Dokumenti teknik: Lidhëse bord-me-bord konektor për sensorë industrialë dhe sisteme kamerash
Më të shpejtë, më të vegjël, më të fortë: kur përdoren në sensorë industrialë dhe sisteme kamerash, lidhësit (konektor) duhet të përmbushin një numër gjithnjë e në rritje kërkesash. Trendi është drejt modularizimit. Me ndihmën e lidhësve bord-me-bord, bordet e qarkut të printuar mund të kombinohen në mënyra të ndryshme, duke përcaktuar në mënyrë të konsiderueshme funksionalitetin e sensorit. Në epokën e Industrisë 4.0, lidhësit jo vetëm që duhet të bëhen gjithnjë e më të vegjël dhe më të fuqishëm – përveç miniaturizimit dhe shpejtësisë së lartë, përdorimi në mjedise industriale shpesh kërkon qëndrueshmëri ekstreme. Ky udhëzues është hartuar për t'ju ndihmuar të gjeni lidhësin e duhur konektor për aplikacionin tuaj të vizionit me makinë.
Tre kërkesa janë parësore në zhvillimin e sensorëve modernë dhe sistemeve të kamerave për aplikime industriale: transmetimi me shpejtësi të lartë i të dhënave, miniaturizimi dhe qëndrueshmëria. Këto kërkesa rrallë mund të konsiderohen të izoluara nga njëra-tjetra – megjithatë, në varësi të prioriteteve, mund të gjendet konektor-i optimal për aplikimin tuaj.
Transferim i të dhënave me shpejtësi të lartë
Në epokën e të dhënave të mëdha, IoT dhe IIoT, sensorët dhe kamerat inteligjente në mjedise industriale gjithashtu kërkojnë transmetim të sigurt dhe me shpejtësi të lartë të të dhënave. Lidhësit (konektor) për aplikacione me shpejtësi të lartë duhet të kenë një dizajn kontakti me performancë përkatësisht të lartë. Duke qenë se gjeometria e një lidhësi natyrshëm paraqet një rrezik të caktuar për luhatje në profil impedance, gjatë zhvillimit të lidhësve me shpejtësi të lartë duhet t'i kushtohet vëmendje e veçantë optimizimit të dizajnit të kontaktit për të kontrolluar impedancën. Në këtë kontekst, është e rëndësishme të minimizohen ndryshimet në sipërfaqen për prerje brenda konektorit, sa herë që është e mundur, pasi këto çojnë në luhatje të impedancës, të cilat nga ana tjetër shkaktojnë humbje në transmetimin e sinjalit.
Në rastin e montimeve të miniaturizuara, lidhësit (konektor) duhet të kenë gjithashtu mbrojtje elektromagnetike (electromagnetic ekranim), pasi sinjalet me frekuencë të lartë janë veçanërisht të ndjeshme ndaj efekteve elektromagnetike të padëshiruara. Këtu, edhe një puls i vogël mund të mjaftojë për të shtrembëruar sinjalin e dobishëm, që do të thotë se marrësi nuk mund të interpretojë më në mënyrë të qartë gjendjet digjitale.
Një lidhës (konektor) mund të veprojë si thithës dhe si burim ndërhyrjesh; me fjalë të tjera, ai mund të jetë subjekt i ndërhyrjeve nga komponentët e tjerë në montim, ndërkohë që edhe vetë ushtron një ndikim elektromagnetik mbi komponentët përreth. Induktanca e lidhjes (induktivitet i ndërsjellë) LK, e matur në pikohenery (pH), mund të përdoret për të përshkruar lidhësin në të dy funksionet – si burim dhe si thithës. Një konfigurim testimi i thjeshtë ndihmon përdoruesit të përcaktojnë se cili lidhës dhe cilë pinout është i nevojshëm ose optimal për aplikimin e tyre specifik. Për ta bërë këtë, sinjali i dobishëm duhet të shqetësohet duke përdorur një gjenerator shpërthimesh dhe të matet induktivitet i ndërsjellë maksimale e lejuar. Nëse tensioni i induktuar (Uind), tensioni i gjeneratorit (UGen) dhe konstanta e gjeneratorit (kGen) janë të njohura, induktanca specifike, maksimale e lejuar e lidhjes (induktivitet i ndërsjellë, L) për çdo aplikim mund të përcaktohet duke përdorur formulën e mëposhtme:
L = Uind / (UGen * kGen)
induktivitet i ndërsjellë gjithashtu i ndihmon përdoruesit të zgjedhë konektor e duhur në aspektin e pajtueshmërisë elektromagnetike. Kjo gjithashtu lejon shmangien e testimit me provë dhe gabim, i cili është i kushtueshëm në kohë dhe para, në laboratorin e EMC.
