Bus ottici e connettori per auto. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Automobile. Dispositivi elettronici

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L'elettronica automobilistica, che ha avuto un grande sviluppo negli ultimi anni, richiede una trasmissione veloce e affidabile di grandi quantità di informazioni. A tale scopo è stato sviluppato il sistema ottico "MOST" (Media Oriented System Transport) [1-4]. Gli specialisti dell'azienda Tyco Electronics hanno preso parte allo sviluppo del concetto di costruzione di questo sistema e dei relativi componenti. Il sistema "MOST" è stato testato con successo e nei cataloghi AMP sono già presenti sezioni in cui è possibile trovare i parametri dei connettori del sistema.

Gli elementi principali del sistema elettronico della vettura sono mostrati in Fig.1. La quantità e il tipo di dati trasmessi dipende dalla complessità delle apparecchiature utilizzate nel veicolo e dal suo scopo funzionale (controllo, regolazione, comunicazione o intrattenimento).

Riso. 1. Gli elementi principali del sistema elettronico dell'auto

I componenti di un sistema di controllo rapido (ad esempio un motore o un azionamento) sono collegati tra loro da un bus CAN (in fig. 1 CAN C). Questo bus trasporta segnali elettrici e utilizza fili di rame per il bus.

Il sistema di comunicazione fornisce la trasmissione dati unidirezionale, come radio (AM/FM), dati TV (DAB) e navigazione (GPS) e telefonia bidirezionale (GSM).

Fino a poco tempo fa, l'elettronica di intrattenimento consisteva in una radio, un lettore di dischi laser, un sistema di navigazione e la telematica. Attualmente, oltre alla classica stazione radio, include un telefono veicolare, uno schermo del sistema GPS, elementi di servizio e un sistema di allarme vocale di nuova concezione. In futuro è prevista l'introduzione di nuovi moduli che consentiranno l'utilizzo simultaneo di più sottosistemi (Fig. 1). Tutti gli elementi dei sistemi di regolazione rapida, controllo, comunicazione, intrattenimento e notifica vocale sono collegati da un bus. La funzionalità in rapido aumento di tutti i sottosistemi richiede un aumento delle prestazioni del bus. Le velocità di trasferimento delle informazioni richieste sono riportate nella Tabella 1.

Tabella 1

Secondo le visioni moderne, un autobus a livello di sistema nelle auto dovrebbe essere costruito utilizzando una linea ottica. Oltre a prestazioni più elevate, la linea ottica offre una buona compatibilità elettromagnetica.

Per studiare la possibilità di costruire sistemi ottici e introdurli nella produzione di massa, un consorzio di aziende con la partecipazione di Tyco Electronics AMP ha progettato il bus D2B. Per la prima volta, questo pneumatico è stato utilizzato nella nuova classe S delle vetture Daimler Chrysler. L'autobus ha combinato un sistema radio e di navigazione, un amplificatore, un lettore CD, un sistema di diffusione sonora e un telefono veicolare in un unico sistema. Per la trasmissione dei dati viene utilizzata una linea in fibra ottica. La velocità di trasferimento dati nel bus D2B è di circa 5.6 Mbps.

Struttura di un sistema MOST

Il sistema MOST è un prodotto di un consorzio di case automobilistiche tedesche e internazionali. La struttura topologica del sistema è un anello (Fig. 2). I segnali luminosi viaggiano lungo una linea guida luminosa da un dispositivo all'altro.

Riso. 2. Struttura del sistema MOST

In ogni dispositivo, i segnali luminosi ricevuti vengono convertiti in segnali elettrici, elaborati dal processore MOST e nuovamente convertiti in segnali luminosi utilizzando un LED. La velocità di trasferimento dati è di 24.8 Mbps. Sulla base di test sperimentali, è stato riscontrato che il sistema dovrebbe avere le seguenti proprietà:

• il sistema deve disporre di un orologio di sistema centrale che fornisce il clock del bus,
• dovrebbe essere prevista la possibilità di aggiornare il sistema (plug and play), ad es. collegare un nuovo o escludere uno dei dispositivi esistenti,
• ci dovrebbero essere la MAGGIOR PARTE degli specificatori che compensano le piccole differenze di segnale tra i nodi del sistema,
• ogni dispositivo ha accesso al bus in qualsiasi momento.

Per garantire un'elevata affidabilità, i connettori ottici devono soddisfare i requisiti applicabili ai connettori elettrici:

• il fissaggio dei fili nei connettori deve sopportare una forza massima di disconnessione di 60 N senza danneggiamenti.
• l'intervallo di temperatura consentito dovrebbe essere compreso tra -40 e +85 C. con un'umidità dell'aria del 95%.
• i connettori devono resistere a determinati carichi climatici, vibrazioni e urti.

