2019年04月24日 | 满足当前工业应用中的连接需求

2019-04-24 来源：eefocus

在全球各个地区，工业控制/自动化应用和普及率越来越高，这主要是出于降低运营成本和提高生产效率两方面的需要，各家公司希望将传统上由人力承担的一些任务转移到由机器完成。这些要求导致出现了更复杂的系统设置，其中从感测/监控设备获取的大量低延迟数据分布在整个系统内部。工业环境下，工厂车间对于通过任何形式集成到电子设备的电子元件都是一个极具挑战性的环境，在本文中，我们将具体介绍这种环境如何影响连接器的选用。

工业应用中的连接是一个非常重要的方面，因此提供这些功能的组件需要足够牢固以便能够可靠地运行。在这种工业环境下，电子设备有可能持续暴露在高温环境，也可能会受到强烈冲击或强烈振动，如果其中任何一项导致连接中断，会造成电力或数据不能够按预期被系统传输，因而可能因此造成严重的经济损失。同时，确定故障，定位失效部件，并随后更换相关部件都可以造成生产线长时间停运。而有缺陷的部件也可能位于非常难以触及和更换的某个位置，这将使问题进一步复杂化。

设备维修导致的停机时间会对生产和产量产生重大影响。在工业加工厂中，其影响可能更为严重。在这些应用场合，组件故障甚至可能会导致生命危险。因此，应该认真考虑可能影响连接器功能完整性的众多因素。

另一个需要注意的问题是，在工业基础设施中，通常都有非常严格的空间限制，只留下很少的空间用来安装电路板和电路。目前工业领域正在向工业4.0/工业物联网（IIoT）迈进，这意味着需要在自动化系统中构建更高级别的功能，以便可以获得有助于提高效率水平的更有价值信息。在此过程中，工程师将面临更大的压力，他们不仅需要应对电路板占用空间的挑战，还需要考虑如何将这些电路板紧密地堆叠在一起。

在工业应用中部署的系统越来越复杂，但部署可用的空间却越来越少，因而需要使用更高密度的产品布局。设备中使用的部件不仅要必须适应可用的密闭空间，而且也不应该影响或阻碍系统热管理（例如阻碍流经电路板的气流）。几年前2毫米间距连接器是业界完全可以接受的产品，但现在却要求使用更窄间距的薄形连接器。通常建议采用耐用的塑料结构，以最大限度地提高机械强度，同时一个默认的要求是必须要满足强制性的宽工作温度范围。

在这种空间受限的环境中，盲配通常是不可避免的要求，因此互连技术也必须适应这种需求，避免错配（以及可能造成的损害）至关重要。

连接器还应具备绝缘能力，以应对工业电压和偶尔异常负载造成的电压尖峰。虽然某些连接器可能处在难以触及的位置，但其他连接器可以轻松到达，如果需要定期测试或重新配置系统，则支持多个插接循环变得非常重要，必须考虑满足这种需求。

找到能够满足此类应用所需牢固性和紧凑性要求的最佳解决方案可能很困难，并且在大多数情况下需要做出妥协。工程师们需要依赖具备更加小型化外形的连接器，而这些连接器在能够提供更多触点的同时，仍能应对可能缩短这些组件寿命的环境条件。基本的生产惯例也要求这些工业连接器还必须支持自动装配程序。

工程师有几种可能的选择。首先，他们可以决定使用具备标准性能的现成产品。无可否认，这将有助于将投资保持在最低限度，而且，这种方法能够快速、简单地执行。然而，这种方式的确意味着最终可能失败的巨大风险，因为无法确定所选择的连接器是否能够长期满足运营需求。

第二种替代方案是采用高可靠性连接器（具备军事或航空航天应用的可靠性），但不可避免的是这将导致更高的单位成本。另一种选择方案是采用定制化的方式，其结果将是一个非常适合具体系统要求的连接器解决方案，但同样会伴随较高的财务支出，并可花费大量时间和工程成本。还应该注意的是，如果将来系统要求发生变化，定制连接器将不再合适，那么以前的所有工作都将白白浪费，需要重新设计。总之，所有这些选择都有一些相关的缺点。

为了更全面地满足上面讨论的基本要求，Harwin经验丰富的技术团队已经构建了一系列新的板对板连接器，该系列产品将能够满足高密度安装的需求，并且在现有PCB连接器产品组合中基础上提供了更强大的功能，该团队由此推出了Archer Kontrol产品。

Harwin公司Archer Kontrol产品系列的组件示例

这些节省空间的1.27mm间距互连解决方案适用于各种复杂的工业应用，具有很高的机械强度和灵活性，每个触点的额定电流为1.2A，有12、16、20、26、40、50、68或80引脚版本可供选择，适用于边对边（edge-to-edge）、并行板对板或直角母板到子板方向连接。同时具有各种不同的堆叠高度，以提供更大的设计灵活性，因此电路板可以根据其余设备布局以适当的间距堆叠在一起。

由于其完全包覆型（shrouded）设计，这些连接器能够耐受强大的振动和其他机械力，而护罩的极化和宽大的引入倒角则非常有利于盲配过程。这些产品支持500次插配/分离循环，具有超过1000MΩ的绝缘电阻，可经受500V AC，工作温度范围为-55℃～+ 125℃。这些表面贴装元件以卷带格式提供，非常适合贴片机的使用。

Harwin 工业物联网连接器

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