O introducere în domeniul cablurilor și conectorilor circulari

Având mai mulți pini sau contacte pentru transferul de energie electrică, semnale sau date, conectorii circulari sunt dispozitive electrice cilindrice de diferite dimensiuni, proiectate pentru a rezista la o serie de condiții dificile. 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 impurităților din mediul înconjurător, precum și presiune sau temperaturi extreme.

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 robustețe sporită le conferă o rezistență mai mare la deteriorarea prin impact, la elementele exterioare și la decuplare, oferindu-le în același timp durabilitate în aplicații cu cicluri frecvente de cuplare.

Figura 1: Construcția de bază a unui conector circular tip mamă. (Sursa imaginii: CUI Devices)

Numărul de contacte interne, precum și dispunerea acestor contacte variază în funcție de tipul de conector și de aplicație, pentru a asigura o aliniere și o inserție corectă într-un dispozitiv de cuplare 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 provoca o decuplare nedorită. Alte tipuri de sisteme de conectare includ blocare cu baionetă, blocare prin împingere/tragere și blocare cu clichet.

Figura 2: Construcția de bază a unui conector circular tip tată. (Sursa imaginii: CUI Devices)

Începând de la un nivel superior, fiecare conector circular este format din patru zone principale (figurile 1 și 2):

1. Contacte: Pinii și mufele interne adăpostite în conector, utilizate pentru a forma conexiunea electrică. O pereche cuplată este formată din pini tip tată și mufe tip mamă.
2. Izolator: Această parte componentă încapsulează contactele și le izolează între ele și față de carcasa conectorului. De asemenea, asigură spațierea corespunzătoare a contactelor și le menține în poziția corectă.
3. Carcasă: Ca acoperire exterioară a conectorului, aceasta protejează contactele și izolatorul, asigurând în același timp mecanismul de aliniere și conectare pentru cuplarea celor două jumătăți de conector.
4. Accesorii: Acestea pot include pini, chei, inele, cleme, coliere, garnituri și componente suplimentare utilizate pentru a ghida, fixa, poziționa și etanșa părți ale conectorului.

Denumiri și coduri uzuale ale conectorilor circulari

Figura 3: O prezentare generală a diferitelor opțiuni de interfațare pentru conectorii de tip M. (Sursa imaginii: CUI Devices)

Poate că cel mai bine cunoscut tip de conector circular este modelul standard de tip M, utilizat pentru conectarea senzorilor și actuatoarelor în aplicațiile de rețele industriale. “M” indică, pur și simplu, dimensiunea filetului metric de pe piulițele de cuplare și de pe receptaculii de îmbinare, ceea ce ne oferă modelele uzuale de conectori M5 (dispozitive de fixare cu diametrul de 5 mm), M8 (8 mm) și M12 (12 mm). Conectorii circulari și cablurile 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, la rândul lor, în mai multe categorii, care definesc cheia și forma corpului de contact pentru a asigura realizarea unor conexiuni corecte. Aceste denumiri și coduri sunt definite după cum urmează (figura 3):

• A – conectori pentru senzori, alimentare în curent continuu și 1 Gbit Ethernet (protocol pentru conectarea sistemelor de computere, pentru a forma o rețea).
• B – conectori pentru Fieldbus (rețea de calculatoare industriale pentru control distribuit) și Profibus (standard de rețea digitală, care asigură comunicația între senzorii de câmp și un sistem de control).
• C – conectori cu două chei pentru o securitate sporită, utilizați pentru alimentarea în curent alternativ pentru senzori și actuatoare.
• D – conectori pentru sistemele 100 Mbit Ethernet și Profinet (protocol pentru schimbul de date între controlere și dispozitive).
• X – conectori pentru aplicații Ethernet de mare viteză de 10 Gbit, precum și pentru alimentare prin Ethernet (PoE).
• S – conectori pentru alimentarea în curent alternativ (înlocuire pentru componentele cu cod C).
• T – conectori pentru alimentarea în curent continuu (înlocuire pentru componentele cu cod A).

