Unisciti agli oltre 15.000 follower di IMP

elettronica.live
Mouser News

Mouser: La continua evoluzione dei connettori circolari in risposta alle esigenze del settore industriale

Connettori circolari, il fondamento delle interconnessioni industriali. I progressi della tecnologia e il suo ingresso in nuovi settori di mercato sta creando una moltitudine di dipendenze ed esigenze. Ad esempio, con l’evoluzione delle connessioni di rete, numerosi protocolli e topologie di rete diversi sono entrati in competizione per dominare il mercato. Negli anni, Ethernet si è affermato come il metodo di connessione di rete preferito nel settore informatico (IT).

Mouser: La continua evoluzione dei connettori circolari in risposta alle esigenze del settore industriale

La standardizzazione IEEE ne ha promosso ulteriormente l’adozione. Accanto alla scelta della tecnologia entra in gioco una decisione pratica ma altrettanto importante: definire uno standard per i connettori tra i numerosi tipi di formati concorrenti. Oggi, il connettore RJ45 Ethernet è onnipresente.

L’adozione dell’Operational Technology (OT) per il controllo dei processi industriali e l’automazione di fabbrica hanno conosciuto un’evoluzione simile dei connettori. A differenza della maggior parte degli ambienti IT, gli ambienti industriali presentano numerose sfide per i connettori. Forze meccaniche di vibrazione, urti, sollecitazioni, il potenziale ingresso di liquidi o polveri e l’esposizione a sostanze chimiche e contaminanti pericolose sono tutti fattori che entrano in gioco in ambito industriale. I fattori ambientali legati alla temperatura e all’umidità sono presenti anche nella maggior parte dei siti manifatturieri. Il continuo sviluppo dell’automazione e dell’adozione della tecnologia introduce anche il requisito di conformità agli standard definiti per l’immunità (EMI) e la compatibilità elettromagnetica (EMC).

Per le applicazioni OT industriali, si sono affermati i connettori circolari M8 (8 mm) e M12 (12 mm) con blocco, come metodo di fatto per collegare qualsiasi cosa, dagli attuatori ai sensori. Il formato compatto ma versatile di questi connettori offre una varietà di pin, disposizioni di pin (dette “codifiche”), valori nominali di tensione e corrente e larghezze di banda dati. In particolare, il connettore M12 è diventato lo standard mondiale per il collegamento di dati, segnali ed alimentazione. Bilancia perfettamente le esigenze di impiego in ambiente industriale e al tempo stesso soddisfa i vincoli di spazio dei quadri di controllo ad alta densità.

Ad esempio, la codifica A e la codifica B sono adatte alle connessioni Fieldbus, DeviceNet e Profibus. Per Industrial Ethernet, EtherCat e PROFINET, la specifica prevede i connettori con codifica D. La figura 1 evidenzia i vari tipi di codifica dei connettori per dati, segnali e alimentazione delle serie M5-M12.

L’evoluzione dei connettori M12
Le iniziative volte a migliorare le prestazioni operative industriali, come Industry 4.0 e l’applicazione della tecnologia IoT al mondo industriale (IIoT), comportano un ulteriore impiego di tecnologia che aumenta il bisogno di connettività. Le applicazioni basate sul formato M12 richiedono da parte degli installatori più tempo per avvitare sensori, attuatori e connettori di alimentazione. L’esigenza di avere più prese per connettori M12 nelle apparecchiature di controllo richiede anche tempi di produzione più lunghi e crea sfide in termini di densità dei connettori. In risposta alle richieste del mercato, Phoenix Contact ha sviluppato e standardizzato (IEC 61076-02-010) un’alternativa innovativa al tradizionale sistema di blocco a vite M12.

I nuovi connettori M12 di Phoenix Contact sono dotati di un meccanismo push-pull di blocco interno per connettori per cavi e offrono una nuova presa femmina push-pull a incasso per una connessione e un’integrazione agevole ed efficiente.

La nuova presa M12 alloggia saldamente i connettori filettati esistenti e il nuovo connettore push-pull.

Il meccanismo push-pull interno offre un approccio semplice che non richiede strumenti per realizzare una connessione veloce e sicura, anche in uno spazio limitato. La figura 2 mostra una vista in sezione del connettore per cavi push-pull interno accoppiato con la presa push-pull di un dispositivo.


Mouser: La continua evoluzione dei connettori circolari in risposta alle esigenze del settore industriale
Il connettore per cavi con meccanismo di blocco interno push-pull accoppiato con il connettore push-pull di un dispositivo (fonte Phoenix Contact)

Rispetto ai connettori convenzionali per dispositivi M12, il connettore push-pull può sfruttare i propri punti di forza in applicazioni con vincoli di spazio, dove è possibile una densità di connettori leggermente superiore. È adatto anche per progetti multi I/O e per quelli in cui sono necessari frequenti cicli di connessione e disconnessione, ad esempio per la manutenzione e la riconfigurazione.

La diffusione dei connettori M12 SMD (Surface Mount Device) per assemblaggio a rifusione
Tradizionalmente, la maggior parte dei connettori per dispositivi M12 hanno utilizzato la tecnologia di montaggio a foro passante (THR = Through Hole Reflow). Tuttavia, le tendenze dell’automazione industriale come l’edge computing, i big data (la raccolta di dati, ad esempio nelle macchine, che richiede un numero sempre maggiore di sensori), e la digitalizzazione, producono un aumento di domanda di apparecchi industriali di controllo. I progettisti delle apparecchiature e gli ingegneri dell’automazione preferiscono la produzione automatizzata di schede a circuito stampato che usano macchine pick & place e assemblaggio con saldatura per rifusione, che velocizzano la produzione delle apparecchiature e consentono di ottenere un livello qualitativo molto elevato.

