Contenido patrocinado: no olvide los conectores al diseñar aplicaciones de IoT

Los expertos en Internet de las cosas (IoT) creen que la tecnología que cambia el planeta solo puede alcanzar su máximo potencial si se basa en sistemas de comunicaciones inalámbricas. Aunque una gran cantidad de nodos de IoT seguramente funcionarán con baterías y se conectarán de forma inalámbrica, todavía hay una gran proporción de sistemas de IoT que se beneficiarán del uso de sensores que están conectados a través de cables.

El problema para los responsables de diseñar e implementar redes IoT es qué tipo de conector utilizar. Hay muchas compañías que ofrecen una gama de conectores basados ​​en hardware que se adaptan bien a las aplicaciones de IoT, pero quienes buscan el mejor producto buscan factores diferenciadores. Los ingenieros quieren saber qué hace que un producto sea único, qué beneficios proporciona y si el proveedor tiene un amplio conocimiento del producto para respaldarlo en sus aplicaciones.

Por qué el futuro no es todo inalámbrico

Muchos ingenieros de diseño de hardware electrónico pueden ser perdonados por no ser plenamente conscientes de la gama de conectores compactos modernos para aplicaciones IoT. El enfoque en los últimos años se ha inclinado mucho hacia los sensores inalámbricos, pero la realidad es que los conectores cableados son componentes de vital importancia en muchas configuraciones de IoT. Empresas como Farnell ofrecen una amplia gama de diferentes soluciones de conector para estas aplicaciones, particularmente conectores pequeños que son ideales para adaptarse a sensores y nodos IoT.

Las conexiones cableadas pueden ser preferenciales por muchas razones. Por ejemplo, las redes cableadas a menudo pueden proporcionar mucha más resistencia y robustez en entornos eléctricamente ruidosos donde las comunicaciones confiables son esenciales sin ninguna interferencia. Del mismo modo, en entornos hostiles, tiene sentido utilizar una amplia gama de conectores Ethernet industriales que funcionan mucho mejor que la tecnología inalámbrica, incluidos los conectores con clasificación IP que brindan protección contra la entrada de agua, polvo y otros elementos. En tales aplicaciones, los conectores deben ofrecer factores de forma compactos para minimizar el espacio real de la placa de circuito; Los conectores RJ45 estándar suelen ser demasiado grandes.

Los ejemplos de conectores compatibles con IoT disponibles en la actualidad incluyen las interfaces de datos Ethernet industrial RJ45 de HARTING que incorporan características tales como mecanismos de bloqueo intuitivos, conexión rápida sin herramientas y campanas y carcasas de metal o termoplástico. Al ofrecer velocidades de transmisión de datos de hasta 10 Gbit / s, estos conectores tienden a estar clasificados para IP20, IP54, IP65 e IP67, mientras que algunos también proporcionan 4 x 48V / 16A o 3 x 300V / 16A, según los requisitos del usuario final. También está disponible la familia industrial ix de HARTING de interfaces Ethernet que ofrecen una alternativa miniaturizada al RJ45 (que requiere un 70% menos de espacio). Conocida como un "pequeño gigante" para aplicaciones IoT, la familia industrial ix consta de conectores enchufables robustos que pueden producir un rendimiento Cat6a para Ethernet de 1 Gbit / sa 10 Gbit / s. Ideales para entornos industriales hostiles, las unidades garantizan una transmisión de datos segura con alta inmunidad EMC a la interferencia.

Para algunas aplicaciones de IoT, como el monitoreo de las condiciones ambientales en el sector logístico, puede ser necesario usar conectores que incorporen conexiones USB. Ideales para redes IoT, los conectores universales de TE Connectivity proporcionan señales bidireccionales y simultáneas para velocidad máxima (12Mbps) o baja velocidad (1.5Mbps) utilizadas en sistemas USB. Fáciles de instalar, estos sistemas TE comprenden un único receptáculo montado en placa de cuatro posiciones (BMR) y un enchufe sobremoldeado para montaje en cable de acoplamiento. Para flexibilidad y versatilidad en todo tipo de aplicaciones USB, los BMR están disponibles en configuraciones estándar, tipo B, apiladas y de lado a lado. Si bien los conectores USB tipo C son lo suficientemente pequeños como para usar en teléfonos móviles, los conectores micro USB 2.0 son los conectores más pequeños de su tipo que son capaces de entregar datos confiables y robustos de datos de alta velocidad. Para transferir datos 10 veces más rápido que USB 2.0, los ingenieros de diseño pueden elegir entre una variedad de conectores USB 3.0 que admiten una velocidad de transferencia de datos de hasta 5 Gbit / s.

