R&D Connecteurs

Connectique appliquée aux domaines de la cryogénie et du vide

Banc mécanique intégrant le système de refroidissement

Dans de nombreuses expériences du DAPNIA (Laboratoire de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers), les connecteurs électriques sont en contact avec des températures cryogéniques (inférieures à -150°C soit 123,15°K). Les fabricants ne valident pas leurs produits pour de telles contraintes (jusqu’à -65°C en général).

Objectifs:

De cette constatation est née ce projet de recherche et développement ayant pour objectif de fournir un moyen de test qualifiant les connecteurs industriels de tout type que ce soit en terme de dimension, de forme (co-axial, sub-D, …) et de mode de fixation.

Cet outil est un banc d’endurance avec lequel on peut reproduire plusieurs connexions déconnexion successives.

Différentes ambiances de pression (de la pression atmosphérique au vide secondaire) et de température (de la température ambiante aux températures cryogéniques jusqu’à environ -253°C soit 20,15°K) sont possibles.

CONTRIBUTION DU DAPNIA

Les contributions:

Le DAPNIA contribue entièrement à ce projet en termes financier et humain.

CONTACTS

Responsabilités scientifiques et techniques :

Frédéric MOLINIE : Responsable scientifique
Paul LOTRUS : Responsable de la R&D Connecteur

Synoptique du banc

INSTRUMENTATIONS

Instruments:

Le principe du banc est d’effectuer une série de connexion déconnexion et un cycle de descente puis remonter en température.

Ce banc pourra certifier la qualité d'un connecteur sur plusieurs points :

La qualité mécanique du connecteur, des séries de connexion et de déconnexion en reproduisant le mouvement de translation et éventuellement de rotation sont réalisées.
La qualité de connexions, des mesures résistances au niveau des pins du connecteur testé sont réalisées.
La qualité de l’isolation électrique du connecteur, des tests diélectriques (haute tension pendant une courte durée) au niveau des pins du connecteur testé sont réalisées.
L’étanchéité du connecteur, des tests de fuite avec de l’Hélium gazeux au niveau du connecteur sont réalisés.
La qualité conductrice du connecteur à des températures cryogéniques.

Description technique:

L’ensemble de l’instrumentation est centralisé dans une baie sécurisée électriquement par un une coupure "coup de poing".

On retrouve dans cette baie :

Un multimètre Keithley 2750 modulaire offrant la possibilité de mesurer entre autre des résistances sur plusieurs canaux.
Des jauges à vides Alcatel mesurant du vide primaire (jusqu’à 10^-3 bar) et secondaire (entre 10^-3 et 10^-6 bar).
Un diélectrimètre Sefelec pouvant appliquer des tensions jusqu’à 12kV et de détecter un claquage (génération d’un arc électrique dû à une isolation insuffisante).
Un moteur pas à pas entrainant le mouvement de rotation nécessaire pour la connexion de certain connecteur.
Un vérin pneumatique Festo couplé avec un manomètre (régulation de la pression) générant le mouvement de translation.

Une partie des tests est automatisée à partir d'un logiciel spécifique développé sous LabView de chez National Instrument. L’interface entre ce logiciel et le matériel est un châssis PXI de chez National Instrument comportant plusieurs cartes de pilotages et d’acquisitions :

Carte d’acquisitions tension et PT100
Carte d’entrées numérique et de relais isolés
Carte de sorties analogique (0-10V)
Carte de pilotage moteur
Carte GPIB (General Purpose Interface Bus), un bus de terrain très utilisé pour communiquer avec des instruments de mesures

Spécificités:

La spécificité de ce banc d’endurance est qu’il accélére la vie d’un connecteur en contact avec un milieu cryogénique (froid et vide). Ce vieillissement permettra de reproduire des défaillances afin de les analyser ou d'aider à la sélection d'un connecteur.

VIE DU PROJET

Historique et principaux jalons:

Juillet 2002 : Lancement du projet

Janvier 2004 : Réception de la partie mécanique du banc lors de l’apprentissage d’Aurélie TORNIER

Juin 2005 : Automatisation des principales phases de test lors du stage de Maël BANSARD

Juin 2006 : Réalisation d’un test complet à température ambiante lors du stage d’Olivier CORPACE

Juillet 2007 : Réalisation d’une double enceinte avec une couche en Epoxy permettant d’effectuer des tests diélectriques (haute tension) avec ou sans vide lors du stage de Eddy FEZE

Etat du projet :

Le banc fin 2007 est en cours de mise au point des tests à température cryogénique

Perspectives:

L’objectif premier est la réalisation de premiers tests complets à température cryogénique afin de valider le concept du banc et d’analyser les premières données en vue de la détermination de critères pertinents.