AI komt naar een krimpverbinding bij u in de buurt: wie had dat verwacht?

Ik moet iets bekennen: zelfs in deze tijd van geavanceerde, piepkleine connectoren en complete kabels, gebruik ik, als het kan, in veel toepassingen nog steeds graag krimpverbindingen. Maar ik ben misschien wel een trendsetter, omdat NASA een tool heeft ontwikkeld voor niet-destructief testen van krimpverbindingen dat wel eens zou kunnen uitmonden in de toepassing van kunstmatige intelligentie (AI) voor het testen van krimpverbindingen.

Hoewel krimpverbindingen niet geschikt zijn voor radiofrequente toepassingen, zijn ze nog altijd een goede oplossing voor eenvoudige voedingen, schakel- en laagfrequente toepassingen. Hiermee kunnen eenvoudig ter plaatse verbindingen worden gemaakt. Er hoeft niet op lastige plekken te worden gesoldeerd, ze zijn betrouwbaar en de aansluitingen en de doorgifte van signalen zijn eenvoudig te controleren zonder iets te los te nemen of te strippen. Waarom zou je ze dan niet gebruiken?

Ik heb ze onlangs zelfs gebruikt bij het upgraden van een thermostaatsysteem met drie gescheiden zones thuis, waarbij ik een spaghettibrij van losse kabels vervangen heb door nette, gelabelde aansluitstrips en draden met kabelschoenen (Afbeelding 1). De meer dan 50 draden waren eenvoudig ter plaatse te maken en te installeren en konden snel worden getest. Bovendien kan ik het systeem later eenvoudig uitbreiden of testen als dat ooit nodig is.

Afbeelding 1: De oorspronkelijke spaghettibrij voor een thermostaatsysteem met drie zones (links) die snel en gemakkelijk kon worden vervangen door bedrading met ter plaatste gemonteerde kabelschoenen (rechts). (Bron afbeelding: Bill Schweber)

En ik ben niet de enige die nog steeds een rol ziet weggelegd voor deze 'prehistorische' aansluitingen. Hier zien we duizenden krimpconnectoren in allerlei soorten (platte stekkers, ringen, snelkoppelingen) voor verschillende diameters, in allerlei kleuren, plus handmatige en elektrische krimptangen. Molex heeft zelfs de connectorset 76650-0040 met connectoren en krimptang. U hoeft de kabels zelfs niet zelf samen te stellen, omdat er honderden kabels in veel gebruikte lengtes en met veel gebruikte kabelschoenen standaard kunnen worden geleverd en afwijkende maten en uitvoeringen routinematig door het installatiebedrijf kunnen worden gemaakt.

Afbeelding 2: De connectorset 76650-0040 bevat een breed assortiment kabelschoenen (platte stekkers, ringen, snelkoppelingen) voor verschillende diameters. De krimptang is geschikt voor het ter plaatse maken van kleine aantallen krimpaansluitingen. (Bron afbeelding: Molex)

Tool voor niet-destructief testen van de verbinding

Er blijft bij krimpverbindingen één probleem bestaan: grondig mechanisch en elektrisch testen naast een elementaire test op het bestaan van een verbinding. Zelfs als de verbinding deze elementaire test doorstaat, is het mogelijk dat de verbinding niet perfect is en na verloop van tijd problemen oplevert. Bijvoorbeeld een ongelijkmatige krimpkracht, slecht uitgelijnde draad, teveel druk (waardoor de draad breukjes kan vertonen), te weinig druk (wat door trilling tot uitvallen van de verbinding kan leiden) of binnendringend vocht waardoor corrosie kan ontstaan.

De kwaliteit van een krimpverbinding testen door deze los te maken of eraan te trekken is geen oplossing, omdat daardoor de geteste verbinding verbroken wordt. Dat lijkt een beetje op het testen van een zekering: die zijn alleen te testen door tijdens productie monsters te nemen en die door te branden. Dat is uiteraard niet uitvoerbaar voor krimpverbindingen, omdat veel van de kabels in kleine aantallen en voor een specifieke installatie worden gemaakt. Hoe kunnen dergelijk verbindingen dan snel en niet-destructief worden getest?

Het Langley Research Center van NASA heeft dit probleem serieus aangepakt en een elegante oplossing gevonden: een apparaat dat in real-time een geavanceerde analyse van ultrasone signalen uitvoert om te beslissen of de verbinding al dan niet voldoet (Afbeelding 3). Het systeem (waarop licenties kunnen worden genomen) stuurt een geluidsgolf door de krimpverbinding terwijl die wordt gemaakt.

