今日の UAV のための高耐久相互接続ソリューション

ドローンの用途は、趣味やレクリエーション用から幅広い商用用途や軍事作戦へと拡大しています。今日では、ドローンは次の目的にも使用されています。

• 国境/境界パトロール
• 遠隔航空センシング
• 都市部や地方の警察活動
• 林業、石油ガス、農業、荷物配達のための測量とマッピング
• その他のミッションクリティカルなタスク

実際、現在ではレクリエーション ドローンよりも軍用ドローンや商用ドローンの方が頻繁に使用されています。

離着陸を繰り返すと、UAV の電気系統に大きなストレスがかかる可能性があります。そのため、商用ドローンや軍用ドローンには、現在レクリエーション ドローンに使用されているものよりも耐久性と信頼性がはるかに高い UAV 電気・電子相互接続が求められています。

軍用ドローンや商用ドローンで使用する各コンポーネントとすべてのシステムは、極端な環境条件や高性能の要求に耐えられるように設計し、試験する必要があります。これには、電気配線相互接続システム (EWIS)、バッテリー用のワイヤ ハーネスとコネクタ、コントローラ、モータ、飛行制御システムが含まれます。

消防や軍事偵察用のドローンが故障すると、壊滅的な事態につながる可能性があります。医療緊急時に UAV を使用して医薬品、血液、医療機器を他の方法ではアクセスできない場所や危険な場所に配達する場合、その UAV が故障すると、生死に関わる可能性があります。

軍用ドローンや商用ドローンでは、信頼性を犠牲にできない複雑なシステムやサブシステムにおいてさまざまな電気部品や電子部品が使用されています。電気推進モータ、電子速度コントローラ (ESC)、フライト コントローラ、全地球測位システム (GPS) モジュール、カメラ、センサ、無線機などはすべて、ドローンのバッテリー電力を消費します。バッテリー相互接続の信頼性は、EWIS の設計における重要な要素です。

レクリエーション ドローンでは一般に、さまざまな供給元からの共通規格のない電力コネクタやバッテリー相互接続が使用されていますが、商用ドローンや軍用 UAV には、過酷な環境に適した定格を持つミリタリ グレードのレガシー コネクタが必要です。ただし、これらの相互接続は通常大型であり、サイズと重量が重視される小型 UAV 用途にとって最適ではありません。設計者は、UAV 用途に対して設計が不十分な相互接続と設計が過剰な相互接続のどちらを選択するかというジレンマに直面しています。

さらに、スマート バッテリー技術の登場により、充電システムとバッテリー パック間の通信リンクをサポートする信号ピンを追加する必要も生じました。スマート バッテリーは、専用のハードウェアとソフトウェアを使用して、電圧、電流、容量、温度、インピーダンス、健全性に関する情報を報告します。

追加の安全対策として、ドローンの充電システムに誤ったバッテリーが取り付けられないようにするため、通常はバッテリー パック内の追加のピンとアースの間にバッテリー識別抵抗器が挿入されています。この課題に加えて、相互接続が露出したドローン バッテリー用に特別に開発された相互接続が必要となる場合もあり、このような相互接続は、ドローンが動作する過酷な環境に耐えられるように設計されている必要があります。

電気・電子相互接続を過酷な環境で使用できるように堅牢化すると、重量と体積が増大します。UAV の厳しいサイズ、重量、電力 (SWaP) 要件を満たすため、TE は、コンパクトな設置面積で高電圧と高電流を扱えるさまざまな形状とサイズの高効率リレー、コンタクタ、その他の相互接続ソリューションを幅広く開発しました。

マイクロ丸型コネクタ

TE の DEUTSCH Wildcat シリーズ コネクタなどの堅牢な MIL-DTL-38999 シリーズ 3 規格に基づく丸型コネクタは、シェル サイズが大幅に縮小され、2 種類のハウジング サイズと 3、5、9 本の端子を収容する 4 種類のレイアウトが用意されています。

