Intelligente Verbindungslösungen für die revolutionären tragbaren Technologien
Samir Vasavda ist Anwendungsingenieur. Er besitzt vier U.S.-Patente und hält einen Master of Science in Mechanical Engineering (MSME) der University of North Carolina in Charlotte. Er arbeitet in unserer Menlo Park-Niederlassung im Silicon Valley in Kalifornien.
Herzfrequenz, Kalorienverbrauch, Anzahl der Stunden Schlaf, Anzahl der unternommenen Schritte - Wenn Sie ein Ingenieur, ein Gadgetliebhaber oder eine datenverliebte Person sind, die ein gesundes Leben führen möchte, verwenden Sie möglicherweise bereits Nike FuelBand, Jawbone Up oder ein Gerät vom Typ Fitbit, um Ihr Aktivitätsniveau zu verfolgen. Sie haben wahrscheinlich die Nachricht gehört, dass Facebook 2 Milliarden USD zahlt, um ein Augmented-Reality-Unternehmen namens Oculus zu kaufen, und Intel gibt mehr als 100 Millionen USD aus, um Basis zu kaufen, ein Unternehmen, das eine Uhr herstellt, die Ihre Herzfrequenz, Geschwindigkeit, Schlaf und andere Parameter nachverfolgt. Google Glass ist bereits in den Händen vieler Entwickler, und Google hat tragbare Android-Geräte angekündigt. Samsung hat eine zweite Version der Galaxy Gear Uhr. Apple hat kürzlich eine Smartwatch (Apple Watch) angekündigt, die Anfang 2015 ausgeliefert wird.
Motorola hat seine Smart Watch Moto 360 bereits vor kurzem veröffentlicht. Wie wäre es mit einer Pebble Uhr? Microsoft Band ist ein neues tragbares Gerät, das mit anderen auf dem Markt konkurrieren wird.
Das Zeitalter der Intelligenten tragbaren Technologien
steht vor der Tür
Die Welt der Technologie macht erneut einen Wandel durch. Wir sind in etwa zwei Jahrzehnten von Mainframes zu Desktop-PCs übergegangen, von Desktops zu Laptop-PCs in etwa einem Jahrzehnt und von Laptops zu Smartphones und Tablets in weniger als einem Jahrzehnt.
Eine weitere Revolution braut sich zusammen, und es wird höchstwahrscheinlich weniger als ein Jahrzehnt dauern. Und zwar die intelligenten tragbaren Technologien, die immer online sind. Für Dr. Mudhafar Hassan-Ali, Leiter der Produktentwicklung von tragbaren Technologien bei TE Connectivity (TE) steht die Verbindungstechnologie im Zentrum. Auf dem Menlo Park Campus von TE arbeitet ein ganzes Team nur an der Entwicklung von Lösungen speziell für Produkte im Bereich tragbare Technologien.
Spezielle Konnektivitätslösungen sind Enabler
Konnektivitätslösungen werden es den Entwicklern von Unterhaltungselektronik ermöglichen, tragbare Technologien herzustellen. Lassen Sie uns über externe Konnektivität für Strom und Daten sprechen. Standardverbinder passen möglicherweise aufgrund von Größe, Ästhetik und Technologie nicht in tragbare Technologien. Brillen müssen dünn, leicht und ästhetisch ansprechend sein. Eine Uhr oder eine andere tragbare Technologie muss oft die gleichen Kriterien erfüllen. Aus
technologischer Sicht wollen Kunden hermetisch abgedichtete Geräte, damit sie unter Wasser gute Leistung erzielen oder Schweiß, Staub und anderen Fremdkörpern widerstehen können. Um dies zu ermöglichen, wünschen sich die Anwender Geräte ohne Löcher oder mit minimalen Öffnungen. Kontaktlose Lösungen können eine Antwort auf diese Probleme sein.
Auch der Platzbedarf stellt eine große Herausforderung dar. Brillen oder andere tragbare Technologien sind mit minimalem Platz für andere nicht-essentielle Funktionen ausgelegt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, entwickeln die wichtigsten Akteure der Konnektivitätsbranche Lösungen für drahtloses Laden von Strom und kontaktlose Datenübertragung.
Drahtlose Energie
Technologieexperten sehen einen Trend der „erhöhten Sensorik“. Es gibt entweder mehr Funktionalität im gleichen Raum oder die gleiche Funktionalität in einem kleineren Formfaktor. Daher ist die Bereitstellung von Strom eine große Herausforderung und eine Chance.
