設計時にコネクタを選択するにはどうすればよいですか?

プラグソケットとしても知られる電気コネクタ (以下、コネクタと呼びます) は、回路を接続または切断するためにさまざまな電気回路で広く使用されています。コネクタの信頼性の向上は主にメーカーの責任です。ただし、コネクタの種類と適用範囲は多岐にわたるため、適切なコネクタを選択することもコネクタの信頼性を向上させる重要な側面です。
コネクタにはさまざまな分類方法があります。
周波数に応じて、高周波コネクタと低周波コネクタがあります。-
外観に応じて、円形の接続されたマシンと長方形の接続されたマシンがあります。
用途に応じて、プリント基板用、キャビネット用、オーディオ機器用、電源用、専用コネクタなどがあります。
今日の主な議論は、低周波コネクタ（周波数が 3MHz 未満）の選択方法です-
1、電気的パラメータ
コネクタは、電気回路を接続する電気機械部品です。したがって、コネクタを選択する際には、コネクタ自体の電気的パラメータが最初に考慮されます。
定格電圧
動作電圧としても知られる定格電圧は、主にコネクタに使用される絶縁材料とコンタクトペア間の間隔によって決まります。
一部のコンポーネントまたはデバイスは、定格電圧を下回ると意図した機能を実行できない場合があります。コネクタの定格電圧は、実際にはメーカーが推奨する最大動作電圧として理解する必要があります。原則として、コネクタは定格電圧よりも低い電圧でも正常に動作します。
したがって、コネクタの耐電圧（電気的強度）の指標、使用環境、安全レベルの要求に基づいて、合理的な定格電圧を選択する必要があります。
定格電流
定格電流。動作電流とも呼ばれます。定格電圧と同様、コネクタは通常、定格電流以下でも正常に動作します。
コネクタの設計プロセスでは、コネクタの熱設計を通じて定格電流要件が満たされます。これは、コンタクトペアに電流が流れると、導体抵抗と接触抵抗の存在によりコンタクトペアが発熱するためです。発熱が一定値を超えると、コネクタの絶縁破壊や接触による表面被覆の軟化などを引き起こし、故障の原因となります。
したがって、定格電流を制限するには、コネクタ内部の温度上昇が設計規定値を超えないようにする必要があります。選択する際に注意すべき問題は、マルチコア コネクタの場合、使用するには定格電流を下げる必要があることです。-
これは、定格電流が 50A の 3.5mm コンタクト ペアの場合など、大電流の状況ではさらに注意を払う必要があります。ただし、5 コアを使用する場合、定格電流は 33% 削減される必要があります。つまり、各コアの定格電流は 38A のみになります。コアの数が多いほど、評価の低下は大きくなります。
接触抵抗
接触抵抗とは、接触領域で接触する 2 つの導体によって生成される抵抗を指します。
選択するときは、次の 2 つの問題に注意する必要があります。
まず、コネクタの接触抵抗指数は実際には接触抵抗と接触抵抗と接触導体抵抗を含む接触抵抗です。通常、導体抵抗は比較的小さいため、多くの技術仕様では接触抵抗を接触抵抗と呼びます。
次に、小信号を接続する回路では、接触表面に酸化層、油汚れ、その他の汚染物質が付着し、2 つの接触部品の表面に膜抵抗が生じる可能性があるため、特定の接触抵抗指数がどのような条件でテストされるかに注意することが重要です。フィルム層の厚さが増加すると、抵抗が急激に増加し、フィルム層の導体が不良になります。しかしながら、フィルム層は、高い接触圧力下では機械的破壊、または高電圧および大電流下では電気的破壊を受ける可能性がある。
シールド（干渉防止）
最新の電気および電子機器では、コンポーネントとその関連機能の密度が増加しているため、電磁干渉に対して厳しい制限が課されています。そのため、コネクタは内部電磁放射や外部電磁場からの干渉を防ぐために金属シェルで囲まれることがよくあります。
