เหตุใดจึงควรเลือกเทอร์มินัลบล็อกแบบคันโยกในวงจร PCB

แผงวงจรพิมพ์ ซึ่งเป็นหน่วยสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ประกอบด้วยส่วนประกอบจำนวนหนึ่ง บล็อกเทอร์มินัลเป็นส่วนประกอบหนึ่งที่เชื่อมต่อสายไฟสองเส้นหรือสายไฟและแผงวงจรเข้าด้วยกันในวงจรไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ ปัจจัยทางไฟฟ้า กลไก และอื่นๆ ต่างๆ เป็นตัวกำหนดเกณฑ์ในการเลือกบล็อกเทอร์มินัล

ระบบนิเวศการประมวลผลที่ขับเคลื่อนการใช้งานของบล็อกเทอร์มินัล

เนื่องจากธุรกิจต่างๆ จำนวนมาก แม้กระทั่งธุรกิจที่เคยดำเนินการสายการผลิตแบบดั้งเดิมก็เริ่มขับเคลื่อนด้วยข้อมูล ดังนั้น Industrial IoT (IIoT) จึงเติบโตขึ้นเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงนี้ คาดว่าจำนวนอุปกรณ์ IoT ทั่วโลกจะสูงถึง 40,000 ล้านเครื่องภายในปี 2030

นอกเหนือจากการเพิ่มขึ้นของ IoT แล้ว แนวโน้มต่อไปนี้ยังกระตุ้นให้มีความต้องการใช้ส่วนประกอบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่หลากหลายเพิ่มมากขึ้น:

• อุตสาหกรรม 4.0 และ 5.0: IIoT และหุ่นยนต์เป็นรากฐานสำคัญของการผลิตขั้นสูง ทั้งสองอย่างนี้ต้องใช้เซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากเพื่ออ่านข้อมูลเครื่องจักรและถ่ายทอดข้อมูลเพื่อประมวลผล การเติบโตของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมส่งผลให้ความต้องการวงจรอิเล็กทรอนิกส์และบล็อกเทอร์มินัลเพิ่มขึ้น
• AI และการประมวลผลแบบเอจ: การดำเนินการ IIoT ได้ส่งข้อมูลไปยังคลาวด์เพื่อประมวลผล แต่สิ่งนี้ได้รับการเปลี่ยนแปลงพร้อมกับความจำเป็นในการตัดสินใจแบบเรียลไทม์ในเสี้ยววินาที การใช้ AI ที่ edge ทำให้มีความต้องการในการประมวลผลประสิทธิภาพสูงมากขึ้น ซึ่งต้องใช้วงจรที่ซับซ้อนและซับซ้อน
• การลดคาร์บอนและการใช้ไฟฟ้าในระบบเศรษฐกิจ: เนื่องจากแรงผลักดันในการลดคาร์บอนมีความเข้มข้นมากขึ้น วงจรไฟฟ้าต่างๆ จะถูกนำไปใช้งานผ่านแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย รวมถึงยานยนต์ไฟฟ้าและไฮบริด และโครงข่ายไฟฟ้า

ในบริบทที่กว้างขึ้นของการเติบโตของวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ บล็อกเทอร์มินัลจะมีความต้องการเพิ่มขึ้นเช่นกัน คาดว่าตลาดโลกสำหรับบล็อกเทอร์มินัลจะถึง 5.2 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2027 ด้วยอัตราเติบโต CAGR 5.7%

กลไกการเชื่อมต่อสำหรับบล็อกเทอร์มินัล

บล็อกเทอร์มินัลสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท และลักษณะเด่นประการหนึ่งคือกลไกที่ใช้ในการเชื่อมต่อ บล็อกเทอร์มินัลชนิดสกรูใช้สกรูเพื่อยึดสายไฟให้เข้าที่ กลไกปุ่มกดประกอบไปด้วยการกดปุ่มลง การสอดลวดเข้าไป และการปล่อยปุ่มเพื่อให้ลวดยึดเข้าที่

ในลักษณะกดเข้าของบล็อกเทอร์มินัล ผู้ใช้เพียงแค่ดันสายเข้าไป จากนั้นแคลมป์สปริงจะล็อกให้เข้าที่ นี่คือวิธีการทำงาน ของบล็อกเทอร์มินัล PCB ซีรีย์ 2601 พร้อมคันโยก ของ WAGO โดยใช้เทคโนโลยีการเชื่อมต่อ Push-In CAGE CLAMP ® ที่ได้รับสิทธิบัตรของ WAGO ในการเชื่อมต่อ ผู้ใช้จะต้องดันสายให้เข้าที่ ในการปลดลวด ผู้ใช้ต้องพลิกคันโยกขึ้นเพื่อคลายแรงกดบนแคลมป์ (รูปที่ 1) การทำงานแบบพลิกขึ้นและพลิกลงอันเรียบง่ายช่วยให้ใช้บล็อกเทอร์มินัลคันโยกได้อย่างง่ายดายและรวดเร็ว

