Войти
Эта задняя панель усилителя мощности звука имеет множество электрических разъемов 
Разъемы на задней панели компьютера 2018 
Схематические обозначения штекерных и гнездовых разъемов (см. Род разъемов и креплений )электрический разъем - это электромеханическое устройство, используемое для соединения электрические проводники и образуют электрическую цепь. Большинство электрических соединителей имеют пол, то есть штыревой компонент, называемый вилкой, подключается к гнездовому компоненту или розетке. Соединение может быть съемным (как для переносного оборудования), для его сборки и снятия требуется инструмент, или оно может служить постоянным электрическим соединением между двумя точками. Для соединения разнородных соединителей можно использовать адаптер.
Тысячи конфигураций разъемов производятся для питания, данных и аудиовизуальных приложений. Электрические соединения Устройства можно разделить на четыре основные категории, различающиеся по функциям:
В вычислительной технике электрические соединители считаются физическим интерфейсом и составляют часть физического уровня в модели OSI сети.
В дополнение к классам, упомянутым выше, разъемы характеризуются распиновкой, способом подключения, материалами, размерами, контактным сопротивлением, изоляцией, механической прочностью, защита от проникновения, срок службы (количество циклов) и простота использования.
Обычно желательно, чтобы соединитель легко распознавался визуально, быстро собирался, был недорогим и требовал только простых инструментов. В некоторых случаях производитель оборудования может выбрать разъем специально потому, что он несовместим с разъемами из других источников, что позволяет контролировать то, что может быть подключено. Ни один соединитель не обладает всеми идеальными свойствами для каждого приложения; рост количества типов является результатом разнообразных, но специфических требований производителей.
Электрические соединители по существу состоят из материалов двух классов: проводников и изоляторов. Важными свойствами материалов проводника являются контактное сопротивление, проводимость, механическая прочность, формуемость и упругость. Изоляторы должны иметь высокое электрическое сопротивление, выдерживать высокие температуры и быть простыми в изготовлении для точной подгонки.
Электроды в соединителях обычно изготавливаются из медных сплавов из-за их хорошей проводимости и пластичности. Альтернативы включают латунь, фосфористую бронзу и бериллий-медь. Металл основного электрода часто покрывают другим инертным металлом, таким как золото, никель или олово. Использование материала покрытия с хорошей проводимостью, механической прочностью и устойчивостью к коррозии помогает уменьшить влияние пассивирующих оксидных слоев и поверхностных адсорбатов, которые ограничивают участки контакта металла с металлом и способствуют сопротивлению контакта. Например, медные сплавы имеют подходящие механические свойства для электродов, но их трудно паять и они подвержены коррозии. Таким образом, медные штыри обычно покрываются золотом, чтобы избежать этих ошибок, особенно для аналоговых сигналов и приложений с высокой надежностью.
Держатели контактов, которые удерживают части соединителя вместе, обычно сделаны из пластика из-за его изоляционных свойств. Корпуса или кожухи могут быть изготовлены из литого пластика или металла.
Большинство отказов разъемов приводит к прерывистым соединениям или разомкнутым контактам:
| Режим отказа | Относительная вероятность |
|---|---|
| Обрыв цепи | 61% |
| Плохой контакт | 23% |
| Короткое замыкание | 16% |
Разъемы - это чисто пассивные компоненты, то есть они не улучшают функцию схемы, поэтому соединители должны как можно меньше влиять на функцию схемы. Небезопасная установка разъемов (в основном на шасси) может значительно повысить риск отказа, особенно при сильных ударах или вибрации. Другими причинами выхода из строя являются разъемы, не соответствующие приложенному току и напряжению, разъемы с недостаточной защитой от проникновения и изношенные или поврежденные резьбовые задние корпуса.
Высокие температуры также могут вызывать выход из строя соединителей, что приводит к «лавинообразному» отказу - увеличивается температура окружающей среды, что приводит к снижению сопротивления изоляции и увеличению сопротивления проводника; это увеличение генерирует больше тепла, и цикл повторяется.
Фреттинг (так называемая динамическая коррозия) является распространенным видом отказа электрических соединителей, которые не были специально разработаны для его предотвращения, особенно в тех, кто часто спаривается и разводится. Поверхностная коррозия представляет опасность для многих металлических деталей в соединителях и может привести к образованию на контактах тонкого поверхностного слоя, который увеличивает сопротивление, что способствует накоплению тепла и прерывистым соединениям. Однако повторная установка или повторная установка разъема может решить проблему поверхностной коррозии, поскольку каждый цикл соскабливает микроскопический слой с поверхности контакта (-ов), обнажая свежую неокисленную поверхность.
