M12 连接器技术

来源：•作者：线束世界•2024-12-02 09:04

对于传感器和执行器应用，带 A 编码的 M12 圆形连接器是首选。无论是传输信号、数据还是电力，M12 连接器作为设备联网的接口都已成为不可或缺的接口。

M12 圆形连接器已成为工业插头连接的通用标准。许多制造商都提供这种紧凑的标准化接口，这使得它对从信号和数据传输到电力传输的工业应用具有吸引力。坚固、机械且耐环境的 M12 连接器以锁定螺纹的标称直径为 12 mm 而得名。M12 连接器的广泛应用范围体现在符合相应应用领域标准（DIN EN 61076-2-xxx）的机械编码（针对特定应用的独特外壳机械轮廓）的数量上。

微信图片_20241129120642.png

灰尘和液体不会损坏 Würth Elektronik eiSos 的 M12-A 圆形连接器。连接器符合 IP67 和 IP68 防护等级，适用于恶劣环境。

A 编码机械形状是所有 M12 编码的起源;所有其他机械锁定系统都是从它发展而来的，这就是为什么有不同的编码（A、D、L、X、S 等），每个编码都有不同数量的可用触点。虽然 M12 接口可以有 2 到 17 个触点，但在实践中，最常用的是 3、4、5、8 或 12 个引脚。引脚的数量取决于各种要求。例如，传感器和电源应用需要 3 和 4 个引脚，而 Profinet 和以太网应用需要 4 和 8 个引脚，现场总线、CAN 总线和 DeviceNet 通常需要 4 个和 5 个引脚。需要 12 个引脚才能进行复杂的信号传输。表 1 概述了物理级别所需的协议和连接器引脚数量。

微信图片_20241202085509.png

表 1：M12-A 编码的物理层概述。Würth Elektronik 提供带 M12-A 编码的圆形连接器，带 4、5 或 8 针。

精密的连接系统

M12-A 代表带直流电源选项的信号，特别适用于工业自动化中的现场总线应用。WR-CIRCM12 系列带有螺丝锁外壳和电缆组件，提供 4、5 或 8 针。应用领域包括工业环境，特别是自动化和机器人技术，以及可再生能源、通信技术和机械工程领域。此外，M12 连接器的面板和现场可接线型号已通过 cULus 认证（UL2238）。所有 M12 连接器均提供 IP67 或 IP68 的最低保护，防止灰尘、污垢和水进入。

确保可靠的以太网通信

传感器和执行器应用依赖于通过电缆快速、无差错地传输数字信号。其基础是双绞线以太网（EOTP），它被认为是以太网最重要的物理层之一。它是 EtherCAT、EtherNet/IP、Profinet、CC-Link IE、Powerlink、Sercos III 和 Modbus TCP 协议的基础。

虽然 M12A 不是开发 EOTP 接口的原始连接器，但仍然可以以各种方式使用该连接器。例如，8 针 M12 圆形连接器可用作 ANSI/TIA-568 3 类布线系统中 RJ45 的替代品，用于 10 Mb/s 的 10BASE-T 以太网接口。Cat 3 电缆由四对双绞线组成，典型差分阻抗为 100 欧姆。图 1 显示了使用 M12 A 编码圆形连接器为 RJ45（8P8C 模块化插头）布线时的推荐分配。另一方面，当将 M12 A 编码圆形连接器与 M12 A 编码圆形连接器接线时，建议使用图 2 所示的引脚分配。

微信图片_202412020855091.png

图 1.10BASE-T 传输：建议使用 M45 A 编码圆形连接器为 RJ8（12P8C 模块化插头）布线。

微信图片_202412020855092.png

图 2.这是 10BASE-T 传输从 M12-A 到 M12-A 的推荐引脚分配。

此 pin 分配可最大程度地减少同一对触点之间的延迟偏移。这种布线是 A 编码 M12 EOTP 布线的广泛使用配置。虽然 10BASE-T 只使用两对进行信号传输，但不建议在电缆中只有两对或使用四极 A 编码圆形连接器，因为这可能会导致与其他广泛使用的应用混淆。另一方面，建议使用 D 编码连接器进行两对 EOTP 布线 M12。其他快速以太网变体也是可能的，特别是 100Base-T，适用于高达 100 Mb/s 的应用，这些应用需要带有两对电缆的 D 编码圆形连接器，或更高的 Base-T 用于高达 10 Gb/s 的数据速率。然而，对于后者，需要带有四对电缆的 X 编码圆形连接器。

是否可以在不影响速度和信号完整性的情况下使用 M12-A 编码交替实施更高时钟的 EOTP 标准？对于 100 Mbit/s EOTP 标准，可以按照与 10-BASE-T 相同的引脚分配创建带有 A 编码圆形连接器的接口。在设计此类接口时，必须考虑信号完整性。整个电缆组件（包括连接器）必须符合 ANSI/TIA-568 标准。每个插头/插座对和电缆本身都有一个不能超过的损耗和串扰预算。建议测试这种接口的 S 参数，主要取决于电缆类别和电缆长度。即使在高达 10 Gb/s 的数据速率下，也可以通过实施与 10-BASE-T 和 100-BASE-T 相同的引脚分配并应用相同的信号完整性考虑，创建带有 A 编码的 M12 圆形连接器的接口。此类接口的电缆长度通常要短得多。

应用范围广

这绝不是坚固的 M12-A 圆形连接器应用范围的终点。例如，IO-Link 通信系统可用于将智能传感器和执行器巧妙地连接到符合 IEC 61131-9 的自动化系统——使用连接到三芯或五芯 20 米电缆的 5 针 A 编码 M12 圆形连接器。三线电缆上的连接称为“A 类”，连接到五线电缆的连接称为“B 类”。设备连接可以是固定电缆或 4 针或 5 针 M12 A 编码，具体取决于所需的交叉兼容性。

M12-A 还可以处理 USB 连接。对于 USB 2.0 版，它既可以用作电源，也可以用作高速数据总线。M12-A 圆形连接器适用于制造坚固的 USB 电缆组件。在 USB 2.0 的电缆组件中，必须考虑用于 V-bus 和 GND 的两个电源连接，以及用于 USB 信号的差分阻抗为 90 欧姆的双绞线。如果连接是 mini 或 micro-USB 插头，则 ID 引脚可以这样连接到五针 M12 A 编码圆形插头上。连接器用电缆的屏蔽编织层屏蔽。USB 电缆的长度通常在 1 m 到 3 m 之间。

M12 连接技术非常适合作为工业总线系统的中间链路，特别是 CANbus、RS-485、Profibus 以及物理层 RS-422、RS-423 和 RS-232。虽然 CANbus 最初是为与小型 D-SUB 连接器一起使用而设计的，但五针 M12-A 编码圆形连接器是 CANbus 的常用接口。只有连接到引脚 4 和 5 的 CAN_H 和 CAN_L 信号对是必需的。在此配置中，设备可以供电。标称阻抗为 120 欧姆的双绞线对用于电气传输。

RS-485 物理层通常用于工业协议 Modbus、OSDP、SSCP、SCSI-2、SCSI-3、Profibus、Nanoréseau、DMX 512 和 AES 3。图 3 显示了 5 极 A 编码电缆的典型 RS-485 引脚分配。或者，也可以使用四芯屏蔽电缆。布线在很大程度上取决于所需的电源，但始终在位置 2 和 4 中至少包括对称的 TxD/RxD 对，以最大限度地减少延迟时间。

微信图片_202412020855093.png