Соединители модульного типа серии Scorpion от производителя Positronic

Выбор нового соединителя - нетривиальная задача, особенно когда соединитель должен работать в сложных условиях окружающей среды, что влечёт за собой существенные изменения в конструкции соединителя.

Столкнувшись с большим количеством вариантов соединителей разных производителей, инженерам часто бывает сложно выбрать «правильный» соединитель для своей разработки, а именно, точное сочетание требующихся опций, которое может быть недоступно в одном соединителе.

Разработчику приходится работать с производителями, чтобы спроектировать и создать собственный соединитель. Это может стать дорогостоящим процессом, который может вынудить клиента сделать компромиссный выбор.

Концепции модульных соединителей

Многие крупные производители соединителей отметили данную проблему и стали предлагать свои решения из области модульных соединителей. Модульные соединители позволяют клиентам создавать индивидуальные конструкции из набора стандартных опций. Компоненты модульного соединителя уже спроектированы и готовы к производству, что позволяет заказчику легко указать точные требуемые характеристики. Всё, что нужно - это выбрать необходимые опции для создания «идеального» соединителя.

Производители пошли разными путями при создании своих линеек модульных разъёмов. Самый простой подход основан на концепции строительных блоков. В этом случае производитель предлагает ряд отдельных модулей, выполняющих разные функции. Заказчик выбирает необходимые модули и располагает их в порядке, соответствующем применению. Затем модули закрепляются в рамке для получения готового соединителя.

Эта концепция хорошо известна всем, кто знаком с конструктором LEGO, и она дает аналогичные преимущества – инженер имеет возможность построить и перестроить соединитель в соответствии со своими требованиями.

Однако у этой концепции есть недостатки. Потребитель должен заказать каждый из отдельных компонентов, что усложняет инвентаризацию и учет. Гибкость, обеспечиваемая этой системой, означает, что разработчик может изменить конфигурацию соединителя, просто разобрав его и собрав заново. Кроме того, поскольку соединитель состоит из нескольких компонентов, они должны быть правильно собраны, чтобы обеспечить наилучшую механическую прочность.

Иной подход предлагает производитель Positronic Industries в своей линейке модульных соединителей серии Scorpion. В данном случае сам формовочный инструмент является модульным. Для создания соединителя заказчик также выбирает необходимые модули.

Далее Positronic изготавливает пресс-форму из ряда стандартных модулей, расположенных по проекту заказчика. Затем создаётся сам соединитель как единая деталь в ходе процесса известном как монолитное литьё под давлением. Таким образом, получается готовый цельный соединитель, который позволяет клиенту заказать деталь с одним партномером.  Инженер при этом теряет в гибкости, поскольку конфигурацию такого соединителя уже нельзя изменить, но, несмотря на это, Scorpion представляет собой кастомизированный соединитель без дополнительной наценки.

Преимущества монолитного литья под давлением выходят за рамки создания единого партномера детали. В отличие от модульного соединителя, который собирается из нескольких компонентов, цельная конструкция соединителя Scorpion делает его очень прочным. Это имеет первостепенное значение в приложениях, где требуется, чтобы соединители надежно работали в жёстких условиях, включая аэрокосмическую и оборонную промышленность, где системы должны выдерживать экстремальные температуры, вибрацию и удары.

Электрические характеристики модульных соединителей

Модульные соединители находят своё применение в приложениях, которые должны обеспечивать сочетание различных сигнальных и силовых цепей в небольшом пространстве. Прекрасным примером является разъём для печатной платы, используемый в приложениях с архитектурой распределенного питания. Здесь один разъём должен обрабатывать несколько входов переменного тока питающей сети, несколько сигналов для согласования и потенциально большое количество выходов постоянного тока. Поскольку технологии продолжают развиваться, блоки питания проектируются для обеспечения еще более высокой производительности. Концепция линейной плотности тока становится важной для проектировщика. Линейная плотность тока - это метод, используемый для описания того, какую мощность может передавать разъём на печатной плате, и зависит от типа контакта, который используется в самом разъёме.

На протяжении десятилетий в большинстве соединителей использовались штампованные и формованные контакты. Штампованные контакты легко производить в огромных количествах, и они оказались очень успешными, помогая сделать массовое производство электроники доступной для потребителей. Разъёмы, предназначенные для передачи большой мощности, часто используют контакт в форме лезвия, который обеспечивает большую площадь поверхности контакта и более высокий номинальный ток.

Для многих устройств разъёмы со штампованными контактами - хороший выбор. Они предлагают сочетание недорогой конструкции с требуемыми электрическими характеристиками. Однако есть приложения, которые требуют превосходных характеристик, как механических, так и электрических, чего не могут обеспечить штампованные контакты. В этих условиях конструкторы обращаются к надежности точёных контактов.

Точёные контакты с высокой проводимостью

Твердотельные точёные контакты изготавливаются на токарном станке из цельного куска металла. По сравнению с конструкцией штампованного и формованного контакта такой способ изготовления предлагает ряд преимуществ.

С механической точки зрения корпус точёного контакта прочнее и лучше выдерживает повторяющиеся циклы сопряжения и вибрацию,  обеспечивают лучшую в своем классе надёжность, что делает точёные контакты  более подходящими для жёстких условий эксплуатации.

Точёные контакты также обеспечивают превосходные электрические характеристики. Твердотельный контакт обладает большей площадью поперечного сечения по сравнению со штампованным контактом аналогичного размера. Этот приводит к гораздо более низкому контактному сопротивлению, что, в свою очередь, увеличивает и номинальный ток.

Чтобы еще больше улучшить электрические характеристики, серия соединителей Scorpion может также использовать контакты из материалов с более высокой проводимостью. Такие контакты изготовлены из сплава с повышенным содержанием меди, что еще больше снижает удельное сопротивление контакта.

Когда инженеры разработчики начинают задумываться о линейной плотности тока соединителя для своей конструкции, преимущества твердотельных точёных контактов становятся ещё более очевидными. В приведенном ниже примере рассматривается соединитель с точёными контактами из сплава с высокой проводимостью в сравнении с традиционным разъёмом питания с силовыми контактами типа «лезвия».

На рисунке 1 видно, что в корпусе соединителя того же размера можно разместить большее количество точёных контактов меньшего размера и при этом получить более чем удвоенную мощность. Линейная плотность тока для точёных контактов составляет почти 237 ампер на дюйм по сравнению с 101 ампер на дюйм для контактов типа «лезвие».

В приведенном ниже примере показан соединитель серии Scorpion, предназначенный для распределенной системы электроснабжения и сочетающий в себе контакты разных размеров для выполнения определенных ролей.

Инженер разработчик может выбрать именно то расположение контактов, которое ему требуется, не остается лишнего места или неиспользуемых контактов. Соединитель может быть сконфигурирован для обеспечения требуемой мощности, необходимой для данного приложения.

Заключение