Velocità għolja mingħajr ir-riskji
Id-Data Kbira u t-teknoloġiji relatati qed jitolbu rati ta' trasferiment tad-dejta dejjem ogħla. Fl-istess ħin, il-komponenti elettronici m'għandhomx biss isiru aktar veloċi u intelliġenti, iżda wkoll iżgħar. Dan iwassal għal riskji speċifiċi fit-trasmissjoni tad-dejta u, konsegwentement, sfidi ġodda għat-teknoloġija tal-konnessjoni. X'għandek tfittex fil-konnetturi tiegħek biex tevita interferenza tas-sinjali?
Id-diġitalizzazzjoni kontinwa f'kull settur – bħall-Internet Industrijali tal-Oġġetti, l-Industrija 4.0, in-netwerks intelliġenti u djar intelliġenti – teħtieġ trasmissjoni ta' data b'veloċità għolja mis-sensor sal-cloud. Madankollu, dan japplika mhux biss għas-sensuri, iżda wkoll għas-sistemi ta' kontroll industrijali u s-sistemi tal-kameras, il-komunikazzjonijiet tad-data u l-applikazzjonijiet tas-server: is-sinjali jridu jittrasmettjaw b'mod affidabbli b'veloċitajiet ta' 20 Gbit/s u aktar. Barra mill-veloċità għolja, l-IIoT, il-Big Data u simili iġibu magħhom tendenza oħra: il-komponenti elettronici m'għandhomx biss isiru dejjem aktar veloċi u intelliġenti, iżda wkoll dejjem iżgħar. Din il-miniaturizzazzjoni kontinwa tagħmilha aktar diffiċli għall-iżviluppaturi biex jgħaddu mill-provi obbligatorji tal-EMC meħtieġa mid-direttiva Ewropea. Dan huwa għaliex komponenti elettronici f'assemblaġġ jistgħu jaġixxu kemm bħala sinkijiet kif ukoll bħala sorsi ta' interferenza, u l-viċinanza mill-qrib ta' komponenti sensittivi żżid ir-riskju ta' interferenza reċiproka.
Definizzjoni tas-sistema elettrika tal-vettura: arkitettura deċentralizzata bbażata fuq domini u żoni
L-arkitettura deċentralizzata tradizzjonali f'karozza tikkonsisti f'sa 100 unità ta' kontroll, b'kull unità assenjata għal funzjoni speċifika: ġestjoni tal-magna, airbags, ABS/ESP, aġġustament tas-siġġu, kondizzjonament tal-arja, … Kull unità ta' kontroll taħdem b'mod indipendenti u tikkomunika ma' unitajiet oħra ta' kontroll permezz ta' gateways.
Matul id-deċennji li għaddew, l-arkitettura deċentralizzata għaddiet minn tkabbir sinifikanti, b'kull funzjoni ġdida teħtieġ unità ta' kontroll addizzjonali. Illum, madankollu, qed tilħaq il-limiti tagħha: iż-żieda fil-funzjonalità tgħolli b'mod sinifikanti l-ispejjeż tal-installazzjoni u tal-kejbilar ġewwa l-vettura.
Fl-arkitettura tad-dominju, l-unitajiet ta' kontroll huma maqsuma f'żoni funzjonali differenti. Kull dominiu huwa responsabbli għal żona speċifika tal-vettura, bħal powertrain, infotainment jew sigurtà. Il-kontroll ġenerali ta' dominiu jitwettaq minn kompjuter indipendenti ta' prestazzjoni għolja (HPC). Dan jikkoordina l-unitajiet ta' kontroll ġewwa d-dominiu tiegħu. Għal-qasam funzjonali tas-sigurtà, dawn jinkludu, pereżempju, unitajiet ta' kontroll għas-sistemi ta' assistenza lis-sewwieq, ABS/ESP u sistemi tat-tmexxija.
Meta mqabbla ma' arkitettura deċentralizzata, in-numru mnaqqas ta' unitajiet ta' kontroll installati jnaqqas l-isforz tal-kejbil u tal-installazzjoni. 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 retrospettivament b'minimu ta' sforz.
Fl-arkitettura taż-żoni, l-istruttura mhix ibbażata fuq dominji iżda fuq żoni lokali. Per eżempju, diversi funzjonalitajiet huma miġbura f'żona waħda fil-vettura. Konsegwentement, funzjonijiet bħal il-powertrain u l-infotainment jistgħu wkoll jiġu kkombinati u pproċessati f'kontrollur wieħed taż-żona. Il-kontrolluri differenti taż-żona huma mmexxija minn HPC ċentrali. Il-vantaġġ hu ċar: tnaqqis fin-numru ta' unitajiet ta' kontroll u fil-kejbils tagħhom sa 50 fil-mija.
