Pomijanym często aspektem urządzeń do użytku domowego są złącza. W wielu przypadkach podstawowy projekt złącza pozostaje niezmienny od 25 lat lub więcej – nawet, gdy producenci opracowują sprzęty z nowymi funkcjami automatycznej kontroli czy łączności internetowej.

W rezultacie producentom urządzeń trudno jest zaproponować rozwiązania o rozbudowanej funkcjonalności i wysokiej niezawodności oraz poziomie bezpieczeństwa, które byłyby też łatwe w użyciu. Nowa oferta Power Triple Lock (PTL) opracowana przez TE Connectivity obejmuje rozmaite złącza pozwalające wprowadzić nowe technologie w sprzętach domowych, urządzeniach przemysłowych i innych zastosowaniach. Należą do nich odłączane kable, złącza montowane na panelach i złącza na płytkach PCB.

Niezawodność jest najważniejszą cechą sprzętów gospodarstwa domowego. Projektanci potrzebują zatem złączy z lepszym umocowaniem kontaktów i pewnego umieszczenia kontaktów w obudowach złączy. Istotny jest też proces łączenia wtyczki i gniazda – ich pozycja może pomóc w wielokrotnym wykonywaniu tej operacji, zapewnić odpowiednią ergonomię i trwałość. Ponadto złącza powinny chronić przed częstym problemem przycinania kabli przez mechanizm zatrzaskujący.

Pociągnięcie zaciętego kabla może spowodować uszkodzenie zatrzasku i poluzowanie się złącza, zwłaszcza w przypadku występowania silnych drgań urządzenia. Innym problemem jest siła potrzebna do połączenia złączy, która rośnie wraz z liczbą linii sygnałów i zasilania. Aby uprościć łączenie i automatyczny montaż, potrzebna jest konsolidacja linii sygnałowych i linii zasilania. O ile obsługa linii sygnałowych nie sprawia trudności, wyzwanie stanowią linie zasilania – prądy pobierane przez pompy czy silniki są znacznie wyższe, niż w przypadku pozostałych elementów systemu.

Podczas opracowywania nowego rozwiązania PTL firma TE Connectivity kierowała się opiniami producentów sprzętów domowych i ich podwykonawców. Był to iteracyjny proces bazujący na opiniach producentów odnośnie proponowanych rozwiązań. Jak można wywnioskować z nazwy, PTL wykorzystuje trzy wewnętrzne mechanizmy zapewniające niezawodność połączeń. Ponadto kilka cech wprowadzonych w tej rodzinie złączy stanowi znaczące zalety w stosunku do bardziej tradycyjnych rozwiązań. Rys. 1. przedstawia elementy użyte do realizacji 12-pinowego złącza PTL.

Przewaga złącza PTL nad obecnymi rozwiązaniami polega na wbudowanej możliwości zatrzaskiwania – to rozwiązanie zastępuje dwa zatrzaski jednym solidnym. Ułatwia to połączenie i zwiększa niezawodność złącza. Opcjonalna wtyczka CPA (Connector Position Assurance) pozwala zapewnić całkowitą stabilność złącza i utrzymuje je w odpowiedniej pozycji podczas transportu, instalacji i pracy urządzenia.

Drugim opcjonalnym mechanizmem jest wtyczka TPA (Terminal Position Assurance), która stanowi alternatywny sposób utrzymania kontaktu wewnątrz obudowy złącza, zapewniając nacisk przynajmniej 6,5 kg.

Słyszalny „klik” pozwala osobie montującej urządzenie upewnić się, że elementy złącza zostały w pełni połączone. Aby rozwiązać problem przewodów przycinanych przez zatrzask, PTL zawiera ochronne żeberka umieszczone z boku zatrzasku, dzięki którym przewody są zabezpieczone przed splątaniem.

Rys. 1. Elementy składowe systemu złączy PTL. Przykład ten pokazuje wariant dwurzędowy. Dostępne są też wersje jednorzędowe oraz trzyrzędowe

Złącze PTL pozwala uzyskać płaski profil kontaktów gniazda męskiego i żeńskiego, co oznacza niewielką siłę potrzebną do ich połączenia oraz łatwość montażu. Maksymalny nacisk potrzebny do połączenia to 0,67 kg na kontakt. Kontakty nie mają blokujących wypustek ani innych delikatnych elementów, które mogłyby zostać uszkodzone przed umocowaniem złącza w obudowie. Maksymalny nacisk potrzebny do umieszczenia kontaktu w obudowie to niecałe 1,5 kg. Co więcej, gniazda męskie i żeńskie PTL mają wypustki zapewniające poprawną orientację podczas wsuwania  kontaktów do gniazda.

Na rys. 2. zostały pokazane wtyczki CPA oraz TPA. Czerwony kolor CPA pozwala łatwo zauważyć jej umiejscowienie w złączu. TPA występuje w wersjach z jednym lub dwoma rzędami.

