Ipari környezetekben az állandó jelleggel bekötött vezetékes eszközök cseréje vagy korszerűbb berendezések telepítése problémát jelenthet, mivel a vezetékek és kábelek megbízható eltávolítása majd újbóli visszaszerelése nem egyszerű feladat. Hasonlóképpen, új érzékelők, processzor vagy más alkatrészek hozzáadása gyakran teljes cserét, új kábelezést igényel.

Ráadásul az ipari eszközök mérete egyre kisebb, ami miatt a különböző csatlakozók számára is egyre korlátozottabb hely áll rendelkezésre. Ugyanakkor ahhoz, hogy jó konnektorsűrűséget lehessen megvalósítani a paneleken, kisebb méretű csatlakozókra van szükség, amelyek kombinált csatlakoztatási lehetőséget kínálnak egyetlen csatlakozó használatával.
Az ipari környezet sajátos kihívásokat támaszt az eszközök integritásának megőrzésére vonatkozólag: fontos, hogy az eszközbe ne kerülhessen folyadék és por a kényes alkatrészek károsodásának elkerülése érdekében.
Csatlakozók használatával – vagyis azzal, hogy a közvetlenül bekötött eszközök esetében a vezetékeket moduláris csatlakozókkal váltják ki – mindezen problémák megoldhatók. Ezekkel a kom­pakt formában kapható csatlakozókkal több különféle vezetéktípus kombinálható egyetlen csatlakozón belül. Moduláris kialakításuknak köszönhetően a csatlakozók gyorsan átkonfigurálhatók a módosítások és újítások elvégzéséhez anélkül, hogy az eszköz, illetve a kábel cseréjére lenne szükség. Ezenkívül a környezeti hatásoknak ellenálló moduláris csatlakozók védettek a por és a folyadékok behatolásával szemben, valamint a sterilizáláshoz használt nagynyomású vízsugarak hatásától is.
Ez a cikk alapszinten tárgyalja a moduláris csatlakozókat, bemutatva azok kiválasztását, összeszerelését és használatát. Eközben néhány Harting csatlakozót használ fel példaként, amelyeket a tervezők fel tudnak használni a következő ipari rendszerük megtervezésekor.

Csatlakoztatás moduláris csatlakozókkal

Az áramellátás, a jelek és a digitális adatok bevezetése egy ipari eszközbe vagy rendszerbe kétféleképpen valósítható meg.
A kábelek lehetnek állandó jelleggel csatlakoztatottak, vagy pedig ugyanez megvalósítható egy csatlakozó segítségével. Az, hogy melyik mellett döntünk, több tényezőtől függ. A legfontosabb szempont valószínűleg az, hogy milyen gyakran kell a készüléket leválasztani és újracsatlakoztatni. Ha az állandó jelleggel bekötött készüléket újra kell csatlakoztatni, minden egyes vezetéket gondosan le kell választani és újra kell csatlakoztatni, ami jelentős munkával és időbeli ráfordítással jár, emellett nagy az esélye a téves be­kötésnek, és a hiba kijavítása órákig is eltarthat.
A csatlakozók mellett való döntés kezdetben talán költségesebb megoldás, de ha a tervező egyszer már megtette ezt a lépést, akkor az újbóli bekötés egyszerűen egy kihúzom-bedugom műveletre redukálódik, ahol bekötési hibát véteni szinte lehetetlen, csökkentve ezzel a szakképzett munkaerő szükségességét. Hosszú távon tehát csatlakozókat használni az állandóan bekötött kábelek helyett számos előnnyel jár.
Moduláris csatlakozók használatával növekszik a telepítési rugalmasság. Vegyünk példaként egy olyan moduláris csatlakozót, amellyel a tápellátás, az érzékelők, az analóg és digitális jelek, sőt még a pneumatikus vezetékek csatlakoztatása is megvalósítható (1. ábra). Széles választék áll rendelkezésre használható modulokból. Az ábrán egy RJ45 és egy soros USB adatbusz, három különböző tűátmérővel rendelkező többérintkezős modul, valamint egy három pneumatikus vezetéket tartalmazó modul látható.

