Tipi di cablaggi per l'elettronica

Molti PCB multi-scheda non utilizzeranno connettori da scheda a scheda o semplici cavi cablati per realizzare connessioni tra i PCB. Con solo un paio di PCB che devono connettersi tra loro, un singolo cavo o connettore da scheda a scheda sarà sufficiente. Tuttavia, molti prodotti utilizzeranno più PCB che si connettono tutti tra loro, e il numero di cavi coinvolti può rapidamente diventare ingestibile all'interno di un involucro. La soluzione per mantenere tutti quei fili e cavi organizzati può essere molto semplice: costruire un cablaggio.

I cablaggi possono avere tutte le forme e le dimensioni, e possono diventare piuttosto complessi sia meccanicamente che elettricamente. Sebbene ci sia un po' di sforzo di progettazione e assemblaggio per creare un cablaggio che funzioni in un involucro, i cablaggi valgono lo sforzo. Questo è particolarmente vero quando un prodotto entra in fase di assemblaggio e hai bisogno di rendere a prova di idiota il tuo cablaggio. Quindi, se ti stai chiedendo che tipo di cablaggio potresti utilizzare nel tuo prodotto, dai un'occhiata a queste opzioni.

Fasci di Cavi Punto-Punto

Il tipo più semplice di cablaggio utilizza fasci di cavi punto-punto e li raggruppa insieme in un unico assemblaggio di cablaggio. I fasci di cavi possono essere impacchettati insieme utilizzando adesivi, nastri, guaine o giacche a rete. I cavi utilizzati in questi fasci potrebbero essere cavi commerciali, cavi personalizzati o una combinazione di questi. La topologia di interconnessione che di solito deriva da questo è punto-punto a causa delle connessioni dirette tramite questi cavi.

Cavi Biforcati

I cavi che escono da un connettore possono essere biforcati, dove un singolo connettore ha cablaggi che si dividono verso due destinazioni diverse. Questo potrebbe essere utilizzato per avere un unico ricevitore su un PCB che si connette ad almeno altri due PCB. Questo è un tipo di cablaggio più sofisticato che coinvolge il mixare e abbinare connettori e ricevitori su diverse schede.

Semplice cavo biforcato

Cavo a Circuito Stampato Flessibile (FPC)

Nastri flessibili possono anche essere utilizzati come cablaggi, il che consentirebbe una combinazione di connettori a bordo, connettori per montaggio superficiale e persino connettori passanti per interfacciarsi con un gruppo di PCB. I connettori flessibili hanno il vantaggio di essere molto piatti e quindi possono essere utili in prodotti con profili molto bassi. In alcuni prodotti, un fascio di fili in un cablaggio standard semplicemente non si adatterebbe al design, quindi un cavo flessibile diventa un'opzione molto attraente.

I cavi flessibili personalizzati utilizzati come cablaggi possono avere molteplici diramazioni che vanno verso connettori su diverse PCB.

Quando utilizzato come un cablaggio, il cavo flessibile segue le stesse regole di progettazione di una PCB flessibile. La principale differenza qui è la selezione dei connettori sul cavo flessibile. I connettori sui cavi flessibili che si collegano ai ricevitori sulla PCB dovrebbero generalmente non essere montati in superficie se il nastro flessibile verrà collegato e scollegato ripetutamente. Il motivo è che il poliammide flessibile potrebbe facilmente separarsi dai pad SMD. Invece, optare per connettori SMD che hanno un supporto di montaggio passante o una linguetta di saldatura passante, poiché ciò preverrà la frattura della saldatura vicino al connettore, e permetterà al cavo di essere collegato e scollegato ripetutamente.

Componenti per Cablaggi: Connettori e Crimpatrici

Se vuoi costruire un cablaggio, come utilizzando cavi biforcati, dovrai selezionare ricevitori e connettori compatibili per realizzare le connessioni richieste. I fornitori di connettori normalmente non specificano i loro connettori come utilizzati per cablaggi. Tipicamente, si tratta di connettori a crimpare che permettono a un montatore di attaccare un filo e poi costruire un assemblaggio di cavi o un cablaggio. Per esempio, guarda il connettore Molex qui sotto.

