Sensortechnik Teaserbild 4000x1401px
Whitepaper

Document tehnic: Conectori board-to-board pentru senzori industriali și sisteme de camere

Mai rapide, mai mici, mai robuste: atunci când sunt utilizate în senzori industriali și sisteme de camere, conectorii trebuie să îndeplinească tot mai multe cerințe. Tendința este spre modularizare. Cu ajutorul conectorilor board-to-board, plăcile de circuit imprimat pot fi combinate în mod variabil între ele, determinând astfel în mod decisiv funcționalitatea senzorului. În era Industriei 4.0, conectorii nu trebuie doar să devină din ce în ce mai mici și mai performanți – pe lângă miniaturizare și viteză mare, utilizarea în mediul industrial necesită adesea o robustețe extremă. Acest ghid are rolul de a vă ajuta să găsiți conectorul potrivit pentru aplicația dvs. de vizualizare industrială.
În dezvoltarea senzorilor și a sistemelor de camere moderne destinate aplicațiilor industriale, trei cerințe sunt esențiale: transferul de date la viteză mare, miniaturizarea și robustețea. Aceste cerințe pot fi rareori analizate separat – însă, în funcție de prioritățile stabilite, se poate găsi conectorul optim pentru aplicația dumneavoastră. 

Transmisie de date de mare viteză

Burst geschirmt und ungeschirmt Screen
Fig. 1: Perturbarea semnalului util la conectorul ecranat (stânga) și la cel neecranat (dreapta).
În era Big Data, a IoT și a IIoT, senzorii și camerele inteligente utilizate în medii industriale necesită, de asemenea, o transmisie de date sigură și de mare viteză. Conectorii pentru aplicații de mare viteză ar trebui să dispună de un design al contactelor cu performanțe ridicate. Deoarece un conector reprezintă, datorită geometriei sale, un anumit factor de risc pentru fluctuațiile curbei de impedanță, în dezvoltarea conectorilor de mare viteză se acordă o atenție specială optimizării designului contactelor pentru controlul impedanței. În acest context, este important ca modificările secțiunii transversale în conector să fie reduse la minimum, pe cât posibil, deoarece acestea duc la fluctuații de impedanță, care la rândul lor duc la pierderi în transmisia semnalului.

În cazul ansamblurilor miniaturizate, conectorii ar trebui să dispună, de asemenea, de ecranare electromagnetică, deoarece semnalele de înaltă frecvență sunt deosebit de sensibile la efectele electromagnetice nedorite. În acest context, chiar și un impuls mic poate fi suficient pentru a denatura semnalul util, astfel încât receptorul să nu mai poată interpreta cu certitudine stările digitale. 
Un conector poate juca atât rolul de receptor de interferențe, cât și cel de sursă de interferențe, adică, pe de o parte, poate fi influențat de alte componente ale ansamblului, iar pe de altă parte, poate acționa el însuși electromagnetic asupra componentelor din jur. Cu ajutorul inductanței de cuplare LK, măsurată în picohenry (pH), conectorul poate fi descris în ambele funcții – sursă și receptor. Un sistem simplu de măsurare îi ajută pe utilizatori să afle ce conector și ce configurație de pini sunt necesare sau optime pentru aplicația lor specifică. Pentru aceasta, semnalul util trebuie perturbat cu ajutorul unui generator de impulsuri și trebuie măsurată inductanța de cuplare maximă admisibilă. Dacă tensiunea indusă (Uind), tensiunea generatorului (UGen) și constanta generatorului (kGen) sunt cunoscute, inductanța de cuplare maximă admisibilă specifică pentru fiecare aplicație (L) poate fi determinată folosind următoarea formulă:

L = Uind / (UGen * kGen)

Inductanța de cuplare ajută, de asemenea, utilizatorul să definească conectorul adecvat în ceea ce privește compatibilitatea electromagnetică. Astfel, se pot evita testele de tip „trial-and-error” costisitoare și consumatoare de timp din laboratorul EMC. În plus
, este posibilă reducerea inductanței de cuplare a unui conector cu ajutorul unei ecranări. Iată un exemplu de aplicare: pentru un semnal HDMI, la o tensiune de 4,4 kV, s-a determinat o inductanță de cuplare maximă specifică cazului de 47 pH. Dacă valoarea este mai mare, semnalul nu mai poate fi transmis fără interferențe. Figura următoare arată că inductanța de cuplare a fost redusă semnificativ prin utilizarea unui concept de ecranare.

HighSpeed EMV angeordnete Diagramme
Fig. 2: Simularea unui conector neecranat (sus) și a unui conector ecranat (jos).
În acest context, atât conectorii Boardlock, cât și contactele exterioare au fost conectate la potențialul de masă, atât în cazul versiunii neecranate, cât și al celei ecranate, în timp ce un semnal a fost aplicat printr-o pereche de contacte. Valorile inductivității de cuplare măsurate pot fi ilustrate prin intermediul distribuțiilor cromatice ale câmpului electric și magnetic. Simularea cu un conector neecranat a arătat că există o inductanță de cuplare de până la 196 pH. La valoarea limită determinată de 47 pH, o transmisie de semnal fără interferențe nu ar mai fi garantată. În cazul conectorului ecranat, în schimb, valorile inductivității de cuplare sunt cuprinse între 1 și 4 pH. Acestea au putut fi astfel reduse cu aproximativ un factor de 50 prin ecranare, asigurându-se astfel o transmisie fără interferențe. La un număr mai mare de poli, este posibilă chiar o reducere cu un factor de 100 până la 200.

