Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak dobierać złącza do pracy w trudnych warunkach

ghost666 11 Lis 2017 00:52 1554 0
  • Jak dobierać złącza do pracy w trudnych warunkach
    Większość z nas mieszka, pracuje i żyje w bezpiecznym otoczeniu ciepłych i przyjemnych wnętrz budynków. Wraz z nami znajduje się tam także duża część systemów elektronicznych wykorzystywanych na świecie. Jednakże, podobnie jak ludzie, niektóre układy pracować muszą w o wiele cięższych warunkach. Niezależnie czy chodzi o poziom pyłów, wilgoć, niepogodę, ciśnienie itp. systemy te muszą pracować bezawaryjnie przed długi czas, gdyż bardzo często zależy od nich życie i zdrowie ludzi, którzy pracują wraz z nimi.

    Jednym z istotnych elementów każdego urządzenia jest zestaw złącz, które pozwalają sygnałom wchodzić i wychodzić z wnętrza obudowy. Punkt ten, czyli złącze, jest jednym z częstszych miejsc awarii urządzeń elektronicznych. Złącza są interfejsem pomiędzy kablem a urządzeniem. Z jednej strony muszą umożliwić niezawodne i powtarzalne łączenie ze sobą kabla i układu elektronicznego, izolując miejsce styku od warunków otoczenia, a jednocześnie muszą być łatwe w łączeniu i rozłączaniu przez obsługujących je ludzi. Jakość i dopasowanie złącz do warunków pracy jest krytycznym czynnikiem, który sprawia, że urządzenia pracować będą bezawaryjnie nawet w najtrudniejszym dla nich otoczeniu.

    Jako że złącza są zawsze na wejściu/wyjściu z systemu wystawione są w zasadzie na te same czynniki co reszta obudowy - wodę, brud, kurz i pył, ekstremalne temperatury, atmosfera wybuchowa bądź żrąca, zasolenia a także czynniki mechaniczne - uderzenia, podwyższone ciśnienie i inne.

    Jak zdefiniować niebezpieczne środowisko?

    Mokre, czy wilgotne środowisko z wodą w postaci ciekłej czy pary wodnej, a także pył i kurz są w stanie szybko uszkodzić urządzenie elektroniczne powodując zwarcie na płytce drukowanej. Dodatkowo, jeśli jest to słona woda, tak jak nad morzem, to korozja jest dodatkowym problemem.

    Ekstremalna temperatura z kolei także jest szkodliwa dla elementów elektronicznych. Temperatury poniżej lub powyżej dopuszczalnego dla danego elementu zakresu może przyspieszyć jego starzenie, lub też od razu doprowadzić do jego awarii.

    Zakłócenia elektromagnetyczne interferują z naszymi danymi - cyfrowymi bądź analogowymi - zwiększając poziom szumu w przekazywanym sygnale bądź też w ogóle zupełnie uniemożliwiając komunikację pomiędzy podzespołami.

    Innym zagrożeniem dla złącz jest zwykła, fizyczna siła. Mechaniczne uderzenia, wibracje, ciśnienie etc - wszystko to może spowodować uszkodzenie konektora lub jego rozłączenie. Tego rodzaju złącza wykorzystuje się często z samolotach, pojazdach podwodnych i innych miejscach o dużej różnicy ciśnień.

    Finalnie, koniecznie trzeba nadmienić specjalną klasę złącz ATEX, certyfikowanych do pracy w atmosferze zagrażającej wybuchem. Elementy te są projektowane tak, aby ani mechanicznie ani elektrycznie nie móc wygenerować w żadnym momencie iskry czy łuku elektrycznego, który mógłby doprowadzić do zapłonu czy też wybuchu.

    Aplikacje wymagające złącz o podwyższonej wytrzymałości

    Gama aplikacji wymagających dedykowanych złącz o podwyższonej wytrzymałości czy odporności na konkretne czynniki jest bardzo szeroka. Tego rodzaju konektory używa się często w automatyce przemysłowej, na morzu, w górnictwie, gazownictwie i przemyśle naftowym, w systemach transportowych, motoryzacji, infrastrukturze krytycznej, systemach telekomunikacyjnych itp. W poniższym materiale przyjrzymy się niektórym z tych sektorów.

    Przemysł

    W środowisku przemysłowym, automatyka, maszyneria i całe oprzyrządowanie fabryki tworzy jeden złożony system, zestawiony tak, aby osiągać jak największą wydajność. Aby było to możliwe, wszystkie te elementy muszą być ze sobą połączone w konkretny, niezawodny sposób. Systemy automatyki przemysłowej narażone są na wysokie temperatury, wibracje, chemikalia i wodę. Z uwagi na trend coraz większej automatyzacji i komputeryzacji przemysłu, systemy elektroniczne będą coraz bardziej obecne w halach fabryk, a co za tym idzie coraz częściej narażone na trudne warunki.

    Systemy takie jak wszelkiego rodzaju przecinarki, piaskarki, piły czy młyny generują nie tylko duże wibracje, ale także emitują pył i lotne zanieczyszczenia. Aby obronić się przed tego rodzaju czynnikami zastosować trzeba konektory spełniające wymagania poziomu IP66, IP67, IP68 lub IP69K. Dzięki temu nasze złącza pozostaną niezawodne i bezpieczne.

    Z uwagi na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), które często występują w środowisku elektromagnetycznym, także tego rodzaju interferencje są zagrożeniem dla transmitowanych sygnałów. Rekomenduje się wykorzystanie w pełni ekranowanych złącz i ekranowanego okablowania w systemach tego typu.

