Kejbil tal-karozzi
Il-komplessità elettrika akbar, imħeġġa mit-tibdil lejn l-e-mobbiltà, is-sewqan awtonomu u s-sistemi ta' infotainment b'riżoluzzjoni 4K HD, teħtieġ arkitetturi ġodda tas-sistema elettrika fuq il-bord fl-inġinerija tal-awtomobbli. L-arkitettura tradizzjonali deċentralizzata tal-sistema elettrika tal-vettura qed tilħaq il-limiti tagħha minħabba l-komplessità tagħha u l-kapaċitajiet ta' veloċità għolja meħtieġa. ept toffri l-board-to-board connector it-tajbin biex jilħqu dawn l-isfidi.
Definizzjoni ta' 'sistema elettrika tal-vettura': Arkitettura deċentralizzata bbażata fuq domini u żoni
L-arkitettura klassika deċentralizzata fis-settur tal-karozzi tikkonsisti f'sa 100 Steuergeräte, fejn kull ECU ikollu funzjoni definita: kontroll tal-magna, airbag, ABS/ESP, aġġustament tas-siġġu, kondizzjonatur tal-arja, … Kull ECU jaħdem b'mod indipendenti u jikkomunika ma' Steuergeräte oħra permezz ta' gateways.
Matul id-deċennji li għaddew, l-arkitettura deċentralizzata għaddiet minn tkabbir storiku, fejn kull funzjonalità ġdida kienet tiġi supplimentata b'ECU addizzjonali. Illum, madankollu, qed tilħaq il-limiti tagħha: iż-żieda fil-funzjonalità tgħolli b'mod sinifikanti l-ispejjeż tal-installazzjoni u tal-kejbilat ġewwa l-vettura.
Fl-arkitettura bbażata fuq domini, is-Steuergeräte huma maqsuma f'oqsma funzjonali differenti. Kull doċmajn huwa responsabbli għal żona speċifika tal-vettura, bħal powertrain, infotainment jew sigurtà. Il-kontroll ġenerali tad-doċmajn isir minn kompjuter indipendenti ta' prestazzjoni għolja (HPC). Dan jikkoordina l-unitajiet ta' kontroll fi ħdan id-doċmajn tiegħu. Għal-qasam funzjonali tas-sigurtà, dan jinkludi, pereżempju, unitajiet ta' kontroll għas-sistemi ta' assistenza lis-sewwieq, ABS/ESP u sistemi tat-tmexxija.
Meta mqabbla ma' arkitettura deċentralizzata, in-numru iżgħar ta' unitajiet ta' kontroll installati jnaqqas l-ammont ta' kejbil u x-xogħol ta' installazzjoni meħtieġ. Għalhekk, l-arkitettura tad-dominju tista' wkoll tikkontribwixxi b'mod effettiv għat-tnaqqis fl-ispejjeż u fil-piż meta mqabbla ma' arkitettura deċentralizzata. Barra minn hekk, funzjonijiet addizzjonali jistgħu jiġu integrati f'fażi sussegwenti b'minimu ta' sforz.
Fl-arkitettura taż-żoni (zonal architecture), l-istruttura hija organizzata mhux skont id-dominji iżda skont iż-żoni lokali. Per eżempju, diversi funzjonalitajiet huma miġbura fi żona waħda fil-karozza. Konsegwentement, funzjonijiet bħal powertrain u infotainment jistgħu żgur jingħaqdu u jiġu pproċessati fi ħdan zone controller wieħed. Il-zone controller varji huma mmexxija minn HPC ċentrali. Il-vantaġġ hu ċar: tnaqqis fin-numru ta' unitajiet ta' kontroll u fil-kejbil tagħhom sa 50 fil-mija.
Matul id-deċennji li għaddew, l-arkitettura deċentralizzata għaddiet minn tkabbir storiku, fejn kull funzjonalità ġdida kienet tiġi supplimentata b'ECU addizzjonali. Illum, madankollu, qed tilħaq il-limiti tagħha: iż-żieda fil-funzjonalità tgħolli b'mod sinifikanti l-ispejjeż tal-installazzjoni u tal-kejbilat ġewwa l-vettura.