Për më tepër, është e mundur të reduktohet induktivitet i ndërsjellë e një konektor duke përdorur ekranim. Ja një shembull i aplikimit të saj: Për një sinjal HDMI, u përcaktua një induktivitet i ndërsjellë maksimale specifike për rastin prej 47 pH në një tension prej 4.4 kV. Nëse vlera e tejkalon këtë, sinjali nuk mund të transmetohet më pa ndërhyrje. Figura më poshtë tregon se induktivitet i ndërsjellë u reduktua ndjeshëm përmes përdorimit të një koncepti mbrojtës.
Një lidhës (konektor) mund të veprojë si thithës dhe si burim ndërhyrjesh; me fjalë të tjera, ai mund të jetë subjekt i ndërhyrjeve nga komponentët e tjerë në montim, ndërkohë që edhe vetë ushtron një ndikim elektromagnetik mbi komponentët përreth. Induktanca e lidhjes (induktivitet i ndërsjellë) LK, e matur në pikohenery (pH), mund të përdoret për të përshkruar lidhësin në të dy funksionet – si burim dhe si thithës. Një konfigurim testimi i thjeshtë ndihmon përdoruesit të përcaktojnë se cili lidhës dhe cilë pinout është i nevojshëm ose optimal për aplikimin e tyre specifik. Për ta bërë këtë, sinjali i dobishëm duhet të shqetësohet duke përdorur një gjenerator shpërthimesh dhe të matet induktivitet i ndërsjellë maksimale e lejuar. Nëse tensioni i induktuar (Uind), tensioni i gjeneratorit (UGen) dhe konstanta e gjeneratorit (kGen) janë të njohura, induktanca specifike, maksimale e lejuar e lidhjes (induktivitet i ndërsjellë, L) për çdo aplikim mund të përcaktohet duke përdorur formulën e mëposhtme:
L = Uind / (UGen * kGen)
induktivitet i ndërsjellë gjithashtu i ndihmon përdoruesit të zgjedhë konektor e duhur në aspektin e pajtueshmërisë elektromagnetike. Kjo gjithashtu lejon shmangien e testimit me provë dhe gabim, i cili është i kushtueshëm në kohë dhe para, në laboratorin e EMC.
Për më tepër, është e mundur të reduktohet induktivitet i ndërsjellë e një konektor duke përdorur ekranim. Ja një shembull i aplikimit të saj: Për një sinjal HDMI, u përcaktua një induktivitet i ndërsjellë maksimale specifike për rastin prej 47 pH në një tension prej 4.4 kV. Nëse vlera e tejkalon këtë, sinjali nuk mund të transmetohet më pa ndërhyrje. Figura më poshtë tregon se induktivitet i ndërsjellë u reduktua ndjeshëm përmes përdorimit të një koncepti mbrojtës.
Në këtë kontekst, kyçjet e bordit dhe kontaktet e jashtme u lidhën me potencialin e tokës për të dy versionet, të papërmbledhura dhe të përmbledhura, ndërsa një sinjal aplikohej përmes një çifti kontaktesh. Vlerat e induktancës së lidhjes të matura mund të demonstrohen duke përdorur gradientë ngjyrash të fushave elektrike dhe magnetike. Simulimi duke përdorur një lidhës të pa mbrojtur konektor tregoi se në këtë rast është e pranishme një induktancë lidhëse (induktivitet i ndërsjellë) deri në 196 pH. Duke marrë parasysh vlerën e pragut të përcaktuar prej 47 pH, transmetimi i sinjalit pa ndërprerje nuk do të ishte më i garantuar. Me konektorin e mbrojtur konektor, nga ana tjetër, vlerat e induktancës së lidhjes variojnë nga 1 në 4 pH. Këto u reduktuan për rrjedhojë me një faktor prej rreth 50 falë ekranim, duke siguruar kështu transmetim pa ndërhyrje. Me një numër më të madh polësh, një reduktim me një faktor prej 100 deri në 200 është madje i mundur.
Për përdoruesin, ekranim ofron përfitime në dy aspekte: Nga njëra anë, konektor vepron si një burim më pak i ndërhyrjeve; nga ana tjetër, ekranim do të thotë se ai paraqet një thithës më të ulët të ndërhyrjeve për sinjalet. Duke përdorur lidhës të mburojtur, tani ato mund të pozicionohen më afër burimeve dhe thithësve të ndërhyrjeve në bordin e qarkut të printuar. Për më tepër, kjo mundëson arritjen e një klase më të lartë performancë në testet e përshkruara të shpërthimit dhe të valës goditëse për pajisjen elektrike.
