Las exigencias de la industria se pueden resumir en varios requisitos básicos: menor tamaño, peso más ligero, mayor rendimiento (que puede implicar una potencia más elevada) y un coste más bajo. Un acrónimo en inglés que abarca todos estos requisitos: SwaP-C (size, weight and Power – Cost) es perfectamente válido para seleccionar conectores de alta fiabilidad.

La interconexión es un tema interesante porque se exige que los conectores desempeñen una doble función. Por un lado deben garantizar la transferencia de señales eléctricas, a veces de potencia, entre una y otra parte del circuito. Pero también cumplen una función mecánica al unir físicamente cables y placas. A veces también juegan un papel estructural al asegurar la integridad de la señal y/o la continuidad de la alimentación en aplicaciones de alta fiabilidad como defensa o espacio, donde son habituales los niveles extremos de choques, vibraciones y fluctuaciones de temperatura. De ahí que haya que prestar mucha atención a los conectores utilizados.

Tomemos como ejemplo los CubeSats, unos satélites de muy pequeño tamaño y forma cúbica, cada uno de cuyos lados mide 10 cm y cuyo peso es inferior a 2 kg. Los CubeSats han sido desplegados por la Estación Espacial Internacional o han sido lanzados como cargas secundarias. A fecha de hoy ya se han lanzado miles de CubeSats.

Como es natural, el tamaño y el peso tienen una enorme importancia, pero como el objetivo del CubeSat es su lanzamiento al espacio con un bajo coste (el coste de lanzamiento oscila entre 60.000 y 100.000 dólares con un coste de construcción a partir de solo 50.000 dólares), también es necesario minimizar el coste de los componentes. Si pensamos en el sector de la electrónica de consumo, como las cámaras y otros dispositivos electrónicos personales portátiles, encontramos numerosos ejemplos de conectores muy económicos de peso ligero y tamaño miniatura. Sin embargo, en una aplicación aeroespacial o espacial estos conectores no podrían resistir los niveles de choques y vibraciones del lanzamiento. Un artículo de Dave Pignatelli, de la California Polytechnic State University, titulado ‘Improving Launch Vibration Environments for CubeSats’, explica que “los niveles (de choques y vibraciones) que sufre un CubeSat varían debido a diversos factores, entre ellos las características de vehículo de lanzamiento y de la prueba, el método de dispensación y limitación de la carga, así como la implementación del aislamiento”, pero “los niveles de CubeSat aislados internamente osciló entre 3,7 Grms y 4,4 Grms”, si bien en otras aplicaciones y configuraciones será mucho mayor. También existe el problema del cambio de temperatura. La trayectoria de vuelo de un satélite podría hacer que el CubeSat experimentara temperaturas muy elevadas o bajo cero al verse expuesto a la luz directa del Sol o al atravesar, como decía Pink Floyd, la cara oculta de la Luna.

Está claro que hace falta otro tipo de interconexión y muchas veces la opción preferida es un dispositivo comercial que cumpla los requisitos de rendimiento establecidos por organizaciones como la NASA o militares, pero que quizás no cumplan por completo las normas. Estos dispositivos a menudo son mucho más económicos que los dispositivos totalmente homologados para aplicaciones de defensa pero resisten las altas exigencias de los entornos adversos en los que se van a utilizar.

También hay que tener en cuenta otra cuestión: es posible que los conectores que cuenten con la certificación de la NASA fueran diseñados hace 30 o 40 años.

Si se trata del mercado espacial comercial, es posible que un conector que fue diseñado en la década de 1980 no sea el mejor componente para la aplicación en cuanto a tamaño, peso, rendimiento y coste (SWaP-C). También podría ser necesario adquirir dispositivos destinados al diseño de prototipos a un distribuidor (como Powell), que puede suministrar muestras disponibles en su stock. Los fabricantes de conectores de alta fiabilidad como Harwin se comunican a menudo con las empresas del sector especial comercial, que tratan desesperadamente de evitar las normas de la NASA y la ESA siempre que les es posible por esta razón y porque los conectores más antiguos de alta fiabilidad dejarían de ser adecuados. Lo que funcionaba con la sonda espacial Voyager 2 para investigar Neptuno hace 40 años no tiene por qué servir para desplegar una constelación de 300 satélites de comunicación de órbita baja para suministrar banda ancha a África. El reto es totalmente distinto.

Por tanto, resulta obvio que necesitamos una solución de interconexión moderna con las propiedades ambientales (choques, vibraciones, temperatura) de los dispositivos militares pero también con las ventajas en cuanto a espacio, peso y coste de un diseño mucho más reciente. Powell distribuye los productos de Harwin plc, un suministrador muy consolidado de soluciones de interconexión de alta fiabilidad. La compañía conserva los principales elementos de producción en su planta de Portsmouth (Reino Unido), por lo que está en condiciones de garantizar los máximos niveles de calidad. Hace varios años, la compañía presentó su familia de conectores Gecko, cuyo paso es de 1,25mm. Estos conectores ofrecían un importante ahorro de espacio frente a los conectores tradicionales de tipo Micro-D. Además, dado que su diseño se basa en un plástico robusto en lugar de metal, permiten un ahorro considerable de peso y coste.

Gama Gecko-MT
Harwin ha seguido ampliando la familia Gecko de alta fiabilidad mediante la incorporación de versiones de tipo mixto. Al complementar los contactos de datos con dos o más contactos de potencia (en configuraciones de potencia/datos de 1+8+1 o 2+8+2), los conectores Gecko-MT reducen todavía más el espacio y el peso en el hardware electrónico. Harwin también ha añadido recientemente seis nuevas disposiciones de los contactos formadas por 2 a 6 contactos de potencia y 4 a 24 contactos de señal. Su estructura no es simétrica, sino que los contactos de potencia se hallan en un extremo y los contactos de datos en el otro. Todas las configuraciones se caracterizan por una corriente máxima de 10A y 2,8A por contacto para potencia y datos, respectivamente.

La gama de conectores Gecko-MT está constituida por conectores hembra y macho para cable, así como por conectores hembra verticales y macho en ángulo recto para placa de circuito impreso. Estos componentes incorporan sujeciones atornilladas y resistentes de acero inoxidable (tanto en formato convencional como inverso) con el fin de asegurar la integridad de la interconexión incluso en los entornos más adversos de aplicación. Resisten vibraciones 20G y choques 100G, mientras que su rango de temperatura de trabajo va de -65°C a 150°C. También destaca por su baja desgasificación.

Los conectores Gecko-MT, que cubren datos y potencia en una única solución compacta y ligera, están muy optimizados para aplicaciones de aviación, defensa, espacio deportes de motor. Entre sus principales aplicaciones se encuentran la robótica, los vehículos aéreos no tripulados, la gestión de baterías y los satélites. Se encuentran disponibles en stock y a través de Powell, el distribuidor de Harwin. Los productos de cableado fabricados por Harwin también se pueden adquirir a través de Powell. Las herramientas para la unión fiable de cables y conectores puede ser cara, de ahí que la posibilidad de comprar un producto completo y probado ofrezca a los usuarios un importante ahorro de costes y una mayor tranquilidad.

Robert Webber, Especialista en Producto, Powell Electronics