Barramentos ópticos e conectores para carros. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A eletrônica automotiva, que teve grande desenvolvimento nos últimos anos, requer transmissão rápida e confiável de grandes quantidades de informações. Para tanto, foi desenvolvido o sistema óptico "MOST" (Media Oriented System Transport) [1-4]. Especialistas da Tyco Electronics participaram do desenvolvimento do conceito de construção deste sistema e componentes para ele. O sistema "MOST" foi testado com sucesso, e os catálogos AMP já possuem seções onde você pode encontrar os parâmetros dos conectores do sistema.

Os principais elementos do sistema eletrônico do carro são mostrados na Fig.1. A quantidade e o tipo de dados transmitidos dependem da complexidade dos equipamentos utilizados no veículo e da sua finalidade funcional (controlo, regulação, comunicação ou entretenimento).

Arroz. 1. Os principais elementos do sistema eletrônico do carro

Os componentes de um sistema de controle rápido (por exemplo, um motor ou um drive) são conectados entre si por um barramento CAN (na fig. 1 CAN C). Este barramento transporta sinais elétricos e usa fios de cobre para o barramento.

O sistema de comunicação fornece transmissão de dados unidirecional, como rádio (AM/FM), dados de TV (DAB) e navegação (GPS) e telefonia bidirecional (GSM).

Até recentemente, a eletrônica de entretenimento consistia em um rádio, um reprodutor de discos a laser, um sistema de navegação e telemática. Atualmente, juntamente com a estação de rádio clássica, inclui um telefone de carro, uma tela de sistema GPS, elementos de serviço e um sistema de alarme por voz recém-criado. No futuro, prevê-se a introdução de novos módulos que permitirão a utilização de vários subsistemas em simultâneo (Fig. 1). Todos os elementos dos sistemas para regulação rápida, controle, comunicação, entretenimento e notificação por voz são conectados por um barramento. A funcionalidade crescente de todos os subsistemas requer um aumento no desempenho do barramento. As taxas de transferência de informações necessárias são fornecidas na Tabela 1.

Tabela 1

De acordo com as visões modernas, um barramento de todo o sistema em carros deve ser construído usando uma linha óptica. Além de maior desempenho, a linha óptica oferece boa compatibilidade eletromagnética.

Para estudar a possibilidade de construir sistemas ópticos e introduzi-los na produção em massa, um consórcio de empresas com a participação da Tyco Electronics AMP projetou o barramento D2B. Pela primeira vez, este pneu foi usado na nova classe S dos carros Daimler Chrysler. O ônibus combinou um sistema de rádio e navegação, um amplificador, um CD player, um sistema de alto-falantes e um telefone de carro em um único sistema. Uma linha de fibra óptica é usada para transmissão de dados. A taxa de transferência de dados no barramento D2B é de cerca de 5.6 Mbps.

Estrutura do sistema MOST

O sistema MOST é um produto de um consórcio de fabricantes de automóveis alemães e internacionais. A estrutura topológica do sistema é um anel (Fig. 2). Os sinais de luz viajam ao longo de uma linha guia de luz de um dispositivo para outro.

Arroz. 2. Estrutura do sistema MOST

Em cada dispositivo, os sinais de luz recebidos são convertidos em sinais elétricos, processados ​​pelo processador MOST e novamente convertidos em sinais de luz por meio de um LED. A taxa de transferência de dados é de 24.8 Mbps. Com base em testes experimentais, verificou-se que o sistema deveria ter as seguintes propriedades:

• o sistema deve ter um relógio de sistema central que forneça relógio de barramento,
• a possibilidade de atualizar o sistema (plug and play) deve ser fornecida, ou seja, conectar um novo ou excluir um dos dispositivos existentes,
• deve haver a maioria dos especificadores que compensam pequenas diferenças de sinal entre os nós do sistema,
• cada dispositivo tem acesso ao barramento a qualquer momento.

Para garantir alta confiabilidade, os conectores ópticos devem atender aos requisitos aplicáveis ​​aos conectores elétricos:

• a fixação dos fios nos conectores deve suportar uma força máxima para desconexão de 60 N sem danos.
• a faixa de temperatura permitida deve ser de -40 a +85 C. com umidade do ar de 95%.
• os conectores devem suportar cargas climáticas, de vibração e de choque especificadas.

Além disso, para sistemas ópticos, é obrigatório que o consumo de energia seja igual à diferença entre a potência do transmissor e a sensibilidade do receptor. Durante a operação, podem ocorrer arranhões na superfície óptica, podem aparecer filmes devido à exposição à fumaça de cigarro e liberação de gás de plásticos, bem como depósitos de poeira, etc. Portanto, os transmissores devem ser fornecidos com ajustes para compensar o efeito de fatores negativos. A Tyco Electronics AMP está pronta para fornecer componentes para a maioria dos sistemas que atendem a esses requisitos.

