Mark Patrick, director técnico de Marketing para EMEA en Mouser Electronics, nos explica las posibilidades de interconexión placa a placa en aplicaciones industriales, especialmente, cuando el espacio está muy limitado.
Al diseñar un control de automatización industrial, hay muchos factores de interconexión que debemos tener en cuenta. Además de las especificaciones técnicas relativas al funcionamiento, tenemos que pensar en las limitaciones mecánicas impuestas por el tamaño de la carcasa.
El espacio en las plantas de fabricación es algo cada vez más escaso, lo que tiene un efecto en el espacio disponible para los armarios de control; todo esto significa que los fabricantes deben afrontar el reto de meter más y más funciones en un espacio cada vez más reducido. Un método común para aumentar la densidad de los circuitos es el apilamiento vertical y horizontal de las placas mediante la división de aplicaciones con un diseño de placa «principal y secundaria». Esto no solo mejora el uso del espacio, sino que también ofrece la oportunidad de actualizar durante el servicio las placas secundarias, además de facilitar el mantenimiento.
Sin embargo, este método mecánico también tiene algunos inconvenientes, sobre todo cuando hay señales de datos de alta velocidad entre los procesadores host y los subsistemas. En este artículo, hablaremos de los problemas relacionados con cómo mantener la integridad de la señal, cómo optimizar al máximo el uso del espacio y cómo tener en cuenta las tolerancias de la fabricación.
Los problemas de interconexión en sistemas con limitaciones de espacio
Los procesadores son cada vez más sofisticados y el elevado nivel de integración de los CI de sistema en chip (SoC, por sus siglas en inglés) permite la existencia de algoritmos de aprendizaje automático en la periferia, así que los diseñadores de equipos industriales deben encontrar maneras de incorporar estas funciones avanzadas en los nuevos productos. Los equipos de ingeniería suelen necesitar componentes de soporte adicionales para poder usar plenamente los nuevos dispositivos SoC, lo que aumenta el tamaño de la placa. Muchas de las aplicaciones industriales ya tienen importantes restricciones de espacio, ya que las fábricas cuentan con límites definidos sobre la cantidad de armarios de control permitidos para cada elemento de la maquinaria.
El formato de montaje con carriles DIN se adoptó para intentar incluir más sistemas electrónicos en el espacio disponible de un armario de control y, al mismo tiempo, disponer de un lugar en el que poder hacer trabajos de reparación y mantenimiento con facilidad. Hay sistemas de carril DIN disponibles en distintos tamaños; gracias a ello, se puede llevar a cabo un montaje rápido, práctico y estandarizado para una amplia gama de sistemas de control. Sin embargo, a pesar de las muchas ventajas de los sistemas DIN, seguimos teniendo el problema de que algunas carcasas estipulan distancias de separación mínimas para que haya el nivel adecuado de flujo de aire y disipación térmica.
La instalación de más componentes electrónicos en la carcasa de un carril ha forzado a los ingenieros a ser más creativos en el diseño de las placas de circuitos impresos; por ejemplo, con circuitos impresos del tipo placa madre o placa posterior, con espacio para placas «secundarias» para subsistemas. Este método aumenta la densidad de los sistemas electrónicos en un espacio determinado, de acuerdo con los posibles requisitos de gestión térmica, lo que aumenta la funcionalidad del sistema.
