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Techniques

Fiabilité des solutions de connectivité pour les applications de test et de mesure

Par Guy Lacroix, Directeur chez Fischer Connectors

Publication: 18 juillet

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L’instrumentation haute performance dépend de la précision, de la sécurité et de la fiabilité de sa connectivité, mais les connecteurs sont parfois le maillon faible de l’écosystème électronique...
 

Comment faut-il choisir les solutions de connectivité capables d’améliorer tant les performances que l’utilisation et l’entretien des applications de contrôle, d’essai et de mesure en environnements exigeants ? Principaux éléments de réponse avec trois études de cas.

Les ingénieurs concepteurs dans le secteur de l’instrumentation et les utilisateurs finaux sont constamment à la recherche de meilleures performances, d’une plus grande fiabilité, de vitesses de transfert de données plus rapides et d’une intégration, d’une utilisation et d’une maintenance plus faciles pour leurs appareils et équipements. Cela nécessite des solutions de connectivité innovantes, à la fois robustes et polyvalentes. Les meilleurs partenaires de connectivité offrent non seulement un large choix de tailles et de configurations de contacts standard pour leurs connecteurs et leurs câblages, mais ils travaillent également en étroite collaboration avec les concepteurs clients pour adapter les connecteurs existants ou développer des solutions personnalisées qui correspondent à l’environnement spécifique de l’application.

Les instruments test et mesure utilisés en extérieur doivent résister à des agressions telles que les températures extrêmes, les vibrations, l’abrasion et les conditions humides ou boueuses. Les matériaux utilisés pour la fabrication des connecteurs électriques qui doivent résister à ces agressions sont le laiton, l’acier inoxydable ou l’aluminium. Des connecteurs robustes qui doivent être étanches pour les protéger de la saleté et de l’eau – et/ou des gaz quand ils sont complètement hermétiques. La connectivité robuste existe également en version fibre optique, et hybride avec des combinaisons de contact alimentation et signal. Les applications telles que les capteurs à distance utilisent souvent ce type de connecteurs robustes pour protéger l’intégrité des données qu’ils recueillent. Les principaux critères de conception à définir dès le départ sont les suivants : bon niveau d’étanchéité (environnemental contre les liquides et la saleté, par exemple avec un indice de protection IP68, ou hermétique contre les gaz) ; blindage (EMI/RFI, 360°) ; nombre de cycles d’insertion (p. ex. 10 000) ; température (p. ex. de -50°C à +160°C). D’autres facteurs importants à prendre en compte sont la technologie "plug & use", la taille et le poids, la durabilité adaptée à des environnements particulièrement difficiles, la sécurité et la facilité d’utilisation à l’enfichage, ainsi que la facilité d’entretien et de nettoyage.

Les trois études de cas suivantes montrent comment des obstacles majeurs ont été surmontés en définissant les exigences, les contraintes et les opportunités de connectivité appropriées en amont du processus de conception de l’application une approche appelée connectivity by design chez Fischer Connectors.

Capteurs de force : des connecteurs robustes miniatures pour une transmission précise des données, même en cas de vibrations

Des données de mesure fiables sont essentielles pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des systèmes et des machines dans la robotique, la technologie médicale ou l’industrie automobile. Les données indiquant les forces et les couples qui s’exercent au niveau des axes sont particulièrement importantes et doivent donc être surveillées en permanence. À cet égard, la méthodologie consistant à utiliser des jauges de déformation a fait ses preuves. Les capteurs K6D de ME-Meßsysteme s’appuient sur une combinaison de six jauges de déformation indépendantes, montées en pont complet. Grâce aux signaux envoyés par ces six jauges, les forces dans les trois axes de l’espace ainsi que les trois moments autour de ces axes sont calculés précisément au moyen d’une règle de calcul spécifique.

La transmission, vers l’ordinateur de commande, des petits signaux analogiques sensibles provenant du processus doit se faire de plus en plus vite. C’est là un défi majeur, en particulier pour les capteurs à faibles proportions mécaniques et intégrant plusieurs dimensions et c’est notamment le cas pour le connecteur situé entre le capteur et le module de transmission. La jonction entre le connecteur et le capteur est la partie la plus critique de tout le système. En effet, les vibrations ou les mouvements au niveau des soudures peuvent provoquer une perte de connexion, avec pour résultat des erreurs de mesure et une immobilisation des machines pour y remédier : deux écueils que l’on préférerait éviter.