Pentru utilizator, ecranarea are caracteristici pozitive din două puncte de vedere: pe de o parte, conectorul acționează astfel mai puțin ca sursă de perturbații, iar pe de altă parte, datorită ecranării, acesta reprezintă un senzor de perturbații mai redus pentru semnale. Prin utilizarea conectorilor ecranați, aceștia pot fi acum poziționați mai aproape de sursele de perturbații și de senzorii de perturbații de pe placa de circuit imprimat. În plus, se obține o clasă de performanță mai ridicată la testele de burst și de supratensiune prescrise pentru dispozitivul electric.

miniaturizare

În ciuda integrării funcționale tot mai mari, dimensiunile senzorilor și ale sistemelor de camere nu trebuie să crească. În majoritatea cazurilor, în domeniul automatizării industriale se impune chiar o miniaturizare continuă, pentru a putea construi mașini din ce în ce mai compacte. La fel, tendința către structuri modulare ale senzorilor sau camerelor impune utilizarea unor conectori miniaturizați corespunzător. Prin urmare, în ultimele decenii, conectorii s-au redus la o fracțiune din dimensiunea lor inițială, păstrând însă o performanță aproape identică.
Groessenvergleich
Un conector DIN vechi din seria D cu pas de 5,08 mm și, sub acesta, noul Zero8 cu pas de 0,8 mm
Tehnologia de montare pe suprafață este ideală pentru aplicațiile cu spațiu de instalare extrem de redus. Aceasta economisește foarte mult spațiu, deoarece permite montarea componentelor pe ambele fețe ale plăcii de circuit imprimat, precum și pasuri mici. Cu tehnica de presare, un pas mic de doar 0,5 mm nu ar fi realizabil, de exemplu, din cauza forțelor fizice care acționează în timpul procesului de presare – la fel și montarea pe ambele fețe a plăcii de circuit imprimat. În cazul aplicațiilor miniaturizate, trebuie să se țină cont, de asemenea, de un alt criteriu important în alegerea conectorului potrivit: în aceste cazuri, componentele sensibile ale unui ansamblu sunt adesea situate foarte aproape una de alta. Acest lucru duce la un risc crescut de interferență electromagnetică reciprocă a componentelor. Desigur, în aplicația dumneavoastră, transmisia de date nu trebuie sub nicio formă perturbată, denaturată sau chiar împiedicată. Din acest motiv, protecția împotriva interferențelor electromagnetice capătă o importanță din ce în ce mai mare. Pentru a evita interferențele de semnal, se recomandă, la fel ca în cazul conectorilor de mare viteză, alegerea unui conector ecranat.


Robustețe

Senzorii și sistemele de camere utilizate în apropierea mașinilor sunt expuse într-o măsură deosebită la condiții de mediu dure. Pentru a proteja componentele electronice împotriva acestor factori externi, întregul ansamblu poate fi turnat cu material de etanșare. Pentru aceasta este însă necesară o soluție de conectare compatibilă cu turnarea. Conectorii obișnuiți sunt în mod evident dezavantajați în acest caz, deoarece zona vulnerabilă de conectare trebuie protejată împotriva materialului de etanșare. Tehnologia de contact cu lamele elastice utilizată nu ar oferi clasa de protecție IP necesară pentru aceste materiale.
Schliffbild Verguss
Fig. 4: Secțiune transversală a conectorului din două părți vs. conectorul flexilinkb-t-b dintr-o singură bucată
Prin urmare, atunci când se alege conectorul potrivit, trebuie să se acorde atenție selectării unei soluții de conectare dintr-o singură piesă, adică a unui conector care nu necesită zona de conectare convențională. Astfel, compusul de etanșare asigură o soluție de conectare durabilă și robustă, fără a putea pătrunde însă în zona de contact.

Dacă se dorește testarea rezistenței componentelor electronice, acest lucru este posibil în cadrul unor teste de laborator. În acest context, profilul de șoc standardizat (profile) trebuie să corespundă stării nominale (control), adică unei accelerații de 50 g cu o toleranță de 20% (high abort și low abort). Conform standardului DIN EN 60068-2-27, este admisibilă o întrerupere a contactului ≤ 1 µs.

