Conectori board-to-board în arhitecturile rețelelor electrice auto
Însoțitori de zbor pentru toate zborurile
Rețelele electrice moderne din automobile se transformă, în special ca urmare a cerințelor impuse de mobilitatea electrică, conducerea autonomă și sistemele de infotainment 4K HD. Conectorii board-to-board, cu caracteristicile lor speciale, joacă un rol esențial în gestionarea acestei transformări, asigurând rate ridicate de transfer de date cu timpi de latență redusi.
După cum se știe, rețeaua electrică de bord a unui vehicul este o rețea complexă de conexiuni electrice care leagă între ele toate componentele electrice și electronice. Printre acestea se numără unitățile de comandă, senzorii, actuatoarele, sistemele de iluminat, sistemele de infotainment, precum și conectorii.
Cele trei mari tendințe actuale din industria auto – conducerea automatizată, electrică și conectată – necesită o schimbare fundamentală a arhitecturii electrice și electronice (E/E) actuale. Arhitecturile rețelei de bord sunt în curs de transformare, trecând de la o structură clasică, descentralizată, formată din până la 100 de unități de control, la o arhitectură de domenii, în care unitățile de control sunt grupate în zone funcționale. Fiecare domeniu are un computer de înaltă performanță (HPC) care coordonează activitatea, astfel încât efortul de cablare și instalare, precum și costurile și greutatea sunt reduse. O noutate o reprezintă arhitectura pe zone din vehicul, în care funcțiile sunt grupate într-un controler de zonă local, ceea ce reduce numărul de unități de control și efortul necesar pentru cablare.
Cele trei mari tendințe actuale din industria auto – conducerea automatizată, electrică și conectată – necesită o schimbare fundamentală a arhitecturii electrice și electronice (E/E) actuale. Arhitecturile rețelei de bord sunt în curs de transformare, trecând de la o structură clasică, descentralizată, formată din până la 100 de unități de control, la o arhitectură de domenii, în care unitățile de control sunt grupate în zone funcționale. Fiecare domeniu are un computer de înaltă performanță (HPC) care coordonează activitatea, astfel încât efortul de cablare și instalare, precum și costurile și greutatea sunt reduse. O noutate o reprezintă arhitectura pe zone din vehicul, în care funcțiile sunt grupate într-un controler de zonă local, ceea ce reduce numărul de unități de control și efortul necesar pentru cablare.



Conectori în arhitectura sistemelor de cablaje de bord
Astfel de schimbări structurale modifică și cerințele impuse unui conector board-to-board, care susține și pune în practică aceste arhitecturi. Sarcina de a transmite fluxuri de date semnificativ mai mari și de a le procesa într-o imagine de ansamblu în cadrul unui dispozitiv de control și mai performant modifică în mod semnificativ factorii de performanță ai conectorului. Responsabilitatea
transmiterii datelor include și diversele tehnologii de transmisie care trebuie să asigure lățimea de bandă. Printre acestea se numără:
transmiterii datelor include și diversele tehnologii de transmisie care trebuie să asigure lățimea de bandă. Printre acestea se numără:
- LIN (Local Interconnect Network) este o tehnologie foarte economică pentru aplicații care nu implică siguranța și nu sunt sensibile la timp, precum încuietorile ușilor, luminile sau sistemul de climatizare
- CAN (Controller Area Network) ca tehnologie de transmisie cea mai utilizată pentru controlul motorului, al transmisiei, al demarorului sau pentru sistemele de gestionare a bateriei
- FlexRay cu un cablu dublu torsadat pentru transmisia de date pentru aplicații critice din punct de vedere al timpului și/sau al siguranței, precum direcția sau frânele
- MOST (Media Oriented System Transport) sub formă de cablu de fibră optică pentru sisteme multimedia și de infotainment
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) ca tehnologie relativ nouă, a cărei acceptare crește din ce în ce mai mult datorită
- capacității de lățime de bandă SerDes (Serializer/Deserializer) pentru transferuri mari de date, ideal pentru camere sau ecrane
Este în interesul industriei auto să utilizeze cât mai puține tehnologii de transmisie diferite, pentru a menține la un nivel redus complexitatea cablajului. În acest sens, rețeaua Ethernet auto joacă un rol important, mizându-se totodată pe CAN (CAN FD și CAN XL), precum și pe LIN și SerDes. Din aceasta se pot deduce cerințele centrale pentru conectorii board-to-board, iar standardul LV214 oferă informații suplimentare cu privire la caracteristicile acestora.
Viteză mare, protecție EMC, precum și robustețe și miniaturizare

