Omnetics Connector Corporation ha registrato una crescita esponenziale delle vendite per la sua serie di connettori Metal Nano-D, sviluppati in conformità con lo standard militare 32139 per interconnessioni robuste, compatte e ad alta densità. I connettori Nano-D si distinguono per il passo dei pin di 0,635 mm, a differenza del vecchio connettore Micro-D, che aveva dimensioni doppie.
Complessivamente, il mercato dei connettori è in crescita in sei aree, collettivamente note con l'acronimo FESTER, che sta per "Più veloce", "Schermato EMI", "Più piccolo", "Robusto", "Facile da bloccare" e "Progettazione e consegna rapide". Il connettore Nano-D soddisfa tutti questi requisiti e può essere modificato rapidamente per adattarsi ai criteri di progettazione di qualsiasi cliente o applicazione.
Tra le applicazioni che trainano la domanda di Nano-D figurano i dispositivi elettronici indossabili, utilizzati in numerosi settori, dall'alpinismo alle truppe di terra. L'elettronica installata negli elmetti e nei giubbotti dei soldati aiuta i militari a mantenere un contatto costante con il comando sul campo di battaglia e a ricevere mappe, immagini e altre informazioni critiche.
Un'altra applicazione che sta alimentando il boom del connettore Nano-D è quella dei veicoli aerei senza pilota (UAV), principalmente a causa della richiesta di robustezza e leggerezza. Per le stesse ragioni, anche i produttori di robotica stanno adottando il Nano-D. In particolare, questo connettore è sufficientemente grande da erogare una corrente di 3 A per pin, se necessario, e allo stesso tempo è in grado di gestire dati di elaborazione del segnale differenziale ad alta velocità, come i segnali USB fino a 5 Gbps.
Uno sguardo al futuro:
tra le aree più importanti per Omnetics c'è la miniaturizzazione robusta dell'elaborazione del segnale digitale ad alta velocità. Quest'area è considerata prioritaria perché è probabile che si assisterà a un'evoluzione di sistemi Ethernet altamente portatili, computer a scheda singola, sistemi di sorveglianza portatili in grado di acquisire grandi volumi di dati e tecnologie di chip emergenti focalizzate sull'elaborazione dei dati a velocità sempre maggiori.
Tra i nuovi prodotti disponibili figurano connettori HDMI e USB-C più piccoli e robusti rispetto alle loro controparti standard. Spesso, infatti, è necessario un connettore USB standard a un'estremità di un cavo in rame e un connettore ad alta densità all'altra. Per questo motivo, Omnetics sta collaborando a stretto contatto con diversi progettisti di cavi per raggiungere un nuovo livello di innovazione e prestazioni che superi i prodotti commerciali attualmente disponibili.
Non a caso, i progettisti sono spesso desiderosi di conoscere le caratteristiche speciali dei connettori e dei cavi ibridi, che riducono il numero di cavi nel sistema, richiedono meno spazio nel punto di connessione al modulo e, in definitiva, consentono al cliente di risparmiare. In Omnetics, i connettori ibridi si concentrano su configurazioni rapide e personalizzate che integrano diverse tecnologie di segnale in un unico connettore e cavo.
Design speciali
Sebbene Omnetics offra una serie di connettori ibridi standard, i tempi di consegna sempre più brevi tra progettazione e produzione fanno sì che l'azienda collabori maggiormente con progettisti che cercano di soddisfare criteri specifici. Ad esempio, un requisito comune è la necessità di combinare alimentazione, segnale e velocità nello stesso connettore.
Una volta ricevuta questa specifica, Omnetics può collaborare a stretto contatto con il progettista per determinare l'ampiezza di ciascun tipo di segnale e la potenza necessaria per ottimizzare le prestazioni e la funzionalità del connettore per ogni applicazione. Il processo inizia in genere con la progettazione di un connettore standard di dimensioni micro o nano, prima di modificare l'isolamento, i pin e la presa. Per accelerare questa fase del progetto, viene utilizzato un software di modellazione solida e, una volta completata, la progettazione viene inviata direttamente al cliente. Dopo la revisione, si utilizza uno strumento di prototipazione rapida per realizzare i fori corretti nell'isolamento in modo che i pin si adattino alle prese selezionate.
