Pour les applications de capteurs et d'actionneurs, les connecteurs circulaires M12 codés A sont préférés. Qu'il s'agisse de transmettre des signaux, des données ou de l'énergie, le connecteur M12 est devenu une interface indispensable pour la mise en réseau des appareils.
Le connecteur circulaire M12 est devenu la norme universelle pour les connexions industrielles. De nombreux fabricants proposent cette interface compacte et standardisée, ce qui la rend intéressante pour les applications industrielles allant de la transmission de signaux et de données à la transmission de puissance. Le connecteur M12 robuste, résistant mécaniquement et à l'environnement doit son nom à son filetage de verrouillage d'un diamètre nominal de 12 mm. La large gamme d'applications des connecteurs M12 se reflète dans le nombre de codages mécaniques (contours de boîtier mécaniques uniques spécifiques à l'application) qui répondent aux normes du domaine d'application respectif..
La poussière et les liquides n'endommageront pas les connecteurs circulaires M12-A de Würth Elektronik eiSos. Les connecteurs sont classés IP67 et IP68 pour une utilisation dans des environnements difficiles.
La forme mécanique du code A est à l'origine de tous les codes M12 ; Tous les autres systèmes de verrouillage mécanique en sont issus, c'est pourquoi il existe différents codes (A, D, L, X, S, etc.), chacun avec un nombre différent de contacts disponibles. Bien que les interfaces M12 puissent avoir de 2 à 17 contacts, en pratique, 3, 4, 5, 8 ou 12 broches sont le plus souvent utilisées. Le nombre de broches dépend de diverses exigences. Par exemple, les applications de capteurs et d'alimentation nécessitent 3 et 4 broches, tandis que les applications Profinet et Ethernet nécessitent 4 et 8 broches, et que Fieldbus, CAN Bus et DeviceNet nécessitent généralement 4 et 5 broches. 12 broches sont nécessaires pour une signalisation complexe. Le tableau 1 présente les protocoles et le nombre de broches de connecteur requis au niveau physique.
Tableau 1 : Présentation de la couche physique du codage M12-A. Würth Elektronik propose des connecteurs circulaires codés M12-A à 4, 5 ou 8 broches.
Système de connexion sophistiqué
M12-A représente le signal avec option d'alimentation CC et est particulièrement adapté aux applications de bus de terrain dans l'automatisation industrielle. La série WR-CIRCM12 comprend des boîtiers à verrouillage à vis et des assemblages de câbles, disponibles en 4, 5 ou 8 broches. Les domaines d'application comprennent les environnements industriels, en particulier l'automatisation et la robotique, ainsi que les domaines des énergies renouvelables, des technologies de communication et de la construction mécanique. De plus, les versions sur panneau et câblées sur site du connecteur M12 sont certifiées cULus (UL2238). Tous les connecteurs M12 offrent une protection minimale IP67 ou IP68 contre la poussière, la saleté et la pénétration d'eau.
Garantir des communications Ethernet fiables
Les applications de capteurs et d'actionneurs reposent sur une transmission rapide et sans erreur de signaux numériques via des câbles. La base est Ethernet Twisted Pair (EOTP), qui est considérée comme l'une des couches physiques les plus importantes d'Ethernet. C'est la base des protocoles EtherCAT, EtherNet/IP, Profinet, CC-Link IE, Powerlink, Sercos III et Modbus TCP.
Bien que le M12A ne soit pas le connecteur d'origine pour lequel l'interface EOTP a été développée, le connecteur peut toujours être utilisé de différentes manières. Par exemple, le connecteur circulaire M12 à 8 broches peut être utilisé en remplacement du RJ45 dans les systèmes de câblage ANSI/TIA-568 de catégorie 3 pour l'interface Ethernet 10BASE-T à 10 Mb/s. Le câble Cat 3 se compose de quatre paires torsadées avec une impédance différentielle typique de 100 ohms. La figure 1 montre l'affectation recommandée lors du câblage RJ45 (fiche modulaire 8P8C) à l'aide de connecteurs circulaires M12 codés A. D'autre part, lors du câblage d'un connecteur circulaire codé M12 A à un connecteur circulaire codé M12 A, il est recommandé d'utiliser l'affectation des broches illustrée à la figure 2.
Cette affectation des broches minimise le décalage de délai entre la même paire de contacts. Ce câblage est une configuration largement utilisée pour le câblage EOTP M12 codé A. Bien que 10BASE-T n'utilise que deux paires pour la signalisation, il n'est pas recommandé d'avoir seulement deux paires dans le câble ou d'utiliser des connecteurs circulaires à quatre pôles codés A, car cela pourrait créer une confusion avec d'autres applications largement utilisées. En revanche, il est recommandé d'utiliser des connecteurs codés D pour deux paires de câbles EOTP M12. D'autres variantes Fast Ethernet sont également possibles, notamment 100Base-T pour les applications jusqu'à 100 Mb/s qui nécessitent des connecteurs circulaires codés D avec deux paires de câbles, ou supérieur pour Base-T pour des débits de données jusqu'à 10 Gb/s. Cependant, pour ce dernier, un connecteur circulaire codé X avec quatre paires de câbles est requis.