Datorită evoluției senzorilor și arhitecturii E/E prezentate, volumele de date transmise tind din ce în ce mai mult spre viteze mari, ceea ce depinde în principal de controlul impedanței conectorului. Dacă aceasta fluctuează, apar rezonanțe care, la rândul lor, duc la pierderi în transmisia semnalului. În acest context, un conector reprezintă întotdeauna un risc potențial de variații de impedanță datorită geometriei sale
, variații care sunt cauzate, printre altele, de modificări ale materialului sau ale geometriei. Impedanța este determinată de proprietățile inductive și capacitive, care depind de dimensiunea, dispunerea și designul pinului. În acest context, modificările secțiunii transversale au un efect negativ, motiv pentru care acestea trebuie minimizate pe cât posibil. În plus, și dielectricii (substanțe slab conductoare sau neconductoare electric) din apropierea traseului semnalului pot avea efecte negative, motiv pentru care alegerea materialului izolant potrivit este la fel de importantă. În plus, există și influențe cauzate de pierderile de cuplare, adică pierderile la punctul de contact dintre lamă și arc. În cele din urmă, fluctuațiile de impedanță pot fi provocate de elementele de conductoare proeminente, care acționează ca o antenă. Toate aceste efecte sunt rezumate sub denumirea de pierdere de inserție (raportul dintre semnalul de ieșire și cel de intrare), numită și atenuare de inserție. În plus, există și pierderea de retur (Return Loss), care descrie raportul dintre semnalul reflectat și semnalul de transmis.În contextul miniaturizării continue a componentelor, protecția EMC joacă un rol deosebit: deoarece semnalele de înaltă frecvență generate în acest proces sunt deosebit de sensibile la interferențe cauzate de efecte electromagnetice nedorite. Chiar și cele mai mici perturbații sunt suficiente pentru o denaturare semnificativă a transmisiei de date, semnale de măsurare incorecte ale senzorilor și comenzi de control inadecvate – un scenariu absolut inacceptabil pentru siguranță.
Un conector ecranat este de ajutor, deoarece într-un modul, un conector acționează întotdeauna atât ca receptor de interferențe, cât și ca sursă de interferențe. De asemenea, componenta poate fi perturbată de alte componente, dar are și ea un efect electromagnetic asupra componentelor din jur. Ecranarea reduce ambele efecte cu un factor de aproximativ 100 până la 200.
, variații care sunt cauzate, printre altele, de modificări ale materialului sau ale geometriei. Impedanța este determinată de proprietățile inductive și capacitive, care depind de dimensiunea, dispunerea și designul pinului. În acest context, modificările secțiunii transversale au un efect negativ, motiv pentru care acestea trebuie minimizate pe cât posibil. În plus, și dielectricii (substanțe slab conductoare sau neconductoare electric) din apropierea traseului semnalului pot avea efecte negative, motiv pentru care alegerea materialului izolant potrivit este la fel de importantă. În plus, există și influențe cauzate de pierderile de cuplare, adică pierderile la punctul de contact dintre lamă și arc. În cele din urmă, fluctuațiile de impedanță pot fi provocate de elementele de conductoare proeminente, care acționează ca o antenă. Toate aceste efecte sunt rezumate sub denumirea de pierdere de inserție (raportul dintre semnalul de ieșire și cel de intrare), numită și atenuare de inserție. În plus, există și pierderea de retur (Return Loss), care descrie raportul dintre semnalul reflectat și semnalul de transmis.În contextul miniaturizării continue a componentelor, protecția EMC joacă un rol deosebit: deoarece semnalele de înaltă frecvență generate în acest proces sunt deosebit de sensibile la interferențe cauzate de efecte electromagnetice nedorite. Chiar și cele mai mici perturbații sunt suficiente pentru o denaturare semnificativă a transmisiei de date, semnale de măsurare incorecte ale senzorilor și comenzi de control inadecvate – un scenariu absolut inacceptabil pentru siguranță.
Un conector ecranat este de ajutor, deoarece într-un modul, un conector acționează întotdeauna atât ca receptor de interferențe, cât și ca sursă de interferențe. De asemenea, componenta poate fi perturbată de alte componente, dar are și ea un efect electromagnetic asupra componentelor din jur. Ecranarea reduce ambele efecte cu un factor de aproximativ 100 până la 200.

Cuvântul cheie: robustețe. Șocurile și vibrațiile pun în pericol stabilitatea transmiterii datelor, la fel ca și factorii de mediu chimici și termici, precum temperaturile extreme, variațiile puternice de temperatură, gazele nocive, umiditatea și murdăria. Suprafața de contact determină în mod decisiv durata de viață a conectorului, deoarece în timpul funcționării apar mișcări microscopice între cele două părți ale conectorului, care, pe termen lung, duc la abraziunea suprafeței și, astfel, la o rezistență de contact crescută și, în consecință, la o transmisie mai ineficientă a semnalului. Un strat de acoperire de înaltă calitate și durabil al contactelor ajută la reducerea la minimum a acestei abraziuni a suprafeței.
În ceea ce privește sistemul de contact, o bară cu arcuri pe două fețe oferă performanțe bune, deoarece în orice moment este garantat un punct de contact, indiferent de influențele externe. Sistemul devine și mai robust cu un sistem de contact „neutru din punct de vedere al genului”, deoarece contactele se întrepătrund la conectare, asigurând astfel o siguranță maximă a contactului.
În ceea ce privește sistemul de contact, o bară cu arcuri pe două fețe oferă performanțe bune, deoarece în orice moment este garantat un punct de contact, indiferent de influențele externe. Sistemul devine și mai robust cu un sistem de contact „neutru din punct de vedere al genului”, deoarece contactele se întrepătrund la conectare, asigurând astfel o siguranță maximă a contactului.
În cazul conectorilor dintr-o singură piesă, se renunță la o zonă de contact vulnerabilă, ceea ce asigură o rezistență maximă la factorii externi. Conectarea se realizează prin tehnica de presare, în care un pin de presare este presat într-un orificiu cu contact continuu din placa de circuit, ceea ce duce la sudarea la rece între manșonul de cupru și zona de presare. Astfel se creează o conexiune etanșă la gaz, turnabilă, cu placa de circuit, care oferă o rată de defectare de zece ori mai bună decât conectorii lipiți automat.