Otra razón para usar sensores cableados sería enfrentar los desafíos de radiofrecuencia (RF) de entornos tales como instalaciones industriales ruidosas. Aunque muchas aplicaciones de IoT no usarán antenas externas, a menudo pueden resultar ideales en estos difíciles entornos de RF donde se requieren comunicaciones más confiables que las que podrían proporcionar los sensores inalámbricos.

Aunque Wi-Fi, Bluetooth y Zigbee no pueden proporcionar conexiones sin problemas a largas distancias, estas tecnologías pueden permitir una integración de RF rápida y fácil en los sistemas conectados, lo que los hace ideales para ayudar a los dispositivos compactos a proporcionar conectividad de datos e Internet de alto rendimiento. Por ejemplo, Molex ofrece una gama de antenas de cerámica ultradelgadas y LDS / MID IoT de 2.4GHz / 5GHz y 900MHz junto con sus conectores asociados. Molex también ofrece soluciones completas de RF para un rendimiento de alta frecuencia al tiempo que ofrece una integridad de señal superior, incluso en entornos extremadamente exigentes. Disponible en formato ultramicrominiatura (con un perfil de tan solo 1,8 mm) como también en unidades de RF más grandes, los conectores coaxiales y los conjuntos de cables de Molex operan en un rango de frecuencias, desde CC a 65 GHz.

Diferentes conectores para diferentes necesidades.

Por supuesto, hay una gran cantidad de conectores que ofrecen una variedad de características adecuadas para aplicaciones de IoT y la selección del conector correcto es fundamental, no solo en términos de entregar el nivel de rendimiento requerido sino también para mantener la huella de los nodos y sensores de IoT para Un mínimo absoluto.

Conectores de memoria

Aunque soldar memoria directamente a una placa minimizará el espacio, también puede limitar la flexibilidad. Con esto en mente, muchos ingenieros eligen módulos de memoria, lo que les permite expandir la memoria disponible en caso de que necesiten procesamiento adicional u otras opciones. Tanto Molex como TE Connectivity ofrecen excelentes soluciones en esta área con sus gamas de conectores de memoria y módulos de memoria personalizados para aplicaciones de servidor, almacenamiento y comunicación, que nuevamente satisfacen los diferentes requisitos del cliente.

Conectores de placa a placa

A menudo, los diseñadores de sistemas IoT apilan placas para permitir flexibilidad (como conectar diferentes sensores a una placa de comunicaciones estándar) y los conectores de placa a placa de altura libre producidos por TE Connectivity están diseñados para tales aplicaciones de apilamiento de placa paralela. Ideal para aplicaciones de reducción de tamaño, estas unidades versátiles usan conectores subminiatura y son adecuadas para un amplio espectro de usos de interconexión.

Los conectores de altura libre ofrecen una gama de tamaños de posición de 40 a 440 posiciones en pasos de contacto de 0,5 mm, 0,6 mm, 0,8 mm y 1 mm. Al unir varias combinaciones de alturas verticales de receptáculo y receptáculo, se pueden lograr alturas de pila de placa a placa de 4 mm a 20 mm en incrementos de 1 mm. Si se requiere un mayor ahorro de espacio, las conexiones de placa a placa flexibles permiten colocar las placas en cualquier posición que sea más adecuada para minimizar la huella de un dispositivo.

Al mismo tiempo, los conectores de cable flexibles pueden ofrecer una densidad de conexión extremadamente alta combinada con tamaños de paso pequeños. Para satisfacer la demanda cada vez mayor de conexiones más pequeñas y confiables, Molex ha desarrollado una gama de interconexiones de bajo perfil / alta densidad con pasos de 0.2 mm a 2 mm y un diseño de doble contacto que aumenta la confiabilidad de la conexión.

