Proteja las entradas de alimentación de CC no acopladas con conectores de barril sellados IP68

Para los dispositivos y sistemas electrónicos que pasan gran parte de su vida desenchufados, la entrada de corriente continua puede ser un punto débil en cuanto a fiabilidad. Un conector expuesto puede ser vulnerable a salpicaduras, polvo y otros peligros ambientales. Estas condiciones pueden suponer riesgos inaceptables para los sistemas portátiles y alimentados por baterías, incluidos los equipos de pruebas, los dispositivos médicos y los equipos tácticos.

Esto es especialmente problemático para los sistemas que dependen del ecosistema clásico de enchufes de barril con su abundancia de ofertas de productos básicos. Aunque los diseñadores pueden añadir protección de entrada a las interfaces de los enchufes de barril, hacerlo puede reducir las ventajas de este enfoque estandarizado. El reto consiste en protegerse de los peligros medioambientales preservando al mismo tiempo la sencillez y la comodidad del enchufe de barril básico.

Este artículo explora los retos que plantea el sellado sin juntas para los diseñadores de sistemas electrónicos. A continuación, se presentan los conectores de corriente de barril de CC de Switchcraft y muestra cómo pueden utilizarse, junto con enchufes de alimentación compatibles, para hacer frente a estos retos.

Cómo proteger un conector de barril de CC cuando no se utiliza

Los enchufes de barril han sido durante mucho tiempo la elección por defecto para el suministro de corriente continua en equipos portátiles, con buenas razones. Son sencillos, duraderos y fáciles de diseñar en un circuito. Admiten una entrega de potencia relativamente alta y son fáciles de usar. Y lo que es más importante, son fáciles de conectar y desconectar y pueden soportar miles de ciclos de acoplamiento.

Sin embargo, los enchufes convencionales de barril no son conocidos por su resistencia medioambiental. Esto puede ser preocupante para los equipos que puedan viajar al aire libre, encontrarse con polvo o arenilla industrial, o estar sometidos a lavados o inmersiones en fluidos.

Afortunadamente, hay muchas formas de proteger una conexión de barril contra los peligros medioambientales. Los sobremoldeados protectores, los mecanismos de bloqueo y otras adaptaciones pueden proporcionar una conexión sellada entre el enchufe y el conector. Cuando el aparato está desenchufado, soluciones como los tapones antipolvo pueden proteger el conector no acoplado.

Sin embargo, estas soluciones conllevan sus propios inconvenientes. Por un lado, las modificaciones en el diseño convencional de los enchufes de barril pueden reducir la flexibilidad que hace atractivos a estos conectores en primer lugar. Una preocupación mayor es qué ocurre cuando se desenchufa el aparato. Los accesorios, como las tapas antipolvo, deben aplicarse cada vez que se desacopla la conexión, lo que deja oportunidades para el error humano. Además, estas soluciones complementarias pueden no ofrecer una protección suficiente contra la inmersión u otros riesgos ambientales.

Para los equipos que se dejan desenchufados con frecuencia, sería ventajoso sellar el propio conector. De este modo, la protección no depende del uso de un enchufe de barril especializado ni del comportamiento del usuario.

¿Qué son los conectores de barril de CC sellados y sin acoplar?

Los conectores de CC sellados y sin acoplar de Switchcraft (figura 1) se diseñaron para satisfacer esta necesidad. Utilizan un novedoso diseño con una carcasa de silicona y un encapsulado de epoxi que proporciona una protección continua contra la penetración, incluso cuando no hay ningún enchufe conectado. Los conectores cumplen los requisitos IP66, IP67 e IP68 de la norma IEC 60529, lo que significa que protegen contra el polvo, los chorros de agua y la inmersión en líquidos.

