Pyöreiden liittimien ja kaapelien esittely

Sähkövirran, signaalien tai datan siirtämiseen käytettävät pyöreät liittimet sisältävät useita nastoja tai koskettimia. Liittimet ovat lieriömäisiä sähkölaitteita, joiden koko vaihtelee ja jotka on suunniteltu kestämään monenlaisia ankaria olosuhteita. Liittimien pyöreän muodon vuoksi ne ovat kestävämpiä ja vastustavat paremmin tärinää ja iskuvaurioita, ulkopuolisia signaaleja tai häiriöitä, ympäristön epäpuhtauksien aiheuttamia ongelmia ja äärimmäisiä paine- tai lämpötilaolosuhteita.

Koska liittimet ovat erittäin suorituskykyisiä äärimmäisissä olosuhteissa, pyöreitä liittimiä ja kaapeleita käytetään laajalti muun muassa teollisuus- ja tehdasautomaatiosovelluksissa, lääkinnällisissä laitteissa, turvallisuus- ja puolustusjärjestelmissä sekä ilmailualalla. Pyöreiden liittimien kattavaan tuotevalikoimaan kuuluvat muun muassa tavalliset pyöreät DIN-liittimet, metriset, hermeettiset, veto/työntö-, avainnetut, sekasignaali- sekä mikro- ja nanoversiot. Saatavana on myös hybridivaihtoehtoja, jotka yhdistävät tehon, signaalin ja datan yhteen laitteeseen. Tässä artikkelissa keskitytään pääasiassa tavallisiin pyöreisiin liittimiin ja kaapeleihin, muun muassa niiden perusrakenteeseen, tunnuksiin ja koodeihin, valintakriteereihin jne.

Pyöreä liitinrakenne

Lieriömäisen muotonsa ansiosta pyöreillä liittimillä on korkeampi lujuuden ja painon suhde kuin millään muulla liitinmuodolla. Tämä lisälujuus parantaa liittimien törmäysvaurio-, sääelementti- ja irrotusvastusta ja antaa niille lisää kestävyyttä sovelluksissa, joissa on usein toistuvat kytkentäsyklit.

Sisäisten koskettimien määrä ja niiden sijainti vaihtelee liittimen ja sovellustyypin mukaan. Näin varmistetaan oikea kohdistus ja liittäminen oikeanlaiseen vastakappaleeseen. Pyöreiden liittimien kuoret valmistetaan usein kierteellä. Kierreliitokset ovat luotettavampia, eivätkä tärinä ja muut tekijät pääse irrottamaan kierreliitoksia vahingossa. Muun tyyppisiä liitäntäjärjestelmiä ovat bajonetti-, veto/työntö- ja pikalukitus.

Yleistasolla jokainen pyöreä liitin koostuu neljästä pääalueesta (kuvat 1 ja 2):

Kuva 1: Pyöreän naarasliittimen perusrakenne. (Kuvan lähde: Same Sky)

1. Koskettimet: Liittimen sisäiset nastat ja liitännät, joiden avulla sähköinen kytkentä suoritetaan. Pariliitos muodostuu uros- ja naarasliittimen välille.
2. Eristin: Tämä komponentti koteloi koskettimet ja eristää ne toisistaan ja liittimen kuoresta. Se asettaa koskettimet myös oikealle etäisyydelle ja pitää ne oikeassa asennossa.
3. Kuori: Liittimen ulkokuori suojaa koskettimia ja eristintä tarjoten samalla kohdistus- ja liitäntämekanismin kahden liitinpuoliskon yhdistämiseen.
4. Lisävarusteet: Näihin voi kuulua nastoja, avaimia, renkaita, puristimia, tiivisteitä ja lisäkomponentteja, joita käytetään liittimen osien kohdistukseen, kiinnittämiseen, asemointiin ja tiivistämiseen.

Kuva 2: Pyöreän urosliittimen perusrakenne. (Kuvan lähde: Same Sky)

Pyöreiden liittimien yleiset tunnukset ja koodit

Ehkä tunnetuin pyöreä liitintyyppi on M-tyyppinen standardi, jota käytetään teollisissa verkkosovelluksissa anturien ja toimilaitteiden yhdistämiseen. ”M” ilmoittaa yksinkertaisesti liittimissä käytetyn metrisen kierteen. Esimerkkejä ovat yleiset M5- (halkaisijaltaan 5 mm), M8- (8 mm) ja M12- (12 mm) liitintyypit. Pyöreät M12-liittimet ja -kaapelit ovat todennäköisesti yleisimpiä, sillä ne ovat maailmanlaajuinen standardi autoteollisuudessa.

M-tyyppiset liittimet jaetaan edelleen useisiin alaluokkiin, jotka määrittävät kontaktipinnan avainnuksen ja muodon, mikä puolestaan mahdollistaa oikeat kytkennät. Nämä tunnukset ja koodit määritellään seuraavasti (kuva 3):

• A – liittimet antureille, tasavirralle ja 1 Gbit Ethernetille (protokolla tietokonejärjestelmien yhdistämiseksi verkkoon).
• B – Fieldbus-liittimet (teollisuustietokoneverkko hajautettua ohjausta varten) ja Profibus-liittimet (digitaalinen verkkostandardi kenttäantureiden ja ohjausjärjestelmän väliseen tiedonsiirtoon).
• C – liittimet, joissa on kaksi ohjausuraa virhekytkentöjen estämiseksi. Käytetään antureiden ja toimilaitteiden vaihtovirtaan.
• D – liittimet 100 Mbit Ethernet- ja Profinet-järjestelmiin (tiedonsiirtoprotokolla ohjainten ja laitteiden välillä).
• X – liittimet 10 Gbit Ethernet ‑suurnopeussovelluksiin sekä virransyöttöön Ethernet-kaapelin kautta (PoE).
• S – vaihtovirtaliittimet (korvaa C-koodatut osat).
• T – tasavirtaliittimet (korvaa A-koodatut osat).