Fl-arkitettura bbażata fuq domini, is-Steuergeräte huma maqsuma f'oqsma funzjonali differenti. Kull doċmajn huwa responsabbli għal żona speċifika tal-vettura, bħal powertrain, infotainment jew sigurtà. Il-kontroll ġenerali tad-doċmajn isir minn kompjuter indipendenti ta' prestazzjoni għolja (HPC). Dan jikkoordina l-unitajiet ta' kontroll fi ħdan id-doċmajn tiegħu. Għal-qasam funzjonali tas-sigurtà, dan jinkludi, pereżempju, unitajiet ta' kontroll għas-sistemi ta' assistenza lis-sewwieq, ABS/ESP u sistemi tat-tmexxija.
Meta mqabbla ma' arkitettura deċentralizzata, in-numru iżgħar ta' unitajiet ta' kontroll installati jnaqqas l-ammont ta' kejbil u x-xogħol ta' installazzjoni meħtieġ. Għalhekk, l-arkitettura tad-dominju tista' wkoll tikkontribwixxi b'mod effettiv għat-tnaqqis fl-ispejjeż u fil-piż meta mqabbla ma' arkitettura deċentralizzata. Barra minn hekk, funzjonijiet addizzjonali jistgħu jiġu integrati f'fażi sussegwenti b'minimu ta' sforz.
Fl-arkitettura taż-żoni (zonal architecture), l-istruttura hija organizzata mhux skont id-dominji iżda skont iż-żoni lokali. Per eżempju, diversi funzjonalitajiet huma miġbura fi żona waħda fil-karozza. Konsegwentement, funzjonijiet bħal powertrain u infotainment jistgħu żgur jingħaqdu u jiġu pproċessati fi ħdan zone controller wieħed. Il-zone controller varji huma mmexxija minn HPC ċentrali. Il-vantaġġ hu ċar: tnaqqis fin-numru ta' unitajiet ta' kontroll u fil-kejbil tagħhom sa 50 fil-mija.
Rekwiżiti għall-HPC u l-konnettur tiegħu
Id-domandi riżultanti fuq HPC huma konsiderevoli: mhux l-inqas, l-ipproċessar tad-dejta tal-immaġni fis-settur tal-infotainment jew fis-sistemi tal-kamera għas-sewqan awtonomu jeħtieġ trasmissjoni tad-dejta sigura, ta' veloċità għolja u b'latenza baxxa. Fl-istess ħin, it-trasmissjoni tas-sinjal ma tistax tfalli taħt kwalunkwe ċirkostanza – ir-reliabilità tagħha trid tkun garantita f'kull ħin.
Trasmissjoni ta' data b'prestazzjoni għolja, veloċi u, qabel kollox, affidabbli – kultant f'kundizzjonijiet ambjentali avversi – huma wkoll rekwiżiti imposti fuq il-konnettur użati.
Il-'qablietà' ta' sinjal tista' tiġi illustrata billi tuża dak li hu magħruf bħala dijagramma tal-għajn. Dan jindika jekk sinjal trasmettut jista' jiġi assenjat b'mod ċar u uniku lill-istati diġitali 1 jew 0 fir-riċevitur.
Biex dan isir, sinjal jgħaddi minn triq tat-trasmissjoni definita, waqt li jiġi rreġistrat, imqiegħed fuq xulxin u muri minn osċilloskopju. B'dan il-mod, il-formati kollha possibbli tal-mewġ tas-sinjali jistgħu jiġu pplottjati 'fuq xulxin'. Fit-teorija, it-transizzjonijiet bejn l-istati loġiċi huma infinitament mgħawġa u l-linji tas-sinjali jimxu eżattament fuq xulxin. Minħabba interferenza esterna u disturbi interni li jaffettwaw iż-żewġ sinjali, it-tixrid tas-sinjal isir iktar ċatt u l-ampiezza tinbidel. Dan iwassal għall-mudell f'forma ta' għajn li jagħti d-diagramma l-isem tiegħu.
