Considerazioni in merito a soluzioni con connettori robusti personalizzati

Molti settori, tra cui trasporti, produzione chimica e componenti discreti e spedizioni, richiedono componenti robusti. Con l'avvento dei circuiti elettronici nei motori, nelle trasmissioni e in altre parti di veicoli pesanti e fuoristrada, camion e autobus, veicoli da costruzione e attrezzature militari, aumenta la richiesta di connettori robusti in grado di resistere a condizioni difficili. Valutato a 14,75 miliardi di dollari nel 2023, il mercato globale dell'elettronica robusta, di cui fanno parte anche i connettori, ha una previsione di crescita fino a 33,72 miliardi di dollari nei prossimi 10 anni.

Ecco una panoramica dei fattori che influenzano la scelta di connettori robusti e di come possono essere personalizzati per applicazioni specifiche.

Scelta di connettori speciali e robusti

I connettori svolgono funzioni fondamentali nelle apparecchiature industriali, garantiscono la trasmissione sicura di energia, segnali elettronici e dati tra i vari componenti di un prodotto o tra due o più componenti.

I fattori chiave da considerare nella scelta di un connettore robusto sono:

• Resistenza a condizioni difficili, che possono includere vibrazioni, carichi elevati o improvvisi che mettono alla prova la resistenza agli urti, allo shock, a temperature estreme e alla polvere.
• Conformità a standard quali i gradi di tenuta stagna (IP67, IP69K), che garantiscono l'integrità delle prestazioni. A seconda dell'applicazione, è probabile che i componenti vengano a contatto con benzina, gasolio, liquidi idraulici, di trasmissione, olio per freni e lubrificanti. Ad esempio, alcuni connettori devono resistere al lavaggio a pressione, per cui è richiesto il grado di protezione IP69K. Le guarnizioni ermetiche impediscono le perdite e preservano la funzionalità nonostante l'esposizione costante ad ambienti fluidi corrosivi o aggressivi.
• Specifiche elettriche, quali valori nominali di tensione e corrente, che garantiscono che il connettore possa sopportare i carichi elettrici previsti e le fluttuazioni durante il normale funzionamento.
• Materiali dell'alloggiamento che non compromettano l'integrità del connettore.
• Facilità d'uso, che consente di assemblare, accoppiare e disaccoppiare rapidamente i connettori senza interrompere a lungo i segnali elettronici.

ITT Cannon produce una gamma di connettori compatti e leggeri per gli ambienti più difficili. In particolare, la serie APD di ITT Cannon (Figura 1) comprende soluzioni con connettori interamente in plastica per ambienti difficili, progettati per applicazioni con valori nominali fino a 48 V/500 V e fino a 240 A. Le opzioni includono connettori ad alta potenza a 1 e 2 vie, soluzioni ad alta tensione a 4 vie certificate VDE e connettori ad alta densità a 51 vie.

Figura 1: La serie di connettori APD di ITT Cannon è un'opzione completamente in plastica con meccanismi di accoppiamento a baionetta per la tenuta ermetica. Questi connettori tollerano svariate condizioni operative difficili. (Immagine per gentile concessione di ITT Cannon)

La serie di connettori APD è dotata di un meccanismo di accoppiamento a baionetta con una rapida rotazione di 120 gradi, che garantisce una tenuta affidabile fino agli standard IP67/IP69K. Progettati per resistere a temperature estreme da -40 °C a 125 °C, sono adatti a cavi di dimensioni da 22 AWG a 0 AWG e sono disponibili sia in varianti ad alta potenza che ad alta tensione. Compatta, leggera e facile da montare, la serie offre numerose varianti (1, 2, 4, 6/7, 19, 37 e 51 vie), oltre a un'ampia scelta di accessori e utensili per soddisfare diverse esigenze applicative.

La serie comprende anche la piastra APD modulare (Figura 2), che consente di utilizzare i connettori in un'ampia gamma di configurazioni.

Figura 2: L'interfaccia modulare APD può essere configurata in vari modi per ridurre il tempo dedicato all'assemblaggio e alla manutenzione. (Immagine per gentile concessione di ITT Cannon)

L'interfaccia è progettata per la gestione efficace dei connettori nelle applicazioni di interconnessione cabina-telaio e centralizzata. La piastra APD garantisce un'installazione, una riconfigurazione, un accoppiamento e uno sgancio semplici e rapidi delle interconnessioni APD – uno dei modi per evitare guasti prematuri. Inoltre, la piastra APD modulare semplifica la manutenzione e sfrutta in modo più efficiente gli spazi angusti. La soluzione standardizzata può essere facilmente applicata a componenti e sistemi diversi.

Meccanismi di prevenzione dei guasti per i connettori

Uno dei fattori più critici da garantire quando si utilizzano apparecchiature in condizioni difficili è che i componenti non si guastino durante il normale funzionamento. Ciò richiede una valutazione attenta dei vari modi in cui i connettori possono guastarsi, tra cui:

Corrosione e contaminazione: l'esposizione continua o frequente a fluidi aggressivi, fango e umidità può corrodere le parti del connettore e, nel tempo, attenuare i segnali. L'alloggiamento in plastica della serie APD di ITT Cannon resiste alla corrosione e all'umidità ed è facile da manutenere anche nelle condizioni ambientali più difficili.

