מבוא למחברים עגולים וכבלים

מחברים עגולים, שלהם מספר פינים או מגעים להעברת הספקת-כוח, אותות או נתונים, הם התקנים חשמליים גליליים בגדלים משתנים המתוכננים לעמוד במגוון של סביבות קשות. נקראים גם חיברורים עגולים, המבנה העגול שלהם מעניק להם חוסן נוסף ועמידות בפני נזקי רעידות ופגיעות, אותות חיצוניים או הפרעות, חדירת מזהמים סביבתיים ולחץ או טמפרטורה קיצוניים.

הודות לביצועים העיליים שלהם בתנאים קיצוניים אלו, למחברים וכבלים עגולים יש שימושים רבים ביישומי אוטומציה תעשייתית ומפעלים, התקנים רפואיים, מערכות אבטחה והגנה, תעופה וחלל ועוד. מחברים עגולים מקיפים מגוון רחב של היצע מוצרים, ממחברים עגולים סטנדרטיים ועד DIN‏, מטרי, Hermetic‏, Push-Pull‏, מקודד, אותות מעורבים וגרסות Micro‏ ו-Nano‏. קיימות גם אפשרויות היברידיות המשלבות הספקת-כוח, אותות ונתונים להתקן יחיד. מאמר זה יתמקד בעיקר במחברים וכבלים עגולים סטנדרטיים, כולל המבנה הבסיסי שלהם, ציונים וקודים, קריטריוני בחירה ועוד.

המבנה של מחברים עגולים

הודות לצורתם הגלילית, למחברים עגולים יש יחס חוזק-משקל גדול יותר מכל צורת מחבר אחרת. כפי שכבר הוזכר, חוזק משופר זה מעניק להם עמידות נוספת בפני נזקי פגיעות, אלמנטים חיצוניים וניתוקים, תוך שהוא מעניק להם עמידות ביישומים עם מחזורי חיבור-ניתוק תכופים.

מספר המגעים הפנימיים כמו גם הפריסה של אותם מגעים משתנים לפי סוג המחבר והיישום כדי להבטיח יישור ותחיבה נכונים לתוך התקן החיבור התואם. מעטי מחברים עגולים בנויים לרוב עם תבריגים כדי לאפשר חיבורי הברגה בטוחים יותר כאשר רעידות או גורמים אחרים עלולים לגרום לניתוק לא-רצוי. סוגים אחרים של מערכות חיבורים כוללים נעילת כידון, נעילת דחיפה/משיכה, ונעילה בהצמדה.

החל מרמה גבוהה, כל מחבר עגול מורכב מארבעה אזורים עיקריים (איורים 1 ו-2):

איור 1‏: מבנה בסיסי של מחבר עגול נקבה. (מקור התמונה: Same Sky)

1. מגעים: הפינים והשקעים הפנימיים הממוקמים בתוך המחבר ומשמשים ליצירת החיבור החשמלי. זוג מחובר מורכב ממגעי זכר ומשקעי נקבה.
2. מבודד: רכיב זה עוטף את המגעים ומבודד אותם זה מזה וממעטה המחבר. הוא גם מספק מרווח מתאים בין המגעים ומחזיק אותם במיקום הנכון.
3. מעטה: ככיסוי החיצוני של המחבר, המעטה מגן על המגעים והמבודד תוך מתן מנגנון יישור וחיבור עבור שני חצאי המחבר.
4. אביזרים: אלה יכולים לכלול פינים, זיזים, טבעות, מהדקים, אטמים ורכיבים נוספים המשמשים להוביל, לאבטח, למקם ולאטום את החלקים של המחבר.

איור 2‏: המבנה הבסיסי של מחבר עגול זכר. (מקור התמונה: Same Sky)

ציונים וקודים של מחברים עגולים נפוצים

אולי הסוג המוכר ביותר של מחבר עגול הוא סגנון M הסטנדרטי המשמש לחיבור חיישנים ומפעילים (Actuators‏) ביישומי רשתות תעשייתיות. "M" פשוט מציין את גודל התבריג המטרי על אומי הצימוד ושקעי החיבור, הנותן לנו את סוגי המחברים הנפוצים M5 (אמצעי הידוק בקוטר 5 מ"מ), M8‏ (8 מ"מ) ו-M12‏ (12 מ"מ). מחברים וכבלים עגולים M12 הם ללא ספק הסוג הנפוץ ביותר מכיוון שהם מהווים תקן כלל-עולמי לתעשיית הרכב.

