Mouser: Accorder aux connecteurs l’importance qu’ils méritent

Les fabricants s’en plaignent régulièrement : leurs clients ne se préoccupent du choix des connecteurs qu’à la toute fin du processus de conception. Ce n’est qu’une fois que leur conception est presque terminée qu’ils se demandent comment connecter leur appareil.

Choisir un connecteur ne serait-il pas le choix le plus compliqué en électronique ?

Cette attitude est problématique et la raison en est toute simple : les connecteurs comptent parmi les composants électroniques les plus complexes.

Vous êtes prié de ne pas rire. On le sait, l’électronique a livré à l’humanité certaines de ses inventions les plus innovantes. Des composants comme les semiconducteurs, les LED multifonctions et les systèmes d’alimentation remplissent des fonctions aussi indispensables que remarquables. Ils ont façonné l’image de notre société moderne. On serait tenté de penser – à juste titre – que leur complexité est sans aucune commune mesure avec la relative simplicité des connecteurs.

Si l’on considère le composant en lui-même, les connecteurs sont en effet des choses simples, car leur fonction est simple. Un connecteur ne sert finalement qu’à joindre entre elles deux parties d’un circuit électrique tout en offrant la possibilité de les déconnecter et de les reconnecter autant de fois que nécessaire. Le circuit en question peut se composer de câbles, de pistes de circuit imprimé ou de fibre optique, mais la fonction même du connecteur reste inchangée. Tous les autres composants, que ce soit le blindage électrique, les vis de verrouillage, les enveloppes étanches ou les protections de câble, ne revêtent qu’un rôle secondaire par rapport à celui du connecteur, qui est d’assurer la connexion.

Les composants qui assurent ce rôle peuvent être d’une remarquable simplicité. Pas plus tard qu’en juin 2021, dans ce même magazine, nous ne tarissions pas d’éloges pour les connecteurs à broches. Or, une broche ne se compose que d’une borne et d’un isolant, soit la forme la plus simple qui soit pour un connecteur.

Bref, il n’y a rien de plus simple qu’un connecteur. Il suffit pourtant de considérer l’ensemble du marché des connecteurs pour se rendre compte qu’aucun autre marché n’offre autant de choix aux concepteurs. De la plus petite broche utilisée dans les smartphones au connecteur d’alimentation si volumineux qu’il doit être manipulé à deux mains, le marché des connecteurs offre tant de possibilités que les ingénieurs n’ont que l’embarras du choix. Un embarras qui va croissant à mesure que se multiplient les possibilités pour accomplir une tâche aussi simple que celle d’un connecteur.

La conception d’un contact
Le cœur du connecteur est le contact. C’est lui qui en détermine les caractéristiques électriques et mécaniques. Les contacts simples sont créés par estampage et profilage. Il s’agit d’une technique de fabrication où une feuille de métal plate est estampée jusqu’à obtenir la forme souhaitée. C’est un processus progressif qui requiert l’usage de plusieurs outils avant de donner au contact sa forme définitive tel qu’il sera utilisé dans le connecteur. L’image ci-dessous illustre ce processus. Des bandes de métal plates entrent par la gauche dans les presses et avancent vers la droite à mesure qu’elles subissent des opérations successives. Une fois terminés, les contacts ressortent au bout à droite, toujours attachés à la bande et prêts à passer au placage.



Le processus d’estampage

Ce procédé permet une production de masse, car la presse peut fonctionner sans interruption pendant des heures et même des jours. Une grande partie des connecteurs courants du quotidien, notamment l’omniprésent connecteur USB, sont équipés de contacts fabriqués selon ce procédé.

Toutefois, ce mode de fabrication n’est pas la panacée. En effet, la plupart des contacts créés par estampage et profilage sont creux, ce qui les rend trop fragiles et inadaptés pour le transport de courants élevés. Transporter du courant revient à abaisser la résistance électrique, ce qui est bien plus facile à réaliser avec une forme de cylindre en métal qu’avec une forme creuse estampée et profilée.

C’est pourquoi de nombreux connecteurs d’alimentation utilisent des contacts usinés plutôt qu’estampés. Ces contacts sont fabriqués à l’unité sur un tour. Bien que cette technique soit commandée par ordinateur et automatisée, les contacts sont bien plus longs à fabriquer ainsi qu’à partir d’une bande métallique estampée. De ce fait, l’usinage est un processus plus coûteux. Le choix entre usinage et estampage-profilage dépendra donc du compromis entre coût et performance.