Trasmissjoni ta' data b'prestazzjoni għolja, veloċi u, qabel kollox, affidabbli – kultant f'kundizzjonijiet ambjentali avversi – huma wkoll rekwiżiti imposti fuq il-konnettur użati.
Il-'qablietà' ta' sinjal tista' tiġi illustrata billi tuża dak li hu magħruf bħala dijagramma tal-għajn. Dan jindika jekk sinjal trasmettut jista' jiġi assenjat b'mod ċar u uniku lill-istati diġitali 1 jew 0 fir-riċevitur.
Biex dan isir, sinjal jgħaddi minn triq tat-trasmissjoni definita, waqt li jiġi rreġistrat, imqiegħed fuq xulxin u muri minn osċilloskopju. B'dan il-mod, il-formati kollha possibbli tal-mewġ tas-sinjali jistgħu jiġu pplottjati 'fuq xulxin'. Fit-teorija, it-transizzjonijiet bejn l-istati loġiċi huma infinitament mgħawġa u l-linji tas-sinjali jimxu eżattament fuq xulxin. Minħabba interferenza esterna u disturbi interni li jaffettwaw iż-żewġ sinjali, it-tixrid tas-sinjal isir iktar ċatt u l-ampiezza tinbidel. Dan iwassal għall-mudell f'forma ta' għajn li jagħti d-diagramma l-isem tiegħu.
Fil-qalba tad-diagramma, wieħed jista' jara dak li jissejjaħ 'maskra tal-għajn'. Mhux possibbli li wieħed jidentifika b'mod ċar is-sinjal f'din iż-żona.
Id-diagrammi żewġ tal-'eye' juru l-effetti tat-tul tal-linja u l-impedenza billi jużaw l-eżempju tal-konnettur ept Colibri fil-verżjonijiet ta' 16+ Gbit/s u 10 Gbit/s. L-eżempju juri kif intlaħaq titjib sinifikanti fl-signal integrity permezz tal-iżvilupp ulterjuri tad-disinn tal-kuntatt (ara Fig. XX). Grazzi għal tul tal-kejbil iqsar u impedenza ta' 100 Ω, il-mudell tal-għajn tal-verżjoni ta' 16+ Gbit/s tal-Colibri huwa aktar ċar minn dak tal-verżjoni preċedenti ta' 10 Gbit/s – il-parijiet tas-sinjali jistgħu jiġu interpretati b'mod ċar u bla ambigwità.
Id-diagrammi żewġ tal-'eye' juru l-effetti tat-tul tal-linja u l-impedenza billi jużaw l-eżempju tal-konnettur ept Colibri fil-verżjonijiet ta' 16+ Gbit/s u 10 Gbit/s. L-eżempju juri kif intlaħaq titjib sinifikanti fl-signal integrity permezz tal-iżvilupp ulterjuri tad-disinn tal-kuntatt (ara Fig. XX). Grazzi għal tul tal-kejbil iqsar u impedenza ta' 100 Ω, il-mudell tal-għajn tal-verżjoni ta' 16+ Gbit/s tal-Colibri huwa aktar ċar minn dak tal-verżjoni preċedenti ta' 10 Gbit/s – il-parijiet tas-sinjali jistgħu jiġu interpretati b'mod ċar u bla ambigwità.
Peress li s-sinjali ta' veloċità għolja huma partikolarment suxxettibbli għall-interferenza elettromanjetika, jeħtieġu protezzjoni speċjali għas-sinjali. Konnettur konnettur jista' jaġixxi kemm bħala sors ta' interferenza kif ukoll bħala sink. Għalhekk, hija rakkomandata l-protezzjoni tas-sinjali billi tuża shield plate biex tipproteġi s-sinjali sensittivi minn influwenzi esterni.
Il-Figura 4 turi li anke puls elettriku żgħir jista' jiddistorsjona s-sinjal utli. Ir-riċevitur ma jistax aktar jinterpreta b'mod ċar l-istati diġitali tas-sinjal HDMI anke wara burst qasir ta' 0.5 kV, filwaqt li t-trasmissjoni tas-sinjal permezz tal-konnettur b'skjerm tibqa' stabbli anke f'4.4 kV.
