Tipos de Chicotes de Fiação para Eletrônicos

Muitos PCBs multiplacas não utilizarão conectores de placa para placa ou cabos simples para fazer conexões entre PCBs. Com apenas um par de PCBs que precisam se conectar um ao outro, um único cabo ou conector de placa para placa será suficiente. No entanto, muitos produtos utilizarão vários PCBs que se conectam entre si, e o número de cabos envolvidos pode rapidamente se tornar incontrolável dentro de um invólucro. A solução para manter todos esses fios e cabos organizados pode ser muito simples: construir um chicote de fios. Os chicotes de fios vêm em todas as formas e tamanhos, e podem se tornar bastante complexos tanto mecanicamente quanto eletricamente. Embora haja um pouco de esforço de design e montagem para criar um chicote de fios que funcione em um invólucro, os chicotes de fios valem o esforço. Isso é especialmente verdade quando um produto entra em montagem e você precisa à prova de idiotas sua cablagem. Então, se você está se perguntando que tipo de chicote de fios você pode usar em seu produto, dê uma olhada nestas opções.

Feixes de Cabos Ponto a Ponto

O tipo mais simples de chicote de fios utiliza feixes de cabos ponto a ponto e os agrupa em uma única montagem de chicote. Os feixes de cabos podem ser agrupados usando adesivos, fitas, revestimentos ou jaquetas de malha. Os cabos usados nestes feixes podem ser cabos prontos para uso, cabos personalizados ou uma combinação destes. A topologia de interconexão que geralmente surge disso é ponto a ponto por causa das conexões diretas através desses cabos.

Cabos Bifurcados

A cablagem que sai de um conector pode ser bifurcada, onde um único conector tem fiação se dividindo para dois destinos diferentes. Isso seria usado para ter um único receptáculo em um PCB conectando-se a pelo menos outros dois PCBs. Este é um tipo mais sofisticado de chicote de fios que envolve misturar e combinar conectores e receptáculos em diferentes placas.

Cabo bifurcado simples

Cabo de Circuito Impresso Flexível (FPC)

Fitas flexíveis também podem ser usadas como chicotes de fios, o que permitiria uma mistura de conectores de borda, conectores de montagem em superfície e até conectores through-hole para interface com um grupo de PCBs. Os conectores flex têm uma vantagem de serem muito planos e, portanto, podem ser úteis em produtos de perfil muito baixo. Em alguns produtos, um feixe de fios em um chicote de fios padrão simplesmente não caberia no design, então um cabo flexível se torna uma opção muito atraente.

Cabos flexíveis personalizados usados como chicotes podem ter múltiplos ramos indo para receptáculos em diferentes PCBs.

Quando usado como um chicote de fios, o cabo flexível segue as mesmas regras de design que um PCB flexível. A principal diferença aqui é a seleção de conectores no cabo flexível. Conectores em cabos flexíveis que se encaixam em receptáculos de PCB geralmente não devem ser montados na superfície se a fita flexível for conectada e desconectada repetidamente. O motivo é que o poliamida flexível poderia facilmente se separar dos pads SMD. Em vez disso, opte por conectores SMD que tenham um auxílio de montagem através de furo ou uma aba de soldagem através de furo, pois isso evitará fratura de solda perto do plugue do conector, e permitirá que o cabo seja conectado e desconectado repetidamente.

Peças para Chicotes de Fios: Conectores e Crimps

Se você deseja construir um chicote de fios, como usando cabos bifurcados, você precisará selecionar receptáculos e conectores compatíveis para fazer as conexões necessárias. Os fornecedores de conectores normalmente não especificam seus conectores de plugue como sendo usados para chicotes de fios. Tipicamente, estes são conectores de crimpagem que permitem a um montador anexar um fio e então construir um conjunto de cabos ou chicote de fios. Por exemplo, veja o conector Molex abaixo.

Este conector (número de peça Molex 5055651401) usa crimps para a fixação do fio, que poderiam ser integrados em um chicote de fios personalizado.

Um chicote de fios pode ser facilmente construído a partir deste conector usando contatos de crimpagem, que deslizam para dentro do conector. O contato de crimpagem será crimpado em um fio, e isso permite que o fio deslize para dentro e se fixe dentro do corpo do conector. Uma vez que o conector é acoplado ao seu receptáculo em um PCB, a conexão elétrica necessária é completada.

Para um montador de chicotes de fios, a documentação do PCB e do produto precisará incluir estas peças para os componentes de fiação e chicote no BOM. Você precisará incluir:

• O número da peça para o conector compatível no chicote de fios
• Um número da peça para os contatos de crimpagem necessários
• Um número da peça para a fiação, incluindo a bitola do fio

Isso pode ser incluído no BOM completo do produto. Eu também gosto de incluir essa informação diretamente no esquemático para o PCB conectante, para que não haja dúvida quanto ao que é o conector compatível, crimpagem ou fiação. Alguns crimps requerem ferramentas especiais de crimpagem com seu próprio número de peça, e este número de peça também deve ser incluído na documentação.

Estes materiais precisarão ser fornecidos a um montador de chicotes de fios para que um chicote de fios completo possa ser adquirido. O chicote de fios provavelmente também deverá ter sua própria lista de materiais, e precisará de um desenho detalhado mostrando as conexões de pinos em cada conector, bem como os números de peças para crimps compatíveis. A documentação de chicotes de fios pode ser difícil e pode exigir algum desenho manual devido à falta de padronização. Entre em contato com seu fabricante de montagem de cabos ou chicote de fios para garantir que você forneça a documentação necessária para eles montarem corretamente seu chicote de fios.

Aproveite a colaboração MCAD para Dimensionamento de Cabos

Ao construir um chicote de fios personalizado ou montagem de cabos, os designers historicamente recorriam a passar cabos através de um protótipo de invólucro usando fio em carretel, ou até mesmo usando corda. Um chicote teria então que ser montado manualmente para verificar se caberia no invólucro. Se um cabo flexível estivesse sendo usado como um chicote, então um protótipo flexível precisaria ser construído, algo que pode ser bastante caro com fitas flexíveis de poliimida fina.

Obviamente, isso é caro e consome tempo, especialmente quando você está simplesmente tentando estimar o comprimento da fiação dentro do invólucro. As equipes de design de hoje devem, em vez disso, aproveitar as aplicações MCAD e modelos 3D do invólucro para estimar e dimensionar os cabos. Essas ferramentas podem facilmente desenhar cabos de várias formas e tamanhos, bem como inserir curvas para visualizar os caminhos dos cabos dentro de um chicote de fios.

Chicote de fios projetado no SolidWorks

O benefício secundário disso é que também permite a experimentação com a colocação de conectores em um modelo mecânico 3D da PCB dentro do invólucro. Modelos 3D de conectores, como modelos STEP, estão amplamente disponíveis na maioria dos fabricantes de conectores e podem ser rapidamente usados em aplicações ECAD e MCAD.

As abas de solda neste conector de clipe de travamento (número de peça da Samtec PES-04-01-S-VT-LC) fornecem reforço extra para quaisquer conectores de interface montados em cabo flexível.

Seja para construir eletrônicos de potência ou sistemas digitais avançados para produtos comerciais, utilize o conjunto completo de recursos de design de PCB e ferramentas CAD de classe mundial no Altium Designer®. Para implementar a colaboração no ambiente interdisciplinar de hoje, empresas inovadoras estão usando a plataforma Altium 365™ para compartilhar facilmente dados de design e colocar projetos em fabricação.

Apenas começamos a explorar o que é possível com o Altium Designer no Altium 365. Inicie seu teste gratuito do Altium Designer + Altium 365 hoje.