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L’uso di connettori industriali in un contesto industriale pone di certo alcune sfide. Esiste probabilmente una serie di fattori che potrebbero avere un impatto negativo sul buon funzionamento di questi componenti. Questi includono i livelli estremi di temperatura, gli urti, le forze vibrazionali, le forze di torsione, l’elevata umidità, ecc. Inoltre, i connettori potrebbero dover gestire cicli regolari di accoppiamento/disaccoppiamento e le pessime condizioni operative generali dei macchinari. Vediamo ora cosa è necessario considerare nella specifica dei connettori per applicazioni industriali.
I connettori industriali devono essere chiaramente robusti sotto diversi aspetti. Un fattore importante da considerare è la capacità di sopportare le continue vibrazioni generate dai macchinari pesanti, oltre a una resistenza adeguata dei connettori selezionati. I test legati alla Condizione IV dello standard EIA-364-28D espongono i connettori a frequenze vibrazionali che vanno da 10Hz a 2000Hz, con un’ampiezza vibratoria di 1,52mm, su un arco temporale di 12 ore per garantire che non si verifichi alcuna interruzione nei contatti elettrici. Di conseguenza, si consiglia l’utilizzo di connettori conformi a questo standard.
Fig. 1: I connettori negli ambienti industriali devono essere adeguatamente resistenti a urti e vibrazioni
Sono presenti altri tipi di sollecitazioni meccaniche che potrebbero dover essere considerati. Potrebbero essere presenti forze in grado di generare rischi di disconnessioni dei cavi, quindi è essenziale la presenza di un efficace dispositivo antistrappo. Occorrerebbe acquistare connettori dotati di fermi a montaggio superficiale per il loro impatto sull’ingombro complessivo e per la loro capacità di sopportare una forza di trazione maggiore. Ciò contribuisce a impedire l’estrazione del gruppo cavi dal PCB. Quando è richiesto un serracavo antitrazione più robusto, potrebbe essere necessario applicare un composto di resina epossidica ai punti di connessione del gruppo di cavi per riempire la parte posteriore del connettore. Nota come “retroincapsulamento” (backpotting), questa operazione offre un valore aggiunto, in particolare nelle applicazioni in cui sono presenti movimenti complessi e ripetitivi come nei sistemi robotici. L’aggancio o il bloccaggio a vite tra i connettori impedisce inoltre la disconnessione accidentale o prodotta da vibrazioni agli accoppiamenti cavo-scheda.
I connettori destinati all’uso industriale dovrebbero supportare un ampio intervallo di temperature operative, poiché spesso devono gestire a quantità di calore più elevate. Il calore può essere generato dal funzionamento dei macchinari oppure può essere prodotto dai processi in corso. In base alle condizioni applicative specifiche, dovrebbe essere sufficiente un intervallo di temperature compreso tra -55°C e +125°C. Il test di shock termico delineato nella Condizione III dello standard EIA-364-32C potrebbe essere utile per garantire l’integrità costante delle interconnessioni. Questa procedura di test esegue 10 cicli sui connettori con temperature comprese tra -55°C e +125°C (per una durata di 30 minuti a ogni ripetizione).
Anche la tolleranza di accoppiamento dei connettori costituisce un aspetto importante da considerare. Gli operatori in fabbrica potrebbero avere necessità di collegare e scollegare il connettore molte volte durante procedure quali la ricarica, l’esecuzione di aggiornamenti del firmware o la riconfigurazione delle apparecchiature. Qualsiasi danno ai contatti dovuto a queste attività di accoppiamento/disaccoppiamento potrebbe ridurre la longevità del connettore e potrebbe richiederne la sostituzione anticipata, con un conseguente aumento dei costi di CAPEX e OPEX. È probabile che il danno sia ancora più grave in situazioni di accoppiamento cieco in cui l’operatore non può vedere direttamente la coppia di connettori, poiché la precisione dell’accoppiamento risulta ridotta. Tuttavia, è possibile incorporare nei connettori delle funzionalità di protezione dai danni legati all’accoppiamento. Gli spigoli anteriori sugli elementi maschio e femmina possono aiutare a guidarli insieme. Ciò è particolarmente utile quando si ha un accoppiamento cieco, in quanto riduce la probabilità di ammaccamento o di rottura dei contatti. È opportuno controllare la scheda tecnica del produttore per verificare se il connettore può tollerare un certo grado di disallineamento angolare. I connettori protetti costituiscono un’opzione molto interessante per evitare i problemi di accoppiamento, poiché garantiscono la correttezza della posizione di accoppiamento. È anche possibile sfruttare la polarizzazione o la codifica.
Dovendo considerare numerosi aspetti diversi nella selezione del miglior connettore per impiego industriale, è importante ottenere tutte le informazioni necessarie prima di compiere la propria scelta. È necessario comprendere a fondo gli aspetti legati sia alle prestazioni elettriche che all’ambiente.
La serie Archer Kontrol di Harwin combina una struttura resistente con fasce di prezzo interessanti, ed è stata progettata per soddisfare le aspettative delle moderne applicazioni industriali. Questi connettori con passo da 1,27 mm presentano una corrente nominale fino a 1,2A per contatto e possono fornire la velocità di trasmissione dati da 3Gbps che è attualmente richiesta dalle infrastrutture di rete per l’automazione industriale. Viene offerta una varietà di altezze diverse di impilamento per far fronte a severe limitazioni di spazio.
Figura 2: I connettori industriali Archer Kontrol di Harwin
I connettori Archer Kontrol sono disponibili con un numero di contatti compreso tra 12 e 80, a copertura di tutte le configurazioni scheda-scheda (parallela, da bordo a bordo e ad angolo retto). Il loro intervallo di temperature operative è compreso fra -55°C e 125°C e soddisfa i requisiti della Condizione III dello standard EIA-364-32C relativi allo shock termico. Essi sono conformi alla Condizione IV dello standard EIA-364-28D sulla resistenza alle vibrazioni. Grazie a un formato completamente protetto – con polarizzazione incorporata – i loro contatti sono protetti contro eventuali danni e possono sopportare 500 cicli di accoppiamento. Essi hanno una forza di ritenzione di almeno 3,9N per contatto. Offrono inoltre una resistenza di isolamento superiore a 1000MΩ per impedire la diafonia. La serie Archer Kontrol è accompagnata da opzioni di gruppi di cavi standard e personalizzati, già pronti e completamente ispezionati e testati per un utilizzo immediato.
Figura 3: Una scheda di Archer Kontrol
Considerando ciascuno dei vari elementi discussi in questo articolo, risulta più semplice trovare il connettore adatto per diverse applicazioni orientate all’industria.
