Beste praktijken voor de selectie van robuuste connectors

Om ervoor te zorgen dat gegevens, signalen of stroom tussen verschillende componenten in een systeem kunnen stromen, zijn connectors nodig die essentiële apparatuur met elkaar verbinden. Connectors leiden bijvoorbeeld de uitgang van een microfoon naar een versterker. Ook het koppelen van voedingen aan radar- en andere communicatiesystemen en van sensors aan dataprocessors om analoge of digitale signalen door te geven, zijn slechts twee van de vele manieren waarop connectors worden gebruikt in de dagelijkse praktijk.

Connectortechnologie blijft zich ontwikkelen, net als de gebruikssituaties voor deze essentiële onderdelen. Hoewel het leger naar verwachting ook in de toekomst een van de grootste markten voor connectors zal blijven, beperkt de vraag zich niet alleen tot deze sector. Volgens marktonderzoek van Lucintel zal de markt voor robuuste connectors wereldwijd tot 2030 naar verwachting groeien met een constante samengestelde jaarlijkse groei van 3,5%.

Vooruitgang in connectortechnologie

Connectortechnologie heeft een lange geschiedenis, te beginnen met een ronde connector die in de jaren 1930 werd besteld voor het Douglas DC-1 vliegtuig. James Cannon van ITT Cannon ontwikkelde het product. Sindsdien is de connectortechnologie - en het brede assortiment waarin deze producten verkrijgbaar zijn - geëvolueerd om aan de industriële vraag te voldoen. Het volgen van deze nieuwe ontwikkelingen in connectortechnologie geeft een kijkje in de vele industriële gebruikssituaties voor connectors.

Gemaakt voor hoge temperaturen

Militaire operaties in extreme klimaatomstandigheden of ruimtemissies vereisen connectoren die niet alleen bestand zijn tegen hevige kou en hitte, maar ook tegen snelle wisselingen tussen twee dramatisch verschillende temperaturen. Vooruitgang in de connectortechnologie heeft een materiaalsamenstelling mogelijk gemaakt die dergelijke omstandigheden tolereert zonder de prestaties in gevaar te brengen.

Lichtgewicht materialen

Gewicht is altijd belangrijk geweest in luchtvaarttoepassingen, waar elk grammetje de aerodynamica en brandstofvereisten beïnvloedt. Nu wordt het onderwerp opnieuw onderzocht omdat connectors worden gebruikt in autonome besturingssystemen, elektronische voertuigen (EV's), robotica en industriële automatisering. Grote belastingen en de levensduur van batterijen zijn onverenigbaar, waardoor connectors worden gemaakt van lichtgewicht composieten om te voldoen aan technische en ontwerpbeperkingen.

Modulaire ontwerpen

Infrastructuurbehoeften veranderen vaak en de oplossingen van vandaag kunnen morgen al verouderd zijn. In dergelijke gevallen is een volledige aanpak van de componenten verspillend en duur. Modulaire connectors pakken dit probleem aan door de mogelijkheid te bieden om onderdelen selectief uit te wisselen. Gebruikers kunnen ook configuraties mixen en matchen voor meer flexibiliteit om aan aangepaste behoeften te voldoen.

Miniaturisatie van componenten

De toepassing van sensors in verschillende toepassingen, waaronder autosystemen, leidt tot een grotere behoefte aan connectoren in verschillende maten. Miniaturisatie zal ontwerpingenieurs helpen om compacte circuits te ontwikkelen die in kleinere ruimtes passen, wat noodzakelijk wordt in een verscheidenheid aan toepassingen van het leger tot de ruimtevaart en daarbuiten.

De opkomst van robuuste connectors

De groei in de vraag naar robuuste connectortechnologie valt waarschijnlijk samen met de opkomst van verbonden machines in de industrie. Industrieel IoT vereist gegevensverzameling van sensoren die mogelijk bestand zijn tegen allerlei zware omstandigheden.

