Le esigenze di prestazioni di dispositivi elettronici portatili porta a nuovi progetti dei connettori e a modifiche degli standard dei connettori in aree che vanno dalle applicazioni in rapida evoluzione dell'IoT alle attrezzature militari, dove la durata dei prodotti si misura in decenni. Ecco quello che è cambiato e come potete trarne vantaggio.
Connettori ad alta densità
Anche se lo spazio è fondamentale in dispositivi portatili come smartphone e tablet, c'è ancora un bel po' di segnali da trasferire da una scheda all'altra. In quest'ottica, i produttori hanno sviluppato connettori scheda-scheda micro miniaturizzati dal profilo ultraribassato con un elevato numero di pin e piccole dimensioni. Il supporto di interconnessione è di solito il cavo piatto flessibile (FFC, Flexible Flat Cable) o il circuito stampato flessibile (FPC, Flexible Printed Circuit).
Ad esempio, TE Connectivity offre un connettore scheda-scheda a passo fine da 0,35 mm scalabile con una larghezza di appena 1,85 mm e un'altezza di 0,6 mm. Un altro connettore scheda-scheda a passo fine di TE include una schermatura EMI integrata, come illustrato di seguito. Questi connettori sono progettati per smartphone, tablet e giochi portatili.
Figura 1: Connettore FPC con schermatura EMI. (Fonte: TE Connectivity)
Portatile non significa solo palmare
La rivoluzione portatile non si applica solo ai dispositivi a batteria che si possono tenere nel palmo della mano. Molte apparecchiature che prima occupavano un'intera stanza sono diventate mobili, il che richiede che anche tutte le parti siano mobili allo stesso modo.
Un esempio sono le apparecchiature mediche a raggi X. Al giorno d'oggi i sistemi portatili sono diventati di uso comune e portano le funzionalità diagnostiche direttamente al paziente. Poiché richiedono ancora tensioni d'esercizio fino a 75 KV, i produttori hanno dovuto sviluppare connettori ad alta tensione miniaturizzati.
Anche i droni a uso militare, o UAV (Unmanned Aerial Vehicles, velivoli non pilotati), seguono la scia dei dispositivi portatili. Dimenticatevi del Reaper con la sua ampiezza alare di 25 metri. In questi giorni l'attenzione si concentra su velivoli senza pilota molto più piccoli, delle dimensioni di un insetto, che possono essere controllati da un solo soldato.
I nuovi progetti di connettori basati su 0,025" sui contatti centrali offrono la qualità e l'affidabilità richieste in campo militare e sono adatti alle ultime generazioni di UAV. Queste interconnessioni nano-miniaturizzate sono specificamente progettate per soddisfare gli standard MIL che includono urti da 100 g e test per le vibrazioni da 10 a 2.000 Hz a un'ampiezza di 20 g.
Sviluppo dei connettori RF
La tendenza al ridimensionamento delle funzioni esistenti include anche RF. Il Molex SSMCX, proposto di seguito, è un connettore micro coassiale (MCX) molto piccolo sviluppato per applicazioni radio e per antenne di dimensioni estremamente ridotte. Opera fino a 10 GHz ed è il 30% più piccolo rispetto al predecessore MMCX (coassiale micro miniaturizzato). È stato applicato per la prima volta come radio e antenna IEEE 802.11x per un computer portatile.
Figura 2: Connettori RF coassiali micro miniaturizzati SSMCX. (Fonte: Molex)
Un'altra tendenza che estende ulteriormente l'innovazione dei connettori nella catena di fornitura è la combinazione di più tecnologie RF cellulare, Bluetooth, GPS e WLAN in un solo dispositivo portatile.
Anche le dimensioni dei chip che integrano queste funzioni si riducono, causando problemi per i produttori delle apparecchiature di test dei semiconduttori che devono sviluppare schede di carico RF ad alta densità per testare più circuiti integrati RF contemporaneamente in un ambiente a produzione elevata.
