Techninis dokumentas „Board-to-Board“ jungtys (jungtis) pramoniniams jutikliams ir kamerų sistemoms
Greičiau, mažiau, patvariau: naudojami pramoniniuose jutikliuose ir kamerų sistemose, jungtys („jungtis“) turi atitikti vis daugiau reikalavimų. Tendencija krypsta į modulinį dizainą. Naudojant plokštė–plokštė jungtis, spausdintines plokštes galima lanksčiai sujungti tarpusavyje ir taip iš esmės nustatyti jutiklio funkcionalumą. „Pramonės 4.0“ laikais jungtys turi būti ne tik vis mažesnės ir galingesnės – be miniatiūrizacijos ir didelio greičio, naudojimas pramoninėje aplinkoje dažnai reikalauja ypatingo patvarumo. Šis vadovas skirtas padėti rasti tinkamą jungtį („jungtis“) jūsų mašinų regos taikymui.
Kuriant šiuolaikinius jutiklius ir kamerų sistemas pramoniniam naudojimui, pagrindinį dėmesį skiriame trims reikalavimams: didelės spartos duomenų perdavimui, miniatiūrizacijai ir patvarumui. Šiuos reikalavimus retai kada galima vertinti atskirai vienas nuo kito – tačiau, priklausomai nuo prioritetų, galima rasti optimalų jungtį (jungtis) jūsų taikymui.
Greitasis duomenų perdavimas
„Big Data“, „IoT“ ir „IIoT“ laikais pramoninėje aplinkoje naudojamiems išmaniesiems jutikliams ir kameroms taip pat reikalingas saugus didelės spartos duomenų perdavimas. Didelės spartos taikymams skirti jungtys (jungtis) turėtų turėti atitinkamai aukštos kokybės kontaktų konstrukciją. Kadangi jungtis dėl savo geometrijos kelia tam tikrą riziką, susijusią su impedanso kreivės svyravimais („impedanso profilis“), kuriant didelės spartos jungtis ypatingas dėmesys skiriamas kontaktų konstrukcijos optimizavimui, siekiant kontroliuoti impedansą. Šiuo atveju svarbu, jei įmanoma, iki minimumo sumažinti skerspjūvio pokyčius jungtyje (jungtis), nes jie sukelia impedanso svyravimus, o tai savo ruožtu lemia signalų perdavimo nuostolius.
Be to, miniatiūrinių konstrukcijų atveju jungtys (jungtis) turėtų turėti elektromagnetinę ekranavimas, nes ypač aukšto dažnio signalai yra labai jautrūs nepageidaujamiems elektromagnetiniams poveikiams. Šiuo atveju net nedidelis impulsas gali pakakti, kad iškreiptų naudingąjį signalą, dėl ko imtuvas nebegalės vienareikšmiškai interpretuoti skaitmeninių būsenų. jungtis
is gali atlikti tiek trukdžių šaltinio, tiek trukdžių priėmėjo vaidmenį, t. y. viena vertus, patirti kitų mazgo komponentų įtaką, o kita vertus, pats daryti elektromagnetinį poveikį aplinkiniams komponentams. Naudojant abipusis induktyvumas LK, matuojamą pikohenriais (pH), jungtį galima apibūdinti abiem funkcijomis – šaltinio ir priėmėjo. Paprasta matavimo schema padeda vartotojams nustatyti, kokia jungtis ir kokia išvadų konfigūracija yra būtina arba optimali jų konkrečiai taikymui. Tam reikia, kad naudingasis signalas būtų trikdomas naudojant impulsų generatorių, o po to išmatuoti didžiausią leistiną abipusis induktyvumas. Jei žinoma indukuotoji įtampa (Uind), generatoriaus įtampa (UGen) ir generatoriaus konstanta (kGen), kiekvienai taikymo sričiai galima nustatyti atitinkamą maksimalią leistiną abipusis induktyvumas (L) pagal šią formulę:
L = Uind / (UGen * kGen)
Be to, „abipusis induktyvumas“ padeda vartotojui pasirinkti tinkamą jungtį (jungtis), atsižvelgiant į jos elektromagnetinį suderinamumą. Taip galima išvengti brangių ir laiko atžvilgiu imlių bandymų ir klaidų metodo bandymų EMS-Labor.
