自短路連接器的結構(上)

摘要：論述了自短路連接器的基本設計原理，著重探討了自短路結構的設計要點，同時分析了連接鎖緊結構和密封結構的設計，最后介紹了幾種自短路連接器的結構形式和關鍵問題的解決辦法。

關鍵詞：連接器；自短路；卡口；密封

引言

　　在一些特殊的連接場合，要求連接器具有自短路功能以增強系統的安全性。為滿足上述要求，采用具有自動短路功能的連接器(自短路連接器)無疑是一種首選的解決方案。自短路連接器不同于一般電連接器的最大特點是根據使用要求可以分別自動實現短路與解除短路的功能。也就是說配對的連接器在相互分離后，連接器中各接觸件自動與外殼導通，即處于自短路狀態；連接器插合后，短路狀態自動解除，恢復到正常連接狀態。

　　自短路連接器可廣泛用于高抗干擾設備控制系統中，特別適合應用于設備誤動作產生嚴重后果的場合。

自短路連接器的分類及特點

　　按照連接器電接觸件數量的多少可以分為單芯自短路連接器及多芯自短路連接器，單芯自短路連接器相對來說結構較為簡單，只要解決單個接觸件與外殼之間的自動短路問題即可，而多芯自短路連接器相對來說則更為復雜，不但要解決接觸件與外殼之間的自動短路問題，還要解決接觸件與接觸件之間的自動短路問題。

　　按照自短路功能解除的時序性可以作如下劃分：一種是當連接器插合時，首先解除短路功能，再實現接觸件正常插合；另一種是當連接器插合時，首先實現接觸件插合，再解除短路功能；還有一種是對時序性不作要求的。

　　按照連接器中接觸件組合的不同，可以分為高低頻混器式自短路連接器，光電混裝式自短路連接器，含有流體通道的自短路連接器，以及混合電(低頻、高頻)、光、流體(氣體、液體)于一體的自短路連接器，這些連接器從本質上來說都在自短路連接器的基礎上增加了其他通道。

　　按照自短路功能在插頭上還是在插座上可以分為自短路插頭連接器與自短路插座連接器，這兩者的自短路結構并無本質區別，只是在外殼結構的設計上有所不同而已。

　　在自短路連接器的基本結構上進行一定的擴展，如在連接器上設計相應的浮動結構，再配合適當的導向機構，則可以成為具有自動對準功能的自短路連接器，可安裝于固定導軌上，滿足機械插合的要求。

主要性能指標

　　自短路連接器不同于一般電連接器的主要區別是具有自短路功能，短路電阻是其特殊的性能要求，一般要求是接觸件間的短路電阻≤15mW，壽命試驗后≤30mW。

　　另外根據其應用場合的不同，指標的要求各不相同，常見的技術指標有：
　　接觸件數目：19-40芯；
　　工作電流：5A或3A，DC；
　　接觸電阻：≤10mW；
　　介質耐電壓：1000V，50Hz，1min無擊穿；
　　絕緣電阻：≥1000MW；
　　大氣壓：0.26E5～1E5Pa；
　　浸水：1m，2h；
　　溫度沖擊：-550-3℃，+1250+3℃；
　　耐濕：240h；
　　振動：10-2000Hz,147m/s2；
　　沖擊：760m/s2；
　　加速度：490m/s2；
　　鹽霧：96h。

自短路結構

　　·自短路結構的基本原理
　　對于自短路連接器而言，采用何種結構來實現自短路功能是設計上的難點和重點。分析配對連接器的插合與分離過程，我們知道在插頭與插座之間有一個軸向的位移，具體來說，連接器插合時，插頭與插座互相靠近，同時接觸件也逐漸靠近直至完全嚙合，而當分離時，情況則相反。在設計自短路結構時，必須充分利用這一特性。

　　我們再來分析一下連接器的自短路功能：當連接器未插合時，存在自短路功能；插合到位時，自短路功能失效；而當連接器分離后，又自動恢復自短路功能。由前面的分析可知，連接器的插合與分離過程中存在軸向的位移，我們就可以利用這種位移關系來設計適當的自短路結構實現上述特定的功能。

　　綜上所述，自短路結構的基本設計原理可以表述如下：當連接器未插合時，存在一個短路件(單個零件或由多個零件組件而成的部件)將連接器中所有的接觸件及外殼互相導通，實現所謂的短路功能；當連接器插合時，短路件產生相應的位移，插合到位時，此短路件處于一個特定的位置，此時它與接觸件之間是不導通的，處于短路解除狀態，也即自短路功能失效，而插頭與插座中的接觸件此時正常導通；當連接器分離時，短路件又產生位移，自動逐漸恢復至原來的位置，實現短路功能。值得強調的一點是，解除短路和實現短路是通過連接器正常插合來實現的，而無需其他額外的動作，這是自短路結構最基本的要求，也是自短路連接器在本質所在。

　　·針孔型自短路結構
　　為了實現連接器在非插合狀態時處于短路狀態，而插合后自動解除短路，分離后又自動恢復短路狀態的功能，根據自短路結構的基本原理，在連接器中設有一塊短路板(如圖1所示)，可以根據其在插頭中相對位置的不同而處于短路或短路解除狀態，具體分析如下：

圖 1 自短路結構示意圖

　　當插頭處非插合狀態時，短路板在彈簧彈力的作用下處于如圖2所示的位置，各個接觸件(彈性插針或插孔)及外殼與短路板處于連通狀態，達到短路的目的。

圖 2  自短路狀態示意

　　當插頭與插座插合時，短路板在插座絕緣子的推力作用下向后運動，同時彈簧壓縮，從圖3可以看出，短路板已運動到絕緣套上，此時短路板與接觸件的短路功能已解除，頭座中的接觸件還未接觸。

圖 3  短路解除狀態示意圖

　　當插頭與插座完全插合時，如圖4所示，短路板運動到與插頭中各接觸件互相絕緣的位置，處短路解除狀態，而插頭與插座中的接觸件已正常連通。

圖4  正常插合狀態示意圖

　　當頭座分離時，短路板在彈簧的作用下自動向前動動，頭座完全分離后，短路板又恢復至如圖2所示的位置，自動恢復短路功能。(待續)