Alcune considerazioni sul grado di protezione IP e sulla progettazione con connettori “IP-rated”

I dispositivi portatili, è un fatto risaputo, possono “raccogliere” sporcizia indesiderata o essere soggetti a cadute in un liquido. Dai tablet ai dispositivi indossabili, dai sensori per uso esterno alle apparecchiature industriali, la richiesta di prodotti in grado di resistere a questi fattori di rischio è in continuo aumento. Mentre i prodotti con grado di protezione IP stanno diventando sempre più comuni, i progettisti devono affrontare il problema della protezione IP (Input Protection) a livello di componente in modo da garantire che l’affidabilità di un progetto non possa venire compromessa da polvere, umidità o altri particolati.

Un aspetto spesso trascurato nelle fasi iniziali di un progetto sono le porte esterne, come ad esempio i jack audio o USB, che rappresentano un punto di ingresso ideale per polvere e umidità. Se nel progetto sono stati previsti connettori che non hanno un grado di protezione IP adeguato, gli agenti contaminanti potrebbero danneggiare i circuiti interni e penalizzare le prestazioni a causa degli stessi connettori. Al fine di aiutare i progettisti nel processo di selezione, in questo articolo vengono delineate le classificazioni relative al grado di protezione IP e fatte alcune considerazioni sui progetti che prevedono l’utilizzo di connettori con grado di protezione IP.

Classificazioni del grado di protezione IP

Definiti nello standard IEC 60529 così come nelle normative equivalenti valide su base nazionale o regionale come ANSI 60529 (Stati Uniti) ed EN 60529 (Unione Europea), i codici che identificano il grado di protezione IP contengono un prefisso, IP appunto, seguito da due numeri. Il primo definisce il grado di protezione contro l’ingresso di corpi solidi estranei (come la polvere) mentre il secondo indica il grado di protezione contro l’ingresso di liquidi.

IP67 = Ingresso corpi solidi (primo numero)

IP67 = Ingresso liquidi (secondo numero)

Fig. 1 – Significato dei codici IP

Nella tabella 1 sono indicate le protezioni specifiche relative a ciascun codice di protezione IP. IP65, ad esempio, significa che il connettore (o lo specifico componente) garantisce la protezione contro getti d’acqua a bassa pressione.

 

Tab. 1 – Classificazione dei diversi gradi di protezione IP

Progettazione con connettori con grado di protezione IP

La comprensione delle diverse classificazioni relative al grado di protezione IP è importante, in quanto i componenti scelti devono offrire un’adeguata protezione degli ingressi al fine di soddisfare i requisiti di utilizzo previsti per un determinato sistema.

In alcune applicazioni, come ad esempio le connessioni cavo-cavo in ambito industriale, un connettore e una spina devono essere completamente sigillati una volta accoppiati. Questi collegamenti completamente sigillati impediscono alla polvere e all’umidità di corrodere i contatti, interrompere o disturbare i segnali e danneggiare i circuiti interni. Anche durante il funzionamento, queste connessioni possono essere esposti all’azione di acqua ad alta pressione o essere completamente immersi in un liquido.

Fig. 2 – Connessione cavo-cavo e connettore con interfaccia sigillata e meccanismo di blocco

In ogni caso, l’utilizzo più diffuso di connettori con grado di protezione IP è quello relativo a qualsiasi porta esterna, che possono essere jack audio, prese USB o ingressi di alimentazione in continua (dc). In questi casi è necessaria la protezione degli ingressi per proteggere i componenti interni dall’ingresso di polvere e umidità e garantire il funzionamento del sistema quando nessuna spina o apparecchiatura è collegata. Un grado di protezione IP adeguato garantisce che l’alloggiamento del dispositivo risulta completamente sigillato quando non è collegato.

Nel momento in cui si ha a che fare con connettori e spine ciascuno dei quali con un proprio grado protezione IP, solitamente si suppone che essi diano luogo a una connessione con grado di protezione IP, ma si tratta di un’ipotesi errata. Come visibile in figura 3, senza un meccanismo di sigillatura aggiuntivo queste connessioni basilari, come un cavo USB inserito nella relativa porta di un telefono cellulare, sono ancora vulnerabili alla polvere e all’umidità nell’interfaccia di connessione. Nel caso venisse esposta all’azione imprevista di polvere e umidità durante il funzionamento, i circuiti interni potrebbero venire danneggiati.

Fig. 3 – L’interfaccia di connessione può ancora consentire l’ingresso di polvere e umidità

Considerazioni conclusive

La necessità di utilizzare componenti sempre più robusti e affidabili è in continuo aumento a causa della sempre più massiccia diffusione di dispositivi portatili. Per garantire una maggiore flessibilità in fase di design, CUI Devices mette a disposizione dei progettisti una vasta gamma di jack audio da 3,5 mm, prese USB e jack di alimentazione in dc con grado di protezione IP67 (Fig. 4). Questi connettori prevedono guarnizioni di forma personalizzata o O-Ring che permettono di ottenere un grado di protezione IP67 che garantisce una completa protezione contro l’ingresso della polvere e la capacità di resistere all’immersione in 1 metro di acqua per un periodo di 30 minuti quando il componente non è connesso.

 

Ryan Smoot (CUI Devices)

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