Różne rodzaje złączy: Zastosowania i aplikacje

WPROWADZENIE

Produkty elektroniczne nigdy nie były tak różnorodne. Umieszczamy inteligentne czujniki na obrożach krów, moduły diagnostyczne na skrzydłach samolotów i silniki lidarowe w samochodach bez kierowcy. Pomimo odległości między tymi dziedzinami, każdy projekt zależy od niezawodnego, powtarzalnego połączenia. Złącze nie tylko uzupełnia obwód. Przyspiesza produkcję, chroni delikatny krzem i umożliwia łatwy serwis. Wybierając kiepskie złącze, narażasz się na hałas, ciepło i kosztowne wycofywanie produktów z rynku. Wybierz właściwe, a Twój system będzie dostarczany szybciej, będzie działał dłużej i zyska reputację wysokiej jakości.

Ten przewodnik po artykułach wyjaśnia każdą główną rodzinę złączy, podkreśla krytyczne specyfikacje i ilustruje, w jaki sposób rzeczywiste projekty wykorzystują tę technologię. Zwraca szczególną uwagę na złącza okrągłe i to wytrzymałe narzędzie wielofunkcyjne - złącze d sub. W tekście preferowany jest aktywny głos, przejrzysta struktura i krótkie zdania, dzięki czemu można zastosować się do porad.

PODSTAWY ZŁĄCZA

Złącze to system, a nie pojedyncza część. Powłoka określa wytrzymałość mechaniczną i blokuje zakłócenia elektromagnetyczne. Izolator utrzymuje styki w jednej linii pod wpływem wahań temperatury i wibracji. Mechanizm retencyjny - gwint, zatrzask, bagnet lub push-pull - blokuje obie połówki razem.

Projektanci wybierają stal nierdzewną ze względu na odporność na wodę morską, aluminium ze względu na niską wagę i wysokowydajne tworzywa termoplastyczne, gdy potrzebują wytrzymałości dielektrycznej przy ograniczonym budżecie. Powłoki galwaniczne również mają znaczenie. Nikiel zwalcza korozję i akceptuje farbę; cyna obniża koszty sprzętu konsumenckiego; twarde złoto zapobiega frettingowi sygnałów niskiego poziomu.

STYLE KONTAKTU

Styki przewodzą prąd, usuwają tlenki i wytrzymują tysiące połączeń. Styki tłoczone i formowane dominują w sprzęcie konsumenckim i biurowym. Rolki wycinają je z ciągłej taśmy i składają w kształt w ciągu milisekund. Metoda ta zapewnia niski koszt i obsługuje automatyczne zaciskanie przy dziesięciu tysiącach sztuk na godzinę.

Obrabiane styki zaczynają się jako pręt z mosiądzu lub stopu miedzi. Tokarka typu szwajcarskiego obraca każdy wymiar. Rezultatem jest koncentryczny trzpień z kontrolowanym przepływem ziarna. Zyskujesz niższą rezystancję, ściślejsze tolerancje i dłuższą żywotność mechaniczną.

TECHNIKI ZAKOŃCZENIA

Jakość zakończenia często wpływa na niezawodność systemu. Istnieją cztery podstawowe metody, z których każda ma mocne strony i ograniczenia.

Zaciskane zakończenie.

Przewód należy odizolować, włożyć do tylnego cylindra i zacisnąć za pomocą skalibrowanego narzędzia. Prawidłowa geometria zaciskania zapewnia gazoszczelny kontakt, który jest odporny na korozję i wibracje. Wiązki samochodowe w dużej mierze polegają na zaciskaniu, ponieważ technicy mogą przetestować siłę wyciągania w ciągu sekundy.

Zakończenie lutowane.

Kubki lutownicze i ogony otworów przelotowych akceptują stopy cynowo-ołowiowe lub bezołowiowe. Lutowanie sprawdza się dobrze w przypadku prototypów, ponieważ można ręcznie montować małe serie przy użyciu skromnych narzędzi.

Przemieszczenie izolacji (IDC).

Wyobraź sobie, że dociskasz kabel taśmowy do bliźniaczych ostrzy. Plastik ustępuje, metal gryzie miedź i pojawia się ścieżka elektryczna bez usuwania izolacji lub skręcania. IDC nadaje się do sygnałów cyfrowych poniżej jednego ampera.

