En los sectores de la electricidad y la mecánica , a cada mitad de un par de conectores o sujetadores de acoplamiento se le asigna convencionalmente la designación de macho o hembra . [1] El conector hembra es generalmente un receptáculo que recibe y sostiene el conector macho. A veces se utiliza una terminología alternativa como enchufe y toma o conector , en particular para los conectores eléctricos . [2]
La asignación es una analogía directa con los genitales masculinos y femeninos , la parte que tiene una o más protuberancias o que encaja dentro de otra se designa como masculina , en contraste con la parte que contiene las hendiduras correspondientes, o que encaja fuera de la otra, que se designa como femenina . La extensión de la analogía da como resultado el uso del verbo aparearse para describir el proceso de conectar dos partes correspondientes entre sí.
En algunos casos (especialmente en los conectores de alimentación eléctrica), el género de los conectores se selecciona de acuerdo con reglas rígidas para imponer un sentido de direccionalidad unidireccional (por ejemplo, un flujo de energía de un dispositivo a otro). Esta distinción de género se implementa para mejorar la seguridad o garantizar una funcionalidad adecuada al evitar que se establezcan configuraciones inseguras o no funcionales.
En términos de la teoría matemática de grafos , una red de distribución de energía eléctrica formada por enchufes y tomas de corriente es un árbol dirigido , con flechas de direccionalidad que corresponden a la transferencia de energía eléctrica de hembra a macho a través de cada conexión acoplada. Este es un ejemplo en el que los conectores macho y hembra se han diseñado y asignado deliberadamente para aplicar físicamente una topología de red segura.
En otros contextos, como la plomería, el flujo unidireccional no se aplica mediante la asignación de género de los conectores. Los flujos a través de las redes de tuberías pueden ser bidireccionales, como en las redes de distribución de agua subterránea que tienen redundancia incorporada. En situaciones de plomería donde se desea un flujo unidireccional , se implementa a través de otros medios (por ejemplo, espacios de aire o válvulas de retención unidireccionales ), y no a través de esquemas de género masculino-femenino.
El Talmud describe las puntas de flecha y los ejes acoplables como potencialmente masculinos o femeninos, dependiendo de su construcción, es decir, una punta de una punta de flecha macho encaja en un eje ahuecado y viceversa. Esto se debe a la prohibición de utilizar un eje hembra como s'chach , debido a su susceptibilidad como receptáculo de impurezas [3].
Los diccionarios y enciclopedias del siglo XVIII mencionan tornillos o cócleas macho y hembra. [4] Un manual de construcción de 1736 menciona los géneros de tornillos como metáforas de formas convexas y cóncavas:
Si la superficie surcada es convexa, se llama tornillo macho ; si es cóncava, tornillo hembra ; y donde se debe generar movimiento, el macho y la hembra siempre están unidos. [5]
En el diseño mecánico, el componente "macho" prototípico es un perno roscado, [6] pero un poste de alineación, un resalte de montaje o un conector de lengüeta de chapa metálica también se pueden considerar como macho. En consecuencia, una tuerca roscada, un orificio de alineación, un rebaje de montaje o un conector de ranura de chapa metálica se consideran hembra.
Si bien algunos diseños mecánicos son configuraciones personalizadas "únicas" que no están destinadas a repetirse, existe toda una industria de sujetadores dedicada a la fabricación de componentes producidos en masa o semipersonalizados. Para evitar confusiones innecesarias, se han definido y acordado definiciones convencionales del género de los sujetadores.
Varios juguetes de construcción comunes incorporan interconexiones mecánicas con género (y en algunos casos, sin género). Por ejemplo, los bloques de plástico LEGO canónicos tienen hendiduras "femeninas" en la superficie inferior y protuberancias o salientes "masculinos" en las superficies superiores. Meccano y Erector tienen muchas conexiones con género, empezando por los sujetadores de tuercas y tornillos que utilizan con frecuencia.
Los ladrillos Stickle , que utilizan protuberancias de plástico entrelazadas, son efectivamente sin género (aunque mantienen una asimetría). Los troncos Lincoln utilizan una forma muy simple de conexiones sin género. Los tablones Kapla o KEVA son sistemas sin género extremadamente simples interconectados solo por gravedad.
