Различные типы разъемов: Применение и использование

ВВЕДЕНИЕ

Никогда еще электронные продукты не были столь разнообразны. Мы устанавливаем умные датчики на коровьи ошейники, диагностические модули на крылья самолетов и лидарные двигатели на автомобили без водителя. Несмотря на расстояние между этими областями, каждая конструкция зависит от надежного, повторяемого соединения. Разъем делает больше, чем просто завершает цепь. Он ускоряет производство, защищает хрупкий кремний и обеспечивает простоту обслуживания. Если вы выберете плохой соединитель, это приведет к шуму, нагреву и дорогостоящим отзывам. Правильный выбор - и ваша система будет поставляться быстрее, прослужит дольше и заслужит репутацию качественной.

В этом руководстве описаны все основные семейства разъемов, выделены важнейшие характеристики и показано, как в реальных проектах применяются эти технологии. Пристальное внимание уделено круглым разъемам и прочному многофункциональному инструменту - подсоединительному разъему d. В тексте предпочтение отдается активной речи, четкой структуре и коротким предложениям, чтобы вы могли действовать в соответствии с советами.

ОСНОВЫ КОННЕКТОРА

Коннектор - это система, а не отдельная деталь. Оболочка определяет механическую прочность и блокирует электромагнитные помехи. Изолятор обеспечивает выравнивание контактов при колебаниях температуры и вибрации. Механизм фиксации - резьба, защелка, байонет или нажимная кнопка - скрепляет обе половинки вместе.

Дизайнеры выбирают нержавеющую сталь для защиты от морской воды, алюминий для снижения веса и высокоэффективные термопласты, когда им нужна диэлектрическая прочность при ограниченном бюджете. Покрытие также имеет значение. Никель борется с коррозией и хорошо переносит покраску; олово снижает стоимость потребительского оборудования; твердое золото предотвращает появление фреттинга на низкоуровневых сигналах.

СТИЛИ КОНТАКТОВ

Контакты проводят ток, стирают окись и выдерживают тысячи соединений. Штампованные и формованные контакты доминируют в потребительском и офисном оборудовании. Ролики вырезают их из непрерывной ленты и сгибают в форму за миллисекунды. Этот метод отличается низкой стоимостью и позволяет производить автоматическую обжимку со скоростью десять тысяч штук в час.

Обработанные контакты начинаются как стержень из латуни или медного сплава. Токарный станок швейцарского типа обтачивает каждый размер. В результате получается концентрический штифт с контролируемой зернистостью. Вы получаете более низкое сопротивление, более жесткие допуски и более длительный срок службы.

СПОСОБЫ РАСТОРЖЕНИЯ ДОГОВОРА

Качество заделки часто определяет надежность системы. Существует четыре основных метода, каждый из которых имеет свои достоинства и ограничения.

Заделка под обжим.

Вы зачищаете проводник, вставляете его в задний ствол и обжимаете калиброванным инструментом. Правильная геометрия обжима создает газонепроницаемый контакт, который противостоит коррозии и вибрации. Автомобильные жгуты в значительной степени полагаются на обжим, потому что техники могут проверить силу вытягивания за секунду.

Окончание пайки.

Чашки припоя и хвосты сквозных отверстий могут быть выполнены из оловянно-свинцовых или бессвинцовых сплавов. Припой хорошо подходит для прототипов, так как небольшие партии можно собирать вручную с помощью скромных инструментов.

Смещение изоляции (IDC).

Представьте себе, что вы толкаете ленточный кабель о сдвоенные лезвия. Пластик подается, металл кусает медь, и появляется электрический путь без зачистки или скручивания. IDC подходит для цифровых сигналов силой менее одного ампера.

Винтовой зажим.

Полевые техники любят винтовые зажимы. Они берут с собой короткую отвертку, ослабляют невыпадающий винт, вставляют провод и затягивают его с моментом затяжки.

Заделка под давлением.

В современных объединительных платах часто используются не припой, а совместимые штырьки. Штифт имеет щелевое ушко, которое сгибается при вставке в сквозное отверстие с покрытием. После установки штифт оказывает постоянное давление наружу, создавая газонепроницаемое соединение без нагрева.

Заделка проводов.

Старинная, но не устаревшая проволочная обмотка включает в себя тонкий изолированный провод, намотанный вокруг квадратного столба. Каждый виток обеспечивает холодную сварку металла с металлом. Этот метод обеспечивает исключительную надежность и до сих пор используется в сверхвысоковакуумных исследованиях.

ВЫБОР ЛУЧШЕГО КОННЕКТОРА: ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Рабочая температура.

Проверьте оба конца. Соединитель, работающий при 120 °C, может выйти из строя при -40 °C, поскольку уплотнения становятся жесткими, а покрытие покрывается микротрещинами. Всегда читайте графики, на которых указаны предельные значения продолжительного и кратковременного режимов.

Контактный телефон.

Больше штифтов - больше функций, но и больше времени на сборку. Каждый дополнительный штифт добавляет примерно две секунды при ручной обжимке. Кроме того, увеличивается усилие сопряжения.

Брачные циклы.

Износ реален. Золотая вспышка может пережить 50 вставок. Тридцать микрометров твердого золота могут прослужить 1 000 и более.

Номинальный ток и напряжение.

Ток нагревает контакт, напряжение напрягает диэлектрик. Уменьшите оба параметра для высоты над уровнем моря, поскольку разреженный воздух плохо охлаждается и быстрее ионизируется.

Контактное сопротивление.