Hoewel het gemakkelijk is om je voor te stellen dat datacenters de knooppunten zijn voor computing en real-time informatie, liggen gegevensgestuurde beslissingen ten grondslag aan de meeste moderne activiteiten. Defensie, spoorwegen, lucht- en ruimtevaart, olie en gas, landbouw, fabrieksautomatisering en robotica zijn allemaal afhankelijk van realtime gegevens - operationele omstandigheden en omgevingsfactoren zijn verre van ideaal. Apparatuur moet extreme temperaturen, vuil en windstormen kunnen verdragen zonder signaalintegriteit en snelheid te verliezen. Alle hardware-apparatuur - tot en met de connectors die worden gebruikt voor communicatie, netwerken, gegevens- en stroomoverdracht in het veld - moet robuust zijn.

Exacte specificaties voor robuuste connectors

Niet alle robuuste connectors zijn hetzelfde; de eigenschappen van de connector worden bepaald door verschillende bedrijfsomstandigheden. Enkele best practices voor het kiezen van een connector zijn:

• De uiteindelijke toepassing: Het is belangrijk om na te gaan of de connector gebruikt zal worden in medische omgevingen - in dat geval moet hij sterilisatie kunnen weerstaan - in een militair oorlogsgebied of onder water. De CA/5015-connectors van ITT Cannon zijn bijvoorbeeld robuuste interconnectors die zijn ontworpen voor de meest veeleisende toepassingen. Deze connectors werden oorspronkelijk ontwikkeld voor de commerciële luchtvaart, maar worden nu op grote schaal gebruikt in de militaire, transport-, industriële en zware uitrustingssector.
• Gewicht van het uiteindelijke systeem: Gewicht kan de prestaties van een connector beïnvloeden door de druk op de uiteinden te verhogen en slijtage te veroorzaken. Het gewicht is ook belangrijk voor batterijgevoede systemen zoals robots of semi-autonome machines, omdat de energie die nodig is om extra gewicht mee te slepen de levensduur van de batterij kan verkorten. Het gewicht bepaalt ook het materiaal van de behuizing van de connectors. Behuizingen van lichtgewicht aluminium verlagen het uiteindelijke gewicht.
• Cyberbeveiliging en de behoefte aan stealth: Militaire operaties vragen vooral om systemen die detectie door de vijand kunnen vermijden. Dit vereist speciale afschermingstechnieken in robuuste connectoren. Volledig metalen achterschalen beschermen elektronische signalen en voorkomen elektromagnetische interferentie. De CA/5015-serie van ITT Cannon biedt een uitgebreide reeks backshells met verbindingen door middel van afzonderlijke draden of mantelkabels in afgeschermde of niet-afgeschermde versies.
• Connectorvorm: Connectors zijn er in verschillende vormen, zoals rond, rechthoekig, blad of modulair, om er maar een paar te noemen. De ronde connectors zijn de meest voorkomende variant voor het verzenden van stroom, signalen of gegevens. Het is gemakkelijker om de pinnen uit te lijnen tijdens het koppelen en het ronde ontwerp zorgt voor een compacte afdichting. Cirkelvormige connectors hebben veel pinnen of contacten die in een specifiek rasterpatroon zijn gerangschikt voor de verschillende soorten verbindingen die nodig zijn, zoals stroom of gegevens.

Soorten sluitsystemen

Zodra de connector twee systemen met elkaar verbindt, moet deze worden vergrendeld zodat de verbinding niet losraakt en de overdracht van stroom, gegevens of signaalkwaliteit beïnvloedt. De meest voorkomende vergrendelingssystemen zijn een schroefachtig koppelingsmechanisme met schroefdraad om verbindingen stevig op hun plaats te houden, en push-pull waarbij verbindingen vergrendelen als ze worden ingedrukt en loslaten als eraan wordt getrokken. Connectors zoals de TBF10SL-4PS-B van ITT Cannon (Afbeelding 1) hebben een bajonetmechanisme met pinnen en groeven die met een draaibeweging vastklikken.

