Introducción a los conectores circulares y los cables

Los conectores circulares, que alojan múltiples pines/clavijas o contactos para transferir energía eléctrica, señales o datos, son dispositivos eléctricos cilíndricos de distintos tamaños diseñados para resistir una amplia gama de entornos hostiles. También denominados interconexiones circulares, su construcción circular les confiere una robustez y resistencia adicionales frente a daños por vibraciones e impactos, señales o interferencias externas, incursión de contaminantes ambientales y presiones o temperaturas extremas.

Debido a su alto rendimiento en estas condiciones extremas, los conectores circulares y los cables encuentran un amplio uso en aplicaciones de automatización industrial y de fábricas, dispositivos médicos, sistemas de seguridad y defensa, aeroespacial, etc. Los conectores circulares abarcan una amplia matriz de ofertas de productos, desde conectores circulares estándar hasta versiones DIN, métricas, Herméticas, de empuje y extracción, con llave, de señal mixta y Micro o Nano. También hay disponibles opciones híbridas que combinan alimentación, señal y datos en un único dispositivo. Este artículo se centrará principalmente en los conectores circulares y cables estándar, incluida su construcción básica, designaciones y códigos, criterios de selección, etc.

Construcción de conectores circulares

Gracias a su forma cilíndrica, los conectores circulares tienen una mayor relación resistencia-peso que cualquier otra forma de conector. Como ya se ha mencionado, esta mayor resistencia les confiere una mayor resistencia a los daños por impacto, a los elementos externos y al desacoplamiento, al tiempo que les proporciona durabilidad en aplicaciones con frecuentes ciclos de acoplamiento.

El número de contactos internos, así como la disposición de los mismos, varía en función del tipo de conector y aplicación para garantizar una alineación e inserción correctas en un dispositivo de acoplamiento compatible. Las carcasas de los conectores circulares se construyen a menudo con hilos de ejecución para permitir conexiones atornilladas más seguras donde la vibración u otros factores podrían causar un desacoplamiento no deseado. Otros tipos de sistemas de conexión son el cierre de bayoneta, el cierre de empuje y extracción y el botón de cerrado automático.

Desde un alto nivel, cada conector circulares consta de cuatro áreas principales (Figuras 1 y 2):

Figura 1: Construcción básica de un conector circular hembra. (Fuente de la imagen: Same Sky)

1. Contactos: Las clavijas/clavijas internas alojadas en el receptáculo utilizado para formar la conexión eléctrica. Un par acoplado consta de contactos macho y enchufes hembra.
2. Aislantes: Este componente encapsula los contactos y los aísla entre sí y de la carcasa del conector. También proporciona una separación adecuada de los contactos y los mantiene en la posición correcta.
3. Carcasa: Como cubierta exterior del conector, la carcasa protege los contactos y el aislante a la vez que proporciona el mecanismo de alineación y conexión para emparejar dos mitades del conector.
4. Accesorios: Estos pueden incluir pasadores, llaves, anillos, abrazaderas, juntas y componentes adicionales utilizados para guiar, asegurar, posicionar y sellar partes del conector.

Figura 2: Construcción básica de un conector circular macho. (Fuente de la imagen: Same Sky)

Designaciones y códigos comunes de conectores circulares

Quizá el tipo de conectores circulares más conocido sea el estándar tipo M, utilizado para conectar sensores y actuadores en aplicaciones de redes industriales. "M" simplemente indica el tamaño de la rosca métrica en las tuercas de acople y los receptáculos de acoplamiento, lo que nos da los tipos comunes de conectores M5 (sujetadores de 5 mm de diámetro), M8 (8 mm) y M12 (12 mm). Los conectores circulares y cables M12 son probablemente los más comunes, ya que constituyen un estándar mundial para la industria del automóvil.

En conjunto, los conectores de tipo M se dividen a su vez en varias categorías que definen el enchavetado y la forma del cuerpo de contacto para garantizar unas conexiones correctamente acopladas. Estas denominaciones y códigos se definen del siguiente modo (Figura 3):

• A - conectores para sensores, alimentación de CC y Ethernet de 1 Gbit (protocolo para conectar sistemas informáticos para formar una red).
• B - conectores para Fieldbus (red informática industrial para control distribuido) y Profibus (estándar de red digital que proporciona comunicación entre sensores de campo y un sistema de control).
• C - conectores con doble ranura de chaveta para mayor seguridad, utilizados para Alimentación de CA para sensores y actuadores.
• D - conectores para sistemas Ethernet de 100 Mbit y Profinet (protocolo para el intercambio de datos entre controladores y dispositivos).
• X - conectores para aplicaciones de alta velocidad Ethernet de 10 Gbit, así como Alimentación por Ethernet (PoE).
• S - conectores para alimentación de CA (sustitución de piezas codificadas C).
• T - conectores para alimentación CC (sustitución de las piezas codificadas A).

