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为恶劣环境应用确定坚固连接器的八个步骤
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为恶劣环境应用确定坚固连接器的八个步骤

2022-05-18 10:34:47 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平编译 作者:David Cianciolo

【哔哥哔特导读】坚固连接器经常用于军事、医疗、运输和其它恶劣环境,这些应用必须最小化风险,因此仔细评估,选择过程至关重要。

在恶劣环境中的连接器,内部和外部组件都需要承受环境中各种影响,包括暴露在水分或碎片中,冲击和振动,频繁配合和分离,甚至消毒。坚固连接器是为各种应用构建,需求将根据操作环境而有所不同。

坚固连接器经常用于军事、医疗、运输和其它恶劣环境,这些应用必须最小化风险,因此仔细评估,选择过程至关重要。小型化连接器传输更多数据导致设计压力增加。在确定坚固耐用连接器时,需要考虑所有变量。

SUBSEA TECH的Mini-ROV Observer 3.2机器人用于深海探测,使用了Fischer Core系列连接器。

步骤1: 明确应用要求

明确是否需要一个坚固连接器,必须了解它预期功能和将承受的操作条件。如果接头受到极端温度、水、灰尘和污垢、高配合周期或杀菌的影响,则需要进行加固。坚固连接器对于高要求的设备至关重要。

此阶段的问题:

·* 连接器将在什么环境中使用?它会暴露在水、盐雾或频繁的冲洗中吗?

·* 是否暴露在极端温度下?

·* 是否需要承受过度的振动或压力?

·* 是否需要电磁干扰屏蔽吗?

·* 是否必须满足特定标准,如MIL-SPEC或ATEX?

连接器可以通过测试达到官方的行业标准,即使它们没有携带官方的标签。设计师需要了解制造商如何规定其连接器的密封规格、电流额定值和操作电压。检查一个产品的测试标准,准确地了解他们的测试是如何进行的。

步骤2: 评估连接器原理

每一个选择过程都应该从了解电气规范开始。

此阶段的问题:

·* 需要什么大小的触点来支持电源和信号应用要求?

·* 触点配置是否为混合功率和信号提供了足够的爬电和间隙?

·* 是否需要根据环境条件调整工作电压?

·* 该设备需要多少个触点?

触点的大小以及导线尺寸决定了单个触点载流多少。额定电压取决于触点间距、绝缘材料和用于隔离触点绝缘体的几何形状。

在审查规范时,要特别注意温升规范,它表明在一个特定电流值下将消耗多少热量,以及接触与导体尺寸的兼容性。这些信息对于防止过热至关重要,因为过热是接头过早故障的常见原因。

步骤3: 考虑灭菌方法

灭菌在医疗和实验室应用中发挥作用,在选择坚固连接器时这是一个重要的考虑因素。

此阶段的问题:

·* 最可能采用哪种灭菌方法:化学、辐射或蒸汽高压灭菌?

·* 是否需要温度稳定或耐辐射的材料来生存选定的灭菌方法?

·* 在消毒或处理期间,是否应使用保护帽保护接头,防止接触损坏?

有些灭菌方法具有腐蚀性,需要使用不锈钢连接器。了解灭菌类型可能会影响材料的选择和防护附件。

步骤 4: 检查速度要求

今天连接世界更加重视数据传输能力。设备必须能够在使用特定协议的同时,通过本地网络和互联网传输大量数据。当设备和安全依赖于数据传输时,数据传输必须准确且不受阻碍。

此阶段的问题:

·* 该连接器是否能够满足所需协议?

·* 需要什么电缆配置来保持快速传递数据的能力?

·* 电连接器以及光纤是否能满足要求?

通过两步测试过程确保速度性能要求。在此过程中,连接器和电缆始终一起测试。第一轮,在设计阶段进行,应该使用软件来模拟连接器与协议的兼容性。第二轮应该包括一个物理原型,使用网络分析器测试连接器和电缆组合。连接器制造商也可以提供关于推荐的连接器和电缆组合的测试数据。

Fischer MiniMax 连接器有多种配置。这个横截面显示为以太网设计的配置。

步骤5: 检查连接器可靠性要求

此阶段的问题:

·* 连接器多久会配对或分开一次?

·* 该设备是否使用了多个类似的连接器?如果是这样,可能需要键控和/或颜色编码来区分它们。

·* 是否需要一个保护帽的连接器?

