Miniaturizzazione per la difesa

progettisti di apparecchi per la difesa subiscono pressioni per ridurre dimensioni, peso e consumo di potenza nei nuovi progetti. Oggi le truppe di terra portano con sé radio e apparecchi high-tech che devono essere leggeri e portatili. I droni di sorveglianza e i sistemi geofisici di tracciamento e reportistica costituiscono l’equipaggiamento essenziale per controllare i campi di battaglia. In questi e in altri apparecchi utilizzati sul campo, tutti gli sforzi sono volti a minimizzare le dimensioni e il peso; dall’uso di materiali e di strutture leggere, alla circuiteria integrata e densa che funziona con basse tensioni operative, all’interruzione della corrente per massimizzare il tempo di funzionamento con le batterie il più possibile piccole. Ogni ausilio è necessario per questo obiettivo, e l’infrastruttura di interconnessione  costituisce una parte importante della combinazione. Non si risponde pienamente alla sfida solo realizzando cavi e connettori più piccoli. Le interconnessioni devono essere affidabili e robuste di fronte a un’ampia varietà di incognite ambientali: presenza di sporco, sabbia, polvere, ampi intervalli di temperature, bruschi impatti e urti, e vibrazioni nel caso di apparecchi meccanizzati come droni. Inoltre, molte applicazioni si trovano nei pressi o sono esposte ad altri sistemi di elaborazione dei segnali, che potrebbero compromettere le prestazioni del sistema. La schermatura elettromagnetica e l’isolamento dei segnali sono in grado di fornire una protezione efficace. I connettori Micro-D secondo specifica militare Dtl-83513 hanno soddisfatto gran parte di queste esigenze e continuano a offrire una fonte collaudata di sistemi di connessione piccoli e compatti. Tuttavia, come conseguenza della tendenza verso la realizzazione di apparecchi sempre più spinti per dimensioni, peso e consumi, l’attenzione dei progettisti si sta spostando verso il formato Nano-D, ancora più piccolo. La specifica Dtl 32139 è stata sviluppata per introdurre il loro utilizzo in applicazioni militari.

Progettare con i connettori Nano-D

Per assicurare che le minuscole interconnessioni forniscano le prestazioni migliori possibili sul campo, gli ingegneri hanno bisogno di comprendere i loro punti di forza intrinseci, le opzioni di configurazione e i punti da verificare quando si specificano i connettori. Per dare un’idea delle riduzioni di dimensioni e di peso ottenibili, un connettore Micro-D a 25 posizioni pesa circa 47 grammi, mentre un connettore Nano-D confrontabile pesa appena 12 grammi. Inoltre, un connettore Nano-D a 25 posizioni occupa circa 1/8 del volume di un Micro-D. La spaziatura standard fra i pin Micro-D di 1,28 mm richiede uno spazio su scheda doppio rispetto alla spaziatura da 0,64 mm dei connettori Nano-D. Le dimensioni massime dei cavi sono pari a 30 e 32 Awg, in base all’attacco del cavo sul retro dei pin e degli zoccoli. Il flusso di corrente sarà perciò limitato a 1 ampère al massimo, in base alla percentuale del tempo in cui è presente un flusso di corrente. La resistenza di contatto fra pin e zoccolo sarà di circa 15 milliohm. La forza di serraggio è pari a circa 57 a 85 grammi-forza per pin. La specifica militare 32139 richiede solo 200 cicli di attacco/distacco prima che si osservi un deterioramento del rivestimento e un aumento della resistenza di connessione. Alcuni fornitori tuttavia offrono connettori di classe militare che possono durare più di 2000 cicli prima di riportare danni ai rivestimenti, assicurando una vita utile più lunga in situazioni in cui si prevedono cicli frequenti di collegamento/scollegamento. Per assicurare prestazioni superiori, il rivestimento dovrebbe essere specificato per soddisfare lo standard Astbm B488 di tipo II. Questo richiede 0,001 mm di oro e oltre 0,001 mm di nickel. I connettori Nano-D sopportano gli urti e le vibrazioni meglio dei connettori Micro-D grazie al loro peso ridotto. I connettori Nano-D hanno dimostrato di poter sopportare urti superiori a 10.000G quando vengono colpiti da dispositivi balistici, come i sistemi di intercettazione dei missili Thaad. La resistenza alle temperature è simile a quella dei connettori Micro-D, che funzionano agevolmente a temperature comprese fra -55 e +200 °C. Sono disponibili gusci di protezione con opzioni di connessione di schermature intrecciate alla protezione stessa. Questo protegge i segnali contro le Emi e la diafonia da cavo a cavo o all’interno dello strumento. Una schermatura predisposta può attenuare i segnali di interferenza anche di 60 db, e macchine trecciatrici speciali sono in grado di offrire avvolgimenti di schermatura più stretti, assicurando una schermatura massima di 90 db. I nuovi connettori Nano-D a scatto eliminano la presenza di martinetti e possono essere assemblati rapidamente senza strumenti. Il sistema a scatto consente anche un collegamento/scollegamento più semplice sul campo. I test hanno mostrato che questi connettori sono più robusti, con una forza di serraggio superiore rispetto alle varietà con martinetto. Ulteriori configurazioni innovative ottimizzate per la riduzione di dimensioni, peso e consumi continuano ad evolvere rapidamente in fattori di forma di tipo Micro-D e Nano-D. I nuovi progetti sono spesso versioni adattate degli attuali connettori standard di tipo militare. Connessioni di potenza con corrente nominale superiore a 1 A possano essere realizzate accanto a linee di segnale ad alta velocità nello stesso alloggiamento. Questo permette di ridurre il numero di connettori e cavi, semplificando anche l’assemblaggio e la manutenzione.

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