A MAIORIA DOS COMPONENTES DO SISTEMA

O elemento mais complexo do sistema MOST é o processador MOST e seu software. O segundo elemento é o barramento de dados. Ao desenvolver os requisitos para o barramento, deve-se levar em consideração a grande diferença entre os elementos conectados entre si. O terceiro elemento do sistema MOST é o sistema de comunicação. Inclui a ligação do transmissor de fibra ótica (FOT) ao processador MOST, a ligação da fibra ao FOT e os conectores em cada dispositivo, as mangas e os próprios fios guia de luz. Os principais elementos do sistema de comunicação do sistema MOST são apresentados na Fig.3.

Dispositivos de ligação para linhas de guia de luz

Para amarrar luminárias a linhas guias de luz, a Tyco Electronics AMP desenvolve produtos que permitem a inserção de novos elementos. Existem conectores para uma e duas linhas de guia de luz, que, devido ao seu formato especial, são denominados "Pigtail" (Fig. 4). A razão para separar os conectores ópticos dos elementos de conexão com conversores eletro-ópticos foi a possibilidade de proteção mais eficaz contra influências eletromagnéticas, a intercambialidade dos elementos transmissores e receptores e proteção mais eficaz da superfície óptica. Para casos especiais, estão disponíveis para venda elementos integrais "Pigtail" que são coordenados com os dispositivos existentes. Eles são compactos e intercambiáveis. Os elementos de transmissão e recepção dos módulos funcionais do sistema MOST consistem em um chip CMOS e um diodo PIN de alta velocidade. A velocidade de transmissão desses elementos pode chegar a 25 Mbps.

Arroz. 3 Componentes do sistema de comunicação de um sistema MOST a) conectores de guia de luz 1, 2 b) módulos padrão 3, 4, 5 c) linhas de guia de luz

Módulos padrão

Para ligar dispositivos ao bus MOST, existe uma gama completa de módulos (Fig. 5) com 2 ou 4 conectores ópticos e 12, 20 ou 40 contactos eléctricos. Todos os componentes cumprem os requisitos estabelecidos pelo consórcio MOST e possuem os parâmetros óticos, elétricos e mecânicos adequados.

Fig.4. Conectores "Pigtail" para uma e duas linhas guias de luz

Fig.5. Módulos: a) 2 conectores óticos e 20 contatos elétricos b) 4 conectores óticos e 40 contatos elétricos

Os testes mostraram que pode ser garantida uma boa proteção das superfícies ópticas, bem como dos conectores de dispositivos e cabos.

Acoplamentos

Acopladores ópticos são necessários para conectar novos dispositivos ao barramento MOST, para comunicação do chicote de cabos e para fins de serviço. Foram desenvolvidas variantes de acoplamentos unipolares e bipolares. São compatíveis com os conectores bipolares dos módulos descritos acima de acordo com as diretrizes do Consórcio MOST.

fios guia de luz

Uma nova fibra óptica foi desenvolvida para o barramento MOST com base nos testes do sistema D2B anterior. Tem melhor elasticidade, é resistente ao fogo, pressão e não altera a transparência. A bainha interna especial garante excelentes propriedades mecânicas e ópticas e garante fácil usinabilidade. A faixa de temperatura operacional das modernas linhas guia de luz artificial é de -40 a +85 C com uma perda óptica de 0.2 dB/m. Uma dobra com um raio de 25 mm é permitida. Em um raio de curvatura de 15 mm, há um leve aumento na atenuação. Para obter mais informações sobre os conectores do sistema AMP MOST, visite tycoelectronics.com e entre em contato com o Centro de Consultoria Técnica, amp@pit.spb.ru.

Literatura

1. 1. Cap. Thiel, R. Konig: Media Oriented Systems Transport (MOST) ein Standard for Multimedia Networking em Fahrzeug; Tagung Elektronik im Kraftfahrzeug 1998, VDI-Bericht 1415, VDI-Verlag, Dusseldorf 1998.
2. 2. D.Schramm: Lichtwellenleiter- Erfahrungen und Potentiale/ Tagung Forschritt und Zukunft der Automobiltechnik; Verlag Moderne lndustrie, Stuttgart 1999.
3. 3. W. Heckel, S. Schroder: Kunststofflichtwellenleiter fur optische Ubertagungssysteme im Automobil; Vde-Fachberict Kontaktverhalten und Schalten, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach 1999.
4. 4. A. Engel, D. Schramm: Optisches Bussystem für automóvel Netzwerke: F@M Special, 7-8/2000, s 53-56, Carl Hanser Verlag, Munchen.

Autor: Petrakov Valery; Publicação: radioradar.net

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