Zacisk śrubowy.

Technicy terenowi uwielbiają zaciski śrubowe. Mają przy sobie krótki śrubokręt, odkręcają śrubę mocującą, wkładają przewód i dokręcają momentem obrotowym.

Zakończenie wciskane.

Nowoczesne płyty montażowe często używają zgodnych pinów zamiast lutowania. Kołek ma szczelinowe ucho, które wygina się, gdy wsuwa się w platerowany otwór przelotowy. Po osadzeniu, pin wywiera ciągły nacisk na zewnątrz, tworząc gazoszczelne połączenie bez użycia ciepła.

Zakończenie przewodu.

Zabytkowy, ale nie przestarzały, wire-wrap obejmuje cienki izolowany drut owinięty wokół kwadratowego słupka. Każdy obrót izoluje metal od metalu. Metoda ta zapewnia wyjątkową niezawodność i jest nadal stosowana w badaniach nad ultrawysoką próżnią.

WYBÓR NAJLEPSZEGO ZŁĄCZA: PODSTAWOWE SPECYFIKACJE

Temperatura pracy.

Sprawdź oba końce. Złącze, które działa w temperaturze 120°C, może zawieść w temperaturze -40°C z powodu usztywnienia uszczelek i mikropęknięć poszycia. Zawsze czytaj wykresy pokazujące limity ciągłe i krótkoterminowe.

Liczba kontaktów.

Więcej pinów oznacza więcej funkcji, ale także dłuższy czas montażu. Każdy dodatkowy pin wydłuża czas zaciskania ręcznego o około dwie sekundy. Zwiększa to również siłę łączenia.

Cykle godowe.

Zużycie jest realne. Złota lampa błyskowa może przetrwać 50 włożeń. Trzydzieści mikrometrów twardego złota może przetrwać 1000 lub więcej.

Prąd i napięcie znamionowe.

Prąd nagrzewa styk, napięcie obciąża dielektryk. Zmniejsz obie wartości w zależności od wysokości, ponieważ rozrzedzone powietrze słabo chłodzi i szybciej jonizuje.

Rezystancja styków.

Celuj w kilka miliomów na niskim poziomie. Pomiar przy 20 mV, 10 mA, aby uniknąć samonagrzewania.

Siła wkładania i wyciągania. Pomnóż liczbę na pin przez liczbę wszystkich pinów. Jeśli wynik przekracza 75 N, instalatorzy będą potrzebować narzędzi lub śrub dwustronnych.

Boisko.

Mniejszy skok zapewnia więcej pinów, ale zawęża drogę upływu.

Ochrona przed wnikaniem.

Pył zabija czujniki optyczne, a woda zabija prawie wszystko inne. Stopień ochrony IP67 pozwala na zanurzenie połączonej pary na trzydzieści minut na głębokości jednego metra.

Układ mechaniczny.

Kluczowanie zapobiega błędom ludzkim.

Standardy.

Norma IEC 61076 obejmuje metryczne złącza okrągłe. MIL-DTL-24308 reguluje wojskowe złącza D-sub.

Obliczenia wzrostu temperatury. Użyj klasycznego prawa I²R do oszacowania samonagrzewania.

Przykład obniżenia wysokości. Ciśnienie atmosferyczne zmniejsza się o połowę co 5 500 m.

Wskaźniki drgań. Inżynierowie kwantyfikują wibracje za pomocą gęstości widmowej mocy (PSD) mierzonej w G²/Hz.

KATEGORIE ZŁĄCZY

Metryczne złącza okrągłe

Rozwój Przemysłu 4.0 sprawił, że skromne złącze M12 znalazło się w centrum uwagi. Fabryki potrzebują Ethernetu na nadgarstku robota, zasilania wysp zaworowych i analogowych informacji zwrotnych z długich przenośników taśmowych.

M8 zapewnia taką samą wytrzymałość w mniejszej obudowie dla czujników i kompaktowych kontrolerów. M5 jeszcze bardziej zmniejsza rozmiar i pasuje do małych instrumentów.

Złącza okrągłe typu push-pull

Zatrzaski push-pull zaczęto stosować w lunetach medycznych sześćdziesiąt lat temu. Dziś można je znaleźć w kamerach studyjnych, czujnikach geofizycznych i bateriach do dronów wyścigowych.

