Род соединителей и креплений - Gender of connectors and fasteners

Схематические обозначения штырей разъема "папа" и "мама"

В электрических и механических торгах и производстве, каждая половина пары сопряженных соединителей или застежек обычно присваивается обозначение мужской или женский пол . Гнездовой соединитель обычно представляет собой розетку, которая принимает и удерживает штыревой соединитель. Иногда используются термины « вилка» и « розетка» или « разъем» , особенно в отношении электрических разъемов . В некоторых случаях контакты на разъеме могут иметь номинальный пол, противоположный установленному разъему, например, разъем RCA .

Присвоение является прямой аналогией с гениталиями и вагинальным половым актом, при этом часть, имеющая один или несколько выступов или входящая внутрь другого, обозначается как мужская , в отличие от части, содержащей соответствующие углубления или подходящей снаружи другой, обозначается как женская . Расширение аналогии приводит к тому, что глагол to mate используется для описания процесса соединения двух соответствующих частей вместе.

В некоторых случаях (особенно для электрических разъемов) тип разъемов выбирается в соответствии с жесткими правилами, чтобы обеспечить одностороннюю направленность (например, поток энергии от одного устройства к другому). Это гендерное различие применяется для повышения безопасности или обеспечения надлежащей функциональности путем предотвращения создания небезопасных или нефункциональных конфигураций.

С точки зрения математической теории графов , сеть распределения электроэнергии, состоящая из вилок и розеток, представляет собой ориентированное дерево со стрелками направления, соответствующими передаче электроэнергии между мужчинами и женщинами через каждое сопряженное соединение. Это пример, когда штекерные и розеточные разъемы были специально разработаны и назначены для физического обеспечения безопасной топологии сети.

В других контекстах, например в водопроводе, односторонний поток не обеспечивается через назначение пола соединителя. Потоки через трубопроводные сети могут быть двунаправленными, как в подземных водораспределительных сетях, в которых предусмотрено резервирование . В слесарных ситуациях , когда один односторонний поток является желаемой, оно осуществляется с помощью других средств (например , под действием силы тяжести или в одну стороны обратных клапанов ), а не через мужчина женского пола схемы.

Ранние упоминания метафоры

Универсальный этимологический словарь английского языка, в котором упоминаются винты с наружной и внутренней резьбой в 1731 г.
  • Талмуд описывает стрелку головок и сопрягаемые валов как потенциально быть мужскими или женским полом, в зависимости от их конструкции, т.е. зубца на самец стрелка голова припадков в выдолбленный вал и наоборот. Это связано с запретом на стержневой вал из-за его восприимчивости как вместилища примесей, для использования в качестве s'chach
  • В словарях и энциклопедиях 18-го века упоминаются мужские и женские винты или улитки. В руководстве строителя 1736 года роды винтов упоминаются как метафоры для выпуклых и вогнутых форм:

    Если бороздчатая поверхность выпуклая, это называется шурупом с наружной резьбой ; если вогнутая - самка ; и там, где должно генерироваться движение, мужчина и женщина всегда соединяются.

Крепеж механический

Женский гайка с резьбой на мужской болт
Разъем SMA от мужчины к мужчине
Фотография
3D модель

В механическом проектировании прототипом «охватываемого» компонента является болт с резьбой, но штыревой штифт, монтажный выступ или язычок из листового металла также можно рассматривать как охватываемый. Соответственно, резьбовая гайка, установочное отверстие, монтажная выемка или соединитель паза из листового металла считаются охватывающими.

В то время как некоторые механические конструкции представляют собой «одноразовые» нестандартные настройки, не предназначенные для повторения, существует целая индустрия крепежа, посвященная производству компонентов массового производства или частично нестандартных компонентов. Чтобы избежать ненужной путаницы, были определены и согласованы общепринятые определения пола застежки.

Модульные конструкторы

Соединения игрушечных кирпичиков Lego - это мужской сверху и женский снизу.

Хотя этот аспект не освещается в их рекламной литературе, некоторые обычные конструкторы воплощают гендерные (а в некоторых случаях и бесполые) механические взаимосвязи. Это не должно вызывать удивления, поскольку эти игрушки обладают почти бесконечной гибкостью и универсальностью формы, которую может обеспечить модульная архитектура межсоединений. Математики начали классифицировать известные конструкторы, используя теорию групп, чтобы изучить комбинаторные возможности структур, которые могут быть построены.

