M12-es kábelezés, szélsőséges alkalmazási területekre

A kültereken egyre többször alkalmazzák az ipari környezetben használt jel- és adatcsatlakozókat. Az itt uralkodó környezeti feltételek ugyanis gyakran megviselik azokat a komponenseket, amelyeket nem az extrém körülmények közötti használatra fejlesztettek ki: a tartósan biztonságos üzem így aligha lehetséges

A Phoenix Contact átfogó tesztekkel és új anyagkombinációval vértezte fel a széles körben elterjedt M12-es csatlakozókat a szélsőséges körülmények közötti alkalmazásra.

Megújuló energiák, infrastrukturális projektek intelligens rendszerei, gépek és berendezések nagyfokú rendelkezésre állása - ezek azok a trendek, amelyek újabb alkalmazási teret nyitnak a klasszikus ipari csatlakozók számára. A szélerőművekben, napelemes vezérlésekben, vagy haszon- és speciális járművek gyártásánál használt csatlakozók alig különböznek a gyártócsarnokokban használtaktól. Ezt az is mutatja, hogy az ipari környezet gyakorlatban bevált tulajdonságai és funkciói közül számos tulajdonságra és funkcióra szélsőséges körülmények között is szükség van. Az ipari csatlakozók - kivitelükből kifolyólag - védelmet nyújtanak a szennyeződés, a por és a folyadékok behatolása ellen, robusztus kialakításúak, így ütés- és rázásbiztosak. Ezenfelül a kültéri szélsőséges körülmények lerövidíthetik az egyes alkatrészek életciklusát.

Környezeti behatások meghatározása
A komponensek szélsőséges alkalmazási területre történő kifejlesztése és kivitelezése során először a különböző követelményeket kell pontosan meghatározni, mivel sem szabványok, sem piaci tesztadatok nem léteznek, amelyek alapján egy kültéri használatra szánt csatlakozó megtervezhető lenne. Általánosságban érvényes, hogy a kültéri csatlakozóknak meg kell birkózniuk az UV-sugárzással, az ózonterheléssel, a száraz és a párás meleggel, az esővel és a hóval, valamint a fagyáspont alatti hőmérsékletekkel. Különösen a hőmérséklettartományok szélsőséges váltakozása jelent nagy terhelést az anyagok számára. Ebben az összefüggésben a mechanikus igénybevétel, valamint a végfelhasználó könnyebb és rugalmasabb szerelés utáni vágya is szerepet játszik.
Az évek óta az automatizálástechnika gerincét képező M12-es csatlakozókat egyre gyakrabban keresik és alkalmazzák az említett alkalmazásokban is. A kültéri alkalmazhatóságra az M12-es csatlakozók gyártói mindeddig még nem szolgáltattak bizonyítékot. A kültéri M12-es csatlakozók mellett ezért részletes követelményprofil és átfogó vizsgálati terv állt, amely az IEC 61072-2-101 szerinti M12-es szabványkövetelményeit, illetve a kültéri tartományok speciális klíma- és mechanikus követelményeit is tükrözi. A lehetőség szerint valósághű külső használat szimulációjával minden egyes befolyásolási tényezőhöz szabványos vizsgálati eljárást kerestek - például a napelemes vagy a vasúttechnikából. Amennyiben nem létezett szabványosított eljárás, a labor és az előfejlesztés informatív vizsgálatot fogalmazott meg.

A kültéri M12-es csatlakozók követelményprofilja
Elsőként a kereskedelemben kapható M12-es csatlakozókat vetették alapos vizsgálat alá. Az eredmények kissé meglepőek voltak: a megszokott anyagok, mint például a kiöntött csatlakozóknál használt uretánalapú termoplasztikus elasztomerek, a poliuretánból készült vezetékek, az NBR tömítések, valamint a fémes részek nikkelezett felülete szélsőséges vizsgálatoknál csak középtávú alkalmasságot mutattak.

