Por quê escolher bornes de alavanca nos circuitos da PCI?

As placas de circuito impresso, as unidades de construção dos circuitos eletrônicos, compreendem vários componentes. Um borne é uma peça que conecta dois ou um fio a uma placa nos circuitos elétricos ou eletrônicos. Vários fatores elétricos, mecânicos e outros determinam os critérios de seleção dos bornes.

O ecossistema computacional que conduz a utilização de bornes

Como mais empresas, mesmo aquelas que costumavam operar linhas de fabricação tradicionais, se tornam orientadas por dados, a IoT Industrial (IIoT) continua a crescer para acomodar essa mudança. Prevê-se que a quantidade de dispositivos IoT a nível mundial atinja os 40 bilhões até 2030.

Além da ascensão da IoT, as seguintes tendências estão estimulando uma maior demanda no uso de uma variedade de componentes elétricos e eletrônicos:

• Indústria 4.0 e 5.0: a IIoT e os robôs são os pilares da manufatura avançada. Ambos exigem muitos sensores e equipamentos eletrônicos para ler os dados da máquina e transmitir informações para processamento. O crescimento da automação industrial está alimentando a demanda por circuitos eletrônicos e, correspondentemente, bornes.
• IA e computação de borda: as operações de IIoT encaminharam dados à nuvem para processamento, mas isso vem mudando com a necessidade de tomada de decisões em tempo real, em frações de segundo. O uso da IA na borda aumentou a procura da computação de alto desempenho, o que, por sua vez, exige circuitos sofisticados e complexos.
• Descarbonização e eletrificação da economia: à medida que a pressão para a descarbonização se intensifica, mais circuitos elétricos serão postos ao serviço através de uma variedade de aplicações — incluindo veículos elétricos e híbridos e redes de energia elétrica.

Neste contexto mais amplo de crescimento dos circuitos elétricos e eletrônicos, os bornes também registarão uma procura crescente. Prevê-se que o mercado global de bornes atinja 5,2 bilhões de dólares até 2027, crescendo a uma CAGR de 5,7%.

Mecanismos de conexão para bornes

Os bornes podem ser classificados em diferentes categorias, e uma das suas caraterísticas distintivas é o mecanismo utilizado para efetuar conexões. Um borne do tipo parafuso utiliza um parafuso para prender um fio no lugar. Um mecanismo de botão de pressão envolve pressionar um botão, inserir um fio e soltar o botão para que o fio fique preso no lugar.

Num borne do tipo "push-in", o usuário simplesmente empurra o fio para dentro e um grampo de mola prende-o no lugar. É assim que os bornes de PCI com alavancas da série 2601 da WAGO funcionam, utilizando a tecnologia de conexão Push-In CAGE CLAMP® patenteada pela WAGO. Para fazer a conexão, o usuário empurra o fio para dentro. Para soltar o fio, o usuário vira a alavanca para cima, aliviando a pressão sobre o grampo (Figura 1). A operação simples de virar para cima e para baixo torna o borne de alavanca fácil e rápido de usar.

Figura 1: As alavancas nos bornes ajudam a garantir conexões rápidas e fáceis através de um mecanismo simples que prende os fios e os mantém no lugar. (Fonte da imagem: WAGO)

Vantagens das conexões por alavanca

O borne acionado por alavanca oferece um conjunto significativo de vantagens em relação a outros mecanismos de travamento:

• Operação sem ferramentas: não precisar usar uma chave de fenda para apertar os fios torna a montagem mais rápida e eficiente. As aplicações que exigem mudanças frequentes da fiação, tais como as instalações em campo ou a prototipagem em laboratório, se beneficiam particularmente do borne com alavanca.
• Menos deformações nos fios: é provável que o equipamento dure mais tempo porque os fios não estão aparafusados e, por isso, estão menos sujeitos a desgaste. Conectar e reconectar os fios é mais fácil e menos extenuante nos circuitos, melhorando a vida útil.
• A quantidade certa de força: os mecanismos aparafusados para conexões de bornes correm o risco de serem apertados demais. O aumento da pressão devido ao aperto excessivo pode danificar os fios mais rapidamente, diminuindo a vida útil dos componentes elétricos e eletrônicos. Os bornes de push-in com uma alavanca de liberação eliminam a necessidade de adivinhar a quantidade de força necessária para manter os fios no lugar.
• Conexões mais fortes e consistentes: os mecanismos aparafusados também correm o risco de conexões soltas, levando a sinais defeituosos e perda de dados. O uso de um borne com tecnologia de fixação push-in garante conexões consistentes que não mudam com a experiência do técnico. A consistência e as conexões de contato pleno tornam estes bornes particularmente úteis em ambientes de elevada vibração, como a fabricação industrial e a indústria aeroespacial.
• Flexibilidade e compatibilidade: quando integrados em circuitos elétricos maiores, os sensores IoT produzirão provavelmente uma mistura não uniforme de fios, todos eles necessitando de conexões para transmitir dados e sinais. O uso de bornes push-in com uma alavanca de liberação é compatível com diferentes tipos de fio — rígido, flexível ou flexível fino.
• Fácil de usar: ter uma alavanca de liberação para os fios do borne facilita a leitura do estado travado ou destravado da conexão. As interações visuais e táteis facilitam o uso e diminuem a possibilidade de erros na montagem de circuitos elaborados.

A inspeção e a manutenção são também mais fáceis devido à estrutura modular de cada unidade do bloco. Os modelos modulares também permitem uma troca mais rápida dos fios. Os técnicos não precisam arrancar e substituir placas inteiras ao fazer alterações; em vez disso, eles podem se concentrar nas seções específicas que precisam ser trabalhadas e substituir os módulos seletivamente.

Selecionando o borne correto

À medida que os circuitos se tornam mais complexos e mais procurados, encontrar o borne certo para conectar os fios provavelmente se concentrará em unidades que possam funcionar em condições ambientais extremas e serem encapsuladas em fatores de forma menores.

Os critérios a considerar antes de escolher um borne incluem a corrente e a tensão que os circuitos devem suportar. Normalmente, os projetistas deixam alguma margem de segurança nos números (150% da classificação necessária) antes de selecionarem um produto. A quantidade de polos determina a quantidade de circuitos que o borne pode acomodar. A tolerância de tensão/corrente do borne, a fuga, etc., determinam o passo do bloco, que é a distância entre o centro de um polo e o seguinte (Figura 2). Por fim, os projetistas têm de garantir que o invólucro do borne acomoda os fios, um tamanho normalmente especificado na bitola americana, o AWG (American Wire Gauge).

Figura 2: O passo do borne, um dos critérios de seleção para os projetistas de circuitos, é a distância entre o centro de um polo e o seguinte. (Fonte da imagem: WAGO)

O desempenho elétrico deve ser levado em conta com os parâmetros mecânicos e outras métricas antes de escolher um borne. Por exemplo, os bornes de PCI com alavancas da série 2601 da WAGO são compactos e não precisam de ferramentas, permitindo uma terminação rápida e fácil para fios de 26 AWG a 14 AWG. Com base na tecnologia de conexão Push-In CAGE CLAMP® patenteada pela WAGO, os condutores de fios rígidos e de flexíveis finos com virolas são conectados empurrando-os para dentro do borne.

Com a capacidade de ser conectada, vertical ou horizontalmente, à PCI e com um espaçamento entre pinos de apenas 3,5 mm, a série 2601 ocupa um espaço mínimo na placa. A série 2601 torna a seleção de bornes de PCI com alavanca da WAGO ideal para conexões de dispositivos no campo, não importando a classe de desempenho. A fiação sem o uso de ferramentas é intuitiva para utilização em todo o mundo e a tecnologia de alavanca garante que o ponto de contato esteja sempre seguro. A série encontra aplicações em fontes de alimentação, placas de controle, fabricação de dispositivos/conexões de dispositivos, módulos de interface, sensores, casas inteligentes e placas de controle.

Conclusão

Os bornes são cruciais para estabelecer a integridade e o desempenho de circuitos elétricos e eletrônicos complexos. Ao selecionar um, os engenheiros de projeto devem considerar vários fatores, incluindo a aplicação, as tolerâncias de tensão e corrente e os mecanismos de conexão mecânica. Os bornes de push-in com alavanca de liberação são especialmente fáceis de trabalhar, pois permitem conexões rápidas, consistentes e confiáveis.