Kuidas disainis pistikuid valida?

Elektriühendusi (edaspidi pistikud), tuntud ka kui pistikupesad, kasutatakse laialdaselt erinevates elektriahelates vooluahelate ühendamiseks või lahtiühendamiseks. Pistikute töökindluse parandamine on eelkõige tootja kohustus. Pistikute laia valiku ja kasutusala tõttu on aga õige pistiku valimine ka pistikute töökindluse parandamise oluline aspekt.
Pistikute klassifitseerimise meetodid on erinevad.
Vastavalt sagedusele on kõrge{0}}sagedusega pistikud ja madala{1}sagedusega pistikud;
Välimuse järgi on ringikujuliselt ühendatud masinad ja ristkülikukujulised ühendatud masinad;
Vastavalt nende kasutamisele on olemas pistikud trükiplaatide, kappide, heliseadmete, toiteallikate, eriotstarbeliste pistikute jms jaoks.
Tänane põhiarutelu on selle üle, kuidas valida madala{0}sagedusega pistikuid (sagedustega alla 3 MHz)
1, elektrilised parameetrid
Pistik on elektromehaaniline komponent, mis ühendab elektriahelaid. Seetõttu tuleb pistiku valimisel kõigepealt arvestada pistiku enda elektrilisi parameetreid.
nimipinge
Nimipinge, tuntud ka kui tööpinge, oleneb peamiselt pistikus kasutatavast isolatsioonimaterjalist ja kontaktpaaride vahekaugusest.
Mõned komponendid või seadmed ei pruugi olla võimelised täitma ettenähtud funktsioone alla nende nimipinge. Pistiku nimipinge all tuleks tegelikult mõista tootja soovitatud maksimaalset tööpinget. Põhimõtteliselt võivad pistikud normaalselt töötada nimipingest madalamal pingel.
Seetõttu peame valima nimipinge mõistlikult, lähtudes pistiku vastupidavuse pinge (elektritugevuse) indeksist, kasutuskeskkonnast ja ohutustaseme nõuetest.
nimivool
Nimivool, tuntud ka kui töövool. Sarnaselt nimipingega võivad konnektorid üldiselt töötada normaalselt alla nimivoolu.
Pistikute projekteerimisprotsessis täidetakse nimivoolu nõuded pistiku termilise disainiga, sest kui vool liigub läbi kontaktipaari, tekitab kontaktpaar juhtme takistuse ja kontakttakistuse olemasolu tõttu soojust. Kui selle soojuse teke ületab teatud piiri, kahjustab see pistiku isolatsiooni ja põhjustab kokkupuutel pinnakatte pehmenemist, mis põhjustab talitlushäireid.
Seetõttu on nimivoolu piiramiseks vaja piirata temperatuuri tõusu konnektori sees, et see ei ületaks määratud arvutuslikku väärtust. Valimisel tuleb tähelepanu pöörata sellele, et mitme-tuumaliste pistikute puhul tuleb nimivoolu kasutamiseks vähendada.
Sellele tuleks pöörata suuremat tähelepanu tugeva voolu korral, näiteks 3,5 mm kontaktpaari puhul nimivooluga 50 A. 5 südamiku kasutamisel tuleks nimivoolu aga vähendada 33%, mis tähendab, et iga südamiku nimivool on vaid 38A. Mida rohkem südamikke on, seda suurem on reitingu vähenemine.
kontakti takistus
Kontakttakistus viitab takistusele, mille tekitavad kontaktpiirkonnas kaks kontaktjuhti.
Valides tuleb tähelepanu pöörata kahele probleemile:
Esiteks on pistiku kontakttakistuse indeks tegelikult kontakttakistus, mis hõlmab kontakttakistust ja kontakti juhtme takistuse suhtes. Tavaliselt on juhi takistus suhteliselt väike, seetõttu nimetatakse kontakttakistust paljudes tehnilistes kirjeldustes kontakttakistuseks.
