eng
На основе спецификации USCAR 050 для автомобильной промышленности
Рассмотрены новые разъемы компании Molex, разработанные в соответствии со стандартами SAE/USCAR, которые позволяют снизить общую стоимость электрооборудования и в то же время сохранить необходимый уровень безопасности и надежности.
Рассмотрены новые разъемы компании Molex, разработанные в соответствии со стандартами SAE/USCAR, которые позволяют снизить общую стоимость электрооборудования и в то же время сохранить необходимый уровень безопасности и надежности.
Теги: connectors molex uscar 050 разъемы
По [1]данным отчета аналитической компании Bishop & Associates о состоянии рынка разъемов и кабельных соединений, в течение последних десяти лет количество электронных систем и электрических соединителей в автомобиле ежегодно увеличивается на 8–10% [1]. Наибольшее развитие получили коммуникационные и навигационные системы, системы обеспечения комфорта и безопасности, а также информационно-развлекательные системы. Использование в них традиционных соединителей связано с риском отказа систем и технологическими трудностями, поскольку они не удовлетворяют более жестким механическим, климатическим и другим специфическим требованиям автотранспортной отрасли. В частности, при эксплуатации электрических разъемов в автомобиле должна быть предусмотрена их защита и фиксация, механическая и цветовая маркировка, использование монтажных клипс и пр. Возникла необходимость разработки новых миниатюрных многоконтактных и высокоплотных соединительных систем для автомобилей с учетом современных требований.
Сертификацией автомобильного оборудования занимается Американский совет по исследованиям в автомобильной промышленности (US Council for Automotive Research – USCAR), созданный американскими компаниями – производителями автомобилей GM, Ford и Chrisler. Кроме того, USCAR оказывает поддержку исследованиям и разработкам в области автомобильных технологий. В 1994 году было организовано Партнерство в сфере компонентов электрических проводных систем (Electrical Wiring Component Applications Partnership – EWCAP), которое отвечает за автомобильное электрооборудование и электронику [2]. USCAR / EWCAP разрабатывают открытые и доступные для компаний стандарты для соединительных систем автомобиля, на основе которых любая компания может наладить производство разъемов без дополнительных затрат на лицензирование. Таким образом, достигается высокий уровень стандартизации и унификации электрических соединительных систем в автомобиле.
В связи с возросшими требованиями к соединительным системам автомобиля, необходимостью уменьшения габаритов и массы электронных устройств и жгутов проводов, USCAR разработала новую спецификацию для соединительных систем – USCAR 050. Эта спецификация отличается уменьшенным до 0,5 мм базовым размером контактов, благодаря чему можно увеличить плотность и количество электрических цепей в соединителе при сохранении или даже снижении габаритов. Следует отметить, что меньшая коммутируемая мощность, обусловленная уменьшением сечения контактов, не ухудшает характеристик разъемов, поскольку большинство цепей в современных цифровых электронных системах рассчитаны на коммутируемые токи на уровне единиц или десятков миллиампер. Кроме базовых контактов 0,5 мм, USCAR стандартизировала новые интерфейсы соединений.
На основе спецификации USCAR 050 компания Molex разработала миниатюрные негерметичные разъемы серии Mini50 с шагом контактов 2,0 мм (рис.1). Разъемы Mini50 имеют вдвое меньшие размеры по сравнению с базовым интерфейсом предыдущей спецификации USCAR 064 (рис.2). Такие компактные разъемы идеально подходят для ограниченных пространств автомобиля, например, навигационных и мультимедиа систем, систем безопасности, зеркал, видеокамер, осветительных приборов и т. д. Эти разъемы снижают общий вес жгутов, для них можно применять провода меньших размеров (табл.1).
В отличие от разъемов других компаний соединители Mini50 имеют интегрированные независимый вторичный замок (Independent Secondary Lock – ISL) для фиксации терминалов и опциональный фиксатор разъема (Connector Position Assurance – СРА) (рис.3). Эти элементы являются частью корпуса, что позволяет сократить номенклатуру компонентов и снизить складские расходы и затраты на логистику. Вилки на плату Mini50 доступны как вертикальные, так и под прямым углом, что облегчает прокладку жгутов и повышает гибкость конструкции. Для корпусов вилок используется высокотемпературный термопластик, выдерживающий ИК-излучение и пайку волной при максимальной температуре 260 °C. Вилки Mini50, предлагаемые в вариантах монтажа в отверстия и для поверхностного монтажа, могут паяться в едином технологическом цикле вместе с другими электронными компонентами, что снижает стоимость производства изделия [3].
