「小型軽量化と高出力化を実現した堅牢な産業用ミニチュアコネクタ」(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、狭い場所でのプリント基板やケーブルの接続に適したHarwin社のミニチュアコネクタについて解説した記事をご紹介します。

■小型軽量化と高出力化を実現した堅牢な産業用ミニチュアコネクタ

　最近の電子機器は小型化が進み、狭いスペースにより多くの機能を押し込むことが求められます。そのため、SWaP-Cの最適化に注目が集まっています。SWaP-Cは、Size、Weight、Power and Costの頭字語です。製品開発において、デバイスやシステム、プログラムのサイズ、重量、電力、そしてコストを最適化することを意味しています。主に軍事や航空/宇宙分野の開発において、最低限クリアすべき仕様のことを意味していましたが、最近では一般製品の開発においてもSWaP-Cという表現が使われています。最初はSWaPだけでしたが、後でコストが追加されたため、SWaP-Cという記述になっています。 　

＜ Geckoシリーズコネクタ ＞

　【アプリケーションラボ】ではSWaP-Cを実現するにあたり、小型でタイトな相互接続の状況に適したHarwin社のコネクタを使用することで、信頼性を維持したまま、セットアップ時には確実に接続と切断ができて、かつ使用中にはメンテナンスが容易になる方法について解説しています。Harwin社は、1952年に設立された英国ポーツマスに本社を置くコネクタなどの相互接続デバイスの専門メーカーです。

　Harwin社のGeckoシリーズは、スペースが限られている場所でのプリント基板のスタッキングやケーブルの嵌合に使用できる低プロファイルのコネクタです。1.25mm間隔で1コネクタあたり最大50ピンまで対応できます。D-Subコネクタの半分のコンタクトピッチであるMicro-Dコネクタと比較しても、最大45%の小型化と最大75%の軽量化を実現できます。

　Gecko-SLは、ネジロック式の相互接続システムです。2本のネジで固定する前にしっかりと電気的に接続できるので、メンテナンスやテストもしやすくなっています。また、Gecko-MTは、制御信号と電源信号が混在していても問題なく伝送できるように設計された、非常に小型で軽量なコネクタです。6msにわたる100gの衝撃と6時間にわたる20gの振動に耐えることができるため、省スペースのために信号と電力を一緒に伝送する必要があるロボットや産業用アプリケーションに適しています。

　ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

5+5Pos.メスDILケーブルハウジング 【G125-2241096F1】 ￥1,474.72(税込￥1,622.19)
5+5Pos.オスDILケーブルハウジング 【G125-3241096M2】 ￥1,102.57(税込￥1,212.82)
8+4Pos.メス垂直スルーボードコネクタ 【G125-FV10805F3-2AB2ABP】 ￥8,579.55(税込￥9,437.5)
8+4Pos.オス垂直スルーボードコネクタ 【G125-32496M3-02-08-022】 ￥2,481.82(税込￥2,730)

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■シングルペアEthernetにより産業用IoTのパフォーマンスを向上させ省スペース化と軽量化を実現

　Ethernetは、産業用IoTネットワークで最も普及している有線ネットワーク規格です。また、PoE(Power over Ethernet)によりEthernetケーブルで電力を供給することで、配線を減らすことができます。ここでは、システムの省スペース化と軽量化を実現するために、データと電力を高速に伝送できるシングルペアEthernetについて解説します。

■産業用オートメーションのケーブル接続用のコネクタ、グランド、グリップのオプション

　産業用オートメーションで使用されるケーブルや部品を接続するためのコネクタには様々なものがあり、形状と統合に関する多くの選択肢があります。ここでは、堅牢性と信頼性を確保する各種コネクタの選定方法について解説します。

　マルツエレックは、ZEPエンジニアリングが企画し、株式会社ラジアンが設計・開発したSDRトランシーバ「MZ-SDRBlockHF2」を発売いたしました。ZEPエンジニアリングは、マルツエレックのコンテンツ企画・制作企業です。

　ソフトウェア無線機(Software Defined Radio：SDR)はソフトウェアで定義された無線機で、A-DコンバータやD-Aコンバータなどのハードウェアとコンピュータ(FPGAやCPU)を組み合わせて作ります。無線機といっても通信に使用するだけでなく、微弱な信号を増幅しフィルタを通して信号を解析するしくみを利用して様々な応用が可能です。たとえば、心電図測定、振動解析装置、超音波レーダ、超音波エコー診断装置などが考えられます。

　SDRは基本的に、フィルタ、ミキサ(乗算器)、メモリ、各種演算、信号発生回路という5つの信号処理回路の組み合わせでできています。そこで、これらの信号処理ブロックをあらかじめFPGA内に用意しておき、USB経由でパソコンからその組み合わせを瞬時に組み替えるシステム「SDR Block」を開発しました。回路の再定義の際に、HDL言語による再設計やFPGAの再コンフィグレーションなどを不要にしたわけです。

　FPGA内の各信号処理ブロックの入出力間にあるバスとバスとの間にスイッチマトリクスを配置し、ソフトウェアで回路どうしの接続関係を切り替えます。このようにすることで、FPGAの高速性や並列処理の恩恵を受けつつ再定義の容易さを得ることができます。

＜ MZ-SDRBlockHF2 ＞

　「MZ-SDRBlockHF2」は、FPGAにMAX10(24000個のロジックエレメント)、32MSPSの14ビットA-Dコンバータ(SDRブロックでは12ビット分を使用)、ローノイズアンプ(0～80dBゲイン可変)を搭載したモジュールで、16MHzまでの計測が可能です。回路ブロックの数は20個で、FPGAの内部回路を切り替えることで、短波帯以下の受信機/送信機、スペクトラムアナライザ、オシロスコープ、位相測定器、信号発生器などに使用することができます。

■MZ-SDRBlockHF2の仕様
　・送受信周波数範囲：10kHz～16MHz
　・周波数分解能：5Hz
　・送信出力：差動1Vp-p
　・入力範囲：－150dBm～0dBm
　・RXゲイン：86dB
　・インターフェース：USB2.0
　・電源：5V/500mA
　・基板サイズ：75×35mm

32MSPS FPGA SDRトランシーバ 【MZ-SDRBlockHF2】　￥59,800(税込￥65,780)