Бела књига: Међуплочасти конектор за индустријске сензоре и камерне системе
Бржа, мања, робуснија: када се користе у индустријским сензорима и камерним системима, конектори (конектор) морају да испуне све већи број захтева. Тенденција је ка модуларизацији. Помоћу конектора за повезивање плоча штампане плоче могу се комбиновати на различите начине, чиме се значајно одређује функционалност сензора. У доба Индустрије 4.0, конектори не само да морају да постану све мањи и моћнији – поред минијатуризације и велике брзине, употреба у индустријским окружењима често захтева изузетну робустност. Овај водич је осмишљен да вам помогне да пронађете прави конектор за вашу примену машинског вида.
При развоју модерних сензора и камера система за индустријску примену три захтева су од пресудне важности: брзи пренос података, минијатуризација и робустност. Ови захтеви се ретко могу разматрати одвојено – међутим, у зависности од приоритета, за вашу примену може се пронаћи оптимални конектор.
Пренос података великом брзином
У доба великих података, Интернета ствари (IoT) и индустријског Интернета ствари (IIoT), интелигентни сензори и камере у индустријским окружењима такође захтевају сигурну, брзу пренос података. Конектори (конектор) за брзе примене треба да имају дизајн контаката одговарајућих високих перформанси. Пошто геометрија конектора по својој природи представља одређен ризик од флуктуација у току импедансе (профил импедансе), приликом развоја високобрзинских конектора посебна пажња мора бити посвећена оптимизацији дизајна контаката ради контроле импедансе. У том контексту, важно је, где год је то могуће, минимизовати промене у попречном пресеку унутар конектора, јер оне доводе до флуктуација импедансе, што заузврат изазива губитке у преносу сигнала.
У случају минијатуризованих склопова, конектори (конектор) такође треба да имају електромагнетну оклапање, јер су високофреквентни сигнали нарочито подложни нежељеним електромагнетним утицајима. Овде чак и мали импулс може бити довољан да изоблича корисни сигнал, што значи да пријемник више не може недвосмислено да тумачи дигитална стања.
Конектор (конектор) може да делује и као пригушивач и као извор сметњи; другим речима, може бити изложен сметњама од других компоненти у склопу, а истовремено и сам вршити електромагнетно утицање на околне компоненте. Купплајућа индуктанса (међусобна индуктивност) LK, мерена у пикохенријима (pH), може да се користи за описивање конектора у обе функције – и као извор и као пригушивач. Једноставна тест-постава помаже корисницима да утврде који конектор и који пин-аут су неопходни или оптимални за њихову специфичну примену. За то се корисни сигнал мора нарушити помоћу генератора импулса и измерити максимално дозвољена индуктанса повезивања (међусобна индуктивност). Ако су познати индуковани напон (Uind), напон генератора (UGen) и константа генератора (kGen), специфична, максимално дозвољена индукциона проводљивост (међусобна индуктивност, L) за сваку примену може се одредити помоћу следеће формуле:
L = Uind / (UGen * kGen)
међусобна индуктивност такође помаже кориснику да одабере одговарајући конектор у погледу његове електромагнетске компатибилности. Ово такође омогућава да се избегну скупи и дуготрајни тестови поступка погрешног и исправног у EMC лабораторији.
Штавише, могуће је смањити међусобна индуктивност конектора коришћењем оклапање. Ево примера њене примене: за HDMI сигнал, за конкретан случај је одређена максимална вредност међусобна индуктивност од 47 pH на напону од 4,4 kV. Ако вредност пређе ову границу, сигнал се више не може преносити без сметњи. Слика испод показује да је међусобна индуктивност значајно смањена применом концепта за заштиту од сметњи.
Конектор (конектор) може да делује и као пригушивач и као извор сметњи; другим речима, може бити изложен сметњама од других компоненти у склопу, а истовремено и сам вршити електромагнетно утицање на околне компоненте. Купплајућа индуктанса (међусобна индуктивност) LK, мерена у пикохенријима (pH), може да се користи за описивање конектора у обе функције – и као извор и као пригушивач. Једноставна тест-постава помаже корисницима да утврде који конектор и који пин-аут су неопходни или оптимални за њихову специфичну примену. За то се корисни сигнал мора нарушити помоћу генератора импулса и измерити максимално дозвољена индуктанса повезивања (међусобна индуктивност). Ако су познати индуковани напон (Uind), напон генератора (UGen) и константа генератора (kGen), специфична, максимално дозвољена индукциона проводљивост (међусобна индуктивност, L) за сваку примену може се одредити помоћу следеће формуле:
L = Uind / (UGen * kGen)
међусобна индуктивност такође помаже кориснику да одабере одговарајући конектор у погледу његове електромагнетске компатибилности. Ово такође омогућава да се избегну скупи и дуготрајни тестови поступка погрешног и исправног у EMC лабораторији.
