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物联网应用设计需注意的连接器要求

    作者:宏拓新软件
    发布日期:2020-05-11         
阅读:41     
 
 

物联网(IoT)专家认为,只有基于无线通信系统的改变星球般的技术才能发IoT的全部潜力。尽管肯定有大量的IoT节点将由电池供电并以无线方式连接,但是仍然有很大一部分IoT系统将从通过电缆连接的传感器的使用中受益。

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对于负责设计和实施IoT网络的人员来说,问题是要使用哪种连接器。有许多公司提供了一系列非常适合物联网应用的基于硬件的连接器,但是寻找最佳产品的公司正在寻找差异化因素。工程师想知道是什么使产品独特,它能提供什么好处以及供应商是否对产品有广泛的了解以支持他们的应用。

为什么未来不是全部无线

许多电子硬件设计工程师对物联网应用的现代紧凑型连接器不了解,这是可以理解的。近年来的重点主要集中在无线传感器上,但现实情况是,硬线连接器是许多物联网设置中至关重要的组件。Farnell等公司为这些应用提供了广泛的不同连接器解决方案,尤其是非常适合用于IoT传感器和节点的小型连接器。

由于许多原因,硬线连接可能是首选。例如,有线网络通常可以在电气噪声环境中提供更大的弹性和鲁棒性,在这些环境中,可靠的通信是必不可少的,而不会受到任何干扰。同样,在恶劣的环境中,使用性能远远优于无线技术的各种工业以太网连接器是有意义的,其中包括IP防护等级的连接器,它可防止水、灰尘和其他元素的侵入。在此类应用中,连接器需要提供紧凑的外形尺寸,以最大程度地减小电路板的空间。标准RJ45连接器通常尺寸太大。

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当今适用于物联网的连接器包括HARTING的RJ45工业以太网数据接口,该接口具有直观的锁定机制,免工具的快速连接以及热塑性或金属制的机盖和外壳等功能。这些连接器可提供高达10Gbit/s的数据传输速度,其额定等级通常为IP20、IP54、IP65和IP67,而某些连接器还可提供4x48V/16A或3x300V/16A,具体取决于最终用户的要求。浩亭的第六工业以太网接口家族也可用,它提供了RJ45的小型替代方案(所需空间减少了70%)。ix工业系列被称为IoT应用的“小巨人”,它由坚固的插入式连接器组成,这些连接器可为1Gbit / s至10Gbit / s以太网提供Cat6a性能。这些组件非常适合恶劣的工业环境,可确保数据传输安全,并具有高EMC抗干扰能力。

对于某些物联网应用,例如监视物流部门的环境条件,可能有必要使用包含USB连接的连接器。TE Connectivity的通用连接器非常适合IoT网络,可提供双向同步信号,用于USB系统中的全速(12Mbps)或低速(1.5Mbps)。这些TE系统易于安装,包含一个单一的四位板载插座(BMR)和配对的电缆安装模制插头。为了在所有类型的USB应用中具有灵活性和多功能性,BMR提供标准、B型、堆叠和并排配置。C型USB连接器足够小,可用于手机,而微型USB 2.0连接器是同类产品中最小的连接器,能够可靠地传输高速数据。为了使数据传输速度比USB 2.0快10倍,设计工程师可以从一系列支持高达5Gbit / s数据传输速率的USB 3.0连接器中进行选择。

使用硬线传感器的另一个原因是要应对诸如嘈杂的工业设施等环境的射频(RF)挑战。尽管许多物联网应用不会使用外部天线,但它们通常可以证明在这些困难的射频环境中是理想的,这些射频环境要求比无线传感器提供更可靠的通信。

即使Wi-Fi、蓝牙和Zigbee不能在长距离上提供无故障的连接,这些技术仍可以使RF快速轻松地集成到连接的系统中,使其成为帮助紧凑型设备提供高性能Internet和数据连接的理想选择。例如,Molex提供了一系列2.4GHz / 5GHz和900MHz超薄陶瓷天线以及LDS / MID IoT天线等相关的连接器。Molex还提供了完整的RF解决方案,以实现高频性能,同时即使在极端苛刻的环境中也可提供出色的信号完整性。Molex的同轴连接器和电缆组件具有超微型尺寸(外形小至1.8mm)以及较大的RF单元,可在DC至65GHz的各种频率范围内工作。

