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可现场安装:掌控连接器的秘诀

当前存在着大量的趋势,将使我们的连接器需求变得越来越高。自动化家居、物联网、工业 4.0,它们的关注点可能是手机无线网络的使用,但是网络也需要连接设备。随着这些网络及其应用程序的增长,它们将扩散到更多不同的位置、环境和应用程序。

设备的这一新趋势的其中一项好处,在于与现有基础设施的兼容性。很少有公司愿意或能够承担废除现有网络并安装新设备的成本,这意味着这些网络将会开始增长。

但是,每件设备的安装都会产生成本。现代化设备的即插即用功能使安装变得非常轻松,但是大多数仍然需要物理连接,这样同样会产生成本。如果能够自己安装设备,也是一种降低启动成本的简单方法。

自己安装设备的难易程度取决于连接器的设计,并且这可能意味着需要在工具和设备上作出大量投资,或者必须掌握特殊的技能组合。这两种情况都会成为采用新系统的障碍。让我们来看看一些最常用的技术,以及掌握它们有多轻松。

焊接连接器

焊接连接器通常被称为焊槽或焊杯类型,大西洋两岸的称法不一。描述非常清晰。连接器内部每个触点的背面都带有一个圆柱形空腔,电线在此处端接。每个焊槽都会预先填入焊料,然后插入到电线内。焊接技术特别适合小规模生产运行,特别是焊接设备较为常见,也相当便宜。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

标准焊槽终端

图片来源:Amphenol

使用焊接也存在一些缺点,最关键的就是需要经验。焊接需要经过大量练习,如果不能常常练手,就会很容易变得生疏。工作环境也需要慎重考虑。焊接会产生需要特别处理的有害烟雾,而且焊接设备本身的特性也决定了它必须保持高温,这也会带来安全顾虑。

压接终端

另一种常件的端接方法是压接。压接的过程是将一根电线放入触点内,然后将触点放入专用工具并完成压接。如果操作得当,压接终端可以提供良好的机械接头和电气连接。如果压接工具设置正确,则应该每次都能产生一致的接头。这样,经验相对不足的用户只需经过少量练习就能操作压接工具。

压接的主要缺点在于压接工具本身。压接工具较为常见且容易获得,但是由于连接器设计的原因,也可能会很复杂且成本相当高。如果您只是想完成几个连接器,这种解决方案就会非常昂贵。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

压接工具很有用,但也很贵

图片来源:DMC

 

绝缘层剥离触点

还有另一种常用方法,不久之后将变得与我们相关,那就是 IDC。IDC 的全称是绝缘层剥离触点 (Insulation Displacement Contact),这是一种很有智慧的方法。它无需单独准备电线,因为触点的两个尖头设计为可刺电线的绝缘层,然后将电线夹在两个尖头中间。这并非一项全新技术,数十年来一直用于带状电缆,但是最近出现了一些非常有趣的使用方法。

综上所述,我们发现传统端接方法都不太容易自己完成。但是,希望还在!我将告诉你们五个字,让你们不再为连接器而烦恼,那就是:可现场安装。

 

可现场安装连接器

许多制造商都开发了各种型号的通用连接器,可在不太理想的环境下端接。无论设计目的是为了尽量减少使用的工具,还是为了在难以到达的区域中端接,“可现场安装”一词都涵盖了一系列广泛的概念和技术。但是必须注意:恰恰是这种多样性可能会让不够慎重的用户犯错。关于可现场安装,目前尚无行业标准定义。

行业标准是一件好事,它让用户能够对一系列功能或特性充满信心,这一点对快速选择适当的产品非常有利。

连接器领域内充斥着各种标准。标准连接器类型的开发通常需要几十年时间,实际上在许多不同的地方都能找到其原型。类似 D-Subminiature 的一些连接器,其原型甚至可以追溯到具体的制造商,但在随后一段时间内成为了全球生产最为广泛的连接器之一。符合军事标准的连接器阵列等其他产品的起源可以追溯到由第三方编写的规格,从而确保所有可用产品都能用于通用设计。

 

连接器可能有各种形状和尺寸,但是都必须遵循标准…

图片来源:Benchmark Connector Corporation

 

连接器还可以按照性能来分类。如果需要在严苛环境下使用某款连接器,知名的 IP 等级准确定义了用户对特定产品应该有何期望。其他特性也是一样,包括以接合次数测量的连接器预期使用寿命,以及电信连接器的预期数据速率。无论是在这些方面还是其他许多方面,用户都能非常清楚地知道如何选择产品。

但是,可现场安装连接器则不是如此。从无需使用昂贵的压接工具,到可实现无工具端接的产品,其设计千差万别,林林总总。同样,可现场安装设计实际上并不一定能在所有现场安装,可能仍然需要一个干净、安全的环境。

因此,“可现场安装”一词可能会让人困惑,不太容易分辨。我希望能给您一些提示,帮助您选择适当的产品,并让您在此过程中让您的朋友和同事为您新掌握的连接器专业知识而感到吃惊。

为了展示其中一些提示,我将使用同一连接器类型的两种型号。我选择了极为常见的 M12 连接器和小它一号的 M8。长期以来,M12 和 M 8 一直用于大量应用场合,尤其是用于在工业网络和控制领域。有许多制造商都在按照通用标准来生产 M12,这至少在理论上意味着不同来源的连接器能够相互兼容。

来自 TE Connectivity 的 M12 和 M8 连接器系列

图片来源:TE Connectivity

 

在本文中,我使用了来自 TE Connectivity 和 HARTING 的同类产品,两家都是大型知名连接器制造商,各自都拥有数十年经验。他们针对 M12 的安装问题采用了不同方法,正好适合我们的目的。