La soluzione? I connettori mini coassiali multiporta, che combinano fino a otto canali coassiali indipendenti in un solo alloggiamento.
I connettori per batteria sono più piccoli e sottili
I connettori per batterie tradizionali sono stati disponibili per anni con due diverse configurazioni di contatti. I contatti a sbalzo stampati offrono un'interconnessione più economica per prodotti elettronici di consumo in serie, mentre i pin a molla sono preferiti nelle applicazioni industriali per garantire un ciclo di vita più lungo.
In linea con la tendenza in altre aree, la costante riduzione delle dimensioni delle apparecchiatura impone di assottigliare allo stesso modo i connettori per batteria. I connettori per batteria montati su superficie sono sempre più utilizzati nelle applicazioni portatili con vincoli di spazio.
I fattori di forma esistenti non sono immuni
Mentre i dispositivi portatili diventano capaci di un numero crescente di funzioni, l'esigenza di dimensioni più piccole influisce sugli standard esistenti, come risulta dalle generazioni successive di connettori USB. Il fattore di forma USB originale era perfetto per computer desktop e portatili di dimensioni normali e viene ancora utilizzato per la maggior parte in questi dispositivi.
Ma con la diffusione di telefoni, palmari e tablet, è stato introdotto il mini USB. Con la progressiva riduzione delle dimensioni di smartphone, fotocamere digitali e altri dispositivi portatili, nel gennaio 2007 l'USB Implementers Forum (USB-IF) ha annunciato il micro USB. Un connettore micro USB ha una larghezza simile al mini USB, ma con uno spessore pari a circa la metà.
Figura 3: Confronto tra connettori USB micro, mini e standard. (Fonte: Wise Geek)
Questa tendenza delle variazioni mini e macro emerge anche in altri fattori di forma. Ad esempio, lo standard HDMI (High-Definition Multimedia Interface), utilizzato per il trasferimento di contenuti audio e video digitali, è ora disponibile nelle versioni a dimensione completa, mini e micro.
L'ultima innovazione dei connettori USB è il connettore USB 3.1 tipo C, che combina il trasferimento dati, l'uscita video e la capacità di ricarica in un unico connettore reversibile di appena 2,6 mm di altezza. Offre un trasferimento dati fino a 10 Gbps e fino a 100 W di alimentazione con un massimo di 20 V e 5 A. Fate clic qui per vedere l'elenco completo dei vantaggi esclusivi dell'USB 3.1 tipo C.
Si stanno apportando modifiche ai connettori anche nel settore industriale, la cui evoluzione è generalmente lenta. I connettori ad alta densità micro D di prossima generazione offrono una densità quattro volte superiore ai connettori sub D standard.
Sostituire i connettori con i metodi wireless
Data l'estrema sottigliezza di molti dispositivi le aziende produttrici stanno cercando un modo per sostituire completamente i connettori con soluzioni wireless in alcune soluzioni specifiche, notizia forse non molto positiva per i produttori di connettori.
Due aree comuni che stanno andando in questa direzione sono gli altoparlanti e i caricatori wireless. Dopo la sostituzione da parte di Apple del connettore per dock a 30 pin con il nuovo connettore lightning a 8 pin che non contiene più le uscite audio line-level, gli altoparlanti con dock mobile hanno ceduto il posto alle soluzioni wireless. Anche la ricarica wireless è stata introdotta in vari computer portatili e smartphone, seguiti solo da dispositivi indossabili come Apple Watch, che utilizza la ricarica induttiva wireless. Si prevede che questa tendenza proseguirà con l'elettronica portatile di consumo.
La crescente diffusione dei prodotti portatili ha favorito il proliferare di nuove tecnologie di connettori, oltre all'espansione di alcuni standard esistenti per adattarsi a nuove realtà. Possiamo solo prevedere che il futuro dell'innovazione dei connettori continuerà a essere guidata dalle tendenze e dalle esigenze dei consumatori di dispositivi elettronici usati per connessione, comunicazione e alimentazione.
Tecnologia comune dei connettori portatili
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