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來源：Digi-Key 作者：Art Pini 在工業環境中，由于很難可靠地拆除并重新安裝電線電纜，因此有線連接的設備很難更換或升級。同樣，增設新的傳感器、處理器或其他元器件往往需要全部更換和重新布線。 此外，隨著工業設備的尺寸越來越小，可用于安裝多個連接器的空間也越來越有限。同時，為了實現面板密度良好的高效布局，需要更小的連接器，以便在單個連接器中統合多種類型的連接。 在維護設備完整性方面，工業環境存在特有的挑戰：必須防止液體和灰塵侵入，以避免損壞脆弱的元器件。 用模塊化連接器取代硬接線設備的連接器化方案，解決了所有這些問題。此類連接器結構緊湊，單個連接器中可以統合多種布線類型。由于采用模塊化結構，這些連接器可以快速重新配置以適應修改和更新，而不需要更換設備或電纜。另外，環境強化的模塊化連接器密封性佳，可防灰塵和液體，并且不受消毒高壓水柱的影響。 本文討論了模塊化連接器的基礎知識，說明了連接器的選擇、組裝和使用。在說明過程中，本文介紹了 HARTING 的連接器示例，設計人員可以在下一次工業系統設計中使用這些連接器。 用模塊化連接器實現連接器化 有兩種方法可以將電源、信號和數字數據接入工業設備或應用。 布線可以是永久性硬接線，也可以使用連接器安裝。具體選擇取決于幾個因素。最重要的因素可能是設備斷開連接和需要重新連接的頻率。如果必須重新連接硬接線的設備，每條線纜都需要謹慎拆除與重新連接，從而導致高昂的人工成本。誤接的幾率很高，而且可能需要花幾個小時來排除故障以糾正錯誤。 使用連接器起初可能花費較高，但一旦做出決定，重新布線就會變成即插即用，很難出現誤接線，從而減少了對熟練勞動力的需求。因此，使用連接器替代硬接線電纜（即連接器化）會帶來許多長期利益。 如果使用模塊化連接器，安裝的靈活性會提高。考慮一種能夠處理電源、傳感器、模擬和數字信號甚至是氣動裝置的模塊化連接器（圖 1）。有各種各樣的模塊可用。示例中展示了 RJ45 和 USB 串行數據總線、三個具有不同引腳直徑的多引腳模塊，以及一個有三條氣動線的模塊。 
圖 1：模塊化連接器可以在單個連接器中處理信號、電源、數字通信接口甚至是氣動裝置。這些模塊可以根據需要快速方便地更換。（圖片來源：HARTING） 模塊化連接器配置 圖 2 中顯示了模塊化連接器的各種組成元件的簡單名稱。
圖 2：HARTING 模塊化連接器的組成元件名稱。框架用于固定模塊，并裝入外殼或防護罩內。連接器很容易打開，需要修改時，只需將模塊重新排布或增減模塊。（圖片來源：HARTING） 基本連接器的固定部分是外殼。活動部件的配接端是防護罩。框架裝在外殼或防護罩內，用于鎖定模塊。可以使用偽模塊為連接器配置額外的空間，以便將來進行擴展。兩個配接連接器用螺紋或閂鎖固定在一起。防護罩可以通過頂部、多個頂部、側面或多個側面通道接入電纜。可以從頂部或底部進入外殼。 鑒于 HARTING 提供的模塊、外殼、防護罩和其他連接器元件數量眾多，要選擇合適的選項可能是一項復雜的工作。HARTING 的在線配置程序簡化了這一過程，使選擇和設計模塊化連接器變得容易（圖 3）。
圖 3：HARTING Han 在線配置程序的用戶界面簡化了模塊化連接器元件的設計和選擇。（圖片來源：HARTING） 該配置程序可引導設計人員選擇用于連接器的電線、數據、光學和氣動元件。每個元件都有諸多選擇，用戶可以根據目標設計選擇匹配的選項。 該示例展示了電氣元件的選擇。用戶輸入電線介質的數量和類型、載流要求以及其他一些與設計有關的問題。配置程序迅速顯示一些可能的配置，列出零件，同時提供組件的等距圖（圖 4）。
圖 4：配置程序渲染的六針電線插頭和底座插座以及相關的底座、防護罩和電纜夾。（圖片來源：HARTING） 該設計有完整的文檔，包括可下載的零件清單、3D 模型、規格書、型號表和產品聲明。 在所示的例子中，問題包括底座的類型、所需的鎖、導線數量、預期的最大電流和電壓水平以及使用環境。得出的配置包括 HARTING 09400060311 面板安裝底座。底座為壓鑄鋁，使用螺紋鎖定，可用于惡劣的環境。該底座與 HARTING 09140060371 雙模塊、鉸鏈式、重型固定框架相匹配。該框架的空間可容納兩個模塊。選擇的模塊是一個六位內螺紋模塊，即 HARTING 09140063101。相關的銀色壓接引腳插座是 HARTING 09330006220，適用于 20 AWG 電線。 連接器的電纜側基于壓鑄鋁 HARTING 19400060411 連接器防護罩及其相關的 HARTING 09140060361 重型雙模塊固定框架。該框架可接受帶有 HARTING 09330006121 20 AWG 銀色壓接引腳的 HARTING 09140063001 外螺紋模塊。防護罩組件的頂部有一個 HARTING 19000005090 黃銅 9-16 電纜夾。底座和防護罩可容納兩個模塊，因此任何未使用的位置都可以裝入偽模塊，如 HARTING 09140009950。 環境耐受性 所有 HARTING Han HPR 元件的工作溫度范圍都是 -40°C 至 +125°C，其密封性和環境耐受性等級高達 IP68 和 IP69K。 IEC 60529 定義的侵入防護 (IP) 等級表示連接器元件對外部影響的防護程度。外部影響包括機械沖擊、異物、濕度、灰塵和液體（如水、燃料、清潔液、冷卻劑和油）。 IP 等級中的第 1 個數字是對固體物的耐受性。防護等級為 0 至 6 級。數字 6 表示最高防護等級。等級 6 的連接器能夠防塵，并且針對固體顆粒物提供全面防護。IP 等級中的第 2 個數字是對液體的耐受性。該數字的范圍從 0 到 9。等級 8 意味著該設備防水，并且具有水壓防護能力。等級 9K 表示針對蒸汽噴射壓力清潔劑和類似壓力驅動液體的防護。因此，IP68 或 IP69K 的等級非常優異。 HARTING Han HPR 系列適用于惡劣的戶外環境。壓鑄鋁防護罩和外殼具有環氧粉末涂層，抗腐蝕能力出色，同時具有良好的密封性，可耐受潮濕環境。金屬元件具有出色的電磁兼容特性。 該系列連接器提供多達 16 個編碼鍵位，可確保電纜配接正確，適用于使用相同連接器進行多次安裝的場景。此外，HPR 緊湊系列可節省空間并減輕重量，比相應的 HPR 標準連接器輕 25%。 總結 要在確保連接完整性、靈活性和可擴展性的同時符合外形尺寸要求和工業環境的嚴格要求，對設計人員來說具有挑戰性。如前所述，基于高度可配置、緊湊型模塊化方法的連接器化，加上便捷的在線連接器元件選擇工具，極大地簡化了這一過程。 |