Est-il possible d'implémenter alternativement une norme EOTP à fréquence plus élevée en utilisant le codage M12-A sans compromettre la vitesse et l'intégrité du signal ? Pour la norme EOTP 100 Mbit/s, une interface avec un connecteur circulaire codé A peut être créée avec la même affectation de broches que pour 10-BASE-T. L'intégrité du signal doit être prise en compte lors de la conception de telles interfaces. L'ensemble du câble, y compris les connecteurs, doit être conforme aux normes ANSI/TIA-568. Chaque paire fiche/prise et le câble lui-même ont un budget de perte et de diaphonie qui ne peut être dépassé. Il est recommandé de tester les paramètres S de cette interface, principalement en fonction de la catégorie et de la longueur du câble. Même à des débits de données allant jusqu'à 10 Gb/s, il est possible de créer des cercles M12 avec un codage A en mettant en œuvre les mêmes affectations de broches et en appliquant les mêmes considérations d'intégrité du signal que les interfaces de connecteur 10-BASE-T et 100-BASE-T. La longueur du câble pour ce type d'interface est généralement beaucoup plus courte.
Large gamme d'applications
Ce n'est en aucun cas la fin de la gamme d'applications du connecteur circulaire robuste M12-A. Par exemple, le système de communication IO-Link peut être utilisé pour connecter élégamment des capteurs et des actionneurs intelligents à des systèmes d'automatisation conformément à la norme CEI 61131-9 - à l'aide d'un connecteur circulaire M12 à 5 broches codé A connecté à un connecteur à trois ou cinq conducteurs. câble central de 20 mètres. Les connexions sur des câbles à trois fils sont appelées « Classe A » et les connexions sur des câbles à cinq fils sont appelées « Classe B ». Les connexions des appareils peuvent être des câbles fixes ou des câbles M12 A à 4 ou 5 broches, en fonction de la compatibilité croisée requise.
Le M12-A peut également gérer les connexions USB. Avec la version USB 2.0, il peut être utilisé à la fois comme source d'alimentation et comme bus de données à haut débit. Les connecteurs circulaires M12-A conviennent à la fabrication d'assemblages de câbles USB robustes. Dans l'assemblage de câbles pour USB 2.0, vous devez considérer deux connexions d'alimentation pour V-bus et GND, ainsi qu'une paire torsadée avec une impédance différentielle de 90 ohms pour le signal USB. Si la connexion est une fiche mini ou micro-USB, les broches d'identification peuvent être connectées ainsi à une fiche ronde M12 à cinq broches codée A. Le connecteur est blindé avec la tresse de blindage du câble. Les longueurs des câbles USB sont généralement comprises entre 1 m et 3 m.
La technologie de connexion M12 convient parfaitement comme lien intermédiaire dans les systèmes de bus industriels, en particulier CANbus, RS-485, Profibus et les couches physiques RS-422, RS-423 et RS-232. Bien que CANbus ait été initialement conçu pour être utilisé avec de petits connecteurs D-SUB, le connecteur circulaire codé M12-A à cinq broches constitue l'interface commune pour CANbus. Seules les paires de signaux CAN_H et CAN_L connectées aux broches 4 et 5 sont requises. Dans cette configuration, l'appareil peut fournir de l'énergie. Des paires de fils torsadés avec une impédance nominale de 120 ohms sont utilisées pour la transmission électrique.
La couche physique RS-485 est couramment utilisée pour les protocoles industriels Modbus, OSDP, SSCP, SCSI-2, SCSI-3, Profibus, Nanoréseau, DMX 512 et AES 3. La figure 3 montre le brochage RS-485 typique pour un réseau 5- câble codé pôle A. Alternativement, un câble blindé à quatre conducteurs peut être utilisé. Le câblage dépend fortement de la puissance requise, mais inclut toujours au moins des paires TxD/RxD symétriques en positions 2 et 4 pour minimiser la latence.
Profibus prend en charge le concept décentralisé. Le fait que Profibus puisse être adapté à différentes applications grâce à des principes modulaires rend également cette technologie attractive dans l'automatisation de la production et les industries de transformation. La technologie de connexion M12 est ici essentielle. La variante à codage A est utilisée pour les alimentations, tandis que le connecteur circulaire à codage B est dédié à la transmission du signal Profibus (Figure 4).
D'autres systèmes de bus industriels utilisant des connecteurs circulaires M12-A incluent RS-411, RS-423 et RS-232. Des connecteurs à 8 broches, 5 broches et 4 broches conviennent à cet effet. Le câblage dépend principalement des signaux requis, de la puissance et de la mise à la terre requise.