Die drahtlose Leistung basiert auf einer resonanten induktiven Kopplung. Dieser Punkt hat die Schaffung mehrerer Normungskonsortien gefördert. Ein Konsortium namens Wireless Power Consortium (WPC) arbeitet an einem Qi-Standard (aus dem chinesischen Wort für natürliche Energie, ausgesprochen als „Chi“). Ein weiteres Konsortium namens Alliance for Wireless Power and Power Manage Alliance (A4WP), dem nun die Power Matter Alliance (PMA) beigetreten ist.
Es gibt zwei Haupthürden beim drahtlosen Laden zu überwinden. Die erste ist das Laden aus einer Entfernung, in der die Geräte nicht fest gekoppelt sind. Ziel ist es daher, räumliche Freiheit zu erreichen. Die zweite Herausforderung ist das Design der Spule (Induktivität oder Antenne) und wie man sie in die winzigen und komplexen Geräte passt.
Eine Kombination aus besseren Batterietechnologien (flexibel, dünner, leichter, schneller) und der „Ernte“ der Stromversorgung, ob sie Solar, mechanische Bewegung, Körperwärme oder andere Mittel verwendet, wird von Startups und etablierten Unternehmen im Silicon Valley und anderen Orten auf der ganzen Welt untersucht.
Kontaktlose Daten
Kontaktlose Daten werden mittels elektromagnetischer Strahlung erfasst. Es erfordert eine enge Nähe zwischen dem Kabel und dem Gerät. Es wird auch als Kurzstreckenkommunikation bezeichnet und wird bei besonders hoher Frequenz (EHF) im 60-GHz-Band mit den ISM-Bändern (Industrie, Wissenschaft und Medizin), einem nicht lizenzierten Spektrum, durchgeführt. Es wird verwendet, um Kunststoff zu durchdringen und ist kompatibel mit USB, VESA und SATA Standards. Die Herausforderungen sind ein hoher Energiebedarf und ein Bedarf an Intelligenz für den Ruhemodus und die automatische Aktivierung Darüber hinaus erfordert es HF-Kompetenz für Robustheit, geringe elektromagnetische Interferenz (EMI) und regulatorische Compliance wie die Einhaltung der Vorschriften durch die Federal Communications Commission (FCC).
Antennen
Bei externen Ein-/Ausgangskomponenten (I/O) haben Antennen eine große Rolle bei der Bereitstellung von
Kabelfreiheit für die Konnektivität gespielt. Fast alles wird mobil. So verschifft
einer der größten weltweiten Antennenlieferanten jährlich
mehr als 500 Millionen Antennen. Bei tragbaren Technologien besteht die Herausforderung in der Form
und Größe der Antennen, die immer kleiner und komplexer werden.
Die Lösung besteht darin, Antennen mit herkömmlichen Methoden sowie Technologien wie ausgeformte Verbindungsvorrichtungen (MID, Molded Interconnect Devices) und Laser-Direkt-Strukturierung (LDS) für 3D-Antennen herzustellen.
Einige neue Antennen werden unter Verwendung mehrerer Protokolle entwickelt, d. h. unter anderem LTE, Bluetooth und Wi-Fi. Die Antennen können entweder multibandfähig oder einstellbar sein. Folgende Frequenzen sind möglich:
WLAN/WWAN/Sprache
- 802.11 (a/b/g/n): 2400 bis 2483,5 & 4900 bis 5875 MHz
- LTE: 700 bis 3.700 MHz, Multiband, METASPAN-Antennentechnologie
- GSM/UMTS: 850 bis 2.170 MHz, Einzel- und Multiband
- WiMax: 2.300 bis 3.800 MHz
Weitere
- ISM 900/ZigBee: 902 bis 928 MHz
- Bluetooth-Drahtlostechnologie: 2.400 bis 2.483,5 MHz
- ZigBee: 2.400 bis 2.483,5 MHz
- UWB: 3.168 bis 10.560 MHz
- Global Navigation Satellite Systems (GNSS): GPS 1.565 bis 1.585 MHz
- DVB-H: 1.670 bis 1.675 MHz
- NFC: 13,56 MHz
Die Einhaltung der Vorschriften der FCC und anderer Behörden ist ein Muss.