Например, канонические пластиковые блоки LEGO имеют «охватывающие» углубления на нижней поверхности и «охватываемые» выступы или выступы на верхних поверхностях. Meccano и Erector имеют много гендерных соединений, начиная с часто используемых крепежных элементов с гайками и болтами.

Кирпичи из клееного материала , в которых используются соединяющиеся друг с другом пластиковые выступы, по сути, бесполые. Бревна Линкольна используют очень простую форму бесполых связей. Kapla или Keva доски чрезвычайно простые системы бесполых соединены между собой только под действием силы тяжести.

Сантехника

Слева: труба с наружной резьбой,
справа: колено с внутренней резьбой

В сантехнической арматуре буква «M» или «F» обычно стоит в начале, а не в конце сокращенного обозначения. Например:

  • MIPT обозначает наружную резьбу для железных труб;
  • FIPT обозначает внутреннюю железную трубную резьбу.

Короткий отрезок трубы с резьбой MIP на обоих концах иногда называют ниппелем . Короткий трубный фитинг с резьбой FIP на обоих концах иногда называют муфтой .

Гермафродитные соединения, которые включают в себя как охватываемые, так и охватывающие элементы в одном устройстве, используются для некоторых специализированных фитингов труб, таких как соединители для пожарных шлангов Storz . Изображение таких приспособлений приведено ниже в § «Бесполый» (гермафродитный) .

Водосточная труба

Сливные трубы ( водостоки , дождевые проводники или руководители ) используется для передачи дождевой воды из водостоков на землю через полые трубы или трубу. Эти трубки обычно бывают секциями, соединенными вставкой охватываемого конца (часто обжимаемого специальным инструментом, чтобы немного уменьшить его размер) в охватывающий конец следующей секции. Эти соединения обычно не герметичны и не заделываются, а полагаются на силу тяжести для перемещения дождевой воды от охватываемого конца в принимающее охватывающее соединение, расположенное непосредственно под ним.

Воздуховоды

Воздуховоды из листового металла для отвода воздуха в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха обычно используют гендерные соединения. Обычно воздушный поток через соединение воздуховодов идет от охватываемого к охватывающему элементу. Однако, поскольку односторонний поток реализуется вентиляторами или нагнетателями с принудительной подачей воздуха, в некоторых системах часто можно увидеть «обратные» гендерные соединения, поскольку все соединения обычно герметизируются мастикой или лентой для герметизации каналов для предотвращения утечки в любом случае. Условное обозначение потока обычно неукоснительно соблюдается для простоты конструкции и уменьшения количества требуемых приспособлений для смены пола, но по возможности делаются исключения.

Электрооборудование и электроника

Женский разъем VGA
Мужской разъем VGA
Род электрических разъемов определяется контактами.

Хотя пол труб и сантехнической арматуры обычно очевиден, это может не относиться к электрическим разъемам из-за их более сложной и разнообразной конструкции. Вместо этого пол разъема условен и поэтому может быть несколько неясным для непосвященных. Например, корпус гнездового D-сверхминиатюрного разъема выступает наружу из монтажной плоскости шасси, и этот выступ может быть ошибочно истолкован как охватываемый. Напротив, «мужская сторона» D-сверхминиатюрных разъемов определяется конкретным наличием штыревых контактов , а не выступом разъема, что также верно для многих других штыревых разъемов, таких как XLR . Различие «папа / гнездо» более очевидно с соединителями наконечника для обжима кольца, которые размещаются вокруг винтовой стойки, но, опять же, с соединителями наконечника с лопаткой или разрезным кольцом, один конец не является явно охватывающим.

Дальнейшая путаница может быть вызвана термином « гнездо », который используется как для гнездовых, так и для штыревых разъемов и обычно относится к фиксированной (панельной) стороне пары разъемов. IEEE Std 100, IEEE-315-1975 и IEEE 200-1975 (заменен ASME Y14.44-2008 ) определяют " подключи " и " Jack " по местоположению или мобильности, а не пола.