Matul id-deċennji li għaddew, l-arkitettura deċentralizzata għaddiet minn tkabbir sinifikanti, b'kull funzjoni ġdida teħtieġ unità ta' kontroll addizzjonali. Illum, madankollu, qed tilħaq il-limiti tagħha: iż-żieda fil-funzjonalità tgħolli b'mod sinifikanti l-ispejjeż tal-installazzjoni u tal-kejbilar ġewwa l-vettura.
Fl-arkitettura tad-dominju, l-unitajiet ta' kontroll huma maqsuma f'żoni funzjonali differenti. Kull dominiu huwa responsabbli għal żona speċifika tal-vettura, bħal powertrain, infotainment jew sigurtà. Il-kontroll ġenerali ta' dominiu jitwettaq minn kompjuter indipendenti ta' prestazzjoni għolja (HPC). Dan jikkoordina l-unitajiet ta' kontroll ġewwa d-dominiu tiegħu. Għal-qasam funzjonali tas-sigurtà, dawn jinkludu, pereżempju, unitajiet ta' kontroll għas-sistemi ta' assistenza lis-sewwieq, ABS/ESP u sistemi tat-tmexxija.
Meta mqabbla ma' arkitettura deċentralizzata, in-numru mnaqqas ta' unitajiet ta' kontroll installati jnaqqas l-isforz tal-kejbil u tal-installazzjoni. 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 retrospettivament b'minimu ta' sforz.
Fl-arkitettura taż-żoni, l-istruttura mhix ibbażata fuq dominji iżda fuq żoni lokali. Per eżempju, diversi funzjonalitajiet huma miġbura f'żona waħda fil-vettura. Konsegwentement, funzjonijiet bħal il-powertrain u l-infotainment jistgħu wkoll jiġu kkombinati u pproċessati f'kontrollur wieħed taż-żona. Il-kontrolluri differenti taż-żona huma mmexxija minn HPC ċentrali. Il-vantaġġ hu ċar: tnaqqis fin-numru ta' unitajiet ta' kontroll u fil-kejbils tagħhom sa 50 fil-mija.
Rekwiżiti għall-HPC u l-konnetturi tiegħu
Id-domandi li dan ipoġġi 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 ta' dejta sigura u b'veloċità għolja b'latenza baxxa. Fl-istess ħin, it-trasmissjoni tas-sinjali ma tistax tfalli taħt l-ebda ċirkostanza – ir-reliabilità tagħha trid tkun garantita f'kull ħin. Trasmissjoni ta' data
b'prestazzjoni għolja, veloċi u, fuq kollox, affidabbli – kultant f'kundizzjonijiet ambjentali avversi – huma wkoll rekwiżiti imposti fuq il-konetturi 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 bla ambigwità lill-istati diġitali 1 jew 0 fir-riċevitur.
Għal dan il-għan, sinjal jgħaddi minn triq tat-trasmissjoni definita, li fiha jiġi rreġistrat, superimpost u muri minn osċilloskopju. B'dan il-mod, il-formati kollha possibbli tal-mewġ tas-sinjali jistgħu jitpoġġew fuq xulxin. Fit-teorija, it-transizzjonijiet bejn l-istati loġiċi huma infinitament għoljin u l-linji tas-sinjali jimxu eżatt fuq xulxin. Minħabba interferenza esterna u degradazzjoni interna tal-parijiet tas-sinjali, it-tkabbir tas-sinjal isir iktar ċatt u l-ampiezza tinbidel. Dan iwassal għall-forma eponima ta' għajn.
b'prestazzjoni għolja, veloċi u, fuq kollox, affidabbli – kultant f'kundizzjonijiet ambjentali avversi – huma wkoll rekwiżiti imposti fuq il-konetturi 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 bla ambigwità lill-istati diġitali 1 jew 0 fir-riċevitur.
Għal dan il-għan, sinjal jgħaddi minn triq tat-trasmissjoni definita, li fiha jiġi rreġistrat, superimpost u muri minn osċilloskopju. B'dan il-mod, il-formati kollha possibbli tal-mewġ tas-sinjali jistgħu jitpoġġew fuq xulxin. Fit-teorija, it-transizzjonijiet bejn l-istati loġiċi huma infinitament għoljin u l-linji tas-sinjali jimxu eżatt fuq xulxin. Minħabba interferenza esterna u degradazzjoni interna tal-parijiet tas-sinjali, it-tkabbir tas-sinjal isir iktar ċatt u l-ampiezza tinbidel. Dan iwassal għall-forma eponima ta' għajn.