TE verfügt über ein Antennenentwicklungslabor in Aptos, Kalifornien, in der Nähe des Silicon Valleys, wo einzigartige und kundenspezifische Antennenlösungen entworfen, entwickelt und getestet werden können. Das Labor verfügt über das technische Fachwissen und die Ressourcen, die für die Herstellung von schnellen Prototypen und Änderungen zur Erfüllung der Kundenanforderungen erforderlich sind. TE verfügt auch über Einrichtungen in Harrisburg-US, Taiwan, Japan, Südkorea und China, die
7 HF-Kammern sowie CST- und HSS-Simulationseinrichtungen umfassen.
Andere Konnektivitätskomponenten
Für die Verbindung mehrerer Leiterplatten (starr und flexibel) werden die Leiterplatte-auf-Leiterplatte-Steckverbinder immer kleiner, wobei die kleineren Abstände 0,35 mm erreichen. Der Strombereich kann von 1,5 A für Leistung und 0,3 A für Signal reichen. Die Kontakthaltekraft kann bis zu 10 N betragen, während die Einsteckkraft maximal 15 N betragen kann.
Leiterplatte-auf-Flex-Steckverbinder sind sehr nützlich für Geräte mit Höhenbeschränkungen.
Mit der zunehmenden Komplexität und Funktionsvielfalt von Mobilgeräten wächst der Bedarf an flacheren Geräten mit mehreren Antennen, größeren Datenraten und höheren Betriebsfrequenzen.
EMI-Abschirmungen sind gestanzte ein- und zweiteilige Metallkäfige, die dabei helfen, die
Bauteile auf der Platine zu isolieren und Nebensprechen sowie die Empfindlichkeit gegenüber EMI zu verringern, ohne dabei die Systemgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.
Federkontakte
Zum Laden, Andocken und Erden werden Federkontaktstifte wegen ihrer ausgezeichneten Zuverlässigkeit und Haltbarkeit in einem kleinen Formfaktor verwendet.
Federfinger werden für die Erdung verwendet, um EMI-Störungen und Statik zu verhindern sowie zur Isolierung von Vibrationen.
Ein großes Portfolio verschiedenster Federfinger ist mit verschiedenen Höhen von 0,8 mm bis 4,3 mm erhältlich. Sie können mit einer geringen Kraft von 0,2 N - 1,0 N eingesetzt werden.
SIM-Kartensteckverbinder
SIM-Karten-Steckverbinder könnten ein wesentlicher Bestandteil von tragbaren Geräten werden, wie z.B. Mini-SIM
(2FF), Mikro-SIM (3FF) und kombinierte Mikro-SIM- und Mikro-SD-Steckverbinder.
Die Zukunft für intelligente tragbare Technologien ist glänzend. Einzigartige Verbindungslösungen von führenden
Akteuren der Branche werden dieser aufregenden Revolution sicherlich helfen.
Intelligente Verbindungslösungen für die revolutionären tragbaren Technologien
Samir Vasavda ist Anwendungsingenieur. Er besitzt vier U.S.-Patente und hält einen Master of Science in Mechanical Engineering (MSME) der University of North Carolina in Charlotte. Er arbeitet in unserer Menlo Park-Niederlassung im Silicon Valley in Kalifornien.
Herzfrequenz, Kalorienverbrauch, Anzahl der Stunden Schlaf, Anzahl der unternommenen Schritte - Wenn Sie ein Ingenieur, ein Gadgetliebhaber oder eine datenverliebte Person sind, die ein gesundes Leben führen möchte, verwenden Sie möglicherweise bereits Nike FuelBand, Jawbone Up oder ein Gerät vom Typ Fitbit, um Ihr Aktivitätsniveau zu verfolgen. Sie haben wahrscheinlich die Nachricht gehört, dass Facebook 2 Milliarden USD zahlt, um ein Augmented-Reality-Unternehmen namens Oculus zu kaufen, und Intel gibt mehr als 100 Millionen USD aus, um Basis zu kaufen, ein Unternehmen, das eine Uhr herstellt, die Ihre Herzfrequenz, Geschwindigkeit, Schlaf und andere Parameter nachverfolgt. Google Glass ist bereits in den Händen vieler Entwickler, und Google hat tragbare Android-Geräte angekündigt. Samsung hat eine zweite Version der Galaxy Gear Uhr. Apple hat kürzlich eine Smartwatch (Apple Watch) angekündigt, die Anfang 2015 ausgeliefert wird.
Motorola hat seine Smart Watch Moto 360 bereits vor kurzem veröffentlicht. Wie wäre es mit einer Pebble Uhr? Microsoft Band ist ein neues tragbares Gerät, das mit anderen auf dem Markt konkurrieren wird.
Das Zeitalter der Intelligenten tragbaren Technologien
steht vor der Tür
Die Welt der Technologie macht erneut einen Wandel durch. Wir sind in etwa zwei Jahrzehnten von Mainframes zu Desktop-PCs übergegangen, von Desktops zu Laptop-PCs in etwa einem Jahrzehnt und von Laptops zu Smartphones und Tablets in weniger als einem Jahrzehnt.
