Comment garantir la sécurité de l'installation ?

Posted By : Alice Matthews
Comment garantir la sécurité de l'installation ?

Tout comme l'internet des objets, l’industrie 4.0 se base sur les réseaux et donc sur les contacts. Les connecteurs utilisés doivent être suffisamment robustes pour supporter un usage industriel. Et ce pour que l’industrie 4.0 ne soit pas seulement un moteur de croissance, mais aussi un incitateur technologique à l'origine de nombreuses innovations, qui profiteront aussi à d’autres branches.

Auteur : Ronny Gölz, Technical Supoort & Albert Culetto, Technical Support chez Rutronik

Dans presque tous les domaines dans la construction de machines et d’installations et dans l’automatisation, les applications sont soumises à des conditions particulièrement extrêmes, comme l’humidité, la poussière, l’huile, les produits chimiques, les températures élevées et les vibrations. En même temps, il faut absolument que la sécurité de l'installation soit garantie. De nombreux fabricants ont déjà réagi à ces exigences et développé des connecteurs de différents standards, qui sont certifiés EN 60529 et proposent la classe de protection IP 67 ou IP 68. Ceci vaut surtout pour les types les plus fréquemment utilisés dans les applications industrielles, les M8 et M12, mais aussi pour les prises jack modulaires et les fiches USB.

Il ne faut pas oublier que la classe de protection est uniquement applicable lorsque les connecteurs sont branchés. Dès que l’une des extrémités du connecteur n’est plus enfichée, la protection n’est plus assurée.

Molex propose un éventail particulièrement large de solutions robustes : la série « Sealed Connectors » comprend des connecteurs standards et encapsulés selon les exigences des clients avec différentes classes de protection.

Sur les composants d’automatisation dans les armoires électriques, on utilise généralement des connecteurs branchés sur un seul brin. Ils permettent en effet le montage très flexible de capteurs, d’actionneurs et de l’alimentation électrique. Dans l’électronique de puissance, les développeurs misent de plus en plus souvent sur des connecteurs à carte imprimée au lieu des solutions avec bornes actuelles. Ces connecteurs permettent de concevoir des appareils plus compacts et plus flexibles et leur conductivité est élevée.

Dans le secteur des ports de données, il y a de plus en plus de connecteurs normalisés, dédiés à un usage industriel, comme par exemple les connecteurs RJ45 ou ronds, les systèmes de bus de terrain étant désormais remplacés par l’Industrial Ethernet. Les connecteurs de fibre optique permettent une transmission rapide et sans perturbations de grandes quantités de données.

Automobile
Les composants automobiles doivent remplir des exigences de sécurité extrêmes, raison pour laquelle le développement de modèles plus solides leur convient. L’une des autres exigences posées à ces composants est la réduction de l’encombrement et du poids. Ainsi, certains constructeurs proposent déjà des systèmes dotés de plus de 300 contacts. Des alliages haute performance comme le CuNiSi les rendent en outre plus conducteurs et permettent donc des constructions plus compactes, alors que des matériaux comme l’aluminium ou les alliages de cuivre les allègent.

JAE par exemple a développé la série MX19, spécialement destinée à la construction automobile. Les petits connecteurs Wire-to-Wire résistants à l’eau selon JIS D0203 S1 se branchent en un seul clic. Ils résistent à des températures comprises entre -40 et 105 °C, ainsi qu’aux vibrations typiques que l’on rencontre dans un véhicule. Grâce au passage de câblerétro-étanche, la série MX19 permet une disposition optimale du faisceau de câbles et les bornes s'insèrent plus facilement dans le boîtier. L’étanchéité protège des dommages, de l’oscillation des câbles et de la pénétration d’eau. Les borniers disposent d'un mécanisme à ressort à double plaque avec une longue portée pour déployer moins de force pour les connecter et mieux répartir la pression. Il existe des variantes à 2 et 4 pôles, conçues pour des courants jusqu’à 5 A et des câbles d'une section comprise entre 20 et 22 AWG.    

Mobilité électrique
Les véhicules hybrides et électriques génèrent de nouvelles classes de tension et d’électricité. Avec pour conséquence des températures et des vibrations plus élevées. Sur les véhicules électriques notamment, il y a un risque que des influences environnementales comme l’eau, la poussière, la saleté, l’huile, les produits chimiques ou les champs électromagnétiques perturbent la puissance. Les exigences posées au design, aux matériaux de base et aux surfaces de contact des connecteurs sont donc plus strictes. Jusqu’à présent, aucune norme ne s’est encore imposée, les équipementiers utilisent généralement des solutions personnalisées. Il n’en va pas de même pour les connecteurs pour chargeurs : ici, ce sont les standards de type 1 (surtout en Amérique et au Japon), de type 2 (Europe) et GB/T (Chine) qui se sont imposés.

