IoT Edge-to-Enterprise
Experții din industria IoT (Internet of Things) consideră că tehnologia care schimbă planeta poate atinge potențialul său maxim numai dacă aceasta se bazează pe sisteme de comunicații fără fir. Deși un număr mare de noduri IoT vor fi, cu siguranță, alimentate de la baterii și conectate wireless, există, încă, o parte semnificativă de sisteme IoT, care vor beneficia de senzori conectați prin cabluri.
Provocarea celor responsabili de proiectarea și implementarea rețelelor IoT este să decidă ce tip de conector să folosească. Există mulți producători care oferă o gamă largă de conectori ce se potrivesc foarte bine pentru aplicații IoT, dar dezvoltatorii, caută anumiți factori diferențiatori. Inginerii vor să cunoască care produse ies în evidență în comparație cu altele, ce avantaje aduc acestea și dacă furnizorii posedă cunoștințe extinse despre produse pentru a oferi un suport tehnic adecvat.
De ce viitorul nu este doar wireless?
Deoarece accentul principal s-a schimbat puternic în ultimii ani în direcția senzorilor wireless, mulți dezvoltatori de dispozitive electronice nu mai sunt pe deplin conștienți de cuprinzătoarea gamă de conectori compacți, moderni și potriviți pentru aplicații IoT. Cu toate acestea, conectorii sunt componente extrem de importante în multe facilități IoT. Companii precum Farnell oferă o linie completă de soluții de conectare pentru aceste aplicații, în special conectori mici, ideali pentru senzori și noduri IoT.
Conexiunile prin cablu pot fi preferate din mai multe motive. De exemplu, rețelele cu fir oferă adesea mai multă elasticitate și robustețe în medii zgomotoase din punct de vedere electric, unde o comunicație fiabilă și fără interferențe are o importanță enormă. Similar, în medii dure, este nevoie de o varietate de conectori Ethernet industriali, care să funcționeze semnificativ mai bine decât ceea ce oferă tehnologia wireless, inclusiv de conectori compatibili IP care oferă protecție împotriva pătrunderii apei, prafului și altor elemente. În astfel de aplicații, conectorii trebuie să aibă un factor de formă compact, pentru a minimiza dimensiunile plăcii de circuit; conectorii standard RJ45 sunt de obicei prea mari.
Conectori adecvați pentru IoT sunt, de exemplu, interfețele de date RJ45 Industrial Ethernet de la Harting.
Exemple de conectori adecvați pentru IoT sunt interfețele de date RJ45 Industrial Ethernet de la Harting, care dispun de mecanisme intuitive de blocare, conectare rapidă, fără scule, precum și de carcase din termoplastic sau metal. Acești conectori permit viteze de transfer de date de până la 10GB/s, sunt proiectați în conformitate cu standardele IP20, IP54, IP65 și IP67, iar unele dintre aceste dispozitive suportă 4 × 48V/16A sau 3 × 300V/16 A, în funcție de cerințele utilizatorului final.
Harting – Interfețele de date RJ45 Industrial Ethernet au un mecanism de blocare intuitiv și o conexiune rapidă fără utilizarea altor instrumente. Învelișul este fabricat din material termoplastic sau metal rezistent.
De asemenea, sunt disponibile interfețele Ethernet pentru aplicații industriale din gama de produse Harting, care oferă o alternativă extrem de compactă la RJ45 (necesitând 70% mai puțin spațiu). Denumită generic “micul gigant” al aplicațiilor IoT, familia ix formată din conectori robuști plug-in oferă performanță Cat6a pentru 1-10GB/s Ethernet. Acești conectori sunt foarte potriviți pentru medii industriale dure și asigură o transmisie sigură a datelor cu imunitate ridicată la interferențe EMC.
Pentru unele aplicații IoT, cum ar fi monitorizarea condițiilor de mediu în zona de logistică, ar putea fi necesară utilizarea conectorilor cu porturi USB integrate. Conectorii universali de la TE Connectivity se potrivesc foarte bine pentru rețelele IoT, aceștia oferind transmisii de semnale bidirecționale și simultane la viteze mari (12MB/s) sau mici (1.5MB/s) – așa cum sunt cerute în sistemele USB. Ușor de instalat, sistemele TE includ un conector BMR cu patru poziții, cu montare pe PCB (BMR – board-mount receptacle) și un conector fixat pe cablu. Pentru flexibilitate și versatilitate în toate tipurile de aplicații USB, Conectorii BMR sunt disponibili în diferite configurații: standard, Type B, suprapuși sau alăturați. În timp ce conectorii USB Type C sunt suficient de mici pentru a fi folosiți în telefoanele celulare, conectorii Micro-USB 2.0 sunt cei mai mici conectori de acest fel, care permit transmiterea rapidă, de încredere și robustă a datelor. Pentru transferul de date de zece ori mai rapid decât cu USB 2.0, dezvoltatorii pot alege dintr-o gamă de conectori USB 3.0 care acceptă viteze de transfer de date de până la 5GB/s.