Për përdoruesin, ekranim ofron përfitime në dy aspekte: Nga njëra anë, konektor vepron si një burim më pak i ndërhyrjeve; nga ana tjetër, ekranim do të thotë se ai paraqet një thithës më të ulët të ndërhyrjeve për sinjalet. Duke përdorur lidhës të mburojtur, tani ato mund të pozicionohen më afër burimeve dhe thithësve të ndërhyrjeve në bordin e qarkut të printuar. Për më tepër, kjo mundëson arritjen e një klase më të lartë performancë në testet e përshkruara të shpërthimit dhe të valës goditëse për pajisjen elektrike.
miniaturizim
Pavarësisht integrimit funksional në rritje, madhësia fizike e sensorëve dhe sistemeve të kamerave nuk duhet të rritet. Në shumicën e rasteve, automatizimi industrial madje kërkon miniaturizim të vazhdueshëm në mënyrë që makinat të mund të ndërtohen gjithnjë e më kompakt. Në mënyrë të ngjashme, tendenca drejt dizajneve modulare të sensorëve ose kamerave kërkon përdorimin e lidhësve përkatësisht të miniaturizuar. Gjatë disa dekadave të fundit, lidhësit (konektor) janë zvogëluar në një fraksion të madhësisë së tyre origjinale, duke ruajtur performancë praktikisht identike.
Teknologjia e montimit në sipërfaqe është ideale për aplikime me hapësirë instalimi veçanërisht të kufizuar. Ajo kursen veçanërisht hapësirë sepse lejon montim dypalësh të bordit të qarkut të printuar si dhe përdorimin e maskave të saldimit me hapje të vogla (hap). Me 'teknologji press-fit', për shembull, një hap i ngushtë prej vetëm 0,5 mm nuk do të ishte i mundur për shkak të forcave fizike që veprojnë gjatë procesit të futjes – as montimi me dy anë i montim i PCB. Në rastin e aplikacioneve të miniaturizuara, ekziston edhe një kriter i rëndësishëm tjetër për t'u marrë parasysh kur zgjidhni lidhësin e duhur: në raste të tilla, komponentët e ndjeshëm brenda një montimi shpesh janë të vendosur shumë afër njëri-tjetrit. Kjo krijon një rrezik të shtuar për ndërhyrje elektromagnetike të ndërsjellta midis komponentëve. Natyrisht, transmetimi i të dhënave në aplikacionin tuaj nuk duhet në asnjë rast të ndërpritet, të shtrembërohet apo edhe të pengohet. Për këtë arsye, mbrojtja elektromagnetike (EM) po bëhet gjithnjë e më e rëndësishme. Për të shmangur ndërhyrjen e sinjalit, prandaj është e këshillueshme – ashtu si me lidhësit me shpejtësi të lartë (konektor me shpejtësi të lartë) – të zgjidhni një lidhës të mbrojtur edhe në këtë rast.
qëndrueshmëri
Sensorët dhe sistemet e kamerave që përdoren në afërsi të makinerive janë veçanërisht të ekspozuar ndaj kushteve të ashpra mjedisore. Për të mbrojtur elektronikën nga këto ndikime të jashtme, i gjithë montazhi mund të inkapsulohet. Megjithatë, kjo kërkon një zgjidhje lidhëse që është po aq e përputhshme me procesin e inkapsulimit. Konektorët konvencionalë konektor kanë një disavantazh të qartë këtu, pasi zonë çiftimi i cenueshëm duhet të mbrohet nga rrëshirë derdhjeje. Teknologjia e kontaktit me fletë pranverore e përdorur nuk do të siguronte klasifikimin e nevojshëm IP shkallë mbrojtjeje për këto materiale.
Prandaj, kur zgjidhet konektor i duhur, duhet të kihet kujdes që të zgjidhet një zgjidhje lidhëse njëpjesëshe – domethënë, një konektor që nuk kërkon zonë çiftimi konvencional. Kjo i lejon rrëshirë derdhjeje të sigurojë një lidhje të qëndrueshme dhe të fortë, duke siguruar njëkohësisht që ai nuk mund të depërtojë në zonën e kontaktit.
