Konektory

V naprosto převažující většině aplikací komunikačních systémů je používán konektor RJ45. První problém s nedostatečnou kvalitou může nastat i běžných komerčních instalací. Kontakty Jacku (zásuvky) jsou z fosfor-bronzu se zlacením minimálně 50µm. Koncepce konektorů řady RJ umožňuje zapojení Plugu (zástrčky) nižšího typu do Jacku vyššího typu (např. Plug RJ11 do Jacku RJ45, Plug RJ45 do Jacku RJ50). U typů Jacku, kde výrobce šetří na kvalitě materiálu, dochází k nežádoucímu jevu. Pokud ponecháme v takovém Jacku RJ45 zasunut Plug RJ11 na dobu jednoho týdne, dojde k destruktivní deformaci krajních kontaktů č.1 a č.8 . Ty se po vytažení Plugu nevrátí do povodní polohy. Následně zasunutý Plug RJ45 nezíská na těchto dvou kontaktech spojení. U kvalitního výrobku k takové situaci nedojde ani výrazně delší době (min. rok). Samozřejmě, že takový typ konektoru nemá v prostředí KKI co pohledávat.

Stupeň průmyslové ochrany konektorů
Běžný Jack RJ45 – IP20     Jack RJ45 s ochrannou clonkou – IP40

Vyšší stupeň průmyslové ochrany Jacků RJ45 (i jiných) na pracovišti je již řešen konstrukcí datové zásuvky. Rozsah většinou od IP44 přes IP56 až po řešení IP67 v konektorové hlavě NEMA6.

Mimo varianty v konektorové hlavě NEMA6 existují další proprietární řešení různých výrobců, která dosahují prakticky stejných výsledků v úrovni průmyslové ochrany.

Tato řešení se zabývají zvýšením stupně průmyslové ochrany a některá i částečně řeší zvýšení odolnosti prvku.

Pro nejvyšší stupeň průmyslové ochrany IP68 jsou určeny konektory M12. Konektor M12 D-code má 4 kontakty a je určen a ProfiNet. Konektor M12 X-code má 8 kontaktů a je určen pro IE. Obdobné konektory M12 (většinou s 5-ti kontakty) se používají i pro napájení.

Použití samostatných konektorů M12 má ovšem výrazná úskalí. Málo kdo je umí nainstalovat správně tak, aby byly splněny požadavky na IP68. Za výhodnější variantu považuji použití továrně vyrobeného Patch Cordu s konektorem M12. Výrobek je proměřen, otestován, garantován výrobcem a konektor M12 má na litou těsnou ochranu. Konektor má navíc výrazně menší vnější průměr než u samostatně dodávaných konektorů. To je důležité při zapojování do aktivních prvků. Na nich jsou obvykle porty M12 dost blízko k sobě a většinou se těžce zápasí s místem při zapojování.

Následující obrázek je vzorová ukázka špatné volby z důvodu ceny. Technik to neumí zapojit a nákupčí vybral (to nejlevnější) pro aplikaci do kolejového vozidla typ konektoru se zakončením pod šroubky. Autor snímku mi jej poslal do sbírky s komentářem „raději přestaň jezdit vlakem“. I u M12 je několik variant spojení s kontakty. Zde byla vybrána ta nejhorší.

Konstrukční řešení konektorů

Konstrukce Jacků RJ45

Rozdělení dle způsobu uchycení

Mnoho „rádo-by“ specialistů nazývá konektory Jack RJ45 pojmem KEYSTONE. Toto označení je ovšem naprosto špatné. Pojem KEYSTONE se nevztahuje k typu konektoru, ale ke způsobu jeho uchycení. KEYSTONE je uchycen pomocí pevné zarážky na horní straně a pružné západky na spodní straně konektoru. Keystone se uchycuje do normalizovaného obdélníkového otvoru rozměru 19,30-19,56mm x 14,73-14,86mm.

V tomto způsobu uchycení se vyrábí nejen konektory pro párové datové kabely, ale i jiné typy konektorů (jakýkoliv, který se do požadovaného rozměru vejde). KEYSTONE reprezentuje univerzální systém uchycení konektoru, který používá mnoho výrobců. Má samozřejmě svá pozitiva (jednotný způsob uchycení), ale i negativa.

Dle způsobu uchycení tedy dělíme Jacky na:
– Keystone
– Non Keystone – jakýkoliv jiný způsob uchycení – většinou proprietární řešení výrobců

Rozdělení dle zářezového systému
– zářez vodičů prováděn narážecím nástrojem
– samo-zářezové systémy (zářezové víčko, zářezový koncovka atd.)

