วิธีการที่จะประหยัดพื้นที่ตัวเชื่อมต่อในขณะที่รักษาความยืดหยุ่นในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง

ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม อุปกรณ์ที่มีสายเป็นสิ่งที่ท้าทายในการเปลี่ยนหรืออัปเกรด เนื่องจากเป็นการยากที่จะถอดและติดตั้งสายไฟและสายเคเบิลอีกครั้งอย่างน่าเชื่อถือ ในทำนองเดียวกัน การเพิ่มเซ็นเซอร์ใหม่ โปรเซสเซอร์ หรือส่วนประกอบอื่น ๆ มักจะต้องมีการเปลี่ยนและเดินสายไฟใหม่ทั้งหมด

นอกจากนี้ ขนาดของอุปกรณ์อุตสาหกรรมยังเล็กลง ทำให้พื้นที่ว่างสำหรับตัวเชื่อมต่อหลายตัวจำกัด ในขณะเดียวกัน เค้าโครงที่มีประสิทธิภาพสำหรับความหนาแน่นของแผงที่ดีนั้นต้องการตัวเชื่อมต่อขนาดเล็กที่อนุญาตให้ใช้การเชื่อมต่อหลายประเภทร่วมกันภายในตัวเชื่อมต่อเดียว

สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมมีความท้าทายในตัวมันเองเมื่อต้องดูแลรักษาความสมบูรณ์ของอุปกรณ์: สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันไม่ให้ของเหลวและฝุ่นเข้าถึงและทำให้ส่วนประกอบที่บอบบางเสียหาย

การเชื่อมต่อ การแทนที่อุปกรณ์เดินสายด้วยตัวเชื่อมต่อแบบแยกส่วน ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ทั้งหมด คอนเนคเตอร์เหล่านี้มีรูปแบบกะทัดรัด อนุญาตให้รวมสายไฟหลายประเภทไว้ในคอนเนคเตอร์เดียว ในรูปแบบโมดูลาร์ ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้สามารถกำหนดค่าใหม่ได้อย่างรวดเร็วเพื่อรองรับการปรับเปลี่ยนและอัปเดตโดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์หรือสายเคเบิล นอกจากนี้ คอนเนคเตอร์โมดูลาร์ชุบแข็งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมยังช่วยป้องกันฝุ่นและของเหลว ตลอดจนผลกระทบของหัวฉีดน้ำแรงดันสูงที่ใช้ในการฆ่าเชื้อ

บทความนี้จะตรวจสอบพื้นฐานของตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์ โดยแสดงวิธีการเลือก ประกอบ และใช้งาน ระหว่างทางจะแนะนำตัวเชื่อมต่อที่เป็นแบบอย่างจาก HARTING ที่ผู้ออกแบบสามารถนำไปใช้ในการออกแบบระบบอุตสาหกรรมครั้งต่อไปได้

การเชื่อมต่อโดยใช้ตัวเชื่อมต่อแบบแยกส่วน

มีสองวิธีในการเดินสายไฟ สัญญาณ และข้อมูลดิจิทัลไปยังอุปกรณ์หรือการใช้งานทางอุตสาหกรรม

สายเคเบิลอาจเป็นแบบเดินสายอย่างถาวรหรือสามารถติดตั้งโดยใช้ตัวเชื่อมต่อก็ได้ ทางเลือกขึ้นอยู่กับปัจจัยสองสามประการ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือความถี่ที่อุปกรณ์จะขาดการเชื่อมต่อและต้องมีการเชื่อมต่อใหม่ หากต้องเชื่อมต่ออุปกรณ์แบบเดินสายอีกครั้ง สายไฟแต่ละเส้นจะต้องถูกถอดออกและเชื่อมต่อใหม่อย่างระมัดระวัง ซึ่งส่งผลให้มีต้นทุนแรงงานสูง โอกาสในการเดินสายผิดพลาดมีสูง และอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงในการแก้ไขปัญหาเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาด

การใช้ตัวเชื่อมต่อในตอนแรกอาจมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า แต่เมื่อตัดสินใจแล้ว การเดินสายใหม่จะกลายเป็นสถานการณ์แบบปลั๊กแอนด์เพลย์ที่ยากต่อการเดินสายผิด ซึ่งช่วยลดความต้องการแรงงานที่มีทักษะ ดังนั้น การใช้คอนเนคเตอร์เพื่อแทนที่สายเคเบิลแบบเดินสาย ซึ่งเรียกว่าคอนเนคเตอร์ (Connectorization) ให้ประโยชน์ระยะยาวมากมาย

หากใช้ตัวเชื่อมต่อแบบโมดูลาร์ จะเพิ่มความยืดหยุ่นในการติดตั้ง พิจารณาตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์ที่สามารถจัดการกับพลังงาน เซ็นเซอร์ สัญญาณแอนะล็อกและดิจิทัล และแม้กระทั่งนิวเมติกส์ (รูปที่ 1) มีโมดูลให้เลือกมากมาย ตัวอย่างแสดงบัสข้อมูลอนุกรมแบบ RJ45 และ USB โมดูลหลายพินสามโมดูลที่มีช่วงของเส้นผ่านศูนย์กลางพิน และโมดูลหนึ่งที่มีสายนิวแมติกสามเส้น

