Forskellige typer af stik: Anvendelser og applikationer
INDLEDNING
Elektroniske produkter har aldrig været så varierede. Vi sætter smarte sensorer på kohalsbånd, diagnostiske moduler på flyvinger og lidarmotorer på førerløse biler. På trods af afstanden mellem disse felter afhænger ethvert design af en pålidelig, gentagelig sammenkobling. Et stik gør mere end at afslutte et kredsløb. Det fremskynder produktionen, beskytter skrøbeligt silicium og gør det nemt at servicere. Hvis du vælger et dårligt stik, inviterer du til støj, varme og dyre tilbagekaldelser. Vælger du den rigtige, bliver dit system leveret hurtigere, holder længere og får et ry for kvalitet.
Denne artikelguide forklarer alle større stikfamilier, fremhæver kritiske specifikationer og illustrerer, hvordan virkelige projekter anvender teknologien. Den er meget opmærksom på cirkulære stik og på det robuste multiværktøj - d sub-stikket. Der er lagt vægt på aktiv stemme, klar struktur og korte sætninger, så du kan følge rådene.
GRUNDLÆGGENDE OM STIK
Et stik er et system, ikke en enkelt del. Skallen definerer den mekaniske styrke og blokerer for elektromagnetisk interferens. Isolatoren holder kontakterne på linje under temperatursvingninger og vibrationer. Fastholdelsesmekanismen - gevind, lås, bajonet eller push-pull - låser begge halvdele sammen.
Designere vælger rustfrit stål for at være modstandsdygtige over for havvand, aluminium for at opnå lav vægt og højtydende termoplast, når de har brug for dielektrisk styrke med et stramt budget. Plettering betyder også noget. Nikkel bekæmper korrosion og accepterer maling; tin splitter omkostningerne på forbrugerudstyr; hårdt guld forhindrer fretting på signaler på lavt niveau.
KONTAKTSTILARTER
Kontakter fører strøm, tørrer oxid væk og overlever tusindvis af forbindelser. Stemplede og formede kontakter dominerer forbruger- og kontorudstyr. Ruller skærer dem ud af en kontinuerlig strimmel og folder dem i form på millisekunder. Metoden giver lave omkostninger og understøtter automatisk krympning med 10.000 enheder i timen.
Bearbejdede kontakter starter som messing- eller kobberlegeringsstænger. En drejebænk af schweizertypen drejer hver dimension. Resultatet er en koncentrisk stift med kontrolleret kornflow. Du får lavere modstand, snævrere tolerancer og længere mekanisk levetid.
AFSLUTNINGSTEKNIKKER
Termineringens kvalitet er ofte afgørende for systemets pålidelighed. Der findes fire kernemetoder, hver med sine styrker og begrænsninger.
Crimp-terminering.
Du afisolerer lederen, sætter den ind i den bageste tønde og komprimerer den med et kalibreret værktøj. Korrekt krympegeometri skaber gastæt kontakt, der modstår korrosion og vibrationer. Kabelsæt til biler er meget afhængige af krympning, fordi teknikerne kan teste udtrækningskraften på et sekund.
Loddeterminering.
Loddekopper og gennemgående hulhaler accepterer tin-bly eller blyfri legeringer. Loddetin fungerer godt til prototyper, da man kan samle små serier i hånden med beskedent værktøj.
Isolationsforskydning (IDC).
Forestil dig, at du skubber et båndkabel mod to blade. Plastikken giver efter, metallet bider i kobberet, og der opstår en elektrisk bane uden afskalning eller vridning. IDC passer til digitale signaler under en ampere.
Skrueklemme.
Teknikere i marken elsker skruetvinger. De har en kort skruetrækker, løsner skruen, sætter ledningen i og strammer til.
Press-fit afslutning.
Moderne backplanes bruger ofte compliant pins i stedet for lodning. Stiften har et slidset øje, der bøjer, når den glider ind i et gennemgående hul. Når stiften sidder fast, udøver den et kontinuerligt tryk udad, hvilket skaber en gastæt samling uden varme.
Afslutning med wire-wrap.
Wire-wrap er en gammel, men ikke forældet metode, hvor en tynd, isoleret tråd vikles rundt om en firkantet stolpe. Hver omgang koldsvejser metal mod metal. Metoden giver enestående pålidelighed og bruges stadig i forskning i ultrahøjt vakuum.
VALG AF DET BEDSTE STIK: VIGTIGE SPECIFIKATIONER
Driftstemperatur.
Tjek begge ender. Et stik, der fungerer ved 120 °C, kan svigte ved -40 °C, fordi pakningerne stivner, og der opstår mikrorevner i belægningen. Læs altid diagrammer, der viser kontinuerlige og kortvarige grænser.
Kontakt tæller.
Flere pins betyder flere funktioner, men også længere monteringstid. Hver ekstra stift tilføjer cirka to sekunder i manuelle crimp-linjer. Det øger også parringskraften.
Parringscyklusser.
Sliddet er reelt. En guldflash kan overleve 50 indsættelser. Tredive mikrometer hårdt guld kan holde til 1.000 eller mere.
Strøm og spænding.
Strøm opvarmer kontakten; spænding belaster dielektrikummet. Reducer begge dele i højden, fordi tynd luft køler dårligt og ioniserer hurtigere.
