简析物联网和IIOT以及工业4.0应用连接器

连接技术的发展对工业连接器提出了新的技术要求。连接器需要传输更高的速度、更高的频率和更小的尺寸，以及强度、可靠性和抗电磁干扰能力。
物联网是指电子产品的无线互联，从电器、设备、车辆到建筑控制系统。嵌入式电子元件，包括传感器、控制器、连接器和电缆，可以收集和交换数据，并被远程监控和控制。工业物联网(IIOT)是一个专门从事物联网制造、物联网、实时分析、机器学习和嵌入式系统集成的物联网，包括无线传感器网络、控制系统和自动化技术。与标准物联网相比，物联网增加了分析和知情响应的能力。这些先进的能力提高了制造业的效率、生产力和其他固有的工业4.0经济效益。工业4.0是第四次工业革命的一部分，包括智能工厂和灭灯制造。
物联网和工业4.0应用，如自动化生产线，需要高速连接组件，应满足高可靠性、高电磁干扰（EMI）和小空间的性能。
挑战关键物联网组件。
物联网、物联网和工业4.0技术的实施对这些互联网设备的互联组件提出了具有挑战性的新技术要求。包括更快的速度和更高的频率、更小的尺寸、更好的鲁棒性和可靠性，以及更强的抗电磁干扰能力（EMI）。预计到2025年，物联网设备数量将激增至754.4亿，10年将增长5倍。支持全球5G移动通信网络，为智能工厂、自主驾驶等新兴产业和社会生活铺平道路。
连接器在物联网和物联网应用中的主要挑战是不断增长的数据速率和不同组件的密度。可靠处理更高的数据速率需要新的连接器设计。同样，更高的板组件密度限制了物联网设备连接器的空间和组件定位距离，这是降低干扰风险的关键设计元素之一。另一个值得注意的挑战是，物联网设备的工作频率更高。30GHz的室外环境和90GHz的室内应用直接影响设备的设计，需要实现电磁兼容（EMC）。
夹层连接器满足物联网设计要求。
夹层连接器在现代、分级和网络系统架构中变得越来越重要，就像物联网设备的使用一样。越来越多的相关应用程序不得不面对巨大的空间限制，这是由于板组件密度更高和使用小组件产品的趋势。对这一趋势的反应是使用堆叠板进行系统集成。然而，这对连接器提出了更特殊的要求，因为PCB的数字数据传输速度通常达到10GB/s或更高。除了数据速度更快和板的复杂性增加外，板垛设计还需要增加连接密度。
目前，夹层连接器通常有数百个接触点，但相应的板直到最近才扩大。这意味着使用更大的连接器，这不利于许多现代电子设计所需的组件的小尺寸要求。将这些连接器分成几个小连接器是有意义的，这使得组装和连接更有优势。然而，这种方法可能会对传统的单波束接触造成公差问题，因此用户很少在板上放置多个夹层连接器，以节省空间。相反，ERNI微速系列等微型双光束接触夹层连接器使多个连接器容易放置在板上。它们还可以为开发人员提供更大的路由灵活性和更少的板层，并提供更高的承载电流能力和信号传输速度。
ERNI微速连接器系统。
ERNI微速连接器系统节省空间，抗干扰，支持高达25gb/s的数据速率，信号完整性好，可靠性好，鲁棒性好。板到板连接器的脚位间距为1.0mm，可垂直配置两行和三行。
夹层连接器在物联网应用中的关键特性。
物联网、IIOT和工业4.0应用的关键夹层连接器主要具有尺寸最小、接触密度尽可能大、可靠传输信号高达20GB/s、EMC高、差分和单端信号处理能力等特点。满足这些要求需要特殊的接触设计和配置。
与双束（Dual-Beam）相比，单束接触连接器在应用中偶尔会导致公差问题。物联网夹层连接器采用双光束，弹簧接触设计，表面宽，均匀光滑，镀金提高电导率，有效摩擦长度在1.5mm以内，润滑防止微动腐蚀。脚间距小至1.0mm，接触电阻低。
连接终结：表面安装技术（SMT）信号连接是高速夹层应用中最有益的，为压入式连接器提供了更好的信号完整性。压入式连接器所需的电镀通孔对噪声行为和反射有负面影响。根据不同的应用程序，用户可以选择SMT或通孔（THR）进行屏蔽板接触的外部布置。THR形式中屏蔽板接触的机械稳定性进一步提高，允许连接器模块布置，最大限度地减少空间浪费。
ERNI微速连接器。
ERNI微速连接器具有优化的触点设计和非常有效的屏蔽，满足了工业自动化、数据通信和电信应用所需的高速、高信号完整性等性能要求。
电磁兼容性（EMC）：连接脚间距和整体屏蔽在确定连接器阻抗方面起着关键作用。对于单端信号，通常为50ω（信号到地面），差异应用一般为100ω（信号到信号）。为了控制阻抗，减少串扰，改善差异信号之间的耦合，高速夹层连接器应配备特殊的屏蔽结构。
标准屏蔽结构，如EMC手指，可优异的抗发射电磁干扰（EMI）和抗静电放电（ESD）能力。EMC标签等特殊屏蔽设计通过减少电感耦合进一步提高了EMC性能。结合这两种机制，为物联网、IIOT和工业4.0应用提供最佳的屏蔽效果，需要高信号完整性和安全的数据传输。一些夹层连接器也用于电源屏蔽，使电流达到10A。
易用性和耐久性：具有盲配特性的夹层连接器，包括配合面的独特极、捕获连接器的方向、自对齐功能等。为了保证安全、可靠性和耐久性，工业环境中使用的夹层连接器也应使用强度高、耐高温的材料，尤其是小尺寸的外壳。这样可以保护接触免受损坏，支持系统冷却。精心制作的夹层连接器配合周期可达500次。
ERNI微速连接器。
ERNI微速连接器系统设计盲目，集成度高，可应用于恶劣环境，连接器高度多样，支持灵活布板。
灵活设计：各种物联网夹层连接器支持单端和差分信令，需要尽可能接地和灵活接线。各种公共端和母座连接器的高度范围也相对较宽，堆栈高度和板距离不同，为开发人员在板端设计提供了更多的选择。
除了原来的两排布局外，一些连接器供应商还提供三排版本，以实现更大的接触密度。在这些设计中，第三（中心）行可以布置接地，以减少两个信号行之间的行对行串扰。
设计支持：信号完整性分析在数据传输应用中变得越来越重要，特别是在许多物联网、物联网和工业4.0应用程序中。因此，除了设计支持外，夹层连接器供应商还应提供匹配的spice模型和PCB设计套件。
随着复杂物联网、物联网和工业4.0的不断发展，需要更高性能的连接器，并提高数据传输的速率和密度。连接器设计必须尽量减少数据速率和密度增加的负面影响，包括EMI和串扰。坚固的夹层连接器使设计师能够在不损害工业设计所需的坚固机械性能的情况下满足这些应用要求。夹层连接器解决方案结合了坚固性、耐久性、小尺寸等特点，是物联网应用的理想选择。