小型、マイクロミニチュア、およびナノミニチュア コネクタ

コンパクトな角形、同軸、および密閉済み丸型コネクタは、重量とスペースを大幅に節約します。スモール フォーム ファクタの角形コネクタ (369 シリーズ) は、IP67 定格の完全密閉構造で、ブラインド嵌合が可能です。Nanonics コネクタのようなさらに小型コネクタは、マイクロミニチュア D、サブミニチュア、ウルトラミニチュア同軸のニーズに適合するよう設計されています。丸型の 8 極 CeeLok FAS-T Nano コネクタは、直径が 7.6 mm (0.30 インチ) で、10 ギガビット イーサネットをサポートします。

コンパクトなファイバ接続用コネクタ

ARINC 845 に準拠したシングルモード ファイバおよびマルチモード ファイバ用の EB 端子 (EB16) は、小さなサイズで高性能と非接触の耐振動性を兼ね備えています。ParaByte 光ファイバ トランシーバなどの高度なトランシーバ モジュールは、熱シグネチャが小さく、チャネルあたり最大 12.5 Gb/s の伝送レートをサポートします。

バルク配線の削減

TE の Raychem ケーブルの架橋絶縁体は、機械的に頑丈で熱的に安定しており、従来のケーブル システムやケーブル アセンブリで使用されている肉厚の軟質ポリマ絶縁体に比べてはるかに軽量です。

スペース効率の高い基板対基板接続およびボックス対ボックス接続用バックプレーン コネクタ

軽量な次世代高速バックプレーン コネクタ (MULTIGIG RT 3 コネクタなど) は、VITA 46 VPX 規格に準拠し、信頼性の高い四重冗長端子と 25 Gb/s 以上のデータ速度をサポートします

今日の UAV プロジェクトは、自動車、エアロスペース、エネルギー、鉄道などの分野の垣根を越えた電力管理ソリューションや相互接続ソリューションの開発から恩恵を受けています。米国自動車技術者協会 (SAE) などの業界標準化団体から提供されている情報は、高電力・高電圧レベルがもたらす課題に取り組むうえで役立ちます。標準化団体は現在、UAV に適した、安全性認定が可能な組み込みコンピューティング モジュールやシステム パッケージのための次世代のスモール フォーム ファクタ相互接続について議論しています。

UAV 市場が拡大し、イノベーションが進化するにつれて、レクリエーション ドローンで使用されている相互接続を採用したいという誘惑はなくなるでしょう。その代わりに、堅牢な相互接続を UAV の電気・電子部品で使用することにより、将来の重要な任務をドローンで遂行できるようになります。

• ドローンの用途は、趣味やレクリエーション用から幅広い商用用途や軍事用途へと拡大しています。
• UAV 相互接続技術の進歩は巨大なドローン産業を推進しており、ドローン産業は今後 10 年間で 5,000 億ドルの世界市場に成長すると予測されています。
• 軍用ドローンや商用ドローンでは、信頼性を犠牲にできない複雑なシステムやサブシステムにおいてさまざまな電気部品や電子部品が使用されています。
• 軍用ドローンや商用ドローンで使用する各コンポーネントとシステムは、極端な環境条件や高性能の要求に耐えられるように設計し、試験する必要があります。
• ドローンの使用環境がますます厳しさを増していることから、TE の無人機用パワー (UMP) コネクタのような UAV 用の高耐久相互接続の開発が進んでいます。
• TE は、設計者の厳しい SWaP 要件を満たすため、コンパクトな設置面積で高電圧と高電流を扱えるさまざまな形状とサイズの高効率リレーやコンタクタを幅広く開発しました。
• ドローンや小型 UAV の市場が拡大するにつれて、過酷な環境条件向けに設計された、費用対効果と効率が高く SWaP が最適化された相互接続を開発する必要性も高まります。