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AMPHENOL

航空市场对高密度、模块化连接器的需求

为减轻重量并优化信息处理,携带式电子计算机结构已从单个功能(传感器信号、数据融合、图像处理等的集成)的专业控制单元发展成为多功能的控制单元。连接器也须适应这一发展。

航空市场对高密度、模块化连接器的需求
减轻飞机重量对提高飞机燃料效率很重要。它不但可以减少成本,而且可以迎接未来飞机飞行距离不断增长的挑战。显然,开发新材料并非是唯一的方法。通过简化飞机电子系统的结构和组合来减少部件也是一个非常有效的途径。除了这个优点外,简化和更统一的结构能够实现更简单的装配程序和维护操作。

大的趋势之一就是减少控制单元数量。这要求处理单元的设计能够实时执行高达四个的指令,从而需要处理混合的信号(数字信号、模拟信号、动力信号、高频信号、以太网信号等)并将它们从一个电子板发送至另一个电子板,而这势必要求增加带宽(达到10 Gbits/s)。凭借其较轻的质量和较高的数据传输率,纤维光学接触件已日趋受到青睐,而纤维光学接触件包括很多种连接类型(多路接触件、辅助配线等),从而导致故障危险增加并使安装更加复杂,同时也导致重量增加。研发新型的接触件来处理信号已成为一个核心问题。

该连接器须具备将众多接触件连接至一个单独接触件的特性,从而形成一个非常紧凑的单元。介于为每种需求定制一个连接器非常昂贵,连接器结构须模块化。该高密度连接器将使用能够自由装配的模块制成。模块可根据设计考虑要求使用传统的电子信号、同轴、光学纤维或动力接触件。模块的安装需重新考虑绝缘接触件的标准机械限值。层叠式的模块原理使外部插孔(见图1)的侧壁厚度减半:从0.45mm减至0.21mm。

为实现这一点,Amphenol-Socapex研发了一种新型的连接器,并命名为HILINX。该连接器采用特定的S形布局,使得模块能够紧密配合,防止了模块间的断开(接触件间隙的连贯性)。该单元通过两侧的不锈钢外壳固定。

局限性增加了对超薄壁塑料绝缘块的需求,即能够承受军用和航空环境(振动、热冲击等)。该零件须不含任何塑料常见的缺陷:无注塑反光、无不完整的充模,提供机械强度并避免电弧(60Hz时绝缘强度为750 VRms,遵循MIL-DTL-55302标准)。

同时制造公差也应非常小。为避免所有污染危险,部件插入时无需任何润滑剂。因此,接触件均按指定直径制造且无需再加工,特定尺寸的公差控制在0.03mm内。

已设计出新型特殊工具,该工具有最小机械公差。热循环在闭合回路中得到优化,从而实现完美的冲模等级、高尺寸精度(注塑塑料)和完美的表面状态。塑料插头的尺寸公差等级大约为0.05mm。固定模块并提供接触件连贯性的外壳制造公差等级为0.03mm。夹头和外桩固定系统确保了模块的完美定位。需要一个很长的调整优化程序来实现以上效果。制造过程通过抽样测试进行检测。

外壳使用双组分结构胶粘结至预先组装的模块,该结构胶能够很好的承受热膨胀和潮湿,并符合航空要求。

采用的绝缘材料为LCP(液晶聚合物)热塑料,具有完善的电学特性、更好的绝热性能和抗化学侵蚀性能及完美的尺寸稳定性和良好的注塑特性。另外,其还能够承受火焰测试。吸潮等级也非常低。

紧密连接的层叠式结构确保了接触件对齐的连贯性。这意味着连接器能够与众所周知的航空标准单件连接器(M55302/190-193)实现100%的兼容(仅在信号接触件中)。

在交叉布局中,信号接触件之间的间距为1.905 mm。模块可由2、3、4或6排组成。该信号接触件采用Starclip原理,提供独有的稳定特性,符合MIL DTL 55302标准测试要求,并能承受更严格的包括振动和冲击的测试(测试时动态模式下电力连续性控制为2 ns)。

Amphenol提供市场中最广泛范围的接触件:铜接触件(信号、动力、HF、Quadrax等)和光学纤维接触件(对接、透镜等)。例如,混合互连线路可安装RADSOK®动力接触件。直径2.4mm的插塞接触件可承受高达35A的电流,而只需占用模块内非常少的空间,即3排信号接触件。

该连接器设计用于恶劣环境:允许温度范围为-65℃至+150℃,能够承受盐水喷雾96小时。同时还能承受冲击和振动,符合标准测试SAE AS 13441 方案2004和2005的要求以及特定航空程序中的指定振动范围。信号接触件的最大电阻为10 mohms。

新型连接器主要应用于航空业,但也应用于医学、自动控制器、铁路和油田勘测以及常规军事应用。HiLinx使得印制电路接触件的设计工作更简单并减少了部件数量,同时拥有最高的性能和稳定性等级。它提供了更紧凑、更便宜的方案。

图2、3和4:同一接触件中混合信号的举例。

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