Штавише, могуће је смањити међусобна индуктивност конектора коришћењем оклапање. Ево примера њене примене: за HDMI сигнал, за конкретан случај је одређена максимална вредност међусобна индуктивност од 47 pH на напону од 4,4 kV. Ако вредност пређе ову границу, сигнал се више не може преносити без сметњи. Слика испод показује да је међусобна индуктивност значајно смањена применом концепта за заштиту од сметњи.
У овом контексту, бравице плоче и спољни контакти били су прикључени на земљани потенцијал и за нештиве и за штивене верзије, док је сигнал примењиван преко пара контаката. Измерене вредности индуктивности купловања могу се приказати помоћу бојних градијената електричног и магнетног поља. Симулација помоћу нештивеног конектор показала је да је у овом случају присутна међусобна индуктивност до 196 pH. С обзиром на утврђену праг-вредност од 47 pH, неometена преноса сигнала више не би била загарантована. Са друга стране, код заштићеног конектор вредности индуктивности повезивања крећу се од 1 до 4 pH. Оне су стога смањене за фактор од приближно 50 захваљујући оклапање, чиме се обезбеђује пренос без сметњи. Код већег броја полова, смањење за фактор од 100 до 200 је чак могуће.
За корисника, оклапање нуди предности у два погледа: С једне стране, конектор делује као мање извориште сметњи; с друге стране, оклапање значи да представља мањи пријемник сметњи за сигнале. Коришћењем заштићених конеktора, они се сада могу поставити ближе изворима сметњи и пријемницима сметњи на штампаној плочи. Поред тога, ово омогућава постизање више класе перформанси у прописаним тестовима пулса и пренапона за електрични уређај.
За корисника, оклапање нуди предности у два погледа: С једне стране, конектор делује као мање извориште сметњи; с друге стране, оклапање значи да представља мањи пријемник сметњи за сигнале. Коришћењем заштићених конеktора, они се сада могу поставити ближе изворима сметњи и пријемницима сметњи на штампаној плочи. Поред тога, ово омогућава постизање више класе перформанси у прописаним тестовима пулса и пренапона за електрични уређај.
минијатуризација
Упркос све већој функционалној интеграцији, физичка величина сензора и камера система не сме да се повећава. У већини случајева индустријска аутоматизација чак захтева сталну минијатуризацију како би машине могле да се граде све компактније. Слично томе, тренд ка модуларним дизајнима сензора или камера захтева употребу одговарајуће минијатуризованих конектор. Током последњих неколико деценија, конектор су стога смањени на део своје оригиналне величине, а при томе су задржали практично идентичне перформансе.
Технологија површинске монтаже идеална је за примене у просторима за уградњу са посебно ограниченим димензијама. Она је нарочито штедљива по простору јер омогућава двострану монтажу штампане плоче, као и мале растер. На пример, уз "технологија утискивања" (технологија утискивања) уски растер од свега 0,5 мм не би био изводљив због физичких сила које делују током процеса уметања – као ни двострана монтажа штампаних плоча. У случају минијатуризованих примена, постоји још један важан критеријум који треба узети у обзир при избору правог конектора: у таквим случајевима, осетљиве компоненте у оквиру склопа често су смештене веома близу једна другој. То ствара повећан ризик од међусобног електромагнетног ометања између компоненти. Наравно, пренос података у вашој апликацији ни под којим околностима не сме бити прекинут, изобличен или чак онемогућен. Из тог разлога, електромагнетска (ЕМ) заштита постаје све важнија. Да бисте избегли сметње у сигналу, стога се препоручује – као и код брзих конеktора (Highконектор за велике брзине) – да и у овом случају изаберете конектор са екраном.
