源自于AI与蓝牙等技术融合与驱动的高速连接器应用

2024-04-26 14:41:40 来源:《国际线缆与连接》投稿人鲁思慧 点击:3376

前言

如今作为连接器、传感器、现场总线、接口技术及人机界面(HMI)和RFID系统领域的专家,应为工厂及过程自动化提供高效的解决方案。凭借其先进技术设备,可以快速而灵活地应对当地市场需求。从而可以通过高效而标准化的产品,降低采购、库存、安装成本,并提升运营安全性。凭借先进的生产技术,尤其是仹随AI与蓝牙连接技术的深入发展,则使各类连接器及插件等全系列产品呈指数性增长,从而为用户提供量身定制的自动化解决方案,以推动高质量与ESG(环境、社会和治理)产业的发展。

值此本文重点将对高速连接器以驱动人工智能发展与蓝牙连接器监控电缆连接和高效可靠的光伏连接器及高密度电源连接器组合等应用特征与新趋势为例作重点研讨,与此同时也对为解决汽车应用中的各种设计而生的高压连接器作分析说明。

1高速连接器的动力源自融合与驱动AI技术

随着AI人工智能的迅速发展,带动了一场数据中心的工业、科技与军备竞赛,人工智能对大规模图形处理器(GPU)和张量处理器(TPU)集群需求越来越大,相关配套零部件数量、种类和性能的要求越来越严格。尤其连接器行业,对其信号密度、完整性、散热、功耗等方面带来了巨大的挑战。若要充分发挥AI硬件算力的效能,破解互连瓶颈的关键就在于高速连接器。未来的高速传输将朝着“56G到112G再到224G”方向发展,从而衍生出高速连接器性能和质量保证的迫切需求。现在速度领域像56G、112G甚至于224G之后,高速连接器是一个系统工程,它类似于水桶的短板效应,串扰、回损、插损等等这些性能,任何一块有短板,都决定了这个方案的最终水位。除了在密度和速度之间做取舍之外,我们还需考量系统设计的形状、兼容性、成本等方面的系列问题。而图1所示为高速连接器系统设计形状示意。

高速连接器系统设计形状示意图

图1所示为高速连接器系统设计形状示意图

由此,这意味着连接器生产制造商需要考虑如何快速新品研发并保障产品质量抢占市场。进而衍生出对于连接器质量管控的严峻需求,其丰富的质量解决方案可以助力连接器生产全流程的质量管控。

2带有电压和电流监控以及蓝牙芯片连接器

首先对蓝牙连接器监控电缆连接状态做分析。如今新开发连接器将电缆的状态监测直接转移到连接技术上。这种连接器带有电压和电流监控以及蓝牙芯片,可以将测量到的电压和电流值通过无线方式发送到控制器。当今已有不少问世的带有电压和电流监控以及蓝牙芯片的连接器,如图2所示为带有电压和电流监控以及蓝牙芯片连接器系统示意图。

带有电压和电流监控以及蓝牙芯片连接器系统示意图

图2所示为带有电压和电流监控以及蓝牙芯片连接器系统示意图

2.1那么该连接器有何应用特征?

*蓝牙连接器电缆可监测电流并通过蓝牙向PLC发送信号

新开发蓝牙连接器电缆系列具有集成电流和电压监测功能。其连接器中自带集成传感器,能检测自身的健康状况。测得的电流值会通过蓝牙发送至PLC,使得PLC能在安全技术介入并关闭输送线之前检测到电流异常增加的情况。

*尽早发现问题并采取快速对策

通过比较输入和输出值,可以及早发现电缆扭结、电缆断裂或断电等问题。用户可以通过每个连接器的单独MAC地址提前识别任何有故障风险的电缆,并立即更换。自动化套件(TAS)通过电缆监测应用程序将蓝牙连接器的测量值可视化,从而实现状态监测和其他工业物联网应用。

*针对专为拖链使用设计并优化

全新设计的连接器采用TXL系列的四芯电缆(4 x 0.34 mm²),具有坚固的聚氨酯外护套,专为拖链使用而设计。编码的连接器安装在电缆的两端。测量值以2.4 GHz的频率通过BLE(低功耗蓝牙)传输到数据接口。它的最大范围是室内40米,室外100米。拧紧后,连接器的防护等级可达到IP69K,并具有出色的耐化学品,耐油,阻燃,耐焊接火花,耐磨等性能。

2.2蓝牙连接器应用

*典型案例 带电流检测的电缆可防止输送系统意外停机。该类连接器可以监测电缆中的压降,以防止因工厂停机导致的巨额损失和计划外的维护工作.

