Protéger les entrées d'alimentation CC non raccordées avec des jacks cylindriques étanches IP68

Pour les dispositifs et systèmes électroniques qui sont la plupart du temps débranchés, l'entrée d'alimentation CC peut constituer un point faible en matière de fiabilité. Un jack exposé peut être vulnérable aux projections d'eau, à la poussière et à d'autres risques environnementaux. Ces conditions peuvent présenter des risques inacceptables pour les systèmes portables et alimentés par batterie, tels que les équipements de test, les dispositifs médicaux et les équipements tactiques.

Ce problème est particulièrement critique pour les systèmes qui dépendent de l'écosystème classique de fiches cylindriques, avec sa multitude d'offres standardisées. Bien qu'il soit possible d'ajouter une protection contre les infiltrations aux interfaces de fiches cylindriques, cela peut réduire les avantages de cette approche normalisée. Le défi consiste à offrir une protection contre les risques environnementaux tout en préservant la simplicité et la praticité de la fiche cylindrique de base.

Cet article explore les défis liés à l'étanchéité hors raccordement pour les concepteurs de systèmes électroniques. Il présente ensuite des jacks cylindriques d'alimentation CC de Switchcraft et montre comment ils peuvent être utilisés, avec des fiches d'alimentation compatibles, pour relever ces défis.

Comment protéger un jack cylindrique d'alimentation CC inutilisé

Les fiches cylindriques sont depuis longtemps le choix par défaut pour la distribution d'alimentation CC dans les équipements portables, et ce pour de bonnes raisons. Elles sont simples, durables et faciles à intégrer dans un circuit. Elles prennent en charge une puissance relativement élevée et sont faciles à utiliser. Plus important encore, elles sont faciles à connecter et à déconnecter et peuvent résister à des milliers de cycles de raccordement.

Cependant, les fiches cylindriques classiques ne sont pas réputées pour leur résistance aux intempéries. Cela peut poser un problème pour les équipements susceptibles d'être utilisés à l'extérieur, exposés à la poussière ou à des graviers, ou soumis à des lavages ou à une immersion dans des liquides.

Heureusement, il existe de nombreuses façons de protéger une connexion cylindrique contre les risques environnementaux. Des surmoulages protecteurs, des mécanismes de verrouillage et d'autres adaptations peuvent fournir une connexion étanche entre la fiche et le jack. Lorsque le dispositif est débranché, des solutions telles que des capuchons anti-poussière peuvent protéger le jack non raccordé.

Ces solutions présentent toutefois leurs propres inconvénients. D'une part, les modifications apportées à la conception d'une fiche cylindrique classique peuvent réduire la flexibilité qui fait tout l'intérêt de ces connecteurs. Mais un problème plus important concerne ce qui se passe lorsque le dispositif est débranché. Des accessoires tels que des capuchons anti-poussière doivent être appliqués après chaque déconnexion, ce qui augmente le risque d'erreur humaine. En outre, ces solutions complémentaires peuvent ne pas offrir une protection suffisante contre l'immersion ou d'autres risques environnementaux.

Pour les dispositifs qui restent souvent débranchés, il peut être judicieux d'étanchéifier le jack lui-même. Ainsi, la protection ne dépend ni de l'utilisation d'une fiche cylindrique spécialisée ni du comportement de l'utilisateur.

Présentation des jacks cylindriques d'alimentation CC non raccordés étanches

Les jacks d'alimentation CC non raccordés étanches de Switchcraft (Figure 1) ont été conçus pour répondre à ce besoin. Ils utilisent une conception innovante avec un logement en silicone et un enrobage époxy qui fournit une protection continue contre les infiltrations, même lorsqu'aucune fiche n'est connectée. Les jacks répondent aux exigences IP66, IP67 et IP68 selon la norme CEI 60529, ce qui signifie qu'ils offrent une protection contre la poussière, les jets d'eau et l'immersion dans les liquides.