Molex разработала также герметичную версию разъемов Mini50 со степенью защиты IP69K – Mini50 Sealed, которая нашла широкое применение в автомобильных датчиках, камерах и радарах (рис.4). В состав серии входят разъемы на 2, 4, 6 и 10 контактов. Модульная конструкция колодки позволяет по запросу заказчиков легко интегрировать в разъем радиочастотные и высокоскоростные интерфейсы. USCAR в 2016 году планирует стандартизировать серию герметичных разъемов Mini50 Sealed.
В результате широкого внедрения интеллектуальных систем обеспечения комфорта и безопасности, коммуникационных и информационно-развлекательных систем увеличилось количество предлагаемых комплектаций автомобиля. Появилась возможность заказа автомобиля с уникальным набором опций и возникла потребность в разработке гибких соединительных систем, позволяющих создавать для конкретной комплектации автомобиля уникальную конфигурацию соединений на основе унифицированного набора по принципу конструктора Lego. Таким способом можно снизить стоимость устройства за счет уменьшения количества контактов в разъеме.
Для этих целей компания Molex наладила выпуск серии гибридных соединителей Stac64 на основе базовой системы контактов 0,64 мм, сертифицированной USCAR. С появлением новой системы контактов с базовым размером 0,5 мм Molex разработала и в 2017 году запускает в серийное производство обновленную серию негерметичных гибридных соединителей StAK50h (рис.5). Серия StAK50h, отвечающая не только USCAR, но и требованиям немецкой ассоциации автопроизводителей АК, состоит из набора колодок, которые можно состыковывать в многокарманный разъем в соответствии с конкретной спецификацией заказчика (табл.2). Состыковка колодок однократная, в дальнейшем неразборная.
В состав серии гибридных соединителей StAK50h входят разъемы с контактами трех базовых размеров 0,5; 1,2 и 2,8 мм [4]. Серия обеспечивает коммутацию как микромощных, так и силовых сигналов (контакты рассчитаны на токи от 50 мкА до 30 А). Колодки имеют цветовую и механическую кодировку, что облегчает сборку в условиях конвейера. Согласно требованиям USCAR/AK все гнездовые колодки снабжены фиксаторами ISL и СРА.
Благодаря появлению новой спецификации системы контактов с базовым размером 0,5 мм была проведена модификация также герметичных многоконтактных соединителей контроллеров управления. В данном случае уменьшение размеров контактов дает максимальный эффект. Например, в результате перехода на контакты 0,5 мм габариты вилки разъемов Molex уменьшились при существенном увеличении количества контактов – с 90 до 120 (рис.6).
Для контроллеров управления двигателем внутреннего сгорания компания Molex разработала новую серию соединителей Compactus, удовлетворяющую требованиям EURO-6 / EURO-7 (рис.7). Разъемы двухкарманной конфигурации позволяют конструктивно отделить жгут проводов системы управления от жгута проводов бортового электрооборудования, что упрощает формирование комплектаций автомобилей с разными двигателями [5]. Предлагается несколько вариантов двухкарманных вилок Compactus на основе жгутовых колодок с разными типами и количеством контактов (табл.3). В разъемах Compactus применяются системы контактов 0,5; 1,0 и 2,8 мм, которые обеспечивают коммутацию сигналов и питания (токи до 30 А).
Для облегчения монтажа многоконтактного соединителя Compactus на печатную плату (ПП) выводы выполнены под запрессовку по технологии Press-Fit (рис.8). Благодаря этому исключается сложный и трудоемкий процесс пайки выводов, упрощается процесс сборки, повышается качество изделия, что благоприятно сказывается на экологии производства. Технология Press-Fit уже более 20 лет серийно используется в автотранспортном электрооборудовании и подтвердила свою надежность и долговечность. Для автомобильных применений в соответствии с требованиями стандарта IEC 60352-5 компания Molex разработала 0,5-мм выводы типа "игольное ушко" под запрессовку – EON050 (см. рис.8). Использование подобного типа выводов позволяет создать соединитель с шагом контактов до 1,8 мм и уменьшить размер отверстия контактной площадки ПП с 1,0 (в выводе EON064) до 0,6 мм, что расширяет возможности трассировки высокоплотного разъема на ПП. Кроме того, снижаются усилия запрессовки вывода и всего соединителя, а это, в свою очередь, уменьшает механические стрессовые воздействия на ПП при монтаже.
Более детальную информацию, а также документацию на соединители Molex можно найти на сайте www.molex.com.
