如何選擇適于嚴苛環(huán)境應用的連接器

Cliff Ortmeyer（Farnell及e絡(luò )盟 全球解決方案開(kāi)發(fā)總監）

摘要：連接設備大多設在戶(hù)外，且選件數量龐大。只有充分了解相關(guān)應用需求和產(chǎn)品功能并審慎選擇，才能選定最適用的連接器來(lái)打造出卓越的系統。

關(guān)鍵詞：連接器；選擇；惡劣；極端

　　連通性是當今這個(gè)技術(shù)驅動(dòng)世界的發(fā)展命脈。該術(shù)語(yǔ)涉及多個(gè)維度，覆蓋互聯(lián)網(wǎng)、數據網(wǎng)絡(luò )、各類(lèi)家電和設備、汽車(chē)部件、重型機械、軍事設施、工業(yè)設備等。無(wú)論這些多樣化系統應用于何種場(chǎng)景，都是連 接器讓它們得以保持運行和連接。實(shí)際上，目前采用了電路系統或電路板的每一件設備，都需要使用連接 器將各組件連接在一起。因此，連接器在實(shí)現系統的可靠性和堅固性方面發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。

　　許多人都是在溫和、受控的室內環(huán)境下工作的，也因此，周?chē)脑O備和家電同樣處于舒適環(huán)境。然而，為維持這種平穩舒適生活的多數電力和電子系統以及機械設備本身卻是在惡劣條件下運行的，時(shí)刻承受著(zhù)自然環(huán)境的各種考驗。這些系統需要在極端溫度，天氣、灰塵、水及壓力不斷變化的各種環(huán)境中不 間斷運行。

　　連接器為接入這些系統的電纜提供了接入點(diǎn)，而接入點(diǎn)往往極易出現磨損和故障。因此，必須保證連 接器形成一個(gè)安全屏障，以便在各種突發(fā)及棘手的情況下也能保護系統。選擇能夠耐嚴重污垢、抗振動(dòng)、 耐極端溫度、抵御潛在爆炸性環(huán)境的連接器，可讓系統在長(cháng)時(shí)間內保持良好狀態(tài)。

　　連接器有各種選型，可滿(mǎn)足各種不同需求。對于惡劣環(huán)境和極端條件下使用的系統，設計人員和制造 商應按照多種不同標準及要求來(lái)選擇最適用的理想連接器。首先就是連接器的 IP（入侵防護）等級，它表 示該連接器對灰塵和水等惡劣元素入侵的防護程度。由于連接器本質(zhì)上是進(jìn)入系統的基本通道，因此必須 高度堅固。以 IP66 等級的連接器為例，IP 等級的首 位數字從 0 到 6，表示防止固體和灰塵等移動(dòng)物體侵 入的等級。第二個(gè)數字從0到8，表示防液體、防濕氣的密閉程度。

　　連接器使用的鎖定耦合裝置是另一個(gè)需要考慮的重要因素，包括推挽、速卸、扭鎖、卡銷(xiāo)等多種不同類(lèi)型。對惡劣環(huán)境應用來(lái)說(shuō)，抗運動(dòng)和耐振動(dòng)的設計比易用型設計更為可靠。最后，必須核驗連接器的罩殼和絕緣材料，以確保其不受溫度波動(dòng)影響，且抗塵、耐潮。

　　工業(yè)、基礎設施、建筑、鉆探及海上環(huán)境下使用的系統更為龐雜，且集合了機械系統與可實(shí)現自動(dòng)化和微調控制的尖端電子組件。這些系統制造和購買(mǎi)均價(jià)格不菲，往往需要高技能工作人員進(jìn)行操作和維護。為了滿(mǎn)足這些極端環(huán)境下的高負荷應用需求，這些系統必須足夠堅固、安全。因此，系統中使用的連接器應審慎選擇，以匹配具體要求。應該選擇等級與規格和條件相符的堅固、密封式塑料或金屬連接器。例如Bulgin 4000系列（如圖1）可提供符合 IP66、 IP68 和 IP69K 標準的出色密封特性，能夠確保在嚴苛環(huán)境中提供有效的防護能力，且對振動(dòng)、沖擊和腐蝕的耐受能力達到了EN/IEC 60068標準要求。這一系列連接器最適合海上、工業(yè)、運輸和基礎設施等廣泛應用，特別是空間狹小的領(lǐng)域。

