בלוקי הדקים - כל מה שאתם צריכים לדעת

כמרכיב מוכר היטב בארגז הכלים של מחברים של מהנדסים, בלוקי הדקים משמשים מזה שנים רבות כדי לספק חיבורי חוטים קבועים-למחצה ומאובטחים במגוון של יישומים. בלוקי הדקים, הנקראים גם הדקי חיבור, מחברי הדקים או הדקי בורג, מורכבים מבית מודולרי ומגוף מבודד המחבר שני חוטים או יותר יחד. הודות לאופי הקבוע-למחצה של חיבוריהם, בלוקי הדקים עוזרים לפשט את תהליך הבדיקה והתיקון בשטח. למרות שמדובר ברכיב פשוט יחסית, עדיף להיות בעל ידע בסיסי לגבי בלוקי הדקים ומפרטיהם לפני הבחירה. מאמר זה ידון בנושאים הכוללים סוגי בלוקי הדקים נפוצים, שיקולים חשמליים ומכניים עיקריים ועוד בפירוט רב יותר כדי לסייע למהנדסים בתהליך זה.

תצורות נפוצות

הרכבת PCB‏, פסי הדקים ו-Feed-Through הם שלושה מתוך סוגי בלוקי ההדקים הנפוצים ביותר המשמשים בתכנים. הטבלה הבאה מפרטת את שלושת הסוגים השונים, כולל העקרונות הבסיסיים, סגנונות ההרכבה והתצורות שלהם.

מפרטים חשמליים חשובים

לאחר שכיסינו את הסוגים הנפוצים של בלוקי ההדקים, ישנם כמה מפרטים חשמליים עיקריים שחייבים לשקול בשלב התכנון. אלה כוללים:

דירוג הזרם: באופן כללי, המפרט החשוב ביותר שיש לציין בתכנון בלוקי הדקים הוא דירוג הזרם. זה בנוי על שלושה תחומים: מוליכות ההדקים, שטח חתך-הרוחב ועליית הטמפרטורה בהתאם. בעת בחירת בלוק הדקים מומלץ שהמודול יישא דירוג זרם של לפחות 150% מהזרם המקסימלי הצפוי של המערכת. אם בלוק הדקים אינו מדורג כראוי ומופעל בזרם גבוה מדי, התחממות-יתר ונזק לבלוק ההדקים עלולים להוביל לסיכוני בטיחות קריטיים.

דירוג המתח: דירוג המתח של בלוק הדקים מושפע בחלקו מהפסיעה ומהחוזק הדיאלקטרי של הבית שלו. בהיבטים דומים לאלו של דירוג הזרם, דירוג המתח של בלוק הדקים חייב להיות גדול ממתח המערכת המקסימלי, תוך התחשבות גם בנחשולי מתח העלולים להזיק לחיבורים.

מספר הקטבים: מספר הקטבים הוא הדרך הנפוצה לבטא את מספר המעגלים הנפרדים המחוברים על ידי בלוק הדקים. מפרט זה יקיף בדרך כלל מקוטב יחיד עד כדי 24 קטבים.

הפסיעה: מוגדרת כמרחק בין מרכזי קטבים סמוכים, הפסיעה נקבעת לפי הדירוג הכולל של בלוק ההדקים כאשר מדובר בגורמים כמו Creepage, מתח/זרם, ו- Clearance‏. כמה דוגמאות לפסיעות נפוצות כוללות ערכים כמו 2.54 מ"מ, 3.81 מ"מ, 5.0 מ"מ ועוד.

גודל/סוג החוטים: בלוקי ההדקים מגדירים את הגודל או החתך של החוטים,ביחידות של American Wire Gauge‏ (AWG‏) של צפון אמריקה, שהמודול יכול לקבל כדי להבטיח שהחוטים יתאימו פיזית לתוך הבתים. למרבה המזל, מרבית בלוקי ההדקים מאפשרים טולרנס מסוים ביכולת להתאים למגוון של גודלי חוטים כגון AWG‏ ‎18~4 או ‎24~12. בנוסף למידת החוט, יש לשקול גם את סוג החוט בהתאם לסוג המודול שנבחר. שזור או רב-ליבות הוא אידיאלי עבור הדקי בורג, בעוד שחוט עם ליבה-יחידה מחובר לעיתים עם בלוקי הדקים בסגנון דחיפה-פנימה.

מפרטים מכניים חשובים

הבאים ברשימה הם מפרטים מכניים המתייחסים לחתימת-השטח של בלוק ההדקים, לכיווניות ולנגישות לחיבורים שלו בתוך התכן. הגורמים המכניים החשובים כוללים:

כיווניות כניסת החוטים: אופקי (°‏90‏), אנכי (°‏180‏) ו- °‏45‏ הן שלוש הכיווניויות הנפוצות ביותר של בלוקי הדקים. החלטה זו תסתמך על פרישת התכן ועל איזו כיווניות יוצרת את ההתאמה והנגישות הטובות ביותר לחיבורים.

