我们生活在一个产品、服务、通信工具和网络的互联世界中,这些网络旨在提高我们的生活水平,使我们更聪明,并让我们更接近我们所关心的人和地方。
基础是电子学,过去40年根据摩尔定律发展,芯片内部晶体管的数量每两年会增加两倍。因此,晶体管的封装比以往任何时候都要密集得多,而突破性的纳米级器件现在已经应用在多层电路板上。
除了芯片之外,其它组件也发挥着关键作用。如果电子控制板由于冲击、应变或振动而损坏,汽车的音频系统将无法正常工作。连接器耐久性和可靠性将增强。例如,在智能手表中,连接器使它能够提供可靠的心率读数,并连接到物联网(IoT)。物联网的连接技术使城市更智能,车辆更安全,工厂自动化程度更高。连接器正在进入我们生活的各个角落。
智能手表内的微型连接器(由ifixit提供)
5G, IoT, 和数据中心
5G是第五代移动技术标准,它面向智能手机,也适用于商业、交通和医疗部门使用设备中的大量节点和传感器。这些物联网设备有特定的IP地址,并不断地使用低功率相互通信。通过5G天线、基带单元、长途光纤电缆和基于边缘的数据中心工作。带宽必须足以防止延迟,因为数据传输中的延迟会对整个网络的性能产生负面影响。
所有这些基于云的连接都依赖于数据中心。最初,数据中心很复杂,而且位于中心位置。现代数据中心位置更偏僻,但较集中,能提供了更强大的计算能力,具备更低的成本和更环保。基于现成商用服务器的超规模虚拟计算可以替代SAN、NAS、路由器或交换机等专用计算机的各种功能。这促进了边缘计算所需的可伸缩性、模块化性和简单性的发展。OCP和ODCC等联盟的开放标准优化了电力分配,提高能源效率,并将环境影响最小化。
智慧城市和智能建筑
5G和物联网使城市现在更加智能。安装在电线杆、交通信号、广告牌、屋顶、建筑墙壁和地下的传感器和摄像头使用像LoRaWan这样的超低功率协议。监控和管理与照明、环境、天气、交通和停车相关的公共场所,以及计量和监测空气、天然气、水或能源等。通过自动暖通空调、照明和能源计量,各个建筑正变得更加环保。这些系统使用人工智能远程处理数据,而不是将其移交给中央云。可创建即时通信,帮助灾难管理等单位及时做出响应。提醒司机行人的预警系统、带有信息显示的街灯、无人驾驶出租车、公共交通和平民身份保护,是机器对机器通信如何丰富智能城市生活的几个例子。
消费性产品
消费类电子产品比以往任何时候都更智能。内容流横跨高清电视、游戏机和虚拟现实耳机。智能手机、平板电脑和笔记本电脑上强大的软件和高清摄像头可以让任何人成为有创造力的艺术家。甚至我们的衣服、手表、钱包和眼镜都可以有智能功能。
智能技术为家庭增加了安全性和便利性。车库和门会识别房主,并让他们进入。恒温器、灯光和百叶窗可以适应环境条件和个人口味。智能扬声器可以响应命令,并远程操作电器、娱乐系统和智能电表。人工智能可检测火灾或入室盗窃。智能电表可反馈电网或太阳能电池板消耗的电力。智能家居也在广泛应用。
自动驾驶和电子移动化解决方案改善了交通状况。摄像头、激光雷达、紫外线和ADAS引导汽车通过车道、障碍物等。充电站提供快速和无线电动汽车充电。带有踏板辅助功能的轻型通勤电动自行车和车载电脑也加入了自行车共享计划。
工业和能源4.0
食品、饮料、汽车、材料和商品工业的过程控制工厂自动化包括工业PC和可编程逻辑控制器(PLC)工作伺服驱动器、电机、阀门和执行器等,使用工业以太网、TCP/IP、Modbus和Profibus等协议。现在,工业物联网(IIoT)和工业4.0可以让人工智能完成以下任务:
* 通过移动设备或智能声控产品读取并控制来自世界任何一个角落的传统PLC、以太网交换机、PC或网关等。
* 通过动态轨迹调整,装备机械臂进行协作和无围栏,提升工人安全,节省安装成本。
* 将每个智能传感器或执行器利用以太网连接,形成一个物联网系统,并将其诊断数据传输到云中心,进行实时跟踪和预测。
* 进行故障跟踪,检测故障,并为更换订购磨损零件。
可再生能源行业正受到密切关注。风力涡轮机和太阳能发电厂为智能转换系统和大型蓄电池提供交流/直流电源。电网中的许多智能电子设备(IED)监视变压器和断路器的电压、相位、电流和频率,并通过以太网向云中心提供诊断数据。大数据和人工智能有效管理发电、存储、传输、分配等各个方面,从而带来效率和减少碳排放。
连接器的角色
互连方案制造商、设备制造商和零部件供应商紧密合作。提出、开发和测试创新原型和解决方案。高速数据、大功率传输和空间节省是优先考虑的,重点是电磁磁化率、热力学和气流如何影响接触针脚、板轨迹、电线和外壳。用不同成分的贵金属合金电镀层来测试性价比。
PCIe6.0和DDR5等互连技术的最新进展也反映了外设和内存技术的发展。像PAM4这样的编码方案,以及高达50GHz的电磁兼容信号率,已经影响了像QSFP-DD和MPO32光纤等接口。高性能计算影响架构,如正交中平面、立交桥布线和电缆背板系统。
一些连接器供应商甚至可以作为数据中心机架和交换柜的系统集成商,选择光纤类型、收发器、电缆长度或复用方案,如果客户喜欢高端解决方案,可以扩展到400Gb/s的带宽。
与传感器、驱动器、控制器、计量器、摄像头、插头、开关、或恒温器等相比较,连接器放置在主板、电源、电池、键盘、收音机、扬声器或电机上。有些是输入输出类型,如USB或HDMI,一些是板对板和线对板,一些是基于Zhaga的照明插座,有些是防止恶劣环境中水、灰尘等进入。
Amphenol ICC的基于zhaga的FLS系列照明插座
连接器应用场景广泛,不是所有的连接器都能承受汽车内的振动和其它影响。他们必须通过USCAR2测试和运动防错,错配和浮动容忍设计等。有些协议必须满足ADAS协议,比如千兆以太网。对于电动自行车,从电池到电机供电的连接器必须有防水密封性能。
新兴技术的发展也影响连接器发展,连接器也会影响新兴技术发展。它们的简单性激发了人们在整体层面和革命性层面上的创新。精致、精确性、耐用性和可靠性的创新是新颖设计的基础。
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