Ainsi, les contacts usinés sont plus généralement choisis lorsque la fiabilité doit être au rendez-vous. Si un connecteur est destiné à n’être branché qu’une fois dans sa durée de vie opérationnelle pour ne jamais être débranché ensuite (par exemple dans un ordinateur de bureau), la fiabilité importe peu. Cependant, il se peut que ce même connecteur doive être utilisé dans un laboratoire de test, où il sera branché et débranché des dizaines de fois par jour. Dans ces conditions, la fiabilité est un critère décisif et il paraît judicieux d’opter pour un contact usiné en vertu des performances que sa conception plus robuste lui confère.

Des conditions difficiles
Concevoir des contacts se révèle donc plus complexe qu’il n’y paraît. Cela laisse entrevoir les difficultés auxquelles les concepteurs peuvent être confrontés lorsqu’ils doivent arrêter leur choix, et ce, alors que nous n’avons même pas encore abordé le sujet de l’environnement extérieur et de son incidence sur les performances des connecteurs.



Certaines applications requièrent performance et fiabilité

La plupart des connecteurs n’ont pas pour vocation d’être utilisés dans un environnement hostile. Que ce soit à la maison ou au bureau, beaucoup d’appareils électroniques n’ont pas été conçus pour subir des conditions difficiles. Il existe toutefois de nombreuses applications, tant en milieu domestique que professionnel, où l’électronique sophistiquée est mise à rude épreuve.

Il est parfaitement possible de concevoir un appareil entièrement contenu dans un boîtier hermétique afin de protéger les fragiles composants électroniques des intempéries. Cependant, même à l’ère de la recharge sans fil et du Bluetooth, rares sont les appareils qui ne comportent pas au moins un connecteur pour les relier avec le monde extérieur. Or, un tel connecteur doit assurer le même niveau de protection que le reste du boîtier, au risque d’offrir à l’humidité un accès à l’électronique qu’il contient.

De nombreux connecteurs ont été conçus pour fournir ce niveau de protection. L’indice IP définit les conditions auxquelles ils peuvent résister. Nous avons d’ailleurs abordé le sujet des indices IP dans un article de l’édition de novembre 2020 de l’EIU où il était question des connecteurs utilisés dans l’agriculture, l’une des nombreuses industries qui exigent que les connecteurs puissent fonctionner parfaitement en milieu hostile.

La conception de produits capables de résister à des conditions difficiles nécessite d’avoir recours à des éléments tels que des joints en caoutchouc et des protections de câbles, ce qui implique en conséquence des connecteurs plus volumineux. Alors que dans le domaine de l’électronique, les composants tels que les processeurs et les batteries deviennent de plus en plus compacts et efficaces, les gros connecteurs nécessaires pour accéder à l’appareil se retrouvent être parmi les plus volumineux composants de la conception. Un ingénieur qui n’aurait pas tenu compte de cela lors de la conception de son appareil risque de manquer d’espace pour y loger son connecteur. Quand on songe au prix que cela coûte de recommencer à zéro une conception.



Complexité extrême dans un seul connecteur

Accorder toute votre attention à votre connecteur
La conception de connecteurs comprend bien d’autres aspects, par exemple le blindage contre les interférences électromagnétiques (EMI) ou les difficultés que posent les dernières applications à haut débit, que nous n’avons pas pu aborder dans cet article. Malgré cet oubli volontaire, nous espérons néanmoins avoir pu démontrer à quel point même les choix les plus simples en apparence peuvent s’avérer compliqués lorsqu’il s’agit de choisir un connecteur.

Certes, les connecteurs sont en soi des composants plutôt simples. Ce qui n’est pas simple, en revanche, c’est de choisir le bon connecteur parmi la multitude d’options disponibles. Ils sont un composant essentiel de toute conception électronique et à ce titre, ils ne doivent certainement pas être considérés comme un accessoire que l’on peut ignorer ou ajouter à la dernière minute. Peu d’endroits sont mieux conçus que le site de Mouser pour aider les clients à faire ce choix. Vous pouvez en effet y comparer côte-à-côte des connecteurs d’un large éventail de fabricants et pour une vaste gamme d’applications.

www.mouser.com

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