Información  - Notas de prensa

• COMPACT PCI: conectores y Backplanes para el nuevo standard de bus industrial.
• Nueva generación de conectores hembras SMC de ERNI paso 1,27mm.
• Conectores de interfaces de erni para los sistemas de bus: profibus, canbus, bitbus, interbus, safetybus, ...

• Cajas Serie LDG-A de ERNI

Artículos

COMPACT PCI: conectores y Backplanes para el nuevo standard de bus industrial.

ERNI, representada por ERMEC, ha concebido para el nuevo bus industrial de altas prestaciones, los conectores métricos de la familia Compact PCI que responden a las exigencias de paso 2.00mm. y backplanes con el standard PICMG.

Los conectores son módulos A y B en la falda del blindaje. Existen conectores intermedios, codificación 3,3 y 5,0V, sistemas de intercomunicación para transferencia de E/S y tipos M según CEI 603-2/ DIN 41612 para la alimentación. Disponibles útiles de inserción a presión para facilitar el montaje.

CONECTORES DE CABLE PLANO CON FIJACIÓN AUDIBLE DE ERNI

Nueva generación de conectores hembras SMC de ERNI:

La nueva serie de conectores SMC de paso 1,27mm. de ERNI (ERMEC) puede ser usada en la versión B o en la versión invertida Q. La nueva generación de contactos hembra SMC ha sido desarrollada para permitir más fácil y rápido cierre del conector hembra con cable plano IDC y el macho correspondiente. La característica de diseño particular de esos modelos consiste en una palanca integrada en el aislante del conector hembra, la cual hace posible poner fácilmente el conector en su posición. Una de las ventajas principales de este principio de diseño, en comparación a soluciones anteriores vinculados a las palancas de cierre en el conector macho, es el requerimiento complicado de conseguirlo en un espacio pequeño. El conector hembra puede ser conectado con el conector macho, tipo Q o B, de forma rápida y segura.

El nuevo contacto hembra está disponible en versiones de 12, 26 y 50 contactos.

La capacidad de carga de corriente está determinada en 1,2A en el contacto y de 550 mA para el cable plano (AWG30) ambos a 20ºC.

El fabricante de conectores ERNI, representado por ERMEC, ha facilitado el camino al dejar todas las opciones abiertas al usuario. Ha desarrollado una gama de conectores de interfaces que es compatible con todos los Sistemas de Bus utilizados comúnmente, tales como el BITBUS, CANBUS, INTERBUS y PROFIBUS. Existen dos entradas de cable con cada cable horizontal o vertical, lo cual reduce los costes de los nodos de buses - en el pasado, un conector Sub-D tenía que ser utilizado para la entrada y otro para la salida (Fig.1).

Existe para cada Sistema de Bus una versión nodal y una versión terminal (con resistencia terminal de bus). Ambas versiones de entrada y salida están disponibles para el BITBUS. El conector hembra Sub-D es el conector estandard en el Equipo PROFIBUS, lo que quiere decir que en el ERBIC (el nombre del conector de interface) hay un conector Sub-D macho. Finalmente, la situación es totalmente inversa para el CANBUS donde es el ERBIC el que normalmente está equipado con el sub-D hembra.

Para garantizar una instalación libre de errores y un servicio rápido, las versiones nodal y terminal (con resistencia terminal) está disponible en colores claramente diferenciados. Los errores pueden ser evitados utilizando colores diferentes para las versiones nodal y terminal, incluso en configuraciones con dos sistemas de bus. Los cables individuales pueden ser fácilmente cableados utilizando terminales de tornillo en la placa de circuito impreso.

Existe un cable horizontal o vertical que tiene en cuenta de las diferentes condiciones de instalación y los requerimientos asociados de posicionamiento del cable. Los cables de bus, que son generalmente extremadamente rígidos, requieren una abrazadera retenedora de cable estable y fiable. Esto se alcanza en el ERBIC con una abrazadera retenedora de cable de metal sólido. La malla de apantallamiento está integrada en la abrazadera retenedora de cable, lo cual crea una buena y de baja impedancia conexión a tierra entre el apantallamiento de cable y la toma a tierra (Fig.2)

Para cuando sea necesario un diagnóstico y una programación, existe también un ERBIC con un segundo conector Sub-D para poder comunicar con equipos de diagnóstico y programación.