Разъем в фиксированном месте - это гнездо, а подвижный разъем - это вилка. Различие относительное, поэтому портативная рация считается стационарной по сравнению с кабелем от наушников; на радио есть разъем, а на кабеле наушников - вилка. При одинаковом соотношении, например, при подключении двух гибких кабелей, каждый считается вилкой. Домкраты использовать позиционное обозначение префикс J и штекеры использовать позиционное обозначение префикс P. Это возможно в случае коробки установлены разъемы для соединителя , чтобы быть сосуд с мужчинами штыревыми контактами. В этом случае разъем обозначается как гнездо (J ref des) независимо от пола контакта, потому что корпус для контактов фактически выполнен как гнездо, даже если его ответная часть (штекер) огибает гнездо. См. MIL-STD-38999 и аналогичные случаи.

Обычной практикой является использование гнездовых разъемов для гнезд, поэтому неформальное использование по признаку пола часто согласуется с функциональным описанием технических стандартов. Однако это не всегда так; К часто встречающимся исключениям относятся вход питания переменного тока компьютера и последовательный порт EIA232 DE9 или коаксиальные разъемы питания вилки для подключения внешних адаптеров питания к портативному оборудованию.

Подводя итог, считается лучшей практикой использовать « штырь» и «гнездо» для обозначения пола разъема , а «штекер» и «гнездо» - для функции или мобильности разъема .

Варианты использования

В Великобритании, многих странах Содружества и некоторых неанглоязычных странах слово «jack» может относиться к вилке на конце съемного кабеля. Эти разъемы изначально назывались «штекеры», или штекеры, предназначенные для соединения с фиксированными розетками или розетками (которые в Северной Америке называли бы «разъемами»), но второе слово было опущено. Использование этого варианта прямо противоречит общепринятому использованию и официальным стандартам в Северной Америке.

В Соединенном Королевстве, например, разъем на конце провода наушников известен как «джек», который вставляется в гнездо на основном блоке. То же самое обычно происходит в Италии, где английское слово «jack» обычно используется для обозначения разъема на конце провода наушников.

В Румынии женские соединители известны как «мамэ» (мать), а мужские соединители - «тата» (отец).

Сокращения и альтернативная терминология

Стандартные буквы «M» и «F» обычно используются в номерах деталей для обозначения пола разъема. Например, в разъемах Switchcraft XLR для микрофона или гидрофона номера деталей обозначаются следующим образом:

  • A3F = Аудио 3-контактный гнездовой разъем;
  • A3M = Аудио 3-контактный штекерный разъем.

Термины « штекер» , « штырь» и « штырь» также часто используются для обозначения «штыревых» соединителей, а розетка , гнездо и паз - для «гнездовых» соединителей. Во многих случаях эти термины встречаются чаще, чем мужской и женский , особенно в документации, предназначенной для неспециалистов. Эти почти синонимичные термины могут вызвать изрядную путаницу при сокращении обозначений на этикетках.

Например, гнездовой сверхминиатюрный D- разъем высокой плотности с корпусом размера 1 можно назвать DE15F или DE15S (см. Сопроводительные изображения). Оба термина означают одно и то же, но могут быть истолкованы как совершенно разные предметы. Аналогично, мужской D-переходник стандартной плотности с корпусом размера 1 может называться DE9M или DE9P; женский D-переходник стандартной плотности с корпусом 2-го размера может называться DA15F или DA15S; мужской D-переходник высокой плотности с корпусом 3-го размера может называться DB44M или DB44P; и так далее.

Гендерный выбор в электронном дизайне

Разработчики электроники часто выбирают гнездовые разъемы для фиксированного монтажа на электронном оборудовании, которое они проектируют. Обычно это делается потому, что гнездовые разъемы более устойчивы к повреждению или загрязнению из-за их скрытых или утопленных электрических контактов. Повреждение разъема материнской платы может привести к утилизации дорогостоящего электронного оборудования. Риск дорогостоящего повреждения снижается за счет передачи более открытых штыревых контактов соединительным кабелям, которые можно отремонтировать или заменить с меньшими затратами. Однако, поскольку на материнских платах все позиции разъемов разъема загружены, независимо от того, сколько разъемов фактически будет заполнено, это, по-видимому, в пользу более дешевого разъема типа «папа».