Figure 1 : Jack d'alimentation CC non raccordé, entièrement étanche, compatible avec les fiches cylindriques les plus courantes. (Source de l'image : Switchcraft)

Les jacks atteignent cette protection contre les infiltrations de deux manières. Premièrement, lorsque l'écrou et la rondelle de fixation sont serrés contre le panneau, le logement en silicone se comprime contre la surface opposée, formant un joint étanche autour de l'orifice de montage. Deuxièmement, l'enrobage époxy du côté de la terminaison empêche l'humidité de pénétrer par les cosses à souder ou les broches de circuit imprimé, éliminant ainsi une autre voie de fuite potentielle. L'association d'une interface en silicone comprimée au niveau du panneau et de terminaisons enrobées à l'arrière fournit une protection continue, qu'une fiche soit connectée ou non.

Toute eau qui pénètre dans l'ouverture cylindrique peut facilement être expulsée, et le jack peut sécher. Ces jacks sont donc parfaitement adaptés aux applications exigeant un nettoyage fréquent. Dans les applications médicales, par exemple, les dispositifs peuvent être entièrement désinfectés et remis en service avec un temps d'arrêt minimal.

Autre avantage, cela n'altère en rien la compatibilité. Les jacks conservent une interface cylindrique standard acceptant des fiches cylindriques standard. Pour les connexions à verrouillage plus robustes, les jacks sont également dotés d'une douille filetée 5/16-32 NEF-2A compatible avec les fiches d'alimentation CC série Z de Switchcraft. Ce niveau d'interopérabilité optimise les options de conception et profite aux utilisateurs finaux en leur permettant d'utiliser n'importe quel adaptateur CA/CC standard, ce qui élimine la nécessité de gérer des équipements spécialisés.

Les jacks sont répertoriés pour 24 V_CC à 5 A avec des matériaux standard, ou jusqu'à 7,5 A avec des matériaux haute température. Chaque jack inclut également un commutateur shunt interne qui permet une commutation automatique entre les sources d'alimentation. Cela simplifie les circuits nécessaires pour passer d'une alimentation par batterie à une alimentation externe lorsqu'un chargeur est connecté.

La durée de vie mécanique des jacks est répertoriée à 5000 cycles de connexion/déconnexion, garantissant ainsi leur longévité pour de nombreuses périodes de charge. Les jacks sont répertoriés pour une plage de températures de fonctionnement de -55°C à +85°C avec des matériaux standard ou de -40°C à +105°C pour la version haute température, offrant ainsi des options pour les environnements difficiles.

Jacks d'alimentation CC non raccordés étanches, compatibles avec les fiches cylindriques standard

Les jacks sont disponibles en trois tailles de broche centrale courantes de 1,3 mm, 2,0 mm et 2,5 mm, avec différentes options de terminaison ; cosse à souder, montage sur circuit imprimé à angle droit ou montage sur circuit imprimé droit. Un exemple typique est le 732AU (Figure 2). Ce jack de 1,3 mm utilise une terminaison à cosse à souder, un choix naturel pour les assemblages câblés à la main et les productions en petite série où la terminaison de circuit imprimé n'est pas pratique.

Figure 2 : Le jack étanche à cosse à souder 732AU offre une interface d'alimentation simple pour les assemblages câblés à la main. (Source de l'image : Switchcraft)

Le 732AU peut être associé à une fiche standard ou à la fiche cylindrique 860Z (Figure 3) de la série Z de Switchcraft. La fiche 860Z est dotée d'une broche centrale de 1,3 mm et est compatible avec l'écosystème de fiches standard. Cependant, la série Z ajoute des fonctionnalités qui méritent d'être soulignées pour les applications exigeant plus qu'une simple connexion d'alimentation.

Figure 3 : La fiche cylindrique 860Z est dotée d'une broche centrale de 1,3 mm et est compatible avec l'écosystème de fiches standard. (Source de l'image : Switchcraft)

Les points forts de la série Z incluent une conception à sécurité tactile et à contacts protégés, avec un contact central encastré qui crée une connexion à la terre « first make, last break ». Lors de l'insertion, la douille extérieure s'engage avant la broche centrale, et lors du retrait, c'est la broche centrale qui se désengage en premier, réduisant ainsi le risque de formation d'arc lors des opérations de connexion à chaud. Les fiches sont également dotées d'un serre-câble plus grand qui accepte les diamètres de câbles de 3,2 mm à 5,3 mm, offrant une meilleure réduction de tension pour les assemblages de câbles plus lourds souvent utilisés dans les équipements robustes.