不同的连接器可满足不同的需求

当然,有无数的连接器提供了一系列适合IoT应用的功能,选择正确的连接器至关重要,这不仅可提供所需的性能水平,而且还可以将IoT节点和传感器的占地面积保持在绝对最低的水平。

内存连接器

尽管将内存直接焊接到板上会最小化空间,但也会限制灵活性。考虑到这一点,许多工程师选择了内存模块,这使得他们可以在需要其他处理或其他选择时扩展可用内存。Molex和TE Connectivity都在这一领域提供了出色的解决方案,它们用于服务器,存储和通信应用的内存连接器和定制内存模块再次满足了不同的客户需求。

板对板连接器

通常,物联网系统的设计人员可以通过堆叠板来实现灵活性(例如将不同的传感器连接到标准通信板上),而TE Connectivity生产的自由高度板对板连接器就是为这种并行板堆叠应用而设计的。这些多功能单元非常适合小型化应用,使用了超小型连接器,适用于各种互连用途。

自由高度连接器提供40至440个位置尺寸范围的接触间距,接触间距为0.5mm、0.6mm、0.8mm和1mm。通过将各种垂直插头和插座外壳高度组合在一起,能以1mm的增量实现4mm至20mm的板对板堆叠高度。如果需要进一步节省空间,则灵活的板对板连接使板可以放置在最适合减少设备占用空间的任何位置。

同时,柔性电缆连接器可提供极高的连接密度和较小的间距。为了满足对更小更可靠的连接的不断增长的需求,Molex开发了一系列间距从0.2mm到2mm的薄型/高密度互连,并采用双触点设计来提高连接可靠性。

电源和数据连接器

虽然某些无线传感器可以提供长达20年的电池寿命,但是有许多物联网应用,尤其是在工业物联网(IIoT)中,通过电缆为设备供电可以减轻更换电池的负担。进行硬连线还可以使设计人员将更高功率的处理器和外围设备整合到他们的方案中。

在需要将电源和数据结合在一起的地方,标准的2mm连接器是可选的,例如Samtec提供的连接器。该公司的间距插座、集管、端子和电路板堆叠器有扁平、高架和高密度设计,可将多块电路板连接在一起。可用的各种选项包括垂直和直角/水平方向以及通孔、表面安装、压接和直通端子。

如果IoT设计工程师正在寻求比传统的2mm连接器更紧凑的外形尺寸,那么微型线对板互连解决方案包括TE提供的1.5mm AMP CT连接器,以及Samtec提供1.27 mm间距的板式堆叠插座和端子排。这些坚固耐用的低成本产品将薄型与高密度结合在一起,并提供多种方向和接触方式。

防侵入连接器

如前所述,某些应用需要具有防水、防尘功能的IoT设备,而HARTING轻型Han®工业连接器系列等产品可以满足这一要求。这些产品可以传输功率和数据,是链接加热或冷却装置、风扇、控制端子、照明系统、驱动器和振动传送带的理想选择。在室外安装中,该系列产品可防止灰尘和液体进入IP65以下。

可配置的连接器

当然,在绝大多数物联网和物联网应用中,空间始终是关键因素。因此,与其使用可能包含超出所需触点的标准现成产品,还不如使用可配置的连接器,来满足安装确切需求。例如,Samtec通过真正易于使用的可配置性,为设计工程师提供创建所需的连接器选项。

可靠性和成本是关键

同时,为特定应用选择正确的连接器要可靠和低成本,这是它们最重要的标准。考虑到这一点,TE Connectivity已开发出一系列FASTON快速连接端子,其中包括低插入力端子、高温装置和薄型端子。这些端子有绝缘和非绝缘版本、直线和标记配置以及多种电镀选件,其特征是带有应力释放的插座,带有可靠的锁定,易于安装和牢固固定。

结论

显然,即使在设计物联网系统和设备时无线连接具有无数的优势,尤其是具有以非常低的功率在很长的距离上捕获和共享数据的能力,但有线连接器仍然存在着巨大的市场,而且市场上已为这些应用已经开发了最先进的模块。

市场领先的专家为IoT应用创建了广泛的不同连接器解决方案组合,无论安装方式和个人客户要求如何,这些都可以由Farnell提供和支持。小型、可靠、功能强大、坚固耐用且无需电池——这些是基于硬件的连接系统所提供的好处,IoT设计人员在当今和未来的项目中需要了解这些好处。

 

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