Solutions d’interconnexion robustes pour les UAV d’aujourd’hui

Les drones ne servent plus seulement à des fins récréatives ou de loisir, mais sont désormais utilisés pour un large éventail d’applications commerciales et militaires. Les drones sont aujourd’hui utilisés pour :

• Patrouiller les frontières et les périmètres
• Faire de la télédétection aérienne
• Surveiller les zones urbaines et rurales
• Mesurer et cartographier les forêts, les installations pétrolières et gazières, les champs agricoles et les routes de livraison de colis
• Effectuer d'autres tâches critiques

De fait, les drones militaires et commerciaux sont désormais utilisés plus fréquemment que les drones de loisir.

Les décollages et atterrissages répétés peuvent mettre à rude épreuve le système électrique du drone. Par conséquent, les drones militaires et commerciaux nécessitent des interconnexions électriques et électroniques qui soient nettement plus durables et fiables que celles actuellement utilisées dans les drones récréatifs.

Chaque composant et chaque système utilisé dans les drones militaires ou commerciaux doit être testé et conçu pour résister à des conditions environnementales extrêmes et à demandes de performance très exigeantes. Cela comprend notamment les systèmes d’interconnexion du câblage électrique (EWIS), les faisceaux de câbles et les connecteurs pour les batteries, les contrôleurs, les moteurs et les systèmes de commande de vol.

La défaillance d’un drone dans le cadre d’une application de lutte contre les incendies ou de surveillance militaire peut s’avérer catastrophique. Une défaillance lors d’une urgence médicale où un drone est utilisé pour délivrer des médicaments, du sang ou des appareils médicaux dans un endroit inaccessible ou hostile peut faire la différence entre la vie et la mort.

Les drones militaires et commerciaux utilisent un ensemble de composants électriques et électroniques dans des systèmes et sous-systèmes complexes dans lesquels la fiabilité ne peut pas être compromise. Les moteurs à propulsion électrique, les contrôleurs de vitesse électroniques (ESC), les contrôleurs de vol, les modules de système de positionnement global (GPS), les caméras, les capteurs, les radios, etc., utilisent tous l’énergie de la batterie du drone. La fiabilité des interconnexions de batteries est un facteur critique dans la conception des systèmes EWIS.

Contrairement aux drones récréatifs, qui utilisent généralement des connecteurs d’alimentation et des interconnexions de batteries provenant de sources variées sans normes communes, les drones commerciaux et militaires requièrent des connecteurs de qualité militaire qui ont été conçus pour les environnements difficiles. Cependant, ces interconnexions sont généralement plus grandes et ne sont pas optimales pour les petites drones où la taille et le poids sont des facteurs critiques. Les concepteurs sont confrontés à un dilemme et doivent choisir entre des interconnexions sous ou sur dimensionnées pour les drones.

De plus, le lancement de la technologie de batterie intelligente nécessite des broches de signal supplémentaires pour prendre en charge une liaison de communication entre le système de charge et la batterie. Les batteries intelligentes utilisent du matériel et des logiciels spécialisés pour communiquer des informations sur la tension, le courant et la capacité, ainsi que sur la température, l’impédance et l’état de santé.

En guise de protection supplémentaire, une résistance permettant d’identifier la batterie est généralement insérée à l’intérieur du bloc-batterie, entre une broche supplémentaire et la masse, afin d’empêcher l’installation de la mauvaise batterie dans le chargeur du drone. Pour compliquer les choses, certains concepteurs de drones exigent des interconnexions développées spécifiquement pour les batteries de drones avec des interconnexions exposées qui doivent être conçues pour résister aux environnements difficiles dans lesquels les drones opèrent.

Fabriquer des interconnexions électriques et électroniques robustes pour une utilisation dans des environnements difficiles peut entraîner une augmentation du poids et du volume. Afin de répondre aux exigences strictes des drones en matière de taille, de poids et de puissance (SWaP), TE a développé une gamme de relais, de contacteurs et d’interconnexions à haut rendement de différentes formes et tailles pour gérer une tension et un ampérage plus élevés dans les espaces restreints :

Microconnecteurs circulaires

Basés sur les normes rigoureuses MIL-DTL-38999 série 3, les connecteurs circulaires tels que les connecteurs de la série DEUTSCH Wildcat de TE offrent une taille de coque considérablement réduite avec deux tailles de boîtier et quatre configurations pouvant accueillir 3, 5 ou 9 contacts.