Figura 1: Se muestra un conector de CC totalmente sellado y sin acoplar que es compatible con enchufes de barril de uso generalizado. (Fuente de la imagen: Switchcraft)

Los conectores logran esta protección contra la entrada de dos maneras. En primer lugar, cuando la tuerca y la arandela de montaje se aprietan contra el panel, la carcasa de silicona se comprime contra la superficie opuesta, formando un sello similar a una junta alrededor del orificio de montaje. En segundo lugar, el encapsulado de epoxi en el lado de la terminación bloquea la entrada de humedad a través de los terminales de soldadura o las clavijas de la placa de circuito impreso (placa CI), cerrando otra posible vía de fuga. La combinación de una interfaz de silicona comprimida en el panel y unas terminaciones encapsuladas en la parte posterior proporciona una protección continua, independientemente de si hay un enchufe conectado.

El agua que entre por la abertura del barril puede simplemente soplarse y dejar que el gato se seque. Esto hace que los gatos sean adecuados para aplicaciones que requieren una limpieza frecuente. En aplicaciones médicas, por ejemplo, los dispositivos pueden higienizarse a fondo y volver a ponerse en servicio con un tiempo de inactividad mínimo.

Una ventaja añadida es que nada de esto se hace a costa de la compatibilidad. Las tomas conservan una interfaz de barril estándar que puede aceptar clavijas de barril estándar. Para unas conexiones de bloqueo más sólidas, los conectores también incorporan un casquillo roscado NEF-2A de 5/16-32 compatible con los enchufes de corriente continua de la serie Z de Switchcraft. Este nivel de interoperabilidad maximiza las opciones de diseño y beneficia a los usuarios finales al permitirles utilizar cualquier adaptador CA-CC estándar, eliminando la necesidad de tener que estar pendiente de equipos especializados.

Los conectores tienen una tensión nominal de 24 V_CC a 5 A con materiales estándar, o de hasta 7.5 A con materiales de alta temperatura. Cada conector también incluye un interruptor de derivación interno que permite la conmutación automática entre fuentes de alimentación. Esto simplifica la circuitería necesaria para cambiar de una batería a alimentación externa cuando se conecta un cargador.

La vida mecánica de los conectores está valorada en 5,000 ciclos de inserción/extracción, lo que garantiza su longevidad durante muchos periodos de carga. Los conectores están preparados para un rango de temperaturas de funcionamiento de -55 °C a +85 °C con los materiales estándar o de -40 °C a +105 °C para la versión de alta temperatura, lo que ofrece opciones para entornos difíciles.

Conectores de CC sellados y sin acoplar compatibles con enchufes de barril estándar

Los conectores están disponibles en tres tamaños comunes de clavija central de 1.3, 2.0 y 2.5 milímetros (mm), con opciones de terminación de terminal de soldadura, montaje en ángulo recto en placa de circuito impreso o montaje recto en placa de circuito impreso. Un ejemplo típico es el IXSJ43N120R1 (Figura 1). Este conector de 1.3 mm utiliza una terminación de terminal de soldadura, que es una opción natural para montajes cableados a mano y construcciones de bajo volumen en las que la terminación en placa de circuito impreso no resulta práctica.

Figura 2: El conector sellado con orejeta de soldadura 732AU proporciona una interfaz de alimentación sencilla para montajes cableados a mano. (Fuente de la imagen: Switchcraft)

El 732AU puede emparejarse con un enchufe estándar o con el enchufe de barril 860Z (figura 3) de la gama de la serie Z de Switchcraft. El 860Z cuenta con una clavija central de 1.3 mm y es compatible con el ecosistema de enchufes básicos. Sin embargo, la serie Z añade características que merece la pena destacar para aplicaciones que requieren algo más que una conexión eléctrica básica.

Figura 3: El enchufe de barril 860Z cuenta con una clavija central de 1.3 mm y es compatible con el ecosistema de enchufes commodity. (Fuente de la imagen: Switchcraft)

Entre las características más destacadas de la serie Z se incluyen un diseño a prueba de contacto y de cuchara, con un contacto central empotrado que crea una conexión a tierra de "primera toma, última rotura". El manguito exterior se engancha antes que la clavija central al insertarlo y la clavija central se desengancha primero al extraerla, lo que reduce el riesgo de formación de arcos durante los eventos de conexión en caliente. Los enchufes también incorporan una abrazadera de cable más grande que se adapta a diámetros de cable de 3.2 a 5.3 mm, lo que proporciona un mejor alivio de la tensión para los conjuntos de cables más pesados que suelen utilizar los equipos reforzados.