I megatrend sopra citati portano a funzionalità più sofisticate e, di conseguenza, a un aumento esponenziale di componenti PCB. A fronte di questo, Phoenix Contact ha creato un portafoglio completo di connettori M12 SMD. I connettori con montaggio superficiale sono particolarmente adatti per le applicazioni dati e segnale e in generale sono in grado di accogliere connessioni di alimentazione a bassa corrente. Per le applicazioni ad alta potenza e corrente, si consiglia il connettore a foro passante.

Il connettore per dispositivi Phoenix Contact M12 a montaggio superficiale è disponibile per la codifica ibrida Y per dati e alimentazione, e la codifica Gigabit X.

Il connettore per dispositivi M12 SMD non subisce alcun trasferimento di sollecitazioni meccaniche dal connettore per cavi M12 grazie alla struttura a due pezzi del connettore M12 - vedere la figura 3.


Mouser: La continua evoluzione dei connettori circolari in risposta alle esigenze del settore industriale
Il connettore per dispositivi a due pezzi con montaggio superficiale di Phoenix Contact, che mostra la molla di schermatura dell'alloggiamento opzionale (fonte Phoenix Contact)

Il connettore per dispositivi M12 SMD a rifusione è disponibile nei formati di packaging su vassoi o su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato. Può alloggiare correnti fino a 4 A e tensioni fino a 250 V. I connettori SMD sono disponibili per i formati M8 (da 3 a 8 pin) e M12 (da 4 a 17 pin).

L’ulteriore evoluzione del formato M12: capacità di alimentazione superiori in arrivo
Oltre ai segnali e ai dati, i connettori M12 trasmettono adesso anche l'alimentazione. Grazie a dispositivi elettronici sempre più compatti e potenti, cresce la domanda da parte dell’industria di una soluzione altrettanto compatta per i connettori di trasmissione della potenza.

Con la progressiva diversificazione dei casi d’utilizzo dei connettori industriali, c’è bisogno di estendere la capacità di trasmissione della potenza del connettore M12 oltre il limite massimo di 4 A per pin. Le codifiche L, K, M e S di Phoenix Contact, conformi alla normativa IEC 61076-2-111, introducono una capacità di corrente più elevata - vedere la tavola illustrata nella figura 4 - il tutto all’interno del package compatto M12. Notare che la codifica L è destinata alle applicazioni DC mentre le codifiche S, K & M alle applicazioni AC.

Il mercato e Phoenix Contact si concentrano sulle codifiche K, S e M per le applicazioni AC e sulla codifica L per le applicazioni DC.

Mouser: La continua evoluzione dei connettori circolari in risposta alle esigenze del settore industriale
Le maggiori capacità di corrente e tensione della serie di connettori M12 offerte dai sistemi di codifica L, K, e S (fonte Phoenix Contact)

La codifica S supporta fino a 16 A (tre cavi) o 12 A (quattro cavi) a 630 VAC. La specifica UL con codifica K utilizza cinque cavi (quattro più la messa a terra di protezione) per prestazioni fino a 16 Amp a 600 VAC (IEC 630 VAC).

Per questi nuovi connettori M12 ad alta potenza sono disponibili numerose opzioni di alloggiamento.

L’evoluzione continua della serie M8 offre la miniaturizzazione per le applicazioni di trasmissione dati
Per più di dieci anni, i connettori M12 con codifica D sono stati i connettori industriali di riferimento per i sistemi di collegamento dati in rete come PROFINET e Ethernet Cat5. Con lo spazio all’interno delle fabbriche ridotto al minimo e la densità crescente dei quadri di controllo, il mercato necessitava da tempo di un connettore alternativo più compatto ma comunque robusto.

Il connettore Phoenix Contact M8 con codifica D offre la stessa capacità dati di 100 Mbps del connettore equivalente M12 ma in un package più piccolo del 30%, e consente velocità di trasmissione dati elevate in uno spazio limitato. Con una corrente massima di 4 A e 60 V, è adatto anche alle installazioni Power over Ethernet.

L’M8 con codifica D è disponibile per cavi schermati e non schermati, in una versione con montaggio superficiale - vedere la figura 5.

Mouser: La continua evoluzione dei connettori circolari in risposta alle esigenze del settore industriale
Il connettore con montaggio in superficie a incasso Phoenix Contact M8 con codifica D, progettato per applicazioni di rete Ethernet Cat5 e PROFINET.

Connettori circolari M8 e M12 – Innovazione ed evoluzione apparentemente senza fine
Le serie M12 e M8 di connettori circolari robusti hanno continuato ad evolversi negli ultimi dieci anni per soddisfare la domanda crescente delle applicazioni di automazione industriale.

In questo breve articolo, abbiamo evidenziato solo alcune delle numerose innovazioni che Phoenix Contact continua ad introdurre per questi connettori, che sono un componente essenziale per qualsiasi sistema di automazione.

www.mouser.com

  Richiedi maggiori informazioni…

LinkedIn
Pinterest

Unisciti agli oltre 15.000 follower di IMP