Vibrazioni e urti: le continue sollecitazioni causate da strade sterrate e terreni accidentati possono aumentare le vibrazioni e gli urti sui veicoli fuoristrada. Le condizioni stradali non sono l'unico fattore che può contribuire all'usura dei connettori e al loro eventuale guasto. I connettori circolari serie APD utilizzano uno stile di accoppiamento a baionetta, particolarmente adatto per gestire vibrazioni estreme.

Montaggio e manutenzione non corretti: i connettori devono essere assemblati in modo preciso e ignorare i protocolli può portare a torsioni e piegature nei componenti, compromettendone le prestazioni. La facilità di montaggio e smontaggio contribuisce a garantire la longevità del connettore.

Surriscaldamento dovuto a sovraccarichi elettrici: i connettori sono classificati per sopportare una determinata corrente o tensione e, in una certa misura, resistere alle sovracorrenti transitorie. Se questi limiti vengono superati, possono fondersi, con conseguenti danni ai componenti del sistema e perdita del segnale.

Considerati i numerosi modi in cui i connettori possono guastarsi, il loro utilizzo in sistemi complessi richiede la comprensione delle applicazioni specifiche e delle condizioni operative.

Connettori robusti personalizzati per applicazioni speciali

Talvolta, un'ampia serie di connettori funge da punto di partenza per la personalizzazione.

I tre esempi di soluzioni personalizzate di ITT Cannon illustrano l'adattabilità dei connettori APD a una varietà di casi d'uso specifici.

Ad esempio, un'azienda produttrice di motori aveva bisogno di una soluzione personalizzata per i grandi motori diesel di navi e treni. In tali attrezzature, i connettori garantiscono un'efficiente trasmissione di potenza e l'integrazione dei vari sistemi, come riduttori ed eliche. Le condizioni principali che la soluzione doveva sopportare comprendevano l'esposizione agli oli dei motori, vibrazioni intense e spazio limitato all'interno del vano motore. Per affrontare queste sfide è stato necessario partire dai connettori a 7 vie serie APD. La soluzione finale prevedeva un O-ring aggiuntivo per garantire la tenuta e migliorare la resistenza alle vibrazioni e alla pressione. Una clip a molla in acciaio inossidabile teneva fermo il connettore. Per sfruttare in modo efficiente lo spazio limitato, la soluzione personalizzata aveva un ingombro pari alla metà di quello standard.

In un altro caso, un produttore di attrezzature agricole ed edili aveva bisogno di una soluzione di collegamento personalizzata per un cambio a doppia frizione per la trasmissione dei trattori. Un meccanismo di questo tipo consente cambi di marcia fluidi e facili, una caratteristica particolarmente vantaggiosa nelle auto da corsa ad alta velocità e nei trattori. Una delle sfide specifiche che il sistema di connettori ha dovuto superare è stata la forma particolare del cambio, che ha richiesto una riconfigurazione della forma del connettore. Anche l'eccessiva esposizione all'olio per ingranaggi, così come l'elevata resistenza, rappresentavano un problema. La soluzione finale richiedeva sei diverse connessioni: due connettori di alimentazione a 6 vie più grandi basati sull'interfaccia APD a 19 vie (Figura 3) e quattro connettori APD a 4 vie più piccoli per la trasmissione del segnale. Due O-ring personalizzati soddisfano i requisiti di resistenza alle vibrazioni.

Figura 3: Il modello APD a 19 vie di ITT Cannon ha costituito la base per il cambio a doppia frizione per la trasmissione dei trattori. (Immagine per gentile concessione di ITT Cannon)

Come ultimo esempio, l'esposizione allo scarico diesel in una pompa di riduzione catalitica selettiva (SCR) ha presentato la sfida principale per un produttore di veicoli commerciali. I connettori dovevano resistere all'ambiente corrosivo e funzionare in spazi ristretti. La soluzione prevedeva modifiche sostanziali al fattore di forma del connettore APD a 37 vie, il punto di partenza per i connettori personalizzati. Una staffa in acciaio inox tratteneva in posizione il connettore assemblato per garantire l'assenza di perdite di tenuta dovute alle vibrazioni.

Conclusione

Le condizioni difficili possono variare notevolmente e spaziare dall'esposizione all'olio e alle temperature estreme fino a urti e vibrazioni improvvisi. Oltre a questi fattori, molti casi d'uso richiedono soluzioni con connettori personalizzate. La serie di connettori APD è un buon punto di partenza per una varietà di applicazioni. L'ampia gamma di opzioni si adatta a molti utilizzi finali, ma è anche facilmente personalizzabile qualora siano necessarie modifiche specifiche. Che si tratti di operazioni militari, aeronautiche, di autotrasporti o per il settore agricolo, la serie di connettori APD è progettata per resistere a condizioni operative difficili senza perdere l'integrità del segnale, dei dati e della connessione.