Schockprofil
Fig. 5: Teste standardizate efectuate de firma ept: profil la o sarcină de șoc de 50 g
Dacă, în cadrul aplicației dumneavoastră, conectorul este expus la condiții de mediu extreme, precum vibrații, șocuri, umiditate, murdărie, temperaturi extreme sau variații de temperatură, este necesară o robustețe extremă. Etanșarea ansamblului dumneavoastră poate fi de ajutor în acest sens, însă este recomandabil să nu vă bazați exclusiv pe aceasta. În schimb, se recomandă o combinație între etanșare și tehnica de inserare prin presare. Aceasta din urmă și-a dovedit deja eficiența de miliarde de ori și este considerată cea mai robustă și mai fiabilă opțiune de conectare – chiar și în condiții nefavorabile. În cazul tehnicii de presare, pinul conectorului este presat într-un orificiu al plăcii de circuit imprimat cu contact prin trecere, creând astfel o conexiune electrică, precum și mecanică, între conector și placa de circuit imprimat. În același timp, se pot realiza economii de costuri de până la 50%, deoarece se evită lucrările costisitoare de lipire și soluțiile scumpe de cablare. Dacă se elimină zona vulnerabilă de conectare, un conector, în combinație cu tehnica de presare, poate rezista chiar și la șocuri de 50 până la 200 g fără întreruperea contactului.

Când este nevoie de oameni polivalenți

În teorie, aceste cerințe – transferul de date la viteză mare, miniaturizarea și robustețea – pot fi analizate separat, cu o oarecare claritate. Cu toate acestea, în calitate de utilizator, veți constata cu siguranță că, în foarte puține cazuri, conectorul de care aveți nevoie trebuie să îndeplinească doar una dintre aceste cerințe. Din acest motiv, multe conectoare îndeplinesc mai multe dintre aceste criterii, cu o pondere diferită pentru fiecare. În unele cazuri, merită să aruncați o privire și asupra conectorilor „multifuncționali”. Dacă, de exemplu, se utilizează mai multe conectori simultan, este recomandat să se recurgă la o familie de produse care prezintă o scalabilitate ridicată. Astfel se pot evita ciclurile de omologare costisitoare și consumatoare de timp și, în același timp, se poate asigura că toate produsele dintr-o familie de conectori sunt compatibile între ele – indiferent dacă sunt ecranate, neecranate, drepte sau cotite.
Zero8 Skalierbarkeit
Fig. 6: Variabilitate și scalabilitate a conectorilor Zero8

Aveți întrebări?

Bewerbungsprozess Icons 2000x1457px Gluehbirne FREI
În calitate de experți în conectori și contactare pentru plăci de circuit imprimat, vă împărtășim cu plăcere cunoștințele noastre, de exemplu prin seminarii web personalizate:

www.webinar.ept-group.de

Sau contactați-ne direct pentru orice întrebări legate de conectori!
ept GmbH
Bergwerkstr. 50
86971 Peiting, GERMANIA
Telefon +49 (0) 88 61 2501-0
Fax +49 (0) 88 61 2501-700

www.ept.de sales@ept.de

Mesajul dumneavoastră a fost trimis.

Vă mulțumim pentru interesul manifestat – vom procesa solicitarea dumneavoastră cât mai curând posibil.

Formular de contact

Câmpurile marcate cu * sunt obligatorii.

Date personale

Rechemare

Mesajul dumneavoastră

Mă interesează

Materiale informative

Protecția datelor

Puteți consulta politica noastră de confidențialitate aici.

Vă mulțumim!

Vă vom contacta în curând pentru a discuta cerințele dumneavoastră. Vă vom întocmi și vă vom trimite un raport detaliat privind caracteristicile de viteză mare, precum și parametrii S necesari pentru simularea propriului dumneavoastră proiect.

Solicitați caracteristicile HighSpeed și parametrii S pentru a vă simula propriul proiect

Câmpurile marcate cu * sunt obligatorii.
Puteți consulta politica noastră de confidențialitate aici.

Vă mulțumim pentru interesul manifestat

Aici puteți descărca documentul tehnic:

Descărcați documentul tehnic

Înainte de a descărca documentul tehnic, vă rugăm să completați câmpurile de mai jos. Vă mulțumim.

Câmpurile marcate cu * sunt obligatorii.

Date personale

Doriți să ne trimiteți mai multe informații?

Mă interesează

Protecția datelor

Puteți consulta politica noastră de confidențialitate aici.

Vă mulțumim pentru solicitarea dumneavoastră

Vom analiza cererea dumneavoastră și vă vom contacta cât mai curând posibil.

Solicitați personalizarea conectorilor

Câmpurile marcate cu * sunt obligatorii; vă rugăm să le completați.

Persoană de contact

Solicitarea dumneavoastră

Format de fișier greșit! Vă rugăm să selectați un fișier PDF sau JPG.
Puteți consulta politica noastră de confidențialitate aici.

Vă mulțumim pentru solicitarea dumneavoastră

Vom analiza cererea dumneavoastră și vă vom contacta cât mai curând posibil.

Cerințele dumneavoastră privind conectorul necesar

Câmpurile marcate cu * sunt obligatorii; vă rugăm să le completați.

Persoană de contact

Solicitarea dumneavoastră

Format de fișier greșit! Vă rugăm să selectați un fișier PDF sau JPG.
Puteți consulta politica noastră de confidențialitate aici.