低周波では、磁場に対して大幅なシールドを提供できるのは磁性材料だけです。このとき、金属筐体の電気的導通、すなわち筐体の接触抵抗には一定の規定がある。
2、安全パラメータ
絶縁抵抗
絶縁抵抗とは、コネクタの絶縁部分に電圧を印加することにより、絶縁部分の表面または内部に漏れ電流が発生する抵抗値を指します。
主に断熱材、温度、湿度、汚れ、その他の要因によって影響されます。コネクタのサンプルに記載されている絶縁抵抗値は、通常、標準的な大気条件下での指標であり、特定の環境条件下では、絶縁抵抗値がさまざまな程度に低下する可能性があります。
また、絶縁抵抗の試験電圧値にも注意してください。絶縁抵抗 (M Ω)= 絶縁体に印加される電圧 (V) / 漏れ電流 (μ A) に基づいて異なる電圧を印加すると、異なる結果が得られます。コネクタの試験では、印加電圧を10V、100V、500Vの3段階に分けるのが一般的です。
耐圧性
耐電圧とは、接点ペアが絶縁された部品間、または絶縁された部品とアース間で規定の時間内に破壊を起こさずに定格電圧よりも高い電圧に耐えることができる臨界電圧を指します。主に接触距離、沿面距離、幾何学的形状、断熱材、環境温度と湿度、大気圧の影響を受けます。
可燃性
どのコネクタも電流がないと動作できないため、火災の危険があります。そのため、コネクタには発火防止だけでなく、発火・火災が発生した場合でも短時間で自己消火できることが求められます。選択する際は、難燃性および自己消火性の絶縁材料で作られた電気コネクタの選択に注意を払う必要があります。-
3、機械的パラメータ
接触圧力（片脚分離力と総分離力）
コネクタ内の接触圧力は重要な指標であり、接触抵抗の大きさと接触ペアの摩耗に直接影響します。
ほとんどの構造では、接触圧力を直接測定することは非常に困難です。したがって、接触圧力は片足の分離力によって間接的に測定されることがよくあります。円形のピンホールコンタクトペアの場合、通常、指定された重量を備えた標準ピンを使用して、メスコンタクトピースが重量を保持する能力をテストします。一般的に標準ピンの直径は-5μmであり、これが雄接触子の直径の下限となります。
合計の分離力は、一般に 1 つの足の上線の分離力の合計の 2 倍になります。総分離力が 50N を超えると、手動でプラグを抜き差しするのはすでに非常に困難になります。もちろん、一部の試験装置や特別な要件については、ゼロ挿入力コネクタ、自動ドロップアウト コネクタなどを使用できます。
機械的寿命
コネクタの機械的寿命は挿抜寿命を指し、通常は500～5000回と規定されています。
規定の機械的寿命に達した場合、コネクタの接触抵抗、絶縁抵抗、耐電圧が規定値を超えないようにしてください。
厳密に言えば、現在の機械の寿命は曖昧な概念です。機械の寿命は時間と一定の関係があるはずで、10 年あたり 500 回の使用と 1 年あたり 500 回の使用では、明らかに状況が異なります。しかし、現時点では、これより経済的で科学的な測定方法はありません。
数とピンホールの特性を持つ接触
コンタクトのペアの数は、コネクタの体積と総分離力を考慮しながら、回路のニーズに応じて選択できます。接触ペアの数が増えると、それらの体積も大きくなり、総分離力も相対的に大きくなります。高い信頼性が要求され、容積が許す場合には、接続の信頼性を向上させるために、2 対のコンタクトペアを並列接続する方法を使用できます。
コネクタのプラグおよびソケットは、一般にピン（オスコンタクト）とソケット（メスコンタクト）を交換して組み立てることができます。実際の使用では、両端のプラグとソケットのライブ状態に基づいて選択できます。ソケットを常に充電する必要がある場合は、プラグイン穴付きソケットを選択できます。これは、プラグイン穴付きソケットの活電接点が絶縁体に埋め込まれているため、人体が活電接点に触れても比較的安全です。-
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振動、衝撃、衝突
