工業(yè)連接器如何發(fā)展以滿(mǎn)足當今的苛刻需求

工業(yè)和嵌入式系統世界正在經(jīng)歷快速變革，對系統設計和組件選擇提出了前所未有的要求。這些系統曾經(jīng)在相對穩定的條件下運行，現在由于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統的激增，人們期望這些系統能夠在更惡劣的環(huán)境中可靠運行，具有更嚴格的公差，并且數據負載要大得多。

工業(yè)和嵌入式應用相對簡(jiǎn)單的環(huán)境，加上這些行業(yè)面臨的嚴格成本壓力，決定了這些行業(yè)連接器的設計和功能。然而，最近的變化使連接器的完整性和耐用性變得至關(guān)重要。雖然高可靠性連接器支持此功能，但這些額外成本超出了大多數項目的預算。

工業(yè)應用的變化

要了解這些變化如何影響連接器選擇，必須檢查工業(yè)系統運營(yíng)環(huán)境中的關(guān)鍵轉變。

影響工業(yè)系統的最重大變化是空間有限，這會(huì )產(chǎn)生幾個(gè)關(guān)鍵影響，最明顯的是隨著(zhù)現代監控和自動(dòng)化設備在重型機械附近運行而增加的振動(dòng)暴露——需要選擇連接器，主要是因為它們能夠在這些具有挑戰性的工業(yè)環(huán)境中保持安全、可靠的連接和強大的抗振性。

然后，我們不能不提到對小型化的需求來(lái)討論空間限制，這使得在相同尺寸的外殼中具有更強大的功能。

除了太空之外，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的興起意味著(zhù)使用工業(yè)連接器系列的系統需要提供更高的數據傳輸速率。

最后但同樣重要的是工業(yè)和嵌入式設備連接器必須承受的插拔次數。近年來(lái)，這種情況顯著(zhù)增加，連接器現在必須更加堅固，以確保使用壽命和可靠性。

高級功能遷移到整個(gè)連接器系列

連接器設計需要適應這些演變帶來(lái)的挑戰。最初為極端環(huán)境設計的高可靠性連接器開(kāi)發(fā)的技術(shù)現已被納入低成本的工業(yè)/嵌入式連接器系列中。這種技術(shù)的“涓滴”為工業(yè)應用提供了更強大、更經(jīng)濟的連接器。

我們可以從為極端環(huán)境開(kāi)發(fā)尖端連接器的公司中看到這一點(diǎn)。例如，一些現代工業(yè)連接器現在集成了帶罩引腳、安全鎖定機制和 SMT 壓緊片等功能。這些曾經(jīng)是高可靠性連接器的專(zhuān)利。盡管如此，制造這些設計的成本隨著(zhù)每一代人的進(jìn)步而降低。它現在可以集成到成本較低的工業(yè)連接器中，即使在高振動(dòng)環(huán)境中也能提供穩定的連接。

圖 1：旨在承受高振動(dòng)應力的連接器示例，組件經(jīng)過(guò) 12 小時(shí)的 20G 測試，額定插拔次數高達 500 次。

在檢查連接器的耐用性和插拔次數時(shí)，也可以看到類(lèi)似的趨勢。先進(jìn)的連接器公司多年來(lái)一直在開(kāi)發(fā)高可靠性連接器。這些連接器具有多項功能，可幫助它們承受極高水平的配接和拔出。這包括接觸設計和材料在負載下的彈性。

有助于防止配接過(guò)程中損壞的其他功能用于現代連接器設計，現在正在工業(yè)和嵌入式應用的連接器中實(shí)施，包括防止倒置連接嘗試的極化，以及在配接過(guò)程中承受橫向和扭曲力的護罩。

將高級功能遷移到工業(yè)產(chǎn)品系列意味著(zhù)可以更好地管理成本壓力，同時(shí)滿(mǎn)足工業(yè)應用日益增長(cháng)的耐用性要求。

小型化

連接器行業(yè)一直在推動(dòng)小型化，設計人員需要考慮幾個(gè)關(guān)鍵特性，以實(shí)現更小的系統尺寸。這些包括連接方向（垂直與水平）和優(yōu)化的引腳配置，例如單排或雙排布局，可在保持可靠性能的同時(shí)最大限度地提高空間效率。

圖 2：為了實(shí)現系統小型化，設計人員應考慮垂直與水平連接等功能，并尋求通過(guò)使用混合連接器來(lái)減少組件總數

然而，雖然減小每個(gè)組件的尺寸至關(guān)重要，但縮小整體系統尺寸才是真正的目標。因此，設計人員應考慮使用混合布局和混合連接器，將電源和信號選項組合到一個(gè)單元中。這樣，我們可以減少所需的連接器總數，這將對系統大小產(chǎn)生更大的整體影響。

在這一點(diǎn)上，值得注意的是，連接器的不斷小型化給設計人員帶來(lái)了挑戰，特別是需要提高制造精度。

隨著(zhù)間距尺寸的減小和連接器尺寸的縮小，允許其配接的公差也會(huì )下降。隨著(zhù)高速制造的增加，以及 PCB 上有多個(gè)連接器，這可能會(huì )受到焊接過(guò)程中放置變化的影響，這一點(diǎn)尤其如此。

這種容差可以通過(guò)混合或混合布局連接器獲得，從而減少電路板上的連接器數量。然而，最近的進(jìn)展使浮動(dòng)連接器能夠允許比以前大得多的錯位公差。例如，一些現代板對板連接器可以在 X 軸和 Y 軸上承受高達 ±0.5mm 的錯位。當通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)連接器配接 PCB 以吸收焊接過(guò)程中的放置變化時(shí)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

圖 3：板對板連接器示例，可在 X 軸和 Y 軸上承受高達 ±0.5mm 的錯位。

供應鏈

將這些因素結合在一起，連接器設計的這些演變使工業(yè)系統開(kāi)發(fā)人員能夠滿(mǎn)足不斷變化的作環(huán)境所帶來(lái)的需求，同時(shí)在施加的限制范圍內工作。但是，在這一點(diǎn)上，我們需要強調的是，增加的成本壓力使此類(lèi)系統的開(kāi)發(fā)人員面臨更大的使用假冒商品的風(fēng)險。

近年來(lái)，我們看到假冒和低質(zhì)量零件的銷(xiāo)售再次增加。我們還看到所謂的“分銷(xiāo)商”網(wǎng)站列出了他們沒(méi)有和永遠不會(huì )擁有的產(chǎn)品。因此，必須采取措施驗證組件制造商和分銷(xiāo)合作伙伴之間的關(guān)系，確保只使用正品、可靠和堅固的組件。

總結

工業(yè)連接器現在以經(jīng)濟實(shí)惠的價(jià)格提供高級功能，具有改進(jìn)的抗振性 （20G）、增強的耐用性（500 次配接）和小型化。結合了電源和信號功能的混合連接器可減小系統尺寸，同時(shí)適應制造變化，例如 ±0.5mm 錯位。然而，成本壓力增加了假冒產(chǎn)品的風(fēng)險，這使得供應鏈驗證變得至關(guān)重要。