1. ábra Egy moduláris csatlakozó használatával a jelek, a tápellátás, a digitális kommunikációs interfészek és még a pneumatikus vezetékek is egyetlen csatlakozó segítségével csatlakoztathatók. A modulok az igényeknek megfelelően gyorsan és egyszerűen cserélhetők (Kép: Harting)

A moduláris csatlakozók felépítése

A moduláris csatlakozók különböző összetevőinek elnevezései a 2. ábrán láthatók.

2. ábra A HARTING moduláris csatlakozók összetevőinek elnevezései. A modulokat a keretek tartják, amelyek a bázisba vagy a csatlakozóházba illeszkednek. A csatlakozókat könnyen ki lehet nyitni és a modulokat átrendezni, valamint új modulok adhatók hozzá vagy távolíthatók el a szükséges módosítási követelményeknek megfelelően (Kép: Harting)

 
A csatlakozók panelhez rögzülő fix része a bázis vagy aljzat. A párosított mozgatható rész a csatlakozó háza. A keretek a bázisba vagy a csatlakozóházba illeszkednek, és a modulok rögzítésére szolgálnak. A csatlakozók vakmodulokkal is elláthatók, helyet biztosítva a jövőbeni bővítésekhez. Az egymással összetartozó csatlakozókat csavarral vagy reteszelő karral rögzítik egymáshoz. A csatlakozóházak lehetnek felül, illetve oldalt egyszeresen vagy többszörösen nyitottak a kábelek elvezetésének biztosításához. A házhoz felülről vagy alulról lehet hozzáférni.
Tekintettel a HARTING által kínált modulok, bázisok, csatlakozóházak és egyéb csatlakozóelemek nagy számára, a megfelelő alkatrészek kiválasztása összetett feladat lehet. A gyártó ezért egy online konfigurátort biztosít a tervezők számára, amely megkönnyíti a moduláris csatlakozók kiválasztását és tervezését (3. ábra).

3. ábra A HARTING Han online konfigurátor felhasználói felülete leegyszerűsíti a moduláris csatlakozóelemek tervezését és kiválasztását (Kép: Harting)

 
A konfigurátor segíti a tervezőket a táp-, jel- és adatátviteli, valamint az optikai és pneumatikus alkatrészek kiválasztásában. Minden egyes elem esetén további lehetőségek választhatók, hogy azok a kívánt kialakítással összhangban legyenek.
Ebben a példában az elektromos alkatrészek kiválasztását mutatjuk be. A felhasználónak meg kell adnia a vezetékek számát és típusát, a névleges áramerősségi követelményeket, és a kialakítással kapcsolatos néhány egyéb paramétert. A konfigurátor gyorsan mutat néhány lehetséges konfigurációt, felsorolva az alkatrészeket, és egy izometrikus rajzot is ad az összeállításról (4. ábra).

4. ábra A konfigurátor által megrajzolt csatlakozó dugó és aljzat a hozzátartozó bázissal, csatlakozóházzal és kábelrögzítő bilinccsel (Kép: Harting)

 
A kialakítás teljeskörűen dokumentált, letölthető alkatrészlistákkal, 3D modellekkel, adatlapokkal, típuslapokkal és terméknyilatkozatokkal.
A bemutatott példában a megadott paraméterek között szerepelt a bázis típusa, a kívánt reteszelési módszer, a vezetékek száma, a várható maximális áram- és feszültségszintek, valamint a külső környezet. Az így felkínált konfigurációk alkatrészei között szerepelt többek között a HARTING 09 40 006 0311 panelre szerelhető bázisa. A bázis öntött alumíniumból készül, csavaros rögzítésű, és zord külső környezetekben való használatra tervezték. Ehhez a bázishoz a konfigurátor a HARTING 09 14 006 0371 jelű kétmodulos, csuklós, ipari használatra szánt tartókeretét párosította. A keret két modul számára biztosít helyet, a konfigurátor a HARTING 09 14 006 3101 jelű hatpozíciós anyamodulját választot­ta. A hozzá tartozó ezüst krimpelhető hüvelyek a HARTING 20 AWG méretű vezetékekkel való használatra alkalmas 09 33 000 6220 jelű gyártmányai.
A csatlakozó kábel felőli része a HARTING 19 40 006 0411 öntött alumínium csatlakozóházára épül, amelyhez a HARTING 09 14 006 0361 ipari, kétmodulos tartókerete társul. Ez a keret a HARTING 09 14 006 3001 20 AWG méretű ezüst krimpelhető tűit tartalmazó HARTING 09 33 000 6121 apamodul befogadására képes. Az összeállított csatlakozóházat egy 9-16 méretű HARTING 19 00 000 5090 sárgaréz-kábelbilincs zárja le. A bázis és a csatlakozóház két modul számára biztosít helyet, így a kihasználatlan helyek vakmodulokkal, például a HARTING 09 14 000 9950 moduljaival tölthetők ki.