Connecteurs de petite taille, nano-miniatures et micro-miniatures

Les connecteurs rectangulaires, coaxiaux et circulaires étanches compacts offrent un gain de poids et d’espace extrême. Les connecteurs rectangulaires de petite taille (série 369) sont entièrement étanches et conformes à la norme IP67 et peuvent être connectés en aveugle. Les connecteurs de plus petite taille, comme les connecteurs Nanonics, sont conçus pour répondre aux besoins coaxiaux des micro-miniatures D, subminiatures et ultra-miniatures. Le connecteur nano CeeLok FAS-T circulaire à 8 positions présente un diamètre de 7,6 mm (0,30 pouce) et est compatible avec l’Ethernet 10 gigabits.

Connecteurs pour une connectivité fibre optique compacte

Les terminaisons EB (EB16) conformes à la norme ARINC 845 combinent des performances élevées et une résistance aux vibrations sans contact dans des tailles miniatures pour les fibres monomodes et multimodes. Les modules émetteurs-récepteurs de dernière génération, y compris les émetteurs-récepteurs à fibre optique ParaByte, présentent une faible signature thermique et prennent en charge des taux de transmission allant jusqu’à 12,5 Gb/s par canal.

Réduction de l’encombrement du câblage

L’isolation réticulée du câblage Raychem de TE est mécaniquement résistante, thermiquement stable et beaucoup plus légère que l’isolation en polymère souple à paroi épaisse utilisée dans les câbles et les assemblages de câbles conventionnels.

Connecteurs de fond de panier pour une connectivité carte-à-carte et boîtier-à-boîtier peu encombrante

Les connecteurs de fond de panier haut débit légers de nouvelle génération, tels que le connecteur MULTIGIG RT 3, sont conformes à la norme VITA 46 VPX et sont disponibles avec des contacts quadruples redondants fiables et supportent des vitesses de données supérieures à 25 Gbit/s.

Les projets de drones modernes bénéficient du développement interdisciplinaire de solutions de gestion de l’énergie et d’interconnexion des secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale, de l’énergie et du ferroviaire. Des informations issues des groupes de normalisation de l’industrie, tels que la Society of Automotive Engineers (SAE), apportent des idées pour résoudre les défis imposés par des niveaux de puissance et de tension plus élevés. Les organismes de normalisation étudient les interconnexions de nouvelle génération à faible encombrement pour les modules informatiques embarqués dont la sécurité peut être certifiée, et examinent les boîtiers des systèmes qui conviennent aux drones.

Au fur et à mesure que le marché des drones se développe et que l’innovation évolue, la tentation de se servir des interconnexions utilisées dans les drones de loisir disparaîtra. En revanche, l’utilisation d’interconnexions robustes pour les composants électriques et électroniques des drones permettra à ces derniers d’effectuer les missions critiques de demain.

• Les drones sont passés d’un usage de loisir à un large spectre d’utilisations militaires et commerciales.
• Les progrès des technologies d’interconnexion des drones ont contribué à propulser une vaste industrie des drones qui devrait atteindre un marché mondial de 500 milliards de dollars au cours de la prochaine décennie.
• Les drones militaires et commerciaux utilisent un ensemble de composants électriques et électroniques dans des systèmes et sous-systèmes complexes dans lesquels la fiabilité ne peut pas être compromise.
• Chaque composant et système utilisé dans les drones militaires ou commerciaux doit être testé et conçu pour résister à des conditions environnementales extrêmes et des demandes de performances.
• L’utilisation de drones dans des environnements de plus en plus difficiles stimule le développement d’interconnexions robustes pour les drones, par exemple les connecteurs UMP de TE.
• TE a développé une gamme de relais, de contacteurs et d’interconnexions à haut rendement de différentes formes et tailles pour gérer une tension et un ampérage plus élevés dans les espaces restreints afin de répondre aux exigences SWaP strictes des concepteurs.
• À mesure que le marché des drones et des petits UAV se développe, la nécessité de développer des interconnexions rentables, efficaces, optimisées pour le SWaP et conçues pour des conditions environnementales difficiles augmente également.