A miniatürizálás trendje már rég elérte az elektronikát. A villamos és elektronikus készülékek egyre kompaktabb kialakításúak és mind nagyobb teljesítményre képesek. A gyártóknak kisméretű csatlakozásokat kell kifejleszteniük, amelyek eleget tesznek a szabványoknak, valamint a megmunkálhatóság és a vezetékcsatlakozás szempontjából is nagyfokú funkcionalitást mutatnak

A csatlakozástechnika jelentősége
Az egyre nagyobb teljesítmény elérése és ezzel egyidejűleg a miniatürizálás felé haladó trend a szórakoztatóelektronikát és az ipari elektronikát egyaránt elérte. A gyorsabb, kisebb és költséghatékonyabb készülékek gyártására irányuló trendek már régóta jelen vannak a készülékcsatlakozás területén is. A "gyorsabb" alatt a nagyobb átviteli sebességek és a gyorsabb vezetékcsatlakozás értendő, a "kisebb" a kisebb méretet és nagyobb érintkezősűrűséget, míg végezetül a "költséghatékonyabb" a komponensek beszerzési és összköltségét jelenti.
A készülékcsatlakozás során különösen jelentős szerepet játszik a funkcionalitás és a teljesítmény - a külső csatlakozóknak jól kell illeszkedniük a készülékhez. Gyakran ezek képezik az egyetlen interfészt a készülék és a szerelő között, és így - az optika és a haptika mellett - már az üzembe helyezés előtt formálják a készülékről kialakított összbenyomást.

A trend

Egyre gyakrabban tapasztalható a minél nagyobb teljesítmény felé mutató irány, amely teljesítmény - dugaszolható vagy nem dugaszolható formában - közvetlenül a nyomtatott huzalozású szerelőlapra, vagy a készülékhez jut, mégpedig a kiterjedt áramsín-konstrukciókon vagy szemes-sarus csatlakozáson keresztül vezető kerülőút nélkül, a szerelőlap közepén. A kompakt NYÁK-sorkapcsok és -csatlakozók napjainkban akár 125 A-es és 1000 V-os teljesítmények IEC szerinti, valamint 115 A-es és 600 V-os teljesítmények UL szerinti biztonságos átvitelére is képesek. Az akár 35 mm2-es vezeték-keresztmetszetek közvetlen felvételére is alkalmasak (lásd 1. ábra). Ennek során két tényező kerül előtérbe: egyrészt a készülékek leegyszerűsített és költséghatékony gyártása, másrészt a berendezések üzembe helyezési idejének lerövidítése a moduláris építkezés, valamint a leállási idők csökkentésének segítségével.

A környezetvédelem és a költségszempontú megközelítés nem zárják ki egymást
Egy további irányzatot képez a miniatürizálás - a készülékek egyre kisebbé és könnyebbé válnak. Mindez ökológiai szempontból is érdekes, hiszen a globális piacon a gyártás és raktározás, valamint mindenekelőtt a szállítás során kerül sor az erőforrások kímélésére. Nem csupán a szerelőlapon vagy a készülékben található aktív elektronikai alkatrészek válnak egyre kisebbé, hanem a hozzá tartozó csatlakozástechnika is zsugorodik. A készülékek összességében kisebbé válnak, vagy ugyanazon méret mellett több funkcióval rendelkeznek. Az alaptörvény a következő: a kapcsolószekrényben lévő hely korlátozott és drága.
A készülékgyártókkal és a csatlakozástechnika gyártóival szemben támasztott kihívást a legkülönbözőbb szükségletek kielégítése jelenti. A fizikai határt a villamos teljesítményadatok és a csatlakoztatandó vezeték-keresztmetszetek képezik - a szabványok által előírt levegő- és kúszóútvonalakat, valamint az áramvezető alkatrészektől való távolságokat be kell tartani!

IDC gyorscsatlakozás
Míg az IP65-ös vagy magasabb védettségű szenzor-aktor csatlakozásnál az M12-es kerek csatlakozók a megszokottak, addig a kisebb M8-as kerek csatlakozó egyszerűbbé és kényelmesebbé teszi a terepi és készülékkábelezést. A kompakt M8-as dugaszpofát az IDC gyorscsatlakozás (Insulation Dis­placement Connection) teszi alkalmassá a vezeték terepen történő, szerszám nélküli konfekcionálására. Így történhet meg az, hogy a szenzorok vagy közelítéskapcsolók egyre kisebbé válnak, és mégis egyszerűen és megbízhatóan, valamint speciális szerszám nélkül is csatlakoztathatóak a terepen. Ez különösen abban az esetben előnyös, amikor nem kerül sor a kábelek elővezetékezésére, hanem azokat helyben illesztik.

Piercecon csatlakozástechnika
A forgó jeladókat és enkódereket rendszerint alacsony pólusszámú, M12-es vagy nagyobb pólusszámú, M23-as csatlakozókkal és fali átvezetőkkel csatlakoztatják. Ilyen esetben a nagy pólusszámú M12-es csatlakozók vagy fali átvezetők a 12 vagy 17 pólusukkal helytakarékos alternatívát kínálnak. A nagy érintkezősűrűség nemcsak a dugaszok környezet- és erőforrás-kímélő gyártását biztosítja, hanem az M12 dugaszokhoz képest nagyobb anyaghatékonyságot is lehetővé tesz. A készülékházak magassága az újabb és egyben kisebb helyigényhez igazítható - amely további pozitív hatást gyakorol az enkóder anyaghatékonyságára.