Los matemáticos han comenzado a clasificar conjuntos de construcción conocidos utilizando la teoría de grupos para estudiar las posibilidades combinatorias de las estructuras que se pueden construir. [7]
En los accesorios de plomería, la "M" o la "F" generalmente aparecen al principio y no al final de la designación abreviada. Por ejemplo:
Un tramo corto de tubería que tiene una rosca MIP en ambos extremos a veces se denomina niple . Un accesorio de tubería corto que tiene una rosca FIP en ambos extremos a veces se denomina acoplamiento .
Las conexiones hermafroditas, que pueden incluir elementos macho y hembra en una sola unidad, se utilizan para algunos accesorios de tuberías especializados, como los conectores para mangueras contra incendios Storz . En la sección Sin género (hermafroditas), a continuación, se muestra una imagen de dichos accesorios. Los accesorios para mangueras de jardín intercambiables fabricados por GEKA también son hermafroditas y dependen de una junta de goma para realizar la conexión final.
Los bajantes (también llamados bajantes, conductores de lluvia o conductores) se utilizan para transportar el agua de lluvia desde las canaletas del techo hasta el suelo a través de tuberías o tubos huecos. Estos tubos suelen venir en secciones, unidas insertando el extremo macho (a menudo engarzado con una herramienta especial para reducir ligeramente su tamaño) en el extremo hembra de la siguiente sección. Estas conexiones normalmente no están selladas ni calafateadas, sino que dependen de la gravedad para mover el agua de lluvia desde el extremo macho hasta la conexión hembra receptora ubicada directamente debajo.
Los conductos de chapa metálica para transportar aire en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado suelen utilizar conexiones con género definido. Normalmente, el flujo de aire a través de una conexión de conducto es de macho a hembra. Sin embargo, dado que el flujo unidireccional se implementa mediante ventiladores o sopladores de aire forzado, es frecuente ver conexiones con género "inverso" en algunos sistemas, ya que todas las conexiones suelen estar selladas con masilla o cinta selladora de conductos para evitar fugas de todos modos. La convención de flujo suele respetarse de forma flexible para simplificar el diseño y reducir la cantidad de accesorios de cambio de género necesarios, pero se hacen excepciones cuando es conveniente.
Aunque el género de los accesorios de tuberías y plomería suele ser obvio, esto puede no ser cierto en el caso de los conectores eléctricos debido a sus construcciones más complejas y variadas. En cambio, el género del conector está convencionalizado y, por lo tanto, puede ser algo oscuro para los no iniciados. Por ejemplo, el cuerpo del conector D-subminiatura hembra sobresale hacia afuera desde el plano de montaje del chasis, y esta protuberancia podría interpretarse erróneamente como macho. En cambio, la "masculinidad" de los conectores D-subminiatura se define por la presencia específica de pines macho , en lugar de por la protuberancia del conector (esto también es cierto para muchos otros conectores basados en pines como XLR ). La distinción macho/hembra es más obvia con los conectores de terminal de engarce de anillo que se colocan alrededor de un poste de tornillo, pero nuevamente con los conectores de terminal de engarce de anillo dividido o de horquilla, el extremo por sí solo no es obviamente hembra.
El término " jack " puede generar más confusión , ya que se utiliza tanto para conectores hembra como macho y normalmente se refiere al lado fijo (panel) de un par de conectores. Las normas IEEE STD 100, IEEE-315-1975 e IEEE 200-1975 (reemplazadas por ASME Y14.44-2008 ) definen " plug " y " jack " por ubicación o movilidad, en lugar de por género. [8] [9] [10]
Un conector en una ubicación fija se llama "jack" y un conector móvil se llama "plug". [8] [10] La distinción es relativa, por lo que una radio portátil se considera estacionaria en comparación con el cable de los auriculares; la radio tiene un jack y el cable de los auriculares tiene un plug. Cuando la relación es igual, como cuando se conectan dos cables flexibles (una conexión "en línea"), cada uno se considera un plug. Los jacks usan el prefijo de designación de referencia J y los plugs usan el prefijo de designación de referencia P. [8] [10]
Es una práctica común utilizar conectores hembra para los conectores, por lo que el uso informal basado en el género suele coincidir con la descripción funcional de las normas técnicas. Sin embargo, este no siempre es el caso; las excepciones que se ven a menudo incluyen la entrada de alimentación de CA de una computadora y el puerto serie EIA232 DE9, o los conectores de alimentación coaxiales macho para conectar adaptadores de alimentación externos a equipos portátiles.
