Práticas recomendadas para a seleção de conectores robustos

Para garantir que os dados, sinais ou alimentação fluam entre os diferentes componentes de um sistema, são necessários conectores que interligam os equipamentos essenciais. Por exemplo, os conectores direcionam a saída de um microfone para um amplificador. Da mesma forma, conectar fontes de alimentação a radares e outros sistemas de comunicação, além de sensores a processadores de dados para contar com sinais analógicos ou digitais são apenas duas das muitas maneiras pelas quais os conectores são usados nas operações diárias.

A tecnologia de conectores continua evoluindo junto com os casos de uso dessas peças essenciais. Embora se espere que o setor militar continue a ser um dos maiores mercados para os conectores no futuro, a demanda não se limita apenas a este setor. A nível mundial, prevê-se que o mercado de conectores robustos cresça a um ritmo constante de 3,5% de crescimento anual composto até 2030, de acordo com o estudo de mercado da Lucintel.

Avanços na tecnologia de conectores

A tecnologia de conectores tem uma história célebre, começando com um conector circular encomendado para a aeronave Douglas DC-1 na década de 1930. James Cannon, da ITT Cannon, desenvolveu o produto. Desde então, a tecnologia de conectores — e as amplas gamas em que estes produtos estão disponíveis — evoluiu para satisfazer à demanda da indústria. Acompanhar estes novos avanços na tecnologia de conectores dá uma visão dos muitos casos de uso industrial para conectores.

Feito para altas temperaturas

As operações militares em condições climáticas extremas ou missões espaciais requerem conectores que possam não apenas suportar frio e calor severos, mas também suportar ciclos rápidos entre dois estados de temperatura dramaticamente diferentes. Os avanços na tecnologia de conectores permitiram a composição de materiais que toleram tais condições sem comprometer o desempenho.

Materiais leves

O peso sempre foi importante em aplicações aeroespaciais, onde cada grama afeta a aerodinâmica e os requisitos de combustível. Agora, o tópico está sendo pesquisado novamente, à medida que os conectores são usados em sistemas de direção autônoma, veículos eletrônicos (EVs), robótica e automação industrial. Cargas grandes e duração da bateria são incompatíveis, o que significa que os conectores estão sendo feitos com compostos leves para atender às restrições de projeto e engenharia.

Projetos modulares

As necessidades de infraestrutura mudam frequentemente e as soluções atuais podem tornar-se obsoletas amanhã. Nesses casos, uma abordagem completa de remoção e substituição de componentes é descartável e dispendiosa. Os conectores modulares resolvem este problema oferecendo a possibilidade de trocar peças de forma seletiva. Os usuários também podem misturar e combinar configurações para obter maior flexibilidade a fim de atender às necessidades personalizadas.

Miniaturização de componentes

A adoção de sensores numa variedade de casos de uso, incluindo sistemas automotivos, está impulsionando a necessidade de conectores numa gama mais vasta de tamanhos. A miniaturização ajudará os engenheiros de projeto a desenvolver circuitos compactos que possam caber em espaços mais apertados, o que está se tornando necessário numa variedade de aplicações, desde as militares até aeroespaciais e outras.

A ascensão dos conectores robustos

O crescimento da demanda por tecnologia de conectores robustos provavelmente coincide com o aumento de máquinas conectadas no setor. A IoT industrial exige a coleta de dados de sensores que podem ter que suportar uma variedade de condições severas.

Embora seja fácil imaginar que os datacenters sejam os centros de computação e informações em tempo real, as decisões baseadas em dados sustentam a maioria das operações modernas. O uso militar, nas ferrovias, aeroespacial, de petróleo e gás, na agricultura, na automação de fábricas e na robótica depende de dados em tempo real — as condições operacionais e ambientais de campo estão longe de serem ideais. O equipamento pode ter de tolerar temperaturas extremas, sujeira e tempestades de vento sem perder a integridade e a velocidade do sinal. Todo o equipamento de hardware — até os conectores utilizados para comunicações, redes, transmissão de dados e alimentação em campo — precisa ser reforçado.

Especificações exatas para conectores robustos

Nem todos os conectores robustos são iguais; uma variedade de condições operacionais determina as características do conector. Algumas práticas recomendadas antes de escolher um conector incluem:

• A aplicação de uso final: É importante considerar se o conector será utilizado em instalações médicas — caso em que poderá ter de suportar a esterilização — numa zona de guerra militar ou debaixo de água. Os conectores CA/5015 da ITT Cannon, por exemplo, são interconexões robustas projetadas para as aplicações mais exigentes. Originalmente desenvolvidos para a aviação comercial, estes conectores são agora amplamente utilizados nos setores militar, dos transportes, industrial e de equipamento pesado.
• Peso do sistema final: O peso pode afetar o desempenho de um conector simplesmente aumentando a pressão nas extremidades e causando desgaste. O peso também é importante para sistemas alimentados por bateria, como robôs ou máquinas semiautônomas, uma vez que a energia necessária para carregar peso extra pode reduzir a duração da bateria. O peso também determina o material do invólucro dos conectores. As capas feitas de alumínio leve diminuem o peso final.
• Segurança cibernética e a necessidade de sigilo: As operações militares exigem particularmente sistemas que possam evitar a detecção pelo inimigo. Isto requer técnicas de blindagem especiais em conectores robustos. As carcaças superiores totalmente metálicas preservam os sinais eletrônicos e evitam a interferência eletromagnética. A série CA/5015 da ITT Cannon oferece uma vasta gama de carcaças superiores com conexões que utilizam fios individuais ou cabos com jaquetas em versões blindadas ou não blindadas.
• Forma do conector: Os conectores são entregues em uma variedade de formatos, incluindo circulares, retangulares, de lâmina ou modulares, para citar apenas alguns. Os conectores circulares são a variação mais comum para transmitir alimentação, sinal ou dados. É mais fácil alinhar os pinos durante o acoplamento, e o design circular proporciona uma vedação compacta. Os conectores circulares têm muitos pinos ou contactos dispostos num padrão de grade, específico para acomodar os vários tipos de conexões necessárias, como alimentação ou dados.

Tipos de sistemas de travamento

Depois que o conector interliga dois sistemas, ele precisa ser travado para que a conexão não se solte e afete a transmissão de alimentação, dados ou qualidade do sinal. Os sistemas de travamento mais comuns incluem um mecanismo de acoplamento roscado em forma de parafuso para manter as conexões firmemente no lugar e um push-pull, onde as conexões se encaixam quando empurradas e soltas quando puxadas. Conectores como o TBF10SL-4PS-B da ITT Cannon (Figura 1) têm um mecanismo de baioneta, que tem pinos e ranhuras que se fixam no lugar com uma torção.

Destes, o mecanismo de acoplamento roscado oferece uma resistência superior à vibração, o que é especialmente útil em aplicações aeroespaciais e militares.

Figura 1: O conector circular robusto TBF10SL-4PS-B da ITT Cannon usa um mecanismo de travamento por baioneta. (Fonte da imagem: ITT Cannon, LLC)

Ciclos de acoplamento

Um ciclo de acoplamento é o processo pelo qual o plugue e o receptáculo se conectam e desconectam. Conectar e desconectar repetidamente o equipamento pode causar desgaste nos cabos do conector. Como resultado, os conectores são dimensionados pela quantidade de ciclos de acoplamento que podem suportar. Uma unidade confiável pode lidar com centenas desses acoplamentos sem danos significativos.

Proteção contra ingresso

A Comissão Eletrotécnica Internacional (sigla em inglês IEC) instituiu uma série de classificações para avaliar a eficácia com que o equipamento elétrico pode afastar perigos como a sujeira e a água. Estas classificações são especialmente importantes em operações militares, onde o equipamento tem de funcionar em condições severas, como poeiras e granizo, e onde o desempenho é testado regularmente. A exposição repetida a areia abrasiva ou a água pode corroer os cabos eletrônicos, levar a uma fraca transmissão de sinal e criar barreiras que impedem conexões fortes. Os ambientes extremos exigem normalmente que os conectores tenham uma classificação de IP68 ou superior.

Estas estipulações e uma série de outras são as que os conectores de especificação militar (MIL-SPEC) cumprem. Os conectores circulares normalmente seguem as normas MIL-SPEC, como a MIL-DT-5015, que os conectores CA/5015 da ITT Cannon cumprem (Figura 2). Estes conectores circulares funcionam bem numa vasta gama de condições de temperatura de -55°C a +200°C.

Figura 2: Os conectores CA/5015 da ITT Cannon são soluções robustas e versáteis para ambientes exigentes (Fonte da imagem: ITT Cannon, LLC)

Os conectores CA/5015 da ITT Cannon são ideais para aplicações de defesa, ferroviárias, aeroespaciais e industriais, bem como para automação de fábrica e robótica. A série oferece cinco polarizações diferentes através das quais os usuários podem garantir que os componentes são acoplados na orientação correta para evitar danos nos circuitos. Os conectores são fornecidos com uma variedade de opções de metalização: cádmio, estanho-zinco (metalização J), zinco-níquel BlueGen, zinco-cobalto-preto e composições de níquel. Os conectores também estão em conformidade com a RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas), um regulamento da União Europeia que supervisiona a utilização de determinados materiais perigosos em equipamento elétrico e eletrônico.

Conclusão

O funcionamento vital de equipamentos eletrônicos e elétricos em ambientes severos está se tornando cada vez mais necessário em vários setores, incluindo manufatura discreta, usinas de petróleo e gás, tecnologias solares e eólicas e operações industriais, como mineração. Como muitas das operações industriais e militares atuais são executadas com dados em tempo real, o hardware e os sensores de computação precisam de equipamentos testados na linha de frente para suportar uma infraestrutura de campo robusta. Conectores robustos, como a série de conectores CA/5015 da ITT Cannon, desempenham um papel fundamental na realização dessa missão de operações baseadas em dados em todos os setores.