Les connecteurs cylindriques

La mécanique c'est bien, mais sans automatisme on est vite limité... Et vous le savez bien, l'automatisation d'une machine est en grande partie basée sur les capteurs et les actionneurs !
Cependant, bien que les dimensions de ces éléments soient bien connues, vu que la plupart des composants sont téléchargeables en 3D, un point peut poser problème : la connexion.
En effet, les dimensions de connecteurs ne sont pas normalisées et donc varient d'un fournisseur à l'autre, et d'une technologie à l'autre. Lorsqu'on est dans des encombrements réduits, les dimensions du connecteur peuvent vite devenir très contraignantes !

Nous allons donc voir dans cet article les principaux types de connecteurs utilisés, leurs principales caractéristiques, les précautions à prendre, et bien sûr les dimensions moyennes que l'on peut retrouver chez différents fournisseurs.

Qu'est-ce qu'un connecteur ?

Avant de rentrer dans le détail, un petit rappel : qu'est-ce qu'un connecteur ?
Et bien c'est un dispositif permettant de raccorder électriquement deux éléments. Vulgairement, on pourrait dire que c'est "une prise" ou "une fiche". Les connecteurs vont par paire (mâle / femelle) et existent sous de plusieurs formes : cylindrique, rectangulaire, ou de forme spéciale (comme par exemple les USB, VGA, RJ45... oui, ce sont des connecteurs !)

Dans l'industrie, du moins pour la connexion des capteurs et actionneurs de machines, les plus communs seront les connecteurs cylindriques à visser.

Quelles sont les caractéristiques principales d'un connecteur cylindrique ?

Des connecteurs cylindriques, il en existe énormément... Et pour s'y retrouver, voici un petit listing des caractéristiques principales :

• Mâle et femelle :
  Pas besoin de vous faire un dessin, vous avez saisi la différence. Mais lequel choisir pour raccorder son capteur ou son moteur ?
  C'est simple : l'énergie électrique ne doit jamais arriver par le connecteur mâle, pour des raisons de sécurité évidentes. Un connecteur de capteur ou de moteur sera donc mâle, et l'alimentation que vous allez apporter sera femelle.


• La taille :
  Ce que l'on appelle la taille du connecteur, c'est le diamètre nominal du filetage. Parmi les plus utilisés, nous avons le M8 et le M12 (capteurs et actionneurs 24 VDC), mais également le M5, M15, M17, M23, M40, M58 (à partir de M17, c'est surtout pour la motorisation électrique).


• Le nombre de pôles (ou nombre de contacts) :
  Les câbles sont constitués de plusieurs fils, et fort heureusement les connecteurs sont capables de passer ces différents signaux...
  Sur les petites tailles, nous aurons le plus souvent 3, 4 ou 5 pôles (donc autant de fils / signaux connectables). Pour la motorisation ce sera très variable : 5, 8, 12, 15, 17...


• La forme :
  Deux familles : les connecteurs droits et les coudés. Pour les petites tailles, ils existeront sous les deux formes en mâle et en femelle. Sur les grosses tailles, ce sera surtout du connecteur droit... Les coudés existent en mâle à flasquer, c'est souvent ce que l'on retrouve sur les motoréducteurs.


• Surmoulé et confectionnable :
  Là encore, deux philosophies : le connecteur surmoulé, c'est à dire livré monté sur un câble d'une longueur donnée, et le connecteur confectionnable que l'on va raccorder directement à un câble nu.
  Le surmoulé est plus compact, plus rapide à installer et moins cher. Cependant la longueur de câble peut être handicapante (trop courte ou au contraire trop longue, générant des pertes ou des "boucles"). Le diamètre extérieur du connecteur peut également être gênant : le passage dans un presse-étoupe classique, par exemple, est compliqué voire impossible.
  Pour le confectionnable, c'est exactement l'inverse... En règle générale, on utilisera des surmoulés pour les petites tailles et des confectionnables pour les grosses.