En resumen, se considera que es una buena práctica utilizar "macho" y "hembra" para el género del conector , y "enchufe" y "conector" para la función o movilidad del conector . [ cita requerida ]
En el Reino Unido, muchos países de la Commonwealth y algunos países de habla no inglesa como Francia, la palabra "jack" puede referirse al enchufe que se encuentra en el extremo de un cable extraíble. Estos conectores se denominaban originalmente "jack plugs", o enchufes destinados a acoplarse a receptáculos fijos o tomas de corriente (que los norteamericanos llamarían "jacks"), pero se eliminó la segunda palabra. [ cita requerida ] Esta variante de uso está en directa contradicción con el uso común y las normas oficiales en América del Norte.
Por ejemplo, en el Reino Unido, el conector que se encuentra en el extremo del cable de un auricular se conoce como "jack", y se conecta a una toma de la unidad principal. El mismo uso también se da en Italia, donde la palabra inglesa "jack" se usa comúnmente para indicar el conector que se encuentra en el extremo del cable de un auricular. [ cita requerida ]
En Rumania, los conectores femeninos se conocen como mamă ("madre") y los conectores masculinos son tată ("padre"). [ cita requerida ]
Las letras estándar "M" y "F" se utilizan comúnmente en los números de pieza para designar el género del conector. Por ejemplo, en los conectores XLR de micrófono o hidrófono de Switchcraft , los números de pieza se indican de la siguiente manera:
Los términos enchufe , clavija y clavija también se utilizan a menudo para los conectores "macho", y receptáculo , toma y ranura se utilizan para los conectores "hembra". En muchos casos, estos términos son más comunes que macho y hembra , especialmente en la documentación destinada a los no especialistas. Estos términos casi sinónimos pueden causar una gran confusión cuando las designaciones se abrevian en las etiquetas.
Por ejemplo, un conector D-sub hembra de alta densidad con una carcasa de tamaño 1 puede denominarse DE15F o DE15S (consulte las imágenes adjuntas). Ambos términos significan lo mismo, pero podrían interpretarse como elementos completamente diferentes. De manera similar, un conector D-sub macho de densidad estándar con una carcasa de tamaño 1 puede denominarse DE9M o DE9P; un conector D-sub hembra de densidad estándar con una carcasa de tamaño 2 puede denominarse DA15F o DA15S; un conector D-sub macho de alta densidad con una carcasa de tamaño 3 puede denominarse DB44M o DB44P; y así sucesivamente.
Los diseñadores electrónicos suelen seleccionar conectores hembra para montaje fijo en los equipos electrónicos que diseñan. Esto se hace generalmente porque los conectores hembra son más resistentes a los daños o la contaminación, en virtud de sus contactos eléctricos ocultos o empotrados. Un conector de placa base dañado puede provocar el desguace de un costoso equipo electrónico. El riesgo de daños se reduce relegando los contactos macho más expuestos a los cables de conexión, que se pueden reparar o reemplazar a un menor costo.
Por ejemplo, en un puerto serial RS-232 , el conector macho es más frágil mecánicamente que el conector hembra. [11] Consideraciones de costo y confiabilidad probablemente impulsaron la decisión de diseño de usar conectores jack hembra en muchas terminales de computadora (y algunas computadoras personales) para el puerto serial, a pesar de estar en violación directa de la convención de género del conector especificada explícitamente en el estándar RS-232 para conexiones "DTE" ( equipo terminal de datos ). Esta confusa inversión de la convención de género del conector RS-232 ha causado muchas horas de frustración para usuarios finales mal informados, mientras intentaban solucionar problemas de conexiones de equipos de puerto serial no funcionales. [ cita requerida ]
En las conexiones eléctricas en las que el voltaje o la corriente son suficientes para causar lesiones , la parte conectada permanentemente a la fuente de alimentación es invariablemente hembra, con contactos ocultos, para evitar que personas o animales o elementos conductores toquen inadvertidamente conductores activos que puedan causar un cortocircuito . Se instala un enchufe macho, con contactos salientes completamente expuestos, en el cable del dispositivo que recibe la alimentación (o directamente sobre él). Los dispositivos que necesitan ser resistentes a daños mecánicos pueden utilizar un conector macho IEC 60320 C14 especial (consulte la galería anterior), que se empotra debajo de la superficie de un panel de montaje, lo que proporciona la protección física deseada al tiempo que cumple con las normas de seguridad.