Teiseks on väikeseid signaale ühendavates ahelates oluline tähele panna, millistel tingimustel antud kontakttakistuse indeksit testitakse, kuna kontaktpind võib nakkuda oksiidikihtidele, õliplekkidele või muudele saasteainetele, mille tulemuseks on kahe kontaktkomponendi pindadel kiletakistus. Kilekihi paksuse kasvades suureneb takistus kiiresti, muutes kilekihi halvaks juhiks. Siiski võib kilekiht läbida mehaanilise purunemise kõrge kontaktrõhu korral või elektrilise purunemise kõrge pinge ja suure voolu korral.
Varjestus (anti-häired)
Kaasaegsetes elektri- ja elektroonikaseadmetes seab komponentide tihedus ja nendega seotud funktsioonid elektromagnetilistele häiretele ranged piirangud. Seega on pistikud sageli ümbritsetud metallkestadega, et vältida sisemist elektromagnetkiirgust või välistest elektromagnetväljadest tulenevaid häireid.
Madalatel sagedustel võivad ainult magnetmaterjalid pakkuda märkimisväärset varjestust magnetväljade eest. Siinkohal kehtivad metallkesta elektrilise järjepidevuse kohta teatud eeskirjad, nimelt korpuse kontakttakistus.
2, Ohutusparameetrid
isolatsioonitakistus
Isolatsioonitakistus viitab takistuse väärtusele, mis saadakse pistiku isolatsiooniosale pinge rakendamisel, mille tulemuseks on lekkevool isolatsiooniosa pinnal või selle sees.
Seda mõjutavad peamiselt isolatsioonimaterjalid, temperatuur, niiskus, saastumine ja muud tegurid. Ühenduste näidistel toodud isolatsioonitakistuse väärtused on üldiselt indikaatorid standardsetes atmosfääritingimustes ja teatud keskkonnatingimustes võivad isolatsioonitakistuse väärtused erineval määral väheneda.
Pöörake tähelepanu ka isolatsioonitakistuse katsepinge väärtusele. Erinevate pingete rakendamine isolatsioonitakistuse (M Ω) =isolaatorile rakendatud pinge (V) / lekkevoolu (μ A) alusel annab erinevaid tulemusi. Pistikute testimisel jagatakse rakendatav pinge tavaliselt kolmeks tasemeks: 10 V, 100 V ja 500 V.
survekindlus
Pingetakistus viitab kriitilisele pingele, mida kontaktpaar suudab kindlaksmääratud aja jooksul taluda vastastikku isoleeritud osade või isoleeritud osade ja maanduse vahel ja mis on nimipingest kõrgem ilma riket põhjustamata. Seda mõjutavad peamiselt kontaktkaugus, roomamiskaugus, geomeetriline kuju, isolatsioonimaterjal, keskkonna temperatuur ja niiskus ning atmosfäärirõhk.
süttivus
Ükski pistik ei saa töötada ilma vooluta, mis kujutab endast tulekahjuohtu. Seetõttu ei ole pistikud vajalikud mitte ainult süttimise vältimiseks, vaid ka selleks, et nad saaksid süttimise või tulekahju korral lühikese aja jooksul ise kustuda. Valides tuleks tähelepanu pöörata leekiaeglustavatest ja isekustuvatest isolatsioonimaterjalidest{2}} valmistatud elektriühendustele.
3, mehaanilised parameetrid
Kontaktrõhk (ühe jala eraldusjõud ja kogu eraldusjõud)
Kontakti rõhk konnektoris on oluline näitaja, mis mõjutab otseselt kontakttakistuse suurust ja kontaktipaari kulumist.
Enamikus struktuurides on kontaktrõhu otsene mõõtmine üsna keeruline. Seetõttu mõõdetakse kontaktrõhku sageli kaudselt ühe jala eraldusjõuga. Ümmarguse avaga kontaktpaaride puhul kasutatakse tavaliselt kindlaksmääratud raskusega standardtihvte, et testida emase kontaktdetaili võimet raskust hoida. Üldjuhul on standardtihvti läbimõõt -5 μm, mis on isase kontaktdetaili läbimõõdu alumine piir.