Rys. 2. Powiększony obraz wtyczek CPA oraz TPA

Jedną z zalet rozwiązania PTL jest liczba oferowanych modeli. Rys. 3. przedstawia kilka spośród 450 oferowanych konfiguracji PTL. Oferta obejmuje wiele modeli dla swobodnych kabli, a także przeznaczonych do montażu na panelach i montażu na płytce PCB. Seria zawiera wersje z pojedynczym lub podwójnym rzędem i układy macierzowe. Istnieją 4 wersje kształtów i kolorów oznaczenia pinu 1, co ułatwia wzrokowe sprawdzenie poprawnego montażu.

Sloty i kształty złącz PTL zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić poprawną orientację. Zapobiegają możliwości przesunięcia pozycji pinów w lewo lub w prawo, do góry i do dołu, a także  po skosie i uniemożliwiają obrót o 90 lub 180 stopni.

Rys. 3. Przykładowe konfiguracje złącz PTL

Rys. 4. Orientacja wtyczki i kształt złącza zawierającego 15 elementów

Dostępne są 4 różne kształty różniące się kolorami, co pozwala na wzrokowe sprawdzenie zgodności wtyczek i gniazd. Co więcej, kolory wtyczek TPA pozwalają łatwo zauważyć, czy zostały one prawidłowo założone. Rys. 4. przedstawia przykładową orientację i pozycję slotów.

Jedną z ważnych cech PTL jest dostępność złączy i obudów wykonanych z różnych materiałów spełniających wymagania niepalności V-0, podzielonych na cztery grupy:

• Standardowym materiałem jest PBT (politereftalan butylenu), termoplastyczny polimer zastępujący nylon, który zapewnia wysoką trwałość w sprzętach domowych różnych rodzajów.
• Druga grupa to materiał spełniający test GWT V-0 w temperaturze 750°C, zgodny z normą IEC60335-1. Jest przeznaczony dla sprzętów pracujących bez nadzoru, które przesyłają prądy powyżej 0,2 A.
• Trzecia grupa umożliwia pracę w wysokiej temperaturze, rzędu 150°C, na przykład gotowanie. Obudowa i kontakty wytrzymują temperaturę do 150°C, w odróżnieniu od standardowej wartości 105°C.
• Czwarta grupa spełnia wymagania testu HWI (Hot Wire Ignition).

Wtyczki TPA i CPA są wykorzystywane w warunkach wymagających zastosowania jednego z  trzech pierwszych rodzajów materiałów, dlatego zostały one wykonane z substancji odpornej na temperaturę 150°C. Dobór kolorów pozwala szybko upewnić się, że do konkretnego zastosowania został wybrany odpowiedni materiał.

Seria złączy PTL została opracowana z myślą o transmisji mocy i sygnałów. Dostępnych jest siedem wersji terminali dla przewodów o grubości od 12 do 22 AWG, a także podwójne 18 AWG i podwójne 20 AWG. Ich całkowity dopuszczalny prąd jest równy 20 A. Zdolność przewodzenia prądu o natężeniu 20 A pozwala na realizację systemów wysokoprądowych za pomocą przewodu o średnicy 12 AWG.

Wysoka niezawodność jest zapewniona przez staranny projekt, który spełnia również wymagania systemów przemysłowych. Ergonomiczne złącza Power Triple Lock nie mają ostrych rogów ani krawędzi, dzięki czemu są wygodne dla pracowników linii montażowej. Złącza te dają możliwość obsługi niemal dowolnego standardu, co pozwala projektantom sprzętów domowych tworzyć urządzenia o zaawansowanych interfejsach.

Aby ułatwić klientom implementację nowej metody projektowania z użyciem PTL, dostępne są automatyczne narzędzia do terminacji oraz ekstrakcji kontaktów, a także narzędzia ręczne. Ręczne narzędzia pomagają tworzyć prototypy w małej liczbie, natomiast narzędzia HDE/Ocean pozwalają na półautomatyczną i automatyczną terminację kabli kontaktami.

Poza narzędziami potrzebnymi do integracji nowego standardu złączy, dostępne są też modele 3D pozwalające na zmierzenie wymiarów zewnętrznych w celu dostosowania wymiarów i projektów urządzeń.

Podsumowanie

Rodzina złączy PTL opracowana przez TE Connectivity daje klientom wiele opcji do wyboru i stanowi standardowe rozwiązanie, które zapewnia poprawne rozmieszczenie terminali oraz złączy, zatrzaskujących się w wyraźnie słyszalny sposób.

Dystrybutorem produktów TE Connectivity w Polsce jest firma Future Electronics, ul. Kłopotowskiego 22, 03-717 Warszawa, tel.: 22 590 72 02, fax: 22 590 72 30, http://www.futureelectronics.com.