Jacks cylindriques d'alimentation CC à montage sur carte avec options de verrouillage

Le 722RAU (Figure 4) illustre l'option de montage sur circuit imprimé à angle droit. Un jack à angle droit est utile lorsque les contraintes d'espace au niveau de la carte ou l'orientation du panneau requièrent une connexion extra-plate perpendiculaire entre le panneau et le circuit imprimé.

Figure 4 : Le jack cylindrique CC 722RAU utilise une broche centrale de 2,0 mm et une terminaison de montage sur circuit imprimé à angle droit. (Source de l'image : Switchcraft)

Le 722RAU utilise une broche centrale de 2,0 mm et est compatible avec les fiches de la série Z, y compris la fiche S760KZ à verrouillage (Figure 5, à gauche) et la fiche S760Z sans verrouillage (Figure 5, à droite). Ces deux options illustrent une autre caractéristique clé des fiches série Z : la plupart des modèles disposent de variantes à verrouillage équipées d'une bague de couplage. Ces bagues utilisent le même filetage 5/16-32 NEF-2A que les jacks, permettant aux utilisateurs finaux de bénéficier d'un raccordement sûr via un simple mécanisme de vissage/dévissage.

Figure 5 : Les modèles S760KZ (à gauche) et S760Z (à droite) illustrent les options de la série Z pour les fiches cylindriques à verrouillage et sans verrouillage, respectivement. (Source de l'image : Switchcraft)

La bague de verrouillage flottante à alignement automatique se visse sur la douille exposée du jack, sécurisant ainsi la connexion contre les vibrations et les déconnexions accidentelles. La conception flottante permet à la bague de verrouillage de trouver le filetage même si le corps de la fiche est légèrement désaligné par rapport au jack, améliorant ainsi la fiabilité du raccordement lors d'installations à l'aveugle ou avec des gants. Une fois engagée, la connexion filetée résiste aux forces de traction qu'un câble attaché peut exercer lors d'une manipulation normale.

Jacks d'alimentation CC cylindriques à douille longue pour panneaux épais

Un dernier exemple de jacks non raccordés étanches est le PCL712AU (Figure 6). Ce jack utilise une broche centrale de 2,5 mm et une terminaison à montage sur circuit imprimé droit. Il illustre l'une des caractéristiques clés de la gamme de produits : la disponibilité de jacks à douilles longues. Par rapport aux douilles courtes, qui ne dépassent que de 4,6 mm du corps du jack, la variante longue dépasse de 7,1 mm. Cela expose suffisamment de filetage pour permettre l'utilisation avec des panneaux plus épais.

Figure 6 : Le PCL712AU est doté d'une douille longue et d'une terminaison de montage sur circuit imprimé droit. (Source de l'image : Switchcraft)

Le PCL712AU peut être associé au 761KZ (Figure 7), une fiche à verrouillage de 2,5 mm. Ensemble, ces composants offrent une solution robuste, adaptée aux équipements tactiques, aux équipements de transport et à d'autres applications exigeant une connexion verrouillée sécurisée.

Figure 7 : La fiche à verrouillage 761KZ utilise une bague flottante pour permettre une connexion verrouillée au jack. (Source de l'image : Switchcraft)

Conclusion

Les concepteurs d'équipements portables et alimentés par batterie n'ont plus à choisir entre protection environnementale et commodité de l'écosystème de fiches cylindriques. Les jacks d'alimentation CC non raccordés étanches de Switchcraft offrent une protection IP68 même lorsqu'un dispositif n'est pas branché, tout en préservant une compatibilité totale avec les fiches cylindriques standard. L'association de ces jacks avec les fiches de la série Z offre des fonctionnalités de sécurité et des options de verrouillage supplémentaires, permettant aux concepteurs de disposer d'une multitude d'options pour les équipements destinés à être utilisés dans divers environnements.