Evoluzione dei sistemi di connessione

Posted By : Enaie Azambuja
Evoluzione dei sistemi di connessione

Gli apparecchi e i sistemi tecnologici a guida autonoma si stanno espandendo in pressoché tutti gli ambiti delle nostre vite quotidiane. Stiamo sviluppando nuovi sistemi che possono espandere le nostre possibilità e capacità usando apparecchi controllati da remoto. Ma stiamo anche aggiungendo sfide e requisiti per l’elettronica che li serve e li guida. I connettori e i sistemi di cavi stanno cambiando rapidamente per soddisfare queste esigenze.

Rory Jackson e Bob Stanton, Omnetics Connector Corporation

Opportunamente, proprio questa tecnologia ha contribuito ad accelerare la progettazione e la fabbricazione di nuovi cavi e connettori per apparecchi radiocomandati specifici per un’applicazione.

I dispositivi controllati da remoto ora sono al nostro servizio, e vanno dalla semplice robotica terrestre, ai droni che montano fotocamere, ai rover su Marte. Ciascun nuovo sistema apparentemente parte usando componenti COT e connettori standard all’interni dei propri moduli prototipo.

Non appena il progetto evolve ed entra nella fase di sistematizzazione, emergono nuove esigenze di progetto. Le modifiche sulle quali è posta l’attenzione includono la riduzione delle dimensioni, l’adattamento della forma e/o in base ai requisiti di montaggio.

Connettori estremamente robusti potrebbero dover trasportare abbastanza corrente per controllare macchinari pesanti usati in condizioni pericolose. Si veda la foto in allegato del T7 EOD di Harris, un sistema di bonifica di ordigni esplosivi.

Apparecchi come questo proteggeranno e salveranno vite nell’intera gamma di applicazioni, da quelle Militari a quelle gestite dalle Agenzie Pubbliche. I connettori circolari che sono stati usati in apparecchi e macchinari rinforzati hanno iniziato ad evolversi in molti modi per servire questi settori.

Per soddisfare l’attuale domanda di connettori di piccolo diametro, molti produttori stanno riducendo le dimensioni dei progetti più vecchi per aggiungerli alle loro linee esistenti. Il popolare connettore Circolare Mil-DTL-38999 usa pin di dimensioni 18-20 per trasportaare fino a 12 Ampère su cavi 20 AWG.

Un connettore 38999 più piccolo è in fase di standardizzazione da parte di numerose società che collaborano con il DLA per ottenere una versione miniaturizzata delle Specifiche Militari, la quale corrisponderà ad un connettore circolare con dimensioni inferiori, universalmente disponibile con un sistema di accoppiamento con filettatura tripla.

Si accoppierà rapidamente e sarà dotato di schermatura EMI. Questo nuovo standard userà probabilmente 23 pin e gestirà circa 10 Ampère su cavi 20-22 AWG. Molte aziende offrono già una linea di connettori Micro-Circolari più piccoli con dimensioni da 24 pin/attacchi che supportano 3 Ampère su cavi 24-30 AWG.

Alcuni dei connettori circolari più piccoli offrono l’uso del formato da 30 pin, supportano 1 Ampère e cavi 30-32 AWG. In questo formato, osservate che lo spazio fra un pin e l’altro cala da un passo di oltre 75 mil (1,9 millimetri) fino a 25 mil (0,6 millimetri). Questo riduce il diametro sia del connettore, sia del cavo in questione. La flessibilità del cavo migliora simultaneamente. 

Molti nuovi circuiti rispondono bene alle tensioni e ai flussi di corrente più bassi e consentono di usare connettori più compatti. I più recenti e più piccoli connettori di arresto si accoppiano facilmente e si bloccano rapidamente, offrendo al contempo caratteristiche aggiuntive come il fatto di essere impermeabili e di usare meno spazio di montaggio sul pannello degli strumenti.

I cavi di massa speciali, oltre all’uso di schermature intrecciate dei cavi, sono spesso utilizzati per proteggere il cavo da danni di tipo sia elettrico, sia fisico. La schermatura è spesso saldata ai connettori metallici di tipo ad arresto attualmente in uso.

