O introducere în conectorii și cablurile circulare

Având un număr mai mare de pini sau contacte pentru transferul de energie electrică, semnale sau date, conectorii circulari sunt dispozitive electrice cilindrice de diferite dimensiuni, concepute pentru a rezista la o varietate de medii dure. Denumite și interconexiuni circulare, construcția lor circulară le conferă o robustețe și o rezistență suplimentară la vibrații și deteriorări cauzate de impact, semnale sau interferențe exterioare, pătrunderea contaminanților din mediul înconjurător, precum și presiune sau temperaturi extreme.

Datorită performanțelor ridicate pe care le demonstrează în aceste condiții extreme, conectorii și cablurile circulare sunt utilizate pe scară largă în aplicații industriale și de automatizare a fabricilor, dispozitive medicale, sisteme de securitate și apărare, industria aerospațială și altele. Conectorii circulari cuprind o gamă largă de oferte de produse, de la conectori circulari standard la versiuni DIN, metrice, ermetice, în contratimp, cu cheie, cu semnal mixt și micro sau nano. De asemenea, sunt disponibile opțiuni hibride care combină puterea, semnalul și datele într-un singur dispozitiv. Acest articol se va axa în principal pe conectorii și cablurile circulare standard, inclusiv pe construcția de bază, denumirile și codurile lor, criteriile de selecție și multe altele.

Construcția conectorilor circulari

Datorită formei lor cilindrice, conectorii circulari au un raport rezistență-greutate mai mare decât orice altă formă de conector. După cum s-a menționat deja, această duritate îmbunătățită le conferă o rezistență sporită la deteriorarea prin impact, la elementele exterioare și la decuplare, oferindu-le în același timp durabilitate în aplicații cu cicluri frecvente de conectare/deconectare.

Numărul de contacte interne, precum și dispunerea acestor contacte variază în funcție de tipul de conector și de aplicație, pentru a asigura alinierea și inserția corectă într-un dispozitiv de conectare compatibil. Carcasele conectorilor circulari sunt adesea construite cu filete pentru a permite conexiuni înșurubate mai sigure în cazul în care vibrațiile sau alți factori ar putea cauza o decuplare nedorită. Alte tipuri de sisteme de conectare includ blocarea cu baionetă, blocarea prin împingere/tragere și blocarea cu clichet.

La un nivel înalt, fiecare conector circular este format din patru zone principale (Figurile 1 și 2):

Figura 1: construcția de bază a unui conector circular tip mamă. (Sursă imagine: Same Sky)

1. Contacte: pinii și soclurile interne ale conectorului utilizate pentru a forma conexiunea electrică. O pereche cuplată este formată din contacte tip tată și socluri mamă.
2. Izolator: această componentă încapsulează contactele și le izolează între ele și față de carcasa conectorului. De asemenea, asigură o spațiere adecvată a contactelor și le menține în poziția corectă.
3. Carcasă: fiind elementul de acoperire exterioară a conectorului, carcasa protejează contactele și izolatorul, asigurând în același timp alinierea și mecanismul de conectare pentru cuplarea celor două jumătăți de conector.
4. Accesorii: acestea pot include pini, chei, inele, cleme, garnituri și componente suplimentare utilizate pentru a ghida, fixa, poziționa și etanșa părțile conectorului.

Figura 2: construcția de bază a unui conector circular tip tată. (Sursă imagine: Same Sky)

Denumiri și coduri comune ale conectorilor circulari

Poate că cel mai bine cunoscut tip de conector circular este standardul de tip M, utilizat pentru conectarea senzorilor și a dispozitivelor de acționare în aplicațiile de rețea industrială. „M” se referă, pur și simplu, la dimensiunea filetului metric de pe piulițele de cuplare și de pe soclurile de cuplare, ceea ce ne oferă tipurile de conectori obișnuiți M5 (dispozitive de fixare cu diametrul de 5 mm), M8 (8 mm) și M12 (12 mm). Conectorii și cablurile circulare M12 sunt, fără îndoială, cel mai des întâlnit tip, deoarece reprezintă un standard global pentru industria auto.

În ansamblu, conectorii de tip M sunt împărțiți în mai multe categorii, care definesc modularea și forma corpului contactului pentru a asigura conexiuni cuplate corect. Aceste denumiri și coduri sunt definite după cum urmează (Figura 3):

• A – conectori pentru senzori, alimentare cu curent continuu și 1 Gbit Ethernet (protocol pentru conectarea sistemelor informatice pentru a forma o rețea).
• B – conectori pentru Fieldbus (rețea de computere industriale pentru control distribuit) și Profibus (standard de rețea digitală care asigură comunicarea între senzorii de câmp și un sistem de control).
• C – conectori cu două canale pentru siguranță sporită, utilizați pentru alimentarea cu curent alternativ pentru senzori și mecanisme de acționare.
• D – conectori pentru sistemele 100 Mbit Ethernet și Profinet (protocol pentru schimbul de date între controlere și dispozitive).
• X – conectori pentru aplicații de mare viteză 10 Gbit Ethernet, precum și Power over Ethernet (PoE).
• S – conectori pentru alimentarea cu curent alternativ (înlocuitori pentru piesele cu cod C).
• T – conectori pentru alimentarea cu curent continuu (înlocuire pentru piesele cu cod A).

