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OMRON 欧姆龙电子工程师必备:连接器基础知识篇
发布时间:2022-11-24        浏览次数:83        返回列表
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连接器的基础知识来了

 

众所周知,连接器是以连接或断开电器回路为目的而使用的电子部件,它负责将电流电压或光信号从一个导体传入另一个导体,在诸多行业中有着广泛的应用。当前,中国已经发展成为全球zui大的连接器市场,近几年,技术的发展及数字化的普及,也推动了连接器的研发创新。

 

欧姆龙凭借设计和工艺优势,顺应行业发展趋势,开发出大量小型化、支持高频信号传输和自动化作业、且无需焊接等特别工具及程序,通过手工或简单的工具,就能连接或切断电路,操作更便捷使用成本更低的连接器产品,以满足客户日益提升的需求。

这里我们将继续通过四大版块为您总结

设计及使用连接器必须掌握的基础知识

 

 

 

 

 

基础篇

连接器的种类繁多,通过这一版块您将了解连接器的常见种类和分类,其不同的结构和使用的元件,为您经后选对连接器打好基础。

连接器定义

连接器是指以连接或断开电器回路为目的而使用的部品、零件。无需焊接等特别工具及程序。通过手工或简单的工具,连接或切断产品。
      

连接器的说明图

连接器种类繁多,但大致分为独立使用的单片型、由插头和插座构成的双片型共两种,单片型直接将印刷基板或电线连接于连接器。
双片型分为插头和插座两部分,插头与插座的嵌合部位称为接触部,安装印刷基板或电线的部位称为连接部。
    


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单件式和双件式的使用说明。
连接器连接部和接触部的图示。

种类和分类

连接器大致分为4种连接形态。

1. 通过电线连接基板与基板:板对线

     
平行连接转接垂直连接

2. 直接连接基板与基板:板对板

      
堆叠连接平行连接垂直连接

3. 连接设备与设备:输入/输出(I/O)

    
连接设备与设备

4. 其他:短路连接器、IC插座等

       
短路连接器

结构和原理

结构

连接器种类繁多,且结构和使用的元件也各不相同,但基本结构由接触件、外罩构成。

接触件: 连接时相互进行电气连接所需的触针。
外罩: 装有接触件的主体部分(一般由绝缘体构成)

其他元件根据连接器的种类、用途进行增设。以下为D-sub连接器范例。

 

外壳: 收纳绝缘体和接触件的外罩
孔眼: 固定外罩和外壳的扣件

 

 

技术篇

连接器的好坏主要通过它的额定值/性能来体现,这也是电子工程师在选择连接器时zui关注的四大性能,即:电气性能、机械性能、环境性能、安装性能

连接器基础知识:技术篇

额定值/性能

连接器的额定值/性能一般分为以下4个主要项目。

1. 电气性能

额定电压、额定电流、接触电阻、绝缘电阻、耐电压等

2. 机械性能

插拔力、插拔耐久性、耐振动性、耐冲击性等

3. 环境性能

耐热性、耐寒性、耐湿性、抗气性等

4. 安装性能

焊接性、焊接耐热性等

电气性能

1. 额定电流

电气、机械特性无老化且可连续流动的zui大电流。

2. 额定电压

电气、机械特性无老化且可连续施加的电压。

3. 接触电阻

在规定条件下接合的接触件电力电阻。
通常将向接触电阻施加导体电阻的电阻(综合电阻)称为接触电阻,稳定性比电阻值的大小更加重要。

4. 绝缘电阻

绝缘接触件之间的电阻。

5. 耐电压

向绝缘的金属部之间施加1分钟的电压时,不会导致绝缘性能受损的限值。

机械性能

1. 插入力、拔出力(拉力)

在使连轴器或类似设备不工作的状态下完全插入或拉出一对连接器所需力度。

2. 插拔耐久性

指得到保证的连接器拔出插入次数,也称为插拔次数。
主要取决于接点的接触压力及镀层规格。

欧姆龙认为,耐环境性能是决定连接器接触可靠性的重要因素,插拔耐久性的规格取决于耐环境性较差的镀镍层外露所需次数。

参考:基本镀金厚度和插拔次数
(部分机型不受此限)

0.15μm: 50回

0.4μm: 200回

0.76μm: 400回

接触部表面的镀金层会伴随插拔次数逐渐磨损且镍镀层开始外露,但由于镍比金硬且具有更好的耐磨性,镀层厚度也比金更厚,所以材料(主要是铜合金)插拔次数可远远超出保证次数。如果只是执行单纯的插拔动作,那么即使在镍镀层外露的状态下也可以保持较低和稳定的接触电阻,只从接触电阻值来看毫无问题。

但是,如果在恶劣环境下使用这种状态的产品,接触电阻则可能因镍腐蚀而上升,且进入不稳定状态。
基于对上述现象的考量,欧姆龙基于镀金磨损状态设定插拔次数,对于超出设定次数的产品建议进行更换。

其他性能

在各种环境下对连接器的使用环境条件和经年老化的影响进行了测试,耐振动、耐冲击、各种环境性能、安装性能均已得到保证。
此些项目一般均以单独项目逐一执行设定,并非综合条件和基准。

 