Многие соединители, используемые для промышленных и высоконадежных приложений, имеют круглое поперечное сечение, с цилиндрическим корпусом и круглой геометрией интерфейса контактов. Это контрастирует с прямоугольной конструкцией некоторых разъемов, например USB или блейд-разъемы. Они обычно используются для облегчения включения и выключения, обеспечения герметичности и надежных механических характеристик. Они широко используются в военном, аэрокосмическом, промышленном и железнодорожном оборудовании, где обычно указываются MIL-DTL-5015. В таких полях, как звуковая инженерия и радиосвязь, также используются круглые разъемы, такие как XLR и BNC. Вилки питания переменного тока также обычно имеют круглую форму, например, вилки Schuko и IEC 60309.
NMEA 2000 кабели с использованием разъемов M12 , указанные в IEC 61076-2-101, это пара круглых электрических вилок / розеток с сопрягаемой резьбой с наружным диаметром 12 мм, используемая в NMEA 2000, DeviceNet, IO-Link, некоторые виды Industrial Ethernet и т. д.
Недостатком круглой конструкции является неэффективное использование пространства панели при использовании в массивах по сравнению с прямоугольными разъемами.
В круглых соединителях обычно используются задние оболочки, которые обеспечивают физическую и электромагнитную защиту, а иногда также обеспечивают метод фиксации соединителя в розетке. В некоторых случаях этот кожух обеспечивает герметичное уплотнение или некоторую степень защиты от проникновения за счет использования втулок, уплотнительных колец или заливка.
Гибридные соединители позволяют смешивать многие типы соединителей, как правило, посредством корпуса со вставками. Эти кожухи могут также позволять смешивать электрические и неэлектрические интерфейсы, примерами последних являются соединители пневматических линий и соединители для оптического волокна. Поскольку гибридные соединители имеют модульную природу, они, как правило, упрощают сборку, ремонт и будущие модификации. Они также позволяют создавать композитные кабельные сборки, которые могут сократить время установки оборудования за счет уменьшения количества отдельных сборок кабелей и разъемов.
Некоторые разъемы сконструированы таким образом, что одни контакты входят в контакт раньше других при вставке и первыми ломаются при отключении. Это часто используется в разъемах питания для защиты оборудования, например сначала подключите защитное заземление. Он также используется для цифровых сигналов как метод правильной последовательности соединений в горячей замене.
XLR-разъем, показывающий выемку для выравнивания 
A 4-контактный Mini-DIN S-Video кабель с выемками и прямоугольным выравнивающим штифтом Многие разъемы имеют ключ с некоторыми механическими компонентами (иногда называемыми шпоночный паз), что предотвращает неправильную ориентацию сопряжения. Это можно использовать для предотвращения механического повреждения разъемов, от заклинивания под неправильным углом или в неправильный разъем, а также для предотвращения несовместимых или опасных электрических соединений, таких как включение аудиокабеля в розетку. Ключи также предотвращают подключение симметричных разъемов в неправильной ориентации или неправильной полярности. Ключи особенно важны в ситуациях, когда имеется много похожих разъемов, например, в сигнальной электронике. Например, разъемы XLR имеют выемку для обеспечения правильной ориентации, а штекеры Mini-DIN имеют пластиковый выступ, который входит в соответствующее отверстие в розетке (они также имеют металлическую выемку
Некоторые корпуса разъемов разработаны с блокировочными механизмами для предотвращения случайного отсоединения или плохой герметизации. Запирающий механизм конструкции включают в себя блокировку рычаги различного рода, винтовая блокировка, двухтактный разъем, и тумблер или штык системы. В зависимости от требований к применению, корпуса с фиксирующими механизмами могут быть испытаны в различных условиях моделирования, включая физические удары и вибрацию, водяные брызги, пыль и т. Д., Чтобы гарантировать целостность электрического соединения и уплотнений корпуса.
Задние корпуса - распространенный аксессуар для промышленных и высоконадежных разъемов, особенно круглых разъемов. Задние оболочки обычно защищают разъем и / или кабель от воздействия окружающей среды или механических воздействий или экранируют его от электромагнитных помех. Доступно множество типов кожухов для различных целей, включая различные размеры, формы, материалы и уровни защиты. Задние оболочки обычно фиксируются на кабеле с помощью зажима или формованного чехла и могут иметь резьбу для присоединения к ответной розетке. Корпуса корпусов для военного и аэрокосмического использования регулируются SAE AS85049 в США.