Новые соединительные системы компании Molex на основе спецификации USCAR 050 позволяют уменьшить размеры электрических разъемов и электронных узлов автомобиля при одновременном увеличении их сложности и функциональности. Компоненты, предназначенные для эксплуатации в жестких электрических, механических и климатических условиях, отвечают всем требованиям стандартов USCAR/АК. Широкий выбор вариантов разъемов по типу и количеству контактов, учет в конструкции особенностей серийного производства обеспечивают возможность выбора оптимального и эффективного проектного решения, сокращения сроков разработки и запуска изделий в производство.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bishop & Associates Word Connector Market Hand Book, 2016.
2. USCAR Electrical Wiring Component Applications Partnership. – http://uscar.org.
3. Molex 987650-5442 Mini50 Unsealed Connection System presentation, 2016.
4. Molex 987651-1781 StAK50h Unsealed Connection System preliminary presentation, 2015.
5. Molex 987651-0191 Compactus Hybrid Sealed Connector System preliminary presentation, 2015.
Сертификацией автомобильного оборудования занимается Американский совет по исследованиям в автомобильной промышленности (US Council for Automotive Research – USCAR), созданный американскими компаниями – производителями автомобилей GM, Ford и Chrisler. Кроме того, USCAR оказывает поддержку исследованиям и разработкам в области автомобильных технологий. В 1994 году было организовано Партнерство в сфере компонентов электрических проводных систем (Electrical Wiring Component Applications Partnership – EWCAP), которое отвечает за автомобильное электрооборудование и электронику [2]. USCAR / EWCAP разрабатывают открытые и доступные для компаний стандарты для соединительных систем автомобиля, на основе которых любая компания может наладить производство разъемов без дополнительных затрат на лицензирование. Таким образом, достигается высокий уровень стандартизации и унификации электрических соединительных систем в автомобиле.
В связи с возросшими требованиями к соединительным системам автомобиля, необходимостью уменьшения габаритов и массы электронных устройств и жгутов проводов, USCAR разработала новую спецификацию для соединительных систем – USCAR 050. Эта спецификация отличается уменьшенным до 0,5 мм базовым размером контактов, благодаря чему можно увеличить плотность и количество электрических цепей в соединителе при сохранении или даже снижении габаритов. Следует отметить, что меньшая коммутируемая мощность, обусловленная уменьшением сечения контактов, не ухудшает характеристик разъемов, поскольку большинство цепей в современных цифровых электронных системах рассчитаны на коммутируемые токи на уровне единиц или десятков миллиампер. Кроме базовых контактов 0,5 мм, USCAR стандартизировала новые интерфейсы соединений.
На основе спецификации USCAR 050 компания Molex разработала миниатюрные негерметичные разъемы серии Mini50 с шагом контактов 2,0 мм (рис.1). Разъемы Mini50 имеют вдвое меньшие размеры по сравнению с базовым интерфейсом предыдущей спецификации USCAR 064 (рис.2). Такие компактные разъемы идеально подходят для ограниченных пространств автомобиля, например, навигационных и мультимедиа систем, систем безопасности, зеркал, видеокамер, осветительных приборов и т. д. Эти разъемы снижают общий вес жгутов, для них можно применять провода меньших размеров (табл.1).
В отличие от разъемов других компаний соединители Mini50 имеют интегрированные независимый вторичный замок (Independent Secondary Lock – ISL) для фиксации терминалов и опциональный фиксатор разъема (Connector Position Assurance – СРА) (рис.3). Эти элементы являются частью корпуса, что позволяет сократить номенклатуру компонентов и снизить складские расходы и затраты на логистику. Вилки на плату Mini50 доступны как вертикальные, так и под прямым углом, что облегчает прокладку жгутов и повышает гибкость конструкции. Для корпусов вилок используется высокотемпературный термопластик, выдерживающий ИК-излучение и пайку волной при максимальной температуре 260 °C. Вилки Mini50, предлагаемые в вариантах монтажа в отверстия и для поверхностного монтажа, могут паяться в едином технологическом цикле вместе с другими электронными компонентами, что снижает стоимость производства изделия [3].
Molex разработала также герметичную версию разъемов Mini50 со степенью защиты IP69K – Mini50 Sealed, которая нашла широкое применение в автомобильных датчиках, камерах и радарах (рис.4). В состав серии входят разъемы на 2, 4, 6 и 10 контактов. Модульная конструкция колодки позволяет по запросу заказчиков легко интегрировать в разъем радиочастотные и высокоскоростные интерфейсы. USCAR в 2016 году планирует стандартизировать серию герметичных разъемов Mini50 Sealed.
В результате широкого внедрения интеллектуальных систем обеспечения комфорта и безопасности, коммуникационных и информационно-развлекательных систем увеличилось количество предлагаемых комплектаций автомобиля. Появилась возможность заказа автомобиля с уникальным набором опций и возникла потребность в разработке гибких соединительных систем, позволяющих создавать для конкретной комплектации автомобиля уникальную конфигурацию соединений на основе унифицированного набора по принципу конструктора Lego. Таким способом можно снизить стоимость устройства за счет уменьшения количества контактов в разъеме.
