Introduction aux câbles et aux connecteurs circulaires

Accueillant des broches ou des contacts multiples pour le transfert d'énergie électrique, de signaux ou de données, les connecteurs circulaires sont des dispositifs électriques cylindriques de différentes tailles, conçus pour résister à de nombreux environnements difficiles. Ils sont également appelés interconnexions circulaires, et leur construction circulaire leur confère une robustesse et une résistance supérieures aux vibrations et aux chocs, aux signaux ou interférences extérieurs, à l'infiltration de contaminants environnementaux et aux extrêmes de pression ou de température.

Grâce à leurs hautes performances dans ces conditions extrêmes, les câbles et les connecteurs circulaires trouvent de nombreuses utilisations dans les applications d'automatisation industrielle et de fabrication, dans les dispositifs médicaux, dans les systèmes de sécurité et de défense, dans l'aérospatiale, et plus. Les connecteurs circulaires englobent un large éventail de produits, des connecteurs circulaires standard aux versions DIN, métriques, hermétiques, push-pull, à détrompeur, à signaux mixtes et micro ou nano. Des options hybrides sont également disponibles, combinant alimentation, signaux et données dans seul dispositif. Cet article cible principalement les câbles et les connecteurs circulaires standard, y compris leur construction de base, leurs désignations et codes, leurs critères de sélection, et plus.

Construction d'un connecteur circulaire

Grâce à leur forme cylindrique, les connecteurs circulaires ont un rapport résistance/poids plus élevé que tout autre type de connecteur. Cette robustesse accrue leur confère une résistance supérieure aux dommages dus aux chocs, aux éléments extérieurs et au découplage, tout en leur assurant une durabilité à long terme dans les applications impliquant des cycles de raccordement fréquents.

Le nombre de contacts internes ainsi que la disposition de ces contacts varient selon le type de connecteur et d'application afin de garantir un alignement et une insertion corrects dans un dispositif homologue compatible. Les capots des connecteurs circulaires présentent souvent des filetages pour permettre des connexions vissées plus sûres, lorsque des vibrations ou d'autres facteurs sont susceptibles d'entraîner une déconnexion indésirable. D'autres types de systèmes de connexion incluent le verrouillage à baïonnette, le verrouillage push-pull et le verrouillage par encliquetage.

D'un point de vue général, chaque connecteur circulaire se compose de quatre zones principales (Figures 1 et 2).

Figure 1 : Construction de base d'un connecteur circulaire femelle. (Source de l'image : Same Sky)

1. Contacts : Les broches et les douilles internes logées dans le boîtier du connecteur, utilisées pour former la connexion électrique. Une paire raccordée se compose de contacts mâles et de douilles femelles.
2. Isolant : Ce composant encapsule les contacts et les isole les uns des autres et du capot du connecteur. Il garantit également l'espacement correct des contacts et les maintient dans la position correcte.
3. Capot : En tant que logement extérieur du connecteur, le capot protège les contacts et l'isolant tout en fournissant le mécanisme d'alignement et de connexion pour le couplage des deux moitiés du connecteur.
4. Accessoires : Il peut s'agir de broches, de clés, d'anneaux, de pinces, de joints et d'autres composants utilisés pour guider, sécuriser, positionner et sceller les parties du connecteur.

Figure 2 : Construction de base d'un connecteur circulaire mâle. (Source de l'image : Same Sky)

Désignations et codes des connecteurs circulaires courants

Le type de connecteur circulaire le plus connu est sans doute la norme de style M utilisée pour connecter les capteurs et les actionneurs dans les applications de réseaux industriels. « M » indique simplement la taille du filetage métrique sur les écrous d'assemblage et les prises homologues, ce qui nous donne les types de connecteurs courants M5 (attaches de 5 mm de diamètre), M8 (8 mm) et M12 (12 mm). Les câbles et connecteurs circulaires M12 sont sans doute les plus courants, car ils constituent une norme mondiale pour l'industrie automobile.

Globalement, les connecteurs de style M sont divisés en plusieurs catégories qui définissent le détrompage et la forme du corps de contact pour garantir des connexions correctement effectuées. Ces désignations et codes sont définis comme suit (Figure 3) :

• A - Connecteurs pour capteurs, alimentation CC et 1 Gbit Ethernet (protocole permettant de connecter des systèmes informatiques pour former un réseau).
• B - Connecteurs pour Fieldbus (réseau informatique industriel pour le contrôle distribué) et Profibus (norme de réseau numérique permettant la communication entre des capteurs de terrain et un système de contrôle).
• C - Connecteurs à double rainure pour sécurité ajoutée, utilisés pour l'alimentation CA des capteurs et des actionneurs.
• D - Connecteurs pour systèmes 100 Mbit Ethernet et Profinet (protocole d'échange de données entre contrôleurs et dispositifs).
• X - Connecteurs pour applications 10 Gbit Ethernet haute vitesse et Power over Ethernet (PoE).
• S - Connecteurs pour alimentation CA (remplacement des pièces codées C).
• T - Connecteurs pour alimentation CC (remplacement des pièces codées A).