Złącza D-Sub

Złącze trapezowe jest starsze niż komputer osobisty, ale wciąż ewoluuje. Nowoczesne złącze d sub może zawierać obrobione styki, prostokątne końcówki wciskane i tylne uszczelki.

Złącza Micro-D

Micro-D zmniejsza wszystko oprócz wydajności.

IP-Rated D-Sub

Elektronika zewnętrzna polegała wyłącznie na okrągłych złączach MIL. Uszczelnione złącza D zmieniły zasady gry, oferując znaną geometrię z nowymi uszczelkami.

Tylne osłony i kaptury

Nigdy nie należy lekceważyć osłony tylnej. Prowadzi ona wyjście kabla, zaciska oplot i chroni delikatne połączenia lutowane.

Power-D i Combo-D

Układy mieszane sprawdzają się, gdy trzeba przepuścić 24 V DC przy 20 A obok 250 kb/s CAN.

Koncentryczny D-Sub

Stojaki na oprzyrządowanie rozwijają się dzięki koncentrycznym D-subom.

Rozwiązania niestandardowe

Czasami części katalogowe są niewystarczające.

Wytrzymałe złącza prostokątne

Chociaż okrągłe złącza rządzą w ciasnych przestrzeniach, wytrzymałe prostokątne moduły dominują w szafach sterowniczych maszyn, ponieważ układają się zgrabnie w płytach dławnicowych.

GŁÓWNE APLIKACJE

Komunikacja

Routery i stacje bazowe pompują terabity, siedząc na wietrznych wieżach.

Automatyka przemysłowa

Fabryka samochodów nigdy nie śpi. Indukcyjne prądy spawania osiągają częstotliwość 100 kHz i wyrzucają iskry na odległość wielu metrów.

Urządzenia medyczne

Chirurdzy poruszają się szybko; złącza muszą poruszać się razem z nimi.

Wojsko i lotnictwo

Komputery pokładowe F-35 widzą -55 °C podczas startu i 85 °C w pobliżu wnęk awioniki.

Roboty Cobots dzielą przestrzeń z ludźmi i potrzebują eleganckich konturów.

Certyfikat odporności na trudne warunki pracy

Ciężarówki górnicze podskakują na wyboistych drogach i zanurzają się w chmurach pyłu.

Telematyka Operatorzy flot wymagają 99,9 czasu sprawności %.

Laboratoria testowe i pomiarowe zmieniają konfiguracje co godzinę.

Producenci OEM z branży transportu kolejowego walczą z mgłą siarkową, temperaturami 105°C na dachach i przepięciami 5 kV na przewodach zaworów hamulcowych.

Urządzenia brzegowe IoT

Inteligentne rolnictwo, inteligentne oświetlenie uliczne i automatyka domowa opierają się na kompaktowych kontrolerach brzegowych, które muszą działać na zewnątrz przez dekadę.

Eksploracja kosmosu

Projekty orbitalne i kosmiczne rozciągają złącza do absolutnych granic.

NOWE TRENDY W PROJEKTOWANIU ZŁĄCZY

Prędkość sygnału podwaja się co kilka generacji produktów.

ZRÓWNOWAŻONY ROZWÓJ I ZGODNOŚĆ Z PRZEPISAMI

Audyty emisji dwutlenku węgla rozpoczęły się w urządzeniach konsumenckich; teraz docierają do ciężkiego sprzętu.

Ekologiczne praktyki produkcyjne. Przyszłościowe fabryki prowadzą kąpiele galwaniczne w obiegu zamkniętym, aby odzyskać miedź i nikiel, zmniejszając zrzut metalu o 95 %.

WNIOSKI

Złącza wyglądają na niewielkie, ale decydują o żywotności i łatwości serwisowania każdego systemu elektronicznego.

Wskazówka końcowa. Prototypuj wcześnie. Nic nie zastąpi testu laboratoryjnego, w którym sto razy łączysz i rozłączasz wtyczkę, zanurzasz ją w słonej wodzie, pieczesz przez noc i ponownie sprawdzasz rezystancję.

Wypełnij poniższy formularz, a my skontaktujemy się z Tobą w ciągu 30 minut.