Uma introdução aos cabos e conectores circulares

Com vários pinos ou contatos na capa para transferência de energia elétrica, sinais ou dados, conectores circulares são dispositivos elétricos cilíndricos de tamanhos variados que são projetados para suportar uma série de ambientes agressivos. Também referidas como interconexões circulares, sua construção circular lhes proporciona maior robustez e resistência a vibrações e danos por impactos, sinais externos ou interferência, incursão de contaminantes ambientais e extremos de pressão ou temperatura.

Devido a seu alto desempenho nestas condições extremas, os cabos e conectores circulares encontram amplo uso em aplicações de automação industrial e de fábrica, dispositivos médicos, sistemas de segurança e defesa, aeroespacial e muito mais. Os conectores circulares abrangem uma ampla gama de ofertas de produtos desde conectores circulares padrões até as versões DIN, métricas, herméticas, Push-Pull, polarizada, de sinal misto e Micro ou Nano. Também estão disponíveis opções híbridas que combinam energia, sinal e dados em um único dispositivo. Este artigo se concentrará principalmente em cabos e conectores circulares padrões, incluindo sua construção básica, designações e códigos, critérios de seleção e muito mais.

Construção de conectores circulares

Graças à sua forma cilíndrica, os conectores circulares têm uma relação força/peso maior do que qualquer outra forma de conector. Como já mencionado, esta força maior lhes confere maior resistência a danos por impacto, elementos externos e desacoplamento, ao mesmo tempo em que lhes confere durabilidade em aplicações com ciclos de conexão frequentes.

O número de contatos internos, bem como o layout desses contatos varia de acordo com o conector e o tipo de aplicação para garantir o alinhamento correto e a inserção em um dispositivo de acoplamento compatível. As carcaças dos conectores circulares são frequentemente construídas com roscas para permitir conexões aparafusadas mais seguras, onde a vibração ou outros fatores causariam desacoplamento indesejado. Outros tipos de sistemas de conexão incluem travamento de baioneta, travamento ao empurrar/puxar ou push/pull e trava de encaixe.

A partir de um alto nível, cada conector circular consiste em quatro áreas principais (Figuras 1 e 2):

Figura 1: Construção básica de um conector circular fêmea. (Fonte da imagem: Same Sky)

1. Contatos: Os pinos e soquetes internos alojados no conector utilizado para formar a conexão elétrica. Um par acoplado consiste de contatos machos e soquetes fêmeas.
2. Isolante: Este componente encapsula os contatos e os isola um do outro e da carcaça do conector. Também proporciona um espaçamento adequado dos contatos e os mantém na posição correta.
3. Carcaça: Como cobertura externa do conector, a carcaça protege os contatos e o isolante enquanto fornece o mecanismo de alinhamento e conexão para emparelhar duas metades do conector.
4. Acessórios: Estes podem incluir pinos, chaves, anéis, braçadeiras, juntas e componentes adicionais utilizados para guiar, fixar, posicionar e vedar as peças do conector.

Figura 2: Construção básica de um conector circular macho. (Fonte da imagem: Same Sky)

Designações e códigos comuns de conectores circulares

Talvez o tipo mais reconhecido de conector circular seja o padrão estilo M utilizado para conectar sensores e atuadores em aplicações de redes industriais. O "M" simplesmente faz referência ao tamanho da rosca métrica nas porcas e nos receptáculos de acoplamento, o que nos dá os tipos comuns de conectores M5 (5 mm de diâmetro), M8 (8 mm) e M12 (12 mm). Os cabos e conectores circulares M12 são indiscutivelmente o tipo mais comum encontrado, pois são um padrão global para a indústria automotiva.

Como um todo, os conectores estilo M são ainda divididos em várias categorias que definem a polarização e a forma do corpo de contato para garantir conexões combinadas de forma adequada. Estas designações e códigos são definidos como segue (Figura 3):

• A – conectores para sensores, alimentação cc e Ethernet de 1 Gbit (protocolo para conexão de sistemas de computador para formar uma rede).
• B – conectores para Fieldbus (rede de computadores industriais para controle distribuído) e Profibus (padrão de rede digital que proporciona comunicação entre os sensores de campo e um sistema de controle).
• C – conectores com chaveta dupla para maior segurança, utilizados para alimentação ca para sensores e atuadores.
• D – conectores para sistemas Ethernet de 100 Mbit e Profinet (protocolo para troca de dados entre controladores e dispositivos).
• X – conectores para aplicações de alta velocidade de Ethernet de 10 Gbit, bem como alimentação via Ethernet (PoE).
• S – conectores para alimentação ca (substituição para peças com código C).
• T – conectores para alimentação cc (substituição para peças com código A).