Be to, jungties „abipusis induktyvumas“ galima sumažinti naudojant ekranavimą (ekranavimas). Štai vienas taikymo pavyzdys: HDMI signalui esant 4,4 kV įtampai buvo nustatyta konkrečiam atvejui būdinga maksimali abipusis induktyvumas, lygi 47 pH. Jei vertė viršija šią ribą, signalas nebegali būti perduodamas be trukdžių. Toliau pateiktame paveiksle matyti, kad abipusis induktyvumas buvo žymiai sumažinta naudojant ekranavimo koncepciją.
is gali atlikti tiek trukdžių šaltinio, tiek trukdžių priėmėjo vaidmenį, t. y. viena vertus, patirti kitų mazgo komponentų įtaką, o kita vertus, pats daryti elektromagnetinį poveikį aplinkiniams komponentams. Naudojant abipusis induktyvumas LK, matuojamą pikohenriais (pH), jungtį galima apibūdinti abiem funkcijomis – šaltinio ir priėmėjo. Paprasta matavimo schema padeda vartotojams nustatyti, kokia jungtis ir kokia išvadų konfigūracija yra būtina arba optimali jų konkrečiai taikymui. Tam reikia, kad naudingasis signalas būtų trikdomas naudojant impulsų generatorių, o po to išmatuoti didžiausią leistiną abipusis induktyvumas. Jei žinoma indukuotoji įtampa (Uind), generatoriaus įtampa (UGen) ir generatoriaus konstanta (kGen), kiekvienai taikymo sričiai galima nustatyti atitinkamą maksimalią leistiną abipusis induktyvumas (L) pagal šią formulę:
L = Uind / (UGen * kGen)
Be to, „abipusis induktyvumas“ padeda vartotojui pasirinkti tinkamą jungtį (jungtis), atsižvelgiant į jos elektromagnetinį suderinamumą. Taip galima išvengti brangių ir laiko atžvilgiu imlių bandymų ir klaidų metodo bandymų EMS-Labor.
Be to, jungties „abipusis induktyvumas“ galima sumažinti naudojant ekranavimą (ekranavimas). Štai vienas taikymo pavyzdys: HDMI signalui esant 4,4 kV įtampai buvo nustatyta konkrečiam atvejui būdinga maksimali abipusis induktyvumas, lygi 47 pH. Jei vertė viršija šią ribą, signalas nebegali būti perduodamas be trukdžių. Toliau pateiktame paveiksle matyti, kad abipusis induktyvumas buvo žymiai sumažinta naudojant ekranavimo koncepciją.
Neekranuotuose modeliuose, tiek ekranuotuose, „Boardlocks“ ir išoriniai kontaktai buvo prijungti prie žemės potencialo, o signalas buvo perduodamas per kontaktų porą. Išmatuotos jungiamosios induktyvumo vertės gali būti pademonstruotos naudojant elektrinio ir magnetinio lauko spalvinius pasiskirstymus. Simuliacija su neekranuota jungtimi („jungtis“) parodė, kad šiuo atveju koppeliabipusis induktyvumas vertė siekia iki 196 pH. Esant nustatytai 47 pH ribinei vertei, nebūtų užtikrintas netrikdomas signalo perdavimas. Tuo tarpu ekranuoto jungties (jungtis) atveju susiejimo induktyvumo vertės svyruoja nuo 1 iki 4 pH. Taigi, dėl ekrano šios vertės buvo sumažintos maždaug 50 kartų, o kartu užtikrintas ir netrikdomas perdavimas. Esant didesniam kontaktų skaičiui, netgi įmanoma sumažinti 100–200 kartų.
Vartotojui ekranas turi dvejopą teigiamą poveikį: Viena vertus, dėl to jungtis („jungtis“) tampa mažesniu trikdžių šaltiniu, kita vertus, dėl ekranavimo („ekranavimas“) ji sudaro mažesnį trikdžių šaltinį signalams. Naudojant ekranuotas jungtis, jas dabar galima išdėstyti arčiau trikdžių šaltinių ir trikdžių šaltinių plokštėje. Be to, tai leidžia pasiekti aukštesnę galios klasę atliekant privalomus elektros prietaiso impulsinių ir viršįtampių bandymus.
