如何為惡劣環(huán)境選擇傳感器連接器？

你需要設計堅固耐用的傳感器系統(tǒng)?首先要確保連接器不會讓您失望。

傳感器系統(tǒng)越來越復雜，通常將視覺、電磁、音頻、熱和電子信息融合到周圍環(huán)境的復雜圖像中。傳感器本身也在不斷發(fā)展，通常在將結(jié)果傳輸?shù)较到y(tǒng)控制器以進行進一步操作之前執(zhí)行封裝內(nèi)數(shù)據(jù)或信號處理。

這些傳感器產(chǎn)品并不總是與系統(tǒng)控制器集成到同一電路板或封裝中。這就是連接器的用武之地，提供傳感器和控制器之間的鏈接。

連接器似乎是一個微不足道的設計問題，但實際上它們可能是傳感器系統(tǒng)的致命弱點。為惡劣的環(huán)境選擇錯誤的連接器，整個系統(tǒng)的可靠性可能會受到影響。

為了幫助您確保可靠性和使用壽命，我們準備了以下指南。

當今傳感器的連接器

連接器必須啟用多種電氣功能，以便傳感器板及其芯片組能夠執(zhí)行所需的任務。典型的接口包括：

高數(shù)據(jù)速率數(shù)字接口連接

用于模擬接口的兩線雙絞線或同軸連接

電源和接地連接

傳感器芯片組和外圍設備的配置信號

傳感器系統(tǒng)中使用的連接器必須在緊湊的封裝中容納一個或多個這些接口。連接器必須將數(shù)據(jù)中繼回外部主機系統(tǒng)的一些示例系統(tǒng)包括雷達、攝像頭/視覺系統(tǒng)、超聲波傳感器、電感或電容傳感器以及溫度傳感器。

這些傳感器也可以放置在一個陣列中，這增加了連接器和任何電纜的針數(shù)要求。接口規(guī)格和引腳數(shù)將在設計階段早期推動連接器的選擇。

這種堅固的連接器可以聚合來自多個傳感器接口的數(shù)據(jù)。

雖然連接器的電氣特性對設備操作很重要，但這些系統(tǒng)的可靠性來自連接器的結(jié)構(gòu)。對于在惡劣環(huán)境中的部署，連接器結(jié)構(gòu)應該是首要考慮因素。

連接器樣式、結(jié)構(gòu)和材料需要與部署環(huán)境以及設備應用和電氣功能相匹配，這些因素將限制惡劣環(huán)境中傳感器系統(tǒng)的可用連接器。

適用于惡劣環(huán)境的傳感器連接器

惡劣的環(huán)境有很多種。部署在惡劣環(huán)境中的系統(tǒng)可能會遇到極端溫度、振動、暴露于濕氣或有害物質(zhì)、ESD 或這些情況的組合。應選擇連接器，以免遇到的環(huán)境壓力損壞系統(tǒng)主機或部署的傳感器模塊中的電子設備。

專門為在某些惡劣環(huán)境中部署而構(gòu)建的圓形連接器樣式，例如 M5/M8/M12 電纜，在傳感器應用中使用最廣泛。

以下一些特性使這些連接器能夠更好地承受他們在現(xiàn)場可能遇到的環(huán)境壓力：

IP 級連接器——這些連接器(例如IP66 或 IP67 級連接器)可以承受一定限度的碎屑和濕氣侵入。該規(guī)范在海洋環(huán)境和某些工業(yè)環(huán)境中非常重要。

金屬外殼——這些連接器是最堅固的。外殼材料還提供其他好處。例如，您可以期待不銹鋼連接器具有良好的耐腐蝕性。

板裝連接器——對于緊湊型傳感系統(tǒng)，板裝連接器通常是首選，因為它們可以具有低剖面并且可以通過設備外殼進行訪問。許多標準數(shù)據(jù)連接器將作為通孔連接器提供，可以滿足堅固的性能規(guī)范。

絕緣或屏蔽——這些特性適用于需要 EMI/ESD 保護或需要承受極端溫度(或兩者兼有)的連接器。

鍵控和保持機制——除了使用不銹鋼等堅固材料外，鍵控和保持機制可確保連接器始終正確配合。

VULCON 系列公制圓形連接器

用于最廣泛惡劣環(huán)境的最佳標準化連接器和插座選項由不銹鋼制成。例如，VULCON 系列連接器包括如下所示的不銹鋼 M12 連接器。該連接器上的金屬外殼和包覆成型的直角電纜組件有助于保持牢固的連接以抵抗機械沖擊。