איור 1‏: הכיווניות הטיפוסית של בלוקי הדקים (מקור התמונה: Same Sky)

שיטת אבטחת החוטים: בדומה לכיווניות, ישנן שלוש שיטות נפוצות לאבטחת החוטים עבור בלוקי הדקים: הדק בורג, כפתור לחצן, או דחיפה-פנימה. כל שלושת הסוגים נאמנים באופן יחסי לשמם. הדקי בורג או בלוקי הדקים מסוג בורג כוללים בורג שכאשר הוא מהודק הוא סוגר מלחץ המאבטח את החוט כנגד המוליך. כפתורי לחצן פועלים פשוט על ידי לחיצה על כפתור הפותח מהדק כדי לאפשר את הכנסת החוט ואז סוגר את המהדק על החוט לאחר שחרור הכפתור. עם בלוקי הדקים בדחיפה-פנימה החוטים יכולים להיתחב ישירות לתוך הבית, תוך יצירת חיבור ללא ברגים או כפתורי לחצן כדי להדק את המלחץ.

איור 2: שיטות אבטחת חוטים טיפוסיות (מקור התמונה: Same Sky)

נעילת אינטרלוק לעומת יחידה-אחת: ניתן לבנות בלוקי הדקים עם בתים עם נעילת אינטרלוק או ביחידה-אחת. זמינים בדרך כלל בגרסות של 2 או 3 קטבים, בלוקי הדקים עם נעילת אינטרלוק מעניקים למהנדסים את היכולת להשיג במהירות מספרי קטבים שונים או לחבר ביחד צבעים שונים של אותו סוג מודול. בלוקי הדקים למסילות DIN‏ פועלים באופן דומה על ידי החלקת יחידות בודדות ביחד על גבי מסילת מתכת. לאחר מכן הגימור הוא עם כיפת קצה תואמת כדי להגן על הבתים ביחידות החיצוניות ביותר לאחר השגת התצורה הרצויה ומספר הקטבים. בלוקי הדקים מיחידה-אחת מכילים באופן לא-מפתיע את כל הקטבים במודול אחד, המקנה להם יותר קשיחות ועמידות בהתאם לדרישות התכן.

איור 3‏: בלוקי הדקים עם נעילת אינטרלוק לעומת יחידה-אחת (מקור התמונה: Same Sky)

שיטת חוט-לבית: כאשר יש צורך בחיבור וניתוק תכופים של החיבור הראשי, בלוקי הדקים נתקעים הם אפשרות טובה. אלו פועלים עם תחיבת חוטים לתקע מודולרי, המתחבר לשקע קבוע על לוח ה- PCB, המקל על הניתוק ללא צורך לטפל בחוטים בודדים.

איור 4‏: חיבורי תקע ושקע של בלוקי הדקים נתקעים (מקור התמונה: Same Sky)

דירוגי בטיחות ושיקולים נוספים

UL ו- IEC הם סוכנויות הבטיחות העיקריות המשמשות להרשאת בלוקי הדקים. כאשר בוחנים את גיליון הנתונים של בלוק הדקים, יופיעו תקני הבטיחות UL ו/או IEC, לרוב עם ערכים שונים. הסיבה לכך היא שכל סוכנות משתמשת בסטנדרט שונה עבור הבדיקה, ולכן חשוב למהנדסים לדעת את דרישות הבטיחות הכוללניות של המערכת שלהם כדי לבחור בלוק הדקים שיהיה תואם.

אמנם זו אולי מחשבה בדיעבד בתכנים רבים, אך התאמה-מיוחדת של צבעי הבתים או הכפתורים של בלוק ההדקים יכולה להיות מועילה. על ידי בחירת צבעים ייחודיים לבלוקי ההדקים, המהנדסים יכולים להקל על קישור נקודות החיבור במערכות מורכבות ולהימנע מחיבורים לא-תקינים.

לבסוף, בלוקי הדקים עם דירוג טמפרטורה גבוה יותר הם גם אפשרות בסביבות או ביישומים עם טמפרטורות קיצוניות.

סיכום

עם ההבנה של המפרטים החשמליים והמכניים העיקריים כמו גם סוגים שונים של מודולים, המהנדסים יכולים להיות מצוידים טוב יותר כדי לענות על הצרכים של מגוון של חיבורי מערכות חשמליות. קו המוצרים של בלוקי ההדקים מבית Same Sky מציע למהנדסים מערך של אפשרויות צבע ותצורות כדי לפשט את תהליך בחירה זה.