Un alt motiv pentru a utiliza senzori cu fir este nevoia de a face față provocărilor din aplicațiile de radio-frecvență (RF) sau mediile industriale zgomotoase. Deși multe aplicații IoT nu folosesc antene externe, totuși, acestea se pot dovedi utile, adesea, în mediile RF solicitante, care necesită o comunicație mai fiabilă decât senzorii wireless.
Harting – Cablu de conectare pentru interfața de date RJ45 Industrial Ethernet
Deși Wi-Fi, Bluetooth și Zigbee nu pot oferi conexiuni fără interferențe pe distanțe lungi, aceste tehnologii permit integrarea RF rapidă și ușoară în sistemele conectate, făcându-le foarte potrivite pentru a suporta soluții compacte pentru furnizarea de conexiuni la internet și transmisii de date de înaltă performanță. Molex oferă o gamă de antene ceramice și LDS/MID IoT (2.4GHz/5GHz și 900 MHz) extrem de înguste pentru conectorii săi. Molex oferă, de asemenea, soluții RF complete pentru aplicații de înaltă frecvență, care permit o integritate superioară a semnalului în cele mai solicitante medii. Disponibili într-un format extrem de mic (un profil de doar 1.8mm), precum și în unități RF mai mari, conectorii coaxiali împreună cu ansamblurile de cabluri de la Molex operează într-un interval larg de frecvențe, de la DC la 65GHz.
Conectori diferiți pentru cerințe diferite
Desigur, există o mulțime de conectori care oferă o gamă largă de funcții pentru aplicațiile IoT, iar atunci când alegeți conectorul potrivit, nu numai că performanța necesară este un criteriu important, dar trebuie să aveți grijă să păstrați dimensiunile nodurilor și senzorilor IoT cât mai mici.
Conectori de memorie
Chiar dacă lipirea memoriei direct pe placa de circuit imprimat reduce spațiul necesar, acest lucru poate duce la pierderea flexibilității. De aceea, mulți proiectanți aleg modulele de memorie care le permit să extindă memoria disponibilă atunci când au nevoie de procesare suplimentară sau de alte opțiuni. Atât Molex, cât și TE Connectivity oferă soluții bune în acest domeniu, reprezentate de o gamă largă de conectori de memorie și de module speciale de memorie pentru aplicații server, de stocare și de comunicație, care îndeplinesc diferitele cerințe ale clienților.
Conectori ‘board-to-board’
De multe ori, dezvoltatorii de sisteme IoT utilizează aplicații de conectare paralelă placă-la-placă pentru a permite o mai mare flexibilitate (cum ar fi conectarea diverșilor senzori la o placă standard de comunicație), iar conectorii placă-la-placă fabricați de TE Connectivity sunt special proiectați pentru o astfel de stivuire paralelă. Aceste unități versatile – ideale pentru aplicații în care există constrângeri de spațiu – folosesc conectori D-Sub ce pot fi utilizați într-un spectru larg de aplicații de interconectare.
Conectorii FH extrem de plați (FH – FreeHeight) oferă o gamă largă de dimensiuni (și număr de pini), de la 40 la 440, cu pasul de 0.5, 0.6, 0.8 și 1.0 mm. Prin împerecherea diferitelor combinații de înălțimi ale sistemului de conectare (priză/soclu), se pot realiza înălțimi ale stivei între 4 și 20 mm (în increment de 1 mm). Dacă este necesară o economie suplimentară de spațiu, conectorii flexibili placă-la-placă permit plăcilor să fie plasate în orice poziție, astfel încât să se obțină reducerea amprentei echipamentului.
În același timp, conectorii flexibili pentru cablu pot oferi o densitate de conexiune extrem de ridicată, combinată cu un pas foarte mic. Ca răspuns la cererea din ce în ce mai mare pentru conexiuni mai mici și mai fiabile, Molex a dezvoltat o gamă de soluții de interconectare profil mic/densitate înaltă, cu pași de la 0.2 și 2.0 mm și modele cu dublu-contact, care cresc fiabilitatea conexiunii.
