Para identificar las tendencias y asegurar la utilización de las tecnologías más avanzadas, los clientes preguntan a menudo qué conectores logran actualmente una mayor aceptación.

Omnetics Connector Corporation ha conseguido un crecimiento exponencial de las ventas de la serie de conectores Metal Nano-D, desarrollada en cumplimiento de la especificación número 32139 del estándar militar para interconexiones robustas, de tamaño reducido y alta densidad. Los conectores Nano-D destacan por su paso entre patillas de 0,635mm, a diferencia del antiguo conector Micro-D, de doble tamaño.

En general, el mercado de conectores está creciendo en seis áreas denominadas conjuntamente con el acrónimo FESTER, por ‘Faster’ (más rápido), ‘EMI-shielded’ (protegido frente a EMI), ‘Smaller’ (más pequeño), ‘Tough’ (resistente), ‘Easy to lock’ (cierre sencillo) y Rapid design and delivery (diseño y entrega rápidos). El conector Nano-D cumple todos estos requisitos y también se puede modificar rápidamente para adaptarse a todos los criterios de diseño de cada cliente o aplicación.

Entre las aplicaciones que impulsan la demanda de Nano-D se encuentran los dispositivos electrónicos vestibles o que llevan las personas en el cuerpo, utilizados en numerosos sectores, desde montañeros hasta tropas de tierra. La electrónica instalada en los cascos y los chalecos de los soldados ayudan a los militares a estar en contacto constante con el control del campo de batalla, así como para recibir mapas, imágenes e información crítica de otro tipo.

Otra aplicación que alimenta este auge de los conectores Nano-D corresponde a los vehículos aéreos no tripulados, generalmente debido a la demanda de robustez y peso ligero. Por las mismas razones, los fabricantes de robótica también están adoptando Nano-D. Es de destacar que este conector es lo suficientemente grande como para ofrecer 3 A de corriente por patilla si es necesario y, al mismo tiempo, el conector puede manejar datos de procesamiento de señal diferencial de alta velocidad, como señales USB de hasta 5Gb.

Mirando al futuro
Entre las áreas más importantes para Omnetics se encuentra la miniaturización robusta del procesamiento de señal digital a alta velocidad. Este ámbito se considera prioritario ya que probablemente estará disponible una evolución de sistemas Ethernet de alta portabilidad, ordenadores monotarjeta, sistemas portátiles de vigilancia que capturan grandes volúmenes de datos, y tecnologías emergentes de chip, centradas en el procesamiento de datos a velocidades cada vez más altas.

Entre los nuevos productos disponibles se encuentran los conectores HDMI y USB-C, más pequeños y robustos que sus homólogos existentes de tipo estándar. A menudo existen requisitos para un conector de formato USB estándar en el extremo de un cable de cobre y un conector de alta densidad en el otro. Teniendo esto en cuenta, Omnetics trabaja estrechamente con varios diseñadores de cable para establecer un nuevo nivel de innovación y prestaciones que va más allá de los productos comerciales actualmente disponibles.

Por buenas razones, los ingenieros de diseño suelen estar a menudo dispuestos a informarse sobre las características especiales de los conectores híbridos y cables, que reducen el número de cables del sistema, necesitan menos espacio allí donde el conector llega hasta el módulo y en última instancia permiten que el cliente ahorre dinero. En Omnetics, los conectores híbridos se centran en configuraciones rápidas a medida que integran varias tecnologías de señal en un solo conector y cable.

Diseños especiales
Aunque Omnetics ofrece un determinado número de conectores híbridos estándar, la fase cada vez más corta entre diseño y producto hace que la compañía trabaje más con diseñadores que traten de cubrir unos determinados criterios. Por ejemplo, una exigencia habitual es la necesidad de combinar alimentación, señal y velocidad en el mismo conector.

Una vez recibido este requisito, Omnetics puede trabajar estrechamente con el ingeniero de diseño para determinar la magnitud de cada tipo de señal y la alimentación que se necesite para optimizar las prestaciones y la funcionalidad del conector en cada aplicación. El proceso suele empezar por el diseño de un conector estándar de tamaño micro o nano antes de modificar el aislamiento, las patillas y el zócalo. Se utiliza software para modelado de sólidos para acelerar esta fase del proyecto y, una vez finalizada, el diseño se envía directamente al cliente. Tras analizarlo se emplea una herramienta para el desarrollo rápido de prototipos que practica en el aislante los orificios correctos para que las patillas encajen con los zócalos seleccionados.