В случае последовательного порта RS232 штекерный разъем более хрупкий, чем разъем-розетка.

Такие соображения стоимости и надежности, вероятно, привели к конструктивному решению использовать гнездовые разъемы на многих компьютерных терминалах (и некоторых персональных компьютерах) для последовательного порта , что является прямым нарушением гендерного соглашения разъема, установленного в стандарте RS-232 для компьютеров "DTE". оборудование. Это сбивающее с толку изменение гендерного соглашения разъема RS-232 вызовет многочасовое разочарование у плохо информированных конечных пользователей, пытающихся устранить неисправности при подключении оборудования с нефункциональным последовательным портом.

В случае подключения к электросети разработчики не меняют пол разъема таким небрежным образом, потому что подвергать действующее напряжение сети переменного тока на штыревых разъемах небезопасно и, как правило, незаконно. В устройствах, которые должны быть устойчивыми к механическим повреждениям, используется специальный штекер IEC 60320 C14 (см. Галерею выше), который утоплен под поверхностью монтажной панели, обеспечивая желаемую физическую защиту и при этом соблюдая правила техники безопасности.

Безопасность

Электрические розетки для безопасности - женские .

В электрических соединениях, где напряжение или ток достаточны, чтобы вызвать травму , часть, постоянно подключенная к источнику питания, всегда является охватывающей со скрытыми контактами, чтобы предотвратить случайное прикосновение к токоведущим проводам. Штепсельная вилка с полностью открытыми выступающими контактами устанавливается на шнур (или непосредственно на) устройства, получающего питание.

В случае питания переменного тока на уровне потребителя пол разъема используется для неявного обеспечения безопасного использования разъемов питания. Из-за этого соображения, согласно нормам электротехнических правил незаконно изготавливать или использовать любые приспособления для смены пола для подключения источника питания переменного тока к оборудованию потребительского уровня.

При низковольтном использовании, например, для передачи данных , опасность поражения электрическим током не является проблемой, а штекерные или гнездовые разъемы используются в зависимости от других технических факторов, таких как удобство использования, стоимость или простота изготовления. Например, обычные «патч-кабели», используемые для Ethernet (и аналогичные шнуры, используемые для телефонов ), обычно имеют модульные штекеры на обоих концах для подключения к разъемам на оборудовании или вмонтированных в стены.

Общие коаксиальные разъемы питания 5,5 × 2,5 мм . Питание осуществляется с помощью женской пробки на право на мужской разъем на левой стороне ; открытые проводники не представляют опасности из-за низкого напряжения. См. Текст для дальнейшего объяснения.

В качестве наглядного примера некоторых конструктивных компромиссов при выборе разъема питания рассмотрим рисунок рядом. Широко виден разъем коаксиального питания обычно устанавливаются таким образом , что энергия подаются от женской пробки на праве в мужское гнездо слева (который обычно входит в составе электронного устройства , принимающее мощность). Хотя вилка является гнездовой, с частично утопленным центральным контактом, все же возможно случайное случайное прикосновение к металлическому объекту для короткого замыкания источника питания. В зависимости от конструкции адаптера питания он может отреагировать на короткое замыкание путем временного отключения или взамен срабатывания внутреннего предохранителя .

В этом примере разработчик оборудования счел приемлемым предельную надежность выбора разъема, поскольку адаптер питания подает низкое напряжение, которое не представляет опасности поражения электрическим током. Потенциальная опасность пожара из-за случайного короткого замыкания устраняется с помощью внутреннего предохранителя, хотя для этого необходимо полностью заменить вышедший из строя адаптер питания. В другой конструкции, если адаптер питания предназначен для подачи напряжения, достаточного для поражения электрическим током, полуоткрытый центральный контакт розеточной вилки будет считаться неприемлемо опасным, требуя другого выбора разъема питания.

Неопределенный пол

Некоторые электрические соединители являются гермафродитными, потому что они включают в себя как мужские, так и женские элементы в одном блоке, предназначенном для свободного соединения, независимо от пола. См. Обсуждение коннекторов без пола в другом месте в этой статье для получения более подробной информации.