作为参考,我使用了 TE Connectivity T411 系列连接器,包括包容式触点 (124-7087) 和插入式触点 (124-7099) 。使用的 HARTING 系列是 Harax M12,包括包容式触点 (707-3695) 和插入式触点 (623-5864)

我的第一个窍门是:在花钱购买连接器之前,先看看装配说明。大多数制造商的产品数据都随手可查,而装配说明通常都作为产品目录的一部分提供,或者作为可供下载的单独说明书提供。

装配说明

 

除了让您了解流程本身之外,装配说明还应该清晰注明您需要多少附加设备才能完成工作。在我们选择的两个示例中,我们将需要选择通用手动工具,TE 连接器要求的比较多,HARTING 要求的则比较少。完成初期调查有利于完成工作,而不必因为等待所需的工具运到而造成意料之外的延迟。

顺便提一下,我需要花一点时间谈谈工具。有些连接器在广告中宣称无需使用工具,它们通常使用了更聪明的方法,例如我之前提到的 IDC 端接,用户徒手就可完成连接。在我看来,它们已经达到了现代连接器设计的巅峰。 

无需使用工具的连接器看上去似乎非常适合您的项目,但是在点击“立即购买”按钮之前,请确认您是否真的要求不使用工具。它们的价格可能比其他解决方案更高,特别是您很可能已经拥有了可现场安装连接器通常所需的工具!另外一点需要核实的是:它们是否可以维修?也就是说,安装之后是否可以拆卸?这是不是您需要的?重申一下,做些调查工作有莫大好处,并且有可能在日后为您节省资金和减轻压力。

我的第二个窍门是:花时间正确地完成电缆制备。装配说明通常为电缆制备提供了非常准确的尺寸,尽管采用“足够好”的方法听上去很诱人,但我劝您还是尽量严格遵照说明。TE 和 HARTING 等制造商一直以来备受推崇自有其原因,请相信我,他们值得信赖!

务必阅读说明书!

图片来源:TE Connectivity

 

具体到我们的每个 M12 连接器(两者使用一个套爪来夹持电缆,并使用一个背部螺母来合拢连接器),说明书都非常清晰地注明这些组件应该按正确顺序通过螺纹连接到电缆上,然后再开始制备电线。完成端接前的电缆制备之后,就很难完成这一步了。它还有另一点好处,就是能够防止关键零件掉落到地板上、草地上或机器背面。鉴于本人就曾经在各种希奇古怪的地方丢失过无数细小的连接器组件,我衷心建议您听取这一忠告。

完成电缆制备之后,就能看出我们的两种连接器类型开始出现细微差别了。TE Connectivity 连接器使用螺钉端接,即使用小平头螺钉将电线固定到触点上,然后用平头螺丝刀拧紧。相反,HARTING 方法采用 IDC 技术来完成其 HARAX 的端接,只需要使用极少量的工具。

HARTING 端接(左)和 TE Connectivity 端接(右)。HARTING 连接器的四对
尖头都是 IDC 类型触点。电线
在装配的最后阶段被压到触点上。


两种方法各有优点。HARTING 连接器并非完全不需要工具,但我只需用到经典款瑞士军刀和一对扳手,即可完成端接。端接过程更快、步骤更少,即使不太熟悉连接器的人也能轻松完成。但是,IDC 端接技术可能会造成拆卸难度更大,维修工作也就更难。

与之相反,TE Connectivity 方法要求用户更心灵手巧一点。平头螺钉很小,对人手的操作精巧度要求稍高一点,并且整个连接器也需要更多工具才能完成。但是,由于装配过程完全属于机械操作,因此维修工作也要轻松很多。实际上,在极端情况下,可以整个拆下连接器,切断电缆并重新制备,然后很轻松便可重新完成连接器端接。

还有成本的问题。在端接 TE Connectivity 连接器时,我需要合理数量的常用工具。全新购买这样一小套工具大概要花费 100 英镑,但是要是大多数技术人员或维护人员的工具箱里的这些工具不齐全,那就真让人奇怪了。所以,唯一的成本可能就是连接器本身,而购买 TE 型号的价格大约为 2.50 英镑。

用于可现场安装连接器的工具套件 (487-088)

 

采用 HARAX 端接技术的 HARTING 连接器使用的工具甚至更少,只需要几件来切割和制备电缆,再加上几把扳手就够了。但是,简化安装过程的代价就由连接器来承担了,其价格大约为 20 英镑。

总结

希望我已经让您明白,并非所有可现场安装连接器生来就相同。看上去可能完美无缺的解决方案,实际上可能会带来长期的问题。我甚至都还没解决工作环境的问题。关于外部安装的需求对安装者提出了一系列新需求。

因此,总结来说,我的最后一个窍门也许应该说是第一个:搞清楚自己需要达到什么目的。只是为了在内部完成工作以降低一些安装成本,还是不得不冒雨爬上梯子安装设备?

装配后的 TE Connectivity T411 系列连接器

 

 可现场安装连接器也许能够解决您的安装难题。对于需要利用市面上的一些新联网设备的用户来说,有许多连接器都能提供替代方法。但是,多样性也可能会成为一种障碍,让不慎重的用户犯错。要弄清自己的目标,认真作好功课并提前制定计划。仔细遵循这些步骤,您将迅速掌握连接器这门艺术。

Connector Geek is Dave in real life. After three decades in the industry, Dave still likes talking about connectors almost as much as being a Dad to his two kids. He still loves Lego too. And guitars.
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