Sensor/Aktor- und Hybridanschlusstechnik M12-Steckverbinder werden hochpolig

M12-Steckverbinder haben sich in den letzten drei Jahrzehnten zu einem Standard in der industriellen Geräteanschlusstechnik etabliert. Sie werden ständig weiter entwickelt und an die Anforderungen neuer Applikationsfelder angepasst. Aktuelle Entwicklungen gehen in Richtung höherer Polzahlen. Die Erweiterung auf bis zu 17 Pole eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten für die kompakten M12-Rundsteckverbinder.

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Ursprünglich wurden M12-Sensorik-Steckverbinder für den vierpoligen Anschluss binärer Sensoren wie induktive Näherungsschalter oder Lichtschranken entwickelt. Mit den stetig wachsenden Möglichkeiten sowie Anforderungen der Industrieelektronik erreichten diese Sensoren eine immer höhere Funktionalität. Gleichzeitig wurden die Sensoren bei höherer Leistungsfähigkeit tendenziell zunehmend kleiner.

Dieser Trend führte dazu, dass Geräteschnittstellen und somit Steckverbinder bei gleicher Baugröße und gewohnter Robustheit zusätzliche Signale zur Steuerungseinheit übertragen mussten. Daraus entstanden die heutigen fünf-, acht- und zwölfpoligen M12-Steckverbinder.

Begleitet von der internationalen Standardisierung wird die Normung der M12-Steckverbinder gemäß IEC 61076-2-101 laufend mit neuen sich am Markt etablierenden Standards abgeglichen. Dadurch bekommt der Anwender die Sicherheit, dass der Anschluss unterschiedlicher Geräte auch von verschiedenen Herstellern weltweit kompatibel ist.

Höhere Polzahlen kontra serielle Datenkommunikation

Eine Entwicklung der M12-Steckverbinder hin zu noch höheren Polzahlen scheint auf den ersten Blick ein Widerspruch zur stetig an Bedeutung gewinnenden seriellen Datenkommunikation über Feldbussysteme zu sein. Diese haben ja gerade durch das Ablösen der parallelen Verdrahtung die Zahl der Steuerleitungen und somit der notwendigen Steckverbinder-Kontakte reduziert. Für solche „reinen“ Busapplikationen stehen bereits speziell auf die Feldbustechnik abgestimmte abgeschirmte vier- und fünfpolige M12-Steckverbinder zur Verfügung, die von den entsprechenden Nutzerorganisationen als Feldbussteckverbinder standardisiert sind.

Ein zweiter Blick zeigt, dass trotz oder gerade durch diese Entwicklung im industriellen Umfeld der Geräteanschlusstechnik ganz neue Applikationen für den M12-Steckverbinder entstehen. Aufgrund der zunehmend erweiterten Funktionen sowie Programmieroptionen intelligenter Sensoren weisen diese immer häufiger gleich mehrere Kommunikations-Schnittstellen auf, damit sie universell einsetzbar bleiben.

Oft haben die Sensoren neben dem Busanschluss noch zusätzliche Steueranschlüsse, die wiederum als Schnittstelle über Steckverbinder herausgeführt werden müssen. Dabei bleibt die Forderung nach ständig kompakter werdenden Geräteabmessungen bei hoher Leistungsdichte bestehen.

So klein bauen wie möglich mit mehr Kontakten

Für die Anschlusstechnik bedeutet das, so klein zu bauen wie möglich, ohne die industriegerechte Handhabung zu verlieren und dabei noch zusätzliche Kontakte bereitzustellen. Folglich sind selbst etablierte Steckverbinderstandards einer gewissen Migration unterworfen. Wenn sich die Anforderungen einer Applikation bereits durch das Leistungsprofil eines kompakteren Steckverbinders erfüllen lassen, wird dieser zunehmend etablierte aber größere Steckverbinder ablösen. Phoenix Contact trägt dieser Entwicklung Rechnung und führt als erster Hersteller am Markt eine komplette Produktfamilie 17-poliger M12-Steckverbinder ein (Bild 1).

M12 mit 17 Polen in verschiedenen Ausführungen

M12-Komponenten mit 17 Polen stehen in verschiedenen Ausführungen zur Verfügung: von anschlussfertig umspritzten Anschlussleitungen bis zu entsprechenden Einbausteckverbindern für Geräte. Gehäusemaße und Einbauabmessungen der 17-poligen Einbausteckverbinder sind identisch zu denen einer herkömmlichen fünfpoligen Variante.

Auf diese Weise können bei gleicher Frontplattenfläche über einen M12-Steckverbinder gut dreimal mehr Signale am Gerät angeschlossen werden. Die hohe Packungsdichte der Kontaktelemente innerhalb des M12-Polbilds basiert auf Kontakten mit einem Durchmesser von 0,6 mm. Diese haben sich bereits bei den zwölfpoligen Varianten bewährt.