En las versiones PROFIBUS, los especificados inductores SMD en el estandard PROFIBUS (DIN19245 parte 3) ya están generalmente integrados para velocidades de hasta 12Mbit/seg. Además, están disponibles para las versiones de CANBUS un modelo especial con un condensador de desacoplamiento de apantallamiento que está colocado entre el apantallamiento del cable y el apantallamiento de la conector Sub-D (por tanto se desacoplan las dos).

Cajas Serie LDG-A de ERNI

Serie de cajas miniatura con óptima utilización del espacio y fácil montaje cumpliendo los requisitos exigidos por fabricantes de maquinaria, cuadros eléctricos e industria de la automoción.

• Conexión de las bornas directamente al circuito impreso sin necesidad de cableado interno.
• Borne con tornillo imperdible admitiendo un cable de 4mm² y 20A de intensidad.
• Caja de polycarbonato con fibra de vidrio autoextensible, protección IP40, rango de temperatura de -40ºC a +110ºC y fijación mediante tornillos o carril DIN (W )
• 6 tamaños distintos de 75 x 22,5 x 100 a 75 x 225 x 100 con o sin aperturas para ventilación, y de 12 a 70 conexiones de salida.
• Tapa frontal gris, negra o transparente.

EFICACES, PRÁCTICOS Y MÉTRICOS, LOS CONECTORES DE PASO 2.00mm PERMITEN EXPANDIR EL NÚMERO DE APLICACIONES.

Al mismo tiempo que la tecnología press-fit (conexión al c.i.mediante inserción a presión, sin soldadura) está demostrando que es un éxito en los sistemas de conexionado económicos y modernos, los conectores "plug" con paso métrico (2.00mm. y 2.5mm) se están estableciendo como un nuevo conector standard. Inicialmente desarrollado para aplicaciones de comunicaciones de datos y telecomunicaciones debido a que dan una alta densidad de contactos y una excelente característica electrónica (fig.1), los conectores métricos "plug", como el Compact PCI, están incrementando el número de aplicaciones en áreas industriales tan variadas como la industria de la aviación, la tecnología ferroviaria y la tecnología médica. Se ha despertado de un largo sueño, y están ahora mostrando su progreso en un amplio campo de aplicaciones.

Los conectores métricos tipo "plug", como los miembros de la familia Ermet de paso 2.00mm hechos por ERNI de acuerdo al standard IEC 1076-4-101, han sido diseñados para la interconexión de placas de circuito impreso mediante press-fit. Como en el caso de los tipos DIN 41612, pueden ser provistos con contactos especiales DIN 41626, para interconexionar cables coaxiales, fibra óptica y cables de potencia (AWG 17-7 para hasta 40A), y se pueden utilizar con codificación. Además de la ventaja de la alta densidad de contactos, mejorar el funcionamiento a alta frecuencia (HF) siendo una característica importante de los conectores métricos "plug". Todo ello se alcanza gracias al diseño y geometría de los contactos. En general, todos los sistemas con conectores métricos "plug" se pueden utilizar en las aplicaciones siguientes:

“ Donde se requiera mayor número de contactos que en el caso de los conectores DIN 41612, y que además se completa con filas de contactos para propósitos de apantallamiento.

“ Sistemas Bus con longitudes de palabra >32 bits.

“ Tiempos de subida de señal <1ns (debido al apantallamiento metálico opcional).

“ Posibilidad de disponer de contactos especiales mini-coaxiales y mini- fibra óptica.

“ Conectores de interface con apantallamiento.

Los conectores "plug", como ya se ha mencionado, sumado a la característica de alta densidad, disponen de una ventaja importante en su excelente comportamiento en alta frecuencia (HF), lo cual asegura una señal íntegra o EMC. Mientras esto se aplica en general a todos los conectores métricos en comparación con los conectores DIN 41612, existen diferencias considerables entre la familia individual de paso 2.00mm y 2,5mm., con respecto al diseño de las partes de contacto y sus aislamientos. El diseño de los "plugs" (o contactos elásticos) y el apantallamiento tienen una fuerte influencia en las características en HF en términos de parámetros tales como interferencias entre contactos adyacentes, migración de señales, etc.

El diseño de la familia Ermet ha sido posible gracias al contacto directo con los clientes, a las medidas exhaustivas EMC que se han hecho en el laboratorio y a los muchos años de experiencia en el desarrollo de conectores "plug". Ello ha dado como resultado una estructura específica y unas características especiales. Por ej., ERNI ha desarrollado un contacto hembra con dos "patillas" para esta familia de conectores "plug", en el cual el muelle demuestra elasticidad constante y baja resistencia de contacto. La geometría de los contactos de conexión asegura un tiempo de propagación de la señal casi idéntica en la fila de contactos individuales, un criterio importante actualmente debido a los sistemas rápidos y de alta densidad transmisión de datos requeridos hoy en día.