Použití následujících zářezových narážecích nástrojů je sice běžné, ale má negativní dopady na vlastní konektor.

Při použití základního nástroje (ten žlutý) působí na konektor 8x velmi silný náraz při zářezu vodiče. Pokud bude použit skupinový nástroj (ten černý), bude náraz sice pouze 2x, ale takovou silou, že je schopen prorazit desku stolu (prakticky ověřeno). Tyto nárazy budou pro většinu konstrukcí vnitřního propojení konektoru velmi vážným (až likvidačním) problémem. Opět ověřeno v praxi.

Rozdělení dle konstrukce vnitřního propojení
– plošný spoj se zapájením zářezových i spojovacích kontaktů
– plošný spoj se zalisováním zářezových i spojovacích kontaktů do prokovených děr
– kombinace přecházejících způsobů
– bez plošného spoje, kontakt je vyroben od spojovací po zářezovou část z jednoho kusu materiálu

První varianta je úplně nejhorším možným řešením a nejvíce trpí nárazy zářezového nástroje. Navíc často dochází ke špatnému spojení materiálů pájeného spoje, který podléhá stárnutí, a chyby se mohou začít projevovat až po delším čase – tzv. vakl (Vackeliho spoj). V rámci prostředí KKI bych ji nepřipustil v klasifikaci MICE ani pro M₁.

Druhá varianta je výrazně lepším řešením, ale do prostředí KKI bych ji připustil pouze u samo-zářezových technologií. V Klasifikaci MICE do prostředí pro M₁ a M₂. Samozřejmě, závisí to na kvalitě výrobku. V každém případě doporučuji praktické ověření před návrhem a instalací.

Třetí varianta skloubila vlastnosti obou předcházejících. Tudíž dle MICE ani pro M_1.

Nyní uvedu praktický příklad posouzení jednoho takového Keystone Jacku. Pokud máme zhodnotit a klasifikovat takovýto prvek, nezbývá než jej kompletně rozebrat (většinou destruktivně). Po rozebrání nepoužitého nového Jacku se ukázal plošný spoj. Spojovací kontakty byly zapájeny ve střední části. V obvodové části byly zářezové kontakty zalisovány do děr tak kvalitně, že při odejmutí krycího plastového dílu zůstaly v plošném spoji z osmi kontaktů pouze tři.

No, nekupte to za ty peníze (a bylo to od „značkového výrobce“).

Čtvrtá varianta je absolutně nejlepším řešením. Pokud je kontakt vyroben z jednoho kusu materiálu, nemá se na konektoru co pokazit. Bohužel, těchto technických řešení je ve světě velmi málo. Vím pouze o třech, a to jeden z nich je východní plagiát toho prvního. Za dobu, co se touto problematikou zabývám (od r. 1990), jsem nezaznamenal u této varianty jediný technický problém. Pouze přejetí tankem na betonu nedopadlo pro konektor úplně dobře.

Pro zvýšení odolnosti kontaktů proti agresivnímu prostředí, používaní někteří výrobci na povrchovou úpravu kontaktů slitiny zlata s jinými prvky nebo jiné speciální slitiny bez zlata. Těchto řešení je ve světě velmi málo a je nutné dlouho hledat, který z výrobců to umí.

Odolnost proti vibracím, otřesů a rázům
V prostředí s vibracemi, otřesy a rázy je použití konektorů RJ45 naprosto nevhodné. Typickým příkladem takové prostředí jsou kolejová vozidla, automobily, kovárny, stříhací lisy apod. Vibracemi dojde k poškození spojovacích částí kontaktů v Plugu i Jacku, odře se zlacení a vydře se i vlastní materiál kontaktu (obvykle fosfor-bronz) a spojení přes kontakty konektoru RJ45 není spolehlivé.

V takovém případě je nutné použít odlišné konektory s hyperboloidním kontaktem, tedy konektory M12. Důvodem jejich použití tedy nemusí být vysoký stupeň průmyslové ochrany IP68, ale právě vibrace a otřesy. V naprosté většině případů je toto právě důvod jejich použití.