    Systemy morskie

    Systemy morskie, tak te pracujące na jego powierzchni jak i pod, wymagają specjalnych złącz do łączenia ze sobą poszczególnych elementów systemu statku bądź tez łączenie ich z elementami instalacji znajdującymi się poza nim - batyskafami, bojami etc. Obecność słonej wody szczególnie mocno sprzyja korozji, dlatego też złącza te muszą być bardzo odporne chemicznie, jak i zabezpieczać system przed dostaniem się wody do jego wnętrza.

    W tego rodzaju systemach poziom IP złącza dobiera się w zależności od potrzeby zabezpieczenia przed wodą i kurzem. W większości wypadków wystarczające są złącza IP66 i IP67, aczkolwiek złącza, które mogą być zanurzane, należy dobierać spośród IP68 lub IP69K. Ostatnia klasa złącz doskonale nadaje się do aplikacji podmorskich, takich jak elektronika nurkowa, logery głębokości cy podmorskie pojazdy zdalnie sterowane.

    Systemy naftowe i gazowe

    W przemyśle naftowym złącza wystawione są na te same zagrożenia co w klasycznym przemyśle oraz bardzo często warunki panujące na morzu. Dodatkowo, systemy tego typu często pracują w atmosferze wybuchowej, co wymusza stosowanie złącz objętych klasyfikacją ATEX lub IEC Ex.

    Przemysł naftowy często i chętnie wykorzystuje podwodne pojazdy zdalnie sterowane, do prowadzenia prac na dnie morza. Urządzenia te muszą być zaopatrzone w stosowne złącza odporne na wodę i wysokie ciśnienie.

    Bulgin jest jedną z firm, która produkuje tego typu konektory. Zbudowane są one z stali 316, dedykowanej do zastosowań na morzu. Wypełniane są olejem, dzięki czemu dużo lepiej znoszą wysokie ciśnienie, jakie panuje na dnie morza.

    Inne aplikacje

    Od transportu i infrastruktury po motoryzację i agrotechnologię, złącza używane są wszędzie, także na dworze. Konieczne jest dobieranie złącz, które będą dobrze działały w danych warunkach pogodowych - temperaturze, wilgotności etc

    Kluczowe czynniki

    Złącza oceniane są najprościej z pomocą tzw. IP. Pierwsza cyfra oznaczenia przyjmuje wartość od 0 do 6 i mówi o zabezpieczeniu przed kurzem i pyłem. Druga cyfra informuje o zabezpieczeniu przed zalaniem. W aplikacjach przemysłowych wszystkie złącza powinny być odporne na pył (IP6x) i charakteryzować się stopniem odporności na ciecze zależną do aplikacji.

    Poszczególne klasy definiuje się jako:

    * IPx6 - odporne na strumienie wody
    * IPx7 - odporność na zanurzenie do 1 m głębokości
    * IPx8 - odporność na zanurzenie poniżej 1 m głębokości
    * IPx9 - odporne na gorące strumienie wody pod wysokim ciśnieniem.

    Oprócz aplikacji na dnie morza, złącza IP68 i IP69 chętnie stosuje się w przetwórstwie spożywczym i farmacji, jako że urządzenia w tych sektorach często muszą być myte i odkażane w sposób, który nie szkodzi komponentom elektronicznym systemu.

    Mechanizmy łączenia i zamykania

    Wiele złącz wystawione jest na działanie wibracji i uderzeń, które mogą je przypadkowo rozłączyć. Dlatego też w takich warunkach konieczne jest wybranie konektora zaopatrzonego w odporny i niezawodny system zamykania złącza.

    Na rynku dostępnych jest wiele tego rodzaju złącz. Wyposażone są one w połączenia skręcane, gwintowane, bagnetowe, wciskane i inne. Wszystkie z nich cechują różne parametry i własności, na przykład złącze bagnetowe zapewnia dobrą odporność na wibracje i uderzenia, ale jest mało praktyczne, jeśli stosuje się je w miejscu, które często musi być rozłączane.

    Materiał obudowy i izolacja

    Materiał, z jakiego wykonano elementy złącza ma kluczowy wpływ na jego parametry. W aplikacjach gdzie kluczowa jest odporność na ekstremalną temperaturę, wilgotność, kurz i agresywne środki chemiczne, metal doskonale się sprawdzi. Z kolei jeśli wymaganiami są niska waga i elastyczność, polimery mogą nadawać się lepiej. Istnieje wiele rodzin tworzyw sztucznych, które różnią się od siebie parametrami i odpornością.

    Wygląd konektora

    Kształt złącza, sposób łączenia obu jego połówek, rozmieszczenie pinów itp grają istotna wolę w wytrzymałości danego konektora. Na przykład okrągłe złącza łatwiej się łączy i rozłącza, a dodatkowo w takim złączu mieści się większa liczba pinów/kontaktów. Okrągłe złącza są także łatwiejsze do uszczelnienia jak i mniej się zużywają.


    Wybór właściwych złącz

    Nasz świat jest coraz bardziej ze sobą połączony. Od inteligentnych fabryk, poprzez stacje bazowe telefonii komórkowej do przemysłowych systemów IoT na platformach wiertniczych - elektronika jest wszędzie, w każdym środowisku. Urządzenia te trzeba chronić przed wszystkimi siłami matki natury, jakie starają się je uszkodzić.

    Jako że złącza są najbardziej wysuniętym w stronę świata elementem układu, to na nich ciąży zadanie obrony systemu przed zagrożeniami ze strony środowiska. Na szczęście w dzisiejszych czasach dostępne są rozmaite złącze, dedykowane do niemalże każdego środowiska.

    Poszukać gniazd i wtyczek odpowiednich do naszego projektu możemy chociażby tutaj.

    Źródło: https://www.rs-online.com/designspark/making-connections-in-harsh-places

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9435 postów o ocenie 7363, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • IGE-XAO