Konektory pre náročné prostredie

Konektivita alebo schopnosť prepojiteľnosti je základným pilierom dnešného sveta nabitého technológiami. Tento pojem presahuje do rôznych oblastí a môže sa týkať internetu, dátovej siete, domácich spotrebičov a zariadení všetkých veľkostí, automobilových súčiastok, ťažkých strojov či vojenských a priemyselných zariadení. Bez ohľadu na kontext sú to práve konektory, ktoré umožňujú všetkým týmto rôznym systémom zostať v prevádzke a prepojené. Prakticky všetko dnes využíva obvody alebo dosky plošných spojov s osadenými súčiastkami, ktoré zase používajú konektory na prepojenie rôznych modulov. Konektory preto hrajú dôležitú úlohu v spoľahlivosti a odolnosti systému.
Konektory pre náročné prostredie

Obr. Podmorské, diaľkovo ovládané vozidlá potrebujú vysoko spoľahlivé pripojenie pre svoje dátové linky.

Mnohí z nás pracujú v interiéri v nenáročnom prostredí, takže aj rôzne zariadenia a spotrebiče okolo nás to majú v podstate ľahké. Avšak väčšina elektrických a elektronických systémov a zariadení, ktoré zjednodušujú náš život, pracuje v drsných podmienkach vystavených prírodným živlom. Tieto systémy musia fungovať za podmienok, ktoré zahŕňajú extrémnu teplotu, zmeny počasia, prach, vodu a meniaci sa tlak.

Konektory sú vstupným miestom pre káble do týchto systémov, ktoré sa môžu časom opotrebiť a poškodiť. Preto je dôležité zabezpečiť, aby konektory tvorili bezpečnú bariéru, ktorá chráni systém aj v nepredvídateľných a náročných podmienkach. Výber konektorov, ktoré sú navrhnuté tak, aby odolali veľkému znečisteniu, vibráciám, extrémnej teplote či potenciálne výbušnému prostrediu, má vplyv na to, ako dlho systém vydrží v dobrej kondícii.

Aby vyhovovali rôznym požiadavkám, ponúkajú konektory širokú škálu možností. Vývojári a výrobcovia systémov, ktoré sú určené do náročného prostredia, by sa mali zaoberať niekoľkými kritériami, aby si vybrali ideálny konektor spĺňajúci ich požiadavky. Po prvé, zaradenie konektora podľa IP (Ingress Protection) udáva stupeň ochrany proti prieniku častíc, ako sú prach a voda. Pretože konektory sú v podstate otvory do systému, musia poskytovať vysoký stupeň nepriepustnosti. Pozrime sa na príklad konektora s hodnotou IP66. Prvá číslica IP sa mení od 0 do 6 a je indikátorom ochrany pred pevnými a pohyblivými časťami vrátane prachu. Druhá číslica sa mení od 0 do 8 a označuje úroveň ochrany pred kvapalinami a vlhkosťou.

Dôležitým faktorom, ktorý treba vziať do úvahy, je aj uzamykací a spojovací mechanizmus použitý v konektoroch. Existuje niekoľko rôznych mechanizmov vrátane push-pull, rýchleho odpojenia, zamknutia pootočením, bajonetu a ďalších. V náročnom prostredí sú vyhotovenia konektorov, ktoré vydržia namáhanie pohybom a vibráciami, spoľahlivejšie ako návrhy, ktorých prednosťou je jednoduché použitie. Správne treba zvoliť aj materiál použitý ako obal a izolácia, aby sa zabezpečilo, že konektor bude odolný proti teplotným výkyvom, prachu a vlhkosti.