Conectorii coaxiali de la Molex sunt disponibili în format D-Sub cu un profil de doar 1.8 mm, precum și în unități RF mai mari.
Conectori de alimentare și pentru transmisie de date
În timp ce unii senzori wireless oferă o durată de viață a bateriei de până la 20 de ani, există multe aplicații IoT, în special în IIoT (Internet Industrial of Things), unde alimentarea cu fir a dispozitivelor elimină necesitatea înlocuirii bateriilor. Bucurându-se de avantajul cablării, dezvoltatorii pot integra, de asemenea, procesoare și dispozitive periferice mai puternice în proiectele lor.
Acolo unde performanța și transferul de date trebuie să se combine, conectorii de 2mm, precum cei de la Samtec, sunt o opțiune standard. Compania produce o serie de modele, precum socluri, headere, terminale și prize pentru stivuire paralelă, disponibile în variante plate sau înalte, cu densitate înaltă, utilizate pentru conectarea mai multor plăci de circuit. Diferitele opțiuni disponibile includ orientări verticale și orizontale (în unghi drept), precum și variante THT, SMT, Press-fit și Pass-Through.
Pentru dezvoltatorii IoT, care au nevoie de un factor de formă și mai compact decât conectorii obișnuiți de 2 mm, TE oferă conectori de 1.5 mm din linia de produse AMP CT, acestea fiind sunt soluții de conectare cablu-la-placă, iar Samtec oferă socluri și benzi terminale pentru soluții paralele de conectare a plăcilor cu pas de 1,27 mm. Aceste produse robuste și ieftine combină un design cu profil redus, densitate ridicată și sunt disponibile într-o varietate de orientări și tipuri de contact.
Samtec oferă dezvoltatorilor posibilitatea de a identifica cu ușurință opțiunea de conectare necesară printr-un configurator ușor de utilizat.
Conectori cu indici de protecție
După cum am menționat anterior, unele aplicații necesită soluții IoT care trebuie să fie rezistente la pătrunderea apei sau a prafului. Produse precum seria ușoară de conectori industriali Han de la Harting îndeplinesc această cerință. Conectorii pot transmite atât energie cât și date și sunt foarte potriviți pentru conectarea dispozitivelor de încălzire sau de răcire, suflantelor, unităților de control, sistemelor de iluminat, driverelor și benzilor transportoare. Pentru instalații exterioare, gama oferă protecție împotriva pătrunderii prafului și lichidelor până la IP65.
Conectori configurabili
Desigur, spațiul este un factor cheie pentru majoritatea aplicațiilor IoT și IIoT. Așadar, în loc să folosiți produse standard (de pe raft) care au mai multe contacte decât este necesar și ocupă spațiu inutil, este adesea logic să folosiți conectori care pot fi configurați pentru a satisface cerințele exacte ale unei instalații. Din acest motiv, Samtec oferă dezvoltatorilor capabilitatea de a crea conectorul de care au nevoie, cu ajutorul un configurator autentic, ușor de utilizat.
Fiabilitatea și costul sunt critice
În același timp, fiabilitatea și costul sunt printre cele mai importante criterii de selecție a conectorului potrivit pentru o anumită aplicație. Acesta este motivul pentru care TE Connectivity a dezvoltat gama de conectori FASTON cu montare rapidă, care include conectori cu un design plat, cu forță scăzută la înserare și cu utilizare în aplicații cu temperaturi ridicate. Disponibili în versiuni izolate și neizolate, prizele de curent încorporează o configuraţie cu role bifazată şi o adâncitură pentru montarea unui suport-consolă ce va permite înserarea uşoară şi îmbunătăţeşte rezistența interfeţei clapetei.
Concluzie
Este clar că, deși există nenumărate avantaje pentru conectivitatea wireless atunci când proiectăm sisteme și instalații IoT, există o piață semnificativă și pentru sistemele de conexiune hardware, prin conectori și multe alte module sofisticate, pentru a putea capta și partaja date pe distanțe lungi la o putere foarte mică.
Specialiștii din piață au creat un portofoliu vast de soluții de conectare pentru aplicații IoT, acestea putând fi furnizate și sprijinite de Farnell, indiferent de cerințele de instalare ale clienților. Mici, fiabile, puternice, robuste și fără baterii – acestea sunt avantajele oferite de sistemele de conectivitate bazate pe hardware de care proiectanții IoT trebuie să fie conștienți atunci când dezvoltă noi aplicații.
Autor:
Cliff Ortmeyer, Director Global Marketing Tehnic, Farnell
https://ro.farnell.com