Ориентируйтесь на несколько миллиомов на низком уровне. Измеряйте при 20 мВ, 10 мА, чтобы избежать саморазогрева.

Сила вставки и извлечения. Умножьте значение силы на каждый штифт на общее количество штифтов. Если результат превышает 75 Н, монтажникам понадобятся инструменты или винты.

Питч.

Меньший шаг позволяет установить больше штырей, но сужает пространство.

Защита от проникновения.

Пыль убивает оптические датчики, а вода - почти все остальное. По стандарту IP67 вы можете погрузить спаренную пару на тридцать минут на глубину одного метра.

Механическое расположение.

Ключ предотвращает человеческий фактор.

Стандарты.

IEC 61076 распространяется на метрические круглые разъемы. MIL-DTL-24308 регулирует военные D-разъемы.

Расчеты теплового подъема. Используйте классический закон I²R для оценки самонагрева.

Пример уменьшения высоты над уровнем моря. Атмосферное давление уменьшается вдвое через каждые 5 500 м.

Показатели вибрации. Инженеры оценивают вибрацию по спектральной плотности мощности (PSD), измеряемой в Г²/Гц.

КАТЕГОРИИ РАЗЪЕМОВ

Метрические круглые соединители

Развитие Индустрии 4.0 заставило скромный M12 оказаться в центре внимания. Фабрикам нужен Ethernet на запястье робота, питание для островков клапанов и аналоговая обратная связь с длинных конвейерных лент.

M8 обеспечивает ту же прочность в более компактном корпусе для датчиков и компактных контроллеров. M5 еще больше уменьшает размер и подходит для миниатюрных приборов.

Циркулярные разъемы Push-Pull

Защелки с нажимным механизмом появились в медицинских оптических прицелах шестьдесят лет назад. Сегодня их можно встретить в студийных камерах, геофизических датчиках и сменных батареях для гоночных дронов.

Разъемы D-Sub

Трапециевидный контур старше персонального компьютера, но все еще продолжает развиваться. Современный d-субконнектор может включать обработанные контакты, прямоугольные хвосты с прессовой посадкой и задние прокладки.

Разъемы Micro-D

Micro-D уменьшает все, кроме производительности.

IP-рейтинг D-Sub

Раньше наружная электроника полагалась только на круглые разъемы MIL. Герметичные D-разъемы изменили ситуацию, предложив привычную геометрию с новыми прокладками.

Задние крышки и колпаки

Никогда не стоит недооценивать заднюю оболочку. Она направляет выход кабеля, зажимает оплетку и защищает тонкие паяные соединения.

Power-D и Combo-D

Смешанная компоновка - это то, что нужно, когда необходимо передать 24 В постоянного тока при 20 А рядом с 250 кбит/с CAN.

Коаксиальный D-Sub

В приборных стойках процветают коаксиальные D-сабы.

Индивидуальные решения

Иногда детали из каталога оказываются недостаточными.

Сверхпрочные прямоугольные соединители

Несмотря на то, что круглые разъемы отлично справляются с ограниченными пространствами, в шкафах управления оборудованием преобладают сверхпрочные прямоугольные модули, поскольку они аккуратно укладываются в сальниковые пластины.

НАПРАВЛЕННОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Коммуникации

Маршрутизаторы и базовые станции качают терабиты, сидя на ветреных вышках.

Промышленная автоматизация

Автомобильный завод никогда не спит. Токи индуктивной сварки подскакивают до 100 кГц и разбрасывают искры на метры.

Медицинские приборы

Хирурги двигаются быстро; коннекторы должны двигаться вместе с ними.

Военная и аэрокосмическая промышленность

Температура бортовых компьютеров F-35 составляет -55 °C на взлете и 85 °C в отсеках авионики.

Роботы-коботы делят пространство с людьми и нуждаются в гладких контурах.

Сертификация в условиях повышенной прочности

Горнодобывающие грузовики подпрыгивают на размытых дорогах и ныряют головой в облака пыли.

Телематика Операторам автопарков требуется время безотказной работы 99,9 %.

Испытательные и измерительные лаборатории меняют установки ежечасно.

Производители оборудования для железнодорожного транспорта борются с серным туманом, температурой крыши 105 °C и перенапряжением 5 кВ на линиях тормозных клапанов.

Пограничные устройства IoT

Умное сельское хозяйство, умное уличное освещение и домашняя автоматизация - все они опираются на компактные контроллеры, которые должны работать под открытым небом в течение десяти лет.

Исследование космоса

Орбитальные и дальнекосмические проекты растягивают разъемы до абсолютных пределов.

НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В РАЗРАБОТКЕ РАЗЪЕМОВ

Скорость передачи сигнала удваивается каждые несколько поколений продуктов.

УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ И СОБЛЮДЕНИЕ НОРМАТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ

Углеродный аудит начался с потребительских устройств, а теперь он дошел и до тяжелой техники.

Экологичные производственные практики. На передовых заводах используются гальванические ванны с замкнутым циклом для восстановления меди и никеля, что позволяет сократить выбросы металла на 95 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разъемы выглядят небольшими, но от них зависит срок службы и работоспособность каждой электронной системы.

Последний совет. Делайте прототипы раньше. Ничто не заменит стендовых испытаний, в ходе которых вы сотни раз соединяете и разъединяете штекер, окунаете его в соленую воду, запекаете на ночь и снова проверяете сопротивление.

Заполните форму ниже, и мы свяжемся с вами в течение 30 минут.