Inoltre, per i sistemi ottici, è obbligatorio che il consumo energetico sia pari alla differenza tra la potenza del trasmettitore e la sensibilità del ricevitore. Durante il funzionamento, possono verificarsi graffi sulla superficie ottica, possono apparire pellicole dovute all'esposizione al fumo di sigaretta e al rilascio di gas dalla plastica, nonché depositi di polvere, ecc. Pertanto, i trasmettitori devono essere dotati di regolazioni per compensare l'effetto di fattori negativi. Tyco Electronics AMP è pronta a fornire componenti per i sistemi MOST che soddisfano questi requisiti.

LA MAGGIOR PARTE DEI componenti di sistema

L'elemento più complesso del sistema MOST è il processore MOST e il suo software. Il secondo elemento è il bus dati. Quando si sviluppano i requisiti per il bus, si dovrebbe tenere conto della grande differenza tra gli elementi collegati l'uno dall'altro. Il terzo elemento del sistema MOST è il sistema di comunicazione. Comprende il collegamento del trasmettitore in fibra ottica (FOT) al processore MOST, il collegamento della fibra ottica all'FOT e dei connettori in ciascun dispositivo, le guaine e gli stessi fili guida della luce. Gli elementi principali del sistema di comunicazione del sistema MOST sono mostrati in Fig.3.

Dispositivi di rilegatura per linee guida luminose

Per collegare gli apparecchi alle linee guida luminose, Tyco Electronics AMP sviluppa prodotti che consentono l'inserimento di nuovi elementi. Esistono connettori per una e due linee guida di luce, che, per la loro forma speciale, sono denominate "Pigtail" (Fig. 4). Il motivo per separare i connettori ottici dagli elementi di connessione con convertitori elettro-ottici era la possibilità di una protezione più efficace contro le influenze elettromagnetiche, l'intercambiabilità degli elementi di trasmissione e ricezione e una protezione più efficace della superficie ottica. Per casi particolari sono disponibili in vendita elementi integrali "Pigtail" coordinati con i dispositivi esistenti. Sono compatti e intercambiabili. Gli elementi di trasmissione e ricezione dei moduli funzionali del sistema MOST sono costituiti da un chip CMOS e da un diodo PIN ad alta velocità. La velocità di trasmissione di questi elementi può raggiungere i 25 Mbps.

Riso. 3 Componenti del sistema di comunicazione di un sistema MOST a) connettori dei conduttori fotoelettrici 1, 2 b) moduli standard 3, 4, 5 c) linee guida fotoelettriche

Moduli standard

Per associare i dispositivi al bus MOST è disponibile una gamma completa di moduli (Fig. 5) con 2 o 4 connettori ottici e 12, 20 o 40 contatti elettrici. Tutti i componenti sono conformi ai requisiti stabiliti dal consorzio MOST e presentano gli opportuni parametri ottici, elettrici e meccanici.

Fig.4. Connettori "pigtail" per una e due linee guida di luce

Fig.5. Moduli: a) 2 connettori ottici e 20 contatti elettrici b) 4 connettori ottici e 40 contatti elettrici

I test hanno dimostrato che è possibile garantire una buona protezione delle superfici ottiche, nonché dei connettori dei dispositivi e dei cavi.

Accoppiamenti

Gli accoppiatori ottici sono necessari per il collegamento di nuovi dispositivi al bus MOST, per la comunicazione del cablaggio e per scopi di servizio. Sono state sviluppate varianti di giunti unipolari e bipolari. Sono compatibili con i connettori bipolari dei moduli sopra descritti secondo le linee guida del Consorzio MOST.

fili guida di luce

Sviluppata una nuova fibra ottica per il bus MOST sulla base dei test del precedente sistema D2B. Ha una migliore elasticità, resiste al fuoco, alla pressione e non altera la trasparenza. La speciale guaina interna garantisce eccellenti proprietà meccaniche e ottiche e assicura una facile lavorabilità. L'intervallo di temperatura operativa delle moderne linee guida di luce artificiale va da -40 a +85 C con una perdita ottica di 0.2 dB/m. È consentita una curva con un raggio di 25 mm. Con un raggio di curvatura di 15 mm si verifica un leggero aumento dell'attenuazione. Per ulteriori informazioni sui connettori del sistema AMP MOST, visitare tycoelectronics.com e contattare il Technical Advisory Center, amp@pit.spb.ru.

Letteratura

1. 1. cap. Thiel, R. Konig: Media Oriented Systems Transport (MOST) ein Standard fur Multimedia Networking im 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, Stoccarda 1999.
3. 3. W. Heckel, S. Schroder: Kunststofflichtwellenleiter fur optische Ubertagungssysteme im Automobil; Vde-Fachberict Kontaktverhalten und Schalten, VDE-Verlag, Berlino, Offenbach 1999.
4. 4. A. Engel, D. Schramm: Optisches Bussystem fur automobile Netzwerke: F@M Special, 7-8/2000, s 53-56, Carl Hanser Verlag, Munchen.

Autore: Petrakov Valery; Pubblicazione: radioradar.net

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