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May 12, 2023

Steckverbinder: Herausforderungen der neuen Technologiewelle

Der technologische Fortschritt in einer Reihe von Branchen fügt der Welt ein neues Element hinzu

Der technologische Fortschritt in einer Reihe von Branchen fügt dem anhaltenden Bestreben, kleinere, schnellere, leichtere und kostengünstigere Steckverbinder herzustellen, ein neues Element hinzu. Intelligente Steckverbinder – das ist heute das Schlagwort bei der Suche nach Möglichkeiten, Intelligenz und Elektronik in einfache passive Steckverbinder zu integrieren, um sie interaktiver zu machen und den Benutzern mehr Feedback zu liefern. Die Herausforderungen sind zahlreich.

Eine neue Welle von Technologien, darunter E-Mobilität, Industrie 4.0, Edge Computing, künstliche Intelligenz und Augmented Reality, wird große Veränderungen in der Art und Weise, wie wir heute arbeiten, mit sich bringen. Die vierte industrielle Revolution steht vor der Tür. Die Integration von Robotik, Automatisierung, Echtzeitdaten und IoT-Konnektivität in allen Geräten auf dem Boden, auf dem Bauernhof oder in der Fabrik verändert das Fertigungserlebnis. Hochgeschwindigkeits-5G-Kommunikation ist der Schlüssel für die weit verbreitete Einführung des autonomen Fahrens. Hochgeschwindigkeitsanschlüsse, Glasfaserkabel und das Internet der Dinge werden eine entscheidende Rolle spielen.

Die branchenspezifischen Herausforderungen halten die Designer auf Trab. Neue Automobiltechnologien verändern die Art und Weise, wie Autos verkabelt sind. Geben Sie einen detaillierten Ausblick auf die Systeme, die zunehmend an Bedeutung gewinnen, da die Konnektivität immer mehr in den Mittelpunkt rückt. Diese kritischen Komponenten müssen unter allen Bedingungen zuverlässig Strom, Signale und Daten übertragen. Der Markt für Hybrid-Elektro- und Elektrofahrzeuge (HEV/EV) hat sich rasant weiterentwickelt. Heute weitet sich die Vision für den Einsatz robuster Verbindungstechnologie von Rennwagen auf die Robotik in Form autonomer Fahrzeuge aus. Diese Einführung wurde durch Design- und Materialentwicklungen vorangetrieben, wodurch das Gewicht der Steckverbinder im Vergleich zu Standarddesigns um bis zu 20 % bis 30 % reduziert wurde.

Einige Unternehmen stellen Edge-Computing-Stromanschlüsse her, die die Übertragung hochsensibler Daten vom Gerät in die Cloud und wieder zurück ermöglichen. Die gleiche Arbeit wurde bei der Herstellung von Konnektoren für KI und Augmented Reality geleistet. Die Steckverbinderhersteller haben enorme Arbeit für IoT- und IIoT-Anwendungen geleistet, darunter auch Glasfasersteckverbinder. Die Studie zeigt Lösungen für die immer länger werdende Liste der Herausforderungen auf, vor denen die Hersteller stehen:

Herausforderungen und Lösungen für neue Technologien

Ravindra Kumar, Country Manager, SAMTEC Indienzu den Herausforderungen und Lösungen für neue Technologien für Steckverbinder: „Vielleicht ist die größte Herausforderung für unsere Kunden die Bandbreite mit der Herausforderung, diese ständig steigenden Signalraten über Leiterplatten zu übertragen. Um diese Geschwindigkeiten zu erreichen, müssen Entwickler häufig spezielle Laminatmaterialien für Leiterplatten mit niedrigeren Dielektrizitätskonstanten und Verlustfaktoren verwenden, aber diese Materialien sind sehr teuer. Eine weitere Herausforderung sind die Leiterbahnlängen Die Platinen sind immer noch relativ kurz. Um dem entgegenzuwirken und nutzbare Leiterbahnlängen bei höheren Geschwindigkeiten zu ermöglichen, sind häufig alle paar Zentimeter entlang des Signalpfads mehrere teure „Retimer“-Chips erforderlich. Systemarchitekten verwenden jetzt einen alternativen Ansatz für die Übertragung von Signalen auf einer Mid-Board-Hochgeschwindigkeitskabelbaugruppe.

