Lösen Sie die Mil/Aero-COTS-Herausforderung mit SET-geprüften Steckverbindern

Ich verfolge seit einiger Zeit die Entwicklungen bei unbemannten Flugsystemen (UAS), Miniatursatelliten und anderen Bereichen der Militär- und Luftfahrttechnik, und es ist offensichtlich, dass sich die Innovationsgeschwindigkeit erhöht. Durch diese Innovation wird die Wahl der Verbindungselemente immer wichtiger. Herkömmliche Bauteile mit militärischen Spezifikationen weisen unter Umständen keine ausreichende Signaldichte auf, und sie sind oft mit langen Vorlaufzeiten verbunden, die nicht in die heutigen Entwicklungszyklen passen.

Um diese Lücke zu schließen, wenden sich Entwickler kommerziellen Standardprodukten (COTS) und modifizierten COTS-Komponenten zu. Die Kunst besteht darin, handelsübliche Verbindungselemente zu finden, die extremen Umgebungsbedingungen standhalten können.

Glücklicherweise haben sich Anbieter wie Samtec dieser Aufgabe angenommen. Die Lösungen des Unternehmens für den Militär- und Luftfahrtbereich basieren auf seinen kommerziellen Verbindungselementen, die für ihre schnelle Verfügbarkeit im Rahmen des „Sudden Service“-Programms bekannt sind, und werden strengen Tests unter extremen Umgebungsbedingungen (Severe Environment Testing, SET) unterzogen. Das Ergebnis ist eine Produktpalette, die kommerzielle Verfügbarkeit mit militärischer Zuverlässigkeit verbindet.

Was ist das SET von Samtec?

Die SET-Initiative testet Produkte, die weit über kommerzielle Standards hinausgehen. Dies beginnt mit den ELP-Zertifizierungen (Extended Life Product) des Unternehmens, bei denen die Komponenten für 2500 Steckzyklen und 10 Jahre lang gemischten Gasen ausgesetzt werden, wobei Feld- und Lagerbedingungen simuliert werden. SET erweitert dies durch Tests nach den geltenden Normen MIL-STD-810G und VITA 47, einschließlich:

• VITA 47.1 Mechanik und Umwelt: Umfasst das Einsetzen von Modulen, Betriebsschock (Klasse OS2), Vibration (Klasse VS3) und elektrostatische Entladung (ESD)
• VITA 47.3 Luftfeuchtigkeit und Temperatur: Getestet auf eine relative Luftfeuchtigkeit von 100% und Temperaturen, die über den Standards VITA 47.1 Klasse C4 liegen, sowohl für Betriebs- als auch für Nichtbetriebszyklen
• Große Höhe: Misst die dielektrische Durchschlagfestigkeit (DWV) bei 70.000 Fuß (ft.)

Die SET-Tests unterstützen die Anforderungen für NASA-Missionen der Klasse D, und einige werden gemäß den Ausgasungsanforderungen der NASA ASTM E595-77/84/90 getestet. Die Ergebnisse aller SET-Tests sind öffentlich zugänglich, so dass Entwickler leicht feststellen können, ob eine Verbindung für ihre Anwendung geeignet ist.

Das SET-Programm von Samtec wurde um das extrem robuste Kabelkonfektionssystem URSA I/O erweitert

SET-qualifizierte Steckverbinder umfassen eine breite Palette von Lösungen, von feingerasterten Platinensteckverbindern bis hin zu Hochleistungssteckverbindern für die Stromversorgung. Eine der jüngsten Ergänzungen der Produktpalette ist das ultra-robuste Kabelkonfektionssystem URSA I/O, das B1SDT-Kabelkonfektionen und P1M-Steckverbinder für die Leiterplattenmontage umfasst. Diese Steckverbinder basieren auf einem Hyperboloid-Kontakt, der mehrere Kontaktpunkte pro Stift bietet und so für extreme Zuverlässigkeit und eine hohe Anzahl von Steckzyklen sorgt. Optionen wie Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI), unverlierbare Schrauben und Zugentlastung runden das robuste Design ab.

Mit einem Raster von 1,00 Millimeter (mm) in einer doppelreihigen Konfiguration unterstützen die B1SDT-Kabelkonfektionen 80 Positionen pro Verbindung und erreichen damit eine Signaldichte von insgesamt 1160 I/Os in einem einzigen 1HE-Panel. Ein typisches Kabel ist das 10,00 Zoll (in.) lange B1SDT-10-28-H-10.0-1 (Abbildung 1), das 20 Positionen mit 28-AWG-Draht bietet.