Для обеспечения гарантированной стабильности сигнала в экстремальных условиях традиционная конструкция контактов и разъемов может оказаться неадекватной. Гиперболоидные контакты разработаны, чтобы противостоять более экстремальным физическим нагрузкам, таким как вибрация и удары. Им также требуется примерно на 40% меньшее усилие вставки - всего 0,3 ньютона (1 унция f) на контакт, - что продлевает срок службы и в некоторых случаях предлагает альтернативу нулевому усилию вставки соединителей.
В соединителе с гиперболоидными контактами каждый охватывающий контакт имеет несколько равноудаленных продольных проводов, скрученных в гиперболоидную форму. Эти проволоки очень устойчивы к деформации, но все же в некоторой степени эластичны, поэтому они по существу функционируют как линейные пружины. Когда штыревой штифт вставляется, осевые провода в половине гнезда отклоняются, оборачиваясь вокруг штифта, образуя несколько точек контакта. Внутренние провода, образующие гиперболоидную структуру, обычно закрепляются на каждом конце путем загибания наконечника в канавку или выемку в корпусе.
Хотя гиперболоидные контакты могут быть единственным вариантом для надежного соединения в некоторых обстоятельствах, их недостаток состоит в том, что они занимают больший объем в соединителе, что может вызвать проблемы для соединителей с высокой плотностью. Они также значительно дороже традиционных штыревых и гнездовых контактов, что ограничивает их распространение с момента их изобретения в 1920-х годах Вильгельмом Гарольдом Фредериком. В 1950-х годах Франсуа Боном популяризировал гиперболоидные контакты со своим коннектором «Hypertac», который позже был приобретен Smiths Group. В течение следующих десятилетий соединители неуклонно набирали популярность и до сих пор используются в медицине, промышленности, военном деле, авиакосмической отрасли и на железнодорожном транспорте (особенно в поездах в Европе).
Штыревые соединители Pogo Pogo pin или подпружиненные соединители обычно используются в потребительских и промышленных товарах, где механическая устойчивость и простота использования являются приоритетами. Соединитель состоит из цилиндра, пружины и плунжера. Они используются для обеспечения безопасности в таких приложениях, как разъем MagSafe, и могут быть менее опасными, чем традиционная конструкция с контактами и гнездами, что приводит к их использованию при внутрисхемных испытаниях.
Типичная вилка с коронной пружиной и ее гнездо Разъемы с коронной пружиной обычно используются для более высоких токов и промышленных приложений. Они имеют большое количество контактных точек, что обеспечивает более надежное электрическое соединение, чем традиционные штыревые и розеточные разъемы.
папа MIL-DTL- 5015 штекер 
розетка разъем VGA 
штекер последовательный порт разъем 
стыковочные поверхности гермафродитного разъема Хотя технически неточные электрические разъемы могут быть рассматривается как тип адаптера для преобразования между двумя способами подключения, которые постоянно подключены на одном конце и (обычно) съемны на другом. По определению, каждый конец этого «адаптера» имеет свой метод подключения - например, контакты под пайку на штекерном телефонном разъеме и на самом штекере телефонного разъема. В этом примере выводы под пайку, соединенные с кабелем, представляют собой постоянное соединение, в то время как часть штыревого соединителя взаимодействует с гнездовой розеткой, образуя съемное соединение.
Есть много способов прикрепить соединитель к кабелю или устройству. Некоторые из этих методов можно реализовать без специальных инструментов. Другие методы, требующие специального инструмента, позволяют собирать разъемы намного быстрее и надежнее, а также упрощают ремонт.
Штекерные разъемы обычно состоят из вилки вилки (обычно штыревые контакты) и розетки розетки ( обычно контакты розетки). Часто, но не всегда, розетки постоянно прикрепляются к устройству, как в разъеме на шасси (см. Выше), а вилки присоединяются к кабелю.
Вилки обычно имеют один или несколько штырей или штырей, которые вставляются в отверстия в ответном гнезде. Соединение между сопрягаемыми металлическими частями должно быть достаточно плотным, чтобы обеспечить хорошее электрическое соединение и замыкание цепи. В альтернативном типе вилочного подключения используются гиперболоидные контакты, что обеспечивает более надежное электрическое соединение. При работе с многополюсными разъемами полезно иметь схему распиновки, чтобы определить провод или узел цепи, подключенный к каждому контакту.
