如何選擇適于嚴(yán)苛環(huán)境應(yīng)用的連接器

Cliff Ortmeyer（Farnell及e絡(luò)盟 全球解決方案開發(fā)總監(jiān)）

摘要：連接設(shè)備大多設(shè)在戶外，且選件數(shù)量龐大。只有充分了解相關(guān)應(yīng)用需求和產(chǎn)品功能并審慎選擇，才能選定最適用的連接器來打造出卓越的系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：連接器；選擇；惡劣；極端

　　連通性是當(dāng)今這個(gè)技術(shù)驅(qū)動(dòng)世界的發(fā)展命脈。該術(shù)語涉及多個(gè)維度，覆蓋互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、各類家電和設(shè)備、汽車部件、重型機(jī)械、軍事設(shè)施、工業(yè)設(shè)備等。無論這些多樣化系統(tǒng)應(yīng)用于何種場(chǎng)景，都是連 接器讓它們得以保持運(yùn)行和連接。實(shí)際上，目前采用了電路系統(tǒng)或電路板的每一件設(shè)備，都需要使用連接 器將各組件連接在一起。因此，連接器在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性和堅(jiān)固性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

　　許多人都是在溫和、受控的室內(nèi)環(huán)境下工作的，也因此，周圍的設(shè)備和家電同樣處于舒適環(huán)境。然而，為維持這種平穩(wěn)舒適生活的多數(shù)電力和電子系統(tǒng)以及機(jī)械設(shè)備本身卻是在惡劣條件下運(yùn)行的，時(shí)刻承受著自然環(huán)境的各種考驗(yàn)。這些系統(tǒng)需要在極端溫度，天氣、灰塵、水及壓力不斷變化的各種環(huán)境中不 間斷運(yùn)行。

　　連接器為接入這些系統(tǒng)的電纜提供了接入點(diǎn)，而接入點(diǎn)往往極易出現(xiàn)磨損和故障。因此，必須保證連 接器形成一個(gè)安全屏障，以便在各種突發(fā)及棘手的情況下也能保護(hù)系統(tǒng)。選擇能夠耐嚴(yán)重污垢、抗振動(dòng)、 耐極端溫度、抵御潛在爆炸性環(huán)境的連接器，可讓系統(tǒng)在長時(shí)間內(nèi)保持良好狀態(tài)。

　　連接器有各種選型，可滿足各種不同需求。對(duì)于惡劣環(huán)境和極端條件下使用的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員和制造 商應(yīng)按照多種不同標(biāo)準(zhǔn)及要求來選擇最適用的理想連接器。首先就是連接器的 IP（入侵防護(hù)）等級(jí)，它表 示該連接器對(duì)灰塵和水等惡劣元素入侵的防護(hù)程度。由于連接器本質(zhì)上是進(jìn)入系統(tǒng)的基本通道，因此必須 高度堅(jiān)固。以 IP66 等級(jí)的連接器為例，IP 等級(jí)的首 位數(shù)字從 0 到 6，表示防止固體和灰塵等移動(dòng)物體侵 入的等級(jí)。第二個(gè)數(shù)字從0到8，表示防液體、防濕氣的密閉程度。

　　連接器使用的鎖定耦合裝置是另一個(gè)需要考慮的重要因素，包括推挽、速卸、扭鎖、卡銷等多種不同類型。對(duì)惡劣環(huán)境應(yīng)用來說，抗運(yùn)動(dòng)和耐振動(dòng)的設(shè)計(jì)比易用型設(shè)計(jì)更為可靠。最后，必須核驗(yàn)連接器的罩殼和絕緣材料，以確保其不受溫度波動(dòng)影響，且抗塵、耐潮。

　　工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、建筑、鉆探及海上環(huán)境下使用的系統(tǒng)更為龐雜，且集合了機(jī)械系統(tǒng)與可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和微調(diào)控制的尖端電子組件。這些系統(tǒng)制造和購買均價(jià)格不菲，往往需要高技能工作人員進(jìn)行操作和維護(hù)。為了滿足這些極端環(huán)境下的高負(fù)荷應(yīng)用需求，這些系統(tǒng)必須足夠堅(jiān)固、安全。因此，系統(tǒng)中使用的連接器應(yīng)審慎選擇，以匹配具體要求。應(yīng)該選擇等級(jí)與規(guī)格和條件相符的堅(jiān)固、密封式塑料或金屬連接器。例如Bulgin 4000系列（如圖1）可提供符合 IP66、 IP68 和 IP69K 標(biāo)準(zhǔn)的出色密封特性，能夠確保在嚴(yán)苛環(huán)境中提供有效的防護(hù)能力，且對(duì)振動(dòng)、沖擊和腐蝕的耐受能力達(dá)到了EN/IEC 60068標(biāo)準(zhǔn)要求。這一系列連接器最適合海上、工業(yè)、運(yùn)輸和基礎(chǔ)設(shè)施等廣泛應(yīng)用，特別是空間狹小的領(lǐng)域。