主に考慮すべき点は、指定された周波数および加速度条件下でのコネクタの振動、衝撃、衝突時の接点ペアの電気的導通です。
この動的ストレス条件に接触すると、回路が瞬間的に遮断される現象が発生します。所定の瞬時休憩時間には、通常、1μs、10μs、100μs、1ms、10msが含まれます。接点ペアの瞬断故障の発生をどのように判断するかに注意を払うことが重要です。
現在、閉接点ペア (接点) の電圧降下が電源の起電力の 50% を超えると、閉接点ペア (接点) が故障していると判断できると一般的に考えられています。つまり、過渡瞬断が発生したかどうかを判断する条件は、継続時間と電圧降下という２つがあり、いずれも必須である。
接続方法
コネクタは一般にプラグとソケットで構成され、プラグは自由端コネクタとも呼ばれ、ソケットは固定コネクタとも呼ばれます。回路の接続と切断はプラグとソケットの抜き差しによって行われ、プラグとソケットの接続方法にはさまざまなものがあります。
丸型コネクタには、主にねじ接続、バヨネット接続、セルフロック (ピン) 接続の 3 つの方法があります。{0}
その中でもねじ接続が最も一般的であり、加工技術が簡単で、製造コストが低く、適用範囲が広いという利点があります。ただし、接続速度が遅いため、頻繁に挿入して迅速に接続する必要がある状況には適していません。
バヨネット接続は 3 つのバヨネット スロットのリードが長いため、接続速度が速くなりますが、製造がより複雑になり、コストも高くなります。
セルフロック（ピン）接続は、3 つの接続方法の中で最も高速です。-回転運動を必要とせず、直線運動のみで接続・分離・ロックの機能を実現します。プッシュ-接続方式のため、総分離力が低いコネクタにのみ適しています。一般に、小型コネクタでより一般的です。
取り付け方法と外観
コネクタの取り付けには、前面取り付けと背面取り付けがあり、取り付けおよび固定方法には、リベット、ネジ、スナップリング、またはコネクタ自体のクイックロックなどがあります。中継コネクタとして知られる、両方とも自由端コネクタであるタイプのプラグとソケットもあります。
コネクタの外観は多種多様であり、ユーザーは主に直線、曲線、電線やケーブルの外径、ハウジングとの固定要件、体積、重量、金属ホースの接続の有無などから選択します。パネルで使用されるコネクタについては、ユーザーは見た目の美しさ、形状、色などの側面からも選択する必要があります。
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4、環境パラメータ
環境パラメータには、主に周囲温度、湿度、急激な温度変化、大気圧、腐食環境が含まれます。コネクタの使用、保管、輸送の環境はコネクタの性能に大きな影響を与えるため、実際の環境条件に基づいて適切なコネクタを選択する必要があります。
周囲温度
コネクタの金属と絶縁材料によって、コネクタの使用環境温度が決まります。高温によりエッジ素材が損傷し、絶縁抵抗と耐電圧性能が低下する可能性があります。金属の場合、高温により接点の弾性が失われ、酸化が促進され、コーティングが劣化する可能性があります。通常の周囲温度は -55 ～ 100 度ですが、特殊な状況ではさらに高くなることがあります。
湿った
相対湿度が 80% を超えると、電気的故障の主な原因となります。湿気の多い環境では、絶縁体の表面で水蒸気の吸収と拡散が起こり、絶縁抵抗が容易に M Ω レベル以下に低下する可能性があります。高湿度環境に長期間さらされると、製品の物理的変形、分解、放出が引き起こされ、呼吸効果、電気分解、腐食、亀裂が生じる可能性があります。特に機器の外部コネクタでは、湿度、水の浸入、汚染などの環境条件を考慮する必要があることが多く、その場合は密閉型コネクタを選択する必要があります。防水および防塵コネクタの場合、一般に GB4208 のシェル保護レベルが示されます。