A törékennyé válás miatt a műanyag alapanyagok az ózon- és UV-teszteket követően elveszítik szigetelő- vagy tömítőhatásukat. A nikkelezett felületű fémrészek a korróziótesztet követően megrozsdásodtak. Az agresszív kültéri tisztítószerek megkezdték, vagy akár teljes mértékben fel is oldották a műanyagokat. A csatlakozók tömítőtulajdonsága ezen tesztek során is megszűnt. Bár a magas koromtartalmú fekete műanyagok megakadályozták az UV-sugárzás mélyebb rétegekbe történő behatolását, a mechanikus terhelések ebben az esetben is a szükséges funkció megszűnéséhez vezettek.
A kültéri alkalmasság vonatkozásában az anyagválasztás és anyagkombináció döntő szerepet játszik. A Phoenix Contact új M12-es kültéri sorozatánál ezért a PP (polipropilén), a PA (poliamid) és a PBT (polibutilén-tereftalát) készülékházanyagok kerülnek alkalmazásra. A kiöntött csatlakozók esetén újabb tömítési koncepció kifejlesztésére került sor, amely a napelemes terület vezetékkoncepcióira támaszkodik. Ezek a módosítások a legmostohább környezeti feltételek mellett is lehetővé teszik az IP67 és IP69k védettségek teljesítését. A vezetékek még a magas hőmérsékletek mellett is nagyfokú ellenállást mutatnak az olajokkal szemben - amiből például a mobilhidraulika-alkalmazások is profitálnak. A speciális tömítések meggátolják a törékennyé válást és a lehetséges törésképződést, így az idő előtti öregedést. A tömszelencék fémrészei, valamint az árnyékolócsatlakozók árnyékolókomponensei kiváló minőségű, rozsdásodásnak ellenálló nemesfém ötvözetekből, pl. V4A-ból, vagy egy újszerűen bevont cink présöntvényből állnak. Így az agresszív atmoszféra, például tengeri levegő esetén is hosszú távú, optimális korrózióvédelem biztosítható.

Általános szenzor/aktor kábelezés
A Phoenix Contact M12-es kültéri termékválasztéka elosztódobozokat, szabadon konfekcionálható csatlakozókat, valamint előszerelt M12-es kábeleket kínál különböző méretekben. Az előszerelt kábelek árnyékolt és árnyékolatlan kivitelben állnak rendelkezésre, ezenfelül az árnyékolás első ízben készült rozsdamentes acélból. Az árnyékolás egy olyan csatlakozáson keresztül valósul meg, melyet nem a vezetőre, hanem az árnyékolóhüvelyre krimpelnek. Az árnyékolás még az ütések és rezgések általi mechanikus terhelések esetén is biztonságosan és szünetmentesen működik tovább. Így CAN-busz vagy ethernetes változatok is lehetségesek, amelyek használatára gyakran kerül sor a felsorolt alkalmazásokban az adatkommunikáció során.

Összefoglalás
Tartóssága és nagyfokú piaci jelenléte miatt a M12-es csatlakozó már jó ideje megfelelő választást jelent a jel- és adatcsatlakozások létrehozásához. A rendszert már napjainkban is használják a kültéri alkalmazásoknál. Az új változatok gondoskodnak arról, hogy a felhasználó az M12-es csatlakozóit szélsőséges környezetben is hosszan és megbízhatóan használhassa.
A felhasználónak minden esetben értékelnie kell az adott alkalmazására gyakorolt környezeti behatásokat. Nem minden esetben van szükség kültéri csatlakozóra. Mivel azonban számos környezeti behatás csak hosszabb időszakon keresztül károsítja az anyagokat, az igazolt kültéri alkalmasság nem lebecsülendő tényező - a berendezés biztonsága és ezáltal gazdaságossága vonatkozásában is.
Kültéri csatlakozók tesztelése
Az új kültéri M12-es választék tesztsorozata elektromos, mechanikus és hőmérsékleti vizsgálatokból áll. Szélessávú zajok, rázás- és ütésteszt, valamint mechanikus ellenállás kétszámjegyű mínusz hőmérséklet esetén - ezek képezik a mechanikus terheléseket, amelyeknek a komponensek a kültéri használat során ki vannak téve. Különösen intenzív vizsgálatnak vetik alá a hőmérsékleti terhelést - a következő teszteljárások segítségével: