산업용 응용 제품에서 M12 커넥터와 대체품 비교

M12 커넥터는 산업용, 모바일 로봇 및 소비자 등급 설계에서까지 광범위하게 사용되는 유비쿼터스 원형 케이블 종단 옵션으로, 감지, 작동 등의 역할을 하는 부품(필드 버스 및 기타)을 자동화 기계의 제어 및 기타 시스템에 연결합니다. M12 커넥터(보통 PUR 재킷형 또는 PVC 재킷형 케이블의 종단)의 정확한 구조 및 컨덕터 배열은 국제 전자기술 위원회의 IEC 61076-2-101 표준에 의해 정의됩니다. M12라는 명칭이 생기게 된 것은 커넥터의 대부분의 결합 너트 및 결합 리셉터클(자세한 설명은 하단 참조)의 메트릭 나사가 반드시 M12 나사가 포함된 12mm 지름 패스너이기 때문입니다.

설계 엔지니어는 수십 개의 특수 옵션을 통해 기계 또는 제품 설계에 가장 적합한 코드 세트를 지정할 수 있는데, 제공되는 옵션은 다음과 같습니다.

• 직각 및 일자형 본체
• 수 및 암(훨씬 일반적) 전선면 패스너 구조
• 차폐 및 비차폐 내장
• 완전 통합형 코드 세트 및 모듈식 버전
• 경량 및 외장 버전
• 다양한 커플링 너트 설계 및 구조

차폐형 M12 QUICKON(IDC) 커넥터는 설치자가 기계의 연결을 현장 배선할 수 있는 M12 커넥터 유형입니다. (동영상 출처: Phoenix Contact)

M12 표준 검토

M12 커넥터는 소수의 응용 제품을 위한 비표준 7⁄8인치 3핀 커넥터로 1982년에 처음 출시되었습니다. 이 커넥터가 갖추었던(그리고 대부분 현재에도 유지되고 있는) 고유한 기능은 결합 너트이며, 케이블 종단에 있는 하우징이 케이블 종단에 축 방향으로 잠겨 있으나 자유롭게 회전 가능하므로 이와 일치하는 리셉터클 단면의 수 또는 암 패스터 구조에 나사로 고정할 수 있습니다. 이 커넥터는 먼저 센서와 액추에이터에서의 사용을 위해 IEC 61076-2-101에 의해 표준화되었습니다. 그 후 수년간 표준이 확장되어 여러 M12 코드(핀 구조 및 기능 변형 세부 사항)뿐 아니라 액추에이터, PLC, 스위치 및 I/O에서의 사용을 위한 두 개의 더 작은 형식을 정의하게 되었습니다. 여기에는 M8 커넥터(IEC 61076-2-104에 의해 정의되며 8mm의 패스너 지름)와 M5 커넥터(IEC 61076-2-105에 의해 정의되며 5mm의 패스너 지름)가 포함됩니다.

그림 1: M12 및 M8 커넥터 구조의 표준화를 통해 신속한 설치를 위한 공구의 가용성 등 많은 이점이 제공됩니다. 실례로 Screwty 라체팅 구동기는 기존의 1/4인치 어댑터를 수용하며, 따라서 엔지니어는 신속하게 커넥터를 조일 수 있는데 여기에는 원형 플러그인 M12 및 M8 커넥터와 맞춤형 M12F, M8F 및 M23 플러그와 소켓도 포함됩니다. (이미지 출처: Weidmüller)

최신 버전의 IEC 61076-2-010(2020)에는 푸시풀 연결에 대한 지원 및 공식적인 정의가 추가되었으며, 이는 근례의 중대한 추가 사항 중 하나입니다. 표준 개발에 관련된 케이블 회사로는 Molex, CONEC, Weidmüller, Phoenix Contact 및 HARTING 등이 있습니다. 푸시풀 M12 연결의 주요 장점은 다음과 같습니다.

• 조립에 드는 시간이 현저히 줄어듬(너트를 조이거나 이용된 토크를 확인할 필요가 없음)
• 기존의 M12 커넥터에 비해 연결이 간편해짐

그림 2: M12 푸시풀 커넥터를 딸깍 소리가 날 때까지 밀어넣으면 고정 업라이트 소켓 및 함요형 소켓에 연결됩니다. IEC 61076-2-010(2020) 버전에는 이미 독점 형식으로 시장에 나와 있는 푸시풀 M12 커넥터의 성공적인 적용을 부각시키기 위한 푸시풀 M12 표준이 정의되어 있습니다. (이미지 출처: HARTING)

실제로 IEC 61076-2-010(2020)에는 암 푸시풀 커넥터 반쪽의 내부 잠금 하위 부품 및 수 푸시풀 커넥터 반쪽의 외부 잠금 하위 부품의 구조가 정의되어 있어, 케이블 제품 간의 상호 호환성이 보장됩니다.