รูปที่ 1: คันโยกบนบล็อกขั้วต่อช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อจะรวดเร็วและง่ายดายด้วยกลไกที่เรียบง่ายที่ยึดสายไฟและยึดให้เข้าที่ (ที่มาของภาพ: WAGO)

ข้อดีของการเชื่อมต่อแบบใช้คันโยก

บล็อกเทอร์มินัลที่ทำงานด้วยคันโยกมีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการเหนือกลไกการล็อคแบบอื่น ๆ:

• การทำงานโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ: ไม่จำเป็นต้องใช้ไขควงในการขันสายไฟ ทำให้ประกอบได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น แอพพลิเคชั่นที่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงสายไฟบ่อยครั้ง เช่น การติดตั้งภาคสนามหรือการสร้างต้นแบบในห้องปฏิบัติการ จะได้รับประโยชน์จากบล็อกเทอร์มินัลแบบคันโยกเป็นพิเศษ
• สายไฟรับแรงกดน้อยลง: อุปกรณ์มีแนวโน้มที่จะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น เนื่องจากสายไฟไม่ต้องขันสกรูเข้า จึงทำให้สึกหรอน้อยลง การต่อและเชื่อมต่อสายไฟใหม่ทำได้ง่ายกว่าและไม่สร้างภาระให้กับวงจรมากนัก จึงช่วยยืดอายุการใช้งานได้
• แรงที่เหมาะสม: กลไกการขันสกรูเพื่อเชื่อมต่อบล็อกเทอร์มินัลเสี่ยงต่อการขันแน่นเกินไป แรงดันที่เพิ่มขึ้นจากการขันแน่นเกินไปอาจทำให้สายไฟเสียหายได้เร็วขึ้น ส่งผลให้อายุการใช้งานของส่วนประกอบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ลดลง การกดบล็อกเทอร์มินัลที่มีการปล่อยคันโยกจะช่วยลดความจำเป็นในการคาดเดาปริมาณแรงที่ต้องใช้ในการยึดสายไฟให้อยู่กับที่
• การเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งและสม่ำเสมอมากขึ้น: กลไกแบบสกรูยังมีความเสี่ยงในการเชื่อมต่อที่หลวม ซึ่งอาจนำไปสู่สัญญาณที่ผิดพลาดและสูญเสียข้อมูล การใช้บล็อกเทอร์มินัลพร้อมเทคโนโลยีการยึดแบบกดเข้าช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อจะสม่ำเสมอและไม่เปลี่ยนแปลงไปตามความเชี่ยวชาญของช่างเทคนิค ความสม่ำเสมอและการเชื่อมต่อแบบสัมผัสเต็มรูปแบบทำให้บล็อกเทอร์มินัลเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง เช่น การผลิตในภาคอุตสาหกรรมและการบินและอวกาศ
• ความยืดหยุ่นและความเข้ากันได้: เมื่อรวมเข้ากับวงจรไฟฟ้าขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์ IoT อาจส่งผลให้เกิดสายไฟที่ผสมกันไม่สม่ำเสมอ ซึ่งทั้งหมดต้องมีการเชื่อมต่อเพื่อถ่ายทอดข้อมูลและสัญญาณ การใช้บล็อกเทอร์มินัลแบบกดเข้าที่มีการปล่อยคันโยกนั้นเข้ากันได้กับสายไฟหลายประเภท เช่น สายไฟทึบ สายไฟเกลียว และสายไฟเกลียวละเอียด
• เป็นมิตรต่อผู้ใช้: การมีคันโยกปลดสำหรับสายบล็อกขั้วต่อทำให้สามารถวัดสถานะล็อคหรือปลดล็อคของการเชื่อมต่อได้ง่ายขึ้น เบาะแสที่มองเห็นและสัมผัสทำให้ใช้งานง่ายขึ้นและลดโอกาสที่อาจเกิดข้อผิดพลาดเมื่อตั้งค่าวงจรที่ซับซ้อน

การตรวจสอบและการบำรุงรักษายังง่ายยิ่งขึ้นเนื่องจากโครงสร้างแบบแยกส่วนของหน่วยบล็อกแต่ละหน่วย การออกแบบแบบโมดูลาร์ยังช่วยให้เปลี่ยนสายไฟได้เร็วขึ้นอีกด้วย ช่างเทคนิคไม่จำเป็นต้องรื้อและเปลี่ยนบอร์ดทั้งหมดเมื่อทำการเปลี่ยนแปลง แต่สามารถเน้นที่ส่วนต่างๆ ที่ต้องการการซ่อมแซมและเปลี่ยนโมดูลตามต้องการได้