ככלל, מחברים בסגנון M מחולקים הלאה למספר קטגוריות המגדירות את זיזי הקיטוב והצורה של גוף המגע כדי להבטיח חיבורים מחוברים כהלכה. ציונים וקודים אלה מוגדרים כדלקמן (איור 3):

• A – מחברים עבור חיישנים, הספקת-כוח DC ו-Gbit Ethernet‏ 1 (פרוטוקול עבור חיבור מערכות מחשבים ליצירת רשת).
• B – מחברים עבור Fieldbus (רשת מחשבים תעשייתית עבור בקרה מבוזרת) ו-Profibus (תקן רשת דיגיטלית המספק תקשורת בין חיישני שטח לבין מערכת בקרה).
• C - מחברים עם זיזי קיטוב כפולים עבור אבטחה נוספת, המשמשים עבור הספקת-כוח AC עבור חיישנים ומפעילים.
• D – מחברים למערכות Mbit Ethernet‏ 100 ו-Profinet (פרוטוקול להחלפת נתונים בין בקרים והתקנים).
• X - מחברים עבור יישומי מהירות גבוהה של Gbit Ethernet‏ 10 כמו גם Power over Ethernet‏ (PoE‏).
• S – מחברים עבור הספקת-כוח AC (תחליף ל-C – חלקים מקודדים).
• T – מחברים עבור הספקת-כוח DC (תחליף ל A – חלקים מקודדים).

איור 3: סקירה כללית של אפשרויות הממשק השונות עבור מחברים בסגנון M. (מקור התמונה: Same Sky)

קריטריונים לבחירת מחבר עגול

יש רשימה כמעט אינסופית של מפרטים ושיקולים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת מחברים עגולים ו/או כבלים עבור התכן שלכם. מלבד ההחלטה אם מחבר פלסטיק עגול (CPC) או מחבר מעטה-מתכת עגול (CMC) הם המתאימים יותר, הנה רשימה מקיפה יחסית של פרמטרים שיש לקחת בחשבון:

• מין (זכר/נקבה): הקצה הזכרי משלב את פיני המגע המתחברים לשקעי הנקבה (איורים 4 ו-5). רוב התקעים והשקעים מתוכננים לחיבור בתוך המותג או היצרן שלהם. מחברים מיצרנים שונים בדרך כלל אינם מתחברים זה לזה, כך שבאופן כללי, המחברים יסופקו כזוג מחובר.

איור 4‏: חיבור של זוג מחברים עגולים זכר ונקבה. (מקור התמונה: Same Sky)

• מספר המגעים: מספר הפינים המוליכים במחבר הנדרש כדי לשאת אותות, נתונים או הספקת-כוח. מספר זה יכול לנוע בין 1 למאות.
• סיומת: כיצד החוט או הכבל יתחברו למגעים המוליכים במחבר, כולל הלחמה, ליפוף חוט, נעלי כבל או לחיצה.
• גודל המגע: הקוטר של המגעים הבודדים או מידת החוט שיכול להתחבר לכל מגע.
• דירוג מתח וזרם: המתח המקסימלי, מבוטא בוולט (V), או הזרם, מבוטא באמפר (A), שהמחבר מתוכנן לשאת.
• תדירות התחיבה: באיזו תדירות המחבר יחובר ויתנתק. מוכרים גם כמחזורי חיבור-ניתוק, תדירות החיבור עשויה לדרוש מחבר חסון יותר או אביזר הגנה על הכבל.
• סגנון ההרכבה: אפשרויות הרכבה נפוצות כוללות הרכבת כבל, הרכבת פאנל או הרכבה משטחית.
• סגנון צימוד או נעילה: מציע חיבור מאובטח של המחבר ויכול לכלול כידון, בריח, Push-Pull‏, עם תבריג וניתוק מהיר.
• סוג המעטה האחורי: מוברג על צד הכבל של מחבר עגול כדי להציע תמיכת כבל מאובטחת, סוגי המעטים האחוריים כוללים ישר, זווית ישרה, זנב צמה, קפיץ, מעצור מתיחה, אטום ובלחיצה.
• החומרים המשמשים: חומרים נפוצים המשמשים עבור גוף המחבר הם פלב"ם, אלומיניום, פלסטיק, מרוכב או פליז, בהתאם לדרישות התכן והתקציב.
• הגנת חדירות: דירוגי IP מוגדרים על ידי תקן IEC 60529 המכסה הגנה מפני חדירת מוצקים ונוזלים לתוך גוף המחבר. ANSI 60529‏ מכסה IP בארצות הברית ו-EN 60529 מכסה IP באירופה.
• תקעים ושקעים: בהיעדר כללים סטנדרטיים למתן שמות, יצרנים שונים עשויים להשתמש במונחים חלופיים, אך בדרך כלל שקעים משויכים למחברים עגולים מורכבים בפאנל, בעוד שתקעים מתייחסים למכללי כבלים עם מחברים עגולים.

איור 5: כיצד לציין שקעים ותקעים ממינים שונים (מקור התמונה: Same Sky‏)

סיכום

האם המחבר יהיה חשוף למזהמים סביבתיים או נתון לטבילה? האם המחבר דורש הגנה מפני אותות EMI או RFI? האם המחבר יהיה נתון לרעידות חריגות או לפגיעות תכופות? התשובות לכל אחד מאלה יסייעו לקבוע את האיכות, התכונות והאביזרים הדרושים, אך ללא קשר, מחברים עגולים הוכיחו את עצמם כפתרון חיבור אמין ועמיד כאשר מתמודדים עם תנאי יישום קשים. Same Sky מציעה מגוון רחב של מחברים עגולים ומכללי כבלים עגולים שיוכלו להתמודד בהצלחה עם אתגרי תכנון אלו.