Fil-qalba tad-diagramma, tista' tara dak li hu magħruf bħala l-maskra tal-għajn. Mhux possibbli li tidentifika ċar is-sinjal f'din iż-żona.
Id-diagrammi żewġ tal-għajn juru l-effetti tat-tul tal-kejbil u l-impedenza billi jużaw l-eżempju tal-konnetturi ept Colibri fil-verżjonijiet ta' 16+ Gbit/s u 10 Gbit/s. L-eżempju juri kif intlaħaq titjib sinifikanti fl-integrità tas-sinjal permezz ta' żvilupp ulterjor tad-disinn tal-kuntatt (ara Fig. XX). Grazzi għal tul tal-kejbil iqsar u impedenza ta' 100Ω, l-għajn tal-verżjoni ta' 16+ Gbit/s tal-Colibri tifforma b'mod aktar ċar milli fil-verżjoni preċedenti ta' 10 Gbit/s tal-Colibri – il-parijiet tas-sinjali jistgħu jiġu interpretati mingħajr ambigwità.
Id-diagrammi żewġ tal-għajn juru l-effetti tat-tul tal-kejbil u l-impedenza billi jużaw l-eżempju tal-konnetturi ept Colibri fil-verżjonijiet ta' 16+ Gbit/s u 10 Gbit/s. L-eżempju juri kif intlaħaq titjib sinifikanti fl-integrità tas-sinjal permezz ta' żvilupp ulterjor tad-disinn tal-kuntatt (ara Fig. XX). Grazzi għal tul tal-kejbil iqsar u impedenza ta' 100Ω, l-għajn tal-verżjoni ta' 16+ Gbit/s tal-Colibri tifforma b'mod aktar ċar milli fil-verżjoni preċedenti ta' 10 Gbit/s tal-Colibri – il-parijiet tas-sinjali jistgħu jiġu interpretati mingħajr ambigwità.
Peress li s-sinjali ta' veloċità għolja huma partikolarment suxxettibbli għall-interferenza elettromanjetika, jeħtieġu protezzjoni speċjali tas-sinjali. Konnettur jista' jaġixxi kemm bħala sors ta' interferenza kif ukoll bħala sink. Għalhekk, huwa rakkomandat li tintuża pjanċa ta' schermar biex tipproteġi s-sinjali sensittivi mill-interferenza esterna.
Figura 4 turi li anke impuls elettriku żgħir jista' jiddistorsjona s-sinjal utli. Ir-riċevitur ma jistax aktar jinterpreta b'mod ċar l-istati diġitali tas-sinjal HDMI wara biss impuls qasir ta' 0.5 kV, filwaqt li t-trasmissjoni tas-sinjal permezz tal-konnettur protett tibqa' stabbli anke f'4.4 kV.
Figura 4 turi li anke impuls elettriku żgħir jista' jiddistorsjona s-sinjal utli. Ir-riċevitur ma jistax aktar jinterpreta b'mod ċar l-istati diġitali tas-sinjal HDMI wara biss impuls qasir ta' 0.5 kV, filwaqt li t-trasmissjoni tas-sinjal permezz tal-konnettur protett tibqa' stabbli anke f'4.4 kV.
Bl-użu tal-induttanza ta' koppjar LK bħala parametru EMC, il-konnettur jista' jiġi deskritt billi jiġu kkunsidrati l-kundizzjonijiet elettriċi f'żewġ modi – sors u sink. L-Henry wieħed jintuża għal dan il-għan. Dan japplika kemm għall-immunità kif ukoll għall-emissjonijiet. 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' koppja tgħin ukoll lill-utent jagħżel il-konnettur xieraq f'termini ta' kompatibilità elettromanjetika u tevita testijiet ta' prova u żball kostużi u li jieħdu ħafna żmien fil-laboratorju tal-EMC. Hawn eżempju: Għal sinjal HDMI, ġiet iddeterminata induttanza ta' koppjar massima speċifika għall-każ ta' 47 pikohenri (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' koppja tgħin ukoll lill-utent jagħżel il-konnettur xieraq f'termini ta' kompatibilità elettromanjetika u tevita testijiet ta' prova u żball kostużi u li jieħdu ħafna żmien fil-laboratorju tal-EMC. Hawn eżempju: Għal sinjal HDMI, ġiet iddeterminata induttanza ta' koppjar massima speċifika għall-każ ta' 47 pikohenri (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-konetturi huma 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-konettur għandu jkun partikolarment robust. F'dan ir-rigward, id-disinn tal-kuntatt, is-sistema tal-kuntatt u t-teknoloġija tal-konnessjoni għandhom rwol deċiżiv.