Il-Figura 4 turi li anke puls elettriku żgħir jista' jiddistorsjona s-sinjal utli. Ir-riċevitur ma jistax aktar jinterpreta b'mod ċar l-istati diġitali tas-sinjal HDMI anke wara burst qasir ta' 0.5 kV, filwaqt li t-trasmissjoni tas-sinjal permezz tal-konnettur b'skjerm tibqa' stabbli anke f'4.4 kV.
Bl-użu tal-induttanza ta' koppja (induttanza reċiproka, LK) bħala parametru tal-EMC, il-konnettur jista' jiġi deskritt billi jiġu analizzati l-kundizzjonijiet elettriċi fiż-żewġ funzjonijiet – sors u sink. L-Henry bħala unità jintuża għal dan il-għan. Dan japplika kemm għall-immunità (immunità) kif ukoll għall-emissjonijiet (emissjoni elettromanjetika). Jekk il-vultaġġ indott (Uind), il-vultaġġ tal-ġeneratur (UGen) u l-konstanti tal-ġeneratur (kGen) ikunu magħrufa, l-induttanza ta' koppjar massima permessa speċifika (L) għal applikazzjoni mogħtija tista' tiġi ddeterminata billi tuża l-formula li ġejja:
LK = Uind / (UGen * kGen)
L-induttanza ta' koppjar (induttanza reċiproka) tgħin ukoll lill-utent jagħżel il-konnettur xieraq (konnettur) f'termini ta' kompatibbiltà elettromanjetika u tevita testijiet ta' prova u żball kostużi u li jieħdu ħafna żmien fil-laboratorju tal-EMC. Hawn eżempju: Għal sinjal HDMI, ġie determinat 'induttanza reċiproka' massimu speċifiku għall-każ ta' 47 picohenry (pH) f'vultaġġ ta' 4.4 kV. Jekk il-valur jaqbeż dan, is-sinjal ma jistax jittrasmetti mingħajr interferenza.
LK = Uind / (UGen * kGen)
L-induttanza ta' koppjar (induttanza reċiproka) tgħin ukoll lill-utent jagħżel il-konnettur xieraq (konnettur) f'termini ta' kompatibbiltà elettromanjetika u tevita testijiet ta' prova u żball kostużi u li jieħdu ħafna żmien fil-laboratorju tal-EMC. Hawn eżempju: Għal sinjal HDMI, ġie determinat 'induttanza reċiproka' massimu speċifiku għall-każ ta' 47 picohenry (pH) f'vultaġġ ta' 4.4 kV. Jekk il-valur jaqbeż dan, is-sinjal ma jistax jittrasmetti mingħajr interferenza.
Madankollu, mhix biss l-interferenza elettromanjetika li tpoġġi f'riskju t-trasmissjoni ta' sinjali ta' veloċità għolja. Fl-applikazzjonijiet tal-karozzi b'mod partikolari, il-konnetturi jkunu esposti ripetutament għal kundizzjonijiet ambjentali estremi bħal vibrazzjoni u xokk. Biex tiġi żgurata li t-trasmissjoni tas-sinjali tibqa' bla interruzzjoni anke f'ambjenti iebsa, il-konnettur għandu jkun partikolarment robust. F'dan ir-rigward, id-disinn tal-kuntatt, is-sistema tal-kuntatt u l-termination technology għandhom rwol deċiżiv.
Is-sistema ta' kuntatt bħala fattur li jinfluwenza
Il-konnessjonijiet tradizzjonali ta' żewġ partijiet (' konnettur ') jikkonsistu f''Messer-' u ' female contact'. Madankollu, f'każ ta' impatt qawwi, il-' male connector ' jista' jinqata' mill-' female connector '. Biex tiġi evitata din il-' discontinuity ', jista' jintuża ' female connector ' b'żewġ naħat biex jipprovdi ridondanza u b'hekk jiżgura kuntatt affidabbli, peress li r-rebbiegħa sekondarja tiżgura li t-trasmissjoni tas-sinjal tinżamm f'kull ħin permezz ta' mill-inqas punt ta' kuntatt wieħed (Fig. 5).
