jestli to nemá moc velkou filtrační kapacitu na primáru a sekundáru...

CPU

  • ***
  • 237
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:Minimalistická implementace PoE 802.3af
« Odpověď #14 kdy: 25. 07. 2022, 15:19:17 »

Kvalitou odrušení toho PoE od Číňana si nejsem moc jistý, ostatně to je zřejmé ze schéma zde:

https://images.app.goo.gl/ycBKrBDNztnMPz1Y6

Pokud by se obrázek neukázal, tak třetí obrázek z odkazu:
http://www.r-tone.com/en/product/RT9400POE-PD-Module.htm

BTW nechápu, proč je RPI PoE hat tak drahý....

Ale rozhodně to bude asi lepší než easybast. Pokud easy bastl, tak pasivné PoE s řádnou filtrací před čímkoliv dalším.
« Poslední změna: 25. 07. 2022, 15:24:25 od CPU »