Een overzicht van IP-classificatie en waterdichte connectoren

Met de toenemende interesse in draagbare en wearable elektronische apparaten wordt de behoefte om alledaagse apparaten tegen stof en vocht te beschermen steeds groter. Eindgebruikers verwachten dat producten tegen stof en water bestand zijn. Robuustheid is verder van groot belang in andere IoT-toepassingen, vooral voor gebruik buitenshuis of in industriële omgevingen. Maar er moet al vroeg in het ontwerp op componentniveau worden gekeken om een bescherming tegen vocht, stof en andere deeltjes te bereiken, omdat het anders ten koste van de betrouwbaarheid gaat.

Connectoren, componenten in bijna elke toepassing, bieden een mogelijk kwetsbaar punt voor dergelijke bedreigingen die een negatieve invloed op de werking van een totaal systeem kunnen hebben. Hoewel connectoren, componenten en toepassingen met IP-classificatie steeds populairder worden en beter worden begrepen, is het belangrijk te weten wat de verschillende IP-classificaties betekenen en waar bij het ontwerp rekening mee moet worden gehouden als een connector met IP-classificatie moet worden geselecteerd.

IP-classificaties: de basis

Ingress Protection (IP)-classificaties worden in de standaard IEC 60529 gedefinieerd op basis van een standaard schaal waarbij de letters IP gevolgd worden door twee cijfers: het eerste geeft de bescherming tegen vaste stoffen aan, het tweede de bescherming tegen vloeistoffen. Er zijn tevens nationale of regionale equivalenten van de standaards zoals ANSI 60529 (Verenigde Staten) en EN 60529 (Europa).

Afbeelding 1: Codering van de IP-classificatie (Afbeelding: Same Sky)

De cijfers in deze codering worden in onderstaande tabel nader verklaard (Afbeelding 2). Zo betekent IP56 dat een onderdeel tegen stof en tegen water onder hoge druk is beschermd.

Afbeelding 2: Codering van de IP-classificatie (Afbeelding: Same Sky)

Een connector met IP-classificatie selecteren

Vaak kunnen water en stof via open connectoren aan de buitenkant een apparaat binnendringen. Het is van het grootste belang in een vroeg stadium te bepalen hoe een toepassing zal worden gebruikt, zodat connectoren kunnen worden geselecteerd met een IP-classificatie die aan de minimale eisen van het apparaat voldoet.

De grootste behoefte aan connectoren met IP-classificatie is bij apparaten met connectoren aan de buitenkant, bijvoorbeeld voor audio, USB of een voedingsadapter. In dit geval beschermt een juiste IP-classificatie de interne schakelingen van onbedoeld binnendringen van water of stof als er geen externe apparatuur op de connector is aangesloten. In andere gevallen, bijvoorbeeld bij industriële verbindingen van kabels, kan vereist zijn dat, als de kabel in de connector is gestoken, deze verbinding volledig is afgesloten. Zo'n volledig afgesloten verbinding voorkomt dat stof en vocht de signalen storen of dat componenten beschadigd raken door water onder hoge druk of zelfs door onderdompeling in water tijdens bedrijf.

Afbeelding 3: Stekker en connector met vergrendeling en afdichting (Afbeelding: Same Sky)

Maar er moet duidelijk worden gemaakt dat stekkers en connectoren met individuele IP-classificatie niet automatisch samen een verbinding met IP-classificatie vormen.. Tenzij in het ontwerp een extra afdichting is voorzien, zoals de schroefvergrendeling in Afbeelding 3, kan er nog steeds stof of vocht bij de contactvlakken binnendringen (Afbeelding 4). Als de verbinding niet volledig is afgedicht, dan kunnen signalen worden gestoord of kunnen interne schakelingen worden beschadigd.

Afbeelding 4: Een veel voorkomende verbinding waar stof en vocht kunnen binnendringen (Afbeelding: Same Sky)

Conclusie

Met de groeiende populariteit van draagbare apparaten neemt ook de behoefte aan robuustere componenten toe. Same Sky heeft een productlijn connectoren met IP-classificatie, zoals USB-poorten, 3,5 mm audiojacks en voedingsaansluitingen waarmee ontwerpers meer flexibiliteit krijgen voor robuuste ontwerpen. Deze connectoren beschikken over een op maat gemaakte pakking of O-ring voor een effectieve afdichting die, zonder stekker, stofdicht is en bestand is tegen onderdompeling tot een diepte van 1 meter.

Afbeelding 5: UJ31-CH-3-MSMT-TR-67 USB-poort en PJ-001AH-67 voedingsaansluiting van Same Sky (Afbeelding: Same Sky)