Types de faisceaux de câblage pour l'électronique

De nombreux PCB multicartes n'utiliseront pas de connecteurs carte-à-carte ou de simples câbles pour réaliser les connexions entre les PCB. Avec juste une paire de PCB qui doivent se connecter l'un à l'autre, un seul câble ou connecteur carte-à-carte suffira. Cependant, de nombreux produits utiliseront plusieurs PCB qui se connectent tous entre eux, et le nombre de câbles impliqués peut rapidement devenir ingérable à l'intérieur d'un boîtier. La solution pour garder tous ces fils et câbles organisés peut être très simple : construire un faisceau de câblage.

Les faisceaux de câblage existent sous toutes les formes et tailles, et ils peuvent devenir assez complexes tant mécaniquement qu'électriquement. Bien qu'il y ait un peu d'effort de conception et d'assemblage pour créer un faisceau de câbles qui fonctionnera dans un boîtier, les faisceaux de câblage valent l'effort. Cela est particulièrement vrai lorsqu'un produit entre en assemblage et que vous avez besoin de rendre votre câblage à l'épreuve des idiots. Donc, si vous vous demandez quel type de faisceau de câblage vous pourriez utiliser dans votre produit, jetez un œil à ces options.

Faisceaux de Câbles Point-à-Point

Le type le plus simple de faisceau de câblage utilise des faisceaux de câbles point-à-point et les regroupe ensemble dans un seul ensemble de faisceau. Les faisceaux de câbles peuvent être regroupés à l'aide d'adhésifs, de rubans, de gaines ou de vestes en maille. Les câbles utilisés dans ces faisceaux pourraient être des câbles disponibles dans le commerce, des câbles personnalisés, ou une combinaison de ceux-ci. La topologie d'interconnexion qui en résulte habituellement est point-à-point en raison des connexions directes via ces câbles.

Câbles Bifurqués

Le câblage sortant d'un connecteur peut être bifurqué, où un seul connecteur a un câblage se divisant vers deux destinations différentes. Cela serait utilisé pour avoir une seule réceptacle sur un PCB se connectant à au moins deux autres PCB. C'est un type de faisceau de câblage plus sophistiqué qui implique de mélanger et d'assortir connecteurs et réceptacles à travers différents cartes.

Câble bifurqué simple

Câble de Circuit Imprimé Flexible (FPC)

Rubans flexibles peuvent également être utilisés comme faisceaux de câblage, ce qui permettrait un mélange de connecteurs à bord, de connecteurs montés en surface et même de connecteurs traversants pour interfacer avec un groupe de PCB. Les connecteurs flex ont un avantage en ce qu'ils sont très plats et peuvent donc être utiles dans des produits à très bas profil. Dans certains produits, un faisceau de fils dans un faisceau de câblage standard ne rentrerait tout simplement pas dans la conception, donc un câble flexible devient une option très attrayante.

Les câbles flexibles personnalisés utilisés comme harnais peuvent avoir plusieurs branches allant vers des réceptacles sur différents PCB.

Lorsqu'ils sont utilisés comme un harnais de câblage, le câble flexible suit les mêmes règles de conception qu'un PCB flexible. La principale différence ici est la sélection des connecteurs sur le câble flexible. Les connecteurs sur les câbles flexibles qui se branchent dans les réceptacles des PCB ne devraient généralement pas être montés en surface si le ruban flexible doit être branché et débranché à plusieurs reprises. La raison est que le polyamide flexible pourrait facilement se séparer des pads SMD. Optez plutôt pour des connecteurs SMD qui ont une aide au montage traversant ou une patte de soudure traversante, car cela empêchera la fracture de la soudure près du connecteur, et cela permettra au câble d'être connecté et déconnecté à plusieurs reprises.

Pièces pour les harnais de câblage : Connecteurs et Sertissages

Si vous souhaitez construire un harnais de câblage, comme en utilisant des câbles bifurqués, vous devrez sélectionner des réceptacles et des connecteurs correspondants afin de réaliser les connexions requises. Les fournisseurs de connecteurs ne spécifient pas normalement leurs connecteurs à brancher comme étant utilisés pour les harnais de câblage. Typiquement, ce sont des connecteurs à sertir qui permettent à un assembleur d'attacher un fil puis de construire un assemblage de câbles ou un harnais de câblage. Par exemple, regardez le connecteur Molex ci-dessous.