Nëse komponentët elektronikë duhet të testohen për qëndrueshmëri, kjo mund të kryhet si pjesë e testeve laboratorike. Në këto teste, profili i standardizuar i goditjes duhet të korrespondojë me gjendjen e synuar (kontroll), d.m.th. një përshpejtim prej 50 g me një tolerancë prej 20 për qind (ndërprerje e lartë dhe ndërprerje e ulët). Sipas DIN EN 60068-2-27, një ndërprerje kontakti (ndërprerje e kontaktit) ≤ 1 µs është e lejuar.
Nëse komponentët elektronikë duhet të testohen për qëndrueshmëri, kjo mund të kryhet si pjesë e testeve laboratorike. Në këto teste, profili i standardizuar i goditjes duhet të korrespondojë me gjendjen e synuar (kontroll), d.m.th. një përshpejtim prej 50 g me një tolerancë prej 20 për qind (ndërprerje e lartë dhe ndërprerje e ulët). Sipas DIN EN 60068-2-27, një ndërprerje kontakti (ndërprerje e kontaktit) ≤ 1 µs është e lejuar.
Nëse konektor-i ekspozohet ndaj ndikimeve ekstreme të jashtme mjedisore si dridhjet, goditjet, lagështia, papastërtitë, temperaturat ekstreme ose luhatjet e temperaturës në aplikacionin tuaj, kërkohet gjithashtu një qëndrueshmëri ekstreme. Encapsulimi (derdhje me rrëshirë) i montimit tuaj mund të ndihmojë, por është e këshillueshme të mos mbështeteni vetëm në këtë. Në vend të kësaj, rekomandohet një kombinim i derdhje me rrëshirë-it dhe teknologji press-fit-it. Ky i fundit është provuar tashmë miliarda herë dhe konsiderohet si metoda më e fortë dhe më e besueshme e lidhjes – edhe në kushte të pafavorshme. Me teknologji press-fit, pini i lidhësit shtyhet në një vrimë kalimtare në bordin e qarkut të printuar, duke krijuar kështu një lidhje elektrike dhe mekanike midis konektor-it dhe bordit të qarkut të printuar. Në të njëjtën kohë, kjo mund të rezultojë në kursime të kostos deri në 50 për qind, pasi shmang punën e lodhshme të saldimit dhe zgjidhjet e shtrenjta të kabllimit. Pa zonën e lidhjes (zonë çiftimi) të ndjeshme, një konektor, kur përdoret në kombinim me teknologji press-fit, mund të përballojë edhe goditje tronditëse prej 50 deri në 200 g pa asnjë ndërprerje kontakti (ndërprerje e kontaktit).
Kur kërkohen lojtarë të gjithanshëm
Në teori, këto kërkesa – transmetimi me shpejtësi të lartë i të dhënave, miniaturizimi dhe qëndrueshmëria – mund të shihen si relativisht të ndryshme nga njëra-tjetra. Si përdorues, megjithatë, padyshim do të vini re se lidhësi që ju nevojitet rrallëherë duhet të përmbushë vetëm një nga këto kërkesa. Për këtë arsye, shumë lidhëse (konektor) përmbushin disa nga këto kritere në shkallë të ndryshme. Në disa raste, gjithashtu ia vlen të hedhësh një sy 'të gjithanshëmve' ndër lidhësit. Nëse, për shembull, do të përdoren njëkohësisht disa konektor, është e këshillueshme të zgjidhni një familje produktesh që ofron një shkallë të lartë të shkallëzueshmërisë. Kjo ndihmon në shmangien e cikleve të miratimit që marrin kohë dhe janë të kushtueshme, duke siguruar njëkohësisht që të gjithë produktet brenda një familje konektorësh janë të përputhshme me njëra-tjetrën – pavarësisht nëse janë i ekranuar, i paekranuar, të drejta ose këndor.
Disa pyetje?
Si ekspertë në lidhëse për qarqe të printuara (konektor) dhe kontaktim, jemi të lumtur të ndajmë njohuritë tona, për shembull në webinare të përshtatura sipas nevojave tuaja:
webinar.ept-group.de
Ose na kontaktoni drejtpërdrejt për çdo pyetje në lidhje me lidhëset (konektor)!
ept GmbH
Bergwerkstr. 50
86971 Peiting, GJERMANI
Tel. +49 (0) 8861 2501 0
Fax +49 (0) 8861 2501 700
www.ept.de
sales@ept.de
webinar.ept-group.de
Ose na kontaktoni drejtpërdrejt për çdo pyetje në lidhje me lidhëset (konektor)!
ept GmbH
Bergwerkstr. 50
86971 Peiting, GJERMANI
Tel. +49 (0) 8861 2501 0
Fax +49 (0) 8861 2501 700
www.ept.de
sales@ept.de