Nowe zastosowania oraz sukces inteligentnych fabryk i infrastruktur zwiększają zapotrzebowanie na solidne i niezawodne połączenia elektryczne oraz stawiają dodatkowe wymagania w zakresie właściwości specjalnych, takich jak zmniejszona masa i zwiększona odporność na korozję.
Nowe trendy – dojrzałe rozwiązanie
Transformacja cyfrowa i rozwój elektryfikacji to dwa potężne trendy współczesności, oferujące perspektywy zrównoważonego rozwoju w połączeniu z dalszą poprawą standardów i jakości życia. Transformacja cyfrowa podkreśla znaczenie podejmowania decyzji w oparciu o dane, skłaniając przedsiębiorstwa do poszukiwania obszerniejszych, trafnych, precyzyjnych danych, często otrzymywanych w czasie rzeczywistym ze środków trwałych i procesów. Obiekty i urządzenia przemysłowe na coraz większą skalę są wyposażane w czujniki, instalowane zarówno w nowych lokalizacjach, jak również w istniejącej infrastrukturze. Modernizacje generują zapotrzebowanie na dodatkowe kanały pomiarowe i rosnącą liczbę czujników eksploatowanych w trudnych środowiskach, w których występują zagrożenia takie jak wilgoć, brud i zapylenie, ekstremalne temperatury, wibracje, udary i możliwość uszkodzeń fizycznych.
Trend elektryfikacji zwiększa także zapotrzebowanie na połączenia sygnałowe i zasilające do różnych zastosowań, m.in. do mikrogeneratorów, rowerów i hulajnóg elektrycznych, sprzętu do obsługi pojazdów elektrycznych (ładowarek) oraz akumulatorowych systemów magazynowania energii. Kluczowa jest tu niezawodność, mała masa i duża odporność na wyzwania środowiskowe, takie jak korozja.
Z drugiej strony, zapotrzebowanie na coraz bardziej wszechobecną łączność może wydłużyć czas instalacji, zwiększyć złożoność i ryzyko błędów spowodowanych nieprawidłowym okablowaniem oraz utrudnić utrzymanie. Tam, gdzie dawniej w prostych infrastrukturach okablowania wystarczała niewielka liczba pojedynczych połączeń przewodowych, dziś konieczne jest szybkie, wydajne i dokładne łączenie znacznie większej liczby kanałów. Często wymagana jest też instalacja i serwisowanie na miejscu.
Zalety i możliwości złącz M12
Rozwiązaniem spełniającym te wymagania mogą być zgodne ze standardami branżowymi złącza okrągłe. Okrągły kształt złącza ma kilka zalet w wymagających zastosowaniach – między innymi daje pewne i niezawodne uszczelnienie o wysokim stopniu ochrony IP. Wersje do montażu panelowego są proste w instalacji i nie wymagają stosowania specjalnych narzędzi do wykonania odpowiedniego otworu. Ponadto złącza takie można łatwo zabezpieczać za pomocą nakrętki oporowej i demontować bez użycia specjalnych narzędzi.
Doskonałym przykładem jest powszechnie stosowany i sprawdzony typ M12, objęty międzynarodową normą IEC 61076-2-101. Różnorodne konfiguracje o różnej liczbie styków (jak np. seria M12 firmy Bulgin, patrz Ilustracja 1, oferująca od 3 do 17 styków) są dostępne w standardowym kształcie o średnicy 12 mm. Kodowanie skutecznie zapobiega błędom w okablowaniu, a gwintowy mechanizm blokujący utrzymuje złącze na miejscu i gwarantuje pełną łączność wszystkich kanałów.
Ilustracja 1. Złącza okrągłe Bulgin M12 Buccaneer (źródło: Mouser Electronics)
Okrągłe złącza M12 idealnie nadają się do zastosowań sieciowych, transmisji danych, zasilania i szybkiego Ethernetu przemysłowego. Złącza M12, dotychczas zwykle spotykane w automatyce przemysłowej, odnotowały gwałtowny wzrost popytu w branżach takich jak medycyna, systemy bezpieczeństwa, elektryfikacja motoryzacji (w tym pojazdy elektryczne) i energia odnawialna. Ich kompaktowa konstrukcja i solidna budowa gwarantują wysoką niezawodność w zastosowaniach o znaczeniu krytycznym.
Mocniejsze i bardziej inteligentne
Współczesne trendy zwiększają zapotrzebowanie na złącza wytrzymujące trudne warunki, więc projektanci szukają elementów o dodatkowych właściwościach specjalnych, takich jak lekka konstrukcja i odporność na korozję. Znalezienie ich wśród tradycyjnych części może być trudne. Złącza M12 firmy Bulgin do montażu na miejscu są dostępne z solidną aluminiową nakrętką łączącą, co czyni je lekką i trwałą alternatywą dla bardziej powszechnych wariantów z nakrętkami niklowanymi M12. Są one rozwiązaniem typu plug-and-play, umożliwiającym modernizację systemów czujników za pomocą złączy M12. Mogą wspomóc projektantów w uzyskaniu cennych oszczędności na ciężarze i wielkości sprzętu, co jest bardzo ważne m.in. w elektromobilności.