Kogu eraldusjõud on tavaliselt kaks korda suurem kui ühe jala ülemise joone eraldusjõudude summa. Kui kogu eraldusjõud ületab 50N, on käsitsi ühendamine ja lahti ühendamine juba üsna keeruline. Muidugi võib mõne testimisseadme või erinõuete puhul kasutada null-sisestusjõu pistikuid, automaatseid väljalangemisühendusi jne.
mehaaniline eluiga
Pistikute mehaaniline eluiga viitab sisestamise ja eemaldamise elueale, mis on tavaliselt määratud 500–5000 korda.
Määratud mehaanilise eluea saavutamisel ei tohiks pistiku kontakttakistus, isolatsioonitakistus ja vastupidavuspinge ületada määratud väärtusi.
Rangelt võttes on praegune mehaaniline eluiga ebamäärane mõiste. Mehaaniline eluiga peaks olema teatud suhe ajaga, 500 kasutuskorda 10 aasta kohta ja 500 kasutuskorda 1 aasta kohta, ilmselgelt on olukord erinev. Praegu pole aga ökonoomsemat ja teaduslikumat meetodit selle mõõtmiseks.
Võtke ühendust numbri ja ava omadustega
Kontaktpaaride arvu saab valida vastavalt vooluringi vajadustele, arvestades pistiku mahtu ja kogu eraldusjõudu. Mida suurem on kontaktpaaride arv, seda suurem on nende maht ja suhteliselt suurem kogu eraldusjõud. Mõnel juhul, kui on vaja suurt töökindlust ja maht seda võimaldab, saab ühenduse usaldusväärsuse parandamiseks kasutada kahe paari kontaktipaari paralleelühenduse meetodit.
Pistikute pistikutes ja pesades on tihvtid (isaskontaktid) ja pistikupesad (emakontaktid) kokkupanekuks üldiselt vahetatavad. Tegelikus kasutuses saab valiku teha pistiku ja pistikupesa pingeseisundi põhjal mõlemas otsas. Kui pistikupesa vajab pidevat laadimist, võite valida pistiku-sisenemisavaga pistikupesa, sest pistiku-sisenemisavaga pistiku pingestatud kontaktid on maetud isolatsiooni sisse, mistõttu on inimkeha jaoks pingestatud kontaktide puudutamine suhteliselt ohutu.
pilt
Vibratsioon, löök, kokkupõrge
Peamine kaalutlus on kontaktpaaride elektriline järjepidevus vibratsiooni, löögi ja pistiku kokkupõrke ajal kindlaksmääratud sageduse ja kiirenduse tingimustes.
Selle dünaamilise pingeseisundiga kokkupuutel tekib hetkelise vooluahela katkemise nähtus. Ettenähtud hetkeline pausiaeg sisaldab üldiselt 1 μs, 10 μs, 100 μs, 1 ms ja 10 ms. Oluline on pöörata tähelepanu sellele, kuidas määrata kontaktpaaride hetkeliste katkestuste esinemist.
Praegu arvatakse üldiselt, et kui pingelang suletud kontaktipaaril (kontaktil) ületab 50% toiteallika elektromotoorjõust, saab kindlaks teha, et suletud kontaktpaar (kontakt) on rikkis. See tähendab, et mööduva katkestuse kindlakstegemiseks on kaks tingimust: kestus ja pingelangus, mis mõlemad on hädavajalikud.
ühendusviis
Pistik koosneb üldiselt pistikust ja pistikupesast, kus pistikut tuntakse ka vaba otsa pistikuna ja pistikupesa on tuntud ka kui fikseeritud pistikut. Ahelade ühendamine ja lahtiühendamine saavutatakse pistikute ja pistikupesade sisestamise ja lahtiühendamise kaudu, mis annab alust erinevatele pistikute ja pistikupesade ühendamismeetoditele.