Princip hyperboloidního kontaktu

Dutinka konektoru má tvar hyperboloidu. Může byt tvořena klecí z drátků nebo prosekaným válečkem, který je následně zformován do tvaru hyperboloidu. Do dutinky je zasunut mírně kónický kolík protikusu s průměrem odpovídajícím většímu průměru hyperboloidu. Důsledkem je, že pružný hyperpoloid ve své střední části velmi pevně svírá kolík protikusu a ani při největších otřesech nedochází ke ztrátě dotyku obou dílů. Tento princip je znám již mnoho let a pamatuji z dob dávné historie (r. 1985), že bylo často mírně problematické takové konektory rozpojit (drželi velmi pevně v sobě).

Konstrukce konektorů M12 pro ProfiNet a IE
U těchto konektorů je základem hyperboloidní kontakt (i když u východních produkcí si nemůžeme být ničím jistí).

U samostatně dodávaných konektorů jsou známy tři základní konstrukce pro připojení vodičů.

První varianta používá zářez vodičů bez odstranění izolace do zářezové dutinky a lze ji považovat za nespolehlivější z těchto tří variant. Samozřejmě provedení zářezu i složení konektoru z hlediska IP68 závisí na pečlivosti technika.

U druhé varianty se vkládají odizolované konce vodičů do otvorů, ve kterých jsou fixovány ke kontaktu pomocí pružného segmentu. Tuto technologii lze považovat rovněž za přijatelnou i pro prostředí dle MICE M₃. Požadavek na pečlivost technika bude zřejmě větší než v předcházejícím případě.

Třetí varianta se využívá uchycení odizolovaného konce vodiče pod šroubek. Tudíž z pohledu vibrací a otřesů naprosto nepoužitelné. Lze použít pouze z důvodu IP68.

U továrně montovaných konektorů se převážně používají dvě varianty připojení vodičů.

V první variantě je PIN nalisován na odizolovaný konec vodiče obdobným způsobem jako u BNC konektoru.

Ve druhé variantě má PIN konstrukci kleštiny (podélně naříznutý a mírně kuželový). Odizolovaný konec vodiče je uložen do PINu a jeho zatlačením do kuželového otvoru v těle konektoru dojde k velmi pevnému sevření vodiče – obdoba řešení u kompresních BNC konektorů

Obě tyto varianty lze považovat zřejmě za jediné, které budou v plném rozsahu splňovat specifikaci MICE M₃I₃C₃E₃.

Konstrukce Plugů RJ45

U běžných Plugů RJ45 jsou konstrukce jednotlivých výrobců velmi podobné. Tudíž se budeme držet pouze základního rozdělení – Plugy pro lanko a Plugy pro drát.

Plugy pro lanko má na kontaktu dvě zářezové špičky a Plugy pro drát je má tři. V prostředí KKI můžeme tyto prvky používat pouze na továrně vyráběných Patch Cordech. Nikdy nevyrábějme Patch Cord sami. Nebudou zaručeny přenosové parametry a nejsme schopni vyrobit litou ochranu Plugu. Standartní Patch Cordy RJ45/RJ45 jsou vhodné pouze do prostředí dle MICE M₁ a M₂. Většinou je nelze použít ani na větší průměry vodičů (AWG22), které často v aplikacích KKI potřebujeme.

Do horších podmínek potřebujeme buď Plugy s krytem pro konektorovou hlavu NEMA6 – IP67, nebo provedení v M12. Další alternativou jsou průmyslové ruggedized (zodolněné) Plugy. Konstrukce se dle jednotlivých výrobců liší, ale až na naprosté výjimky obsahují plošný spoj a řešení zářezových kontaktů shodné s Jacky. Rozsahy akceptovaných průměrů vodičů bývají AWG26 – 24 nebo AWG24 – 22.

Univerzální konstrukce

Novým perspektivním řešení v oboru metalické konektivity s RJ45 je systém REV Connect vhodný pro prostředí dle MICE M₁ a M_2.

Řešení je založeno na univerzálním dvoudílném jádru složeného z organizéru párů v pláště s vnitřními kontakty. Páry kabelu nerozplétáme, pouze je v předepsané části organizeru narovnáme. Pomocí speciálních kleští se nalisuje plášť jádra a současně odstřihnou přesahující páry.

Až po tento okamžik není celé řešení závislé na kategorii kabelu ani na to, zda je stíněný nebo ne. Na osazené jádro následně nasadíme housing Jacku nebo Plugu v UTP/STP provedení potřebné kategorie. Tělo konektory jde kdykoliv snadno sejmout a nahradit jakýmkoliv jiným. Jádro je univerzální pro všechny typy prvků REV Connect a to přináší neskutečné výhody v KKI.

Vice informaci na http://kassex.cz/