Figura 3: Uma visão geral das várias opções de interface para conectores estilo M. (Fonte da imagem: Same Sky)

Critérios de seleção de conectores circulares

Há uma lista quase infinita de especificações e considerações a serem levadas em conta ao selecionar conectores circulares e/ou cabos para um projeto. Além de decidir se um conector circular de plástico (CPC) ou um conector circular de carcaça metálica (CMC) é a melhor adequação, aqui está uma lista relativamente abrangente de parâmetros a serem considerados:

• Gênero (macho/fêmea): A extremidade macho incorpora os pinos de contato que se encaixam nos soquetes fêmeas (Figuras 4 e 5). A maioria dos plugues e receptáculos são projetados para acoplar dentro de sua própria marca ou fabricante. Conectores de diferentes fabricantes normalmente não se interconectam, portanto, em geral, os conectores serão fornecidos como um par acoplado.

Figura 4: Acoplamento de um par de conectores circulares macho e fêmea. (Fonte da imagem: Same Sky)

• Número de Contatos: O número de pinos condutores no conector necessários para transportar os sinais, dados ou energia. Este número pode variar de 1 a centenas.
• Terminação: Como o fio ou cabo se acoplarão com os contatos condutores no conector, incluindo a solda, o enrolamento de fio, os terminais ou a crimpagem.
• Tamanho do contato: O diâmetro dos contatos individuais ou bitola do fio que pode acoplar com cada contato.
• Tensão e corrente nominal: A tensão máxima, expressa em volts (V), ou corrente, expressa em ampères (A), que o conector foi projetado para transportar.
• Frequência de inserção: Com que frequência o conector será conectado e desconectado. Também conhecidos como ciclos de acoplamento ou ciclos de conexão, a frequência de conexão pode exigir um conector ou acessório de proteção do cabo mais robusto.
• Estilo de montagem: As opções comuns de montagem incluem montagem de cabos, montagem em painel ou montagem em superfície.
• Estilo de acoplamento ou travamento: Oferece acoplamento seguro do conector e pode incluir baioneta, trinco, push-pull, rosqueado e desengate rápido.
• Tipo da carcaça superior: Roscado no lado do cabo de um conector circular para oferecer suporte seguro do cabo, os tipos de carcaça superior incluem reto, ângulo reto, rabicho de malha, mola, alívio de tensão, selado e crimpado.
• Materiais utilizados: Os materiais comuns usados para o corpo do conector são aço inoxidável, alumínio, plástico, composto ou latão, dependendo dos requisitos de projeto e orçamento.
• Proteção contra ingresso: As classificações de IP são definidas pela norma IEC 60529 que cobre a proteção contra a entrada de sólidos e líquidos no corpo do conector. A ANSI 60529 abrange a IP nos Estados Unidos e a EN 60529 faz o mesmo na Europa.
• Plugues e soquetes: Não há uma convenção de nomes padrões, portanto, fabricantes diferentes podem usar termos alternativos, mas normalmente os soquetes e jacks estão associados a conectores circulares montados em painéis, enquanto os plugues estão relacionados a cabos de conexão de conectores circulares.

Figura 5: Como designar jacks e plugues de diferentes gêneros (Fonte da imagem: Same Sky)

Conclusão

O conector será exposto a contaminantes ambientais ou estará sujeito a imersão? O conector requer proteção contra sinais EMI ou RFI? O conector estará sujeito a vibrações excessivas ou impactos frequentes? As respostas a cada uma delas ajudarão a determinar a qualidade, características e acessórios necessários, mas, independentemente disso, os conectores circulares provaram ser uma solução de interconexão confiável e robusta quando se trata de condições severas de aplicação. A Same Sky oferece uma gama diversificada de conectores circulares e cabos de conexão circulares que podem atender a esses desafios de projeto pela frente.