Conectores de barril de CC para montaje en placa con opciones de conector de bloqueo

El 722RAU (figura 4) demuestra la opción de montaje en ángulo recto en placa de circuito impreso. Una toma en ángulo recto es útil cuando las limitaciones de espacio a nivel de la placa o la orientación del panel requieren una conexión perpendicular de bajo perfil entre el panel y la placa de circuito impreso.

Figura 4: El conector de barril de CC 722RAU utiliza una clavija central de 2.0 mm y una terminación de montaje en placa de circuito impreso en ángulo recto. (Fuente de la imagen: Switchcraft)

El 722RAU utiliza una clavija central de 2.0 mm y es compatible con los enchufes de la serie Z, incluidos el S760KZ con bloqueo (figura 5, izquierda) y el S760Z sin bloqueo (figura 5, derecha). Estas dos opciones ilustran otra característica clave de los enchufes de la serie Z: la mayoría de los modelos disponen de variantes de cierre equipadas con un anillo de acoplamiento. Estos anillos utilizan la misma rosca NEF-2A de 5/16-32 que las tomas, lo que permite a los usuarios finales lograr un acoplamiento seguro con un sencillo mecanismo de enroscado y desenroscado.

Figura 5: El S760KZ (izquierda) y el S760Z (derecha) muestran las opciones de la serie Z para clavijas de barril con y sin bloqueo, respectivamente. (Fuente de la imagen: Switchcraft)

La contratuerca flotante y autoalineable se enrosca en el casquillo expuesto del conector, asegurando la conexión contra vibraciones y desconexiones accidentales. El diseño flotante permite que la contratuerca encuentre la rosca aunque el cuerpo del tapón esté ligeramente desalineado con el conector, lo que mejora la fiabilidad del acoplamiento en instalaciones a ciegas o con guantes. Una vez enganchada, la conexión roscada resiste las fuerzas de extracción que puede aplicar un cable atado durante su manipulación normal.

Conectores de barril de CC de casquillo largo para paneles gruesos

Un último ejemplo de los conectores sellados y sin acoplar es la PCL712AU (figura 6). Este conector utiliza una clavija central de 2.5 mm y termina con un montaje recto en placa de circuito impreso. Demuestra una de las características clave de la familia: la disponibilidad de conectores con casquillos largos. En comparación con los casquillos cortos, que sobresalen sólo 4.6 mm del cuerpo del conector, la variante larga sobresale 7.1 mm. Esto deja al descubierto suficiente rosca para soportar el uso con paneles más gruesos.

Figura 6: El PCL712AU presenta un casquillo largo y una terminación recta de montaje en placa de circuito impreso. (Fuente de la imagen: Switchcraft)

El PCL712AU puede emparejarse con el 761KZ (figura 7), un enchufe de bloqueo de 2.5 mm. Juntos, este emparejamiento proporciona una opción sólida que es adecuada para equipos tácticos, equipos de transporte y otras aplicaciones que requieren una conexión segura y bloqueada.

Figura 7: El enchufe de bloqueo 761KZ utiliza un anillo flotante para permitir una conexión bloqueada a la toma. (Fuente de la imagen: Switchcraft)

Conclusión

Los diseñadores de equipos portátiles y alimentados por baterías ya no tienen que elegir entre la protección del medio ambiente y la comodidad del ecosistema barril-enchufe. Las tomas de corriente continua selladas y sin acoplar de Switchcraft proporcionan una protección IP68 incluso cuando un dispositivo está desenchufado, a la vez que conservan una compatibilidad total con los enchufes de barril estándar. El emparejamiento de estas tomas con los enchufes de la serie Z ofrece funciones de seguridad y opciones de bloqueo adicionales, lo que proporciona a los diseñadores una gran variedad de opciones para los equipos que se desplazarán por diversos entornos.