En introduksjon til sirkulære kontakter og kabler

Sirkulære kontakter rommer flere pinner eller kontakter for overføring av elektrisk strøm, signaler eller data, og de er sylindriske elektriske enheter av varierende størrelse som er konstruert for å motstå en rekke tøffe miljøer. Den sirkulære konstruksjonen, kalt sirkulære sammenkoblinger, gir dem ekstra robusthet og motstandsdyktighet mot vibrasjoner og støtskader, eksterne signaler eller interferens, inntrenging av miljøforurensende stoffer og ekstremt trykk eller ekstreme temperaturer.

Takket være deres høye ytelse under disse ekstreme forholdene, opplever sirkulære kontakter og kabler bred bruk innen industri- og fabrikkautomasjon, medisinsk utstyr, sikkerhets- og forsvarssystemer, romfart, med mer. Sirkulære kontakter omfatter et bredt spekter av produkttilbud, fra standard sirkulære kontakter til DIN, metriske (metric), lufttette (hermetic), push-pull, fastkilte (keyed), blandet signal (mixed signal) og micro- eller nano-versjoner. Det finnes også hybridalternativer som kombinerer strøm, signaler og data i én enkel enhet. Denne artikkelen vil hovedsakelig fokusere på standard sirkulære kontakter og kabler, samt deres grunnleggende konstruksjon, betegnelser og koder, utvelgelseskriterier, med mer.

Runde kontaktkonstruksjoner

Takket være deres sylindriske form, har sirkulære kontakter et høyere styrke-til-vekt-forhold enn noen annen kontakttype. Som allerede nevnt, gir denne økte styrken dem ekstra motstandsdyktighet mot støtskader, ytre elementer og frakobling, samtidig som de oppnår holdbarhet i konstruksjoner med hyppige sammenkoblingssykluser.

Antall interne kontakter, samt layouten til disse kontaktene, varierer i henhold til kontakt- og konstruksjonsstype for å sikre riktig innretting og innsetting i en kompatibel sammenkoblingsenhet. Sirkulære kontaktkapper er ofte konstruert med gjenger for å muliggjøre sikrere skrutilkoblinger der vibrasjoner eller andre faktorer potensielt kan forårsake uønsket frakobling. Andre typer tilkoblingssystemer omfatter bajonettlåsing, push-pull-låsing og klikklås.

Hver sirkulære kontakt består hovedsakelig av fire hovedområder (figur 1 og 2):

Figur 1: Grunnleggende konstruksjon av en sirkulær hunnkontakt. (Bildekilde: Same Sky)

1. Kontakter: De interne pinnene og uttakene som er plassert i kontakten, brukes til å danne den elektriske tilkoblingen. Et sammenkoblet par består av en hannkontakt og hunnkontakt.
2. Isolator: Denne komponenten innkapsler kontaktene og isolerer dem fra hverandre og kontaktkappen. Den gir også riktig avstand mellom kontaktene og holder dem i riktig posisjon.
3. Kappe: Som det ytre dekselet på kontakten, beskytter kappen kontaktene og isolatoren, samtidig som den tilveiebringer innrettings- og tilkoblingsmekanismen for å koble sammen to kontakthalvdeler.
4. Tilbehør: Dette kan være pinner, nøkler, ringer, klemmer, pakninger og tilleggskomponenter som brukes til å veilede, feste, posisjonere og forsegle deler av kontakten.

Figur 2: Grunnleggende konstruksjon av en sirkulær hannkontakt. (Bildekilde: Same Sky)

Vanlige sirkulære kontaktbetegnelser og -koder

M-typestandarden, som kanskje er den mest anerkjente typen sirkulær kontakt, brukes for tilkobling av sensorer og aktuatorer i industrielle nettverkskonstruksjoner. «M» angir størrelsen på de metriske gjengene til koblingsmutrene og de tilhørende uttakene, noe som gir oss de vanlige kontakttypene M5 (5 mm diameter), M8 (8 mm) og M12 (12 mm). Sirkulære M12-kontakter og -kabler er uten tvil den vanligste typen, da de er en global standard for bilindustrien.

Kontakter av M-typen er videre delt inn i flere kategorier som definerer innsettingsspor og formen til kontakthuset for å sikre riktig sammenkobling. Disse betegnelsene og kodene er definert som følgende (figur 3):

• A – kontakter for sensorer, likestrøm og 1 Gb Ethernet (protokoll for tilkobling av datasystemer for å danne et nettverk).
• B – kontakter for Fieldbus (industrielt datanettverk for distribuert styring) og Profibus (digital nettverksstandard som gir kommunikasjon mellom feltsensorer og et styringssystem).
• C – kontakter med dobbelt kilespor for økt sikkerhet, som brukes med vekselstrøm for sensorer og aktuatorer.
• D – kontakter for 100 Mb Ethernet og Profinet-systemer (protokoll for datautveksling mellom styringer og enheter).
• X – kontakter for høyhastighetskonstruksjoner med 10 Gb Ethernet, samt strøm over Ethernet (PoE – Power over Ethernet).
• S – kontakter for vekselstrøm (erstatning for C – kodede deler).
• T – kontakter for likestrøm (erstatning for A – kodede deler).