上图是一个恶劣环境下连接器可以使用键控系统防止脱落的例子。

对于需要较多配对周期的应用,建议使用额定值为5,000到10,000个配对周期的连接器。另一个考虑因素是恶劣环境条件。温度、密封性和耐久性是关键。

要确定正确的坚固接头,请查找以下特征:

对于坚固耐用的连接器的特性要求。

步骤 6: 了解连接器材料

连接器的外壳材料会影响可靠性、重量和成本。

此阶段的问题:

·* 体重是一个重要的考虑因素吗?

·* 小型化很重要吗?

·* 连接器是否长期使用,还是插头及其相关电缆是否一次性使用?

·* 连接器是否在腐蚀环境中使用?

镀镍或镀铬的黄铜连接器往往比大多数材料的使用寿命更长。铝有时是首选,因为优先考虑重量,黄铜和铝都是小型化的理想选择。有限使用或一次性应用塑料最适合。如上所述,灭菌方法也将是材料选择的决定因素。

步骤7: 了解IP等级和密封类型细节

在恶劣和危险的环境中,IP等级对连接提供保护。入口保护(IP)额定值用于定义设备对灰尘、污垢和水的保护等级。极端环境的坚固连接器通常额定为IP68或更高密封等级。

常用的密封等级包括:

此阶段的问题:

* 该设备会暴露在水、污垢或灰尘中吗?

* 暴露是间歇性的还是长时间持续的?

* 如果它暴露在水中,它是淡水还是盐水?

* 会被淹没吗?有多深?多长时间?

* 如果引用了IP68评级,请询问测试的时间和深度。

* 该应用是否需要气密密封?

如果需要防水或防尘,需要IP68或以上密封等级。同时记住每个制造商的定义是不同的。例如,在20米处2小时的IP68等级与在120米处24小时的IP68等级非常不同,但这两种情况都可以申请IP68。来自制造商的详细信息将更好地定义确切的IP68规格。还需要知道连接器的IP额定值是针对匹配还是未匹配的条件。

上图显示Fischer Core系列连接器的密封方式。

气密性是在一些应用中需要考虑的。例如,真空应用和在仪器应用中经常发现的加压容器。这些应用需要高水平的密封,防止在较长时间内出现气体泄漏。

此阶段问题:

* 应用需要什么真空水平?

* 是否需要考虑压差?

* 需要哪种O形环材料?

一定要考虑到整个设备上存在的总压差。密封连接器必须考虑到这些因素。

Hermetic 连接器的气密性测试。

步骤8: 检查微型化需求

影响连接器小型化趋势的因素很多。通常不是是否需要小型化的问题,而是能设计和生产到多小的问题,同时还能适合应用环境解决方案的要求。

制造商正在响应对小型化连接器的需求,这些连接器可以提供曾经需要两个或三个连接器的功能和性能。然而,仍然有局限性。

此阶段的问题:

·* 可以用一个连接器传输电源和数据吗?

·* 针脚密度如何影响较小连接器的性能?

·* 这些引脚还能提供需要的数据速度吗?它们能满足电力要求吗?

·* 设备灭菌要求是否限制了可使用的连接器材料?

·* 线缆终端要求将如何影响小型化?

电压、电流能力、引脚尺寸、引脚计数和终端方法都是非常重要的考虑因素。引脚的大小影响连接器可以承载的功率,并且连接器的大小与电介质耐受电压直接相关。

供应商证明他们的连接器能够满足数据速度的要求。还可以推荐与选择连接器一起工作的电缆选项,并满足应用要求。

其它:选择合适的电缆

应该了解需要连接器的类型。坚固连接器需要具有同样坚固的电缆组件。

此阶段的问题:

·* 根据系统功率要求,需要导线尺寸是多少?

·* 介电承受电压是交流还是直流?

·* 电缆组件的弯曲寿命是多少?

·* 哪种夹套材料最适合应用环境要求?

·* 电缆组件的密封要求是什么?

·* 需要什么彩色电缆?

·* 应用是否需要超模制电缆组件或折放靴?

·* 应该购买预电缆插头吗?

大多数人OEM厂商求助于专业电缆组件供应商或连接器制造商推荐特定电缆和组件,来创建一个坚固的互连解决方案。此外,微型连接器数量增加有时会使组装变得困难。

结论

坚固连接器是当今设备重要的组成部分。创新正在不断地改变可用选项,以及它们的能力。拥有良好的供应商关系对于保持最新技术和确保整个配置和布线,满足应用要求至关重要。

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