การเลือกบล็อกเทอร์มินัลที่ถูกต้อง

เนื่องจากวงจรมีความซับซ้อนและเป็นที่ต้องการมากขึ้น การค้นหาบล็อกเทอร์มินัลที่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่อสายไฟจึงมักเน้นที่หน่วยที่สามารถทำงานภายใต้สภาวะแวดล้อมที่รุนแรง และสามารถบรรจุอยู่ในฟอร์มแฟกเตอร์ที่เล็กลง

เกณฑ์ที่ต้องพิจารณาก่อนเลือกบล็อกเทอร์มินัล ได้แก่ กระแสและแรงดันไฟฟ้าที่วงจรต้องทน โดยทั่วไปแล้ว นักออกแบบจะเผื่อเวลาไว้บ้างในการกำหนดตัวเลข (150% ของคะแนนที่ต้องการ) ก่อนที่จะเลือกผลิตภัณฑ์ จำนวนขั้วจะกำหนดจำนวนวงจรที่บล็อกเทอร์มินัลสามารถรองรับได้ ค่าเผื่อแรงดันไฟ/กระแสไฟฟ้าของบล็อกเทอร์มินัล การไหลตามผิว ฯลฯ จะกำหนดระยะห่างระหว่างบล็อก ซึ่งก็คือระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของขั้วหนึ่งกับขั้วถัดไป (รูปที่ 2) ในที่สุด นักออกแบบจะต้องมั่นใจว่าตัวเรือนสำหรับบล็อกเทอร์มินัลจะรองรับสายไฟซึ่งมีขนาดระบุไว้ใน American Wire Gauge (AWG) โดยทั่วไป

รูปที่ 2: ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของบล็อกขั้วต่อ ซึ่งเป็นหนึ่งในเกณฑ์การเลือกของนักออกแบบวงจร คือ ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของขั้วหนึ่งกับขั้วถัดไป (ที่มาของภาพ: WAGO)

จะต้องนำประสิทธิภาพทางไฟฟ้ามาพิจารณาร่วมกับพารามิเตอร์เชิงกลและหน่วยเมตริกอื่นๆ ก่อนที่จะเลือกบล็อกเทอร์มินัล ตัวอย่างเช่น บล็อกเทอร์มินัล PCB ซีรีย์ 2601 ของ WAGO นั้นมีขนาดกะทัดรัดและไม่ต้องใช้เครื่องมือ ช่วยให้สามารถยุติการเชื่อมต่อสายไฟขนาด 26 AWG ถึง 14 AWG ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย อาศัยเทคโนโลยีการเชื่อมต่อ Push-In CAGE CLAMP ® ที่ได้รับสิทธิบัตรของ WAGO ตัวนำแบบเส้นแข็งและเส้นเล็กพร้อมปลอกหุ้มจะเชื่อมต่อกันโดยการดันเข้าไปในบล็อก

ด้วยความสามารถในการเชื่อมต่อแนวตั้งหรือแนวนอนกับ PCB และระยะห่างของพินเพียง 3.5 มม. ทำให้ซีรีย์ 2601 ใช้พื้นที่บอร์ดน้อยมาก ซีรีย์ 2601 ทำให้บล็อกเทอร์มินัล PCB ที่ติดตั้งคันโยกของ WAGO เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์ในภาคสนาม ไม่ว่าประสิทธิภาพจะอยู่ในระดับใดก็ตาม การเดินสายโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือนั้นใช้งานง่ายทั่วโลก และเทคโนโลยีคันโยกช่วยให้มั่นใจได้ว่าจุดสัมผัสจะปลอดภัยเสมอ ซีรีย์นี้มีการใช้งานในแหล่งจ่ายไฟ บอร์ดควบคุม การผลิตอุปกรณ์/การเชื่อมต่ออุปกรณ์ โมดูลอินเทอร์เฟซ เซ็นเซอร์ บ้านอัจฉริยะ และบอร์ดควบคุม

บทสรุป

บล็อกเทอร์มินัลเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างความสมบูรณ์และประสิทธิภาพของวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน เมื่อทำการเลือก วิศวกรออกแบบจะต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ รวมทั้งการใช้งาน ความคลาดเคลื่อนของแรงดันไฟและกระแสไฟฟ้า และกลไกการเชื่อมต่อเชิงกล บล็อกเทอร์มินัลแบบกดเข้าที่มีปุ่มปลดคันโยกนั้นใช้งานง่ายเป็นพิเศษ เนื่องจากให้การเชื่อมต่อที่รวดเร็ว สม่ำเสมอ และเชื่อถือได้