Kontaktmodstand.
Mål et par milliohm på lavt niveau. Mål ved 20 mV, 10 mA for at undgå selvopvarmning.
Indsætnings- og udtrækningskraft. Multiplicer tallet pr. stift med det samlede antal stifter. Hvis resultatet overstiger 75 N, skal montørerne bruge værktøj eller donkraftskruer.
Pitch.
Mindre pitch giver flere pins, men indskrænker krybesporet.
Beskyttelse mod indtrængen.
Støv dræber optiske sensorer, og vand dræber næsten alt andet. Med IP67 kan du dyppe det parrede par i tredive minutter på en meters dybde.
Mekanisk arrangement.
Tastning forhindrer menneskelige fejl.
Standarder.
IEC 61076 dækker metriske cirkulære stik. MIL-DTL-24308 regulerer militære D-subs.
Beregning af termisk stigning. Brug den klassiske I²R-lov til at estimere selvopvarmning.
Eksempel på højdereduktion. Det atmosfæriske tryk halveres for hver 5.500 m.
Metrikker for vibrationer. Ingeniører kvantificerer vibrationer ved hjælp af effektspektraltæthed (PSD) målt i G²/Hz.
KATEGORIER AF STIK
Metriske cirkulære stik
Fremkomsten af Industri 4.0 har bragt den ydmyge M12 i søgelyset. Fabrikker har brug for Ethernet ved robottens håndled, strøm til ventiløer og analog feedback fra lange transportbånd.
M8 giver samme robusthed i en mindre krop til sensorer og kompakte controllere. M5 krymper størrelsen yderligere og passer til små instrumenter.
Push-Pull cirkulære konnektorer
Push-pull-låsning begyndte i medicinske skoper for 60 år siden. I dag finder man det i studiekameraer, geofysiske sensorer og batteriskift til racerdroner.
D-Sub-stik
Det trapezformede omrids er ældre end den personlige computer, men udvikler sig stadig. Et moderne d-sub-stik kan omfatte bearbejdede kontakter, retvinklede press-fit-haler og bageste pakninger.
Mikro-D-stik
Micro-D krymper alt undtagen ydeevnen.
IP-klassificeret D-Sub
Udendørs elektronik plejede at være afhængig af cirkulære MIL-stik alene. Forseglede D-subs ændrede spillet ved at tilbyde velkendt geometri med nye pakninger.
Bagskaller og hætter
Man skal aldrig undervurdere en backshell. Den styrer kabeludgangen, klemmer fletningen fast og beskytter sarte loddesamlinger.
Power-D og Combo-D
Blandede layouts brillerer, når du skal sende 24 V DC ved 20 A ved siden af 250 kb/s CAN.
Koaksial D-Sub
Instrumentationsracks trives med koaksiale D-subs.
Tilpassede løsninger
Nogle gange kommer katalogdele til kort.
Kraftige rektangulære stik
Selvom cirkulære konnektorer dominerer på trange steder, dominerer kraftige rektangulære moduler i maskinernes styreskabe, fordi de kan stables pænt i pakdåser.
APPLIKATIONSFOKUS
Kommunikation
Routere og basestationer pumper terabits, mens de sidder på blæsende tårne.
Industriel automatisering
En bilfabrik sover aldrig. Induktive svejsestrømme springer op til 100 kHz og sender gnister flere meter væk.
Medicinsk udstyr
Kirurger bevæger sig hurtigt; connectorer skal bevæge sig med dem.
Militær og rumfart
F-35-flycomputere ser -55 °C ved start og 85 °C i nærheden af flyelektronikrum.
Robotteknologi Cobotter deler plads med mennesker og har brug for slanke konturer.
Certificering til robuste miljøer
Minelastbiler hopper over vaskebrætveje og dykker med hovedet først ned i støvskyer.
Telematik Flådeoperatører kræver 99,9 % oppetid.
Test- og målelaboratorier skifter opsætning hver time.
OEM'er inden for jernbanetransport kæmper mod svovltåge, tagtemperaturer på 105 °C og 5 kV overspænding på bremseventilledninger.
IoT Edge-enheder
Smart landbrug, smart gadebelysning og hjemmeautomatisering er alle afhængige af kompakte edge-controllere, der skal kunne leve udendørs i et årti.
Udforskning af rummet
Orbit- og deep-space-projekter strækker forbindelserne til det yderste.
NYE TENDENSER INDEN FOR STIKDESIGN
Signalhastigheden fordobles med et par produktgenerationer mellemrum.
BÆREDYGTIGHED OG OVERHOLDELSE AF REGLER
Kulstofrevisioner startede med forbrugerudstyr; nu er de nået til tungt udstyr.
Grøn produktionspraksis. Fremtidsorienterede fabrikker kører lukkede pletteringsbade for at genvinde kobber og nikkel, hvilket reducerer metaludledningen med 95 %.
KONKLUSION
Stik ser små ud, men de dikterer levetiden og anvendeligheden af ethvert elektronisk system.
Sidste tip. Lav prototyper tidligt. Intet kan erstatte en bænktest, hvor du sætter stikket sammen og tager det ud hundrede gange, dypper det i saltvand, bager det natten over og tjekker modstanden igen.
Kontakt os gerne for connector-løsninger.