Figure 3 : Vue d'ensemble des différentes options d'interface pour les connecteurs de style M. (Source de l'image : Same Sky)

Critères de sélection des connecteurs circulaires

Il existe une liste presque infinie de spécifications et de considérations à prendre en compte lors du choix de câbles et/ou de connecteurs circulaires pour une conception. Outre le choix entre un connecteur en plastique circulaire (CPC) ou un connecteur à capot métallique circulaire (CMC), voici une liste relativement complète des paramètres à prendre en compte :

• Genre (mâle/femelle) : L'extrémité mâle intègre les broches de contact qui se branchent dans les prises femelles (Figures 4 et 5). La plupart des fiches et des prises sont conçues pour le raccordement avec leur propre marque ou fabricant. Les connecteurs de différents fabricants ne s'interconnectent généralement pas, de sorte qu'en général, les connecteurs sont fournis sous forme de paires raccordées.

Figure 4 : Raccordement d'une paire de connecteurs circulaires mâle et femelle. (Source de l'image : Same Sky)

• Nombre de contacts : Le nombre de broches conductrices dans le connecteur requis pour transférer les signaux, les données ou l'alimentation. Ce nombre peut aller de 1 à plusieurs centaines.
• Terminaison : Manière dont le fil ou le câble se raccorde aux contacts conducteurs du connecteur, notamment par soudure, connexion enroulée, cosses ou sertissage.
• Taille des contacts : Le diamètre des contacts individuels ou le calibre du fil pouvant se raccorder avec chaque contact.
• Tension nominale et courant nominal : La tension maximum, exprimée en volts (V), ou le courant maximum, exprimé en ampères (A), que le connecteur est conçu pour supporter.
• Fréquence d'insertion : La fréquence à laquelle le connecteur sera connecté et déconnecté. Également connue sous le nom de cycles de raccordement, la fréquence de connexion peut nécessiter un accessoire de protection de câble ou un connecteur plus robuste.
• Style de montage : Les options de montage courantes incluent le montage sur câble, le montage sur panneau ou le montage en surface.
• Style de couplage ou de verrouillage : Offre un raccordement sûr du connecteur et peut inclure des styles à baïonnette, à loquet, push-pull, fileté et à déconnexion rapide.
• Type de capot : Vissés sur le côté câble d'un connecteur circulaire pour offrir un support de câble sécurisé, les types de capots incluent : droits, à angle droit, à tresse, à ressort, à réduction de tension, étanches et sertis.
• Matériaux utilisés : Les matériaux fréquemment utilisés pour le corps du connecteur sont l'acier inoxydable, l'aluminium, le plastique, le composite ou le laiton, en fonction des exigences de conception et du budget.
• Indices de protection : Les indices IP sont définis par la norme CEI 60529 couvrant la protection contre la pénétration de solides et de liquides dans le corps du connecteur. La norme ANSI 60529 couvre les indices IP aux États-Unis et la norme EN 60529 les couvre en Europe.
• Fiches et prises : Il n'existe pas de convention d'appellation standard, de sorte que différents fabricants peuvent utiliser différents termes, mais les prises et les jacks sont généralement associés aux connecteurs circulaires à montage sur panneau, tandis que les fiches sont associées aux assemblages de câbles à connecteurs circulaires.

Figure 5 : Désignation des jacks et des fiches de genres différents. (Source de l'image : Same Sky)

Conclusion

Le connecteur sera-t-il exposé à des contaminants environnementaux ou à une immersion ? Le connecteur doit-il être protégé contre les signaux EMI ou RFI ? Le connecteur sera-t-il soumis à des vibrations excessives ou à des impacts fréquents ? La réponse à chacune de ces questions permet de déterminer la qualité, les fonctionnalités et les accessoires nécessaires, mais quoi qu'il en soit, les connecteurs circulaires ont fait leurs preuves en tant que solution d'interconnexion fiable et robuste dans des conditions d'application difficiles. Same Sky propose une gamme diversifiée de connecteurs circulaires et d'assemblages de câbles circulaires qui permettent de relever ces défis de conception.