Eine weitere Revolution braut sich zusammen, und es wird höchstwahrscheinlich weniger als ein Jahrzehnt dauern. Und zwar die intelligenten tragbaren Technologien, die immer online sind. Für Dr. Mudhafar Hassan-Ali, Leiter der Produktentwicklung von tragbaren Technologien bei TE Connectivity (TE) steht die Verbindungstechnologie im Zentrum. Auf dem Menlo Park Campus von TE arbeitet ein ganzes Team nur an der Entwicklung von Lösungen speziell für Produkte im Bereich tragbare Technologien.
Spezielle Konnektivitätslösungen sind Enabler
Konnektivitätslösungen werden es den Entwicklern von Unterhaltungselektronik ermöglichen, tragbare Technologien herzustellen. Lassen Sie uns über externe Konnektivität für Strom und Daten sprechen. Standardverbinder passen möglicherweise aufgrund von Größe, Ästhetik und Technologie nicht in tragbare Technologien. Brillen müssen dünn, leicht und ästhetisch ansprechend sein. Eine Uhr oder eine andere tragbare Technologie muss oft die gleichen Kriterien erfüllen. Aus
technologischer Sicht wollen Kunden hermetisch abgedichtete Geräte, damit sie unter Wasser gute Leistung erzielen oder Schweiß, Staub und anderen Fremdkörpern widerstehen können. Um dies zu ermöglichen, wünschen sich die Anwender Geräte ohne Löcher oder mit minimalen Öffnungen. Kontaktlose Lösungen können eine Antwort auf diese Probleme sein.
Auch der Platzbedarf stellt eine große Herausforderung dar. Brillen oder andere tragbare Technologien sind mit minimalem Platz für andere nicht-essentielle Funktionen ausgelegt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, entwickeln die wichtigsten Akteure der Konnektivitätsbranche Lösungen für drahtloses Laden von Strom und kontaktlose Datenübertragung.
Drahtlose Energie
Technologieexperten sehen einen Trend der „erhöhten Sensorik“. Es gibt entweder mehr Funktionalität im gleichen Raum oder die gleiche Funktionalität in einem kleineren Formfaktor. Daher ist die Bereitstellung von Strom eine große Herausforderung und eine Chance.
Die drahtlose Leistung basiert auf einer resonanten induktiven Kopplung. Dieser Punkt hat die Schaffung mehrerer Normungskonsortien gefördert. Ein Konsortium namens Wireless Power Consortium (WPC) arbeitet an einem Qi-Standard (aus dem chinesischen Wort für natürliche Energie, ausgesprochen als „Chi“). Ein weiteres Konsortium namens Alliance for Wireless Power and Power Manage Alliance (A4WP), dem nun die Power Matter Alliance (PMA) beigetreten ist.
Es gibt zwei Haupthürden beim drahtlosen Laden zu überwinden. Die erste ist das Laden aus einer Entfernung, in der die Geräte nicht fest gekoppelt sind. Ziel ist es daher, räumliche Freiheit zu erreichen. Die zweite Herausforderung ist das Design der Spule (Induktivität oder Antenne) und wie man sie in die winzigen und komplexen Geräte passt.
Eine Kombination aus besseren Batterietechnologien (flexibel, dünner, leichter, schneller) und der „Ernte“ der Stromversorgung, ob sie Solar, mechanische Bewegung, Körperwärme oder andere Mittel verwendet, wird von Startups und etablierten Unternehmen im Silicon Valley und anderen Orten auf der ganzen Welt untersucht.
Kontaktlose Daten
Kontaktlose Daten werden mittels elektromagnetischer Strahlung erfasst. Es erfordert eine enge Nähe zwischen dem Kabel und dem Gerät. Es wird auch als Kurzstreckenkommunikation bezeichnet und wird bei besonders hoher Frequenz (EHF) im 60-GHz-Band mit den ISM-Bändern (Industrie, Wissenschaft und Medizin), einem nicht lizenzierten Spektrum, durchgeführt. Es wird verwendet, um Kunststoff zu durchdringen und ist kompatibel mit USB, VESA und SATA Standards. Die Herausforderungen sind ein hoher Energiebedarf und ein Bedarf an Intelligenz für den Ruhemodus und die automatische Aktivierung Darüber hinaus erfordert es HF-Kompetenz für Robustheit, geringe elektromagnetische Interferenz (EMI) und regulatorische Compliance wie die Einhaltung der Vorschriften durch die Federal Communications Commission (FCC).