En el caso de la alimentación de CA a nivel de consumidor, el género del conector se utiliza para imponer implícitamente el uso seguro de los conectores de alimentación. Debido a esta consideración, es ilegal [ aclaración necesaria ] según el código eléctrico [¿ cuál? ] fabricar o utilizar cualquier modificador de género para conectar la alimentación de CA a equipos a nivel de consumidor.
Un conector macho de doble extremo para la energía eléctrica suministrada por la red eléctrica es extremadamente peligroso y, a veces, se lo llama cable suicida o cable de viuda negra . [12] Algunas ferreterías se niegan explícitamente a fabricarlos o venderlos cuando lo solicitan los clientes que han colgado por error una cadena de luces navideñas al revés y desean conectar el extremo del enchufe a un enchufe de pared, [13] o que tienen la intención de conectar un generador o inversor al circuito eléctrico de su hogar en caso de un corte de energía de la red eléctrica. [12] Las clavijas expuestas en el extremo vivo del cable plantean graves riesgos de descarga eléctrica e incendio, y cuando se usan incorrectamente en una configuración de generador pueden hacer que el equipo se queme cuando se restablezca la energía de la red eléctrica. [12] También puede retroalimentar energía a la red, dañando potencialmente el equipo de la red eléctrica o incluso electrocutando a los linieros que intentan restablecer la energía. [14]
De manera similar, una conexión expuesta en un cable puente para una batería de automóvil de 12 V puede ser peligrosa debido a la corriente y energía potencialmente altas involucradas. Un cortocircuito accidental del cable a tierra del vehículo puede causar chispas, un calentamiento rápido o incluso una explosión de la batería.
En el uso de bajo voltaje , como en las comunicaciones de datos , el riesgo de descarga eléctrica no es un problema y se utilizan conectores macho o hembra en función de otros factores de ingeniería, como la comodidad de uso, el costo o la facilidad de fabricación. Por ejemplo, los "cables de conexión" comunes que se usan para Ethernet (y los cables similares que se usan para teléfonos ) suelen tener conectores modulares macho en ambos extremos para conectarse a los conectores de los equipos o montados en las paredes.
Un ejemplo de una compensación de diseño en la selección de un conector de alimentación es un conector de alimentación coaxial , que generalmente se configura de modo que la alimentación se suministre desde el enchufe hembra al conector macho (que normalmente es una parte del dispositivo electrónico que acepta la alimentación). Aunque el enchufe es hembra, con un contacto central parcialmente empotrado, aún es posible que el contacto accidental casual con un objeto metálico provoque un cortocircuito en la fuente de alimentación. Según el diseño del adaptador de alimentación, puede reaccionar a un cortocircuito apagándose temporalmente o, en su lugar, fundiendo un fusible de seguridad interno .
En este ejemplo, el diseñador del equipo consideró que la fiabilidad marginal de la elección del conector era aceptable, ya que el adaptador de corriente suministra un voltaje bajo que no supone un peligro de descarga eléctrica. El riesgo potencial de incendio por cortocircuito accidental se soluciona mediante el fusible de seguridad interno, aunque esto requiere que un adaptador de corriente averiado se reemplace por completo. En un diseño diferente, si el adaptador de corriente estuviera destinado a suministrar un voltaje suficiente para provocar una descarga eléctrica, el contacto central semiexpuesto del enchufe hembra se consideraría inaceptablemente peligroso, lo que requeriría una elección diferente de conector.
Algunos conectores eléctricos son hermafroditas porque incluyen elementos tanto macho como hembra en una sola unidad destinada a interconectarse libremente, sin importar el género. Consulte la discusión sobre conectores sin género en este artículo para obtener información más detallada.