다른 커넥터 옵션

M12 푸시풀 옵션과 혼동하지 말아야 할 것은 통신 및 산업용 HMI 주변 장치에 사용되는 또 다른 원형 커넥터인 미니어처 DIN 커넥터입니다. 여기서 DIN은 Deutsches Institut für Normung를 의미하며, 이러한 케이블 단자 내의 구조와 연결을 정의하고 관리하는 표준화 기구입니다. DIN 커넥터는 조립 시 리셉터클에 고정되려면 케이블 종단의 슬리브 간 '억지 끼워맞춤'(마찰)이 필요합니다. 이 9.5mm(3/8 인치) 미니 DIN 커넥터는 비슷하게 생긴 미니 DIN 케이블과 실수로 잘못 연결되는 것을 방지하기 위해 배열된 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 9개의 전기 커넥터가 있는 핀 어레이와 함께 제공됩니다. 대부분의 경우 제조업체에서 케이블 종단과 기계에 연결되는 리셉터클에 전용 색상 코드를 추가하여, 사용자가 두 연결 부위를 더 쉽게 맞춰 간편하게 설치할 수 있도록 합니다.

미니 DIN 과 M12 커넥터는 각각 서로 다른 응용 제품에서 그 활용도가 높습니다. 그러나 시장에는 또 다른 비표준 미니 DIN 커넥터도 있는데, 이를 통해 다양한 설계가 가능하기도 하지만 혼동이 유발되기도 합니다. 또한 미니 DIN 고정 슬리브의 '억지 끼워맞춤'은 빠른 연결을 가능하게 하는 반면에 연결이 쉽게 끊어지기도 합니다. 반면 M12 커넥터의 나사 조임은 설치에 조금 더 시간이 들지만 기본적으로 더 안정적입니다.

다양한 M12 핀 개수 및 코드 버전

그림 3: M12 커넥터는 다양한 핀 개수와 코드 핀 할당으로 제공됩니다. 어떤 세트에서는 결합 너트(케이블 종단에 축 방향으로 고정됨)가 수 부품 쪽 리셉터클에 나사로 고정됩니다. 원래 M12 커넥터는 3개 또는 4개의 핀이 있는데, 이제 5,6,8 또는 12개의 핀으로도 제공됩니다. (이미지 출처: EE World)

M12 커넥터는 핀 개수 외에 코드 버전으로도 표준화되어 있습니다. 이는 잘못된 결합을 방지하기 위한 핀 어레이, 채널, 노치와 전자기 차폐 설계를 정의합니다.

A 코드 M12 커넥터는 매우 많고 네트워크 센서 및 DC 전력을 사용하는 기타 소형 장치에 계속해서 사용됩니다. B 코드 M12 커넥터는 PROFIBUS 설치에 주로 사용됩니다. C 코드 이중 키 홈(M12 전력) 커넥터는 소형 자동화 부품에 ac 전력 공급이 요구되는 설계에 가장 적합합니다. D 코드 M12 커넥터는 100Mb/sec 이더넷 및 PROFINET 연결을 지원합니다.

최신 M12 코드 버전으로는 K 코드 및 L 코드 커넥터가 있으며, 각각 ac 및 dc 전력을 지원합니다. 비슷한 옵션으로 S 코드 커넥터(ac 모터 구동을 위해 최대 690V 지원 가능) 및 dc 전력을 위한 T 코드 M12 커넥터가 있습니다. 그러나 사용이 가장 급증한 것은 X 코드 M12 커넥터로, 10Gb/sec 산업용 이더넷과 이더넷을 통한 전력 공급 802.3at(PoE+) 연결을 활용하는 스텝 모터와 같은 액추에이터를 위한 전원 공급 장치를 지원합니다. 이중 후자는 다양한 액추에이터를 최대 전력으로 실행하기에 충분한 전력을 제공합니다.

결론

이제는 자동화 기계의 케이블링 및 물리적 네트워킹을 위해 엔지니어가 도관을 통해 나선을 손으로 직접 트위스트, 삽입, 테스트하느라 많은 시간을 낭비할 필요가 없어졌습니다. 최신 M12 커넥터(기타 케이블링 관련 혁신 및 다양한 특수 코드 세트 제공과 더불어)를 통해 전문 기술자가 설치해야 할 필요가 거의 없게 되었을 뿐 아니라, 필요한 경우 대체하기에도 간편한 빠르고 안전하며 고장이 없는 설정이 가능합니다. M12 커넥터는 간편한 모듈식 비독점적 솔루션을 추구하는 기계 및 공장 자동화의 최신 경향을 반영하고 있습니다.