Antennen
Bei externen Ein-/Ausgangskomponenten (I/O) haben Antennen eine große Rolle bei der Bereitstellung von
Kabelfreiheit für die Konnektivität gespielt. Fast alles wird mobil. So verschifft
einer der größten weltweiten Antennenlieferanten jährlich
mehr als 500 Millionen Antennen. Bei tragbaren Technologien besteht die Herausforderung in der Form
und Größe der Antennen, die immer kleiner und komplexer werden.
Die Lösung besteht darin, Antennen mit herkömmlichen Methoden sowie Technologien wie ausgeformte Verbindungsvorrichtungen (MID, Molded Interconnect Devices) und Laser-Direkt-Strukturierung (LDS) für 3D-Antennen herzustellen.
Einige neue Antennen werden unter Verwendung mehrerer Protokolle entwickelt, d. h. unter anderem LTE, Bluetooth und Wi-Fi. Die Antennen können entweder multibandfähig oder einstellbar sein. Folgende Frequenzen sind möglich:
WLAN/WWAN/Sprache
- 802.11 (a/b/g/n): 2400 bis 2483,5 & 4900 bis 5875 MHz
- LTE: 700 bis 3.700 MHz, Multiband, METASPAN-Antennentechnologie
- GSM/UMTS: 850 bis 2.170 MHz, Einzel- und Multiband
- WiMax: 2.300 bis 3.800 MHz
Weitere
- ISM 900/ZigBee: 902 bis 928 MHz
- Bluetooth-Drahtlostechnologie: 2.400 bis 2.483,5 MHz
- ZigBee: 2.400 bis 2.483,5 MHz
- UWB: 3.168 bis 10.560 MHz
- Global Navigation Satellite Systems (GNSS): GPS 1.565 bis 1.585 MHz
- DVB-H: 1.670 bis 1.675 MHz
- NFC: 13,56 MHz
Die Einhaltung der Vorschriften der FCC und anderer Behörden ist ein Muss.
TE verfügt über ein Antennenentwicklungslabor in Aptos, Kalifornien, in der Nähe des Silicon Valleys, wo einzigartige und kundenspezifische Antennenlösungen entworfen, entwickelt und getestet werden können. Das Labor verfügt über das technische Fachwissen und die Ressourcen, die für die Herstellung von schnellen Prototypen und Änderungen zur Erfüllung der Kundenanforderungen erforderlich sind. TE verfügt auch über Einrichtungen in Harrisburg-US, Taiwan, Japan, Südkorea und China, die
7 HF-Kammern sowie CST- und HSS-Simulationseinrichtungen umfassen.
Andere Konnektivitätskomponenten
Für die Verbindung mehrerer Leiterplatten (starr und flexibel) werden die Leiterplatte-auf-Leiterplatte-Steckverbinder immer kleiner, wobei die kleineren Abstände 0,35 mm erreichen. Der Strombereich kann von 1,5 A für Leistung und 0,3 A für Signal reichen. Die Kontakthaltekraft kann bis zu 10 N betragen, während die Einsteckkraft maximal 15 N betragen kann.
Leiterplatte-auf-Flex-Steckverbinder sind sehr nützlich für Geräte mit Höhenbeschränkungen.
Mit der zunehmenden Komplexität und Funktionsvielfalt von Mobilgeräten wächst der Bedarf an flacheren Geräten mit mehreren Antennen, größeren Datenraten und höheren Betriebsfrequenzen.
EMI-Abschirmungen sind gestanzte ein- und zweiteilige Metallkäfige, die dabei helfen, die
Bauteile auf der Platine zu isolieren und Nebensprechen sowie die Empfindlichkeit gegenüber EMI zu verringern, ohne dabei die Systemgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.
Federkontakte
Zum Laden, Andocken und Erden werden Federkontaktstifte wegen ihrer ausgezeichneten Zuverlässigkeit und Haltbarkeit in einem kleinen Formfaktor verwendet.
Federfinger werden für die Erdung verwendet, um EMI-Störungen und Statik zu verhindern sowie zur Isolierung von Vibrationen.
Ein großes Portfolio verschiedenster Federfinger ist mit verschiedenen Höhen von 0,8 mm bis 4,3 mm erhältlich. Sie können mit einer geringen Kraft von 0,2 N - 1,0 N eingesetzt werden.
SIM-Kartensteckverbinder
SIM-Karten-Steckverbinder könnten ein wesentlicher Bestandteil von tragbaren Geräten werden, wie z.B. Mini-SIM
(2FF), Mikro-SIM (3FF) und kombinierte Mikro-SIM- und Mikro-SD-Steckverbinder.
Die Zukunft für intelligente tragbare Technologien ist glänzend. Einzigartige Verbindungslösungen von führenden
Akteuren der Branche werden dieser aufregenden Revolution sicherlich helfen.