Vartotojui ekranas turi dvejopą teigiamą poveikį: Viena vertus, dėl to jungtis („jungtis“) tampa mažesniu trikdžių šaltiniu, kita vertus, dėl ekranavimo („ekranavimas“) ji sudaro mažesnį trikdžių šaltinį signalams. Naudojant ekranuotas jungtis, jas dabar galima išdėstyti arčiau trikdžių šaltinių ir trikdžių šaltinių plokštėje. Be to, tai leidžia pasiekti aukštesnę galios klasę atliekant privalomus elektros prietaiso impulsinių ir viršįtampių bandymus.
miniatiūrizacija
Nepaisant didėjančios funkcijų integracijos, jutiklių ir kamerų sistemų matmenys neturi didėti. Dažniausiai pramoninėje automatikoje netgi reikalaujama nuolatinės miniatiūrizacijos, kad mašinos galėtų būti gaminamos vis kompaktiškiau. Taip pat tendencija kurti modulinę jutiklių ar kamerų struktūrą reikalauja naudoti atitinkamai miniatiūrizuotus jungiklius (jungtis). Todėl per pastaruosius dešimtmečius jungikliai, išlaikydami beveik identišką našumą, sumažėjo iki tik dalies savo pradinio dydžio.
Taikymams, kuriuose montavimo erdvė yra ypač ribota, tinka paviršinio montavimo technologija. Ji ypač taupo vietą, nes leidžia montuoti komponentus ant abiejų spausdintinės plokštės pusių bei naudoti mažus „žingsnis“ atstumus. Pavyzdžiui, naudojant „press-fit technologija“ technologiją, dėl įspaudimo proceso metu veikiančių fizinių jėgų nebūtų įmanoma pasiekti siauro, vos 0,5 mm pločio „žingsnis“ – taip pat nebūtų įmanoma ir abipusė „spausdintinių plokščių surinkimas“. Be to, miniatiūrizuotų taikymų atveju renkantis tinkamą jungtį reikia atsižvelgti į dar vieną svarbų kriterijų: tokiais atvejais jautrūs mazgo komponentai dažnai yra labai arti vienas kito. Dėl to padidėja komponentų tarpusavio elektromagnetinio trukdymo rizika. Žinoma, jūsų taikymo atveju duomenų perdavimas jokiu būdu neturi būti trikdomas, iškraipomas ar netgi visiškai sustabdytas. Dėl šios priežasties elektromagnetinė apsauga tampa vis svarbesnė. Siekiant išvengti signalų trikdžių, kaip ir „didelės spartos jungtis“ atveju, rekomenduojama rinktis ekranuotą jungtį.
Tvirtumas
Jutikliai ir kamerų sistemos, naudojamos arti mašinų, ypač stipriai veikiamos atšiaurių aplinkos veiksnių. Siekiant apsaugoti elektroniką nuo šių išorinių veiksnių, visą mazgą galima užpilti hermetizuojančia mase. Tačiau tam reikalingas su hermetizavimu suderinamas jungčių sprendimas. Įprasti „jungtis“ čia akivaizdžiai nepalankūs, nes pažeidžiamą jungties sritį („sujungimo zona“) reikia apsaugoti nuo hermetizuojančios masės („užliejimo kompaundas“). Naudojama spyruoklinė-peiliukinė kontaktų technologija šiuo atveju neatitiktų šioms medžiagoms reikalingo IP apsaugos laipsnis.
Todėl renkantis tinkamą jungtį (jungtis) reikia atkreipti dėmesį į tai, kad būtų pasirinktas vientisas jungties sprendimas, t. y. jungtis, kuriai nereikia tradicinės įkišimo zonos (sujungimo zona). Tokiu būdu užpildymo masė (užliejimo kompaundas) užtikrina patvarų ir tvirtą jungties sprendimą, tačiau ji negali įsiskverbti į kontaktų zoną.
Jei reikia patikrinti elektroninių komponentų patvarumą, tai galima padaryti atliekant laboratorinius bandymus. Tuo metu standartizuotas smūgio profilis (profile) turi atitikti numatytą būseną (control), t. y. 50 g pagreitį su 20 procentų nuokrypiu (high abort ir low abort). Pagal DIN EN 60068-2-27 standartą leidžiamas kontaktų pertraukimas (kontakto nutrūkis) ≤ 1 µs.
