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El rango de los arneses de cables varía de fácil a desafiante

Un ingeniero experimentado me dijo hace años, y no del todo en broma, que los arneses de cables (conectores emparejados con uno o más cables de cobre paralelos y a menudo llamados simplemente "cables") eran fuentes potenciales de problemas que conectaban otras dos fuentes potenciales de problemas. Si bien tenía razón, estos arneses de cables eran mucho más que eso. A menudo eran prácticas ventanas hacia lo que sucedía en un circuito o hacia la interacción entre dos subarneses.

Piense en la interfaz RS-232, que antes estaba presente en todas partes, y en su conector más común, el conector en forma de D de 25 pines conocido como DB-25. Aunque ahora se considera un "retroceso" que ha sido reemplazado por el USB en muchos casos, y rara vez se usa en nuevos diseños, sirvió bien a la industria y a los usuarios durante muchos años y fue el conector preferido para velocidades de datos bajas a moderadas y otros enlaces.

Mejor aún, debido al tamaño físico de este conector, los diseñadores podían sondear directamente los cables del conector con un voltímetro, osciloscopio u otro instrumento de prueba, para lo que a menudo se retiraba la cubierta protectora y se accedía a la parte posterior del conector. Incluso había cajas de conexión muy prácticas que facilitaban el proceso de conectar las sondas a uno o más cables del arnés RS-232, crear o interrumpir las rutas de señal e incluso conectar el puente e interconectar los cables (Figura 1). Este acceso abierto facilitaba las tareas, si, por ejemplo, necesitaba crear un módem nulo y transformar un dispositivo DTE (equipo de terminal de datos) en uno DCE (equipo de comunicaciones de datos). También le permitía confirmar lo que realmente necesitaba, y luego podía soldar rápidamente un nuevo conector o cable con la configuración de cableado correcta.

Figura 1: Esta caja de conexiones RS-232 práctica y fácil de usar le permite conectar sondas a uno o más cables, interrumpir las rutas de señal e incluso conectar un puente de un contacto a otro. (Fuente de la imagen: Tecra Tools, Inc.)

¿Y en cuanto a las líneas de telecomunicaciones RJ11?

La disponibilidad de las prácticas cajas de conexión no se limitó a los conectores DB-25. Para el conector modular estándar RJ11 de seis cables utilizado para teléfonos con cable, podía obtener una caja de conexiones que le permitía conectar sin esfuerzo los conductores con pinzas de cocodrilo o conectores deslizantes (Figura 2). Esto le permitía controlar o inyectar señales cuando trabajaba en productos, como contestadores automáticos, máquinas de fax y más.

Figura 2: Esta sencilla caja de conexiones del RJ11 facilita enormemente la tarea de conectar sondas, señales o sistemas que se diseñan hacia la línea telefónica cableada. (Fuente de la imagen: Bill Schweber)

Para los casos en que se requería una interfaz soldada más pequeña entre los seis cables y un prototipo de proyecto, la práctica placa de conexión RJ11 de SparkFun Electronics hacía que la interconexión eléctrica fuera confiable y sencilla (Figura 3).

Figura 3: Esta placa de conexión RJ11 de SparkFun Electronics permite una conexión de soldadura simple a los seis cables del conector modular, que es ampliamente utilizado. (Fuente de la imagen: SparkFun)

Incluso los arneses IDC podían sondearse

Los arneses de mayor densidad, con conectores por desplazamiento de aislamiento de paso medio (IDC) y cable plano, también podían sondearse bastante bien. En el banco de configuración del prototipo, podía engarzar un conector adicional en cualquier lugar a lo largo del arnés de cables, como el 1658623-6 de TE Connectivity AMP Connectors, un conector de receptáculo rectangular de 26 posiciones (Figura 4).

Figura 4: Un IDC 1658623-6 adicional de 26 pines de TE Connectivity AMP Connectors puede engarzarse a lo largo del cable plano y luego usarse como puerto de acceso a uno o más de los cables. (Fuente de la imagen: TE Connectivity AMP Connectors)

Luego, simplemente se insertaba un cable sólido de 28 CAE (AWG) en uno o más orificios de contacto y se conectaban las sondas al cable insertado. Puede sonar como una solución poco elegante, pero funcionaba. Más allá del gris básico, el cable plano también estaba disponible en un arcoíris multicolor, lo que facilitaba mucho las pruebas y la depuración (Figura 5).