Kuva 3: Yleiskatsaus M-tyylin liittimien eri rajapintavaihtoehdoista. (Kuvan lähde: Same Sky)

Pyöreän liittimen valintakriteerit

Pyöreiden liittimien ja/tai kaapelien valinnassa on huomioitava lähes rajaton määrä teknisiä tietoja ja määrityksiä. Sen lisäksi, kannattaako kohteeseen valita pyöreä muovinen liitin (CPC) vai pyöreä metallikuoriliitin (CMC), seuraavassa esitetään suhteellisen kattava luettelo muista huomioon otettavista parametreista:

• Sukupuoli (uros/naaras): Urospäässä on nastat, jotka vastaavat naarasliittimiin (kuvat 4 ja 5). Useimmat urosliittimet ja naarasliittimet on suunniteltu sopimaan yhteen kyseisen tuotemerkin tai valmistajan tuotteiden kanssa. Eri valmistajien liittimet eivät yleensä sovi yhteen, joten yleensä liittimet hankitaan liitinparina.

Kuva 4: Uros- ja naaraspuolisen pyöreän liitinparin yhdistäminen. (Kuvan lähde: Same Sky)

• Koskettimien määrä: Signaalien, datan tai virran siirtämiseen tarvittavien johtavien nastojen määrä liittimessä. Lukema voi vaihdella yhdestä satoihin.
• Liitäntä: Miten johto tai kaapeli yhdistetään liittimen johtaviin koskettimiin. Vaihtoehtoja ovat esimerkiksi juotos, kiertoliitos, liitoskenkä tai liittäminen puristamalla.
• Koskettimien koko: Yksittäisten koskettimien halkaisija tai koskettimien kanssa yhteen liitettävän johdon halkaisijamitta.
• Jännite- ja virtaluokitus: Liittimen suurin sallittu jännite (ilmaistaan voltteina (V)) tai virta (ilmaistaan ampeereina (A)).
• Kytkentätiheys: Kuinka usein liitin tullaan liittämään ja irrottamaan. Myös kytkentäsykliksi kutsuttu kytkentätiheys voi edellyttää robustimpaa liitintä tai tarvikkeita kaapelin suojaukseen.
• Kiinnitystyyli: Yleisiä kiinnitysvaihtoehtoja ovat kaapelikiinnitys, paneelikiinnitys tai pintakiinnitys.
• Kytkentä- tai lukitustyyli: Muodostaa luotettavan liitoksen. Esimerkkejä ovat muun muassa bajonetti, salpa, työntö/veto, kierre ja pikairrotus.
• Kuoren tyyppi: Pyöreän liittimen kaapelipuolelle kierretty kuori tukee kaapelia luotettavammin. Tyyppejä ovat esimerkiksi suora, suora kulma, punos, jousi, vedonpoisto, tiivistetty ja puristettu.
• Käytetyt materiaalit: Liittimen rungossa yleisiä materiaaleja ovat ruostumaton teräs, alumiini, muovi, komposiitti tai messinki suunnitteluvaatimuksista ja budjetista riippuen.
• Suojaus: IP-luokitukset määritellään IEC 60529 ‑standardissa, joka luokittelee, miten liitin on suojattu kiinteiden ja nestemäisien aineiden pääsyltä liittimen sisälle. IP-luokituksen määrittää Yhdysvalloissa ANSI 60529 ja Euroopassa EN 60529.
• Uros- ja naarasliittimet: Vakionimeämiskäytäntöä ei ole, joten eri valmistajat voivat käyttää eri nimiä. Yleensä liitinkannat ja jakit liittyvät paneeliin kiinnitettäviin pyöreisiin liittimiin, kun taas pistotulpat yhdistetään pyöreitä liittimiä käyttäviin kaapelikokoonpanoihin.

Kuva 5: Uros- ja naarasjakkien ja -pistotulppien eroja (kuvan lähde: Same Sky)

Yhteenveto

Altistuuko liitin ympäristön epäpuhtauksille tai upotetaanko se nesteeseen? Edellyttääkö liitin suojausta EMI- tai RFI-signaaleilta? Kohdistuuko liittimeen paljon tärinää tai toistuvia iskuja? Näihin kysymyksiin vastaaminen auttaa määrittämään tarvittavan laatutason sekä tarvittavat ominaisuudet ja lisävarusteet. Valinnasta riippumatta pyöreät liittimet ovat todistetusti luotettavia ja kestäviä liitäntöjä vaativiin käyttöolosuhteisiin. Same Sky tarjoaa monipuolisen valikoiman pyöreitä liittimiä ja pyöreitä kaapelikokoonpanoja, jotka vastaavat näihin suunnitteluhaasteisiin ilman kompromisseja.