　　制造業(yè)越來越高效，同時(shí)自動(dòng)化不斷推動(dòng)“全自動(dòng)化生產(chǎn)”模式的實(shí)現(xiàn)，以最大限度減少停機(jī)時(shí)間和人工干預(yù)，這樣的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)系統(tǒng)組件尤其是連接器的需求日益加強(qiáng)。自動(dòng)化嚴(yán)重依賴于傳感器及其生成的信號(hào)和數(shù)據(jù)，這將給所在環(huán)境帶來噪音及強(qiáng)電磁干擾，從而對(duì)關(guān)鍵的高速數(shù)據(jù)連接性能造成負(fù)面影響。因此，必須謹(jǐn)慎為這類系統(tǒng)選擇電屏蔽連接器，其中 一個(gè)理想選擇就是IP 65 / 67連接器。同時(shí)更加重要的是，這些連接器還應(yīng)具備 360°全方位電磁干擾屏蔽功能，以確保連接器提供等同于電纜的有效屏蔽，例 如Phoenix Contact采用直插式連接技術(shù)的新型 M12 連接器系列（如圖2）。

　　海上應(yīng)用需要的則是浸入海水時(shí)仍能保持良好狀態(tài)的連接器。濕氣和鹽具有高腐蝕性，因此，此類環(huán)境 下的連接器必須高度密封及防水，應(yīng)至少達(dá)到 IP 68 等級(jí)，且具有較高的耐鹽霧腐蝕性，最好超過500 h。

　　對(duì)于大量使用機(jī)械設(shè)備的油氣行業(yè)，其設(shè)備必須同時(shí)禁得住工業(yè)和海上環(huán)境下的各種惡劣條件。

　　此外，這些設(shè)備還暴露在可揮發(fā)性氣體和液體相混合的易爆環(huán)境下。油氣行業(yè)還廣泛使用遙控潛水器（ROV）（如圖3），該設(shè)備包含高度精密且靈敏的電子元件，且其數(shù)據(jù)線的連通性必須高度可靠。因此，油氣行業(yè)所選用的連接器也需具備相適的堅(jiān)固性；同時(shí)，與海上應(yīng)用一樣，油氣行業(yè)的連接器也應(yīng)至少達(dá)到 IP 68 等級(jí)，且最好具有超過500 小時(shí)的高耐鹽霧腐蝕性，評(píng)級(jí)應(yīng)達(dá)到 EX Zone 1 和 2。

　　這些只是嚴(yán)酷條件下運(yùn)行的部分范例。隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）逐漸滲入各個(gè)行業(yè)，幾乎所有事物都將實(shí)現(xiàn)互連互通。這些連接設(shè)備和傳感器大多設(shè)在戶外，比如農(nóng)業(yè)、天氣、能源監(jiān)控器和傳感器、車用連接器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、交通監(jiān)控器等等。連接器可謂是這些海量連接設(shè)備的基礎(chǔ)構(gòu)建模塊，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可靠、安全運(yùn)行發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。為了支持互聯(lián)世界，各類連接器性能不斷提升且選件數(shù)量日益龐大。只有充分了解相關(guān)應(yīng)用需求和產(chǎn)品功能并審慎選擇，才能選定最適用的連接器來打造出卓越的系統(tǒng)。

　　作為全球電子元器件與開發(fā)服務(wù)分銷商，e絡(luò)盟積累了深厚的專業(yè)知識(shí)，能夠?yàn)榭蛻魪某跏几拍钤O(shè)計(jì)直至大規(guī)模量產(chǎn)各階段提供支持；同時(shí)，e絡(luò)盟還發(fā)布了連接器電子指南，讓工程師通過簡單觀察或零件編號(hào)便可從e絡(luò)盟廣泛的連接器品類中輕松瀏覽并選定最適用的互連產(chǎn)品。

公司簡介：

　　e絡(luò)盟隸屬于Premier Farnell集團(tuán)。Premier Farnell隸屬于安富利集團(tuán)。Premier Farnell是全球電子元器件與開發(fā)服務(wù)分銷商，是3 500多家知名品牌授權(quán)分銷商，已逾80年歷史。Premier Farnell在歐洲經(jīng)營Farnell 品牌，北美經(jīng)營Newark品牌，在亞太地區(qū)經(jīng)營 e 絡(luò)盟品牌。

（注：本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第8期第28頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。）