Környezetei hatásokkal szembeni védettség

A HARTING Han HPR alkatrészek mindegyike a -40 °C és +125 °C közötti hőmérséklet-tartományban használható, és védettségüket tekintve akár IP68 és IP69K besorolásúak is lehetnek.
Az IEC 60529 szabvány szerinti környezeti behatásokkal szembeni védettségi (IP) fokozatok azt fejezik ki, hogy a csatlakozók milyen fokú védelemmel rendelkeznek a külső környezeti behatásokkal szemben. Ilyen külső hatások közé tartoznak a mechanikai ütések, az idegen tárgyak, a nedvesség és a por, valamint a folyadékok, például a víz, az üzemanyag, a tisztítófolyadékok, a hűtőfolyadékok és az olajok behatolása.
Az IP-védettség első számjegye a szilárd anyagokkal szembeni védettségre vonatkozik. A besorolás 0 és 6 között változhat. A 6-os szám a legmagasabb védelmi szintet jelenti. A 6-os besorolású csatlakozók porvédettek és teljes védelmet nyújtanak a szilárd részecskékkel szemben. Az IP-védettség második számjegye a folyadékokkal szembeni védettséget jelzi, és 0-tól 9-ig terjed. A 8-as besorolás azt jelenti, hogy a készülék vízzáró és védett a víznyomás ellen. A 9K minősítés a gőzsugaras nyomástisztítók és a hasonló, nyomás alatt kijuttatott folyadékokkal szembeni védettséget jelzi. Az IP68 vagy IP69K minősítés tehát kiváló.
A HARTING Han HPR sorozatot zord kültéri környezetekben való használatra tervezték. Az öntött alumínium bázisok és csatlakozóházak nagyon jó korrózióállóságot biztosító epoxi porszórt bevonattal rendelkeznek, miközben jól zárnak nedves környezetek esetén is. A fém­alkatrészek kiváló elektromágneses kompatibilitási jellemzőket biztosítanak.
A több ilyen azonos típusú csatlakozót tartalmazó kialakításokhoz ez a csatlakozósorozat akár tizenhat pozíciós kódolási lehetőséget kínál a csatlakozók helyes párosításának biztosításához. A HPR kompakt sorozat segítségével emellett hely takarítható meg, és csökkenthető az összesített súly is, mivel akár 25%-kal könnyebbek is lehetnek, mint
a hasonló szabványos HPR csatlakozók.

Összegzés

A csatlakozások integritásának, valamint a megfelelő rugalmasság és bővíthetőség biztosítása problémát jelenthet a tervezők számára, mert közben a méretformátumbéli követelményeknek és a szigorú ipari környezeti feltételeknek is meg kell felelniük. Amint azt bemutattuk, egy rendkívül magas fokúan konfigurálható, kompakt és moduláris csatlakozórendszer és a csatlakozó-alkatrészek kiválasztását megkönnyítő, egyszerűen használható online konfigurátor segítségével ez a folyamat jelentősen leegyszerűsíthető.

Szerző: Rolf Horn – Alkalmazástechnikai mérnök, Digi-Key Electronics

Digi-Key Electronics
www.digikey.hu
Angol nyelvű kapcsolat
Arkadiusz Rataj
Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey
Digi-Key Electronics Germany
Tel.: +48 696 307 330
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.