En el dibujo de la sección (fig.4) se representa la disposición de los contactos hembra que permiten un funcionamiento en HF excelente y una menor diferencia de retardo de tiempo entre filas, proporcionando además filas externas con total apantallamiento y funciones de toma a tierra.

Apantallamiento fiable

El apantallamiento integrado en los conectores de paso 2.00mm de acuerdo al IEC-1076-4-101 ofrece una ventaja clara en comparación a los conectores DIN 41612, pero está diseñado de forma diferente por los distintos fabricantes. El aspecto de mayor importancia aquí es que la pantalla ha de ser enclavada firmemente en su lugar para asegurar una conexión sin fallos. En la hembra del Ermet, el final de la carcasa metálica no está localizado en el área de conexión, sino, en un hueco y fijada a modo de celdas en el aislante (fig.2), y por tanto lo fija firmemente en su posición.

Esto previene al blindaje, el doblarse cuando el conector métrico es insertado en su lugar, y lo cuida de desperfectos.

Tecnología Mariposa (Butterfly Technology)

En sistemas de ensamblaje complejos, que implica mecanismos compactos, se hace a menudo uso de la tecnología mariposa, también conocida como tecnología de panel en medio (midplane technology), por razones de costes y espacio o para acortar los tiempos de propagación de la señal. Las tarjetas secundarias (alas de mariposa) se conectan por delante y por detrás del backplane, que representa el cuerpo de la mariposa. En este caso el cableado posterior se suprime ya que queda reducido a un circuito impreso central de interconexiones. Esta aplicación requiere entradas y salidas de alta densidad de paquetes de datos con cables de par trenzado o líneas coaxiales, y el respectivo conector de conexión métrico tipo offset está disponible para esta labor. La nueva serie Ermet de 8+2 filas se suma a la versión standard con siete filas de contacto (5+2). Por ej., en la tarjeta de paso métrico standard (265mm.) se permite por tanto hasta 1000 contactos.

Mientras tanto, la tecnología tipo mariposa se ha convertido en un standard y forma parte ahora de los standards PICMG y VME 64x. El respectivo conector de conexión al Backplane, consiste en un macho tipo Ermet con pines de interface alargados y un marco guía correspondiente para la parte posterior, es suministrada en dos versiones: Una consiste en el FSC o conector Sub-rack fijado, es decir, insertar por la parte posterior el conector y poner el marco guía para formar el conector frontal. La segunda versión es la denominada "Rear Subrack Connector" RSC que es la opuesta, es decir, insertar frontalmente el conector y posteriormente el marco.

El marco guía fuerza la ranura de entrada en la dirección del la placa de circuito impreso, lo cual significa que las placas son fáciles de insertar y no se corre riesgo de dañar los contactos. Una vez insertado el marco guía, las abrazaderas prefijadas rojas localizadas en el marco guía son fijadas en su lugar con la ayuda de una herramienta. Por tanto, es provisto de soportes firmes para evitar problemas al conectar las hembras correspondientes. El contacto es provisto de con unas largas guías en la celda, para prevenir que sean doblados o inclinados.

Tecnología Sandwich

La hembra de Ermet está también disponible en una versión recta pero en una forma invertida. Esto permite la realización de conexiones placa a placa en forma invertida tipo Sandwich o "piggy-back" con la ayuda de conectores macho métricos (fig.4), aportando los mismos beneficios a las soluciones placa a placa que las ventajas que aportan los conectores métricos. Existen versiones disponibles en varias alturas para dar una mayor flexibilidad de diseño.

Conector adaptador VME 64x

En el standard VME 64x, un conector macho tipo Compact PCI está disponible como un conector PO/JO a paso 2.00mm. para unas I/O (entradas/salidas) definidas por el usuario I/O en el campo del conector adaptador. Este conector es una versión especial de un conector métrico según el IEC 1076-4-101 y posee 95 pines para soportar 2 encuadres I/O (entradas/salidas) de 64 pines vía los backplanes. Está disponible en la forma de un conector tipo macho recto para los backplanes, y una hembra acodada para la tarjeta secundaria (forma invertida)

Compact PCI

El standard Compact PCI demanda los siguientes requerimientos para sus interconexiones:

“ Alto número de pines (densidad) para la conexión PCI.