运行中呈现的故障 尤其当电动机磨损会导致电流消耗增加,比如附近焊接系统导致的扬尘或其他污染,缺乏润滑或持续存在机械应力等,驱动挡停器的电机会出现磨损等这种情况下会导致电机的电流消耗增加。一旦电流超出阈值,安全技术会触发输送系统的安全停机。此时,必须停工,待找出故障原因并修复后才能恢复生产。引发因与安全相关的停机的计划外工厂停工。这难免导致额外工作量并降低生产效率,是生产经理都不想看到的结果。再则又如在汽车工业的车身装配厂中,传送系统将车身部件运送到自动化生产线,并由机器人进一步加工。不过,这些部件通常是手动供应。输送线上设置了挡停器,以防止进料在机器人抓取工件时出现堵塞。

由上二故障案例,因此必须使用安全技术确保输送系统中执行器的电流消耗不超出指定阈值,而蓝牙连接器应用将成为首选,即通过无线方式发送到控制器。

*据此它的应用领域广泛:汽车、仓储物流、机械设备工厂、机器人。而其关键功能具有IP67,IP69K防护等级、适合拖链使用、耐焊接火花、阻燃及2.4GHz低功耗蓝牙。由此用户将获益:即通过预见性维护保证工厂连续运行,通过比较电流和电压值,可以及早发现电缆问题,通过单独的Mac地址,可以快速识别和更换有问题的电缆。而其开发的自动化套件(TAS)通过电缆监测应用程序将蓝牙连接器的测量值可视化,从而实现状态监测和其他工业物联网应用。

当今已有不少闻世的带有电压和电流监控以及蓝牙芯片的连接器,其典型的如M12Plus连接器。

3经济高效、可靠的光伏连接器独到之处

3.1随着对光伏的需求持续增长

客户对功率更大、效率更高的更稳定系统的需求也在增长并且要提供可靠的光伏连接器解决方案和电网连接,以便随时可提供经济高效、可靠的光伏连接器,即使在严苛环境中也经久耐用。由此连接器产品是一种可快速、轻松、准确安装的光伏连接器并确保安全连接及不会过热或受到野生动物攻击。

*什么样的新理念 与传统光伏连接器相比,直流快速连接器的安装速度要快 80%并在 30 秒内完成配对安装,无需特殊工具。见下图3为直流快速光伏连接器外形。

直流快速连接器外形

图3为直流快速光伏连接器外形

该直流快速光伏连接器设计集成了绝缘穿刺 (IDC) 技术,可实现快速安装。无需剥离电缆线,因此安装人员只需插入电缆并搭扣按钮即可进行端接,这可提高效率和连接寿命。因此,与我们的太阳能直流快速连接器安装时间可缩短最多 80%。它 可适应不同的导线截面积,适合用于 2.5 到 6 mm²(AWG 10-14)的导线。其直流快速连接器系列(如SOLARLOK 2.0)具有在光伏市场独特的凝胶填充,可达到 IPx8 防水等级。它们可以浸入最深 1 米的水中长达 24 小时,并且能够抵御灰尘、污垢和沙子。

直流快速光伏连接器采用接口,符合最新光伏标准。采用快速中间接头的一体式设计,充分降低了连接器不完整的风险。还可加快端接过程,无需处理任何松动部件,也无需使用任何定制工具。维修起来极为方便,可以快速、轻松地延长电缆,并为受到动物损坏或存在机械绝缘问题的电缆提供有效解决方案。快速中间接头还采用了燕尾结构,便于并排堆叠。

*直流快速光伏连接器可改善电网连接 在光伏解决方案中,随着对光伏的需求持续增长,客户对功率更大、效率更高的更稳定系统的需求也在增长。而且又提供可靠的光伏连接器解决方案和电网连接。

3.2光伏连接器助力加速绿色能源转型

随着全球加快绿色能源转型的步伐,过往几年,连接器投身于世界多地的储能和光伏项目中,无论是极端高温的沙漠、盐雾腐蚀挑战极大的海边,还是极寒的雪域之地,其光伏连接器系列都凭借着可靠品质和稳定发挥建立起一座座的光伏电站,见下图4(a)所示.