Figura 3: o prezentare generală a diferitelor opțiuni de interfață pentru conectorii de tip M. (Sursă imagine: Same Sky)

Criterii de selecție a conectorilor circulari

Există o listă aproape nesfârșită de specificații și considerente de care trebuie să se țină cont la selectarea conectorilor circulari și/sau a cablurilor pentru un proiect. În afară de a decide dacă un conector circular din plastic (CPC) sau un conector circular cu carcasă metalică (CMC) este mai potrivit, iată o listă relativ cuprinzătoare de parametri care trebuie luați în considerare:

• Gen (tată/mamă): capătul tip tată încorporează pinii de contact care se conectează în soclurile tip mamă (Figurile 4 și 5). Majoritatea fișelor și a soclurilor sunt concepute pentru a se cupla cu marca sau producătorul lor. În mod normal, conectorii de la producători diferiți nu se interconectează, așa că, în general, conectorii vor fi achiziționați ca o pereche cuplată.

Figura 4: cuplarea unei perechi de conectori circulari tip tată și mamă. (Sursă imagine: Same Sky)

• Numărul de contacte: numărul de pini conductori din conector necesar pentru a transporta semnalele, datele sau energia. Acest număr poate varia de la 1 la sute.
• Terminație: modul în care firul sau cablul se va cupla cu contactele conductoare din conector, inclusiv lipirea, înfășurarea firului, urechile sau sertizarea.
• Dimensiunea contactelor: diametrul contactelor individuale sau calibrul firului care se poate cupla cu fiecare contact.
• Tensiune și curent nominal: tensiunea maximă, exprimată în volți (V), sau curentul maxim, exprimat în amperi (A), pe care conectorul este proiectat să le accepte.
• Frecvența de inserție: cât de des va fi cuplat și decuplat conectorul. Cunoscută și sub numele de cicluri de cuplare/decuplare, frecvența de conectare poate necesita un conector mai robust sau un accesoriu de protecție a cablului.
• Stil de montare: opțiunile comune de montare includ montarea pe cablu, pe panou sau pe suprafață.
• Stil de cuplare sau de blocare: oferă o cuplare sigură a conectorului și poate include baionetă, zăvor, împingere-tragere, filetat și cu deconectare rapidă.
• Tip de carcasă posterioară: înfiletate pe partea cu cablu a unui conector circular pentru a oferi un suport sigur pentru cablu, tipurile de carcase posterioare sunt drepte, în unghi drept, cu coadă tip tresă, cu arcuri, cu element de reducere a solicitării, sigilate și sertizate.
• Materiale utilizate: materialele utilizate în mod obișnuit pentru corpul conectorului sunt oțel inoxidabil, aluminiu, plastic, compozit sau alamă, în funcție de cerințele de proiectare și de buget.
• Protecție la infiltrări: evaluările IP sunt definite de standardul IEC 60529 care acoperă protecția împotriva pătrunderii solidelor și lichidelor în corpul conectorului. ANSI 60529 se referă la IP în Statele Unite, iar EN 60529 se referă la IP în Europa.
• Fișe și socluri: nu există o convenție standard de denumire, astfel că diferiți producători pot folosi termeni alternativi, dar, de obicei, soclurile și mufele sunt asociate cu conectorii circulari montați pe panou, în timp ce fișele se referă la ansambluri de cabluri cu conectori circulari.

Figura 5: cum se desemnează mufele și fișele de genuri diferite (Sursa imaginii: Same Sky)

Concluzie

Conectorul va fi expus la contaminanți de mediu sau va imersat? Conectorul are nevoie de protecție împotriva semnalelor EMI sau RFI? Conectorul va fi supus unor vibrații excesive sau la impacturi frecvente? Răspunsurile la fiecare dintre aceste întrebări vor ajuta la determinarea calității, a caracteristicilor și a accesoriilor necesare, dar, indiferent de acestea, conectorii circulari s-au dovedit a fi o soluție de interconectare fiabilă și robustă pentru utilizare în condiții de aplicații dure. Same Sky oferă o gamă variată de conectori circulari și ansambluri de cabluri circulare care pot face față acestor provocări de proiectare.