Una panoramica sui connettori stagni e sui gradi di protezione IP

Vista la crescita costante di dispositivi elettronici indossabili e portatili, mai come ora è importante che quelli usati quotidianamente siano in grado di tollerare l'esposizione alla polvere e all'umidità. Gli utenti finali si aspettano che i prodotti resistano alla sporcizia o a una caduta accidentale nell'acqua. Anche altre applicazioni IoT, specie quelle destinate all'uso all'aperto o in ambienti industriali, devono poter assicurare prestazioni robuste. Tuttavia, per non compromettere l'affidabilità, il raggiungimento di questo livello di protezione contro l'umidità, la polvere e altri particolati deve essere affrontato a livello di componenti e progettato fin dall'inizio.

I connettori, componenti comuni presenti praticamente in ogni applicazione, rappresentano un potenziale punto di ingresso per questi pericoli che hanno un impatto negativo sul funzionamento di un intero sistema. A fronte della crescente popolarità e comprensione dei connettori di grado IP, dei componenti e delle applicazioni, quali sono le varie classificazioni dei gradi IP e quali le considerazioni progettuali da fare quando si sceglie un connettore di grado IP?

Gradi di protezione IP - I principi base

I gradi di protezione dalle infiltrazioni (IP) sono definiti nella norma IEC 60529 utilizzando una scala standardizzata dove il prefisso IP è seguito da due numeri: il primo rappresenta la protezione contro i solidi e il secondo quella contro i liquidi. Esistono anche equivalenti nazionali o regionali della norma, come ANSI 60529 (Stati Uniti) ed EN 60529 (Europa).

Figura 1: Struttura del codice dei gradi IP (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

I numeri del codice dei gradi IP sono ulteriormente definiti nella tabella sottostante (Figura 2). Ad esempio, un grado IP56 significa che il componente è protetto dalla polvere e da getti d'acqua potenti.

Figura 2: Classificazioni dei gradi IP (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Selezione di connettori di grado IP

I connettori esterni esposti sono punti di ingresso tipici per la penetrazione di acqua e polvere in un dispositivo. È di fondamentale importanza stabilire fin da subito la destinazione d'uso di un'applicazione, così da scegliere connettori esposti con un grado IP che soddisfi i requisiti minimi di un sistema.

I connettori di grado IP sono richiesti prevalentemente su un dispositivo con porte esterne come uno spinotto di alimentazione c.c., audio o USB. In questo caso, un grado IP adeguato proteggerà qualsiasi circuito interno da infiltrazioni impreviste di acqua o polvere quando non sono collegate spine o apparecchiature esterne. In altri casi, ad esempio per i collegamenti industriali cavo-cavo, può essere necessaria una combinazione connettore-spina completamente sigillata ad accoppiamento avvenuto. Questo attacco completamente stagno può evitare che polvere e umidità disturbino i segnali o danneggino i componenti esposti ad acqua ad alta pressione o addirittura all'immersione totale durante il funzionamento.

Figura 3: Cavo del connettore e della spina con interfaccia di bloccaggio e di tenuta (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

È tuttavia importante chiarire che spine e connettori caratterizzati singolarmente da un certo grado di protezione IP non creano automaticamente una connessione di grado IP. A meno che un progetto non integri un ulteriore meccanismo di tenuta come l'interfaccia con terminali a vite rappresentata nella Figura 3, rimangono esposti all'ingresso di polvere e umidità nell'interfaccia di collegamento (Figura 4). Se l'interfaccia non è stata sigillata correttamente, potrebbe disturbare i segnali o causare danni ai circuiti interni.

Figura 4: Una connessione tipica rimane soggetta alla penetrazione di polvere e umidità (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Conclusione

La necessità di componenti più robusti cresce di pari passo con l'aumento della diffusione dei dispositivi portatili. Same Sky offre una gamma di connettori di grado IP67, fra cui prese USB, spinotti audio da 3,5 mm e spinotti di alimentazione c.c. per offrire maggiore flessibilità ai progettisti di applicazioni rinforzate. Grazie alla tenuta efficace assicurata da una guarnizione o da un anello toroidale di forma personalizzata, in stato non collegato questi connettori raggiungono una protezione dalla penetrazione di polvere e da un'immersione completa fino a 1 metro.

Figura 5: Connettore USB UJ31-CH-3-MSMT-TR-67 e connettore femmina di alimentazione c.c. PJ-001AH-67 di Same Sky (Immagine per gentile concessione di Same Sky)