รูปที่ 1: ตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์สามารถจัดการกับสัญญาณ พลังงาน อินเทอร์เฟซการสื่อสารแบบดิจิทัล และแม้กระทั่งระบบนิวเมติกส์ ทั้งหมดนี้รวมอยู่ในตัวเชื่อมต่อเดียว สามารถเปลี่ยนโมดูลได้อย่างรวดเร็วและง่ายดายตามต้องการ (แหล่งรูปภาพ: HARTING)

การกำหนดค่าตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์

มีการตั้งชื่ออย่างง่ายของส่วนประกอบต่าง ๆ ของตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์ที่แสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2: ระบบการตั้งชื่อส่วนประกอบตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์ HARTING เฟรมจะเก็บโมดูลไว้และประกอบเข้ากับตัวเรือนหรือฝากระโปรง ตัวเชื่อมต่อสามารถเปิดได้อย่างง่ายดาย และสามารถจัดเรียงโมดูลใหม่ เพิ่ม หรือลบโมดูลสำหรับการแก้ไขที่จำเป็น (แหล่งรูปภาพ: HARTING)

ส่วนคงที่ของคอนเนคเตอร์ฐานคือตัวเรือน ปลายผสมพันธุ์ของชิ้นส่วนมือถือเป็นเครื่องดูดควัน เฟรมพอดีกับตัวเรือนหรือฮูดและทำหน้าที่ล็อคโมดูลให้เข้าที่ คอนเน็กเตอร์สามารถกำหนดค่าด้วยพื้นที่เพิ่มเติมสำหรับการขยายในอนาคตโดยใช้โมดูลจำลอง ขั้วต่อเข้าคู่สองตัวยึดเข้าด้วยกันโดยใช้สกรูหรือสลักคันโยกล็อค ฮู้ดสามารถมีการเข้าถึงสายเคเบิลด้านบน หลายด้านบน ด้านข้าง หรือหลายด้าน ตัวเรือนสามารถเข้าถึงได้จากด้านบนหรือด้านล่าง

เนื่องจากมีโมดูล ตัวเรือน ฮูด และส่วนประกอบตัวเชื่อมต่ออื่นๆ จำนวนมากที่ HARTING จัดหาให้ การเลือกตัวเลือกที่เหมาะสมอาจเป็นเรื่องซับซ้อน HARTING ทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้นด้วยเครื่องมือกำหนดค่าแบบออนไลน์ที่ทำให้ง่ายต่อการเลือกและออกแบบตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์ (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: อินเทอร์เฟซผู้ใช้ตัวกำหนดค่าออนไลน์ HARTING Han ช่วยให้การออกแบบและการเลือกส่วนประกอบตัวเชื่อมต่อโมดูลาร์ง่ายขึ้น (แหล่งรูปภาพ: HARTING)

ตัวกำหนดค่าจะแนะนำผู้ออกแบบในการเลือกองค์ประกอบสายไฟ ข้อมูล ออปติก และนิวแมติกสำหรับตัวเชื่อมต่อ แต่ละองค์ประกอบนำเสนอตัวเลือกสำหรับผู้ใช้เพื่อให้ตรงกับการออกแบบที่ต้องการ

ในตัวอย่างนี้ มีการเลือกองค์ประกอบทางไฟฟ้า ผู้ใช้ป้อนจำนวนและประเภทของลวดสื่อ ข้อกำหนดที่ใช้ในปัจจุบัน และคำถามที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบอื่นๆ อีกสองสามข้อ ตัวกำหนดค่าจะแสดงการกำหนดค่าที่เป็นไปได้สองสามรายการอย่างรวดเร็ว แสดงรายการชิ้นส่วนในขณะเดียวกันก็แสดงภาพวาดสามมิติของชุดประกอบ (รูปที่ 4)

รูปที่ 4: การแสดงผลตัวกำหนดค่าของปลั๊กสายไฟหกพินและเต้ารับที่ฐาน พร้อมด้วยฐานที่เกี่ยวข้อง ฮูด และแคลมป์ยึดสายเคเบิล (แหล่งรูปภาพ: HARTING)

การออกแบบได้รับการบันทึกอย่างครบถ้วนด้วยรายการชิ้นส่วนที่ดาวน์โหลดได้ แบบจำลอง 3 มิติ เอกสารข้อมูล เอกสารประเภท และประกาศเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์

