Lemez-lemez csatlakozók az autóipari fedélzeti hálózatok architektúráiban
Minden adat fedélzeti kísérője
Az autók modern fedélzeti hálózatai átalakulóban vannak, elsősorban az e-mobilitás, az autonóm vezetés és a 4K-HD-infotainment által támasztott követelmények miatt. A speciális tulajdonságokkal rendelkező fedélzeti csatlakozók kulcsszerepet játszanak ebben az átalakulásban, biztosítva a nagy adatátviteli sebességet és a rövid késleltetési időket.
Mint köztudott, a jármű fedélzeti hálózata egy komplex elektromos kapcsolati hálózat, amely összeköti az összes elektromos és elektronikus alkatrészt. Ide tartoznak a vezérlőegységek, az érzékelők, a működtetőelemek, a világítási rendszerek, az infotainment-rendszerek, valamint a csatlakozók is.
Az autóipar jelenlegi három nagy trendje – az automatizált, az elektromos és a hálózatba kapcsolt vezetés – a jelenlegi elektromos-elektronikus (E/E) architektúra alapvető átalakítását igényli. A fedélzeti hálózatok architektúrái ugyanis átalakulóban vannak: a klasszikus, decentralizált, akár 100 vezérlőegységből álló struktúrától egy olyan doménarchitektúra felé haladnak, amelyben a vezérlőegységeket funkcionális területekbe csoportosítják. Minden domén rendelkezik egy koordináló nagy teljesítményű számítógéppel (HPC), így csökken a kábelezési és telepítési ráfordítás, valamint a költségek és a súly. Újdonságnak számít a járműben a zónás architektúra, amelyben a funkciók egy helyi zónavezérlőben vannak összevonva, ami csökkenti a vezérlőegységek számát és a kábelezési ráfordítást.
Az autóipar jelenlegi három nagy trendje – az automatizált, az elektromos és a hálózatba kapcsolt vezetés – a jelenlegi elektromos-elektronikus (E/E) architektúra alapvető átalakítását igényli. A fedélzeti hálózatok architektúrái ugyanis átalakulóban vannak: a klasszikus, decentralizált, akár 100 vezérlőegységből álló struktúrától egy olyan doménarchitektúra felé haladnak, amelyben a vezérlőegységeket funkcionális területekbe csoportosítják. Minden domén rendelkezik egy koordináló nagy teljesítményű számítógéppel (HPC), így csökken a kábelezési és telepítési ráfordítás, valamint a költségek és a súly. Újdonságnak számít a járműben a zónás architektúra, amelyben a funkciók egy helyi zónavezérlőben vannak összevonva, ami csökkenti a vezérlőegységek számát és a kábelezési ráfordítást.



Csatlakozók a járműelektronikai hálózatok rendszerarchitektúrájában
Az ilyen szerkezeti változások a board-to-board csatlakozókra vonatkozó követelményeket is megváltoztatják, mivel ezek a csatlakozók támogatják és megvalósítják ezeket az architektúrákat. Az a feladat, hogy most már lényegesen nagyobb adatáramokat kell továbbítani, és ezeket a még nagyobb teljesítményű vezérlőegységben egy átfogó képpé kell feldolgozni, jelentősen megváltoztatja a csatlakozó teljesítménytényezőit. Az
adatátvitelért a különböző átviteli technológiák is felelősek, amelyeknek biztosítaniuk kell a sávszélességet. Ezek közé tartoznak:
adatátvitelért a különböző átviteli technológiák is felelősek, amelyeknek biztosítaniuk kell a sávszélességet. Ezek közé tartoznak:
- A LIN (Local Interconnect Network) rendkívül költséghatékony technológia a biztonsági szempontból nem kritikus és időkritikus alkalmazásokhoz, mint például az ajtózárak, a világítás vagy a légkondicionáló
- rendszer. A CAN (Controller Area Network) mint a leggyakrabban használt átviteli technológia a motor, a sebességváltó, az indító vagy az akkumulátor-kezelő rendszerek
- vezérléséhez FlexRay sodrott kettős vezetékkel az adatátvitelhez idő- és/vagy biztonsági szempontból kritikus alkalmazásokhoz, mint például a kormányzás vagy a fékezés
- MOST (Media Oriented System Transport) mint üvegszálas kábel multimédiás és infotainment rendszerekhez
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) mint viszonylag új technológia, amely sávszélesség-kapacitása miatt egyre nagyobb elfogadottságot élvez
- SerDes (Serializer/Deserializer) nagy adatátvitelhez, ideális kamerákhoz vagy kijelzőkhöz
Az autóipar érdeke, hogy a lehető legkevesebb különböző átviteli technológiát alkalmazzon, hogy a kábelezés összetettségét alacsony szinten tartsa. Ennek fényében az Automotive Ethernet játszik nagyobb szerepet, de a CAN (CAN FD és CAN XL), valamint a LIN és a SerDes is fontos szerepet kapnak. Ebből levezethetők a board-to-board csatlakozókra vonatkozó központi követelmények, amelyekről az LV214 szabvány is nyújt tájékoztatást.
Nagy sebesség, elektromágneses kompatibilitás, valamint robusztusság és miniatürizálás

Az érzékelők fejlődése és a bemutatott E/E architektúra miatt az átvitt adatmennyiségek egyre inkább a nagy sebesség felé tendálnak, ami elsősorban a csatlakozó impedanciájának szabályozásától függ. Ha ez ingadozik, rezonanciák lépnek fel, amelyek viszont a jelátvitel veszteségeihez vezetnek. A csatlakozó geometriája miatt mindig potenciális kockázatot jelent az impedanciaingadozásokra, amelyeket többek között az anyag- vagy geometriai változások okoznak. Az
impedanciát ugyanis az induktív és kapacitív tulajdonságok határozzák meg, amelyek a csap méretétől, elrendezésétől és kialakításától függenek. Ezenkívül a keresztmetszet-változások is negatív hatással vannak, ezért ezeket a lehető legkisebb mértékre kell csökkenteni. Továbbá a jelútvonal közelében lévő dielektrikumok (elektromosan gyengén vezető vagy nem vezető anyagok) is negatív hatással lehetnek, ezért a megfelelő szigetelőanyag kiválasztása ugyanolyan fontos. Ezen felül vannak még a kapcsolási veszteségek, azaz a kés és a rugó érintkezési pontján fellépő veszteségek által okozott hatások is. Végül az impedanciaingadozásokat a kiálló vezetőelemek is okozhatják, amelyek antennaként hatnak. Mindezeket a hatásokat összefoglalva beszúrási veszteségnek (a kimenő és a bejövő jel aránya) nevezzük, más néven beszúrási csillapításnak. Ehhez hozzáadódik még a visszatérési veszteség (return loss), amely a visszaverődő jel arányát írja le az átvitt jelhez képest. Az alkatrészek folyamatosminiatürizálódása miatt az EMC-védelemnek különleges szerepe van: az itt fellépő nagyfrekvenciás jelek ugyanis különösen érzékenyek a nem kívánt elektromágneses hatások okozta zavarokra. Már a legkisebb zavarok is elegendőek az adatátvitel jelentős torzításához, a szenzorok hibás mérési jeleihez és a nem megfelelő vezérlőparancsokhoz – ez a biztonság szempontjából teljesen elfogadhatatlan forgatókönyv.
Egy árnyékolt csatlakozó segít, mivel egy alkatrészben a csatlakozó mindig zavarelnyelőként és zavarforrásként is működik. Az alkatrész más alkatrészek által is zavarható, és maga is elektromágneses hatást gyakorol a környező alkatrészekre. Az árnyékolás itt mindkét hatást körülbelül 100-200-szorosára csökkenti.
impedanciát ugyanis az induktív és kapacitív tulajdonságok határozzák meg, amelyek a csap méretétől, elrendezésétől és kialakításától függenek. Ezenkívül a keresztmetszet-változások is negatív hatással vannak, ezért ezeket a lehető legkisebb mértékre kell csökkenteni. Továbbá a jelútvonal közelében lévő dielektrikumok (elektromosan gyengén vezető vagy nem vezető anyagok) is negatív hatással lehetnek, ezért a megfelelő szigetelőanyag kiválasztása ugyanolyan fontos. Ezen felül vannak még a kapcsolási veszteségek, azaz a kés és a rugó érintkezési pontján fellépő veszteségek által okozott hatások is. Végül az impedanciaingadozásokat a kiálló vezetőelemek is okozhatják, amelyek antennaként hatnak. Mindezeket a hatásokat összefoglalva beszúrási veszteségnek (a kimenő és a bejövő jel aránya) nevezzük, más néven beszúrási csillapításnak. Ehhez hozzáadódik még a visszatérési veszteség (return loss), amely a visszaverődő jel arányát írja le az átvitt jelhez képest. Az alkatrészek folyamatosminiatürizálódása miatt az EMC-védelemnek különleges szerepe van: az itt fellépő nagyfrekvenciás jelek ugyanis különösen érzékenyek a nem kívánt elektromágneses hatások okozta zavarokra. Már a legkisebb zavarok is elegendőek az adatátvitel jelentős torzításához, a szenzorok hibás mérési jeleihez és a nem megfelelő vezérlőparancsokhoz – ez a biztonság szempontjából teljesen elfogadhatatlan forgatókönyv.
Egy árnyékolt csatlakozó segít, mivel egy alkatrészben a csatlakozó mindig zavarelnyelőként és zavarforrásként is működik. Az alkatrész más alkatrészek által is zavarható, és maga is elektromágneses hatást gyakorol a környező alkatrészekre. Az árnyékolás itt mindkét hatást körülbelül 100-200-szorosára csökkenti.

A robusztusság szempontjából: az ütések és a rezgések ugyanúgy veszélyeztetik az adatátvitel stabilitását, mint a kémiai és hőhatások – például a szélsőséges hőmérsékletek, az erős hőmérséklet-ingadozások, a káros gázok, a nedvesség és a szennyeződések. Az érintkezőfelület döntő mértékben meghatározza a csatlakozó élettartamát, mivel működés közben mikromozgások lépnek fel a csatlakozó két része között, amelyek hosszú távon felületi kopáshoz vezetnek, és így megnövekedett átmeneti ellenálláshoz, következésképpen pedig kevésbé hatékony jelátvitelhez. A kiváló minőségű és tartós érintkezőbevonat segít ezt a felületi kopást a minimumra csökkenteni.
Az érintkezőrendszer esetében a kétoldalas rugós sáv jól teljesít, mivel külső hatásoktól függetlenül minden pillanatban garantált az érintkezési pont. Még robusztusabbá válik egy „nemek közötti egyenlőséget biztosító” érintkezőrendszerrel, mivel a csatlakozáskor az érintkezők egymásba fonódnak, és így maximális érintkezési biztonságot garantálnak.
Az érintkezőrendszer esetében a kétoldalas rugós sáv jól teljesít, mivel külső hatásoktól függetlenül minden pillanatban garantált az érintkezési pont. Még robusztusabbá válik egy „nemek közötti egyenlőséget biztosító” érintkezőrendszerrel, mivel a csatlakozáskor az érintkezők egymásba fonódnak, és így maximális érintkezési biztonságot garantálnak.
Az egyrészes csatlakozók esetében nincs sebezhető érintkezési felület, ami a külső hatásokkal szembeni legmagasabb szintű ellenállást biztosítja. A csatlakozás préselési technológiával történik, amelynek során egy préselési csapot préselnek be a nyomtatott áramköri lap átmenő furatába, ami hideghegesztést eredményez a réz hüvely és a préselési zóna között. Így jön létre egy gázszivárgásmentes, önthető csatlakozás a nyomtatott áramköri lappal, amely tízszer jobb meghibásodási arányt biztosít, mint az automatikusan forrasztott csatlakozók.