Questo connettore (numero di parte Molex 5055651401) utilizza crimpatrici per l'attacco dei fili che potrebbero essere integrate in un cablaggio personalizzato.

Un cablaggio può essere facilmente costruito da questo connettore utilizzando contatti a crimpare, che scivolano nel connettore. Il contatto a crimpare si aggancia a un filo, e ciò permette al filo di scivolare e fissarsi all'interno del corpo del connettore. Una volta che il connettore è accoppiato al suo ricevitore su una PCB, la connessione elettrica richiesta è completata.

Per un montatore di cablaggi, la documentazione della PCB e del prodotto dovrà includere queste parti per i componenti del cablaggio e del cablaggio stesso nel BOM. Dovrai includere:

• Il numero di parte per il connettore compatibile nel cablaggio
• Un numero di parte per i contatti a crimpare richiesti
• Un numero di parte per il cablaggio, inclusa la misura del filo

Questo può essere incluso nel BOM completo del prodotto. Mi piace anche includere queste informazioni direttamente nello schema elettrico della PCB collegata, così non ci sono dubbi su quale sia il connettore compatibile, la crimpatrice o il cablaggio. Alcune crimpatrici richiedono strumenti di crimpatura speciali con il proprio numero di parte, e anche questo numero di parte dovrebbe essere incluso nella documentazione.

Questi materiali dovranno essere forniti a un assemblatore di cablaggi affinché possa essere procurato un cablaggio completo. Il cablaggio dovrebbe probabilmente avere anche la propria distinta dei materiali, e necessiterà di un disegno dettagliato che mostri le connessioni dei pin su ogni connettore, così come i numeri di parte per i crimp compatibili. La documentazione dei cablaggi può essere difficile e potrebbe richiedere alcuni disegni manuali a causa della mancanza di standardizzazione. Contattate il vostro produttore di assemblaggi di cavi o cablaggi per assicurarvi di fornire loro la documentazione necessaria per assemblare correttamente il vostro cablaggio.

Sfrutta la collaborazione MCAD per dimensionare i cavi

Quando si costruisce un cablaggio personalizzato o un assemblaggio di cavi, storicamente i progettisti ricorrevano all'uso di cavi avvolti attraverso un prototipo di involucro o addirittura utilizzando dello spago. Successivamente, un cablaggio doveva essere assemblato a mano per verificare che si adattasse all'involucro. Se veniva utilizzato un cavo flessibile come cablaggio, allora sarebbe stato necessario costruire un prototipo flessibile, cosa che può essere piuttosto costosa con i nastri flessibili in poliimide sottili.

Ovviamente, questo è costoso e richiede tempo, specialmente quando si sta semplicemente cercando di stimare la lunghezza del cablaggio all'interno dell'involucro. I team di progettazione di oggi dovrebbero invece sfruttare le applicazioni MCAD e i modelli 3D dell'involucro per stimare e dimensionare i cavi. Questi strumenti possono facilmente disegnare cavi di varie forme e dimensioni, così come inserire curve per visualizzare i percorsi dei cavi all'interno di un cablaggio.

Cablaggio progettato in SolidWorks

Il vantaggio secondario di ciò è che consente anche di sperimentare con il posizionamento dei connettori in un modello meccanico 3D del PCB all'interno dell'involucro. I modelli 3D dei connettori, come i modelli STEP, sono ampiamente disponibili dalla maggior parte dei produttori di connettori e possono essere rapidamente utilizzati nelle applicazioni ECAD e MCAD.

Le linguette di saldatura su questo connettore a clip di bloccaggio (numero di parte Samtec PES-04-01-S-VT-LC) forniscono un rinforzo extra per qualsiasi connettore di interfaccia montato su cavo flessibile.

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