Es muy importante contar en todas las fases de estos proyectos con expertos en los principales aspectos de tipo técnico. Por ejemplo, cuando se combinan los requisitos de velocidad y alimentación, el diseño del cable se convierte en un elemento clave. Los pares de señal diferencial de alta velocidad se deben trenzar en un proceso de envoltorio que acelera las prestaciones antes de añadir hilos de drenaje. Los tres hilos se protegen a continuación con una lámina metálica para evitar interferencias de ruido hacia y desde el cableado adyacente. También se sabe que las señales de alimentación generan zumbido, ruido o fluctuación (jitter) en el cable y el conector. De ahí que los elementos híbridos se aíslen o coloquen apartados de los cables de señal de menor tensión.

Tamaño compacto, peso ligero, robustez y transmisión de señal a mayor velocidad suelen ser algunas de las características especiales de los conectores híbridos de Omnetics. Como resultado de ello se ha multiplicado el interés por los conectores híbridos, especialmente porque se pueden desarrollar prototipos especiales en función de los requisitos del cliente. Los ingenieros ya no tienen que elegir entre tamaño o función gracias a estos conectores.

Tecnología chip
En el futuro, la tecnología chip podría demostrar que es el factor impulsa el desarrollo de cables y conectores. Es destacable que la tecnología C-MOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) ha alcanzado unas velocidades más elevadas y que el mercado ofrece un mayor número de dispositivos de GaAs (arseniuro de galio) y GaN (nitruro de galio), sobre todo para tensiones y corrientes más bajas. A medida que aumentan los requisitos de velocidad y tensión se necesitarán cables y conectores cada vez más pequeños.
La miniaturización de interconexiones y conectores híbridos trae consigo, desde luego, algunos retos. Cuando se utilizan cables y conectores híbridos, la placa de circuito impreso debe estar diseñada de forma que se pueda adaptar a diferentes señales recibidas de las proximidades. Las señales de alimentación suelen entrar en la placa por la parte posterior, mientras que las señales de alta velocidad llegan por la parte frontal. Aunque los ingenieros de diseño desean disfrutar de las ventajas que supone combinar señal y alimentación, también deben a conducir la señal que entra y sale de la placa. Además, la señal diferencial de alta velocidad llega mediante un par de cables, por lo que ambas señales deben tener la misma longitud para el procesador. Cualquier diferencia en el tiempo de llegada de la señal provoca un sesgo (skew) de la señal hasta llegar a la pixilación o la ausencia de señal.

Tendencias de la miniaturización

La miniaturización de los conectores híbridos ha aumentado la demanda de un hardware de pequeño pero resistentes de retención o bloqueo entre el conector y el zócalo. Está claro que encontrar espacio y evitar herramientas es importante, de ahí que se hayan desarrollado y comprobado los nuevos conectores de retención de Omnetics para que superen los mismos estándares de superan los estándares de choques y vibraciones de los antiguos conectores que necesitan tornillos.

Todo esto lleva a la siguiente pregunta: ¿cuándo alcanzará sus límites la miniaturización? Para llegar a una respuesta habría que recordar que la gestión de la integridad de la señal siempre ha sido el elemento clave en la tecnología de los conectores. Omnetics ha comprobado el número de ciclos de conexión y desconexión que puede resistir un conector, una característica clave para un fallo potencial. Los conectores fabricados por Omnetics alcanzan más de 10.000 ciclos de conexión y desconexión sin fallos, mientras que algunos diseños de conectores miniaturizados de la competencia fallan con una cifra mucho más baja.

Finalmente, la retención y conexión física seguirá planteando retos a la industria a medida que los conectores disminuyan su tamaño. Además, la robustez y fiabilidad del cable – debido a la reducción de tamaño de los hilos de conexión internos y del diámetro del cable – pueden imponer límites algunos diseños. A largo plazo, el acoplamiento inductivo basado en proximidad puede ser más o menos habitual, de forma parecida a la forma de cargar muchos teléfonos móviles acercándolos a una fuente de energía.

Autor: Bob Stanton, Director de Tecnología, Omnetics Connector Corporation

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