帶不銹鋼外殼的 M12 連接器

堅固的結(jié)構(gòu)和抗機械損傷是這種連接器樣式的兩個明顯優(yōu)勢。然而，對于在海洋環(huán)境和衛(wèi)生環(huán)境等某些應用中的部署，316 不銹鋼是一種優(yōu)選的連接器材料。它可以抵抗可能降解或損壞塑料電纜的腐蝕性物質(zhì)，并通過表面應用的抗菌薄膜抵抗細菌生長。

為了獲得更高的可靠性，這些連接器可以沿著電纜使用金屬護套而不是橡膠。

除了全不銹鋼外殼外，VULCON 圓形還提供不銹鋼外殼和鍍鎳黃銅內(nèi)殼的混合結(jié)構(gòu)。這種混合結(jié)構(gòu)有助于制造用于嘈雜 (EMI/RFI) 環(huán)境的全屏蔽組件，同時仍提供 316 不銹鋼的外殼保護。這些混合外殼版本可用于 M8 和 M12 VULCON 產(chǎn)品線。

在傳感器產(chǎn)品中使用的 VULCON 圓形連接器選項中，D-code 和 X-code M-12 連接器最受歡迎。這些連接器分別提供 4 或 8 個導體，并且它們包括一個鍵控機制。

外殼可以由不銹鋼制成，并且外殼足夠小，可以很容易地集成到包覆成型的電纜組件中。這些堅固的連接器是一種靈活的選擇，還可以為高級傳感器及其返回系統(tǒng)控制器的數(shù)據(jù)鏈路提供高數(shù)據(jù)速率接口。

最佳不銹鋼連接器選項

金屬連接器模塊可從多家供應商處獲得，但傳感器連接器的最佳材料選擇是 316 不銹鋼。這種不銹鋼在 IP67 和 IP68 等級的組件中提供了所需的堅固特性，但由這種材料制成的連接器仍然是一種具有成本效益的選擇。

NorComp 的VULCON STEEL 連接器系列提供具有堅固規(guī)格的防水電纜到面板接口：

中等接觸電流額定值從 -40 到 +85 °C

提供流行的 A、B、D、X、S 和 L 代碼

可作為散件或整個電纜組件提供，包括包覆成型選項

直角/垂直板安裝、焊杯或面板安裝選項

雖然 316 不銹鋼是適用于惡劣環(huán)境的理想材料，但也可以使用鋁合金、黃銅和硬塑料等其他材料。

更簡單的傳感器接口需要 M5 連接器提供的低引腳數(shù)，而 M8 或 M12 連接器可以訪問更多引腳數(shù)(最多 12 個觸點)。體積更大的 M12 連接器還在需要更多功率的應用中提供更高的電流(高達 5 A)。

標準或定制連接器?

雖然圓形 M5/M8/M12 等連接器選項具有標準化的引腳排列和外形尺寸，但在惡劣環(huán)境中可能需要專有的連接器樣式或標準外形尺寸的定制版本。

需要在惡劣環(huán)境中使用的定制連接器應該由能夠承受機械損壞、腐蝕、極端溫度和濕氣侵入的堅固材料制成。

具有堅固結(jié)構(gòu)的標準連接器使設計人員能夠快速采用現(xiàn)有系統(tǒng)并使其適應惡劣環(huán)境，或通過標準化接口將定制傳感器產(chǎn)品連接到系統(tǒng)的其余部分。

標準連接器中使用的同一組堅固設計原則也可應用于定制連接器。這允許系統(tǒng)設計人員訪問連接器組件，將多種類型的連接聚合到單個引出線中，例如單個連接器中的電源、RF 和數(shù)字數(shù)據(jù)。

如上所述，由于其堅固的特性，316 不銹鋼是用于這些用于惡劣環(huán)境的定制連接器選項的理想材料。它也可以很容易地以所需的形式制造，而不會產(chǎn)生過多的成本。

當您需要用于電源、數(shù)據(jù)或自定義接口的最佳傳感器連接器時，請向 NorComp 尋求專為惡劣環(huán)境設計的標準化或可定制不銹鋼互連解決方案。NorComp 的 VULCON 316 不銹鋼產(chǎn)品線通過了堅固環(huán)境認證 (REC)，非常適合用于機器人、軍事、工業(yè)設備和其他要求苛刻的應用。

審核編輯：湯梓紅