Conectores de alimentación y datos.

Si bien algunos sensores inalámbricos pueden brindar una vida útil de la batería de hasta 20 años, hay muchas aplicaciones de IoT, particularmente en el Internet de las cosas industrial (IIoT), donde tener dispositivos alimentados a través de cables puede eliminar la carga de tener que reemplazar las baterías. Estar cableado también permite a los diseñadores incorporar procesadores y periféricos de mayor potencia en sus esquemas.

Cuando la energía y los datos deben combinarse, los conectores de 2 mm son una opción estándar, como los disponibles en Samtec. Los zócalos, cabeceras, terminales y apiladores de placa de la compañía están disponibles en diseños de perfil bajo, elevado y de alta densidad para conectar varias placas juntas. Entre las diversas opciones disponibles se encuentran las orientaciones vertical y de ángulo recto / horizontal, así como las terminaciones de orificio pasante, montaje en superficie, ajuste a presión y pasante.

Si un ingeniero de diseño de IoT está buscando un factor de forma más compacto que los conectores más convencionales de 2 mm, TE ofrece conectores AMP CT de 1,5 mm que son soluciones de interconexión de cable a placa en miniatura, mientras que Samtec ofrece un zócalo de apilamiento de placa de paso de 1,27 mm y tiras de terminales. Estos productos resistentes y de bajo costo combinan bajo perfil con alta densidad y están disponibles en una variedad de orientaciones y estilos de contacto.

Conectores de prevención de entrada

Como se mencionó anteriormente, algunas aplicaciones necesitan dispositivos IoT que sean resistentes al agua o al ingreso de polvo y este requisito se puede cumplir con productos como las familias de conectores industriales ligeros Han® de HARTING. Estos productos pueden transmitir energía y datos y son ideales para conectar unidades de calefacción o refrigeración, ventiladores, terminales de control, sistemas de iluminación, unidades y transportadores de vibraciones. En instalaciones al aire libre, la familia ofrece protección contra la entrada de polvo y líquidos hasta IP65.

Conectores configurables

Por supuesto, en la gran mayoría de las aplicaciones IoT e IIoT, el espacio siempre es un factor clave. Por lo tanto, en lugar de trabajar con productos estándar que podrían incluir más contactos de los necesarios y, por lo tanto, ocupar espacio innecesariamente, a menudo tiene sentido trabajar con conectores que se pueden configurar para satisfacer las necesidades exactas de una instalación. Es por eso que Samtec, por ejemplo, ofrece a los ingenieros de diseño la capacidad de crear exactamente las opciones de conector que necesitan a través de una configurabilidad genuina y fácil de usar.

La fiabilidad y el costo son clave

Al mismo tiempo, seleccionar el conector correcto para una aplicación en particular tendrá confiabilidad y costo entre sus criterios más importantes. Con esto en mente, TE Connectivity ha desarrollado su gama de terminales de conexión rápida FASTON que incluye terminales de baja fuerza de inserción, unidades de alta temperatura y terminales de bajo perfil. Disponible en versiones aisladas y no aisladas, configuraciones rectas y de bandera y con varias opciones de revestimiento, los terminales cuentan con receptáculos liberados de tensión con bloqueo positivo para una fácil instalación y retención segura.

Conclusión

Está claro que a pesar de que existen innumerables ventajas para la conectividad inalámbrica al diseñar sistemas e instalaciones de IoT, entre ellas la capacidad de capturar y compartir datos a través de largas distancias a muy baja potencia, todavía hay un mercado significativo para conectores con cable y muchos estados -los módulos de última generación se han desarrollado teniendo en cuenta estas aplicaciones.

Los especialistas líderes en el mercado han creado una amplia cartera de diferentes soluciones de conector para aplicaciones de IoT y Farnell puede suministrarlas y respaldarlas, independientemente de la instalación y los requisitos individuales del cliente. Pequeño, confiable, potente, robusto y sin batería: esos son los beneficios que ofrecen los sistemas de conectividad basados ​​en hardware que los diseñadores de IoT deben tener en cuenta al trabajar en proyectos hoy y en el futuro.

Cliff Ortmeyer, Jefe Global de Marketing Técnico, Farnell.