Systémy, ktoré sa používajú v priemyselnom, infraštruktúrnom, stavebnom, vŕtacom a morskom prostredí, sú veľké a zvyčajne zložité, pričom kombinujú strojné systémy so sofistikovanými elektronickými komponentmi poskytujúcimi automatizáciu a jemné ovládanie. Sú cenovo náročné nielen z hľadiska výroby, ale aj samotnej predajnej ceny; pri svojej obsluhe a údržbe často vyžadujú vysoko kvalifikovaný personál. V náročných podmienkach prechádzajú ťažkým používaním a napriek tomu sa očakáva, že budú odolné a bezpečné. Konektory používané v takýchto systémoch by sa mali vyberať veľmi dôsledne a mali by zodpovedať špecifickým požiadavkám. Voľbou sú odolné zapuzdrené konektory z plastu alebo kovu s hodnotami, ktoré sú v súlade s konkrétnymi špecifikáciami a podmienkami danej aplikácie. Rad konektorov Bulgin 4000 bol vyvinutý tak, aby poskytoval vynikajúce tesnenie v súlade s normami IP66, IP68 a IP69K, zabezpečujúce skutočnú ochranu životného prostredia v náročných podmienkach, a aby zároveň odolával vibráciám, otrasom a korózii podľa požiadaviek EN/IEC 60068. Tieto konektory sa ideálne hodia pre širokú škálu námorných, priemyselných, dopravných a infraštruktúrnych aplikácií, najmä tam, kde je nedostatok priestoru.

Keďže výroba sa čoraz viac zefektívňuje a automatizácia pripravuje pôdu pre model s minimálnymi prestojmi a ľudskými zásahmi, nároky na systémové komponenty, najmä konektory, sa naďalej zvyšujú. Automatizácia závisí vo veľkej miere od snímačov, signálov a údajov, ktoré produkujú, čo vedie k prostrediu s vysokým podielom elektromagnetického rušenia. To môže negatívne ovplyvniť výkon dôležitých vysokorýchlostných dátových spojení. Preto treba dbať na to, aby sa pre tieto systémy volili elektricky tienené konektory. Ideálnou voľbou by boli konektory s krytím IP 65/67, ale najdôležitejšie je, aby konektory mali tienenie proti elektromagnetickému rušeniu v rozsahu 360° (aby sa zabezpečilo, že konektor ponúka rovnakú účinnosť tienenia ako samotný kábel). Takýmito vlastnosťami disponuje nový rad konektorov M12 od spoločnosti Phoenix Contact s technológiou ukončenia kontaktov Push-In.

Námorné aplikácie vyžadujú konektory, ktoré dobre odolávajú slanej vode. Vlhkosť a soli sú vysoko korozívne, a preto musia byť konektory pevne utesnené a vysoko vodotesné. Mali by mať minimálny stupeň krytia IP 68 a vysokú odolnosť proti striekajúcej soli v trvaní viac ako 500 hodín.

Ropný a plynárenský priemysel je veľkým používateľom zariadení, ktoré musia odolávať drsným podmienkam, ktoré kombinujú vlastnosti priemyselného a morského prostredia. Okrem toho sú takéto zariadenia vystavené potenciálne výbušnému prostrediu so zmesou prchavých plynov a kvapalín. V rámci týchto priemyselných odvetví sa často využívajú podvodné, diaľkovo ovládané vozidlá (ROV), ktoré majú sofistikovanú a citlivú elektroniku a potrebujú vysoko spoľahlivé pripojenie pre svoje dátové linky. Aj tu musia byť použité konektory s vhodnou úrovňou odolnosti. Rovnako ako vo vyššie uvedenom prípade, mali by mať tiež minimálne IP68 spolu s vysokou odolnosťou viac ako 500 hodín proti striekajúcej soli a mali by byť zaradené do zóny EX 1 a 2.

To sú len niektoré z príkladov priemyselných odvetví, kde sa možno stretnúť s náročným prevádzkovým prostredím. Keďže internet vecí (IoT) sa už začína objavovať vo všetkých priemyselných odvetviach, takmer všetko bude prepojené a online. Väčšina týchto pripojených zariadení a senzorov bude vo vonkajšom prostredí: poľnohospodárske, meteorologické a energetické monitory a senzory, konektory v automobiloch, CCTV kamery, dopravné monitory atď. Konektory ako stavebné kamene týchto miliónov pripojených zariadení hrajú mimoriadne dôležitú úlohu z hľadiska spoľahlivého a bezpečného fungovania. Za posledné obdobie došlo k ich výraznému vylepšeniu, aby podporili trend čoraz viac prepojených zariadení. Výsledkom je, že trh ponúka obrovské množstvo možností. Pochopenie požiadaviek vlastností ponúkaných na výber pri starostlivej voľbe správneho konektora môže znamenať rozdiel v úspechu systému, do ktorého sa pripája.

Cliff Ortmeyer
globálny riaditeľ pre rozvoj riešení
Farnell
www.premierfarnell.com