Некоторые стили соединителей могут сочетать типы штыревых и гнездовых соединений в одном блоке, называемом гермафродитным соединителем. Эти соединители включают в себя сопряжение как с охватываемым, так и с охватывающим контактом, включая дополнительные парные идентичные детали, каждая из которых содержит выступы и углубления. Эти сопрягаемые поверхности монтируются в идентичные фитинги, которые свободно сочетаются с любыми другими, независимо от пола (при условии, что размер и тип совпадают).
Иногда на обоих концах кабеля используются разъемы одного и того же типа, как во многих патч-кабелях Ethernet. В других приложениях два конца имеют разную заделку, либо вилкой и розеткой одного и того же разъема (как в удлинительном шнуре ), либо несовместимыми разъемами, которые иногда называют адаптером кабель.
Вилки и розетки широко используются в различных соединительных системах, включая плоские соединители, макетные платы, разъемы XLR, автомобильные розетки, банановые разъемы и телефонные разъемы.
штекер телефонный штекер A jack - разъем, который устанавливается на поверхность переборки или корпуса и соединяется с обратным соединением штекер . Согласно Американскому обществу инженеров-механиков, стационарный (более фиксированный) разъем пары классифицируется как разъем (обозначается J), обычно прикрепляемый к части оборудования, например, на шасси или панели. -монтажный разъем. Подвижный (менее фиксированный) разъем классифицируется как вилка (обозначается P), предназначенная для присоединения к проводу, кабелю или съемному электрическому узлу. Это соглашение в настоящее время определено в ASME Y14.44-2008, который заменяет IEEE 200-1975, который, в свою очередь, является производным от давно отмененного MIL-STD-16 (с 1950-х годов), подчеркивая наследие это соглашение об именах разъемов. IEEE 315-1975 работает вместе с ASME Y14.44-2008 для определения разъемов и вилок.
Термин «гнездо» встречается в нескольких связанных терминах:
Провод и соединитель обжимаются вместе с помощью обжимного инструмента Обжимные соединители представляют собой тип беспаечного соединения, использующего механическое трение и равномерную деформацию ion, чтобы прикрепить разъем к предварительно зачищенному проводу (обычно многожильному). Обжим используется в соединителях сращивания, гофрированных многополюсных вилках и розетках и гофрированных коаксиальных соединителях. Для обжима обычно требуется специальный инструмент для обжима, но соединители быстро и легко устанавливаются и являются распространенной альтернативой паяным соединениям или соединителям смещения изоляции. Эффективные обжимные соединения деформируют металл соединителя выше его предела текучести, так что сжатый провод вызывает напряжение в окружающем соединителе, и эти силы противодействуют друг другу, создавая высокую степень статическое трение. Благодаря эластичному элементу в гофрированных соединениях они обладают высокой устойчивостью к вибрации и тепловому удару.
Обжимные контакты являются постоянными (т. Е. Разъемы и концы проводов не могут использоваться повторно).
Обжимные Штекерные разъемы можно разделить на задний или передний. Это относится к стороне разъема, на которой закреплены штыри:
Многие штекерные разъемы прикрепляются к проводу или кабелю с помощью пайки проводов. к электродам на задней стороне разъема. Паяные соединения в разъемах являются прочными и надежными при правильном выполнении, но, как правило, они выполняются медленнее, чем соединения с обжимом. Когда провода должны быть припаяны к задней части разъема, часто используется задняя оболочка для защиты соединения и снятия напряжения. Предусмотрены металлические емкости для припоя или чашки для припоя, которые состоят из цилиндрической полости, которую установщик заполняет припоем перед вставкой провода.
При создании паяных соединений можно расплавить диэлектрик между контактами или проводами. Это может вызвать проблемы, поскольку теплопроводность металлов вызывает быстрое распространение тепла по кабелю и соединителю, а когда это тепло плавит пластиковый диэлектрик, это может вызвать короткое замыкание или «расширяющуюся» (коническую) изоляцию. Паяные соединения также более подвержены механическому разрушению, чем гофрированные соединения, когда они подвергаются вибрации и сжатию.