Como complicación adicional, ciertos diseños de conectores electrónicos pueden incorporar combinaciones de pines macho y hembra en un solo cuerpo de conector, para acoplarse con un conector complementario con pines de género opuesto en posiciones correspondientes. Por ejemplo, los enchufes CEE 7/5 tienen un pin de tierra macho. En estos casos inusuales, el género a menudo se define por la forma del cuerpo del conector , en lugar de los pines y enchufes del conector de género mixto . Estos tipos de conectores no son estrictamente hablando hermafroditas, ya que los conectores de acoplamiento no son libremente intercambiables. Un término informal que se ha utilizado para estos conectores es "bisexual", además de la terminología más oficial, género mixto . Así, por ejemplo, uno puede tener un enchufe hembra de género mixto que se conecta a un conector macho de género mixto (aunque una asignación de género invertida de los conectores sería una opción de diseño más típica en este ejemplo).
Los pines de los conectores macho suelen estar protegidos por una carcasa (también llamada cubierta , envolvente o blindaje ), que puede envolver todo el conector hembra cuando se acopla. Los conectores RF suelen tener varias capas de carcasas entrelazadas para conectar correctamente los blindajes de los cables coaxiales y triaxiales . En tales casos, el género se asigna en función del punto de conexión más interno . Con la excepción de los conectores BNC o TNC de polaridad inversa, donde la carcasa exterior determina el género y los puntos de conexión más internos son opuestos a los de un conector estándar, por ejemplo, un conector RP-TNC hembra tiene un pin interno sólido.
Otra situación ambigua surge con los conectores utilizados para las conexiones de bus de datos en serie USB , FireWire (IEEE-1394), HDMI y Thunderbolt . Un examen minucioso de estos conectores revela que los "pines" de contacto no son realmente pines, sino superficies conductoras que se deslizan una sobre la otra cuando se acoplan. Por lo tanto, la nomenclatura tradicional de pines y conectores no es aplicable. En cambio, la mayoría de las personas que se dedican al hardware informático recurren a referirse al blindaje metálico envolvente del conector enchufable como si fuera un pin de conector . Según esta convención, los conectores de los cables de bus en serie son "conectores macho" y los conectores correspondientes en el equipo son "conectores hembra".
Un vistazo casual a un conector USB "Tipo A" puede dar la falsa impresión de que es hermafrodita. Sin embargo, un intento físico de acoplar dos cables USB "Tipo A" entre sí revela el hecho de que los conectores no se interconectarán. Clasificándolos según la teoría de grafos matemáticos , los buses USB son árboles dirigidos , mientras que los buses FireWire tienen una verdadera topología de red de bus . Esta diferencia se refleja en los conectores de bus utilizados, en el sentido de que los cables USB son asimétricos (un extremo Tipo A, otro extremo Tipo B), mientras que los cables FireWire pueden tener conectores idénticos en ambos extremos. Los cables USB-C más recientes también pueden tener conectores idénticos en ambos extremos (en cuyo caso los extremos lógicos A y B se negocian entre los dispositivos conectados en lugar de estar indicados directamente por los conectores).
Un ejemplo de conector en el que los contactos son hermafroditas es el ELCO Varicon, en el que los contactos están bifurcados en cavidades en forma de cruz y se acoplan entre sí axialmente con una rotación de 90 grados. En este ejemplo, los conectores tienen los contactos orientados transversalmente y los conectores hembra están dispuestos longitudinalmente.
Por definición, un conector hermafrodita incluye superficies de acoplamiento que tienen aspectos masculinos y femeninos simultáneos, que involucran partes idénticas complementarias pareadas, cada una con protuberancias y hendiduras. Estas superficies de acoplamiento están montadas en accesorios idénticos que pueden acoplarse libremente con cualquier otro, sin importar el género (siempre que el tamaño y el tipo ya coincidan). Los nombres alternativos incluyen hermafrodita , andrógino , sin género , sin sexo , combinación (o combo ), dos en uno , bidireccional y otros términos descriptivos. Varios de estos últimos nombres alternativos son ambiguos en su significado y no deben usarse a menos que se definan cuidadosamente en el contexto. Los conectores verdaderamente hermafroditas no deben confundirse con los conectores de género mixto , que se describen en otra parte de este artículo.
