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Nano-d连接器将如何帮助未来机器人?

2020-09-07 13:58:21 来源:连接器世界网 作者:Omnetics技术总监Bob Stanton 点击:1101

当今的设计人员通常将重点放在高密度、高可靠性、高速、坚固的环境设备上。对于便携式访问GPIS、蓝牙和蜂窝系统的需求,我们面临着巨大的增长。我们正在使用更多的远程设备,例如无人机、机器人、即时通讯系统。我们希望从安装在机场和城市街道甚至我们自己的门铃上的监视系统中快速交付高质量图像。

我们的军队正朝着期望不断前进的方向努力,从而与执行任务的每个战士保持不断的联系。各种规模和功能的机器人技术正在世界范围内展示。从个人医疗监视器到头盔式摄像头系统以及全球位置的所有内容数据,往返于士兵之间。环境监测员正在报告从飞机、交通到卫星的情况分析。卫星电路正在链接到信号板计算机和数据处理中心。

所有这些数据收集和处理系统都必须小、轻和坚固,同时还要保证从数据采集源路由到信息分析和响应控制设备的高信号完整性。电子模块不再通过电缆和连接器连接回大盒子。我们的新技术是我们所需信息的源泉,并且充满活力,并且有望变得紧凑、坚固。

我们许多较旧的电子和信号电缆及连接器布线系统太大、太笨重且无法满足这些新目的。我们必须认识到,电路现在的工作电压为30至5.0伏,甚至更低,而电流通常低于200毫伏至微伏。绝缘电压可能大大低于早期的电缆系统。这是因为较旧的硅扩散芯片技术已经无法采用较新的电荷耦合器件(CCD)和CMOS(互补金属氧化物半导体)型电路。此外,eGAN(增强型氮化镓)电路在新的较低电压下提供了更高的信号和开关速度,同时为当今的新系统提供了增强的信号完整性。

什么是Nano-d连接器?

Nano-d连接器很好地适应了这个新时代,并被设计为在包括军事应用在内的极端环境中以高可靠性水平运行。QPL(合格的产品规格),并确保从战场到卫星仪器的广泛使用期间的性能。这些较小的连接器通常使用17200 ksi铍铜“弹簧针固插”设计,以确保在高冲击以及无人机到远程地面机器人所经历的持续振动期间的信号完整性。随着信号速度的提高,每个信号的波长变短,并且在较低的电压下,振动和电路噪声会混淆信号。

Nano-d连接器的电阻保持低至12-15毫欧,电容为2.0-2.4 pf。由于大多数电路具有低电流和低电压,因此非常适合。随着速度的提高,还可以通过调整纳米连接器绝缘子的间距来控制电容耦合,以适应特定的应用需求。金属连接器主体可确保避免串扰并减少连接器处的EMI问题。

小直径、低偏斜电缆技术也在不断发展,以使电缆性能与更高的开关和信号速度互连的需求相匹配。电线和电缆的直径已从较大的直径更改为30和32 AWG(美国线规),直径从0.01到0.008英寸,每英尺1000英尺的电阻提供103-164欧姆,并且已绝缘,以确保长期在特氟龙中使用。

当用于恒速运动机器人设备时,该布线将具有坚固的柔韧性,并具有较小的弯曲半径,并且其重量轻以减少对电气系统的阻力。高速差分信号电缆将需要在两条信号线之间具有匹配的偏斜(也就是说,使用差分数字信号传输,信号的一半在线路A上运行,信号的另一半在线路B上运行)。

信号完整性通过匹配两条线的电子传输时间来管理,并以peek-o-farads中的电容来衡量。低偏斜电缆是为这些应用专门定制的,并经过精心组装以符合所需的性能。Nano-d连接器被用于许多轻巧紧凑的仪器中,用于“搜索和救援”或LiDAR(光检测和测距)监视摄像机的多个频谱频率设备中。

结果,监视信号的处理速度在较大的图像帧和增加的帧速率(从每秒30和60帧到每秒超过100帧)的作用下加倍。数字信号数据速率从5吉比特/秒到10吉比特/秒以上。为了以更高的速度同时处理更高的分辨率,需要新的电缆和连接器设计,以将高质量的信号传递到图像处理器和存储系统。很快,我们将看到从食品分析到机场安全扫描的应用中将更多地使用高光谱成像。

这些多光谱成像系统实际上捕获了数据的许多波长频带的立方体状结构,这些数据在收集后必须进行处理。这些系统将推动高速以太网处理以及为其提供服务的互连的极限。

在太空立方体和小型卫星的设计中,Nano-d连接器正在增长。数颗小型卫星正在被发射进入受控轨道。它们在轨道上行进时始终保持恒定的姿态,以始终专注于地球并相互交流。卫星构造格式使用堆叠并电气互连的标准化印刷电路卡。由于其格式、尺寸以及低矮的外形,经常选择Nano-d连接器。它们采用低放气材料设计,经过NASA专门测试,同时含有固定螺钉以保持长期配合。

Nano-d连接器通过改善便携性和减小尺寸,来匹配并支持升级的医疗仪器和修复设备的发展,从而有助于使电路互连系统小型化,并为操作电机控制,解决数据采集甚至通过简单的治疗提供更快的电路速度、舒适的电缆系统。它们还可实现在模块化组装过程中连接电路和互连系统,从而有助于仪器内部设计。

较小的连接器和较小直径的电线也对电缆设计提出了要求,以避免EMI、电磁干扰、网络入侵或相邻布线或系统产生的电子噪声。电缆的设计要求电缆内信号的每个区域都具有良好的屏蔽效果,并且在将多种应用挤入紧密包装的电子设备中时,可能需要将两部分或三部分相互隔离,以及整体屏蔽系统。

COT、标准的Nano-D连接器通常可以满足许多标准的微型设计需求,包括从PC板和面板安装,到边缘卡以及电缆到电缆接口。一些新系统需要对当前标准进行独特的修改。它们的格式适用于当前的标准设计和材料,但可以形成不同的形状以适应独特的系统要求。系统设计人员可以直接与连接器和电缆专家合作,并进行在线讨论和共同开发实体模型,以仔细调整以前经过验证的设计的形状和格式。通过使用经过验证的材料,新定制的微型连接器可以继续确保完全的可靠性和性能,但仍适合下一代电路设计的新形式和功能。

电子互连系统的前途是什么?

更高的速度、海量的数据量、交互信号,传输到数据比较器、光纤到铜缆接口系统、微传感器和检测器。我们面临着从微生物系统收集数据的情况,这些数据可以报告甚至自动调整用于帮助我们的设备。神经调节产业正在感知微小的脑电波并移动我们的修复设备来帮助我们行走。新的外骨骼正在扩展田径和士兵的力量。行业正在对机器人排进行能力和性能改善的测试,而在头顶上,我们看到无人驾驶飞机星座保护着我们的领空。其他设备会监视无人机,并在不需要时自动检测并绕行。手持式相控阵雷达提供了以前无法获得的个人数据,而较小的弹药将包括自动“检测并跟踪”目标。

简而言之,我们看到了向高密度、低能耗、智能电子产品的巨大变化,这将要求连接器和互连系统的小型化。

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