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    为工业、运输和采矿等严苛环境应用选择合适的连接器

    作者:贸泽电子Mark Patrick时间:2019-05-22来源:电子产品世界收藏

    在所有系统中,最薄弱的环节是什么?

    本文引用地址:http://www.bftj.tw/article/201905/400731.htm

    如果您正在针对一些恶劣环境进行设计,那么最薄弱的环节很可能是低调的连接器。这适用于任何需要坚固组件的应用,无论是工业、采矿、运输还是其他任何领域。在安全关键的系统中,任何?#25910;?#37117;可能非常严重,并且可能是致命的。

    无论连接器用来处理模拟信号、数?#20013;?#21495;还是提供电源,都是所有设计的重要组成部分。在许多系统中,连接器必须连接多个传感器和执行器,以及多个子系统。

    在本文中,我们将介绍可能导致连接器?#25910;系?#29615;境因素,可以耐受恶劣条件的不同类型连接器(包括相关的IP等级),以及如何为您的应用选择合适的连接器,而不会因为规格过度浪费空间?#32479;?#26412;。

    防尘防潮

    连接器?#25910;系?#26368;可能原因之一是水分或污染物的进入,例如?#39029;?#25110;污垢。水可以因为天气原因进入连接器,或者在用软管或其他流动水源进行清洁时进入。清洁还可能引入化学物质或表面活性剂,这些会腐蚀电导体,因此至少会降低它们传输电流的能力,并可能导致?#25910;稀?/p>

    潮湿环境中的冷凝也会导致水分,特别是当设备从寒冷的环境移动到温暖的环境?#22791;?#23481;易出现这?#26234;?#20917;。不可避免地,水和电不能很好地在一起相处,结果可能是破坏性的短路。

    进入连接器的污垢或?#39029;?#20250;随着时间的推移而形成绝缘层,这可能导致连接器的连接质量变差。?#39029;?#25110;污垢也会导致过热。

    入侵保护(IP)由IEC的IP标准IEC 605029界定,该标准已?#36824;?#27867;使用,它是使用两位数字来表示设备对固体物体(第一位数字)和液体(第二位数字)的防护,如表1所示。

    例如,IP67意味着设备完全防尘并且能?#29615;?#25252;暂时浸入水中。这种保护是通过加强型(heavy-duty)密封件和垫圈实现,通常由硅树脂制成。多重密封可以提供密封冗余,因此即使一个密封失效也能保?#26234;?#20837;防护。

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    表1:IEC IP等级

    除了IEC IP等级外,另一种常用的侵入保护系统是美国国?#19994;?#27668;制造商协会(NEMA)等级。IEC IP和NEMA等级通常在连接器和机箱的产品数据中提供。

    其他环境危害

    除了?#39029;?#21644;湿气外,极端温度也会对连接器造成损害,例如许多工业过程中遇到的高温,或者采矿中的地下高环境温度会致使连接器处在极端情况。在许多应用中可能发生的温度从低到高频繁循环也会引起问题。

    在低于零度的温度下,还存在需要处理结冰的问题。当水冻结?#20445;?#20307;积会膨胀,这会导致很大的膨胀力,可能会损坏连接器和电缆。冰的额外重量也会对连接器造成应力。

    在确定连接器?#20445;?#38656;要查清其扩展的温度范围。例如,对于光缆,Molex的LC2 金属光学连接器使用了可耐受达150℃高温的金属体。

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    图1:Molex LC2连接器。 (来源:Molex)

    连接器也可能受到物理损坏,或许是受到冲击,也可能是来自振动的影响,这会导致机械?#25910;?#25110;电气连接损坏。全金属机身可以提高承受冲击的强度,而?#20154;?#24615;外壳可以抵?#22434;?#34432;,同时具有阻燃和耐化学腐蚀等特性。

    金属结构还可以确保连接器提供足够的保护,以防止静电放电(ESD)和电磁干扰(EMI)。要考虑的另一个机械设计是应力消除,以便施加到电缆或连接器外部的任何力都不能传递到电气连接。许多连接器都把应变消除作为一项标准。

    具备合适坚固性的连接器可提供免受振动影响的能力,这些由诸如MIL-STD-202等标?#32423;?#20041;。例如,TE Connectivity的CeeLok FAS-T 千兆以太网连接器可以耐受高度振动,并达到IP67等级,工作温度范围为-65℃~+175℃。

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    图2:TE Connectivity 的CeeLok FAS-T连接器。 (来源:TE Connectivity)

    选择正确的连接器

    在选择连接器?#20445;?#19981;言而喻,第一步是了解目标应用和可能的环境条件。从最坏的情况考虑,因此就可确信连接器可以承受任何可能的影响。

    一旦有了具体目标,就应该在连接器的数据手册上检查如IP67等所有必要的认证,数据手册一般也会说明工作温度范围。还要考虑所需的其他标准,例如在南非,南非标准局(SABS)已制定了多个与连接器相关的标准。

    推荐选择那些具有能够承受振动的安全锁定机构,并提供接合确?#31995;?#36830;接器,接合确认或者是可听见的声音或触觉反应。连接器有许多种锁定方法,因此务必要确保选择一个适当的锁定方法,也需要规划在其生命周期中断开和连接的频?#34432;问?#36741;助锁定(通常称为楔形锁)能够确保触点牢固地保持在一起。

    建议选择那些经过相关标准(如MIL-STD-202)测试的组件,以确保它们在整个生命周期内提供所需的稳健性,这一点非常重要。基于标准的测试会使用诸如“高加速度寿命测试?#20445;℉ALT)等技术来精确模拟真实世界的条件,从而确保产品的可靠性。

    另?#29615;?#38754;,也要确保不要走得太远。选择连接器时的一种诱惑是指定过高规格的产品,但这可能由于使用庞大笨拙的部件导致不必要地浪费成本和空间。当额定?#21040;系?#19988;价格?#31995;褪保?#24744;可能会受到具有最高IP等级连接器的诱惑。类似,塑料连接器可能优于更昂贵的金属连接器。

    结论

    虽然有时在系统设计中连接器最后才考虑,但它们是必不可少的重要组件,需要正确选择连接器产品。在考虑所有可能的连接器产品后,会有很多可供选择的选项,您最好的选择或许是与能够提供专家技术建议的经销商交流。



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