מדוע לבחור בלוקי הדקים מבוססי-מנוף במעגלי PCB

לוחות מעגלים מודפסים, יחידות הבניין של מעגלים אלקטרוניים, מורכבים ממספר רכיבים. בלוק הדקים הוא חלק המחבר שני חוטים או חוט ולוח יחד במעגלים חשמליים או אלקטרוניים. גורמים חשמליים, מכניים ואחרים מכתיבים את קריטריוני הבחירה עבור בלוקי הדקים.

אקוסיסטם המחשוב מניע את השימוש בבלוקי הדקים

ככל שיותר עסקים, אפילו אלה שבעבר הפעילו קווי ייצור מסורתיים, הופכים מונעי-נתונים, ה-IoT התעשייתי (IIoT) הולך וגדל כדי להתאים לשינוי זה. מספר התקני IoT‏ בעולם צפוי להגיע ל-40 מיליארד עד שנת 2030.

בנוסף לעליית ה-IoT, המגמות הבאות מעודדות ביקוש מוגבר בשימוש של מגוון רכיבים חשמליים ואלקטרוניים:

• Industry 4.0‏ ו-Industry 5.0‏: IIoT‏ ורובוטים הם אבני הפינה של ייצור מתקדם. שניהם דורשים חיישנים רבים וציוד אלקטרוני רב כדי לקרוא נתוני מכונה ולהעביר מידע לעיבוד. צמיחת האוטומציה התעשייתית מזינה את הביקוש למעגלים אלקטרוניים, ובהתאמה, לבלוקי הדקים.
• AI‏ ומחשוב קצה: פעולות IIoT ניתבו נתונים לענן לצורך עיבוד, אבל זה השתנה עם הצורך בקבלת החלטות בזמן-אמת ובשבריר שנייה. השימוש ב-AI בקצה הגביר את הביקוש למחשוב בעל ביצועים גבוהים, אשר, בתורו, דורש מעגלים מתוחכמים ומורכבים.
• הפחתת-פחמן וחשמול של הכלכלה: ככל שהדחיפה להפחתת-פחמן מתגברת, מעגלים חשמליים נוספים ייכנסו לשירות באמצעות מגוון של יישומים - כולל רכבים חשמליים והיברידיים ורשתות חשמל.

על רקע ההקשר הרחב יותר הזה של הצמיחה של מעגלים חשמליים ואלקטרוניים, בלוקי הדקים ירשמו גם ביקוש הולך וגובר. השוק העולמי של בלוקי הדקים צפוי להגיע ל-5.2 מיליארד דולר עד 2027, ויגדל בקצב גידול שנתי מצטבר (CAGR‏) של 5.7%.

מנגנוני חיבור עבור בלוקי הדקים

ניתן לסווג בלוקי הדקים לקטגוריות שונות, ואחד המאפיינים המובהקים שלהם הוא המנגנון המשמש ליצירת חיבורים. בלוק הדקים מסוג בורג משתמש בבורג כדי להחזיק את החוט במקומו. מנגנון כפתור-לחצן כרוך בלחיצת כפתור כלפי מטה, הכנסת חוט ושחרור הכפתור כך שהחוט מהודק למקומו.

בסגנון לחיצה-פנימה של בלוק הדקים, המשתמש פשוט דוחף את החוט פנימה, ומהדק קפיץ נועל אותו במקומו. כך פועלים בלוקי הדקים עם מנוף ל-PCB סדרת 2601 של WAGO‏ המשתמשים בטכנולוגיית חיבורים מוגנת-פטנט ®CAGE CLAMP‏ בלחיצה-פנימה של WAGO‏. כדי ליצור את החיבור, המשתמש דוחף את החוט למקומו. כדי לשחרר את החוט, המשתמש מסיט את הידית כלפי מעלה, ומשחרר את הלחץ על המהדק (איור 1). פעולות פשוטות של הסטה-מעלה והסטה-מטה הופכות את בלוק ההדקים עם מנוף לקל ומהיר לשימוש.

איור 1: מנופים על בלוקי הדקים מסייעים להבטיח חיבורים מהירים וקלים באמצעות מנגנון פשוט המהדק חוטים ומחזיק אותם במקומם. (מקור התמונה: WAGO)

היתרונות של חיבורים מבוססי-מנוף

בלוק ההדקים המופעל באמצעות מנוף מציע מערך משמעותי של יתרונות על פני מנגנוני נעילה אחרים:

• פעולה ללא-כלים: אין צורך להשתמש במברג כדי להדק חוטים ולכן ההרכבה היא מהירה ויעילה יותר. יישומים הדורשים שינויי חיווט תכופים, כגון אלו בהתקנות בשטח או בניית אב-טיפוס במעבדה, נהנים במיוחד מבלוק הדקים מבוסס-מנוף.
• פחות מתיחה של החוטים: סביר להניח שהציוד יחזיק מעמד זמן רב יותר מכיוון שהחוטים אינם מוברגים פנימה ובכך נתונים פחות לבלאי. חיבור וחיבור-מחדש של חוטים הוא קל יותר עם פחות מאמץ על המעגלים, עם הארכת תוחלת החיים.
• כמות הכוח הנכונה: מנגנוני בורג בחיבורי בלוק הדקים מסתכנים בהידוק-יתר. לחץ מוגבר כתוצאה מהידוק-יתר עלול לפגוע בחוטים מהר יותר, ולקצר את חיי הרכיבים החשמליים והאלקטרוניים. בלוקי הדקים בלחיצה-פנימה עם שחרור מנוף חוסכים את הצורך בניחוש כמות הכוח הדרושה לשמירת החוטים במקומם.
• חיבורים חזקים ועקביים יותר: מנגנונים עם בורג מסתכנים גם בחיבורים רופפים המובילים לאותות פגומים ולאיבוד נתונים. השימוש בבלוק הדקים עם טכנולוגיית הידוק בדחיפה-פנימה מבטיח חיבורים עקביים שאינם תלויים במומחיות הטכנאי. עקביות וחיבורי מגעים מלאים הופכים את בלוקי ההדקים הללו לשימושיים במיוחד בסביבות של רעידות חזקות כמו ייצור תעשייתי ותעופה וחלל.
• גמישות ותאימות: כאשר הם משולבים עם מעגלים חשמליים גדולים יותר, חיישני IoT יניבו ככל הנראה תערובת לא-אחידה של חוטים, שכולם זקוקים לחיבורים כדי להעביר נתונים ואותות. השימוש בבלוקי הדקים עם לחיצה-פנימה ושחרור מנוף תואם לסוגים שונים של חוטים - מלא, שזור או עם שזירה-עדינה.
• ידידותי למשתמש: שחרור מנוף עבור חוטי בלוק הדקים מקל על הערכת המצב הנעול או הלא-נעול של החיבור. חיוויים חזותיים וטקטיליים מאפשרים שימוש קל יותר ומקטינים את הסיכוי לשגיאות בעת הגדרת מעגלים מורכבים.

הבדיקה והתחזוקה קלים יותר גם בגלל המבנה המודולרי של כל יחידת בלוקים. תכנים מודולריים מאפשרים גם החלפה מהירה יותר של חוטים. הטכנאים אינם צריכים לנתק ולהחליף לוחות שלמים בעת ביצוע שינויים; במקום זאת, הם יכולים להתמקד בקטעים הספציפיים הדורשים עבודה ולהחליף מודולים באופן סלקטיבי.

בחירת בלוק ההדקים הנכון

ככל שהמעגלים הופכים למורכבים ונדרשים יותר, מציאת בלוק ההדקים המתאים לחיבור חוטים תתמקד ככל הנראה ביחידות שיכולות לפעול בתנאי סביבה קיצוניים ולהתאים לגורמי צורה קטנים יותר.

הקריטריונים שיש להביא בחשבון לפני בחירת בלוק הדקים כוללים את הזרם והמתח שהמעגלים צריכים לעמוד בהם. מתכננים מאפשרים בדרך כלל מרחב פעולה מסוים במספרים (150% מהדירוג הנדרש) לפני בחירת המוצר. מספר המיקומים קובע את מספר המעגלים שבלוק ההדקים יכול להכיל. הזרם/מתח המותרים לבלוק ההדקים, ה-Creepage‏, וכו', קובעים את פסיעת הבלוק, שהוא המרחק בין המרכז של כל מיקום לזה הסמוך לו (איור 2‏). לבסוף, המתכננים צריכים להבטיח שהמארז בו נתון בלוק ההדקים מתאים לגודל החוטים, גודל המצוין בדרך כלל ב-American Wire Gauge‏ (AWG‏).

איור 2: הפסיעה של בלוק ההדקים, אחד מקריטריוני הבחירה עבור מתכנני מעגלים, הוא המרחק בין מרכז מיקום אחד לזה הסמוך לו. (מקור התמונה: WAGO)

יש להביא בחשבון את הביצועים החשמליים עם פרמטרים מכניים ומדדים אחרים לפני בחירת בלוק ההדקים. לדוגמה, בלוקי הדקים PCB סדרה 2601 של WAGO עם מנופים הם קומפקטיים וללא-כלים, ומאפשרים סיומות מהירות וקלות עבור חוטי AWG‏ 14‏ עד AWG‏ 26‏. הודות לטכנולוגיית חיבור מוגנת-פטנט ®CAGE CLAMP‏ בלחיצה-פנימה של WAGO, מוליכים מלאים ועם שזירה-עדינה עם טבעות הידוק (Ferrule‏) מחוברים על ידי דחיפתם לתוך הבלוק.

עם יכולת חיבור אנכי או אופקי ל-PCB ועם מרווח פינים של 3.5 מ"מ בלבד, סדרת 2601 תופסת מקום מינימלי בלוח. סדרת 2601 הופכת את מבחר בלוקי ה-PCB המצוידים במנוף של WAGO לאידיאליים עבור חיבורי התקנים בשטח, ללא קשר לרמת הביצועים. החיווט ללא-כלים הוא אינטואיטיבי עבור שימוש עולמי, וטכנולוגיית המנוף מבטיחה שנקודות המגע תמיד מאובטחות. הסדרה משמשת ביישומים בספקי כוח, לוחות בקרה, ייצור התקנים/חיבורי התקנים, מודולי ממשק, חיישנים, בתים חכמים ולוחות בקרה.

סיכום

בלוקי הדקים הם חיוניים עבור השלמות והביצועים של מעגלים חשמליים ואלקטרוניים מורכבים. בעת בחירת אחד, מהנדסי התכנון חייבים לשקול גורמים שונים, כולל היישום, טולרנסי המתח והזרם, ומנגנוני חיבור מכניים. בלוקי הדקים בלחיצה-פנימה עם מנוף הם קלים במיוחד לעבודה מכיוון שהם מעניקים חיבורים מהירים, עקביים ואמינים.