Dies ist die Samtec Flyover-Technologie. Neben einem FPGA oder Prozessor befindet sich ein Anschluss, der die Signale aus der Leiterplatte herausleitet. Die Signale werden über ein diskretes Twinax-Kabel oder ein Flachbandkabel an eine andere Stelle auf der Platine übertragen. Flyover vereinfacht das Platinendesign, reduziert thermische Herausforderungen, eliminiert teure Retimer, reduziert die Anzahl der Leiterplattenschichten, was ebenfalls Kosten spart, und Designer müssen keine teuren, exotischen Leiterplattenmaterialien verwenden. Diese Designstrategie gewinnt aufgrund der Qualität und Zuverlässigkeit des IP-Schutzes von Samtec an Akzeptanz.

Amit Tiwari, Marketingmanager, Wago,zu Herausforderungen und Lösungen für neue Technologien: „Das Tempo des Fortschritts bei digitalen Technologien war noch nie so schnell. Jeden Tag erleben wir eine ständige Weiterentwicklung in allen Lebensbereichen, von alltäglichen Versorgungsbetrieben bis hin zu Industriebetrieben. Das Konzept von Industrie 4.0 oder Smart Factory hat legen den Schwerpunkt auf den Datenaustausch in Fertigungstechnologien, der durch das industrielle Internet der Dinge (IIoT) – cyber-physische Systeme und Cloud Computing – ermöglicht wird. Während Digitalisierung und Vernetzung die Art und Weise verändert haben, wie wir die Abläufe in der Industrie- und Fertigungswelt betrachten, bieten sich Unternehmen große Chancen. Es gibt verschiedene Herausforderungen.

Die derzeit desintegrierten Abläufe verschiedener Abteilungen stellen eine Gefahr für die Entwicklung einer gemeinsamen Vision für die Umstrukturierung von Organisation und Prozessen dar, um neue Ergebnisse zu maximieren. Viele Unternehmen suchen immer noch nach Möglichkeiten, die Chancen von Industrie 4.0 zu nutzen, ohne den bestehenden Betrieb zu beeinträchtigen. Eine All-in-one-Lösung gibt es zwar nicht, aber intelligente Produkte, Methoden, Partner und das Engagement dafür, dass sie funktioniert, werden dazu beitragen, die Digitalisierung in der Wirtschaft auf eine Weise voranzutreiben, von der alle Beteiligten profitieren.“

Technologie und Produkt für i4.0

Ravindra Kumar, SAMTEC Indienzu Technologie und Produkten für i4.0: „Viele Designer im Bereich i4.0 befassen sich sowohl mit Geschwindigkeit/Datenrate als auch mit Robustheit. Samtec verfügt über eine Vielzahl von Micro-Pitch-, Hochgeschwindigkeits- und robusten Produkten für diese Art von Designs.“ Ein Beispiel hierfür sind die Edge-Rate-Buchsen- und Terminal-Sets ERM8 und ERF8. Erstens sind sie hochgeschwindigkeitsfähig; je nach Konfiguration sind sie für 28 Gbit/s oder 56 Gbit/s PAM4 ausgelegt. Zweitens haben sie einen kleineren Platzbedarf als andere Hochgeschwindigkeitsgeräte Steckverbinder mit integrierten Masseebenen; ihr Platzbedarf ist etwa 15 % kleiner als bei anderen Systemen. Und das Kontaktdesign ist robust und für Anwendungen mit hohen Zyklen geeignet.

Amit Tiwariüber Technologie oder Produkt für i4.0: „In einer Welt exponentieller Komplexität und digitaler Geschwindigkeit ist eine zuverlässige Verbindung an jeder Schnittstelle erforderlich. Mit jedem kleinen Schritt, der zu einem zuverlässigeren Strom- und Datenfluss führt, kommen wir unserem Ziel einen Schritt näher.“ Vision: Das Rückgrat einer intelligent vernetzten Welt sein.“

„WAGO unterstützt mit seinem Produktspektrum für die Vernetzung, Schnittstellenelektronik und Automatisierungssteuerung die lückenlose und kontinuierliche Gewinnung wertvoller Informationen aus Signalen und Daten. Diese Informationen können dann aggregiert und für Analysen genutzt werden, die der Organisation einen Mehrwert liefern – sei es für optimal.“ B. industrielle Prozesse nutzen und überwachen, die Effizienz der eigenen Produktion steigern, ein Energiemanagement implementieren oder zusätzliche Endkundendienstleistungen entwickeln, sagte Tiwari.