ME-Meßsysteme a trouvé la solution de connectivité robuste adaptée à ses capteurs dans gamme de connecteurs Fischer MiniMax™ Series. Compacts et suffisamment petits pour pouvoir s’intégrer facilement dans les capteurs, ces connecteurs offrent le nombre de contacts nécessaires tout en étant étanches aux liquides jusqu’à IP68 et en garantissant que la transmission des données reste rapide et stable, même en cas de fortes accélérations et de vibrations.

Systèmes de scannage : fiabilité de la connectivité par fibre optique hybride pour la maintenance ferroviaire prédictive

Les systèmes de freinage des trains sont soumis à des charges élevées, il faut donc garder un oeil constant sur leur état. Pour permettre l’inspection optique des semelles de frein pendant les opérations en cours, les chemins de fer danois ont installé des systèmes de scannage fabriqués par ITTH GmbH & Co. KG dans la plateforme de la voie. Chaque train Intercity, et chacun de ses 40 à 60 freins, est identifié de manière unique grâce à des étiquettes d’identification par radiofréquence (RFID). Des systèmes de caméra haute performance prennent des photos des sabots de frein des trains lors de leur passage dans les gares.

Une technologie de connectivité adaptée est nécessaire pour transmettre rapidement et précisément les données du système de mesure au système informatique tout en résistant aux influences extérieures puisque le système est installé dans le ballast. Choisis par ITTH pour assurer la connectivité de ces systèmes, les connecteurs Fischer FiberOptic hybrides sont dotés de deux canaux optiques pour la transmission des données, et de deux contacts électriques, ce qui permet un transfert des données à une vitesse de 10 Gbit/s. Ces connecteurs possèdent une étanchéité IP68 en état connecté et IP67 en état déconnecté, et résistent aux agressions extérieures comme la poussière, la pluie et la neige, ou encore l’huile ou l’essence. Leur connexion rapide et aisée permet aussi une maintenance régulière du système qui doit être rapidement retiré du ballast pour éviter la fermeture de la ligne ferroviaire.

Testeur à réflexion des piliers de construction : un câblage fiable pour une utilisation facile sur les chantiers

Le Pile Echo Tester (PET) de Piletest sert à tester l’intégrité des fondations de piliers selon la méthode dite de « réflexion » ou de « basse contrainte ». Le connecteur initialement utilisé dans cet instrument n’étant pas assez robuste, la société a eu de nombreuses pertes de produits dues aux techniciens qui endommageaient accidentellement le PET dans les conditions extérieures difficiles des chantiers de construction. Les utilisateurs jettent souvent le PET dans leur coffre de voiture, le laissent tomber dans des flaques d’eau ou sur des surfaces en béton, et s’attendent à ce que le PET continue à fonctionner durant les centaines de tests effectués quotidiennement. Si un connecteur se casse, il ne peut pas être réparé en laboratoire, car le PET est entièrement moulé. Le connecteur était donc le maillon faible.

Pour surmonter cet obstacle, la solution de connectivité devait être robuste, ergonomique et facile à utiliser. Piletest a travaillé avec Fischer Connectors pour concevoir une solution rentable qui répondait à ses exigences strictes en matière de performance, de fiabilité et de facilité d’utilisation. Elle a choisi le connecteur robuste Fischer Freedom™ à sept contacts pour son projet de câblage en raison de sa durabilité (10 000 cycles d’insertion) et de son bas profil qui assure une intégration facile dans le boîtier du PET. Comme l’option sans fil du PET est utilisée par de nombreux testeurs sur le terrain, le connecteur offre une compacité ainsi qu’une facilité d’emploi, de manipulation et de nettoyage idéales pour cette application. Il permet aux testeurs de brancher et d’utiliser l’équipement d’un simple clic. Les dommages sont évités grâce à la liberté d’enfichage à 360 degrés du connecteur et au mécanisme de verrouillage rapide non magnétique avec connexion à l’aveugle, étanche IP68.

En résumé

Une connectivité précise, sûre et fiable détermine les hautes performances de nombreuses applications de test et de mesure, mais les connecteurs en sont parfois le maillon le plus faible. En identifiant les points sensibles, en définissant les exigences de connectivité spécifiques à l’application le plus tôt possible dans le processus de conception selon l’approche connectivity by design, et en demandant conseil à des partenaires expérimentés en matière de connectivité, les ingénieurs concepteurs peuvent économiser beaucoup de temps, d’argent et d’efforts. L’amélioration des performances, la prolongation de la durée de vie des produits et l’amélioration de la usabilité qui en résultent facilitent la vie des utilisateurs finaux.

https://www.fischerconnectors.com/

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