робустност
Сензори и камерни системи који се користе у непосредној близини машина посебно су изложени суровим условима окружења. Да би се електроника заштитила од ових спољних утицаја, цео склоп може бити уграђен у заштитни слој (енкапсулација). Међутим, то захтева решење за повезивање које је подједнако компатибилно са енкапсулацијом. Овде су конвенционални конектори у очигледном неповољном положају, јер осетљиви зона спајања мора да буде заштићен од маса за заливање. Технологија контакта са опружним језичцима не би обезбедила потребну IP степен заштите за ове материјале.
При избору правог конектор-а, стога је потребно водити рачуна о избору једноделне решења за повезивање – односно конектор-а који не захтева конвенционални зона спајања. Ово омогућава да маса за заливање обезбеди издржљиво и робустно повезивање, истовремено спречавајући његово продирање у контактну површину.
Ако се електронске компоненте тестирају на робустност, то се може извршити у оквиру лабораторијских тестова. У овим тестовима стандардизовани профил удара мора да одговара циљном стању (контроли), односно убрзању од 50 g са толеранцијом од 20 процената (high abort и low abort). Према DIN EN 60068-2-27, прекид контакта (прекид контакта) ≤ 1 µs је дозвољен.
Ако се електронске компоненте тестирају на робустност, то се може извршити у оквиру лабораторијских тестова. У овим тестовима стандардизовани профил удара мора да одговара циљном стању (контроли), односно убрзању од 50 g са толеранцијом од 20 процената (high abort и low abort). Према DIN EN 60068-2-27, прекид контакта (прекид контакта) ≤ 1 µs је дозвољен.
Ако је конектор изложен екстремним спољашњим утицајима као што су вибрације, удари, влага, прљавштина, екстремне температуре или флуктуације температуре у вашој примени, потребна је и екстремна робустност. Енкапсулација (заливање) вашег склопа може помоћи у томе, али се не препоручује да се искључиво на то ослањате. Уместо тога, препоручује се комбинација заливање-а и технологија утискивања-а. Последња се већ доказала у милијардама случајева и сматра се најробуснијом и најпоузданијом методом повезивања – чак и у неповољним условима. Код технологија утискивања-а, контактна игла конектора се утисне у пролазни отвор на штампаној плочи, чиме се ствара и електрично и механичко повезивање између конектор-а и штампане плоче. Истовремено, ово може довести до уштеде трошкова до 50 процената, јер се избегава захтеван рад заваривања и скупа кабловска решења. Без рањивог зона спајања, конектор, када се користи у комбинацији са технологија утискивања, може чак издржати ударне оптерећења од 50 до 200 g без икаквог прекид контакта.
Када су свестрани играчи тражени
У теорији, ови захтеви – пренос података велике брзине, минијатуризација и робустност – могу се сматрати релативно различитима међусобно. Међутим, као корисник ћете сигурно приметити да конектор који вам је потребан ретко мора да испуни само један од ових захтева. Из тог разлога, многи конектор испуњавају неколико ових критеријума у различитим степенима. У неким случајевима, такође се исплати погледати "свестране" конекторе. Ако се, на пример, истовремено користи неколико конектор, препоручљиво је одабрати породицу производа која нуди висок степен скалабилности. То помаже да се избегну дуготрајни и скупи циклуси одобравања, истовремено обезбеђујући да су сви производи унутар фамилија конектора међусобно компатибилни – без обзира на то да ли су оклопљен, неоклопљен, праволинијски или угаони.
Имате ли неких питања?
Као стручњаци за конекторе за штампане плоче (конектор) и контакте, са задовољством делимо наше знање, на пример у вебинарима прилагођеним вашим потребама:
webinar.ept-group.de
Или нас директно контактирајте за сва питања у вези са конекторима (конектор)!
ept GmbH
Bergwerkstr. 50
86971 Peiting, НЕМАЧКА
Тел. +49 (0) 8861 2501 0
Факс +49 (0) 8861 2501 700
www.ept.de
sales@ept.de
webinar.ept-group.de
Или нас директно контактирајте за сва питања у вези са конекторима (конектор)!
ept GmbH
Bergwerkstr. 50
86971 Peiting, НЕМАЧКА
Тел. +49 (0) 8861 2501 0
Факс +49 (0) 8861 2501 700
www.ept.de
sales@ept.de