更小更快精巧的微型工业连接器侵占未来

时间:2019年03月05日浏览:380次
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在当今全球自动化工业过程中,连接器在产品设计和系统中占有的空间越来越有限。下一代微型工业连接器在平衡空间限制和数据性能上日益巧妙。

在2018年汉诺威博览会上,哈廷将小型化确定为确定综合工业工艺演变的六种趋势之一,其它是数字化、集成化、电子移动、模块化和客制化。数字化在工业领域具有重要意义,在智能装备和高速数据传输上产生了迭代式的增长。智能产品,如照相机、传感器和执行器等,都使用高速以太网来扩展互联网络。

工业部门的小型化和数字化相结合,导致视觉系统和机器人一体的网络的增加。摄像机、监视器和传感器集成到生产线的较小空间中,收集信息,提高质量和减少停机时间。“数据就是一切,”Harting UK的产品和应用经理凯文·坎纳姆(Kevin Canham)说。今天,随着Industry4.0变得越来越普遍,“几乎任何东西”都可以被监控。例如:光学系统可用于工厂中识别和拒收生产中的部件。“信息越多,控制过程就越好。”

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数据传输

传感器收集信息,如温度、湿度、振动和光线等,监测生产过程或系统的所有方面。对数据进行整理,并将其发送到云中进行分析或存储。数据传输必须以较高的数据速率进行传输,以便及时发现和解决问题,尽量避免或减少干扰。如果参数被破坏,则可以在精确的位置进行预测维护,以减少生产过程中的停机时间或停工时间。

工业4.0,也称为智能工厂或网络化工厂,但这并不意味着所有通信都是无线的,连接器就是多余的。在机器人技术中,数据被发送到机器人的头部,以决定移动的方向、角度和速度等。连接器用于传输传感器的数据到云端进行分析,它们还用于发送用于预测维护的信号等。Canham说,记录数据的方法已经演变成了更小的选择,比如使用Raspberry PI板(一种现场附加的计算机),或者哈廷的模块化工业计算体系结构(MICA)计算机等。

“连接器越好,数据传输率越高,但尺寸并不是越大,”Canham说。30多年来,业界一直依赖于RJ 45连接器,但对于今天的平板移动设备、显示器、较小的自动化设备、照相机和视觉系统来说,它实在太大了。对于许多应用来说,RJ 45也不够牢固;它的锁定环片很容易被破坏,导致接触问题。因此,哈廷和Hirose共同开发了一种替代方案,IX工业微型以太网接口。

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IX是RJ 45接口的替代品,RJ 45接口是以太网连接的同义词。Canham说:“自RJ 45出现以来,应用很广,IX不会完全取代它,至少在5到10年内不会。”然而,它正在填补一些空白,小型化使RJ 45连接器的使用成为问题。IX接口是按照工业标准IEC61076-3-124设计的,该标准规定了工业连接器的尺寸和机械、电气和传输特性等。与RJ 45相比,它的PCB插孔尺寸减少了70%。它还在单一接口上结合电源和数据传输,节省宝贵的空间,并满足今天的工业环境日益增长的性能要求。

Robust设计

为了解决坚固性问题,IX设计用两个金属扣钩取代RJ 45的塑料锁紧片。这种结构是为了确保牢固的连接,因为对RJ 45的批评之一是塑料锁紧片容易折断。锁扣为安全连接提供触觉反馈。所述锁扣被合成到金属小盒中以进行屏蔽,这也提高了信号的完整性。

该接口提供了电缆与PCB的防振连接,并已测试了多达5,000次咬合周期。连接器还可以垂直或水平地连接到电路板上,这样可以在最终产品设计中节省空间,特别是在数字产品应用中,在这种情况下,电路板上的I/O位置可能是由外部因素决定。

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Hirose的IX工业系列连接器符合新的IEC标准IECPAS 61076-3-124,这个标准用于工业以太网连接器。他们有一个小的,坚固的结构,特别是为工业环境中的高速传输设计.和哈廷一样,Hirose也在努力发展新的ix工业标准产品。

五通孔回流(THR)屏蔽触点将插座固定在PCB上,防止因对插座施加很高的力而对导体轨道造成的损坏。此外,Canham指出,360°屏蔽为数据传输提供了很高的电磁兼容性。另一个改进是电缆护套与插头连接之间的卷曲连接。与RJ 45连接器不同,连接不需要螺丝刀。最初,IX只是在工厂打端子,后来哈廷推出了绝缘位移接触(IDC)版本。这只需要一个简单的钳子工具就可以在应用现场打端子。

布局未来

该微型工业连接器具有Cat 6A性能,可用于1-10 Gb/s以太网,其高载流能力使当前和未来的以太网电源(POE)应用都适用。该IX接口也符合轨道交通的EN 50155的抗冲击和振动的规范要求。

由于RJ 45连接的应用广泛,IX产品采用速度缓慢,Harting已经在改进接口技术。比如密封IP 65的RJ45用于防灰尘和防水。Canham说:“用了很多年的时间才使磁和灯光信号通过RJ 45传输;所有这些都延伸到IX产品上。”

其他计划中的开发包括以太网交换机产品,这些产品可以与IX一起使用,尽管典型的工业自动化交换机事实上是根据RJ 45来设计的。 iX 是一个得到DIN,IEC,和其他标准机构的批准的开放的标准。卡纳姆说,将其作为专利设计来提供,是“搬起石头砸自己的脚”。“开放标准意味着更多的应用产生。”

公头和插座

另一家公司是TE Connectivity,该公司生产Ampmodu连接器系统,最近增加了符合UL和VDE标准的2毫米头端和插座连接器,节省了工业设备设计的空间。

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TE连接器通过在其Ampmodu连接器系统中添加2mm头针来实现工业应用。“板对板(Btb)和线路板(Wtb)的头所占空间更小,”TE Connectivity的工业设备板连接全球产品经理萨梅尔特里卡(Sameer Trikha)说。

这种设计适用于自动表面安装技术(SMT),THR(针内粘贴),和传统的通孔等,通孔板厚可在1.2mm,1.6mm和2.4mm等。这种头端设计可与制造商的连接器互配,而中心锁存则是专为高振动环境而设计的。该公司还将在今年晚些时候推出配线板安装和金属线应用插座。

除了共同开发IX接口,Hirose还为工业应用推出了EF1系列,其中小型化和性能要求DIN轨道安装、带线插座和插头,以及面板安装等,能承受大功率连接以及高达160 a的电流。

这种设计允许使用JIS C 9711手动工具在一次性将电缆插入连接器外壳。内部弹性触点和卡入锁合理配合。在功率控制器、逆变器、机器人控制器和其他工业设备中使用多个连接器时,也有四种咬合方式来防止不正确的匹配。

随着工业物联网(IIoT)的普遍应用,这种新一代工业连接器将进入大型工业连接器无法进入的空间,而不会丧失特性或功能。确保工业产品的升级换代和发展。

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