Ringikujuliste pistikute jaoks on peamiselt kolm meetodit: keermestatud ühendus, bajonettühendus ja iselukustuv (tihvt) ühendus.
Nende hulgas on kõige levinumad keermestatud ühendused, mille eeliseks on lihtne töötlemistehnoloogia, madal tootmiskulu ja lai rakendus. Aeglane ühenduse kiirus ei sobi aga olukordadeks, mis nõuavad sagedast sisestamist ja kiiret ühendust.
Tänu kolme bajonetipesa pikemale juhtmestikule on bajonettühendusel kiirem ühenduskiirus, kuid selle valmistamine on keerulisem ja ka maksumus kõrgem.
Iselukustuv (pin) ühendus on kolmest ühendusviisist kiireim. See ei nõua pöörlevat liikumist, vaid ainult lineaarset liikumist ühendamise, eraldamise ja lukustamise funktsioonide saavutamiseks. Tänu oma push-tõmbeühendusmeetodile sobib see ainult väikese eraldusjõuga pistikute jaoks. Tavaliselt on see väikestes pistikutes tavalisem.
Paigaldusmeetod ja välimus
Pistikute paigaldamine hõlmab eesmist ja tagumist paigaldust ning paigaldus- ja kinnitusmeetodid hõlmavad neete, kruvisid, kinnitusrõngaid või pistiku enda kiirlukustamist. Samuti on olemas teatud tüüpi pistikud ja pistikupesad, mis on mõlemad vaba otsa pistikud, mida nimetatakse releepistikuteks.
Pistikute välimus on väga erinev ja kasutajad valivad peamiselt sirgete, kumerate juhtmete või kaablite välisläbimõõdu, korpusega kinnitamise nõuete, mahu, kaalu ja metallvoolikute ühendamise vahel. Paneelidel kasutatavate pistikute puhul peavad kasutajad valima ka esteetika, kuju, värvi ja muude aspektide hulgast.
pilt
4, Keskkonnaparameetrid
Keskkonnaparameetrid hõlmavad peamiselt ümbritsevat temperatuuri, niiskust, äkilisi temperatuurimuutusi, atmosfäärirõhku ja söövitavat keskkonda. Keskkond, kus pistikuid kasutatakse, hoitakse ja transporditakse, mõjutab oluliselt nende toimivust, mistõttu tuleb valida sobivad pistikud tegelike keskkonnatingimuste alusel.
ümbritseva õhu temperatuur
Pistiku metall ja isolatsioonimaterjalid määravad pistiku töökeskkonna temperatuuri. Kõrge temperatuur võib kahjustada servamaterjali, põhjustades isolatsioonitakistuse ja pingetaluvuse vähenemise; Metallide puhul võivad kõrged temperatuurid põhjustada kontakti elastsuse kaotamist, kiirendada oksüdatsiooni ja põhjustada katte riknemist. Tavaline ümbritseva õhu temperatuur on -55-100 kraadi, mis võib eriolukordades olla kõrgem.
niiske
Suhteline õhuniiskus üle 80% on elektrikatkestuse peamine põhjus. Niiske keskkond põhjustab veeauru neeldumise ja difusiooni isolaatorite pinnal, mis võib kergesti vähendada isolatsioonitakistust allapoole M Ω taset. Pikaajaline kokkupuude kõrge niiskusega keskkonnaga võib põhjustada füüsilist deformatsiooni, lagunemist ja toodete eraldumist, mille tagajärjeks on hingamismõjud, elektrolüüs, korrosioon ja pragunemine. Eriti seadmete väliste pistikute puhul tuleb sageli arvestada keskkonnatingimustega, nagu niiskus, vee imbumine ja saaste, ning sel juhul tuleks valida pitseeritud pistikud. Veekindlate ja tolmukindlate pistikute puhul kasutatakse üldiselt märgistamiseks kesta kaitsetaset GB4208.