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连接器:新技术的挑战

2021-04-02 16:46:24 来源:连接器世界网 作者:《ELE Times》 Research Desk

各行各业的先进技术正在为不断发展的驱动力添加新元素,以生产更小、更快、更轻和更便宜的连接器。智能连接器设法找到将智能和电子设备集成到普通无源连接器中的方法,以使其更具交互性并向用户提供更多反馈。但挑战很多。

电动汽车、工业4.0、边缘计算、人工智能和增强现实等新技术浪潮将为我们今天的工作方式带来巨大变化。第四次工业革命即将来临,机器人技术、自动化技术、实时数据和IoT在地板、农场或工厂中的设备之间的连接集成正在改变制造体验。高速5G通信是广泛采用自动驾驶的关键。高速连接器、光纤布线和物联网都将发挥至关重要的作用。

特定于行业的挑战使设计师保持警惕。新的汽车技术正在改变汽车的接线方式。详细介绍随着连接成为中心问题而变得日益重要的系统。这些关键组件必须在各种条件下可靠地传输功率,信号和数据。混合动力电动汽车(HEV / EV)市场一直在迅速发展。如今,应用强大的连接器技术的愿景已从赛车扩展到自动驾驶汽车形式的机器人技术。这种采用受到设计和材料开发的推动,与标准设计相比,连接器的重量减少了20%到30%。

一些公司正在制造边缘计算电源连接器,该连接器可使高度敏感的数据从设备传输到云,然后再传输回云。在制造用于AI和增强现实的连接器时,已经完成了相同的工作。连接器公司(包括光纤连接器)在IoT和IIoT应用方面已经完成了巨大的工作。该研究找出了制造商面临的日益增长的挑战清单的解决方案:

新技术的挑战与解决方案

谈到连接器新技术面临的挑战和解决方案时,SAMTEC印度地区经理Ravindra Kumar表示,也许对我们客户而言,最大的挑战是带宽。下一代带宽要求高得令人难以置信。目前,我们的连接器系统额定值为112 Gbps PAM4。随着带宽需求的增加,设计工程师正面临着通过PCB传输这些不断增长的信号速率的挑战。为了达到这些速度,设计人员通常必须使用介电常数和耗散系数较低的特殊板层压材料,但这些材料非常昂贵。另一个挑战是板上的走线长度仍然相对较短。为了解决这个问题并允许在更高的速度下使用可用的走线长度,通常沿着信号路径每隔几英寸就需要使用多个昂贵的“重定时器”芯片。系统设计师现在正在使用一种替代方法,即在中板高速电缆组件上传输信号。

他指的是Samtec天桥技术。一个连接器位于FPGA或处理器旁边,它将信号从PCB发射出去。信号通过分立或带状双芯同轴电缆传输到板上的其他位置。Flyover简化了电路板设计,减少了热挑战,消除了昂贵的重定时器,减少了PCB层数,这也节省了成本,并且设计人员不必使用昂贵的奇异PCB材料。由于Samtec的IP受保护的质量和可靠性,该设计策略已获得认可。

在谈到新技术的挑战和解决方案时,Wago市场经理Amit Tiwari说,数字技术的进步从未如此迅速。每天,我们见证了从日常公用事业到工业运营的各行各业的不断发展。工业4.0或智能工厂的概念已将重点放在由工业物联网(IIoT)支持的制造技术中的数据交换-网络物理系统和云计算。尽管数字化和网络化改变了我们看待工业和制造业运营的方式,这为组织提供了巨大的机遇,但仍存在各种挑战。

当前,不同组织的分散运营对建立共同构想以重组组织和流程以最大化新成果构成了威胁。许多组织仍在寻找在不中断现有运营的情况下抓住工业4.0提供的机会的方法。虽然没有万能的解决方案,但智能产品、方法、合作伙伴以及致力于使之付诸实践的承诺将以使所有人都受益的方式帮助推动业务数字化。

