Elevata affidabilità in formato compatto

INTERCONNESSIONI –

Le applicazioni a elevata affidabilità richiedono innovazione nei sistemi di interconnessione elettronica.

Dimensioni, peso, prestazioni, costo. Sono questi i fattori principali che influiscono sulla scelta di un sistema di interconnessione. I settori in cui un'elevata affidabilità è imprescindibile, dall'aerospaziale al medicale, dal motorismo alla robotica, impongono requisiti ancora più gravosi. I connettori devono infatti assicurare ininterrottamente l'integrità del segnale e i flussi della potenza, ma l'ambiente in cui operano non è favorevole e i dispositivi devono resistere a forze notevoli di urto e vibrazione o a picchi di temperatura. Mentre determinati connettori a elevata affidabilità impiegati in applicazioni militari devono resistere alle condizioni avverse e alle conseguenti sollecitazioni fisiche, dai dispositivi presenti negli aeroplani commerciali dipendono le vite di milioni di passeggeri. Nel caso dei satelliti poi, è il costo dell'insuccesso a essere proibitivo: il costo di costruzione e lancio di anche un modesto CubeSat è pari a circa 115.000 euro, e satelliti commerciali e militari più complessi costano molte volte di più. Anche in applicazioni terrestri, come le esplorazioni petrolifere e di gas, il guasto di un connettore non è semplicemente accettabile. Per tutti questi motivi, i produttori di sistemi a elevata affidabilità richiedono sistemi di interconnessione innovativi, come i connettori Gecko di Harwin.

L'affidabilità derivata dai Datamate
La nuova gamma Gecko di connettori a elevata affidabilità, con passo di 1,25 mm, si è avvantaggiata dell'eccezionale storia di successi di Harwin nella fabbricazione di connettori affidabili per applicazioni in cui la sicurezza è cruciale, attingendo al feedback fornito dal mercato nel corso di molti anni sulla gamma Datamate, rinomata per la sua elevata affidabilità. Datamate è una famiglia di connettori con passo di 2 mm per collegamenti scheda-scheda, cavo-scheda e cavo-cavo, che è stata specificata molte volte per l'uso in condizioni di funzionamento difficili: è stata impiegata nel programma di robot spaziali Robonaut 2 della Nasa, in sistemi di guida di missili e di rilevazione degli ordini esplosivi improvvisati, in aeromobili a pilotaggio remoto, in sistemi di telemetria per l'automobilismo, in apparecchiature di dialisi e monitoraggio dei pazienti. L'esecuzione dei contatti Datamate presenta un morsetto stampato di rame-berillio placcato in oro a quattro segmenti, con cilindretti di contatto sottoposti a un'elevata presollecitazione. I morsetti sono realizzati nella metà femmina del connettore e serrano saldamente i pin cilindrici, assicurando l'integrità della connessione elettrica anche in condizioni gravose. Completano la famiglia Datamate versioni miniaturizzate, leggere basate su una tecnologia mista, che offrono una miriade di configurazioni per cavi di segnale, di alimentazione e coassiali; i connettori Datamate Mix-Tek presentano contatti di alimentazione per l'uso a correnti nominali sino a 20 ampere e sono quindi adatti per aerei commerciali in cui il criterio di progettazione è 'tutto sempre in funzione' e che hanno bisogno di sistemi di interconnessione in grado di tollerare correnti elevate. I contatti di segnale Datamate sono impiegabili con correnti nominali sino a 3 ampere, mentre i contatti per cavo coassiale sono adatti per una resistenza nominale di 50 ohm. La gamma Datamate include anche versioni schermate Remi (Datamate S-Tek) e svariate opzioni di bloccaggio per ulteriore sicurezza. Inevitabilmente, il settore richiede dispositivi di dimensioni sempre più piccole. Gli aeromobili a pilotaggio remoto sono un esempio perfetto. Che siano utilizzati per scopi militari o, sempre di più, in applicazioni commerciali come l'agricoltura e il monitoraggio del traffico, il tempo di volo dipende dal peso di tutti i componenti di bordo. Harwin ha perciò lanciato la nuova famiglia di connettori con passo di 1,25 mm Gecko, adatta per applicazioni difficili e che offre prestazioni elevate a livelli di prezzi commerciali. I connettori Harwin serie G125 a profilo ribassato sono pensati per offrire prestazioni elevate in un modulo miniaturizzato. Il passo di 1,25 mm dei pin comporta una riduzione dell'ingombro pari al 35% rispetto ad altri connettori a prestazioni elevate, come quelli Micro-D, e una riduzione del 45% nello spazio necessario sulla scheda di circuiti rispetto ai sistemi di interconnessione con passo di 2 mm. La corrente nominale di questi connettori è pari a 2 A per contatto. Collaudata sulla base di prestazioni elevate in condizioni estreme, la famiglia G125 può funzionare in un ampio intervallo di temperature (da -65 a +150 °C) e in condizioni di vibrazioni elevatissime (100 g sull'asse Z a 6 m/s). Le prestazioni dei connettori miniaturizzati in condizioni estreme dipendono in grande misura dall'esecuzione dei contatti. Nel settore si utilizzano molte tipologie per applicazioni ad alta affidabilità; le elevate prestazioni dei connettori Gecko sono rese possibili dal contatto brevettato Harwin in lega di rame a quattro segmenti.
La famiglia Gecko, che offre sino a 50 contatti per connettore ed è disponibile in configurazioni a due file cavo-scheda e scheda-scheda, include una vasta gamma di preziose caratteristiche: punti di polarizzazione che prevengono accoppiamenti sbagliati, agevole identificazione della posizione n. 1 ai fini di una veloce ispezione visiva, e dispositivi di bloccaggio opzionali che consentono uno sbloccaggio semplice e veloce senza bisogno di attrezzi speciali. I connettori per cavo presentano una superficie posteriore per il riempimento con miscela isolante, rendendo ancora più efficace il pressacavo. I connettori G125 sono costruiti in modo da tollerare un numero elevatissimo di cicli di accoppiamento pur richiedendo basse forze di inserzione e di estrazione. Gli stampi vengono fabbricati impiegando materiali ecologici a norma Rohs, eliminando sostanze chimiche pericolose anche prima che queste siano inserite negli elenchi di sostanze soggette a limitazioni. Le configurazioni con cavi preassemblati sono disponibili in un'ampia gamma di disposizioni - terminazioni maschio o femmina, sbilanciate o bilanciate - e di lunghezze standard. I connettori per scheda sono confezionati su nastro e su bobina. La famiglia Gecko è supportata da una gamma di strumenti di progettazione che comprende diagrammi a occhio, modelli Cad e video di istruzioni.

Prestazioni, affidabilità e miniaturizzazione
Quando si tratta di connettori, molte volte gli ingegneri attendono sino all'ultimo minuto per fare una scelta. Ne consegue che spesso lasciano poco o addirittura nessuno spazio sulla scheda per il connettore. È comprensibile che i team di progettisti si preoccupino di più delle caratteristiche più interessanti dei loro progetti, spesso trascurando il più banale processo della connessione di una scheda all'altra oppure dell'ingresso dei segnali nei moduli e dell'uscita degli stessi. Invece ogni anello di una catena è tanto importante quanto il successivo e un connettore non funzionale può causare l'arresto di un sistema tanto velocemente quanto un sensore o un processore malfunzionante. Le nuove famiglie di connettori come Gecko offrono le prestazioni e l'affidabilità richieste nelle applicazioni a elevata affidabilità, la miniaturizzazione sempre più necessaria e il rapporto tra costo e prestazioni che i team di progettisti con budget limitati si aspettano.

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