Jei reikia patikrinti elektroninių komponentų patvarumą, tai galima padaryti atliekant laboratorinius bandymus. Tuo metu standartizuotas smūgio profilis (profile) turi atitikti numatytą būseną (control), t. y. 50 g pagreitį su 20 procentų nuokrypiu (high abort ir low abort). Pagal DIN EN 60068-2-27 standartą leidžiamas kontaktų pertraukimas (kontakto nutrūkis) ≤ 1 µs.
Jei jūsų taikymo srityje jungtis („jungtis“) yra ypač veikiama išorinių aplinkos veiksnių, tokių kaip vibracija, smūgiai, drėgmė, nešvarumai, ekstremalios temperatūros ar temperatūros svyravimai, reikalingas ypatingas patvarumas. Jūsų mazgo hermetizavimas („užliejimas“) gali padėti, tačiau patartina nepasikliauti vien tik juo. Vietoj to rekomenduojama derinti „užliejimas“ ir „press-fit technologija“ metodus. Pastarasis jau milijardus kartų įrodė savo patikimumą ir laikomas tvirčiausiu bei patikimiausiu jungimo būdu – net ir nepalankiomis sąlygomis. Taikant „press-fit technologija“ metodą, jungties kontaktas (pin) įspaudžiamas į perėjimu sujungtą spausdintinės plokštės skylę, taip sukuriant tiek elektrinį, tiek mechaninį ryšį tarp jungties (jungtis) ir spausdintinės plokštės. Tuo pačiu metu galima sutaupyti iki 50 procentų išlaidų, nes išvengiama sudėtingų litavimo darbų ir brangių kabelių sprendimų. Jei pašalinama pažeidžiama jungties sritis (sujungimo zona), jungtis (jungtis), naudojant įspaudimo technologiją (press-fit technologija), gali atlaikyti net 50–200 g smūgines apkrovas be ryšio nutraukimo (kontakto nutrūkis).
Kai reikalingi universalūs specialistai
Teoriškai šiuos reikalavimus – didelės spartos duomenų perdavimą, miniatiūrizaciją ir patvarumą – galima gana aiškiai atskirti vieną nuo kito. Tačiau kaip vartotojas jūs tikriausiai pastebėsite, kad jums reikalingas jungtis (jungtis) retai kada turi atitikti tik vieną iš šių reikalavimų. Dėl šios priežasties daugelis jungčių atitinka kelis iš šių kriterijų, skirtingai juos prioritetizuojant. Kai kuriais atvejais taip pat verta atkreipti dėmesį į „universalias“ jungtis. Pavyzdžiui, jei vienu metu naudojami keli jungtys („jungtis“), rekomenduojama rinktis produktų šeimą, pasižyminčią dideliu mastelio keitimu. Taip galima išvengti laiko ir išlaidų reikalaujančių patvirtinimo ciklų ir kartu užtikrinti, kad visi jungčių šeimos („jungčių šeima“) produktai būtų tarpusavyje suderinami – nesvarbu, ar jie būtų ekranuoti („ekranuotas“), neekranuoti („neekranuotas“), tiesūs ar kampuoti („kampinis“).
Turite klausimų?
Kaip spausdintinių plokščių gamybos (jungtis ) ir kontaktavimo ekspertai, mielai dalijamės savo žiniomis, pvz., jums pritaikytuose internetiniuose seminaruose:
webinar.ept-group.de
Arba tiesiogiai susisiekite su mumis dėl visų klausimų, susijusių su spausdintinių plokščių gamyba ( jungtis)!
„ept GmbH“
Bergwerkstr. 50
86971 Peiting, VOKIETIJA
Tel. +49 (0) 8861 2501 0
Faksas +49 (0) 8861 2501 700
www.ept.de
sales@ept.de
webinar.ept-group.de
Arba tiesiogiai susisiekite su mumis dėl visų klausimų, susijusių su spausdintinių plokščių gamyba ( jungtis)!
„ept GmbH“
Bergwerkstr. 50
86971 Peiting, VOKIETIJA
Tel. +49 (0) 8861 2501 0
Faksas +49 (0) 8861 2501 700
www.ept.de
sales@ept.de