Die 17-poligen anschlussfertig umspritzten Verbindungskabel weisen die schlanken marktüblichen Abmessungen der bekannten M12-Produkte auf. Der Anwender kann somit auf die höhere Polzahl ohne Einschränkungen der Rastermaße oder sonstiger Einbaudimensionen an seinem Gerät zurückgreifen (Bild 2). Die hochpoligen M12-Anschlussleitungen stehen gerade und abgewinkelt, als Stift- oder Buchse zur Verfügung. Die verwendeten Mantelleitungen sind ungeschirmt mit 0,14-mm2-Litzen oder abgeschirmt mit paarweise verdrillten Litzen ausgeführt.

Alle hochpoligen M12-Steckverbinder sind zudem mit der Schnellveriegelungstechnik Speedcon erhältlich (Bild 3). Damit lässt sich auch unter beengten Platzverhälnissen ein 17-poliger M12-Steckverbinder mit einer halben Umdrehung schnell und sicher anschließen.

Neue Anwendungsgebiete als platzsparende Alternative

Aufgrund der Weiterentwicklung der M12-Steckverbinder auf 17 Pole können diese in einigen Bereichen eine platzsparende Alternative sein. Häufig müssen Steckverbinder einer größeren Bauform nur wegen der erforderlichen Polzahl eingesetzt werden, obwohl die erforderlichen Leistungsdaten wie Strombelastung oder Betriebsspannung bereits von kompakteren Steckverbindern erfüllt werden.

Beispielsweise ergänzt der M12-Steckverbinder die Standard-Anschlusstechnik M23 bereits bei Drehgebern mit Feldbusinterface, da diese aufgrund der Bustechnologie nur fünf Pole erfordern. Für Drehgeber mit parallelem Signalausgang, die 12- und 17-polige Steckverbinder bedingen, war bisher eine Ergänzung durch die kompaktere M12-Anschlusstechnik nicht zu realisieren. Die neuen 12- und 17-poligen M12-Sensorsteckverbinder ermöglichen jetzt eine durchgängige Umsetzung von kompakten Gerätekonzepten, falls erforderlich sogar mit angepassten kundenspezifischen Lösungen (Bild 4).

Hybridanschlusstechnik fordert höherpolige Stecker

Die Entwicklung der Hybridanschlusstechnik zeigt, dass trotz Einsatz der Feldbustechnik weiterhin höherpolige Steckverbinder eingesetzt werden, um zusätzlich benötigte Signale in einem Port anschließen zu können. Neue Applikationen wie der Hybridanschluss von Sensoren, die über Ethernet kommunizieren, basieren bereits auf dieser Philosophie. Dabei werden Ethernetsignale und die Geräteversorgung gleichzeitig über einen achtpoligen M12-Steckverbinder an die meist kompakten Sensoren angeschlossen.

Ebenso zeigt sich dieser Trend beispielsweise bei Industriekameras, Scannern oder Industriewaagen. Stets erfordern Geräte mit vielfältigen Funktionen zusätzliche Schnittstellensignale, teilweise verfügen sie gleich über mehrere Kommunikationsschnittstellen und Serviceanschlüsse. Dem Geräteentwickler stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage, ob bei den verfügbaren Geräteabmessungen mehrere Steckverbinder möglich sind oder ob letztlich nur ein kompakter höherpoliger Anschluss wirtschaftlich und praxisgerecht ist.

Vorteil für die Parallelverdrahtung

Die neuen Möglichkeiten der hochpoligen M12-Steckverbinder sind gleichermaßen für konventionelle Anschlusskonzepte mit Parallelverdrahtung vorteilhaft. Sensor-Aktor-Ports im Schaltschrankbau oder bei individuellen I/O-Modulen werden oft über Multipol-Stammkabel mit der Steuerung verbunden. Bei solchen Anwendungen können jetzt nicht nur acht oder zwölf, sondern gleich 17 Signale in einem M12-Steckverbinder zusammengefasst werden. Dadurch lassen sich mehrere Steckverbinder einsparen und die Anwendung wirtschaftlicher umsetzen.

Trotz der erhöhten Polzahl sind die äußeren Abmessungen der M12-Steckverbinder so schlank geblieben, dass sie nachwievor durch vorhandene Durchbrüche in der Anlage passen. Das einzige was sich ändert ist: zusätzlicher Platz für Erweiterungen auf der Frontplatte. (kr)

*Jürgen Sahm ist als Produkt Marketing Manager für die Industriesteckverbinder Pluscon circular bei Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg tätig.

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