Min-naħa l-oħra, il-konnettur b'sistema ta' kuntatt 'gender-neutral' huma saħansitra aktar robusti. Il-karatteristika distintiva hawnhekk tinsab fil-ġeometriji tal-kuntatt identiċi tal-parijiet ta' Plug u Socket. Għalhekk, it-tnejn fihom kemm spring kif ukoll blade. Dan ifisser li kull pin jiġi kkuntattjat minn żewġ springs, filwaqt li l-Plug u s-Socket huma interlocked u ma jistgħux jiġu separati minn xulxin. Filwaqt li strixxa ta' kuntatt bil-molla b'żewġ naħat (female connector) dejjem tiżgura mill-inqas punt ta' kuntatt wieħed taħt stress mekkaniku, il-ġeometriji interblukkanti fis-sistemi ta' kuntatt gender-neutral jiggarantixxu li t-trasmissjoni tas-sinjali dejjem issir permezz ta' żewġ punti ta' kuntatt. Dan il-livell għoli ta' ridondanza b'hekk jiżgura l-ogħla affidabbiltà fil-kuntatt (Fig. 5).
It-teknoloġija tal-montaġġ fuq il-wiċċ (SMT, konnettur) hija rakkomandata bħala t-teknoloġija ta' konnessjoni (termination technology) għal konnessjoni durabbli bejn il-bord tal-ċirkwit stampat u l-konnettur. Bl-użu ta' pasta tas-solda (solder paste), il-konnetturi jiġu msoldjati ma' żoni ta' konnessjoni definiti fuq il-bord tal-ċirkwit stampat, il-pads tas-solda. Huwa biss f'forn imsejjaħ reflow (reflow oven) li s-solda tinħall u mbagħad tiġi permessa li tissaħħan. SMT tippermetti li jinħolqu konnessjonijiet stabbli bejn il-konnettur u l-bord tal-ċirkwit stampat. Madankollu, diversi kriterji jridu jiġu sodisfatti għal dan: L-ewwel nett, għal solder joint konformi mal-IPC-A-610, ir-rata korretta bejn il-SMT lead, il-solder pad u l-solder paste trid tiġi mħarsa. Biss b'dan il-mod tista' tinħoloq konnessjoni ta' kwalità għolja li tippermetti konnessjoni skont l-IPC Class 3, u għalhekk hija adattata għall-użu fl-elettronika ta' prestazzjoni għolja. F'din il-klassi, fallimenti fit-trasmissjoni tas-sinjali għandhom jiġu esklużi f'kull ħin. solder connection ottimali tista' tiġi rikonoxxuta mill-formazzjoni uniformi tal-menisku. Il-kuntatt għandu jkun kompletament mdawwar mill-menisku tas-solder sabiex tinkiseb l-aħjar forzi ta' żamma fuq il-bord tal-ċirkwit stampat. (Fig. 9).
Il-koplanarità tal-pads tal-kuntatt hija essenzjali għal konnessjoni eċċellenti; din tiġi soġġetta għal spezzjoni awtomatika ta' 100% matul il-proċess tal-manifattura.
Konklużjoni
L-iżviluppi kurrenti fl-industrija tal-karozzi qed jimponu kontinwament talbiet ġodda fuq il-konnetturi (konnettur) użati fil-vetturi. Fil-ewwel daqqa t'għajn, jidher li r-rwol ta' dawn il-konnetturi qed jonqos fl-isfond minħabba n-numru mnaqqas ta' unitajiet ta' kontroll. Madankollu, meta jiġu eżaminati mill-qrib, isir ċar li r-rwol tagħhom fil-fatt qed jikseb importanza eżattament minħabba din il-bidla lejn l-ipproċessar ċentralizzat tad-dejta permezz ta' HPC: il-fiduċja fit-trasmissjoni tas-sinjali qatt ma kienet daqshekk importanti bħalma hi llum.