“ Apantallamiento metálico estandarizado para evitar filtración de parásitos, alcanzándose además la reducción de interferencias internas entre señales y conexión a tierra sin pérdida de contactos.

“ Alturas de contacto diferentes para conexiones de las tarjetas secundarias sin necesidad de apagar el equipo (hot swapping).

“ Posibilidad de codificar los "slots".

El conector enchufable métrico Ermet de paso 2.00mm (IEC 1076-4-101) cumple estos requerimientos, y está diseñado de acuerdo al standard PICMG, por lo cual el conector macho vertical se sitúa en el Backplane y la hembra en las tarjetas a insertar. Se requiere un módulo conector tipo A con 100 contactos de señal para un rack de 3 Unidades de altura, junto con un así llamado sector multifunción y un módulo B modificado equipado con 110 contactos de señal. Esta solución provee 220 contactos (hecho de 5 filas de 44 contactos), por lo cual 20 de los pines están reservados para futuras aplicaciones o reformas. Las tarjetas de conexión que sólo soportan transferencias de envíos de datos de 32-bits, pueden funcionar con un sólo módulo de conector tipo A. Se pueden combinar las tarjetas de 32-bits y 64-bits con un sistema Compact PCI.

Conclusión

En vista de sus indiscutibles ventajas de diseño, los conectores métricos mostrarán en los próximos años seguramente su valor en muchos otros campos de aplicación. Esto, además, significará suministrar componentes para requerimientos específicos, como tipos especiales o filas adicionales de contactos para la configuración de estructuras pseudo coaxiales. Los fabricantes son llamados, por tanto, a suministrar una gama de productos que ponga una especial atención a una fiable y simple utilización.

Fig.1: Aplicación en el área de telecomunicaciones con la Serie Ermet.

Fig.2: La carcasa apantallada especial está diseñada para asegurar un contacto fiable en el lado del conector hembra.

Fig.3: Aplicación de la tecnología mariposa en un sistema de bus industrial.

Fig.4: La hembra recta Ermet para el despliegue de la técnica Sandwich en conexiones placa a placa.

Manfred Schock es Ingeniero y trabaja como Product Marketing en la empresa ERNI. http://www.erni.com

LOS CONECTORES MINIATURA FABRICADOS CON â Vectra (LCP)

Pequeños y extremadamente fiables

La receta para el éxito ha venido a llamarse miniaturización. Se ha ido utilizando de manera consistente a partir de la industria de la telefonía móvil, tanto como en la de los fabricantes de componentes de SMD para conexiones miniatura, lectores de tarjetas chip, conectores, zócalos SIMM, conexiones PCMCIA, etc.. Se necesitan nuevos materiales como el â Vectra (LCP) para todas estas aplicaciones. El uso cada vez más extendido de estos conectores provoca, de manera irreversible, conseguir unos costes más bajos en su producción y como resultado un mejor precio al cliente.

La compañía ERNI ha desarrollado una familia entera de conectores miniatura, que en un diseño individualizado son compatibles en la conexión y también en aspectos como los de procedimientos. Especial atención se ha de dar a la posibilidad de procedimientos eficientes en etapas de conexionado subsiguientes. Por ejemplo, están disponibles en machos y hembras tanto en SMD como también en conectores para cable plano (IDC- conectores por desplazamiento de aislante) las conexiones multipunto en la serie de conectores SMC (small multiple connector, o bien conector tipo CACAHUETE de ERNI).

Debido a su bajo peso y diseño especial de los componentes, es incluso posible utilizar máquinas automáticas de inserción en vacío – lo que no es menos importante a la hora de decidirse por utilizar el â Vectra LCP(el polímero de cristal líquido ).

(FIG.1.: Conectores Cacahuete de paso 1,27mm. de ERNI)

Los sistemas SMC proponen conectores miniaturas en la gama de paso 1,27mm. de 12, 26 y 50 contactos (en preparación 68 y 80 contactos). Sus características dan a los usuarios una gran libertad de acción en materia de disposición de la electrónica y diseño de cartas. Existen 4 tipos de enlaces (SMD, soldadura convencional, press-fit, IDC para cables planos), y 4 tipos de construcción (Conector macho en contactos rectos o acodados). Las distancias placa a placa son variables: de 8.0 a 14.0 mm en progresión y 4 alturas fijas de 8.0, 9.4, 10.8 y 12.2 mm.