此外,连接器根据其功能或结构,有时会设定自定义性能。其中包括锁定强度、电线牵拉强度等各种性能。

 

 

 

使用篇

如何正确使用连接器,以延长其使用寿命?使用连接器可能会出现哪些故障,如何预防?这些超有用的产品维护知识可以帮助您有效减少设备运营成本降低停产风险想要了解详情吗?就在使用篇,小欧全帮您归纳好了~

 

使用注意事项

1. 使用温度范围

使用温度范围包括连接器通电所致自身温度上升部分。
也就是以下所示范围。

使用环境温度 + 连接器自身温度上升部分 ≦ 使用温度范围上限

2. 保存温度范围

保存温度范围是连接器在封箱状态下保存时的条件。
在安装于印刷基板后且尚未通电的状态下保存时,适用使用温度范围。

3. 连接器的电线、印刷基板的规格

请使用适用于所用连接器的电线规格(尺寸、材质等)、印刷基板规格(基板厚度、基板通孔规格等)产品。
此外,请使用合理的工具、设备等进行连接。

4. 连接器的插拔

  • 请笔直插拔连接器。
  • 请插入至深处。
  • 如果需要锁定,请确认已经锁紧。
  • 拔出时,请确认已经解锁。

还有其他各种注意事项。请查看商品目录、规格书后再使用。

连接器使用中所生故障

连接器的故障主要分为3大类。

1. 初期故障

使用前发生故障

  • 助焊剂过度附着/清洗液飞溅并附着于接点所致接触不良
  • 基板涂料附着于接点所致接点凝固而造成接触不良

2. 偶发故障

主要因机械应力导致的突发故障

  • 产品掉落/碰撞
  • 直接拉扯电缆导致连接器损坏
  • 逆向插入导致连接器损坏

3. 磨损故障

作为应用使用中发生故障

  • 插拔超出插拔次数导致接点部镀层剥落、腐蚀、传导不良
  • 在超出使用温度范围的高温环境下使用使接点部接触器力度减弱而无法获得充足的接触压力,从而导致瞬间断开或接触不良
  • 操作锁扣超出插拔次数,锁扣因磨损而损坏

请在使用时严守使用注意事项,以防发生上述故障。

连接器寿命

关于连接器寿命(一般寿命概念)

连接器的寿命包括接触不良或损坏等,而连接器本身对于这种寿命并无时间概念。

达到寿命可能是机械老化、环境恶化、电力老化等所致。
但是,在任何情况下,判断都取决于将哪种状态视为已达寿命。
根据连接器的使用环境、或老化状态、所用应用对连接器的要求等级等而变化。

连接器属于构件(连接元件),此元件本身并非使某物体移动(主动元件)或获取某种力量自身移动(被动元件)的元件,所以在连接器单体上通过接触电阻、插拔次数等进行判断。

 

安全标准篇

连接器是电子产品中不可缺少的部件,对制造商而言要确保产品能在全球市场上流通,就要熟悉各国针对连接器制定的标准。这些标准,有的为了处于与区域内其它电子部件兼容性的考虑,有的则基于安全因素。在这个版块您将了解到目前全球范围内与连接器标准相关的所有信息。

连接器标准

连接器标准大致分为2大类。

  • 规定连接器的标准
  • 采用标准连接器的通信标准等其他标准

规定连接器本身的标准中包括规定连接器配置的标准、基于通信标准规定连接器规格的标准等。

规定连接器本身的标准范例

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DIN41612标准
DIN标准是德国工业协会标准。在众多的标准号中有几个规定连接器的编号,其中zui有名的就是DIN41612标准(一般是称为DIN连接器的基板对基板连接器)。其他还有规定圆型连接器的标准。
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MIL-C-83503标准
MIL标准是美国标准。此标准也和DIN标准同样具有各种标准号,其中连接器相关的标准号MIL-C-83503标准(一般称为MIL连接器的平型电缆连接器)zui为有名。
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IEC61076-4-101标准
IEC标准是全球标准。
此IEC61076-4-101标准是2mm间距HM连接器的标准。
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USB标准
此标准是称为UniversalSerialBus的通信标准,但连接器本身在此标准范围内进行规定。

采用标准连接器的通信标准等其他标准范例

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VME Bus标准
VME Bus(Versa Module Eurocard)标准是机械构架系统的通信标准,是采用了DIN41612连接器的标准。
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Compact PCI标准
Compact PCI标准是以3U或6U的Eurocard为基准的工业计算机标准规格。
采用了IEC61076-4-101标准的HM连接器。
Compact PCI标准中规定了独立的信号配置,与IEC61076-4-101的端子号不同。
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RS-232C标准
RS-232C(Recommended Standard 232 version C)是EIA制定的标准化标准,正式名称为TIA/EIA-232-E。
此规格广泛用于COM端口上的调制解调器或打印机等外围设备的连接,D子连接器的25极、9极常用于端子上。

安全标准的定义

所谓安全标准,是为了防止使用电气设备的消费者遭受触电或火灾的危险而对设备本身或构成元件规定的基准,也是防止事故的zui低基准。各国对于电压状况、气候条件、安全的观念存在差异,所以分别制定并运用自定标准。

连接器获取该标准认证后,为适用了该连接器的设备申请标准认证时,可免除连接器的测试。

 




 

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