În cazul spațiului de montare limitat din automobile, senzorii și unitățile de comandă se confruntă cu o lipsă de spațiu, ceea ce înseamnă, la rândul său, că conectorii trebuie să-și reducă și mai mult dimensiunile, menținând aceeași performanță sau chiar oferind una mai mare. Aceasta este o situație ideală pentru tehnologia de montare pe suprafață (SMT), deoarece, spre deosebire de tehnica de inserție prin presare, aceasta permite un pas de montare semnificativ mai mic, precum și montarea componentelor pe ambele fețe ale plăcii de circuit imprimat.
Tendința de a integra în ansambluri din ce în ce mai multe conectori și din ce în ce mai mici are ca consecință faptul că lanțurile de toleranță devin mai lungi, iar conectorii trebuie să compenseze toleranțe din ce în ce mai mari, atât la montare, cât și în timpul funcționării. Pentru acest lucru există deja conectori care pot absorbi și mai bine șocurile și vibrațiile.
Tendința de a integra în ansambluri din ce în ce mai multe conectori și din ce în ce mai mici are ca consecință faptul că lanțurile de toleranță devin mai lungi, iar conectorii trebuie să compenseze toleranțe din ce în ce mai mari, atât la montare, cât și în timpul funcționării. Pentru acest lucru există deja conectori care pot absorbi și mai bine șocurile și vibrațiile.
Trei familii de produse potrivite de la ept

Produsele Zero8 oferă o scalabilitate maximă, cu forme de construcție, înălțimi de stivuire și număr de poli personalizabile, permițând distanțe între plăci de circuit imprimat de la 6 la 21 mm și un număr variabil de poli de la 12 la 80. Conectorii sunt compatibili între ei și pot fi combinați liber, cu ecranare pe o singură parte sau pe ambele părți. Tehnologia robustă de conectare ScaleX asigură un contact sigur în caz de șocuri și vibrații, compensează toleranțele și oferă protecție EMC pentru o rată de transfer de date de 16 Gbit/s.
Detalii despre Zero8
Detalii despre Zero8

Produsele Colibri sunt conectori SMT ecranați, cu două rânduri, cu pas de 0,5 mm, compatibili cu PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® și nano-ETXexpress. Prizele pentru modulele COM oferă 196 de pini de semnal și 24 de pini de masă, în timp ce mufele pentru plăcile purtătoare sunt disponibile opțional cu ghidaje, ecranare și fixare SMT. Sistemul COM Express Colibri oferă o integritate excelentă a semnalului pentru peste 25 Gbit/s, fiind ideal pentru aplicații de mare viteză cu spațiu de montare limitat.
Detalii despre Colibri
Detalii despre Colibri

Ca a treia familie de produse, One27 oferă conexiuni robuste și compacte pentru plăci de circuit imprimat în tehnologie SMT, cu un pas de 1,27 mm. Acestea suportă distanțe între plăci de circuit imprimat de la 8 la 20 mm și sunt disponibile cu 12 până la 80 de contacte, precum și sub formă de cabluri asamblate. Sunt posibile atât conexiunile paralele, cât și cele unghiulare; acestea sunt deosebit de robuste și ușor de prelucrat, asigurând o contactare fiabilă și o flexibilitate ridicată în dispunerea plăcilor de circuit imprimat.
Detalii despre One27
Detalii despre One27
Privind spre viitor, conducerea autonomă va fi strâns legată de dezvoltarea tehnologiilor de transfer de date și de comunicații. Aspecte cheie precum conectivitatea 5G, securitatea cibernetică, comunicațiile V2X, precum și tehnologiile de edge computing și blockchain vor influența în mod decisiv transferul de date, dar coexistența rețelelor de bord și a conectorilor va rămâne o certitudine, ceea ce va face ca, la un moment dat, o mașină fără volan să devină realitate.
Căutați un conector specific?
Lista de produse

Mai aveți întrebări?
Atunci vă rugăm să ne contactați!
Solicitare prin formular
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Atunci vă rugăm să ne contactați!
Solicitare prin formular
+49 8861 2501 0
sales@ept.de