Is-sistema ta' kuntatt bħala fattur li jinfluwenza
Il-konetturi tradizzjonali b'żewġ partijiet għandhom kuntatt bil-lama u kuntatt bil-molla. Madankollu, f'każ ta' impatt qawwi, il-banda tal-lametta tista' tinqata' mill-banda tar-rebbiegħa. Biex tipprevjeni telf ta' kuntatt bħal dan, tista' tintuża banda tar-rebbiegħa b'żewġ naħat biex tipprovdi ridondanza u b'hekk tiżgura kuntatt affidabbli, peress li r-rebbiegħa sekondarja tiżgura li t-trasmissjoni tas-sinjal tibqa' tinżamm f'kull ħin permezz ta' mill-inqas punt wieħed ta' kuntatt (Fig. 5).
Min-naħa l-oħra, il-konetturi b'sistema ta' kuntatt imsejħa 'gender-neutral' huma saħansitra aktar robusti. Il-karatteristika distintiva hawnhekk hi li l-ġeometrija tal-kuntatt tal-parijiet kompatibbli – il-plagg u l-muffa – huma identiċi. Għalhekk, iż-żewġ partijiet għandhom kemm molla kif ukoll xafra. Dan ifisser li kull pin jiġi kkuntattjat minn żewġ mollijiet, filwaqt li l-plagg u l-muffa huma interblukkati u ma jistgħux jiġu separati minn xulxin. Filwaqt li strixxa tar-rebbiegħa b'żewġ naħat dejjem tiżgura mill-inqas punt ta' kuntatt wieħed taħt stress mekkaniku, il-ġeometriji interblukkanti fis-sistemi ta' kuntatt newtrali skont il-ġeneru jiżguraw li t-trasmissjoni tas-sinjali dejjem issir permezz ta' żewġ punti ta' kuntatt. Dan il-livell għoli ta' ridondanza b'hekk jippermetti l-ogħla affidabbiltà fil-kuntatt (Fig. 5).
It-teknoloġija tal-montaġġ fuq il-wiċċ (SMT) hija rakkomandata bħala l-metodu ta' konnessjoni biex jinħoloq rabta durabbli bejn il-bord taċ-ċirkwit stampat u l-konnettur. Bl-użu ta' pasta tas-solder, il-konnetturi jiġu saldjati f'żoni speċifiċi ta' konnessjoni fuq il-bord taċ-ċirkwit stampat, magħrufa bħala padijiet tas-solder. Huwa biss f'forn ta' reflow li s-solder jinħall u mbagħad jitħalla jissaħħaħ. SMT tippermetti li jiġu stabbiliti konnessjonijiet stabbli bejn il-konnettur u l-bord tal-ċirkwit stampat. Madankollu, ċerti kriterji jridu jiġu sodisfatti għal dan: L-ewwel, għal ġonżjoni tas-solder li tikkonforma mal-istandard IPC-A-610, irid jiġi mħares ir-rapport korrett bejn il-ballun tas-solder, il-pad tas-solder u l-paste tas-solder. Biss b'dan il-mod tista' tiġi stabbilita 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 jridu jiġu esklużi f'kull ħin. Ġonżjoni ta' saldatura ottimali tista' tiġi rikonoxxuta mill-formazzjoni ta' menisku uniformi. Il-kuntatt irid ikun kompletament mdawwar mill-menisku tas-saldatura biex 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-konetturi użati fil-vetturi. Fil-ewwel daqqa t'għajn, jidher li r-rwol ta' dawn il-konetturi qed jieħu post sekondarju minħabba t-tnaqqis fin-numru ta' unitajiet ta' kontroll. Madankollu, meta jiġu eżaminati b'mod aktar mill-qrib, isir ċar li r-rwol tagħhom fil-fatt qed isir aktar importanti, eżattament minħabba din il-bidla lejn l-ipproċessar ċentralizzat tad-dejta bl-użu ta' HPC: il-fiduċja fit-trasmissjoni tas-sinjali qatt ma kienet daqshekk importanti bħalma hi llum.