Weiter sagte er: „Organisationen können die Vorteile der WAGO-Lösungen für eine einfache und sichere Anbindung nutzen. In wenigen Schritten erhalten Anwender einen standortunabhängigen Überblick über alle relevanten Informationen, können Optimierungspotenziale erkennen und Änderungen direkt anstoßen.“

Für High-Speed-Konnektivität

Ravindra Kumar zu „Für Hochgeschwindigkeitskonnektivität“: „Das AcceleRate HD ist ein mehrreihiges Verbindungssystem mit einem Rastermaß von 0,635 mm, das eine Schnittstelle mit ultrahoher Dichte und Bandbreite der nächsten Generation bietet. Die Serien ADM6 und ADF6 bieten insgesamt bis zu 240.“ I/Os auf nur 1,88 Quadratzoll PCB-Fläche und haben eine geringe Stapelhöhe von nur 5 mm (mit 7 mm- und 10 mm-Optionen in aktiver Entwicklung). Das System beinhaltet das Edge Rate-Kontaktsystem, das für Signalintegritätsleistung optimiert ist ist für 56 Gb/s PAM4-Modulation ausgelegt. Lötkugeltechnologie für eine vereinfachte Verarbeitung ist Standard, ebenso wie Ausrichtungsstifte und Gehäusepolarisierung. Die Produkte sind RoHS-konform, bleifrei lötbar und auch als die schlankste Kabelbaugruppe der Branche erhältlich , mit einer Gehäusebreite von 7,6 mm, ideal für nähere Nähe zu ICs. Das hochdichte, zweireihige Kabelkonfektionsdesign bietet Konfigurationen mit 8 und 16 Paaren auf einem Rastermaß von 0,635 mm für bis zu 92 Paare pro Quadratzoll und erhöht die Leistung. Reichweite und Systemflexibilität mit der Samtec Flyover-Technologie, die Signale über ein Twinax-Eye-Speed-Kabel mit extrem geringem Skew über verlustbehaftete Leiterplatten überträgt. (siehe Bild im Anhang)

Tiwarion für High-Speed-Konnektivität: „WAGO-Produkte werden in großem Umfang in der Energie- und Prozesstechnik, der Gebäudeautomation, im Maschinen- und Anlagenbau sowie in Industrie- und Transportanwendungen eingesetzt.“

„Im Transportbereich ist WAGO seit mehr als 40 Jahren ein fester Bestandteil der Bahn. Die hohe bedienerunabhängige Qualität der elektrischen Verbindungstechnik von WAGO, die sich durch eine schnelle und einfache Handhabung auszeichnet, ist nur einer der Gründe, warum dieser vibrationssichere Federdruckanschluss zum Einsatz kommt „Technologie ist ein Anlaufpunkt für die Branche. Man findet unsere Technologie an Bord von Elektro- und Diesellokomotiven, Personenwaggons und Doppeldeckerfahrzeugen sowie in Triebfahrzeugen für Regional-, Nah- und Hochgeschwindigkeitszüge, Straßenbahnen und U-Bahnen“, sagte Tiwari.

Tiwari führte weiter aus: „Von Weichenbediensystemen, Signaltechnik, Kabinentechnik inklusive Lichtinstallation, Klimatechnik, Antrieben & Umrichtern, Schalt- und Sicherungsfeldern, Batterieladegeräten und Anschlusskästen bis hin zu moderner Bahnhofsinfrastruktur bietet WAGO die passende und zuverlässige Elektrik.“ Verbindungs-, Schnittstellenelektronik- und Automatisierungslösung für alle Anwendungen, die schnell und einfach installiert werden kann.“

Miniaturisierung von Steckverbindern

Ravindra Kumarzur Miniaturisierung von Steckverbindern: „Ja, die Nachfrage nach kleineren Geräten und Komponenten wird weiter wachsen. Samtec-Steckverbinder haben jetzt einen Rastermaß von nur 0,4 mm und eine Stapelhöhe von nur 2,5 mm. Der ständige Kompromiss ist die Größe, Verse Leistung im Vergleich zur Haltbarkeit. Diese Faktoren können beim Steckverbinderdesign berücksichtigt werden, und Designer integrieren auch Elemente in die Leiterplatte, um ihre Systemanforderungen zu erfüllen. Samtec geht diese Probleme mit Kontaktdesign, Isolatordesign und -platzierung sowie vorgeschlagenen Leiterplatten-Routing-Strategien an.

Zukunft der Steckverbinder für eingebettete und maschinelle Bildverarbeitungsanwendungen

Ravindra Kumarüber die Zukunft der Steckverbinder für Embedded- und Machine-Vision-Anwendungen: „Samtec verfügt über viele Steckverbinderprodukte, die in Hochgeschwindigkeits-, Embedded- und Machine-Vision-Anwendungen eingesetzt werden. Zu den gemeinsamen Merkmalen gehören Mikroraster, hohe Bandbreite, hohe Dichte und zahlreiche Optionen für Platinen Flexibilität beim Stapeln.