光伏连接器系列以可靠品质和稳定发挥建立起一座座的光伏电站

图4(a)所示为光伏连接器系列以可靠品质和稳定发挥建立起一座座的光伏电站

值得提示的是,其一,该光伏连接器系列用于逆变器的直流输入侧,可以保障电压电流的稳定输入和长期低电阻的稳定运行。光伏连接器具备先进的测试标准,其产品具备 IP 68 防水等级并通过了热循环1000次测试和湿热试验循环50次,由此保障了我们的连接器长期稳定可靠地运行。其二,光伏连接器能提供简单、快速、可靠的直流连接。凭借精密的工程设计,这些光伏连接器可实现最低的接触电阻,从而大幅减少功率损失。

如今国内外不少厂商的光伏连接器已问世,其典型的有TE产的SOLARLOK系列的产品为SOLARLOK PV4-S 直流压接连接器,见下图4(b)所示光伏直流压接连接器及适配器。

光伏直流压接连接器及适配器外形图

图4(b)所示光伏直流压接连接器及适配器外形图

其三,光伏连接器旨在为太阳能技术提供简单、快速、可靠的直流连接。凭借精密的工程设计,这些光伏连接器可帮助实现最低的接触电阻,从而大幅减少功率损失。如直流插头和接头连接器能够提供可靠的连接,通过采用绝缘刺破式端子 (IDC) 技术将安装时间缩短了高达 80%。我们的接地连接器使安装人员能够将光伏系统接地,并在安装时提供灵活性。又如SOLARLOK SLK 2.0 直流快速光伏连接器主要用于连接光伏电缆到光伏组件,适用于扩展电压等级为 1500V TUV/IEC & UL 的现场安装。其四,标准的 1.5 kV 光伏组件连接器,适用于光伏组件接线盒的直接连接,也可用于组串跳线和线缆连接。可减少电力损耗;IP68 防水等级(即可以浸入最深 1 米的水中长达 24 小时);能够承受灰尘、污垢和沙子;可用于去耦所需的 NEC 2008/2011 工具及抗紫外线。

应该说光伏直流压接连接器最典型的有SOLARLOK SLK 2.0及SOLARLOK PV4-S多种,值此仅列举数种而已。

3.3电流大小轻松掌控的高密度电源连接器组合

万物互联的时代,通信数据流量以及数据存储需求正在以难以置信的速度增长,持续迭代的数据中心需要更高速的连接以及更强大的电源支持,能支持这种具有前瞻性设计需求的连接器产品至关重要。高密度电源连接器备受认可的电源连接器与电缆组件产品系列拥有丰富的产品组合,可以适配不同解决方案,为各种应用场景提供可靠稳定的电力传输。它是一种电流大小轻松掌控的高密度电源连接器产品组合。下图5为高密度电源连接器产品组合示意外形图.

高密度电源连接器产品组合示意外形图

图5为高密度电源连接器产品组合示意外形图

*解析上述全组合“最佳拍档”“成员”的应用特征

该连接器是一款支持下一代应用的连接器。它采用更紧凑的设计,每个电源端子的电流高达 135A,同时具有高密度电源和信号特性,可节省空间。这种可扩展的模块化设计还支持更灵活的配置和 PCB 布局。与其相匹配还有一种连接器是采用三束端子,与原始的单束或四束矩形电源连接器设计相比,采用了更厚(更高)的导电材料。三束设计允许配接连接器之间存在更大的角度偏差,且配接力更低。又采用更薄的外壳设计,整体上减少了 PCB 上的空间占用,并提供了小功率端子版本,这也是业界公认的通用电源模块(UPM)端子。

*电源连接器与电缆组件产品组合提供广泛的电力传输解决方案,具有卓越的电气和机械性能,可扩展的模块化设计还能够支持更灵活的配置和 PCB 布局,可针对您所面临的电气基础设施挑战提供解决方案,旨在满足当前和未来的行业标准。需提示的是国内外闻世的高密度电源连接器产品组合还不少,其MULTI-BEAM HD为一典型,而采用三束端子的连接器以MULTI-BEAM XLE型为典型。

4 为解决汽车应用中的各种设计难题而生的高压连接器

随着当今技术发展突飞猛进,对于结构紧凑、坚固耐用型多功能连接器系统的需求也更甚以往。在汽车行业,对于电池管理系统、摄像系统/传感器和动力转向等新技术的需求日益增多,见图6所示汽车行业的多功能高压连接器系统.

