産業用コネクタは、高速信号を伝送する際の耐干渉性をどのように向上させることができるのでしょうか?

産業シナリオでは、産業用コネクタデータセンター内のサーバーを接続したり、自動化された生産ラインでセンサー信号を送信したりするなど、高速信号を送信することがよくあります。ただし、作業場のモーターやインバーターなどの機器は電磁干渉を発生する可能性があります。さらに、ケーブル間のクロストークにより、高速信号が弱まり、歪みが発生しやすくなり、デバイスの通信エラーが発生する可能性があります。多くの技術者は、産業用コネクタの耐干渉性を向上させ、より安定した高速信号伝送を確保する方法を求めています。

シールド付きコネクタを選択する

産業環境における最も一般的な干渉は電磁干渉です。たとえば、作業場でモーターを実行すると磁界が発生し、コネクタから送信される高速信号に干渉する可能性があります。したがって、選択するときは、産業用コネクタ、金属ハウジングや内部シールドメッシュを備えたモデルなど、シールド付きモデルを優先します。これらのシールドは、外部の電磁干渉をブロックする「保護カバー」のように機能します。シールドには 2 つの一般的なタイプがあります。1 つは真鍮ハウジングなどの固体金属ハウジングで、コネクタを完全に囲み、外部磁場の侵入を低減します。もう 1 つのタイプでは、コネクタ内の信号ピンの周囲にメッシュをシールドし、個々の信号チャネルをシールドし、隣接するチャネル間のクロストークを防ぎます。

信号ピンのレイアウトの最適化

産業用コネクタ内の信号ピンが近すぎると、高速信号を送信するときに「クロストーク」が発生する可能性があります。したがって、耐干渉性を向上させるには、コネクタの信号ピンの配置を慎重に検討する必要があります。高速信号ピンは他のピンからできるだけ離すか、グランド ピンによって分離する必要があります。たとえば、一部の産業用コネクタは「差動信号ペア + グランド絶縁」レイアウトを採用しています。つまり、高速差動信号を伝送する 2 つのピンが一緒に配置されて差動信号ペアを形成し、耐干渉性が向上します。次に、隣接する信号ペアの間にグランド ピンを追加して、異なる信号チャネルを分離し、クロストークを防ぎます。他のコネクタは、電源ピンと信号ピンを分離し、たとえば電源ピンを一方の側に、信号ピンをもう一方の側に配置して、電源の変動による信号伝送の干渉を防ぎます。

適切なインピーダンスマッチングを選択する

高速信号を伝送する場合、信号のインピーダンスが産業用コネクタケーブルまたはデバイスの信号と一致しない場合、信号はコネクタのインターフェイスで反射し、信号の減衰や歪みが発生します。これも「内部干渉」とみなされます。耐干渉機能を向上させるには、コネクタのインピーダンスが信号チェーン全体と一致していることを確認することも重要です。たとえば、一般的な高速信号のインピーダンスは 50Ω または 100Ω です。送信される信号の種類に基づいて、適切なインピーダンスを持つコネクタを選択します。

インターフェースのシーリングを改善する

産業現場の塵や湿気は信号に直接干渉しませんが、産業用コネクタの接触性能に影響を与える可能性があります。たとえば、インターフェースに塵が侵入すると信号ピン間の接触が悪くなる可能性があり、湿気によりピンが酸化して接触抵抗が増加し、信号伝送が不安定になる可能性があります。この影響は、高速信号の場合に特に顕著です。したがって、耐干渉性能を向上させるには、コネクタの適切なシーリングも必要です。コネクタを選択するときは、IP 定格を考慮してください。たとえば、IP67 および IP68 コネクタは防塵性と防水性に優れているため、埃や湿気の多い作業場に適しています。取り付けの際は、シリコン ガスケットなどの適合するシール ガスケットを使用して、コネクタとデバイスのインターフェイスの間に隙間がないようにし、ほこりや湿気の侵入を防ぎます。

接続距離を短くする

高速信号の伝送距離が長くなるほど、外部干渉の可能性が高くなり、信号の減衰が大きくなります。したがって、機器をレイアウトする際には、産業用コネクタ間の接続距離を短くするようにしてください。たとえば、高速信号を送信する必要があるデバイスを互いに近づけて配置すると、ケーブルの長さが短くなり、信号と干渉源との間の接触時間が短縮されます。