工业4.0的技术和产品

SAMTEC印度公司的Ravindra Kumar在介绍工业4.0的技术和产品时说,工业4.0领域的许多设计人员都关心速度/数据速率和耐用性。对于这些类型的设计,Samtec提供了各种微间距、高速、坚固的产品。一个示例包括边缘速率插座和终端设备ERM8和ERF8。首先,它们是高速的;根据配置,它们的额定值为28 Gbps或56 Gbps PAM4。其次,它们的占位面积比其他具有整体接地层的高速连接器要小。它们的占地面积比其他系统小约15%。触点设计坚固耐用,可以处理高周期应用。

在工业4.0的技术或产品上,Amit Tiwari说:“在一个指数级复杂性和数字速度的世界中,它要求每个接口都具有可靠的连接。每一步都可以带来更可靠的电气和数据流,我们就更加接近我们的愿景:成为智能互联世界的骨干。”

“WAGO凭借其用于互连、接口电子和自动化控制的产品范围,支持从信号和数据中无缝连续地获取有价值的信息。”Tiwari说,“然后可以将这些信息汇总并用于进行分析,从而为组织带来增值——是否以最佳方式利用和监视工业流程,提高内部生产效率,实施能源管理或开发其他最终客户服务。”

他进一步说:“各组织可以利用WAGO解决方案来实现简单而安全的连接。只需几个步骤,用户就可以对所有相关信息进行独立于站点的概述,并可以确定优化的潜力并直接启动更改。”

用于高速连接

Ravindra Kumar说:“AcceleRate HD是一个0.635毫米间距的多行互连系统,可提供超高密度接口和下一代带宽。 ADM6和ADF6系列在仅1.88平方英寸的PCB面积中可提供多达240个I/O,其低堆叠高度仅为5mm(在积极开发中有7mm和10mm选项)。该系统集成了边缘速率接触系统,该系统针对信号完整性性能进行了优化,额定值为56Gb/s PAM4调制。锡球技术简化了工艺,校准销和主体极化也是标准技术。该产品符合RoHS要求,可进行无铅焊接,并且可作为业界最薄的电缆组件提供,其7.6mm的机体宽度非常适合于更靠近IC的情况。高密度,两排电缆组件设计提供0.635mm间距的8对和16对配置,每平方英寸最多92对,并通过Samtec Flyover技术扩展了性能,覆盖范围和系统灵活性,它通过超低偏斜双轴Eye Speed电缆在有损PCB上传送信号。

Tiwari致力于实现高速连接,“WAGO产品广泛用于电力和过程技术、楼宇自动化,机械和设备以及工业和运输应用。”

在交通运输领域,WAGO一直是铁路的主要产品,已有40多年的历史了。WAGO的电气互连技术具有与操作员无关的卓越品质,该特征具有快速简便的处理能力,这仅仅是该防振弹簧压力连接技术已成为行业首选的原因之一。Tiwari说,大家可以在电动和柴油机车、客运有轨电车和双层汽车以及区域,高速火车、无轨电车和地铁的牵引车中找到WAGO的技术。

Tiwari进一步指出:“从点操作系统、信号技术,包括照明安装的机舱技术,空调技术,驱动器和转换器,开关和保险丝面板,电池充电器以及接线盒到现代车站基础设施,WAGO提供合适且可靠的电气设备互连、接口电子设备和自动化解决方案,可快速、轻松地应用于所有应用。”

谈到连接器的小型化时,Ravindra Kumar表示:“是的,对更小的设备和组件的需求将继续增长。现在,Samtec连接器的间距小至0.4 mm,堆叠高度低至2.5 mm。尺寸、性能与耐用性是持续的权衡关键。这些因素可以在连接器设计中加以考虑,设计人员也正在将元素集成到PCB中以满足其系统要求。Samtec通过触点设计、绝缘体设计和放置以及建议的PCB布线策略解决这些问题”。

关于嵌入式和机器视觉应用的连接器的未来,Ravindra Kumar说道:“Samtec有许多用于高速、嵌入式和机器视觉应用的连接器产品。共同的特征包括微间距、高带宽、高密度,以及用于电路板堆叠灵活性的多种选择”。

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