ในตัวอย่างที่แสดง คำถามรวมถึงประเภทของฐาน ล็อคที่ต้องการ จำนวนตัวนำ ระดับกระแสและแรงดันสูงสุดที่คาดไว้ และสภาพแวดล้อม การกำหนดค่าผลลัพธ์รวมถึงฐานยึดแผง 09400060311 HARTING ฐานเป็นอลูมิเนียมหล่อโดยใช้สกรูล็อคและได้รับการจัดอันดับสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ฐานนี้ถูกผสมเข้ากับโมดูลคู่ บานพับ โครงยึดสำหรับงานหนัก HARTING 09140060371 โดยกรอบนี้มีที่ว่างสำหรับสองโมดูล โมดูลที่เลือกคือโมดูลตัวเมียหกตำแหน่ง HARTING 09140063101 . เบ้าตาหางปลาสีเงินที่เกี่ยวข้องคือ HARTING 09330006220 สำหรับลวด 20 AWG

ด้านสายเคเบิลของคอนเนคเตอร์ใช้ HARTING อะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูป 19400060411 ฮูดตัวเชื่อมต่อกับ HARTING ที่เกี่ยวข้อง 09140060361 โครงยึดโมดูลคู่สำหรับงานหนัก กรอบนี้สามารถใช้งานกับ HARTING 09140063001 โมดูลตัวผู้พร้อม HARTING09330006121 หางปลาเงิน 20 AWG ชุดฮู้ดถูกปิดด้วย HARTING19000005090 สายทองเหลือง 9-16 แคลมป์ ฐานและฮูดรองรับสองโมดูล ดังนั้นตำแหน่งใดก็ตามที่ไม่ได้ใช้งาน สามารถเติมด้วยโมดูลจำลอง เช่น HARTING 09140009950 ได้

การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

อุปกรณ์ของ HARTING Han HPR ทั้งหมดทำงานในช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง +125°C โดยได้รับการซีลและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ระดับ IP68 และ IP69K

ระดับการป้องกันขาเข้า (IP) ซึ่งกำหนดไว้ภายใต้ IEC 60529 แสดงระดับการป้องกันที่ส่วนประกอบของตัวเชื่อมต่อมีให้จากผลกระทบภายนอก ผลกระทบภายนอก ได้แก่ การกระแทกทางกล สิ่งแปลกปลอม ความชื้น ฝุ่น และของเหลว เช่น น้ำ เชื้อเพลิง น้ำยาทำความสะอาด สารหล่อเย็น และน้ำมัน

ตัวเลขแรกในการจัดอันดับ IP คือความต้านทานต่อของแข็ง ระดับสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 0 ถึง 6 หมายเลข 6 แสดงถึงการปกป้องระดับสูงสุด คอนเนคเตอร์ในระดับ 6 สามารถกันฝุ่นและให้การป้องกันอนุภาคของแข็งได้อย่างเต็มที่ ตัวเลขที่สองในการจัดอันดับ IP คือความต้านทานต่อของเหลว ตัวเลขนี้มีช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 9 ระดับ 8 หมายถึงอุปกรณ์สามารถกันน้ำและป้องกันแรงดันของน้ำได้ ระดับ 9K แสดงถึงการป้องกันจากเครื่องฉีดน้ำแรงดันไอน้ำและของเหลวที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันที่คล้ายกัน ดังนั้นระดับ IP68 หรือ IP69K จึงเป็นการป้องกันในระดับที่ยอดเยี่ยม

ซีรีส์ HARTING Han HPR ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง ฝากระโปรงหน้าและตัวเรือนอะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูปเคลือบด้วยผงอิพ็อกซีทำให้ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ขณะเดียวกันก็ซีลอย่างดีเมื่อเจอสภาวะเปียกแฉะ ส่วนประกอบโลหะมีลักษณะความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม

สำหรับการติดตั้งหลายรายการโดยใช้คอนเนคเตอร์เดียวกัน คอนเนคเตอร์ชุดนี้เสนอตำแหน่งคีย์รหัสถึงสิบหกตำแหน่งเพื่อให้มั่นใจว่าการต่อสายถูกต้อง นอกจากนี้ HPR ซีรีส์กะทัดรัดยังช่วยประหยัดพื้นที่และลดน้ำหนักโดยมีน้ำหนักเบากว่าคอนเนคเตอร์มาตรฐาน HPR ที่สอดคล้องกันถึง 25%

สรุป

การรับประกันความสมบูรณ์ของการเชื่อมต่อ ความยืดหยุ่น และความสามารถในการขยาย ในขณะที่สอดคล้องกับข้อกำหนดของฟอร์มแฟกเตอร์และสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่เข้มงวดอาจเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับนักออกแบบ ดังที่แสดงให้เห็นไปแล้ว การเชื่อมต่อตามวิธีการที่กำหนดค่าได้สูง กะทัดรัดและเป็นรูปแบบโมดูล พร้อมด้วยเครื่องมือการเลือกองค์ประกอบตัวเชื่อมต่อออนไลน์ที่ใช้งานง่าย จะช่วยให้กระบวนการต่าง ๆ เป็นไปได้อย่างง่ายดายกว่า