El diseño de los conectores de la serie SMC ha sido especialmente concebido para la inserción CMS automática. Una escuadra CMS metálica absorbe firmemente las fuerzas de conexión y de contracción, sin necesitar esfuerzos suplementarios, como por ejemplo los de un remache de fijación o un clip de soldar. Existe un aislamiento en material negro para facilitar la detección e influencia del prensor. Este aislamiento es resistente a altas temperaturas, apropiado en todos los procesos de soldadura SMD. Este conector tiene falda de montaje preensamblada, para una presión segura y puede ser suministrado en bobinas.

(FIG.2: Aplicación del conector cacahuete de paso 1,27mm. en Telecomunicaciones (RDSI))

(FIG.3: Aplicación del conector cacahuete de paso 1,27mm. en aplicaciones en PLC de automatización industrial)

Las Estructuras Filigrana retienen su estabilidad incluso bajo presión y a altas temperaturas

Con un paso de 1,27mm, el grosor de la pared del aislante hecha en â Vectra C 139/E 139, está entre los 0.2 y 0.3mm. La parte de molde debe, en cualquier caso, no sólo aguantar las temperaturas extremas que se alcanzan durante la soldadura, sino también las altas presiones durante la inserción automática de los contactos eléctricos.

El Vectra tiene una temperatura HDT–A de hasta 275ºC. Su módulo de elasticidad alcanza 16500 N/mm². Esto asegura disponibilidad de grandes reservas para una producción fiable y rápida durante los procesos subsiguientes al acabado de los conectores.

Además, es posible ahorrar material debido a las propiedades mecánicas altas y el efecto de autorefuerzo que pueden alcanzarse en niveles de fuerza extremadamente altas.

Como resultado los costes se pueden optimizar. La excelente estabilidad dimensional del LCP beneficia, principalmente, a los usuarios de los componentes SMD.

La expansión térmica del Vectra en las partes de conexion está sobre los

12 x 10-6 K-1; la absorción de humedad es como máx. del 0.04%. Por tanto, el Vectra posee valores bajos, similares a los de los materiales Epoxy FR-4 de las placas de circuito impreso.

Ciclos de tiempo cortos y bajas presiones de inyección

Los ciclos de tiempo extremadamente cortos (tiempo de enfriamiento corto debido a un contenido calorífugo bajo) hace posible un alto nivel de productividad. Debido a que el material es de baja viscosidad, incluso a las temperaturas de moldura, de sólo 50 ... 100ºC, se puede realizar el proceso a bajas presiones de inyección. Esto reduce el estrés del núcleo filigrana en el molde y facilita el mantenimiento.

La relación de rechazo también se reduce considerablemente y la ausencia de rebaba significa que el costoso trabajo de acabado ya no será necesario. El Vectra es inherentemente retardante a la llama (UL94: V-O a 0.4mm).

EN CABEZA Y SALTANDO A LA ERA DE LA MINIATURIZACIÓN.

Los conectores con un paso de 0,8mm ya no son una utopía, y no solo aparecen en el sector de la telefonía. La tecnología "Smart card", es la que impulsa a que haya componentes complejos y los correspondientes polímeros de alto funcionamiento.

Poco a poco están adquiriendo un mayor significado otras aplicaciones en SMD tales como llaves, interruptores, transformadores, inductores, diodos y relés.

Frente a nuevos requisitos, se introduce el VectraE 130i(mejorado) que se suma a su rango bien establecido. Este material puede soportar altos estrés térmicos y mecánicos proporcionando la seguridad necesaria para incluso soluciones técnicas más complejas en un futuro.

NUEVOS CONECTORES DE PASO 0.8 mm UNISEX DE ERNI

Los nuevos conectores Unisex de ERNI están basados en un diseño hermafrodítico. Esto hace a los conectores machos y hembras idénticos. No es necesaria la subdivisión standard entre componentes machos y hembras. Si los conectores tienen el mismo tipo de construcción, no sólo se tiene la ventaja de un más fácil almacenaje sino que, además, ofrece esfuerzos más bajos de programación y costes más bajos en la producción totalmente automática, además de un diseño más simple para las soluciones placa a placa.

Se debe enfatizar el hecho de unas dimensiones particularmente compactas. Con un paso de 0,8mm., es posible implementar filas desde bajo número de pines, hasta versiones de dos filas con incluso 80 pines.

La máxima corriente especificada a 20ºC es de hasta 2,0A. Utilizando este nuevo conector, se alcanza una distancia de placa a placa de menos de 5,00mm. Esto predestina al nuevo conector miniatura SMD a modernas aplicaciones facilitando una alta densidad de integración en la ingeniería de sensores, médica, en Telefonía móvil, PDA'S, módulos de memoria, electrónica para vehículos y consumo, así como ingeniería MSR. También, es posible su aplicación como puente (jumper).