Figur 3: Generell oversikt over de ulike grensesnittalternativene for kontakter av M-typen. (Bildekilde: Same Sky)

Valgkriterier for sirkulære kontakter

Det er en nesten uendelig liste over spesifikasjoner og hensyn å ta når sirkulære kontakter og/eller kabler skal velges for en konstruksjon. Utenom å avgjøre om en sirkulær plastkontakt (CPC) eller en sirkulær metallkappekontakt (CMC) passer bedre, finner du her en relativt omfattende liste over parametere som bør tas i betraktning:

• Kjønn (hann/hunn): Hannenden innlemmer kontaktpinnene som plugges inn i hunnkontaktene (figur 4 og 5). De fleste plugger og stikkontakter er konstruert for å sammenkobles innenfor sitt eget merke eller sin egen produsent. Kontakter fra forskjellige produsenter kobles vanligvis ikke sammen, så kontakter vil vanligvis innkjøpes parvis.

Figur 4: Sammenkobling av et sirkulært kontaktpar av hann- og hunntypen. (Bildekilde: Same Sky)

• Antall kontakter: Antall ledende pinner i kontakten som kreves for å føre signalene, dataene eller strømmen. Dette tallet kan variere fra én til hundre.
• Terminering: Hvordan ledningen eller kabelen vil sammenkobles med de ledende kontaktpunktene i kontakten, inkludert lodding, viklingstråd, kabelsko eller krymping.
• Kontaktstørrelse: Diameteren til de individuelle kontaktene eller tykkelsen til ledningen som kan sammenkobles med hver kontakt.
• Nominell spenning og strøm: Maksimal spenning, uttrykt som volt (V), eller strøm, uttrykt som ampere (A), som kontakten er konstruert for å føre.
• Innsettingsfrekvens: Hvor ofte kontakten vil tilkobles og frakobles. Tilkoblingsfrekvensen, også kjent som parringssyklus, kan kreve en mer robust kontakt eller kabelbeskyttelse.
• Monteringstype: Vanlige monteringsalternativer omfatter kabelfeste, panelmontering eller overflatemontering.
• Koblings- eller låsetype: Tilbyr sikker sammenkobling av kontakten, som kan omfatte bajonett, sperreanordning, push-pull, gjenget og hurtigfrakobling.
• Kontakthustype: Gjenges på kabelsiden til en sirkulær kontakt for å tilby sikker kabelholding, der kontakthustypene omfatter: rett, rettvinklet, flettet, fjær, strekkavlastning, forseglet og krympet.
• Materialer som brukes: Vanlige materialer som brukes for kontakthuset omfatter rustfritt stål, aluminium, plast, kompositt eller messing, avhengig av konstruksjonens krav og budsjett.
• Kapslingsgrad: IP-klassifiseringer er definert av IEC 60529-standarden, som dekker beskyttelse mot faste stoffer og væsker som kan trenge inn i kontakten. ANSI 60529 dekker IP i USA, og EN 60529 dekker IP i Europa.
• Plugger og uttak: Det finnes ingen standard navnekonvensjon, så forskjellige produsenter kan bruke ulike begreper, men vanligvis er uttak (socket) og stikkontakter (jack) tilknyttet panelmonterte sirkulære kontakter, mens plugger (plug) er relatert til sirkulære kontaktkabelsammenstillinger.

Figur 5: Slik betegnes stikkontakter og plugger med forskjellig kjønn (bildekilde: Same Sky)

Konklusjon

Vil kontakten bli utsatt for miljøforurensninger eller nedsenking? Krever kontakten beskyttelse mot EMI- eller RFI-signaler? Vil kontakten utsettes for store vibrasjoner eller hyppige slag? Svarene på hver av disse vil bidra til å fastsette kvaliteten, funksjonene og tilbehøret som trengs, men uavhengig av dette, har sirkulære kontakter vist seg å være en pålitelig og robust sammenkoblingsløsning under tøffe konstruksjonsforhold. Same Sky tilbyr et mangfoldig utvalg av sirkulære kontakter og sirkulære kabelsammenstillinger som kan møte disse konstruksjonsutfordringene.