Figura 5: El conector IDC se puede usar con un cable plano de un solo color o de varios colores; este último facilita la depuración y el rastreo de cables. (Fuente de la imagen: autor)

Los diseños de varios gigahercios (GHz) cambian la situación

Sin embargo, los tiempos han cambiado y gran parte del trabajo de diseño ahora se centra en señales con anchos de banda en el rango de varios GHz y en velocidades de datos correspondientes de gigabits por segundo. Cualquier arnés de cables de interconexión ahora es un componente diseñado con precisión, con un cable coaxial que puede tener solo un milímetro de diámetro. Estos arneses de cables están diseñados para usarse con un receptáculo de montaje en superficie, como el 01K80A-40ML5 de Rosenberger, clasificado para operar a 110 GHz. Algunos conectores incluso vienen con una llave dinamométrica para garantizar que la presión que se utilice para apretar sea la correcta (Figura 6).

Figura 6: El conector RF 01K80A-40ML5 de Rosenberger está diseñado para funcionar a 110 GHz y se combina con un conector que termina un cable coaxial de solo un milímetro de diámetro. (Fuente de la imagen: Rosenberger)

Un arnés de cables de GHz+ tiene un aviso invisible, pero importante de "No molestar", y por una buena razón: cualquier obstrucción o sonda adicional afectará muy negativamente la impedancia, el rendimiento, la integridad de la señal y la tasa de error de bits del cable (BER). Las señales actuales de alta velocidad, giro rápido y oscilación pequeña, sensibles a la capacitancia, a la carga e incluso a veces a la temperatura, no pueden tolerar la mano relativamente pesada, en sentido figurado, de cualquier sondeo casual que pueda hacer. Si necesita ver cómo entra o sale una señal de ese arnés, debe planificar e implementar cuidadosamente una estrategia de búfer.

No hay mucho que podamos hacer al respecto, ya que no se puede engañar a la realidad de la física de estas señales; es la versión de prueba y medición electrónica del principio de incertidumbre de Heisenberg, donde el acto mismo de medición cambia el parámetro que se está tratando de medir. Vivimos en un mundo de señales de movimiento rápido y de sus conectores de precisión, y no les gusta que los toquen. Incluso una sonda de alcance benigna o un dedo descuidado pueden alterar el cuidadoso equilibrio de inductancia, capacitancia y de otros factores con los que la señal y el conector se diseñaron para funcionar muy bien.

Sin embargo, todavía pienso en esas cajas de conexiones básicas y en lo bien que lo hicieron mientras duraron; realmente tuvieron sus días de gloria. Todavía son útiles en aplicaciones relevantes, pero se están desvaneciendo rápidamente. Sospecho que muchas de estas cajas de conexiones ahora están almacenadas en la parte trasera del depósito de equipos. ¿Quizás serán objetos de colección valiosos en un futuro lejano o incluso vendrán al rescate (con la ayuda de un "viejo temporizador") cuando el mal funcionamiento de algún sistema antiguo pero vital amenace la civilización en un guión futurista?

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Información sobre el autor

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Bill Schweber es un ingeniero electrónico que ha escrito tres libros sobre sistemas de comunicaciones electrónicas, así como cientos de artículos técnicos, columnas de opinión y características del producto. Anteriormente, se desempeñó como administrador técnico de sitios web para diferentes sitios de temas específicos de EE Times, así como editor ejecutivo y editor analógico en EDN.

En Analog Devices, Inc. (un proveedor líder de circuitos integrados analógicos y de señales mixtas), Bill trabajó en comunicaciones de mercadeo (relaciones públicas); como consecuencia, ha estado en ambos lados de la función técnica de relaciones públicas, ha presentado productos, historias y mensajes de la compañía a los medios y también ha sido destinatario de estos.

Antes de ocupar el puesto de MarCom en Analog, Bill fue editor asociado de su respetada revista técnica y también trabajó en sus grupos de mercadeo de productos e ingeniería de aplicaciones. Antes de dichas funciones, Bill trabajó en Instron Corp., donde realizaba prácticas de diseño analógico y de circuitos de alimentación e integración de sistemas para los controles de máquinas de prueba de materiales.

Tiene una maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica (MSEE) (Universidad de Massachusetts) y una licenciatura en Ingeniería Eléctrica (BSEE) (Universidad de Columbia), es un ingeniero profesional registrado y posee una licencia de radio para aficionados de clase avanzada. Además, Bill planificó, escribió y presentó cursos en línea sobre una variedad de temas de ingeniería, incluidos los conceptos básicos de MOSFET, la selección de ADC y los LED de conducción.

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