È fondamentale che esperti nei principali aspetti tecnici siano coinvolti in tutte le fasi di questi progetti. Ad esempio, quando si combinano requisiti di velocità e potenza, la progettazione dei cavi diventa un elemento chiave. Le coppie di segnali differenziali ad alta velocità devono essere intrecciate insieme con un processo di avvolgimento che ne accelera le prestazioni prima di aggiungere i fili di drenaggio. I tre fili vengono quindi schermati con una lamina metallica per prevenire interferenze di rumore da e verso i cavi adiacenti. È noto inoltre che i segnali di potenza generano ronzio, rumore o jitter nel cavo e nel connettore. Pertanto, gli elementi ibridi vengono isolati o posizionati separatamente dai cavi di segnale a bassa tensione.
Dimensioni compatte, peso ridotto, robustezza e velocità di trasmissione del segnale più elevate sono alcune delle caratteristiche principali dei connettori ibridi Omnetics. Di conseguenza, l'interesse per i connettori ibridi è cresciuto notevolmente, soprattutto perché è possibile sviluppare prototipi personalizzati per soddisfare le esigenze specifiche dei clienti. Con questi connettori, gli ingegneri non devono più scegliere tra dimensioni e funzionalità.
Tecnologia dei chip:
In futuro, la tecnologia dei chip potrebbe rivelarsi la forza trainante dello sviluppo di cavi e connettori. È importante sottolineare che la tecnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) ha raggiunto velocità più elevate e il mercato offre un numero maggiore di dispositivi GaAs (arseniuro di gallio) e GaN (nitruro di gallio), soprattutto per tensioni e correnti inferiori. Con l'aumento dei requisiti di velocità e tensione, saranno necessari cavi e connettori sempre più piccoli.
La miniaturizzazione di interconnessioni e connettori ibridi comporta certamente alcune sfide. Quando si utilizzano cavi e connettori ibridi, il circuito stampato deve essere progettato per gestire segnali diversi provenienti da sorgenti vicine. I segnali di alimentazione entrano tipicamente nella scheda dal retro, mentre i segnali ad alta velocità arrivano dalla parte anteriore. Sebbene i progettisti vogliano sfruttare i vantaggi della combinazione di segnale e alimentazione, devono anche gestire il segnale in entrata e in uscita dalla scheda. Inoltre, il segnale differenziale ad alta velocità arriva tramite una coppia di fili, quindi entrambi i segnali devono avere la stessa lunghezza per il processore. Qualsiasi differenza nel tempo di arrivo del segnale provoca una distorsione del segnale, che alla fine può portare alla pixelizzazione o alla perdita del segnale.
Tendenze della miniaturizzazione
La miniaturizzazione dei connettori ibridi ha aumentato la richiesta di componenti di fissaggio o bloccaggio piccoli ma robusti tra il connettore e la presa. Chiaramente, trovare spazio ed evitare l'uso di attrezzi è importante, ed è per questo che i nuovi connettori di fissaggio di Omnetics sono stati sviluppati e testati per superare gli stessi standard di resistenza agli urti e alle vibrazioni dei vecchi connettori che richiedevano viti.
Tutto ciò ci porta alla domanda successiva: quando la miniaturizzazione raggiungerà i suoi limiti? Per arrivare a una risposta, è importante ricordare che la gestione dell'integrità del segnale è sempre stata l'elemento chiave nella tecnologia dei connettori. Omnetics ha testato il numero di cicli di inserimento/disinserimento che un connettore può sopportare, una caratteristica fondamentale per individuare potenziali guasti. I connettori prodotti da Omnetics raggiungono oltre 10.000 cicli di inserimento/disinserimento senza guasti, mentre alcuni connettori miniaturizzati della concorrenza cedono a un numero di cicli molto inferiore.
Infine, la ritenzione e la connessione fisica continueranno a rappresentare una sfida per il settore, man mano che le dimensioni dei connettori si riducono. Inoltre, la robustezza e l'affidabilità dei cavi, dovute alla riduzione delle dimensioni dei fili di collegamento interni e del diametro dei cavi stessi, potrebbero imporre limitazioni ad alcuni progetti. A lungo termine, l'accoppiamento induttivo basato sulla prossimità potrebbe diventare più o meno comune, in modo simile a come molti telefoni cellulari si ricaricano avvicinandoli a una fonte di alimentazione.
Autore: Bob Stanton, Direttore Tecnologico, Omnitics Connector Corporation