(Fig.4.: Conectores Unisex de ERNI.)

Estabilidad en la soldadura del Vectra en comparación con otros polímeros reforzados de fibra de vidrio.

Medido en un conector de 56mm de longitud. Cambio porcentual de dimensiones siguiendo la inmersión en fluorinado FC70 a 215ºC

D L = Cambio en la longitud en la dirección del fluido (en %)

D B = Cambio en la longitud transversa a la dirección del fluido (en %)

D D = Cambio en grosor (en %)

Datos del Material â Vectra C 130

Densidad: 1.60 g/cm³

Contracción longitudinal: 0.1 %

Contracción lateral: 0.4 %

Fuerza de rotura: 174 N/mm²

Rotura por alargamiento: 1.8 %

Resistencia al módulo de elasticidad: 14800 N/mm²

Resistencia específica superficial: 7× 10¹³ W

HDT-A: 249 ºC

Datos del Material â Vectra E 130i

Densidad: 1.61 g/cm³

Contracción longitudinal: 0.2 %

Contracción lateral: 0.6 %

Fuerza de rotura: 148 N/mm²

Rotura por alargamiento: 1.6 %

Resistencia al módulo de elasticidad: 15000N/mm²

Resistencia específica superficial: 10¹⁴W

HDT-A: 275 ºC

La lista de Sistemas de Buses disponibles ha crecido enormemente en pocos años. Junto a la acción "política" de cual es el sistema de bus más adecuado, lo primero que ha de hacer el usuario es tener conocimiento detallado de los requerimientos funcionales que se desea direccionar antes de alcanzar una decisión. Al mismo tiempo, los proveedores están forzados a ofrecer conectores de interfaces necesarios para asegurar la adherencia a los diversos parámetros y características técnicas para no complicar todavía más el proceso de toma de decisión a los clientes potenciales.

Debería ser fácil de escoger el sistema de bus correcto, y hay para ello actualmente sólo dos preguntas que han de ser contestadas: la política y la técnica. Pero las apariencias engañan. Primero, una decisión responsable y a largo plazo para adoptar el sistema correcto requiere una comprensión a fondo de los sistemas individuales, y se necesitará una cantidad de tiempo enorme adquirir este conocimiento. Segundo, la comparación de varios sistemas de bus es una aventura difícil que tiene que empezar con la clasificación de las características. Como todos conocemos, los requerimientos serán diferentes de una aplicación a otra.

Dónde encontrar la luz

Hay muchas razones para utilizar sistemas de bus, aunque no deberíamos perder nunca los signos de las desventajas asociadas. Por ej., algunas ventajas son: el bus de campo reemplaza equipos de cable delgado por cable de par trenzado o Fibra Óptica, lo cual representa considerables ahorros en términos de cableado y en el coste de las instalaciones. Además la función directora de la red asociada permite rápidos diagnósticos y resoluciones de problemas de los equipos conectados. El uso de buses de campo permite equipos para ser operados remotamente vía red, simplificando gradualmente la calibración y configuración del trabajo que se requiere en cada momento. Los nuevos equipos se integran también más fácilmente. Otro punto más, es la estructura modular de los buses de campo, lo cual permite sistemas de control para construir desde equipos estandarizados - el módulo puede ser comprado/encargado completo y, separadamente, servido y probado. Lo que es más, equipos inteligentes, como controladores de programa de abastecimiento/almacenamiento (SPC), pueden conectarse vía bus de campo, permitiendo poder computar para distribuirlo a lo largo de varios equipos. Una ventaja final es la intercambiabilidad que, desde la estandarización de equipos de buses de campo, significa el reemplazar los equipos en el campo, configuración, almacenamiento y mantenimiento.

Todo esto son las ventajas de los sistemas de bus. El único problema es el "Sí, pero..." que venir después de todos estos puntos listados. Pongamos en contexto el "Ahorrar en costes de instalación y cableado": Necesitamos pararnos y considerar que todo el conjunto de cableado representa menos del 10% del valor de los sistemas de comunicación. Además, el número de puntos de terminación está aumentando y las conexiones, cajas de unión, conectores de bus y protección EMC, son más caras y por tanto se intensifica el coste.

La situación es similar con respecto a "fácil de ampliar y recolocar". Para ser capaces de integrar fácilmente nuevos equipos en sistemas ya existentes, los protocolos deben permanecer estables por muchos años y este no es el caso, incluso en los protocolos estandarizados. Esta lista de problemas podría continuar casi indefinidamente.