Hiervan biedt het koppelingsmechanisme met schroefdraad een superieure weerstand tegen trillingen, wat vooral nuttig is in luchtvaart- en militaire toepassingen.

Afbeelding 1: De robuuste ronde TBF10SL-4PS-B-connector van ITT Cannon maakt gebruik van een bajonetsluiting. (Bron afbeelding: ITT Cannon, LLC)

Paringscycli

Een paringscyclus is het proces waarbij de plug en de receptacle worden aangesloten en losgekoppeld. Het herhaaldelijk aansluiten en loskoppelen van apparatuur kan slijtage veroorzaken aan de kabels in de connector. Daarom worden connectors beoordeeld op het aantal paringscycli dat ze kunnen weerstaan. Een betrouwbaar apparaat kan honderden van zulke koppelingen aan zonder noemenswaardige schade.

Bescherming tegen binnendringen IP 65

De International Electrotechnical Commission (IEC) heeft een reeks classificaties ingesteld om de effectiviteit te meten waarmee elektrische apparatuur gevaren zoals vuil en water kan afweren. Deze classificaties zijn vooral belangrijk bij militaire operaties waar apparatuur moet functioneren in zware omstandigheden zoals stof en hagelbuien en waar de prestaties routinematig worden getest. Herhaalde blootstelling aan schurend zand of water kan elektronische draden aantasten, leiden tot slechte signaaloverdracht en barrières creëren die sterke verbindingen verhinderen. Extreme omgevingen vereisen doorgaans connectors met een IP68-waarde of hoger.

Aan deze en vele andere voorwaarden voldoen connectoren volgens militaire specificaties (MIL-SPEC). Circulaire connectors voldoen doorgaans aan MIL-SPEC normen zoals MIL-DT-5015, waaraan de CA/5015-connectors van ITT Cannon voldoen (Afbeelding 2). Deze ronde connectors werken goed in een breed temperatuurbereik van -55 °C tot 200 °C.

Afbeelding 2: De CA/5015-connectors van ITT Cannon zijn robuuste en veelzijdige oplossingen voor veeleisende omgevingen (Bron afbeelding: ITT Cannon, LLC)

De CA/5015-connectors van ITT Cannon zijn ideaal voor defensie, spoorwegen, lucht- en ruimtevaart en industriële toepassingen, maar ook voor fabrieksautomatisering en robotica. De serie biedt vijf verschillende polarisaties waarmee gebruikers ervoor kunnen zorgen dat de componenten in de juiste oriëntatie worden gekoppeld om beschadiging van circuits te voorkomen. De connectors zijn verkrijgbaar met verschillende platingopties: cadmium, tin-zink (J-plating), zink-nikkel-blauwgroen, zink-kobalt-zwart en nikkelcomposities. De connectors voldoen ook aan RoHS (Restriction of Hazardous Substances), een regelgeving van de Europese Unie die toezicht houdt op het gebruik van bepaalde gevaarlijke materialen in elektrische en elektronische apparatuur.

Conclusie

Het vitaal functioneren van elektronische en elektrische apparatuur in zware omgevingen wordt steeds noodzakelijker in verschillende sectoren, waaronder discrete productie, olie- en gasfabrieken, zonne- en windenergietechnologieën en industriële activiteiten zoals mijnbouw. Aangezien veel van de huidige industriële en militaire operaties draaien op real-time gegevens, hebben computerhardware en sensors apparatuur nodig die in de praktijk is getest om een robuuste veldinfrastructuur te ondersteunen. Robuuste connectors zoals de CA/5015-connectorserie van ITT Cannon spelen een sleutelrol bij het uitvoeren van deze missie van gegevensgestuurde activiteiten in alle sectoren.