Standardowe złącza M12 są zwykle spotykane w środowiskach o normie IP67, gdzie ryzyko korozji jest minimalne. W pełni metalowe złącza z rodziny M12 przeznaczone do montażu na miejscu są wykonane z niklowanego mosiądzu. W połączeniu z niklowaną mosiężną nakrętką stanowią one realną alternatywę dla plastikowego korpusu M12 z aluminiowym pierścieniem blokującym.
Jednakże prosta obróbka chemiczna aluminiowej nakrętki łączącej, stosowanej w konfiguracjach z korpusem z tworzywa sztucznego, umożliwia stosowanie tych złączy także w środowiskach narażonych na korozję. Na potrzeby tego typu środowisk łączące pierścienie zabezpieczające poddano anodowaniu w roztworach związków srebra.
W rowerach elektrycznych mogą występować poważne obciążenia środowiskowe, elektryczne i mechaniczne. Aby umożliwić ich użytkowanie w czasie deszczu i zapewnić odporność na zachlapania wodą i wnikanie pyłu, niezbędne jest uszczelnienie złącz zasilania i transmisji danych. Dzięki materiałom odpornym na korozję połączenia tolerują warunki powodujące kondensację wewnątrz i na zewnątrz złącza. Podczas startu silnika i hamowania regeneracyjnego mogą również wystąpić przetężenia, takie jak prądy rozruchowe. Można też spodziewać się wibracji i wstrząsów mechanicznych.
Generatory solarne i farmy słoneczne również wymagają wytrzymałości mechanicznej i odporności na wnikanie wody i pyłu, jaką mogą zapewnić złącza okrągłe. Mechanizm blokujący złącza może też być pomocny z powodu zaginania i wyginania przewodów łączących panele słoneczne podczas instalacji oraz ruchów wynikających z cykli rozszerzalności i kurczliwości cieplnej.
Z kolei odporność na czynniki zewnętrzne i trudne warunki pogodowe może mieć kluczowe znaczenie w przypadku zdalnie instalowanego sprzętu, takiego jak inteligentne liczniki i stacje monitorowania pogody. Odpowiednie uszczelnienie, wytrzymała konstrukcja i materiały odporne na korozję pomagają zachować integralność połączeń sygnałowych i zasilających.
Z drugiej strony, okablowanie urządzeń automatyki przemysłowej, takie jak połączenia Ethernet i Profinet, wymaga nie tylko zapewnienia bezpieczeństwa mechanicznego i integralności elektrycznej, lecz także zyskuje na wbudowanym kodowaniu stosowanym w Bulgin M12, które pomaga zapewnić bezbłędną instalację na miejscu, przy jednoczesnej minimalizacji przestojów.
Oprócz rozmiaru M12, rodzina złączy okrągłych Buccaneer firmy Bulgin obejmuje również rozmiary M5, M8, M16 i M23, dostępne w wersjach prostych i kątowych, do montażu na miejscu, z zatopionym przewodem. Opcje uszczelnienia obejmują standardy IP67, IP68 i IP69K, które chronią przed pyłem, wodą i strugami wody pod wysokim ciśnieniem. Są dostępne ze stykami zasilającymi o zdolności łączeniowej do 8 A i 250 V, a także w hybrydowych konfiguracjach zasilająco-sygnałowych. Firma Bulgin oferuje również złącza Buccaneer do przesyłu danych, do zastosowań w standardach takich jak Ethernet, USB (Ilustracja 2) i SMB. Jedną z alternatyw jest użycie złącza prostokątnego, chociaż mogłoby to negatywnie wpłynąć na stopień ochrony IP i zajmowane miejsce.
Ilustracja 2. Przewody USB Buccaneer firmy Bulgin, seria 4000, typ C (źródło: Mouser Electronics)
Okrągłe złącza Buccaneer, powszechnie wykorzystywane w zastosowaniach wymagających wytrzymałej i niezawodnej łączności, nadają się do automatyki przemysłowej, sterowania procesami, robotyki i maszyn przemysłowych, a także do systemów oświetlenia zewnętrznego, instalacji energii odnawialnej, sprzętu morskiego, inteligentnego sprzętu rolniczego oraz transportu i zastosowań w obszarze elektromobilności. Ich odporność na procesy sterylizacji sprawia również, że często są wybierane do urządzeń medycznych.