A pesar de los problemas indicados arriba, está claro que no hay alternativas a los sistemas de bus. Consecuentemente los sistemas de bus individuales, ya han sido aceptados en mayor o menor medida en algunos sectores. Por ejemplo, el CANBUS se ha establecido muy bien en la Ingeniería de Automoción y ha ido incrementando su popularidad en la Tecnología de Automoción. El INTERBUS-S, el BITBUS y el PROFIBUS se encuentran frecuentemente en entornos de Automatización Industrial.

Comparación de Sistemas de Bus.

PROFIBUS

Los cuatro Sistemas de Bus descritos aquí son los más conocidos y los más establecidos. El PROFIBUS vino al mundo en 1987 como una unión de los proyectos de "Buses de Campo" que trajeron juntas 13 compañías y 5 instituciones de investigación en Alemania. El objetivo, entonces, era estandarizar Sistemas de Buses de Campo Abiertos, que permitiría a los controladores programables de diferentes fabricantes, ser conectados en red de manera simple. En 1991, fue estandarizado como el primer standard de bus de campo abierto completamente especificado. El PROFIBUS es un sistema multimaestro que soporta buses, de topología en estrella y árbol. Entre 32 y 127 usuarios pueden ser conectados con tres repetidores. Se puede alcanzar una transferencia con una velocidad de 93,75Kbit/seg. con una longitud de línea de 1,2Km. Si la longitud de línea se reduce a 200 m. es posible una velocidad máx. de 500Kbit/seg. El método de acceso de bus está basado en el uso "Token Ring". La velocidad de transferencia está especificada de 9,6 a 500 kbit/seg. con cableado de par trenzado o Fibra Óptica. utilizado como la transmisión media. El PROFIBUS prevé un método de acceso a bus híbrido en el cual un relevo es pasado entre los usuarios activos o estaciones maestras. Se puede alcanzar un tiempo de respuesta máx. limitando el tiempo de ciclo de relevo.

BITBUS:

El BITBUS es un producto Intel y fue especificado en 1984. Fue para garantizar el intercambio de datos entre SPCs y ordenadores industriales. Este sistema de bus tiene una estructura maestro/esclavo, la cual soporta tanto una topología de bus o árbol (con repetidores). Un maestro y 27 esclavos se pueden comunicar entre ellos. Se puede alcanzar una velocidad de transferencia de 62,5Kbit/seg. con una longitud de onda de 1,2km. y si la longitud de línea se reduce a 300m., la velocidad de transferencia puede aumentar a 375Kbit/seg. Los datos pueden ser transmitidos sobre cable de par trenzado o Fibra Óptica. La velocidad de transferencia de 375Kbit/seg. en modo asíncrono. Se accede al Bus por elección ("polling"). Son necesarias un par de cables adicionales si se utilizan repetidores. Pueden ser implementados en topología multicapa por conexión de una unidad maestra y una esclava a un nodo.

CANBUS:

El CANBUS ("Controller Area Network") fue desarrollado por Bosch & Intel para trabajar en red dentro de un automóvil. La organización de usuarios de CIA (CAN en Automoción) fue fundada en 1992 como una asociación de fabricantes y usuarios. El número de usuarios en un trabajo en red CAN depende solamente de las capas físicas. No existen direcciones de estación: se pasan mensajes de filtro de aceptación a un usuario individual. La característica especial de los diferentes métodos de transmisión de 2 hilos significa que la función de emergencia es posible incluso si falla uno de los pares de hilo. El CANBUS es un bus multimaestro que soporta ambas topologías en Bus y Estrella. La Velocidad de Transferencia con una longitud de línea se especifica como 50Kbit/seg., pero el incremento de la Velocidad de Transferencia llega a 1Mbit/seg. si la longitud se reduce a 40 m. La Transmisión Media es la misma que para el BITBUS y el PROFIBUS. Está especificada la Velocidad de Transferencia como 1Mbit/seg. El método de acceso a bus utilizado es CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), lo cual significa que, si se detecta una colisión, todos los usuarios retiran sus datos e intentan enviarlos otra vez después de un período aleatorio.

