Konektorji za povezavo med ploščami v arhitekturah avtomobilskih električnih omrežij
Podatki o letalskem osebju
Sodobna vozniška omrežja v avtomobilih se spreminjajo, zlasti zaradi zahtev, ki jih postavljajo e-mobilnost, avtonomno vožnjo in 4K-HD-infotainment. Konektorji za povezavo med ploščami (board-to-board) s svojimi posebnimi lastnostmi igrajo ključno vlogo pri obvladovanju teh sprememb, saj zagotavljajo visoke hitrosti prenosa podatkov ob kratkih zakasnitvah.
Kot je znano, je električni sistem vozila zapletena mreža električnih povezav, ki med seboj povezuje vse električne in elektronske komponente. Mednje spadajo krmilne enote, senzorji, izvedbeni elementi, sistemi osvetlitve, infotainment in tudi konektorji.
Trije veliki trendi v današnji avtomobilski industriji – avtomatizirano, električno in povezano vožnjo – zahtevajo temeljito spremembo sedanje električno-elektronske (E/E) arhitekture. Arhitekture vozilnih omrežij se namreč spreminjajo iz klasične, decentralizirane strukture, sestavljene iz do 100 krmilnih enot, v domensko arhitekturo, v kateri so krmilne enote združene v funkcionalna področja. Vsaka domena ima koordinativni visokozmogljivi računalnik (HPC), kar zmanjšuje obseg ožičenja in namestitve ter stroške in težo. Novost je cona arhitektura v vozilu, v kateri so funkcije združene v lokalnem krmilniku cone, zaradi česar se zmanjša število krmilnih enot in obseg ožičenja.
Trije veliki trendi v današnji avtomobilski industriji – avtomatizirano, električno in povezano vožnjo – zahtevajo temeljito spremembo sedanje električno-elektronske (E/E) arhitekture. Arhitekture vozilnih omrežij se namreč spreminjajo iz klasične, decentralizirane strukture, sestavljene iz do 100 krmilnih enot, v domensko arhitekturo, v kateri so krmilne enote združene v funkcionalna področja. Vsaka domena ima koordinativni visokozmogljivi računalnik (HPC), kar zmanjšuje obseg ožičenja in namestitve ter stroške in težo. Novost je cona arhitektura v vozilu, v kateri so funkcije združene v lokalnem krmilniku cone, zaradi česar se zmanjša število krmilnih enot in obseg ožičenja.



Konektorji v sistemski arhitekturi vozilnih električnih omrežij
Takšne strukturne spremembe spreminjajo tudi zahteve, ki jih mora izpolnjevati konektor za povezavo med ploščami, ki podpira in omogoča delovanje teh arhitektur. Naloga, da se zdaj prenašajo znatno večji tokovi podatkov in se ti v še zmogljivejši krmilni enoti obdelajo v celotno sliko, znatno spreminja zmogljivostne faktorje konektorja.
Za prenos podatkov so odgovorne tudi različne tehnologije prenosa, ki morajo zagotoviti pasovno širino. Mednje spadajo:
Za prenos podatkov so odgovorne tudi različne tehnologije prenosa, ki morajo zagotoviti pasovno širino. Mednje spadajo:
- LIN (Local Interconnect Network) kot zelo cenovno ugodna tehnologija za aplikacije, ki niso pomembne za varnost in niso časovno kritične, kot so ključavnice, luči ali klimatska naprava
- CAN (Controller Area Network) kot najpogosteje uporabljena tehnologija prenosa za krmiljenje motorja, menjalnika, zaganjalnika ali za sisteme upravljanja z akumulatorji
- FlexRay s prepletenim dvojnim kablom za prenos podatkov za časovno in/ali varnostno kritične aplikacije, kot so krmiljenje ali zavore
- MOST (Media Oriented System Transport) kot optični kabel za multimedijske in infotainment sisteme
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) kot relativno nova tehnologija, ki zaradi zmogljivosti pasovne širine postaja vse bolj
- sprejeta SerDes (Serializer/Deserializer) za visoke prenose podatkov, idealno za kamere ali zaslone
V interesu avtomobilske industrije je, da uporablja čim manj različnih tehnologij prenosa podatkov, da se zmanjša kompleksnost ožičenja. V tem smislu ima avtomobilski Ethernet pomembno vlogo, pri čemer se uporabljajo tudi CAN (CAN FD in CAN XL) ter LIN in SerDes. Iz tega je mogoče izpeljati osrednje zahteve za konektorje za povezavo med ploščami, pri čemer standard LV214 razkriva tudi informacije o lastnostih.
Visoka hitrost, zaščita pred elektromagnetnimi motnjami ter robustnost in miniaturizacija