Az autóiparban a korlátozott szerelési tér miatt szűkös a hely az érzékelők és a vezérlőegységek számára, ami viszont azt jelenti a csatlakozók számára, hogy azonos vagy akár nagyobb teljesítmény mellett még tovább kell csökkenteniük méreteiket. Ez ideális a felületre szerelési technológiához (SMT), mivel az – ellentétben a préselési technológiával – lényegesen kisebb rácstávolságot, valamint a nyomtatott áramköri lap kétoldalas szerelését teszi lehetővé.
Az a tendencia, hogy az alkatrészekbe egyre több és egyre kisebb csatlakozót építenek be, azt eredményezi, hogy a tűrésláncok hosszabbá válnak, és a csatlakozóknak mind a szerelés, mind az üzemeltetés során egyre nagyobb tűréseket kell kiegyenlíteniük. Erre a célra már léteznek olyan csatlakozók, amelyek még jobban képesek elnyelni az ütéseket és a rezgéseket.
Az a tendencia, hogy az alkatrészekbe egyre több és egyre kisebb csatlakozót építenek be, azt eredményezi, hogy a tűrésláncok hosszabbá válnak, és a csatlakozóknak mind a szerelés, mind az üzemeltetés során egyre nagyobb tűréseket kell kiegyenlíteniük. Erre a célra már léteznek olyan csatlakozók, amelyek még jobban képesek elnyelni az ütéseket és a rezgéseket.
Három megfelelő termékcsalád az ept-től

A Zero8 termékek a legmagasabb szintű skálázhatóságot biztosítják az egyénileg testreszabható kivitelekkel, rétegtávolságokkal és pólusszámokkal, miközben 6–21 mm-es nyomtatott áramköri lapok közötti távolságot és 12–80 közötti változó pólusszámot tesznek lehetővé. A csatlakozók egymással kompatibilisek és szabadon kombinálhatók, egy- vagy kétoldalas árnyékolással. A robusztus ScaleX csatlakozási technológia biztosítja a megbízható érintkezést ütések és rezgések esetén, kompenzálja a tűréshatárokat, és 16 Gbit/s adatátviteli sebesség mellett EMC-védelmet nyújt.
Részletek a Zero8-ról
Részletek a Zero8-ról

A Colibri termékek 0,5 mm-es rácstávolságú, árnyékolt, kétsoros SMT csatlakozók, amelyek kompatibilisek a PICMG COM Express®, az SFF-SIG CoreExpress® és a nano-ETXexpress szabványokkal. A COM-modulokhoz készült aljzatok 196 jel- és 24 földelőcsapot kínálnak, míg a hordozólemezekhez készült csatlakozók opcionálisan vezetőcsapokkal, árnyékolással és SMT-rögzítéssel is kaphatók. A Colibri COM Express-rendszer kiváló jelintegritást biztosít 25 Gbit/s feletti sebességnél, így ideális korlátozott beépítési térrel rendelkező nagysebességű alkalmazásokhoz.
Részletek a Colibri-ről
Részletek a Colibri-ről

A One27 harmadik termékcsaládja robusztus és kompakt SMT-kialakítású nyomtatott áramköri lap-csatlakozókat kínál 1,27 mm-es rácstávolsággal. Ezek 8–20 mm-es nyomtatott áramköri lap-távolságokat támogatnak, 12–80 érintkezővel, valamint kábelkonfigurációban is kaphatók. Párhuzamos és derékszögű csatlakozások egyaránt lehetségesek; ezek a csatlakozók különösen strapabíróak és könnyen feldolgozhatók, miközben megbízható érintkezést és nagy rugalmasságot biztosítanak a nyomtatott áramköri lapok elrendezésében.
Részletek a One27-ről
Részletek a One27-ről
Ha a jövőbe tekintünk, az önvezető járművek szorosan összefonódnak majd az adatátviteli és kommunikációs technológiák továbbfejlesztésével. Az olyan kulcsfontosságú tényezők, mint az 5G-kapcsolat, a kiberbiztonság, a V2X-kommunikáció, valamint az edge computing és a blokklánc-technológia jelentősen befolyásolni fogják az adatátvitelt, de biztos, hogy továbbra is együtt fognak létezni a járműhálózatok és a csatlakozók, amelyek egy napon valóra váltják a kormánykerék nélküli autót.
Konkrét csatlakozót keres?
Terméklista

Van még kérdése?
Akkor kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot!
Érdeklődés az űrlapon
keresztül +49 8861 2501 0
sales@ept.de
Akkor kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot!
Érdeklődés az űrlapon
keresztül +49 8861 2501 0
sales@ept.de