INTERBUS-S:

El INTERBUS-S fue estandarizado en 1987 como un sistema de bus de campo abierto por Phoenix Contact y como un bus de campo para el nivel de sensores/actuadores en el DIN19258. Tiene una estructura maestro/esclavo. La topología tiene la forma de un anillo físico en el cual la línea sale y vuelve. Es importante diferenciar entre el bus remoto (12,8Km.), el bus de instalación remoto (50m.) basado en las especificaciones RS485 y el bus periférico con niveles TTL(10m.). La distancia máxima entre dos terminales de bus adyacentes es de 400m. Cada usuario es conectado al anillo y su dirección es determinada por sus posiciones físicas. El número máx. de usuarios viene especificado como 256 y la velocidad de transferencia es de 500Kbit/seg. El método de acceso a bus está basado en una base de tiempo fija.

Interfaces Flexibles:

Estas notas de explicación realzan los problemas descritos al principio. Comparar Sistemas de Bus individualmente es una aventura difícil y que requiere un tiempo. El fabricante de conectores ERNI ha facilitado el camino al dejar todas las opciones abiertas al usuario. Ha desarrollado una gama de conectores de interfaces que es compatible con todos los Sistemas de Bus utilizados comúnmente, tales como el BITBUS, CANBUS, INTERBUS y PROFIBUS. Existen dos entradas de cable con cada cable horizontal o vertical, lo cual reduce los costes de los nodos de buses - en el pasado, un conector Sub-D tenía que ser utilizado para la entrada y otro para la salida (Fig.1).

Existe para cada Sistema de Bus una versión nodal y una versión terminal (con resistencia terminal de bus). Ambas versiones de entrada y salida están disponibles para el BITBUS. El conector hembra Sub-D es el conector estandard en el Equipo PROFIBUS, lo que quiere decir que en el ERBIC (el nombre del conector de interface) hay un conector Sub-D macho. Finalmente, la situación es totalmente inversa para el CANBUS donde es el ERBIC el que normalmente está equipado con el sub-D hembra.

Para garantizar una instalación libre de errores y un servicio rápido, las versiones nodal y terminal (con resistencia terminal) está disponible en colores claramente diferenciados. Los errores pueden ser evitados utilizando colores diferentes para las versiones nodal y terminal, incluso en configuraciones con dos sistemas de bus. Los cables individuales pueden ser fácilmente cableados utilizando terminales de tornillo en la placa de circuito impreso.

Existe un cable horizontal o vertical que tiene en cuenta de las diferentes condiciones de instalación y los requerimientos asociados de posicionamiento del cable. Los cables de bus, que son generalmente extremadamente rígidos, requieren una abrazadera retenedora de cable estable y fiable. Esto se alcanza en el ERBIC con una abrazadera retenedora de cable de metal sólido. La malla de apantallamiento está integrada en la abrazadera retenedora de cable, lo cual crea una buena y de baja impedancia conexión a tierra entre el apantallamiento de cable y la toma a tierra (Fig.2)

Para cuando sea necesario un diagnóstico y una programación, existe también un ERBIC con un segundo conector Sub-D para poder comunicar con equipos de diagnóstico y programación.

En las versiones PROFIBUS, los especificados inductores SMD en el estandard PROFIBUS (DIN19245 parte 3) ya están generalmente integrados para velocidades de hasta 12Mbit/seg. Además, están disponibles para las versiones de CANBUS un modelo especial con un condensador de desacoplamiento de apantallamiento que está colocado entre el apantallamiento del cable y el apantallamiento de la conector Sub-D (por tanto se desacoplan las dos).

En la placa de circuito impreso, las entradas y salidas están "puenteadas" lo cual, para el CANBUS y el PROFIBUS, significa que el bus permanece totalmente en funcionamiento incluso cuando el conector nodal ha sido borrado. En el ERBIC está también opcionalmente disponible con apantallamiento en la caperuza. La caperuza de aislamiento total y el diseño de los tornillos de plástico provee apantallamiento EMI/PFi y protección ESD, por ej. para aplicaciones PROFIBUS con Velocidades de Datos de hasta 12Mbits/seg. Una versión Sub-D con un segundo conector Sub-D está disponible para diagnosis y programación. Un conector sub-D opcional con contactos ópticos puede ser integrado para conectar el sistema de bus a Fibra Óptica. Otras características de diseño son abrazaderas retenedoras de cable integradas para cables de bus con diámetros anchos de 4,5 a 8 mm. y una conexión a tierra fiable para el cable de apantallamiento. La caperuza está hecha de termoplástico conforme a la UL94-V1. El grado de protección es IP40 y el rango de temperatura de trabajo está especificado entre -20 a +70ª.

Manfred Schock es Ingeniero y trabaja como Product Marketing en la empresa ERNI. http://www.erni.com