Otro tipo estrechamente relacionado es el conector apilable para electrónica, que normalmente tiene pines macho en una superficie y conectores hembra complementarios en la superficie opuesta, lo que permite apilar varias unidades como cajas de leche de plástico . Algunos ejemplos de esto incluyen conectores tipo banana apilables y cables de interconexión especificados para el bus de instrumentación IEEE-488 . Los conectores de bus mezzanine apilables se utilizan en algunas placas de accesorios de microcomputadoras modulares para sistemas como las placas hijas complementarias Arduino llamadas "shields". Los módulos de PC integrados PC/104 más antiguos utilizan un formato apilable similar para la interconexión. Los conectores apilables no se clasifican como hermafroditas en el sentido más estricto, pero a menudo se describen como tales en un uso más laxo.
El diseño hermafrodita es útil cuando se deben conectar arbitrariamente múltiples componentes complejos o largos en varias combinaciones. Por ejemplo, si las mangueras tienen accesorios hermafroditas, se pueden conectar sin tener que tirar de una manguera larga y darle la vuelta porque tiene el género incorrecto para conectarla a otra manguera. Algunos cables de fibra óptica militares también tienen conectores hermafroditas para evitar problemas de conectores de "género incorrecto" en despliegues de campo. De manera similar, los vagones de ferrocarril suelen estar equipados con mecanismos de acoplamiento ferroviario hermafroditas que permiten conectar cualquiera de los extremos del vehículo a un tren sin tener que dar la vuelta primero al vagón. Por la misma razón, varios mecanismos de acoplamiento de naves espaciales están diseñados para ser "andróginos", incluido el Sistema de conexión periférica andrógina , el Sistema de acoplamiento de la NASA y el Mecanismo de acoplamiento chino .
En ausencia de conectores sin género, se pueden utilizar accesorios de cambio de género para permitir ciertas conexiones. El diseñador de un sistema de conexión puede utilizar uno o ambos esquemas para permitir una conectividad arbitraria, o incluso combinar ambos esquemas en un solo sistema.
Cuando se requiere un sentido obligatorio de unidireccionalidad o "flujo unidireccional" por razones de seguridad u otras (por ejemplo, conexiones de energía eléctrica de CA), se implementa una asignación estricta de géneros de conectores para evitar configuraciones no deseadas y se prohíben los cambiadores de género.
Algunos ejemplos comunes de conectores hermafroditas incluyen el conector SAE para alimentación de 12 V CC , los conectores de mangueras de aire para martillos neumáticos y la serie Anderson Powerpole de conectores de alimentación modulares de alta corriente. El conector IBM Token Ring , ahora obsoleto, fue otro ejemplo muy extendido. La General Radio Corporation desarrolló un conector de radiofrecuencia coaxial hermafrodita, a menudo llamado " conector GR ".
Algunos cables multiconector de audio están equipados con conectores hermafroditas de desconexión rápida de múltiples pines para facilitar su uso en el campo. Un estilo de este cable de señal de audio está equipado en ambos extremos con conectores que están poblados cada uno la mitad con pines y la otra mitad con conectores hembra. La ventaja para el usuario es que no importa qué extremo se conecta al escenario y cuál al mezclador de audio , lo que facilita una configuración más rápida. [15] Otro estilo de conector utiliza pines híbridos macho/hembra con una ranura de recepción instalada en el centro de cada pin de dos puntas, y se basa en la rotación de 90 grados de los ejes de los pines para acoplarse. Las carcasas de los conectores en sí están sexadas macho y hembra. [16]
Los dispositivos que se utilizan para acoplar dos conectores del mismo género tienen una amplia variedad de términos, entre los que se incluyen, por ejemplo: " cambiador de género ", "reparador de género", "cambiador de género" y "mezclador de género". [17] Se puede hacer referencia a un cambiador de género específico por el género de sus conectores o por el género al que está diseñado para conectarse, lo que da como resultado una terminología completamente ambigua. Por lo tanto, un "cambiador de género masculino" podría tener conectores hembra para acoplar dos extremos macho, o conectores macho para acoplar dos extremos hembra.
Para aumentar la posibilidad de confusión, algunos cambiadores de género también combinan funciones adicionales, como la distribución de pines cruzados . Los cables activos pueden incorporar sistemas integrados para el protocolo de comunicaciones o cambios de nivel lógico , lo que técnicamente los convierte en " adaptadores ", pero esta distinción a veces se pasa por alto en los materiales de marketing o en el uso común.
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