Een inleiding tot circulaire connectors en kabels

Circulaire connectors met meerdere pennen of contacten voor de overdracht van elektrische stroom, signalen of gegevens, zijn cilindrische elektrische apparaten van verschillende grootte die zijn ontworpen om een reeks zware omstandigheden te weerstaan. Ook wel circulaire interconnecties genoemd, biedt hun circulaire constructie extra stevigheid en weerstand tegen trillingen en schokken, signalen of interferentie van buitenaf, invloeden van milieuverontreinigende stoffen en druk- of temperatuurextremen.

Vanwege hun hoge prestaties in deze extreme omstandigheden vinden circulaire connectors en kabels brede toepassingen in industriële en fabrieksautomatiseringstoepassingen, medische apparatuur, veiligheids- en defensiesystemen, ruimtevaart en nog veel meer. Circulaire connectors omvatten een breed scala aan producten, van standaard circulaire connectors tot DIN-, metrische, hermetische, push-pull-, sleutel-, gemengde signaal-, micro- of nano-versies. Er zijn ook hybride opties beschikbaar die stroom, signaal en gegevens in één apparaat combineren. Dit artikel gaat vooral over standaard circulaire connectors en kabels, inclusief hun basisconstructie, benamingen en codes, selectiecriteria en meer.

Circulaire connectorconstructie

Dankzij hun cilindrische vorm hebben circulaire connectors een hogere sterkte/gewichtsverhouding dan alle andere connectoren. Zoals reeds vermeld, biedt deze grotere sterkte hen extra weerstand tegen impactschade, elementen van buitenaf en ontkoppeling, terwijl zij duurzaamheid bieden in toepassingen met frequente paringscycli.

Het aantal interne contacten en de lay-out van die contacten varieert per type connector en toepassing om een correcte uitlijning en plaatsing in een compatibel contra-apparaat te waarborgen. Circulaire connectoromhulsels zijn vaak voorzien van schroefdraad om veiliger schroefverbindingen mogelijk te maken wanneer trillingen of andere factoren ongewenste ontkoppeling zouden kunnen veroorzaken. Andere soorten verbindingssystemen zijn bajonetsluiting, push/pull vergrendeling en snap lock.

Vanuit een hoog niveau bestaat elke circulaire connector uit vier hoofdgebieden (Afbeeldingen 1 en 2):

Afbeelding 1: Basisconstructie van een vrouwelijke circulaire connector. (Bron afbeelding: Same Sky)

1. Contacten: De interne pennen en bussen in de connector die de elektrische verbinding vormen. Een gekoppeld paar bestaat uit mannelijke contacten en vrouwelijke sockets.
2. Isolator: Deze component omhult de contacten en isoleert ze van elkaar en van de connector. Het zorgt ook voor de juiste afstand tussen de contacten en houdt ze in de juiste positie.
3. Omhulsel: Als buitenste afdekking van de connector beschermt de shell de contacten en de isolator, terwijl hij zorgt voor de uitlijning en het verbindingsmechanisme van de twee connectorhelften.
4. Toebehoren: Deze kunnen bestaan uit pennen, sleutels, ringen, klemmen, pakkingen en andere onderdelen die worden gebruikt om delen van de connector te geleiden, vast te zetten, te positioneren en af te dichten.

Afbeelding 2: Basisconstructie van een mannelijke circulaire connector. (Bron afbeelding: Same Sky)

Gemeenschappelijke aanduidingen en codes voor circulaire connectors

Wellicht het meest bekende type circulaire connector is de M-stijl standaard die wordt gebruikt voor het aansluiten van sensors en actuators in industriële netwerktoepassingen. "M" geeft gewoon de grootte van de metrische schroefdraad op de koppelingsmoeren en contrastekkers aan, wat ons de gebruikelijke M5 (5 mm diameter), M8 (8 mm) en M12 (12 mm) connectortypes oplevert. M12 circulaire connectors en kabels zijn waarschijnlijk het meest voorkomende type, aangezien zij een wereldwijde norm zijn voor de automobielindustrie.

Als geheel worden M-stijl connectors verder onderverdeeld in verschillende categorieën die de verankering en de vorm van het contactlichaam bepalen om te zorgen voor goed afgestemde verbindingen. Deze benamingen en codes zijn als volgt gedefinieerd (Afbeelding 3):

• A - connectors voor sensors, gelijkstroom en 1 Gbit Ethernet (protocol voor het verbinden van computersystemen tot een netwerk).
• B - connectors voor Fieldbus (industrieel computernetwerk voor gedistribueerde besturing) en Profibus (digitale netwerkstandaard voor communicatie tussen veldsensors en een besturingssysteem).
• C - connectors met een dubbel sleutelgat voor extra veiligheid, gebruikt voor wisselstroom voor sensors en actuators.
• D - connectors voor 100 Mbit Ethernet- en Profinet-systemen (protocol voor gegevensuitwisseling tussen controllers en apparaten).
• X - connectors voor hogesnelheidstoepassingen van 10 Gbit Ethernet en power over Ethernet (PoE).
• S - connectors voor wisselstroom (vervanging voor C - gecodeerde onderdelen).
• T - connectors voor gelijkstroom (vervanging voor A - gecodeerde onderdelen).