В качестве дополнительного усложнения некоторые конструкции электронных разъемов могут включать в себя комбинации штыревых и гнездовых контактов в одном корпусе разъема для сопряжения с дополнительным разъемом с контактами противоположного пола в соответствующих положениях. В этих исключительных случаях, пол часто определяются формой соединительного тела , а не соединительные смешанные полов штырей и гнезд . Эти типы разъемов, строго говоря, не являются гермафродитными, поскольку ответные разъемы не являются взаимозаменяемыми. Неофициальный термин, который использовался для этих соединителей, - «бисексуал», в дополнение к более официальной терминологии, смешанный пол . Таким образом, например, можно иметь гнездовой штекер для мужчин и женщин, который подключается к гнезду для мужчин и женщин (хотя в этом примере более типичным вариантом дизайна будет обратное назначение разъемов).

Контакты штекерного разъема часто защищены оболочкой (также называемой кожухом , окантовкой или экраном ), которая при сопряжении может охватывать весь охватывающий разъем. ВЧ-разъемы часто имеют несколько слоев взаимоблокирующихся оболочек для правильного соединения экранов коаксиального и триаксиального кабеля . В таких случаях пол назначается на основе самой внутренней точки соединения. За исключением BNC или TNC обратной полярности, где внешняя оболочка определяет пол, а самые внутренние точки подключения противоположны стандартному разъему, например, гнездовой разъем RP-TNC имеет твердый самый внутренний контакт.

Другая неоднозначная ситуация возникает с разъемами, используемыми для подключения последовательной шины данных USB , FireWire (IEEE-1394), HDMI и Thunderbolt . При внимательном рассмотрении этих разъемов выясняется, что контактные «штыри» на самом деле не являются штырями, а представляют собой проводящие поверхности, которые скользят друг мимо друга при сопряжении. Поэтому традиционная номенклатура контактов и розеток неприменима. Вместо этого большинство людей, занимающихся компьютерным оборудованием, прибегают к обращению к металлическому экрану на штепсельном разъеме, как если бы это был контакт разъема . Согласно этому соглашению, разъемы на кабелях последовательной шины являются «вилками», а соответствующие разъемы на оборудовании - «розетками». Уникальная конфигурация соединителя, в которой контакты являются гермафродитными, - это ELCO Varicon, в котором контакты раздвоены и вставлены друг в друга по оси с поворотом на 90 градусов в крестообразных углублениях. В этом случае вилки имели контакты, ориентированные поперечно, а гнезда - продольно.

Беглый взгляд на разъем USB типа A может создать ложное впечатление, что он гермафродитный. Однако физическая попытка соединить два кабеля USB типа A друг с другом показывает, что разъемы не будут соединяться между собой. Классифицируя согласно математической теории графов , шины USB представляют собой направленные деревья , тогда как шины FireWire имеют настоящую топологию шинной сети . Это различие отражается в используемых разъемах шины, поскольку USB-кабели асимметричны (один конец - тип A, другой конец - тип B), в то время как кабели FireWire могут иметь идентичные разъемы на обоих концах.

Бесполый (гермафродитный)

Парные гермафродитные механические сцепки типа "кулак" для вагонов (вид сверху)
«Щитовые» платы Arduino, подключенные через соединители штабелируемой шины

По определению, гермафродитный соединитель включает сопрягаемые поверхности, имеющие одновременно охватываемый и охватывающий аспекты, включая дополнительные парные идентичные части, каждая из которых содержит как выступы, так и углубления. Эти сопрягаемые поверхности устанавливаются в идентичные фитинги, которые могут свободно соединяться с любыми другими, независимо от пола (при условии, что размер и тип уже согласованы). Альтернативные названия включают гермафродит , андрогинный , бесполый , бесполый , комбинированный (или комбинированный ), два-в-одном , двусторонний и другие описательные термины. Некоторые из этих последних альтернативных имен имеют неоднозначное значение и не должны использоваться, если они не определены тщательно в контексте. Истинные гермафродитные соединители не следует путать с соединителями разного пола , которые описаны в другом месте этой статьи.