Zaradi razvoja senzorjev in predstavljene E/E-arhitekture količine podatkov, ki jih je treba prenesti, vedno bolj dosegajo visoke hitrosti, kar je odvisno predvsem od krmiljenja impedanse konektorja. Če ta niha, pride do resonanc, ki posledično povzročajo izgube pri prenosu signala. Konektor zaradi svoje geometrije vedno predstavlja potencialno tveganje za nihanja impedanse, ki jih med drugim povzročajo spremembe materiala ali geometrije.
Impedanco namreč določajo induktivne in kapacitivne lastnosti, ki so odvisne od velikosti, razporeditve in oblike konektorja. Pri tem imajo predvsem spremembe preseka negativen vpliv, zato jih je treba čim bolj zmanjšati. Poleg tega lahko tudi dielektriki (električno slabo prevodne ali neprevodne snovi) v bližini signalne poti imajo negativne učinke, zato je izbira pravega materiala za izolacijsko telo enako pomembna. Poleg tega obstajajo tudi vplivi izgub zaradi sklopitve, izgub na stični točki noža in vzmeti. Nazadnje lahko nihanja impedanse povzročajo štrleči vodniški elementi, ki delujejo kot antena. Vsi ti učinki so združeni v izgubo vstavljanja (razmerje med izhodnim in vhodnim signalom), imenovano tudi vstavitveno slabljenje. Poleg tega obstaja še izguba povratnega signala (Return Loss), ki opisuje delež odbitega signala glede na signal, ki se prenaša.Glede na napredujočo miniaturizacijo sklopov ima zaščita pred elektromagnetnimi motnjami posebno vlogo: visokofrekvenčni signali, ki pri tem nastanejo, so namreč še posebej občutljivi na motnje zaradi neželenih elektromagnetnih učinkov. Že najmanjše motnje zadostujejo za obsežno izkrivljanje prenosa podatkov, napačne merilne signale senzorjev in neustrezne krmilne ukaze – scenarij, ki je za varnost absolutno nedopusten.
Zaščiteni konektor pomaga, saj v sklopu konektor vedno deluje kot odvod motenj in hkrati kot vir motenj. Komponenta se lahko moti tudi zaradi drugih komponent, prav tako pa sama elektromagnetno vpliva na okoliške komponente. Zaščita tukaj zmanjša oba učinka za približno 100- do 200-krat.
Impedanco namreč določajo induktivne in kapacitivne lastnosti, ki so odvisne od velikosti, razporeditve in oblike konektorja. Pri tem imajo predvsem spremembe preseka negativen vpliv, zato jih je treba čim bolj zmanjšati. Poleg tega lahko tudi dielektriki (električno slabo prevodne ali neprevodne snovi) v bližini signalne poti imajo negativne učinke, zato je izbira pravega materiala za izolacijsko telo enako pomembna. Poleg tega obstajajo tudi vplivi izgub zaradi sklopitve, izgub na stični točki noža in vzmeti. Nazadnje lahko nihanja impedanse povzročajo štrleči vodniški elementi, ki delujejo kot antena. Vsi ti učinki so združeni v izgubo vstavljanja (razmerje med izhodnim in vhodnim signalom), imenovano tudi vstavitveno slabljenje. Poleg tega obstaja še izguba povratnega signala (Return Loss), ki opisuje delež odbitega signala glede na signal, ki se prenaša.Glede na napredujočo miniaturizacijo sklopov ima zaščita pred elektromagnetnimi motnjami posebno vlogo: visokofrekvenčni signali, ki pri tem nastanejo, so namreč še posebej občutljivi na motnje zaradi neželenih elektromagnetnih učinkov. Že najmanjše motnje zadostujejo za obsežno izkrivljanje prenosa podatkov, napačne merilne signale senzorjev in neustrezne krmilne ukaze – scenarij, ki je za varnost absolutno nedopusten.
Zaščiteni konektor pomaga, saj v sklopu konektor vedno deluje kot odvod motenj in hkrati kot vir motenj. Komponenta se lahko moti tudi zaradi drugih komponent, prav tako pa sama elektromagnetno vpliva na okoliške komponente. Zaščita tukaj zmanjša oba učinka za približno 100- do 200-krat.

Kar zadeva robustnost: udarci in vibracije ogrožajo stabilnost prenosa podatkov prav tako kot kemični in toplotni vplivi okolja, ki jih povzročajo ekstremne temperature, močna nihanja temperature, škodljivi plini, vlaga in umazanija. Stikna površina odločilno vpliva na življenjsko dobo konektorja, saj med delovanjem prihaja do mikrogibanj med obema deloma konektorja, ki sčasoma povzročajo obrabo površine in s tem povečajo prehodni upor ter posledično zmanjšajo učinkovitost prenosa signala. Kakovostna in trajna prevleka stika pomaga zmanjšati to obrabo površine na minimum.
Pri kontaktnem sistemu dobro služi dvostranska sponka, saj je v vsakem trenutku, ne glede na zunanje vplive, vedno zagotovljena stična točka. Še bolj robusten je »spolno nevtralen« kontaktni sistem, saj se kontakti pri vstavljanju prepletajo in tako zagotavljajo maksimalno varnost stika.
Pri kontaktnem sistemu dobro služi dvostranska sponka, saj je v vsakem trenutku, ne glede na zunanje vplive, vedno zagotovljena stična točka. Še bolj robusten je »spolno nevtralen« kontaktni sistem, saj se kontakti pri vstavljanju prepletajo in tako zagotavljajo maksimalno varnost stika.
Pri enodelnih konektorjih ni občutljivega stičnega območja, kar zagotavlja najvišjo odpornost proti zunanjim vplivom. Povezava se izvede s tehnologijo vtiskovanja, pri kateri se vtiskalni zatič vtisne v luknjo s skozno povezavo na tiskanem vezju, pri čemer pride do hladnega varjenja med bakreno tuljavico in območjem vtiskovanja. Tako nastane plinsko neprepustna, zalivna povezava s tiskanim vezjem, ki ponuja desetkrat boljšo odpornost proti okvaram kot avtomatsko spajkani konektorji.