Figura 3: Visión general de las distintas opciones de interfaz para conectores de tipo M. (Fuente de la imagen: Same Sky)

Criterios de selección de conectores circulares

Existe una lista casi interminable de especificaciones y consideraciones a tener en cuenta a la hora de seleccionar conectores circulares y/o cables para un diseño. Aparte de decidir si es mejor un conector circular de plástico (CPC) o un conector circular de carcasa metálica (CMC), he aquí una lista relativamente completa de parámetros a tener en cuenta:

• Sexo (macho/hembra): El extremo macho incorpora las clavijas de contacto que se conectan a los enchufes hembra (figuras 4 y 5). La mayoría de clavijas y Receptáculos están diseñados para acoplarse dentro de su propia marca o fabricante. Los conectores de distintos fabricantes no suelen interconectarse, por lo que, en general, los conectores se suministrarán como un par acoplado.

Figura 4: Acoplamiento de un par de conectores circulares macho y hembra. (Fuente de la imagen: Same Sky)

• Número de contactos: El número de clavijas conductoras del conector necesarias para transportar las señales, los datos o la alimentación. Este número puede oscilar entre 1 y cientos.
• Terminadores: Forma en que el cable o alambre se acoplará con los contactos conductores en el conector, incluyendo soldadura, envoltura de alambre, orejetas o prensado.
• Tamaño de los contactos: El diámetro de los contactos individuales o el calibre del cable que puede acoplarse a cada contacto.
• Tensión y corriente nominales: El voltaje máximo, expresado en voltios (V), o la corriente, expresada en amperios (A), que el conector está diseñado para soportar.
• Frecuencia de inserción: Frecuencia con la que se conectará y desconectará el conector. También conocidos como ciclos de acoplamiento, la frecuencia de conexión puede requerir un conector más resistente o un accesorio de protección de cables.
• Estilo de montaje: Las opciones de montaje comunes incluyen montaje por cable, montaje en panel o montaje en superficie.
• Estilo de acoplamiento o bloqueo: Ofrece un acoplamiento seguro del conector y puede incluir bayoneta, pestillo, empuje y extracción, roscado y desconexión rápida.
• Tipo de carcasa posterior: Roscado en el lado del cable de un conector circular para ofrecer un soporte seguro del cable, los tipos de carcasa posterior incluyen recto, ángulo recto, cola de trenza, muelle, aliviador de tensión, sellado y engarzado.
• Materiales utilizados: Los materiales comunes utilizados para el cuerpo del conector son acero inoxidable, aluminio, plástico, compuesto o latón, dependiendo de los requisitos de diseño y presupuesto.
• Protección contra la penetración: Las clasificaciones IP están definidas por la norma IEC 60529 que cubre la protección contra la entrada de sólidos y líquidos en el cuerpo del conector. La norma ANSI 60529 cubre la IP en Estados Unidos y la EN 60529, en Europa.
• Clavijas y tomas de conexión: No existe una convención de nomenclatura estándar, por lo que los distintos fabricantes pueden utilizar términos alternativos, pero normalmente las tomas y los jack se asocian a conectores circulares montados en panel, mientras que las clavijas se refieren a arneses de cables con conectores circulares.

Imagen 5: Cómo designar jack y clavijas de conexión de distinto género (Fuente de la imagen: Same Sky)

Conclusión:

¿Se expondrá el conector a contaminantes ambientales o se someterá a inmersión? ¿Necesita el conector protección contra señales EMI (interferencia electromagnética) o RFI? ¿Sufrirá el conector vibraciones excesivas o impactos frecuentes? Las respuestas a cada una de estas preguntas ayudarán a determinar la calidad, las características y los accesorios necesarios, pero independientemente de ello, los conectores circulares han demostrado ser una solución de interconexión fiable y resistente cuando se trata de condiciones de aplicación duras. Same Sky ofrece una amplia gama de conectores circulares y arneses de cables circulares que pueden hacer frente a estos desafíos de diseño.