Criterii de selecție a conectorilor circulari

Figura 4: Cuplarea unei perechi de conectori circulari de tip tată și mamă. (Sursa imaginii: CUI Devices)

Există o listă aproape nesfârșită de specificații și considerații de care trebuie să se țină cont atunci când se aleg conectorii circulari și/sau cablurile pentru un proiect. În afară de a decide dacă un conector circular din plastic (CPC) sau un conector circular cu carcasă metalică (CMC) este cel mai potrivit, iată o listă relativ cuprinzătoare de parametri de luat în considerare:

• Tip (tată/mamă): Terminalul tip tată încorporează pinii de contact care se introduc în mufele tip mamă (figurile 4 și 5). Cele mai multe mufe și fișe sunt proiectate pentru a se potrivi în cadrul propriei mărci sau al propriului producător. Conectorii de la diferiți producători nu se interconectează, de obicei, așa că, în general, conectorii vor fi procurați ca perechi compatibile.
• 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 împerechea cu contactele conductoare din conector, inclusiv prin lipire, înfășurare de sârmă, papuci sau prin sertizare.
• Dimensiune contact: 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 suporte.
• Frecvența de conectare: Cât de des va fi conectat și deconectat conectorul. Cunoscută și sub denumirea de cicluri de mufare, 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, montarea pe panou sau montarea pe suprafață.
• Stilul de cuplare sau de blocare: Oferă o împerechere sigură a conectorului și poate include baionetă, zăvorâre, împingere-strângere, filetare și deconectare rapidă.
• Tip de carcasă: Înfiletată pe partea de cablu a unui conector circular pentru a oferi un suport sigur pentru cablu; tipurile de carcase ale părții inferioare a conectorului sunt: carcase drepte, în unghi drept, cu plasă împletită, cu arc, cu protecție antitragere, sigilate și sertizate.
• Materiale utilizate: Materialele frecvent utilizate pentru corpul conectorului sunt oțel inoxidabil, aluminiu, plastic, compozit sau alamă, în funcție de cerințele de proiectare și de buget.
• Clase de protecție: Clasificările IP sunt definite de standardul IEC 60529 care acoperă protecția împotriva pătrunderii solidelor și lichidelor în corpul conectorului. ANSI 60529 acoperă IP în Statele Unite, iar EN 60529 îl acoperă în Europa.
• Fișe și prize: Nu există o convenție standard de denumire, astfel încât diferiți producători pot folosi termeni alternativi, dar, de obicei, fișele și prizele sunt asociate cu conectorii circulari montați pe panou, în timp ce fișele se referă la ansambluri de cabluri cu conectori circulari.

Figura 5: Denumiri ale fișelor și mufelor de diferite tipuri (Sursa imaginii: CUI Devices)

Concluzie

Va fi conectorul expus la agenți poluanți din mediul înconjurător sau va fi supus scufundării? Necesită conectorul protecție împotriva semnalelor EMI sau RFI? Va fi supus conectorul la vibrații excesive sau la șocuri 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 atunci când se confruntă cu condiții de aplicare dificile. CUI Devices oferă o gamă variată de conectori circulari și ansambluri de cabluri care pot face față cu brio acestor provocări de proiectare.

Autor: Rolf Horn – Inginer de aplicații
Rolf face parte din grupul European de Asistență Tehnică din 2014, având respon­sa­bi­li­tatea principală de a răspunde la întrebările venite din partea clienților finali din EMEA referitoare la Dezvoltare și Inginerie. Înainte de Digi-Key, el a lucrat la mai mulți producători din zona semiconductorilor, cu accent pe sistemele embedded ce conțin FPGA-uri, microcontrolere și pro­cesoare pentru aplicații industriale și auto. Rolf este licențiat în inginerie electrică și electronică la Universitatea de Științe Aplicate din Munchen, Bavaria.

Digi-Key Electronics   |   https://www.digikey.ro