Afbeelding 3: Een algemeen overzicht van de verschillende interface-opties voor M-stijl connectors. (Bron afbeelding: Same Sky)

Criteria voor de selectie van circulaire connectors

Er is een bijna eindeloze lijst van specificaties en overwegingen waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze van circulaire connectors en/of kabels voor een ontwerp. Afgezien van de vraag of een circulaire kunststof connector (CPC) of een circulaire metaalschalen connector (CMC) het meest geschikt is, volgt hier een vrij uitgebreide lijst van parameters waarmee rekening moet worden gehouden:

• Geslacht (mannelijk/vrouwelijk): Het mannelijke uiteinde bevat de contactpennen die in de vrouwelijke sockets passen (Afbeeldingen 4 en 5). De meeste plugs en receptacles zijn ontworpen om binnen hun eigen merk of fabrikant te passen. Connectors van verschillende fabrikanten sluiten doorgaans niet op elkaar aan, dus in het algemeen worden connectors als een gekoppeld paar aangeschaft.

Afbeelding 4: Koppeling van een mannelijk en vrouwelijk, circulair connectorpaar. (Bron afbeelding: Same Sky)

• Aantal contacten: Het aantal geleidende pinnen in de connector dat nodig is om de signalen, gegevens of stroom te dragen. Dit aantal kan variëren van 1 tot honderden.
• Afsluiting: Hoe de draad of kabel wordt verbonden met de geleidende contacten in de connector, inclusief solderen, draadwikkelen, kabelschoenen of krimpen.
• Contactgrootte: De diameter van de individuele contacten of de dikte van de draad die met elk contact kan worden verbonden.
• Spanning en stroomsterkte: De maximale spanning, uitgedrukt in volt (V), of stroom, uitgedrukt in ampère (A), waarvoor de connector is ontworpen.
• Toevoegingsfrequentie: Hoe vaak de connector zal worden aangesloten en losgekoppeld. Ook bekend als paringscycli, kan de frequentie van de verbinding een robuustere connector of kabelbeschermingsaccessoire vereisen.
• Montagesstijl: Veel voorkomende montageopties zijn kabelmontage, paneelmontage of opbouwmontage.
• Koppelings- of vergrendelingsstijl: Biedt een veilige koppeling van de connector en kan bajonet, vergrendeling, push-pull, schroefdraad en snelkoppeling omvatten.
• Type backshell: De backshell worden aan de kabelzijde van een circulaire connector geschroefd om een veilige kabelondersteuning te bieden en omvatten rechte, rechte hoek, gevlochten staart, veer, trekontlasting, verzegeld en geplooid.
• Gebruikte materialen: Gangbare materialen voor de behuizing van de connector zijn roestvrij staal, aluminium, kunststof, composiet of messing, afhankelijk van de ontwerpvereisten en het budget.
• Toegangsbescherming: IP-classificaties worden gedefinieerd door de IEC 60529-norm die betrekking heeft op bescherming tegen vaste stoffen en vloeistoffen die het huis van de connector binnendringen. ANSI 60529 heeft betrekking op IP in de Verenigde Staten en EN 60529 in Europa.
• Plugs en sockets: Er is geen standaard naamgevingsconventie, zodat verschillende fabrikanten andere termen kunnen gebruiken, maar gewoonlijk worden sockets en jacks geassocieerd met op het paneel gemonteerde circulaire connectors, terwijl plugs betrekking hebben op circulaire connectorkabelverbindingen.

Afbeelding 5: Hoe jacks en plugs van verschillende geslachten aan te duiden (Beeldbron: Same Sky)

Conclusie

Wordt de connector blootgesteld aan milieuvervuiling of onderdompeling? Moet de connector worden beschermd tegen EMI- of RFI-signalen? Zal de connector blootstaan aan buitensporige trillingen of frequente schokken? De antwoorden op elk van deze vragen bepalen de kwaliteit, de kenmerken en de benodigde accessoires, maar hoe dan ook, circulaire connectors hebben bewezen een betrouwbare en robuuste interconnectieoplossing te zijn bij zware toepassingsomstandigheden. Same Sky biedt een gevarieerd assortiment van circulaire connectors en circulaire kabelassemblages die deze ontwerpuitdagingen het hoofd kunnen bieden.