Amphenol a développé son système de liaison haute tension et courant fort PowerLok spécialement pour répondre aux exigences des chargeurs, des raccords de charge et de la confection des câbles pour véhicules hybrides et électriques. Le système se base sur la technologie de contacts RADSOK (RADial SOcKet) grâce à laquelle les chutes de tension sont réduites et la surface est agrandie par la construction radiale. Les connecteurs PowerLok sont destinés à une intensité de 750 A et une tension de 1 000 V et dotés d'une protection HVIL (High Voltage InterLock). Le deuxième verrouillage automatique garantit que les bornes sont bien positionnées, tout en proposant un maintien suffisant pour les environnements difficiles, les différentes options de rainures disponibles permettant un branchement sûr sans endommager les composants en cas de branchement incorrect. Lors de cette opération, l’on entend le clic caractéristique, si apprécié dans la branche automobile. Le branchement facile garantit une protection extrême à l’utilisateur. En cas d'ouverture du verrouillage, les courants forts sont immédiatement interrompus. Le boîtier est au minimum conforme aux exigences des spécifications UL94-V-0, RTI130, CTI2 et résiste à des températures comprises entre -40 et 125 °C. Le gaine métallique sur 360 ° garantit un blindage complet du connecteur pour IP6K9K dans l’état branché et IP2X dans l’état débranché (selon DIN 40 050, 9).

Pour les accumulateurs d’énergie aussi, Amphenol propose une série de connecteurs spécialement conçue pour les assemblages à courant fort dans le module de batterie et le système de gestion de la batterie (BMS) : la famille peu coûteuse RADLOK comprend une série de conceptions de connecteurs qui peuvent être utilisés dans la batterie comme liaison cellule à cellule, mais également pour le branchement array-accumulateur de courant ou batterie-batterie en externe. Elle propose des forces de branchement et de traction réduites ainsi que de nombreux cycles de branchement grâce à un système de verrouillage/déverrouillage mécanique intégré. Sa capacité de charge maximale est d’environ 750 A, sa tension continue maximale de 1 000 V, la plage de température va de -40 à 125 °C.

Liaisons ferroviaires
Dans le secteur ferroviaire, les besoins en connecteurs augmentent en raison de l’utilisation de plus en plus fréquente des réseaux Ethernet, par exemple pour les caméras et les écrans, et de la tendance pour la construction modulaire des véhicules. Les systèmes partiels doivent pouvoir être reliés facilement pour transmettre la puissance, les données et les signaux dans toutes les unités du véhicule.

Pour l’usage externe, ces connecteurs doivent non seulement résister aux vibrations et aux chocs, mais également à toutes les conditions météorologiques. Il faut donc des modèles avec des classes de protection IP 68 ou IP 69K et des verrouillages mécaniques. À l'intérieur des véhicules, les classes de protection n’ont pas besoin d’être aussi élevées, mais les connecteurs subissent des champs électromagnétiques. Des connecteurs blindés sont disponibles pour ces applications.

En outre, tous les connecteurs doivent satisfaire aux normes ferroviaires spécifiques, qui sont différentes en fonction du pays. En font généralement partie une résistance élevée aux fluides hydrauliques, aux détergents agressifs et aux substances de même acabit.

Éclairage
Sur les solutions d’éclairage à LED, il est difficile de clairement décrire les exigences posées aux connecteurs dans la mesure où elles varient en fonction du lieu d’utilisation et de l’application. Mais une règle s’applique : plus le branchement est robuste, plus son champ d’application sera grand, comme c’est le cas de la série SSL-1 d’Amphenol. Avec une résistance aux chocs et aux vibrations selon la norme EN 61373, cette série convient aux applications LED intérieures et extérieures, ainsi qu’au marché des transports. Elle remplace les procédés de soudure pas toujours fiables et veille ainsi à des délais de production SMT plus courts et des coûts moins élevés. Elle prend moins de place sur la carte imprimée, permettant ainsi d’accroître le nombre de LED. Ceci permet d’éviter la formation d'ombres. La série SSL-1 comprend des liaisons Board-to-Board, Wire-to-Board et Wire-to-Wire à 2, 4 et 6 pôles.   

Technique médicale
Les applications de technique médicale doivent en premier lieu être conformes aux normes et autorisations spécifiques à la branche, qui régissent les exigences posées au blindage, à l’étanchéité, à la capacité de passage en autoclave et à la protection contre le contact. Souvent, ces dispositions exigent également une sécurité de contact élevée et de nombreux cycles de branchement, ainsi que la protection contre les désinfectants et les solutions de nettoyage agressives.

Ces systèmes qui répondent à des exigences strictes requièrent généralement une production complexe. Leurs frais de développement sont souvent difficiles à amortir par la production de masse. C’est ce qui les rend relativement chers et les rend inutiles dans les applications sensibles en termes de coûts, dans lesquelles la protection apportée n’est pas réellement nécessaire. Pour tous les autres champs d’application, ils offrent toutefois des avantages et sont souvent une obligation.


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