Abbildung 1: Die 10 Zoll lange Kabelkonfektion URSA B1SDT-10-28-H-10.0-1 bietet 20 Positionen mit 28-AWG-Draht. (Bildquelle: Samtec)

Die entsprechenden P1M-Steckverbinder sind in Konfigurationen zur Durchkontaktierung oder Oberflächenmontage mit vertikaler oder rechtwinkliger Ausrichtung erhältlich. Ein Beispiel ist der P1M-10-01-S-D-RA-TR (Abbildung 2), ein rechtwinkliger, oberflächenmontierbarer Steckverbinder mit 20 Positionen. Wie alle Mitglieder der P1M-Familie ist auch dieser Steckverbinder mit Hot-Swap-Fähigkeit erhältlich.

Abbildung 2: Der URSA P1M-10-01-S-D-RA-TR ist ein 20-poliger Steckverbinder in einer rechtwinkligen, oberflächenmontierbaren Konfiguration. (Bildquelle: Samtec)

Insgesamt eignen sich die Eigenschaften des URSA-I/O-Systems hervorragend für Anwendungen wie Bodenkontrollstationen, Radarverarbeitungseinheiten und Schiffselektronik, wo eine hohe Steckverbinderdichte, häufige Wartungszyklen und raue Vibrationsprofile aufeinandertreffen.

1,27mm-Kabel-zu-Board-System „Tiger Eye“ wurde in das SET-Programm aufgenommen

Samtec hat vor kurzem auch das 1,27mm-Kabel-zu-Board-System „Tiger Eye“ in seine SET-Produktpalette aufgenommen. Tiger Eye zeichnet sich durch ein mehrfingriges, wärmebehandeltes Kontaktdesign aus Berylliumkupfer (BeCu) aus. Die Federeigenschaften von BeCu gewährleisten, dass der Kontakt seine Form über Tausende von Steckzyklen hinweg beibehält. Die Kontaktfläche befindet sich auf der flachen, glatten Seite jedes Fingers, was den Verschleiß der Beschichtung minimiert und die Kontaktwiderstandsleistung sowie die Gesamtlebensdauer der Beschichtung verlängert.

Das System umfasst SFSDT-Kabelkonfektionen und TFM-Steckleisten mit einem polarisierten zweireihigen Design, das 100 Pins unterstützt. Dank der Optionen für Metallverriegelung und Verschraubung sowie teflonbeschichteten Kabeln eignen sich diese Baugruppen hervorragend für die Verkabelung von Avionik-Backplanes, Waffensystemen und anderen Anwendungen, bei denen handverlegte Kabel unter Vibrationen und thermischer Belastung zuverlässig funktionieren müssen.

Zum Beispiel ist die SFSDT-25-28-G-08.00-DR-NDX (Abbildung 3) eine 8 Zoll lange, doppelendige, 50 Positionen umfassende Kabelkonfektion mit 28-AWG-Drähten. Sie passt zur 50-poligen Steckleiste TFM-125-02-S-D-WT (Abbildung 4) mit Schweißlaschen zur sicheren Befestigung der Leiterplatte.

Abbildung 3: Das Tiger Eye SFSDT-25-28-G-08.00-DR-NDX ist eine 50-polige, doppelendige 8-Zoll-Kabelkonfektion mit 28-AWG-Drähten. (Bildquelle: Samtec)

Abbildung 4: Der Tiger Eye TFM-125-02-S-D-WT ist ein 50-poliger durchkontaktierbarer Steckverbinder und Schweißlaschen zur sicheren Befestigung auf der Platine. (Bildquelle: Samtec)

Fazit

Für mich ist die Schlussfolgerung einfach: Wenn ein Programm sowohl schnelle Durchlaufzeiten als auch extreme Zuverlässigkeit erfordert, sind SET-qualifizierte Teile ein guter Ausgangspunkt. Die Entwickler profitieren von allen Vorteilen der kommerziellen Produktion, ohne sich Sorgen machen zu müssen, dass die Spezifikationen später die Qualifikation beeinträchtigen könnten. Die URSA-I/O- und Tiger-Eye-Systeme machen es vor: Sie bieten kompromisslose Leistung, hohe Verfügbarkeit und die bewährte Fähigkeit, selbst mit den schwierigsten Umgebungen fertig zu werden.