　　制造業(yè)越來(lái)越高效，同時(shí)自動(dòng)化不斷推動(dòng)“全自動(dòng)化生產(chǎn)”模式的實(shí)現，以最大限度減少停機時(shí)間和人工干預，這樣的發(fā)展趨勢對系統組件尤其是連接器的需求日益加強。自動(dòng)化嚴重依賴(lài)于傳感器及其生成的信號和數據，這將給所在環(huán)境帶來(lái)噪音及強電磁干擾，從而對關(guān)鍵的高速數據連接性能造成負面影響。因此，必須謹慎為這類(lèi)系統選擇電屏蔽連接器，其中 一個(gè)理想選擇就是IP 65 / 67連接器。同時(shí)更加重要的是，這些連接器還應具備 360°全方位電磁干擾屏蔽功能，以確保連接器提供等同于電纜的有效屏蔽，例 如Phoenix Contact采用直插式連接技術(shù)的新型 M12 連接器系列（如圖2）。

　　海上應用需要的則是浸入海水時(shí)仍能保持良好狀態(tài)的連接器。濕氣和鹽具有高腐蝕性，因此，此類(lèi)環(huán)境 下的連接器必須高度密封及防水，應至少達到 IP 68 等級，且具有較高的耐鹽霧腐蝕性，最好超過(guò)500 h。

　　對于大量使用機械設備的油氣行業(yè)，其設備必須同時(shí)禁得住工業(yè)和海上環(huán)境下的各種惡劣條件。

　　此外，這些設備還暴露在可揮發(fā)性氣體和液體相混合的易爆環(huán)境下。油氣行業(yè)還廣泛使用遙控潛水器（ROV）（如圖3），該設備包含高度精密且靈敏的電子元件，且其數據線(xiàn)的連通性必須高度可靠。因此，油氣行業(yè)所選用的連接器也需具備相適的堅固性；同時(shí)，與海上應用一樣，油氣行業(yè)的連接器也應至少達到 IP 68 等級，且最好具有超過(guò)500 小時(shí)的高耐鹽霧腐蝕性，評級應達到 EX Zone 1 和 2。

　　這些只是嚴酷條件下運行的部分范例。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）逐漸滲入各個(gè)行業(yè)，幾乎所有事物都將實(shí)現互連互通。這些連接設備和傳感器大多設在戶(hù)外，比如農業(yè)、天氣、能源監控器和傳感器、車(chē)用連接器、監控攝像機、交通監控器等等。連接器可謂是這些海量連接設備的基礎構建模塊，為實(shí)現設備的可靠、安全運行發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。為了支持互聯(lián)世界，各類(lèi)連接器性能不斷提升且選件數量日益龐大。只有充分了解相關(guān)應用需求和產(chǎn)品功能并審慎選擇，才能選定最適用的連接器來(lái)打造出卓越的系統。

　　作為全球電子元器件與開(kāi)發(fā)服務(wù)分銷(xiāo)商，e絡(luò )盟積累了深厚的專(zhuān)業(yè)知識，能夠為客戶(hù)從初始概念設計直至大規模量產(chǎn)各階段提供支持；同時(shí)，e絡(luò )盟還發(fā)布了連接器電子指南，讓工程師通過(guò)簡(jiǎn)單觀(guān)察或零件編號便可從e絡(luò )盟廣泛的連接器品類(lèi)中輕松瀏覽并選定最適用的互連產(chǎn)品。

公司簡(jiǎn)介：

　　e絡(luò )盟隸屬于Premier Farnell集團。Premier Farnell隸屬于安富利集團。Premier Farnell是全球電子元器件與開(kāi)發(fā)服務(wù)分銷(xiāo)商，是3 500多家知名品牌授權分銷(xiāo)商，已逾80年歷史。Premier Farnell在歐洲經(jīng)營(yíng)Farnell 品牌，北美經(jīng)營(yíng)Newark品牌，在亞太地區經(jīng)營(yíng) e 絡(luò )盟品牌。

（注：本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第8期第28頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。）