• Le câble :
  Qui dit connecteur dit câble... Deux paramètres importants : la longueur et la matière. Pour la longueur des connecteurs surmoulés (avec une extrémité de câble nue), il ne faut pas hésiter à prendre des grandes longueurs puis recouper mais uniquement sur des petites tailles (M8 / M12). Pour les gros connecteurs et les connecteurs à deux extrémités (rallonges), il faut essayer de prendre la longueur juste...
  Ensuite, pour la matière, on retrouvera le plus souvent du PVC et du Polyuréthane (PUR). Le PUR sera plus résistant aux contraintes mécaniques et aux agents extérieurs (huiles, produits chimiques...), mais il sera également plus rigide (donc un rayon de courbure plus important) et plus cher.
  Pour une utilisation en chaîne porte-câbles, il est fortement recommandé d'utiliser du PUR...


• Le "dessin" :
  Ce que j'appelle le dessin est l'organisation des broches sur le connecteur. Pour le M8 et le M12, à 3, 4 ou 5 contacts, c'est simple et standard. En revanche pour les connecteurs à partir de M17, selon ce que l'on va connecter le nombre de broches, leur position et leur taille pourra varier sensiblement... Il faut donc être vigilant sur ce point.


• La puissance :
  Un connecteur est lié à un câble d'une certaine section, et donc forcément la tension et la puissance électrique transmissibles sont limitées. Sur un connecteur M8 ou M12, on travaillera le plus souvent en basse tension (24 VDC max), et la transmission de "puissance" (alimentation moteur par exemple) se fera plus couramment sur des connecteurs M15 minimum. La taille du connecteur grossira avec la puissance électrique à transmettre.

Dimensions communes

Vous retrouverez ci-dessous quelques valeurs moyennes de dimensions de connecteurs.
Attention : selon les fournisseurs et les technologies, ces dimensions peuvent varier ! En cas de doute ou de contrainte particulière, demandez confirmation à votre revendeur.

Précautions d'utilisation

Bien que les connecteurs soient des composants en apparence "simples", il ne faut pas négliger leur intégration car ils peuvent vite devenir source de gros problèmes...
Ci-dessous quelques précautions à prendre lors de la conception :

• Le passage avant serrage
  Dans votre étude, vous allez représenter un connecteur branché. N'oubliez pas qu'avant de le brancher, il faut pouvoir l'amener ! Attention donc aux dimensions des trous de passage et aux longueurs de dégagement.


• Rayon de courbure des câbles
  Si vous avez prévu un dégagement correct, il ne devrait pas y avoir de soucis. Mais si un élément, après montage, doit venir derrière le connecteur, prévoyez suffisamment d'espace pour que le câble puisse se courber sans contrainte (selon le type de câble et son diamètre, le rayon de courbure est en général de 4 à 10 fois le diamètre extérieur).


• Brancher c'est bien, serrer c'est mieux
  Même lorsqu'on manque de place, on arrive à peu près tout le temps à brancher son connecteur. Cependant, il faudra prévoir suffisamment de place pour passer les doigts (et la main...) pour pouvoir serrer, ou à défaut une clé spéciale lorsque les connecteurs sont rapprochés (sur un répartiteur par exemple).


• Les coudes ne sont pas orientables
  Attention aux connecteurs coudés : la position des broches est figée par rapport au coude, et bien souvent les données CAO à ce niveau ne sont pas fiables... Ne négligez pas ce point, il peut vite devenir problématique !


• Connecteurs confectionnables : gardez de la marge !
  Lorsque vous utilisez un connecteur confectionnable, selon la technologie il faudra plus ou moins de longueur de câble pour raccorder correctement. Et s'il y a une erreur à la connexion (ce qui peut arriver assez souvent suivant le mode de serrage...), il faudra recouper l'extrémité du câble pour pouvoir le reconnecter.


• Connecteur confectionnable : type de raccordement
  Nous n'en avons pas parlé, mais il existe plusieurs technologies de raccordement pour les connecteurs confectionnables.
  Dans la mesure du possible, choisissez un raccordement par vis et vos monteurs vous remercieront ! Les connecteurs à souder sont à réserver aux gros connecteurs avec de nombreuses broches et/ou de la puissance (moteurs).
  En ce qui concerne les connecteurs clipsables ou à sertir, il faut vraiment être habitué pour les connecter correctement. Dans la mesure du possible, évitez...