Для этих целей компания Molex наладила выпуск серии гибридных соединителей Stac64 на основе базовой системы контактов 0,64 мм, сертифицированной USCAR. С появлением новой системы контактов с базовым размером 0,5 мм Molex разработала и в 2017 году запускает в серийное производство обновленную серию негерметичных гибридных соединителей StAK50h (рис.5). Серия StAK50h, отвечающая не только USCAR, но и требованиям немецкой ассоциации автопроизводителей АК, состоит из набора колодок, которые можно состыковывать в многокарманный разъем в соответствии с конкретной спецификацией заказчика (табл.2). Состыковка колодок однократная, в дальнейшем неразборная.
В состав серии гибридных соединителей StAK50h входят разъемы с контактами трех базовых размеров 0,5; 1,2 и 2,8 мм [4]. Серия обеспечивает коммутацию как микромощных, так и силовых сигналов (контакты рассчитаны на токи от 50 мкА до 30 А). Колодки имеют цветовую и механическую кодировку, что облегчает сборку в условиях конвейера. Согласно требованиям USCAR/AK все гнездовые колодки снабжены фиксаторами ISL и СРА.
Благодаря появлению новой спецификации системы контактов с базовым размером 0,5 мм была проведена модификация также герметичных многоконтактных соединителей контроллеров управления. В данном случае уменьшение размеров контактов дает максимальный эффект. Например, в результате перехода на контакты 0,5 мм габариты вилки разъемов Molex уменьшились при существенном увеличении количества контактов – с 90 до 120 (рис.6).
Для контроллеров управления двигателем внутреннего сгорания компания Molex разработала новую серию соединителей Compactus, удовлетворяющую требованиям EURO-6 / EURO-7 (рис.7). Разъемы двухкарманной конфигурации позволяют конструктивно отделить жгут проводов системы управления от жгута проводов бортового электрооборудования, что упрощает формирование комплектаций автомобилей с разными двигателями [5]. Предлагается несколько вариантов двухкарманных вилок Compactus на основе жгутовых колодок с разными типами и количеством контактов (табл.3). В разъемах Compactus применяются системы контактов 0,5; 1,0 и 2,8 мм, которые обеспечивают коммутацию сигналов и питания (токи до 30 А).
Для облегчения монтажа многоконтактного соединителя Compactus на печатную плату (ПП) выводы выполнены под запрессовку по технологии Press-Fit (рис.8). Благодаря этому исключается сложный и трудоемкий процесс пайки выводов, упрощается процесс сборки, повышается качество изделия, что благоприятно сказывается на экологии производства. Технология Press-Fit уже более 20 лет серийно используется в автотранспортном электрооборудовании и подтвердила свою надежность и долговечность. Для автомобильных применений в соответствии с требованиями стандарта IEC 60352-5 компания Molex разработала 0,5-мм выводы типа "игольное ушко" под запрессовку – EON050 (см. рис.8). Использование подобного типа выводов позволяет создать соединитель с шагом контактов до 1,8 мм и уменьшить размер отверстия контактной площадки ПП с 1,0 (в выводе EON064) до 0,6 мм, что расширяет возможности трассировки высокоплотного разъема на ПП. Кроме того, снижаются усилия запрессовки вывода и всего соединителя, а это, в свою очередь, уменьшает механические стрессовые воздействия на ПП при монтаже.
Более детальную информацию, а также документацию на соединители Molex можно найти на сайте www.molex.com.
Новые соединительные системы компании Molex на основе спецификации USCAR 050 позволяют уменьшить размеры электрических разъемов и электронных узлов автомобиля при одновременном увеличении их сложности и функциональности. Компоненты, предназначенные для эксплуатации в жестких электрических, механических и климатических условиях, отвечают всем требованиям стандартов USCAR/АК. Широкий выбор вариантов разъемов по типу и количеству контактов, учет в конструкции особенностей серийного производства обеспечивают возможность выбора оптимального и эффективного проектного решения, сокращения сроков разработки и запуска изделий в производство.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bishop & Associates Word Connector Market Hand Book, 2016.
2. USCAR Electrical Wiring Component Applications Partnership. – http://uscar.org.
3. Molex 987650-5442 Mini50 Unsealed Connection System presentation, 2016.
4. Molex 987651-1781 StAK50h Unsealed Connection System preliminary presentation, 2015.
5. Molex 987651-0191 Compactus Hybrid Sealed Connector System preliminary presentation, 2015.
Отзывы читателей