汽车行业的多功能连接器系统

图6所示汽车行业的多功能高压连接器系统

此外,要求高压连接器不仅需满足严格的性能要求,还需在恶劣环境中发挥出色性能. 其高压选择性负载线缆压接连接器是一项颠覆性的解决方案,设计独特,既符合LV214 Severity-2标准(而LV214是国际组织标准化发布的行业最佳实践标准,LV214里面针对振动的测试,并根据严重程度不同分成四个等级,即Severity1、2、3 4),又允许存在间距偏差和提供高压性能。为此将对高压连接器系统所具有的卓越性能和优点以及其广泛用途作解析。

4.1高压连接器和传统汽车连接器的区别

高压连接器和传统的车辆连接器的最重要的一个区别是电压比较高,围绕高压连接器带来的各种关联性的要求,同时传统的很多要求等级也都变高了,比如绝缘防护、耐压、防护、高压互锁,甚至其环境要求都有所变化,比如海拔等.

4.2应用特征

*紧凑型设计 高压连接器平台采用紧凑型设计,能够与各类应用实现完美结合。高压连接器平台提供3.81毫米、6.35毫米和8.89毫米多种间距选项,设计灵活,能够满足不同的空间要求。此外,高压连接器符合LV214 Severity-2规范,是汽车应用的理想解决方案。

*采用键控和极化防呆设计, 有效防止视觉错配 为了避免在安装过程中出现视觉错配,以及增强整体可靠性,高压连接器具有键控机制,并采用了极化防呆设计。凭借这些独特的智能设计,高压连接器可以确保配接无误,消除发生错误连接的风险,从而减少错误隐患,提高整体生产效率。

*新型的高压连接器TPA与CPA,分别见图7(a)与图7(b)所示。

带有开放式TPA壳体

图7(a)为带有开放式TPA壳体

 

带有闭合式TPA的壳体

图7(b)带有闭合式TPA的壳体

高压连接器包含端子锁止片(TPA)和连接器二次锁止(CPA)机构。TPA负责确保端子插接和固定无误,而CPA负责确保连接器配接正确,且整体牢固地锁定在一起,不易脱落。这些卓越设计使得该连接器系统在完整性和性能方面备受用户信赖。当TPA没有彻底到位时,其会卡在底座接口端,从而不会发生电接触;将CPA插入插座壳体、将插座壳体插入底座壳体。

*适用于极端恶劣环境,具有极佳抗震性能 该高压连接器专为抵御极端恶劣的使用环境和条件而研发,具有绝佳可靠性且经久耐用。该系列连接器具有高达4N的抗震法向力和超过75N的锁紧力,可以在具有高水平抗震要求的应用场景中发挥出色性能,确保在极具挑战性的使用环境中实现不间断连接。

*安装方便于使用 高压连接器安装简便,无需专用或专业工具即可进行安装。该系列连接器具有现成的压接段以及与22AWG导线兼容的自动压接工具,可以简化安装过程,缩短安装时间和降低成本。

*提供大功率性能和高额定电流 为了满足现代应用日益增长的功率需求,高压连接器可以提供每回路高达4A的额定电流。该高载流能力可以确保功率传输安全可靠,并能很好地满足各类先进技术对于高水平功率的要求。

4.3广泛用于各种领域

凭借多功能特性,高压连接器广泛适用于各种领域。在汽车行业,该系列连接器广泛用于电池管理系统(BMS)、动力转向系统、集群/导航系统以及空调装置等领域。它们也非常适用于各类行业中的摄像/传感器系统。需说明高压连接器由于应用广泛故组合的品种较多,其典型的有MicrospaceTM高压连接器为典例。

5后话

上述无论是高速连接器还是高压连接器圴具有可靠的电网连接与无限连动。但每天将面临的挑战是,严苛的环境、安装的精确度、不断发展的技术和规范、动物引起的线路故障及易漏电的材料引发甚至更严重的火灾等等。那将必须以低碳、城市化、分布式电网和数字化等新技术来应对。由此如果您的任务是架设未来的电网,实现稳定、智能且零排放,那么每一处的连接都至关重要。

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