A terepi konfekcionálásnak korlátolt helyviszonyok mellett sem kell bonyolultabbnak lennie, mint az M23-as krimpcsatlakozás esetén. A Piercecon csatlakozástechnika, amelynél az érintkezőtüskéket hosszában az előzőleg elhelyezett sodronyokba vezetik, még a gyors és biztonságos légmentes vezetékcsatlakozást is lehetővé teszi. Ez a technika a terepen szerelhető kompakt csatlakozók szerszám nélküli kábelezését biztosítja (lásd 2. ábra).
A készüléken belül, valamint az IP20-as védettségű készülékek külső csatlakozói esetén a vezetékeket össze kell kötni a nyomtatott áramköri lappal. A készülék összetettsége és az elérni kívánt cserélhetőség függvényében ezek a csatlakozók kétfajta kivitelűek lehetnek: rögzített nyÁK-sorkapocs vagy dugaszolható csatlakozó. Itt azonban fontos szerepet játszhat az előkábelezés és a költséghatár.

PT gyorscsatlakozás

Ezenkívül további - például a csatlakoztatási elemek méretére vonatkozó - követelmények is léteznek. A szabványt gyakran a kisméretű LED-ek teremtik, hiszen a szerelőlapon történő csatlakoztatásnak nem szabad árnyékot vetnie. A "Combicon high density & data" termékkínálat például olyan megoldásokat kínál, amelyek 5 mm-es magasságukkal és 2,5 mm-es raszterméretükkel gyorssá és biztonságossá teszik a terepi csatlakoztatást. Mindezt a PT gyorscsatlakozás (direkt rugós technika) és a THRvagy SMD-csatlakozón található Pierce érintkező teszi lehetővé. Ily módon akár 6 A-es és 320 V-os átviteli teljesítmények is megvalósíthatók a legkisebb beépítési tér mellett (lásd 3. ábra).

Több hely - az intelligens formatervezésnek köszönhetően
A miniatürizálás folyamatával azonban nem csak a jel- és adatcsatlakozók esetében találkozhatunk. Az UL 1059 szabványnak megfelelő, "C" UG-csoportba tartozó, korlátlan ipari használatra kifejlesztett 600 V-os teljesítménycsatlakozók is egyre kisebb méretűek. Az UL-szabvány azonban 9,5 és 12,7 mm-es levegő- és kúszóáramutakat ír elő. Az intelligens termékdizájn itt a miniatürizálással segíthet, úgy, hogy egy 4 mm2-es vezeték 600 V UL esetén 30 A-rel terhelhető egy UG "C" osztályú nyÁK-sorkapocsban. A különlegesség az ilyen nyÁK-sorkapocs kompakt méreteiben, valamint a különösen kisméretű, 6,35 mm-es raszterméretben rejlik. Az intelligens formatervezés magában foglalja a készülékház körvonalainak szabványkonform konstrukcióját, valamint a forrasztólábak különleges elrendezését - az úgynevezett cikkcakk pinninget. Ennek köszönhetően a megfelelő anyag segítségével elérhetők a szükséges levegő- és kúszóáramutak.

A terepibusz- és hálózati kábelezés szabványosított interfészeinek meg kell felelniük a vonatkozó szabványoknak - az adatátviteli sebesség, az árnyékoláshatás és a visszaáramlás-csillapítás vonatkozásában. Ezeknek az interfészeknek a specifikálásával vagy engedélyezésével felhasználói szervezetek is foglalkoznak. A Cat 6A szerinti M12-es ethernet csatlakozók esetén intelligens formatervezés teszi lehetővé az IP65/IP67-es védettségű csatlakozás miniatürizálását a szabvány által előírt értékek betartása mellett (lásd 4. ábra).

Összefoglalás
A csatlakozóelemek nem megfelelő kiválasztása eltérő következményekkel járhat a készülékgyártó számára: ha túl nagy elemeket választott, akkor nincs elegendő hely a további funkciók számára a szerelőlapon vagy a készülékház falán. Túlzottan kisméretű elemek választása esetén azonban sokkal bonyolultabb, vagy csak speciális szerszámmal lehetséges a terepi konfekcionálás. Az ipari vagy félipari készülékek csatlakozóelemeinek a méret, minőség és kezelés szempontjából megfelelő kiválasztása jelentős mértékben befolyásolhatja a készülék piaci sikerét.
A készülékcsatlakozó elemek fejlesztője vagy gyártója - a különböző alkalmazásokhoz és teljesítménytartományokhoz való széles termékkínálat révén - szinte mindig rendelkezik az adott felhasználási esethez megfelelő termékkel. Így tudja támogatni a készülékgyártót a piaci elvárásoknak megfelelő készülék fejlesztése és gyártása során. A készülékcsatlakozással szemben támasztott olyan speciális követelmények esetén, amelyek a meglévő megoldásokkal nem teljesíthetők, lehetővé válik egy olyan speciális megoldás kifejlesztése is, amely pontosan illik a készülékhez.

A Phoenix Contact Kft. honlapja