Поскольку снятие изоляции с проводов требует много времени, многие соединители предназначены для быстрого При сборке используются разъемы смещения изоляции, которые разрезают изоляцию при вставке провода. Обычно они имеют форму вилкообразного отверстия в выводе, в которое вдавливается изолированный провод, который прорезает изоляцию для контакта с проводником. Чтобы эти соединения надежно выполнялись на производственной линии, специальные инструменты точно контролируют силы, прилагаемые во время сборки. В небольших масштабах эти инструменты обычно стоят больше, чем инструменты для обжимных соединений.
Соединители смещения изоляции обычно используются с небольшими проводниками для передачи сигналов и низкого напряжения. Силовые проводники с током более нескольких ампер более надежно заканчиваются с помощью других средств, хотя напрессованные соединители с возможностью горячей замены находят некоторое применение в автомобильной промышленности в качестве дополнения к существующей проводке.
Типичным примером является многожильный плоский ленточный кабель, используемый в дисководах компьютеров; подключение каждого из множества (примерно 40) проводов по отдельности будет медленным и подверженным ошибкам, но соединитель смещения изоляции может подключать все провода одним действием. Еще одно очень распространенное применение - это так называемые блоки для перфорации, используемые для оконечной нагрузки неэкранированной витой пары.
Штыри для крепления на громкоговорителе с двойным усилением Штыри для крепления - это метод однопроводного подключения, при котором зачищенный провод прикручивается или зажимается металлический электрод. Такие разъемы часто используются в электронном испытательном оборудовании и аудио. Многие клеммы также подходят для банановых заглушек .
Винтовые соединения часто используются для полупостоянной проводки и соединений внутри устройств из-за их простой, но надежной конструкции. Основной принцип всех винтовых клемм заключается в зажиме кончика болта на зачищенном проводе. Их можно использовать для соединения нескольких проводников, для подключения проводов к печатной плате или для подключения кабеля к вилке или розетке. Зажимной винт может действовать по продольной оси (параллельно проволоке) или поперечной оси (перпендикулярно проволоке), или по обеим направлениям. Некоторые недостатки заключаются в том, что соединить провода сложнее, чем просто вставить кабель, а винтовые клеммы обычно не очень хорошо защищены от контакта с людьми или посторонними проводящими материалами.
Клеммные колодки различных типов Клеммные колодки (также называемые клеммными колодками или планками) предоставляют удобные средства для соединения отдельных электрических проводов без сращивания или физического соединения концов. Поскольку клеммные колодки доступны для широкого диапазона размеров проводов и количества клемм, они являются одними из наиболее гибких доступных типов электрических соединителей. К клеммным колодкам одного типа можно подключать провода, подготовленные только путем снятия изоляции с конца. Другой тип, часто называемый барьерными лентами, предназначен для проводов с кольцевыми или плоскими наконечниками, обжатыми на проводах.
Печатная плата (PCB), установленная с винтовыми клеммами, позволяет отдельным проводам подключаться к печатной плате через выводы, припаянные к плате.
Кольцевые соединители для обжима концов проводов Разъемы в верхнем ряду изображения известны как кольцевые клеммы и плоские клеммы (иногда их называют вилочными или разъемными кольцевыми клеммами). Электрический контакт осуществляется плоской поверхностью кольца или лопаты, а механически они крепятся, пропуская через них винт или болт. Форм-фактор плоской клеммы упрощает выполнение соединений, поскольку винт или болт можно оставить частично завинченным при снятии или установке плоской клеммы. Их размеры можно определить по калибру проводящего провода, а также по внутреннему и внешнему диаметрам.
Разъемы лезвия (нижняя половина фото). Кольцевые и лопаточные клеммы (верхняя половина). Пулевые клеммы, вилка и розетка (справа по центру, с синими проводами) A контактный разъем - это тип однопроволочного штепсельного соединения с использованием плоского токопроводящего лезвия, которое вставляется в розетку. Провода могут быть прикреплены к разъемам типа «папа» или «мама» с помощью обжима или пайки. Доступны изолированные и неизолированные разновидности. В некоторых случаях лезвие является неотъемлемой частью компонента (например, переключателя или динамика), а ответный разъем вставляется в разъем устройства.
Распространенными типами плоских разъемов являются разъемы Faston и разъемы Lucar. Хотя Faston является товарным знаком TE Connectivity (ранее Tyco Electronics), он стал широко использоваться. Разъемы Faston бывают «папа» и «мама». Они широко используются с 1970-х годов.
Средства массовой информации, связанные с электрическими разъемами на Wikimedia Commons