Ce connecteur (numéro de pièce Molex 5055651401) utilise des sertissages pour l'attachement des fils qui pourraient être intégrés dans un harnais de câblage personnalisé.

Un harnais de câblage peut être facilement construit à partir de ce connecteur en utilisant des contacts à sertir, qui glissent dans le connecteur. Le contact à sertir se fixe sur un fil, et cela permet au fil de glisser et de se sécuriser à l'intérieur du corps du connecteur. Une fois le connecteur accouplé à son réceptacle sur un PCB, la connexion électrique requise est complétée.

Pour un assembleur de harnais de câblage, la documentation du PCB et du produit devra inclure ces pièces pour le câblage et les composants du harnais dans le BOM. Vous devrez inclure :

• Le numéro de pièce pour le connecteur correspondant dans le harnais de câblage
• Un numéro de pièce pour les contacts à sertir requis
• Un numéro de pièce pour le câblage, incluant le calibre du fil

Cela peut être inclus dans le BOM complet du produit. J'aime également inclure ces informations directement dans le schéma du PCB connectant, afin qu'il n'y ait aucune question quant au connecteur correspondant, au sertissage ou au câblage. Certains sertissages nécessitent des outils de sertissage spéciaux avec leur propre numéro de pièce, et ce numéro de pièce devrait également être inclus dans la documentation.

Ces matériaux devront être fournis à un assembleur de faisceaux de câblage afin qu'un faisceau de câblage complet puisse être acquis. Le faisceau de câblage devrait probablement également avoir sa propre nomenclature, et il aura besoin d'un dessin détaillé montrant les connexions par broche sur chaque connecteur, ainsi que les numéros de pièces pour les sertissages compatibles. La documentation des faisceaux de câblage peut être difficile et peut nécessiter un dessin manuel en raison du manque de standardisation. Contactez votre fabricant d'assemblage de câbles ou de faisceaux de câblage pour vous assurer que vous leur fournissez la documentation nécessaire pour assembler correctement votre faisceau de câblage.

Exploitez la collaboration MCAD pour le dimensionnement des câblages

Lors de la construction d'un faisceau de câblage personnalisé ou d'un assemblage de câbles, les concepteurs avaient historiquement recours à l'utilisation de fil en bobine passant à travers un prototype d'enceinte, ou même en utilisant de la ficelle. Un faisceau devait ensuite être assemblé à la main pour vérifier qu'il s'adapterait dans l'enceinte. Si un câble flexible était utilisé comme faisceau, alors un prototype flexible devait être construit, ce qui peut être assez coûteux avec des rubans flexibles en polyimide mince.

Évidemment, cela est coûteux et prend du temps, surtout lorsque vous essayez simplement d'estimer la longueur du câblage à l'intérieur de l'enceinte. Les équipes de conception d'aujourd'hui devraient plutôt exploiter les applications MCAD et les modèles 3D de l'enceinte afin d'estimer et de dimensionner les câblages. Ces outils peuvent facilement dessiner des câblages de différentes formes et tailles, ainsi qu'insérer des courbures pour visualiser les chemins des câbles à l'intérieur d'un faisceau de câblage.

Faisceau de câblage conçu dans SolidWorks

L'avantage secondaire de cela est qu'il permet également d'expérimenter avec le placement des connecteurs dans un modèle mécanique 3D du PCB à l'intérieur de l'enceinte. Les modèles 3D de connecteurs, tels que les modèles STEP, sont largement disponibles chez la plupart des fabricants de connecteurs et peuvent être rapidement utilisés dans les applications ECAD et MCAD.

Les pattes de soudure sur ce connecteur à clip de verrouillage (numéro de pièce Samtec PES-04-01-S-VT-LC) fournissent un renforcement supplémentaire pour tout connecteur d'interface monté sur câble flexible.

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