Cavi flessibili affidabili per prodotti automotive e industriali

Dalle automobili alle attrezzature edili e agricole, i veicoli moderni sono dotati di componenti elettronici complessi che richiedono interconnessioni compatte ma affidabili. Un esempio lampante sono i gruppi batteria dei veicoli elettrici (EV). Con l'aumento della densità delle batterie, i progettisti devono trovare soluzioni di interconnessione che possano far risparmiare spazio e semplificare l'assemblaggio. Tutto questo non è facile, perché i connettori devono assicurare l'affidabilità a lungo termine anche in condizioni difficili.

I veicoli industriali e agricoli hanno esigenze simili. Prendiamo in considerazione i trattori a guida autonoma e guidati da satellite: se un connettore si guasta, l'unica risposta sicura potrebbe essere quella di fermare il veicolo per un'ispezione. Tuttavia, le colture e le condizioni meteorologiche non aspettano l'arrivo dei tecnici dell'assistenza e i tempi di fermo non pianificati possono causare perdite di fatturato o addirittura la perdita totale del raccolto.

La sfida del cablaggio di un veicolo moderno

Esiste un problema comune a tutte queste applicazioni: con l'elettronica dei veicoli che si fa sempre più complessa, anche il numero di interconnessioni aumenta. Un maggior numero di interconnessioni comporta maggior ingombro, nuovi punti di guasto potenziale e difficoltà di instradamento e installazione.

Per rispondere a queste preoccupazioni, i progettisti sono alla ricerca di sistemi di interconnessione che offrano:

• Un ingombro compatto e facilmente integrabile per adattarsi a progetti con vincoli di spazio
• Contatti meccanicamente robusti e resistenti alle vibrazioni per garantire l'affidabilità
• Funzionalità di gestione attente alla sicurezza, che aiutino a prevenire urti e mancate connessioni durante il servizio

Nelle applicazioni consumer, i circuiti stampati flessibili (FPC) e i cavi piatti flessibili (FFC) sono da tempo le soluzioni preferite per le interconnessioni con un numero elevato di conduttori in spazi ristretti. Nelle applicazioni automotive, queste interconnessioni, colloquialmente dette cavi a nastro, sono guardate con scetticismo. Per contro, i progettisti di sistemi automotive tendono a preferire i cablaggi tradizionali, che hanno caratteristiche di affidabilità ben note.

Per questo Hirose ha creato la serie di connettori FPC/FFC-scheda ad alte prestazioni TB4. Questi dispositivi migliorano significativamente la robustezza delle interconnessioni dei cavi flessibili, garantendo l'affidabilità dei cablaggi tradizionali e risultando ultracompatti e facili da montare.

Un approccio efficiente alla costruzione di interconnessioni nei veicoli

Il sistema di interconnessione serie TB4 (Figura 1) è un gruppo composto di tre parti: una presa montata sulla scheda, una spina con bloccaggio centrale che garantisce una connessione sicura senza ulteriori elementi di fissaggio e un fermo arancione che blocca in posizione il cavo FPC o FFC. Questo design salvaspazio ha un'altezza di accoppiamento dei connettori orizzontali di soli 4,5 mm, con un passo dei contatti di 1 mm che riduce al minimo la larghezza complessiva.

Figura 1: Il sistema di interconnessione serie TB4 ha una semplice struttura in tre parti, che fornisce interconnessioni robuste per i veicoli in un profilo ultraribassato. (Immagine per gentile concessione di Hirose)

La serie TB4 è classificata a 1,0 A e 100 V e supporta un'ampia gamma di requisiti di interconnessione veicolare. Oltre a queste specifiche elettriche, il progetto risponde alle principali problematiche legate all'uso di cavi flessibili in ambienti difficili. Le caratteristiche includono:

• Un meccanismo di contatto a due punti placcato in oro all'interno di ogni presa per un'elevata integrità del segnale anche in caso di ciclaggio termico e vibrazioni
• Un profilo di accoppiamento unidirezionale che impedisce l'inserimento errato e migliora la sicurezza durante la manutenzione
• Guide protettive che aiutano a proteggere dal contatto accidentale delle dita, riducendo il rischio di scossa elettrica
• Una costruzione che soddisfa gli standard RoHS3, senza alogeni e UL94V-0 in materia di infiammabilità e i requisiti USCAR-2 per i connettori elettrici automotive
• Due tipi di codifica (nero e grigio) che aiutano a prevenire il collegamento errato quando si utilizzano più gruppi TB4 vicini tra loro

Questa combinazione di caratteristiche consente collegamenti di cavi flessibili con l'affidabilità dei cablaggi tradizionali, pur riducendo notevolmente l'ingombro.

Disamina dei connettori serie TB4

La serie TB4 è disponibile in varie dimensioni e configurazioni per adattarsi a diverse applicazioni. Dove sono necessarie interconnessioni più grandi, la presa 26-TB4-30S-1H(800) (Figura 2) offre ai progettisti 30 posizioni in un ingombro compatto di 8,75 × 37,9 mm. Questa presa è dotata di un piccolo segno di polarizzazione che aiuta i tecnici dell'assistenza a verificare il corretto orientamento di accoppiamento. La spina corrispondente reca un segno simile.

Figura 2: Tutti i connettori TB4, incluso il modello 26-TB4-30S-1H(800) a 30 posizioni, prevedono un segno di polarizzazione per facilitare l'accoppiamento. (Immagine per gentile concessione di Hirose)

Il componente più piccolo della serie è la spina 26-TB4-10P-1F(800). Questo modello offre 10 posizioni di contatto in una larghezza di soli 17,9 mm. Come tutte le spine TB4, include anche una linguetta di spinta integrata per lo scollegamento senza attrezzi.

Figura 3: Il modello 26-TB4-10P-1F(800) a 10 posizioni è il connettore più piccolo della famiglia TB4. (Immagine per gentile concessione di Hirose)

L'elemento finale del sistema TB4 è un fermo che blocca in posizione il cavo a nastro. Il fermo 26-TB4-16RP-1(800) (Figura 4) a metà della serie si abbina alla spina a 16 posizioni. Il gruppo risultante ha una larghezza di 23,9 mm.

Figura 4: Il fermo 26-TB4-16RP-1(800) garantisce una tenuta sicura quando si inserisce un cavo FPC o FFC nella spina serie TB4 corrispondente. (Immagine per gentile concessione di Hirose)

Conclusione

I prodotti automotive, edili e agricoli dipendono tutti da interconnessioni specializzate per garantire un funzionamento affidabile e sicuro in progetti sempre più complessi. La serie TB4 di Hirose offre i vantaggi del risparmio di spazio delle interconnessioni FPC e FFC in questi ambienti esigenti, riducendo notevolmente le dimensioni delle interconnessioni e rispettando al contempo gli standard critici richiesti per la sicurezza e l'affidabilità dei veicoli.