Bästa praxis för val av robusta kontaktdon

För att säkerställa att data, signaler och ström flyter mellan olika komponenter i ett system krävs kontaktdon som förbinder viktig utrustning med varandra. Utgången på en mikrofon leder exempelvis till en förstärkare. På samma sätt kan man koppla nätaggregat till radarutrustning och andra kommunikationssystem, och sensorer till dataprocessorer för att vidarebefordra analoga eller digitala signaler, bara för att nämna två av de exempel på hur kontaktdon används i den dagliga verksamheten.

Tekniken för kontaktdon fortsätter att utvecklas i takt med användningsområdena för dessa viktiga komponenter. Även om den militära sektorn förväntas fortsätta att vara en av de största marknaderna för kontaktdon i framtiden, är efterfrågan inte begränsad till denna sektor. Globalt väntas marknaden för robusta kontaktdon växa med en stadig årlig tillväxt på 3,5 % fram till 2030, enligt en marknadsundersökning från Lucintel.

Framsteg inom tekniken för kontaktdon

Tekniken med kontaktdon har en lång historia som börjar med ett cirkulärt kontaktdon som beställdes till flygplanet Douglas DC-1 på 1930-talet. James Cannon på ITT Cannon utvecklade produkten. Sedan dess har tekniken med kontaktdon - och det stora sortiment med dessa produkter som finns - utvecklats för att uppfylla krav från industrin. Genom att följa dessa nya framsteg inom tekniken för kontaktdon får man en inblick i de många industriella användningsområdena för kontaktdon.

Tillverkade för höga temperaturer

Militära insatser i extrema klimatförhållanden eller uppdrag i rymden kräver kontaktdon som inte bara tål stark kyla och värme, utan även snabba växlingar mellan två extremt olika temperaturförhållanden. Framsteg inom tekniken för kontaktdon har möjliggjort materialkombinationer som tål sådana förhållanden utan att kompromissa med prestandan.

Lätta material

Vikten har alltid varit viktig i flyg- och rymdtillämpningar, där varje gram påverkar aerodynamiken och behovet av bränsle. Nu är ämnet föremål för förnyad forskning eftersom kontaktdon används i autonoma körsystem, elektriska fordon (EV), robotteknik och industriell automation. Stora laster och batteritid är inte förenliga, vilket innebär att kontaktdon tillverkas av lätta kompositplaster för att uppfylla tekniska och konstruktionsmässiga begränsningar.

Modulära konstruktioner

Behoven av infrastruktur förändras ofta, och dagens lösningar kan vara föråldrade redan i morgon. I sådana fall är det onödigt och dyrt att plocka bort och ersätta alla komponenter. Modulära kontaktdon löser problemet genom att göra det möjligt att byta ut bara vissa delar. Användare kan även blanda och matcha konfigurationer för att få större flexibilitet att möta anpassade behov.

Miniatyrisering av komponenter

Användningen av sensorer i en mängd olika tillämpningsområden, inklusive fordonssystem, driver på behovet av kontaktdon i ett större antal storlekar. Miniatyriseringen kommer att hjälpa konstruktörer att utveckla kompakta kretsar som ryms i trånga utrymmen, vilket är nödvändigt i en mängd olika tillämpningar, från militär användning till flyg- och rymdanvändning och mer därtill.

Ökningen av robusta kontaktdon

Ökningen av efterfrågan på robust anslutningsteknik sammanfaller sannolikt med ökningen av uppkopplade maskiner inom industrin. Industriell IoT kräver datainsamling från sensorer som kan behöva tåla en mängd olika svåra förhållanden.

Även om det är lätt att föreställa sig att datacenter är navet för databehandling och realtidsinformation, ligger datadrivna beslut till grund för de flesta moderna verksamheter. Militär, järnväg, flygindustri, olje- och gasindustri, jordbruk, fabriksautomation och robotteknik är alla beroende av data i realtid - och drifts- och miljöförhållandena på fältet är långt ifrån perfekta. Utrustningen kan behöva tåla extrema temperaturer, smuts och hårda vindar utan att signalen förlorar integritet och hastighet. All hårdvaruutrustning, ända ner till de kontakter som används för kommunikation, nätverk, data- och kraftöverföring på fältet, måste vara robust.

Exakta specifikationer för robusta kontaktdon

Alla robusta kontaktdon är inte likadana; en mängd olika driftsförhållanden avgör kontaktdonens egenskaper. Några av de bästa metoderna för att välja kontaktdon är följande:

• Slutanvändning: Det är viktigt att överväga om kontakten ska användas i en militär stridszon, under vatten eller i medicintekniska miljöer - i så fall kan den behöva tåla sterilisering. Kontaktdonet CA/5015 från ITT Cannon, är exempelvis, robusta sammankopplingar som är utformade för de mest krävande av tillämpningar. Kontaktdonen utvecklades ursprungligen för kommersiell luftfart och används nu i stor utsträckning inom militär, transport, industri och för tung utrustning.
• Vikten på slutanvändningssystemet: Vikt kan påverka ett kontaktdons prestanda bara genom att det ökar trycket på ändarna och orsakar slitage. Vikten är även viktig i batteridrivna system som robotar eller halvautonoma maskiner, eftersom den kraft som krävs för att bära på extra vikt kan förkorta batteritiden. Vikten avgör även vilket material som används i kontaktdonens hölje. Höljen tillverkade av lätt aluminium minskar den slutliga vikten.
• Cybersäkerhet och behovet av stealth-teknik: Militära insatser kräver i första hand system som undgår fiendens upptäckt. Det kräver särskilda tekniker för skärmning i robusta kontaktdon. Bakstycken helt i metall bevarar elektroniska signaler och förhindrar elektromagnetiska störningar. Serien CA/5015 från ITT Cannon har ett omfattande sortiment av bakstycken med anslutningar som använder enskilda ledare eller mantlade kablar i skärmade eller oskärmade varianter.
• Kontaktdonets form: Kontaktdon finns i en mängd olika former, bland annat cirkulära, rektangulära, bladformade eller modulära, bara för att nämna några. De cirkulära kontakterna är den vanligaste varianten vid överföring av ström, signal eller data. Det är lättare att rikta in stiften vid sammankoppling och den cirkulära designen ger en kompakt tätning. Cirkulära kontakter har en mängd stift eller kontakter som är ordnade i ett specifikt rutmönster för att passa de olika typer av anslutningar som behövs, som exempelvis ström eller data.

Olika typer av låssystem

När kontaktdonet kopplar samman två system måste det låsas så att anslutningen inte lossnar och påverkar överföringen av ström, data eller signalens kvalitet. De vanligaste låssystemen är en skruvliknande gängad sammankopplingsmekanism som håller fast kontaktdonen ordentligt, och tryck-dra där anslutningarna låses samman när de trycks in och lossnar när man drar i dem. Kontaktdon som TBF10SL-4PS-B från ITT Cannon (bild 1) har en bajonettmekanism med stift och spår som låses på plats med en vridning.

Av dessa erbjuder den gängade sammankopplingsmekanismen en överlägsen vibrationsbeständighet, vilket är särskilt användbart i flyg- och militärtillämpningar.

Figur 1: Det robusta cirkulära kontaktdonet TBF10SL-4PS-B använder en bajonettlåsningsmekanism. (Bildkälla: ITT Cannon, LLC)

Hopkopplingscykler

En hopkopplingscykel avser den process då kontaktdonet och uttaget ansluts och kopplas från. Upprepad in- och urkoppling av utrustning kan orsaka slitage på kontaktdonets ledare. Därför klassificeras kontaktdon efter det antal hopkopplingscykler de tål. En tillförlitlig enhet kan hantera hundratals sådana hopkopplingar utan några direkta skador.

Inträngningsskydd enligt IP54

International Electrotechnical Commission (IEC) har infört en serie klassificeringar för att mäta hur effektivt elektrisk utrustning kan avvärja riskfaktorer som smuts och vatten. Dessa klassificeringar är särskilt viktiga vid militära insatser där utrustningen måste fungera i svåra förhållanden som damm och hagelstormar, och där prestandan rutinmässigt testas. Upprepad exponering för nötande sand eller vatten kan få elektroniska ledare att rosta, leda till dålig signalöverföring och skapa hinder som förhindrar starka anslutningar. Extrema miljöer kräver vanligtvis att kontaktdonet har en klassning på IP68 eller högre.

Dessa och många andra krav är sådana som kontaktdon enligt militära specifikationer (MIL-SPEC) måste uppfylla. Cirkulära kontakter omfattar vanligtvis MIL-SPEC-standarder som MIL-DT-5015, som kontaktdonet CA/5015 från ITT Cannon uppfyller (figur 2). Dessa cirkulära kontaktdon fungerar bra i ett stort temperaturområde från -55 °C till +200 °C.

Figur 2: Kontaktdonet CA/5015 från ITT Cannon är en robust och mångsidig lösning för krävande miljöer (Bildkälla: ITT Cannon, LLC)

Kontaktdonet CA/5015 från ITT Cannon är perfekt för tillämpningar inom försvar, järnväg, flyg och industri, samt för fabriksautomation och robotteknik. Serien har fem olika polarisationer som gör att användaren kan säkerställa att komponenterna monteras i rätt riktning för att förhindra skadliga kretsar. Kontaktdonen finns med en mängd olika pläteringsalternativ: kadmium, tenn-zink (J-plätering), ZinkNickelBlueGen, ZinkKoboltSvart och nickelblandningar. Kontaktdonen uppfyller även RoHS (begränsning av farliga ämnen), en EU-förordning som reglerar användningen av vissa farliga material i elektrisk och elektronisk utrustning.

Sammanfattning

Att elektronisk och elektrisk utrustning fungerar i krävande miljöer blir allt viktigare inom olika branscher, som t.ex. diskret tillverkning, olje- och gasanläggningar, sol- och vindteknik samt industriella verksamheter som gruvdrift. Med tanke på att många av dagens industriella och militära insatser bygger på realtidsdata behöver datorhårdvara och sensorer testas i fält för att stödja en robust infrastruktur på fältet. Robusta kontaktdon som kontaktdonsserien CA/5015 från ITT Cannon har en viktig roll i genomförandet av datadriven verksamhet inom alla branscher.