I progetti di apparecchi a guida autonoma stanno evolvendo rapidamente, e in molti casi, è necessario soddisfare il requisito di poter scollegare e reinstallare i moduli elettronici. Sistemi di archiviazione delle immagini su moduli Ethernet sono spesso installati in UAV lanciati a mano durante missioni ISR (intelligence, sorveglianza e ricognizione).

Con i connettori ad aggancio rapido essi sono sostituiti sul campo con nuovi moduli. I connettori più piccoli e più leggeri consentono durate maggiori di volo e possono offrire più capacità di manovra in sistemi aerei lanciati a mano. Molti circuiti ISR usano chip allo stato solido che funzionano a velocità digitali dell’ordine del Gigabit.

I sistemi di sorveglianza e di visualizzazione ad alta velocità richiedono anche un’integrità elevata dei segnali dei connettori. Le velocità di cattura video con UAV stanno aumentando con l’installazione di dispositivi che inviano immagini da 20 megapixel e 60 fotogrammi al secondo che sono compresse per la trasmissione o per la memorizzazione su scheda. Ciò corrisponde a un totale di oltre 7 gigabit/sec per la trasmissione di dati digitali.

I connettori dei sistemi a guida autonoma devono porre enfasi sulle prestazioni robuste per sopravvivere ai rigori delle proprie applicazioni. Gli elementi di accoppiamento dei connettori e gli alloggiamenti sono spesso critici.

I connettori fanno uso frequentemente di gusci in alluminio 6061-T6 placcati al nickel o in polimero rinforzato, che contengono all’interno gli elementi di connessione dal pin all’attacco. Pin flesssibili al BeCu (berillio e rame) sono realizzati in base allo standard ASTM B194 e sono temperati ad oltre 17.200 ksi e quindi placcati in nickel/oro.

La bassa resistenza è critica per mantenere il contatto in poresenza di urti e vibrazioni dell’apparecchio spesso in movimento. I cavi usano il più delle volte rame rinforzato rivestito con isolamento al Teflon®. I connettori sono pre-testati per garantire un’affidabilità elevata e prestazioni su lungo raggio.

Fortunatamente, l’esigenza di avere cavi e connettori più leggeri e più piccoli si accoppia bene alle variazioni delle tensioni e delle correnti circuitali. Connettori rettangolari rinforzati di formato micro e nano sono usati in UAV con il completamento dei nuovi progetti di UAV.

Alla spinta verso soluzioni SWaP (più piccole, più leggere e con consumi inferiori) si è risposto in due modi. Innanzitutto, i progettisti possono partire con connettori rinforzati di qualità militare con formato micro e nano-d con uno sguardo verso l’adattamento del proprio progetto in corso d’opera.

In secondo luogo, i modelli solidi possono essere rapidamente regolati ed inviati agli apparecchi automatici di lavorazione in modo da essere costruiti per inserirsi perfettamente nella nuova applicazione.

Oltre a personalizzare i progetti standard, i progettisti di connettori ora forniscono un’ampia gamma di connettori ibridi a segnale misto. Spesso le dimensioni e il peso sono significativamente ridotti usando solo un cavo e un connettore che trasporta sia l’alimentazione, sia il segnale all’interno dello stesso sistema.

Questi nuovi connettori ibridi sono anche regolati per soddisfare l’applicazione che è specificamente necessaria. Le nuove designazioni dei connettori stanno ancora evolvendo ma sembrano attestarsi attorno a SWaP-R o SWaP-C. (Le iniziali corrispondono a velocità, peso ridotto, potenza e Costi o Affidabilità, a seconda di quale parametro sia più critico).

Date le sfide in gioco, i progettisti impegnati nella realizzazione di sistemi radiocomandati si stanno rivolgendo sempre più spesso a società come Omnetics Connector Corporation per scegliere i migliori connettori disponibili sul mercato.

L’azienda ha oltre 25 anni di esperienza nella progettazione e nella fabbricazione, con una forte specializzazione nei connettori elettronici e nei sistemi di interconnessione altamente affidabili Micro-miniaturizzati e Nano-miniaturizzati. Visitate Omnetics.com per maggiori informazioni.

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