Zaradi omejenega prostora v avtomobilu je prostora za senzorje in krmilne enote malo, kar za konektorje pomeni, da morajo pri enaki ali celo večji zmogljivosti še dodatno zmanjšati svoje mere. To je idealno za tehnologijo površinske montaže (SMT), saj v nasprotju s tehnologijo vtiskovanja omogoča precej manjši razmik med priključki ter obojestransko opremljanje tiskanega vezja.
Tendenca, da se v sklopih vgrajuje vedno več in vedno manjših konektorjev, ima za posledico, da se verige toleranc podaljšujejo in da morajo konektorji tako pri montaži kot tudi med delovanjem izravnavati vedno večje tolerance. Za to že obstajajo konektorji, ki še bolje absorbirajo udarce in vibracije.
Tendenca, da se v sklopih vgrajuje vedno več in vedno manjših konektorjev, ima za posledico, da se verige toleranc podaljšujejo in da morajo konektorji tako pri montaži kot tudi med delovanjem izravnavati vedno večje tolerance. Za to že obstajajo konektorji, ki še bolje absorbirajo udarce in vibracije.
Tri ustrezne družine izdelkov podjetja ept

Izdelki Zero8 zagotavljajo najvišjo prilagodljivost z individualno prilagodljivimi oblikami, višinami zlaganja in številom kontaktov, pri čemer omogočajo razmike med tiskanimi vezji od 6 do 21 mm ter spremenljivo število kontaktov od 12 do 80. Konektorji so med seboj združljivi in jih je mogoče prosto kombinirati, z enostranskim ali obojestranskim oklopom. Robustna priključna tehnologija ScaleX zagotavlja zanesljiv stik tudi ob udarcih in vibracijah, kompenzira tolerance ter nudi zaščito pred elektromagnetnimi motnjami za hitrost prenosa podatkov 16 Gbit/s.
Podrobnosti o Zero8
Podrobnosti o Zero8

Izdelki Colibri so oklopljeni, dvovrstni SMT-konektorji z razmakom 0,5 mm, ki so združljivi s standardi PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® in nano-ETXexpress. Vtičnice za COM-module ponujajo 196 signalnih in 24 ozemljitvenih pinov, medtem ko so vtiči za nosilne plošče na voljo z vodilnimi stebrički, oklopom in SMT-pritrditvijo. Sistem COM Express Colibri zagotavlja odlično integriteto signala za hitrosti nad 25 Gbit/s, kar je idealno za visokohitrostne aplikacije z omejenim prostorom za vgradnjo.
Podrobnosti o Colibri
Podrobnosti o Colibri

Kot tretja družina izdelkov One27 ponuja robustne in kompaktne povezave za tiskane vezje v SMT-izvedbi z razmakom 1,27 mm. Podpirajo razmike med tiskanimi vezji od 8 do 20 mm in so na voljo z 12 do 80 kontakti ter v obliki konfekcioniranih kablov. Možne so tako vzporedne kot pravokotne povezave, ki so posebej robustne in enostavne za vgradnjo, pri čemer sta zagotovljena zanesljiv stik in visoka fleksibilnost pri razporeditvi tiskanih vezij.
Podrobnosti o One27
Podrobnosti o One27
Če pogledamo v prihodnost, bo avtonomno vožnjo tesno povezana z nadaljnjim razvojem tehnologij za prenos podatkov in komunikacijo. Ključni vidiki, kot so povezljivost 5G, kibernetska varnost, komunikacija V2X ter tehnologiji Edge Computing in Blockchain, bodo pomembno zaznamovali prenos podatkov, vendar bo zagotovo ostala soobstoj avtomobilskih omrežij in konektorjev, ki bodo nekega dne omogočili uresničitev avtomobila brez volana.
Iščete določen priključek?
Seznam izdelkov

Imate še kakšna vprašanja?
V tem primeru nas prosimo kontaktirajte!
Pošljite povpraševanje prek obrazca
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
V tem primeru nas prosimo kontaktirajte!
Pošljite povpraševanje prek obrazca
+49 8861 2501 0
sales@ept.de

