Perché scegliere le morsettiere a leva nei circuiti PCB

Le schede a circuiti stampati, unità costitutive dei circuiti elettronici, sono composte da diversi componenti. La morsettiera è un componente che collega due fili tra loro o un filo e una scheda nei circuiti elettrici o elettronici. Vari fattori elettrici, meccanici e di altro tipo determinano i criteri di selezione delle morsettiere.

L'ecosistema informatico determina l'uso delle morsettiere

Un numero crescente di aziende, anche quelle che gestivano linee di produzione tradizionali, si orienta sempre più ai dati e l'Industrial IoT (IIoT) sta crescendo per assecondare questo cambiamento. Si prevede che il numero di dispositivi IoT a livello globale raggiungerà i 40 miliardi entro il 2030.

Oltre all'aumento dell'IoT, le seguenti tendenze stanno stimolando l'aumento della domanda nell'uso di una varietà di componenti elettrici ed elettronici:

• Impresa 4.0 e 5.0: IIoT e robot sono le pietre miliari della produzione avanzata. Entrambi richiedono numerosi sensori e apparecchiature elettroniche per leggere i dati della macchina e trasmettere le informazioni per l'elaborazione successiva. La crescita dell'automazione industriale sta alimentando la domanda di circuiti elettronici e, di conseguenza, di morsettiere.
• IA ed edge computing: le operazioni IIoT hanno instradato i dati verso il cloud per l'elaborazione, ma questa situazione sta cambiando con la necessità di prendere decisioni in tempo reale e in una frazione di secondo. L'uso dell'intelligenza artificiale nell'edge ha aumentato la domanda di calcolo ad alte prestazioni, che a sua volta richiede circuiti sofisticati e complessi.
• Decarbonizzazione ed elettrificazione dell'economia: con l'intensificarsi della spinta verso la decarbonizzazione, un numero maggiore di circuiti elettrici verrà messo in funzione attraverso una serie di applicazioni, tra cui i veicoli elettrici e ibridi e le reti elettriche.

In questo contesto più ampio di crescita dei circuiti elettrici ed elettronici, anche le morsettiere registreranno una domanda crescente. Si prevede che il mercato globale delle morsettiere raggiungerà i 5,2 miliardi di dollari entro il 2027, con un tasso di crescita pari al 5,7%.

Meccanismi di collegamento per le morsettiere

Le morsettiere possono essere suddivise in diverse categorie e una delle loro caratteristiche distintive è il meccanismo utilizzato per effettuare i collegamenti. Una morsettiera a vite utilizza una vite per trattenere il filo in posizione. Il meccanismo a pulsante prevede la pressione di un pulsante per l'inserimento di un filo e il suo rilascio per bloccare il filo in posizione.

In una morsettiera innestabile, l'utente spinge semplicemente il filo all'interno e un morsetto a molla lo blocca in posizione. Ecco come funzionano le morsettiere a leva PCB serie 2601 di WAGO che utilizzano la tecnologia di collegamento Push-in CAGE CLAMP brevettata da WAGO®. Per effettuare il collegamento, l'utente spinge il filo in posizione. Per liberare il filo, l'utente alza la leva, allentando la pressione sul morsetto (Figura 1). Il semplice funzionamento a ribalta rende la morsettiera a leva facile e veloce da usare.

Figura 1: Le leve sui morsetti aiutano a garantire collegamenti rapidi e facili grazie a un semplice meccanismo che blocca i fili e li trattiene in posizione. (Immagine per gentile concessione di WAGO)

Vantaggi dei collegamenti a leva

La morsettiera a leva offre una serie di vantaggi significativi rispetto ad altri meccanismi di bloccaggio:

• Funzionamento senza attrezzi: non dover ricorrere a un avvitatore per serrare i fili rende il montaggio più rapido ed efficiente. Le applicazioni che richiedono frequenti ricablaggi, come le installazioni sul campo o la prototipazione in laboratorio, traggono particolare vantaggio dalle morsettiere a leva.
• Minori sollecitazioni sui cavi: le apparecchiature possono durare più a lungo, perché i cavi non sono avvitati e quindi sono meno soggetti a usura. Collegare e ricollegare i fili è più facile e meno faticoso per i circuiti, migliorando la durata prevista.
• La giusta quantità di forza: i meccanismi a vite per i collegamenti delle morsettiere rischiano di essere serrati eccessivamente. L'aumento della pressione dovuto a un serraggio eccessivo può danneggiare più rapidamente i fili, riducendo la durata dei componenti elettrici ed elettronici. Le morsettiere a innesto con rilascio a leva eliminano la necessità di indovinare la quantità di forza necessaria per trattenere i fili in posizione.
• Collegamenti più saldi e uniformi: anche i meccanismi a vite corrono il rischio che i collegamenti si allentino, con conseguenti segnali difettosi e perdita di dati. L'utilizzo di una morsettiera con tecnologia di serraggio a innesto garantisce collegamenti uniformi e indipendenti dall'esperienza del tecnico. L'uniformità di collegamenti a contatto pieno rendono queste morsettiere particolarmente utili in ambienti soggetti a forti vibrazioni, come nella produzione industriale e nel settore aerospaziale.
• Flessibilità e compatibilità: quando vengono integrati in circuiti elettrici più grandi, i sensori IoT probabilmente presentano un mix di fili difformi, che necessitano di vari tipi di collegamenti per trasmettere dati e segnali. L'utilizzo di morsettiere a innesto con sgancio a leva è compatibile con diversi tipi di filo: pieno, a trefoli o a trefoli sottili.
• Facilità d'uso: lo sgancio a leva dei fili dalla morsettiera facilita la valutazione dello stato di bloccaggio o rilascio del collegamento. Gli indizi visivi e tattili ne facilitano l'uso e riducono la possibilità di errori durante la configurazione di circuiti complessi.

Anche l'ispezione e la manutenzione sono più semplici grazie alla struttura modulare di ciascuna unità di una morsettiera. Il design modulare consente inoltre di sostituire i fili più rapidamente. I tecnici non devono più sostituire intere schede quando effettuano modifiche, ma possono concentrarsi sulle sezioni specifiche che necessitano di interventi e sostituire i moduli in modo selettivo.

Come scegliere la morsettiera giusta

Con l'aumento della complessità e della domanda di circuiti, la ricerca della morsettiera giusta per il collegamento dei fili si concentrerà probabilmente su unità in grado di funzionare in condizioni ambientali estreme e che possano adattarsi a fattori di forma più piccoli.

I criteri da considerare prima di scegliere una morsettiera includono la corrente e la tensione che devono sopportare i circuiti. In genere, i progettisti lasciano un certo margine di manovra (150% del valore nominale necessario) prima di scegliere un prodotto. Il numero di poli determina il numero di circuiti che può ospitare la morsettiera. La tolleranza di tensione/corrente della morsettiera, la distanza di isolamento superficiale, ecc. determinano il passo della morsettiera, ossia la distanza tra il centro di un polo e quello successivo (Figura 2). Infine, i progettisti devono assicurarsi che l'alloggiamento della morsettiera sia in grado di ospitare i fili, la cui sezione è di solito specificata in unità imperiali o metriche.

Figura 2: Il passo della morsettiera, uno dei criteri di selezione per i progettisti di circuiti, è la distanza tra il centro di un polo e quello successivo. (Immagine per gentile concessione di WAGO)

Prima di scegliere una morsettiera, è bene valutare sia le prestazioni elettriche sia i parametri meccanici. Ad esempio, le morsettiere a leva PCB serie 2601 di WAGO sono compatte e non richiedono l'uso di attrezzi, consentendo una terminazione rapida e semplice di fili da 26 AWG a 14 AWG. Grazie alla tecnologia di connessione Push-In CAGE CLAMP brevettata da WAGO®, i conduttori pieni e a trefoli fini con morsetti si collegano a spinta.

Con la possibilità di essere collegata verticalmente o orizzontalmente alla scheda e con un passo di soli 3,5 mm, la serie 2601 occupa uno spazio minimo sulla scheda. Con la serie 2601, WAGO continua a offrire un'esclusiva selezione di morsettiere a leva PCB, ideale per il collegamento dei dispositivi sul campo, indipendentemente dalla classe di prestazioni. Il cablaggio senza attrezzi è intuitivo per l'uso in tutto il mondo e la tecnologia a leva garantisce un punto di contatto sempre sicuro. La serie trova applicazione in alimentatori, schede di controllo, produzione/collegamenti di dispositivi, moduli di interfaccia, sensori, domotica e schede di controllo.

Conclusione

Le morsettiere sono fondamentali per stabilire l'integrità e le prestazioni di circuiti elettrici ed elettronici complessi. I progettisti devono considerare diversi fattori per la scelta, tra cui l'applicazione, le tolleranze di tensione e corrente e i meccanismi di collegamento meccanico. Le morsettiere a innesto con sgancio a leva sono particolarmente facili da usare, in quanto garantiscono collegamenti rapidi, uniformi e affidabili.