Afbeelding 3: Dit handtool evalueert met ultrasoontechniek de kwaliteit van een krimpverbinding terwijl die wordt gemaakt. (Bron afbeelding: NASA)

In het rapport van NASA, Rapid and Verified Crimping for Critical Wiring Needs, staat dat "…naarmate de uitgeoefende druk toeneemt en de kabelschoen rond de kabel wordt gekrompen, het ultrasone signaal door de krimpverbinding wijzigt. Het systeem analyseert de wijzigingen in het signaal, zoals de amplitude en frequentie, als indicatie van de kwaliteit van zowel de elektrische als de mechanische verbinding tussen de kabel en de kabelschoen. Verschillende kwaliteitsproblemen van de krimpverbinding, zoals te weinig gekrompen, gemiste draadjes, onvoldoende ingestoken kabel, gedeeltelijk verwijderde isolatie en onjuiste diameter, zijn met deze techniek getest" (Afbeelding 4).

Afbeelding 4: De NASA analyzer kan in real-time de krimpverbinding testen en aangeven of deze al dan niet aan verschillende kwaliteitscriteria voldoet. (Bron afbeelding: NASA)

De geavanceerde en blijkbaar effectieve methode die NASA heeft ontwikkeld om de kwaliteit van de krimpverbinding te testen is bewonderenswaardig, zeker omdat deze betrekkelijk eenvoudig kan worden geïmplementeerd. En bovendien: dit gebeurt niet na afloop, maar tijdens het maken van de krimpverbinding. Als er een probleem met de krimpverbinding is, dan kan de gebruiker stoppen en uitzoeken wat er verkeerd is gegaan voordat er nog meer foutieve krimpverbindingen worden gemaakt. Als de verbinding voldoet, dan kan de kabel direct worden aangesloten en het is dus niet meer nodig later kabels (uit vaak onhandige kabelbomen) op te zoeken. Het fact sheet van NASA over de aanpak bevat meer informatie plus de nummers van de gebruikte patenten.

Conclusie

Deze aanpak door middel van analyse van ultrasoon signaturen is een nieuwe mogelijkheid om grote aantallen testgegevens te analyseren om slagingsprofielen te bepalen, in plaats van op één enkel cijfer of een beperkt aantal gegevens af te gaan. Ik vermoed dat, naarmate we meer gegevens verzamelen, we kleine, goedkope instrumentatie (hier: de ultrasone transceiver) kunnen maken en slagingsprofielen en slimme algoritmes ontwikkelen. We gaan zeker meer zien van deze aanpak voor het testen van kleine leeralgoritmes (mogen we dat 'AI' noemen?). In veel gevallen kan het meten van één aspect onvoldoende zijn. Gelukkig hebben we nu krachtigere tools om de gegevens te verwerken.

Achtergrondinformatie over deze auteur

Image of Bill Schweber

Bill Schweber is een elektronisch ingenieur die drie boeken over elektronische communicatiesystemen heeft geschreven, alsmede honderden technische artikelen, opiniërende columns en productkenmerken. In voorgaande functies was hij werkzaam als technisch websitemanager voor meerdere onderwerpspecifieke sites van EE Times, alsmede de hoofd- en analoge redacteur van EDN.

Bij Analog Devices, Inc. (een leidende verkoper van geïntegreerde schakelingen met analoog en gemengd-signaal) hield Bill zich bezig met marketingcommunicatie (public relations). Hierdoor heeft hij beide kanten van een technische pr-functie ervaren, door het introduceren van bedrijfsproducten, verhalen en berichten aan de media en ook als ontvanger daarvan.

Voorafgaand aan zijn marketing- en communicatierol bij Analog was Bill meewerkend redacteur van hun gerespecteerde technische tijdschrift en ook werkzaam op hun afdelingen voor productmarketing en applicatie-engineering. Daarvoor was Bill actief bij Instron Corp. door het werken aan analoge en geïntegreerde schakelingen en de systeemintegratie van materiaaltestende machinebesturingen.

Hij houdt een MSEE (Univ. van Mass.) en BSEE (Columbia-universiteit), staat geregistreerd als professioneel ingenieur en heeft een geavanceerde licentie voor amateurradio. Bill heeft ook online cursussen over vele technische onderwerpen georganiseerd, geschreven en gepresenteerd, waaronder MOSFET-basics, ADC-selectie en led-schakelingen.

More posts by Bill Schweber