Другим тесно связанным типом является штабелируемый соединитель для электроники, который обычно имеет штыревые контакты на одной поверхности и дополнительные гнездовые розетки на противоположной поверхности, что позволяет складывать несколько блоков друг с другом, как пластиковые ящики для молока . Примеры этого включают штабелируемые банановые вилки и соединительные кабели, указанные для инструментальной шины IEEE-488 . Стекируемые соединители мезонинной шины используются на некоторых модульных платах микрокомпьютеров для таких систем, как дополнительные дочерние платы Arduino, называемые «щитами». Более старые встраиваемые модули ПК PC / 104 используют аналогичный стековый формат для соединения. Стекируемые соединители не классифицируются как гермафродитные в самом строгом смысле, но часто описываются как таковые при более свободном использовании.

Гермафродитный дизайн полезен, когда несколько сложных или длинных компонентов должны быть произвольно соединены в различных комбинациях. Например, если у шлангов есть гермафродитные фитинги, их можно подсоединить, не протягивая длинный шланг и не переворачивая его, потому что у него неправильный пол для подсоединения к другому шлангу. Некоторые военные волоконно-оптические кабели также имеют гермафродитные разъемы для предотвращения проблем с разъемами «неправильного пола» при развертывании в полевых условиях. Аналогичным образом железнодорожные вагоны обычно оснащаются механизмами гермафродитного сцепления , которые позволяют подсоединять любой конец вагона к поезду без необходимости сначала поворачивать вагон. По той же причине несколько механизмов стыковки космических кораблей спроектированы как "андрогинные", в том числе Андрогинная периферийная система присоединения , стыковочная система НАСА и китайский стыковочный механизм .

При отсутствии разъемов без пола для обеспечения определенных подключений можно использовать фитинги для смены пола . Разработчик системы подключения может использовать одну или обе схемы, чтобы разрешить произвольное подключение, или даже объединить обе схемы в единую систему.

Когда принудительное ощущение однонаправленности или «одностороннего потока» требуется по соображениям безопасности или по другим причинам (например, для подключения к электросети переменного тока), для предотвращения нежелательных конфигураций применяется строгое распределение пола разъемов, а смена пола запрещается.

Некоторые часто встречающиеся примеры гермафродитных разъемов включают разъем SAE для питания 12 В постоянного тока, разъемы воздушного шланга отбойного молотка и серию модульных сильноточных разъемов Anderson Powerpole . IBM Token Ring разъем был еще один распространенный пример, но он устарел и сворачивается. General Radio Corporation разработал гермафродит разъема частоты коаксиального радио часто называют « GR разъемом ».

Некоторые многожильные аудиокабели снабжены гермафродитными многополюсными быстроразъемными соединителями для простоты использования в полевых условиях. Один тип этого кабеля аудиосигнала снабжен на обоих концах разъемами, каждый из которых заполнен контактами, а половина - гнездами. Преимущество для пользователя заключается в том, что не имеет значения, какой конец подключается к сцене, а какой - к аудиомикшеру , что облегчает более быструю настройку. В другом типе разъема используются гибридные штыревые / гнездовые штифты с приемным пазом, установленным в центре каждого двухзубого штифта, и для сопряжения используется поворот осей штифтов на 90 градусов. Сами корпуса разъемов подразделяются на мужской и женский.

Смена пола

Устройства, используемые для соединения двух соединителей одного пола, имеют множество терминов, в том числе, например: «изменение пола », «изменение пола», «средство для изменения пола» и «средство для смешения полов». На конкретный сменщик пола можно ссылаться либо по полу его соединителей, либо по полу, для которого он предназначен, что приводит к совершенно неоднозначной терминологии. Таким образом, «мужское устройство смены пола» может иметь гнездовые соединители для соединения двух «штыревых» концов или штыревые соединители для соединения двух гнездовых концов.

Добавляя к этому потенциалу путаницы, некоторые сменщики пола также сочетают в себе дополнительные функции, такие как перекрестные выводы или даже встраивание микроконтроллеров для повышения производительности или для адаптации логического уровня или протокола, которые должным образом сделали бы их адаптерами , но эта номенклатура иногда игнорируется в маркетинговых материалах или в просторечии.

Примеры

Смотрите также

использованная литература