Czym są złącza IDC i dlaczego są potrzebne?



Opracowanie materiału izolacyjnego, który można czysto i precyzyjnie przebić bez rozdzielania poza strefę przekłucia, było jednym z wielu osiągnięć, które doprowadziły do masowego stosowania złączy IDC. Ponieważ w kablu taśmowym występuje kilka żył, jednocześnie można stworzyć wiele zakończeń, dlatego kable IDC są czasami nazywane złączami do masowego zaciskania. Aby połączenia były niezawodne, pierwsze IDC wykorzystywały jedynie przewody lite, ale postęp techniczny wkrótce umożliwił wykorzystanie w IDC również splotek.

Jest dostępnych wiele standardowych wersji parowania męskiego i żeńskiego. Należą do nich złącza lutowane na płytce drukowanej, a także te, które zwisają swobodnie i zaciskają koniec kabla. W ten sposób zespół kablowy IDC można podłączyć do złącza montowanego na płytce lub do innego kabla IDC.

Na przykład 61201023021 firmy Würth to dwurzędowe, 10-stykowe, prostokątne złącze gniazda IDC (żeńskie) o rastrze 2,54 milimetra (mm), które jest zaciśnięte na kablu (ilustracja 3). Jeśli zamiast tego potrzebny jest męski wtyk, dostępne jest pasujące złącze IDC 61201025821 firmy Würth (ilustracja 4). Zarówno do wtyków męskich, jak i żeńskich, dostępne są odpowiednie złącza, które montuje się na płytkach drukowanych w celu zakończenia ścieżki kabel-płytka. Należy pamiętać, że chociaż są to złącza 10-stykowe, seria gniazd i złączy IDC WR-BHD firmy Würth obejmuje również złącza 60-stykowe.

Złącza IDC i płaskie kable taśmowe są dostępne w szerokim zakresie pozycji i konfiguracji. Zakres ten obejmuje rozstaw styków (raster) 0,050 cala (1,27mm) lub 0,10 cala (2,54mm), a także różną liczbę wtyków. Maksymalny prąd znamionowy wynosi zwykle od 1 ampera (A) do 3A przy dostępnych przekrojach drutu od cienkich 30AWG do grubszych 22AWG. Dostępne są również złącza IDC dla połączeń DB-xx dla powszechnie używanych kiedyś rozmiarów DB-25, DB-15 i DB-9 (wspólne dla interfejsów RS-232).

Niektóre segmenty przemysłu korzystają z określonych typów złącz IDC, dzięki czemu można wymiennie podłączać urządzenia różnych producentów. Na przykład w branży komputerów PC wykorzystywane są następujące standardy:

• 3,5-calowe dyski twarde IDE do komputerów PC: raster 2,54mm, 40 wtyków, 2×20 (2 rzędy po 20 styków)
• 2,5-calowe dyski twarde IDE do notebooków: raster 2,00mm, 44 wtyki, 2×22
• SCSI 8-bit: raster 2,54mm, 50 wtyków, 2×25
• SCSI 16-bit: raster 1,27 mm, 68 wtyków, 2×34

W wypadku wszystkich powyższych złączy producent komputera zazwyczaj dołącza żeńskie złącze IDC na jednym końcu kabla taśmowego z pasującym męskim gniazdem lub złączem szpilkowym na płycie głównej komputera. Istnieją również złącza o pojedynczym styku stosowane z pojedynczymi przewodami w kostkach wciskowych okablowania telefonicznego. Technik może wykonać połączenie w terenie za pomocą specjalnego narzędzia do wciskania izolowanego drutu wykorzystującego ostre zaciski w jednym pożądanym miejscu styku.

Przejście na jednoczęściowe złącza parowane IDC

Może wydawać się oczywiste, a nawet nieuniknione, że wielostykowy zespół kablowy IDC wymaga odpowiedniego złącza i rzeczywiście jest tak od dawna. Istnieje jednak nowsza metoda, która eliminuje żeńską połówkę złącza (gniazdo) i zamiast tego wykorzystuje płytkę drukowaną jako pasujące złącze (ilustracja 5).

Taka jest zasada działania kabla taśmowego REDFIT IDC SKEDD z serii kabli IDC firmy Würth Elektronik. Złącze jest przymocowane do płaskiego kabla taśmowego, jak w przypadku każdego kabla IDC, a następnie jest podłączane bezpośrednio do odpowiednio dobranych i metalizowanych otworów lub przelotek na płytce drukowanej. Rezultatem jest niezawodne połączenie przy niższych kosztach z mniejszą liczbą punktów styku i mniejszą liczbą etapów montażu.

Jest to nielutowane, ręcznie podłączane, odwracalne złącze, co oznacza, że można je odłączyć bez specjalnych narzędzi, w przeciwieństwie do niektórych wtyczek lub zatrzasków, których nie można odłączyć bez specjalnego narzędzia lub użycia siły przez użytkownika (ilustracja 6). Oparte jest ono na rastrze 1,27mm - często nazywanym „półrastrem” - i jest dostępne w wersji od 4 do 20 (parzyste liczby) styków na złącze - przykładowe specyfikacje: 10-stykowa wersja 49017671012 firmy Würth.

Złącze REDFIT IDC SKEDD jest przeznaczone do zastosowań takich jak elektronika użytkowa, instalacje systemów energii słonecznej, elektronika przemysłowa i projekty inżynierii mechanicznej wymagające okablowania. Sprzedawca gwarantuje właściwe działanie przez co najmniej 10 cykli parowania w warunkach polowych i 25 cykli na stanowisku roboczym, gdzie panują lepsze warunki środowiskowe.

To świetny wybór w wypadku wielu produktów, które nie będą demontowane, z wyjątkiem być może jednorazowej naprawy lub modernizacji. Rezystancja styku całego układu wynosi 10 miliomów (mΩ) przy maksymalnej obciążalności prądowej i napięciu znamionowym odpowiednio 1A i 100V. Kable 28AWG (1,27mm) można w razie potrzeby podłączyć poza zakładem lub w fabryce.

Usprawnienia w zakresie materiałoznawstwa

Aby wykonać początkowe i wielokrotne cykle parowania, pasujące styki REDFIT IDC SKEDD są do siebie dopasowane tak, aby nie dochodziło do plastycznego odkształcenia metalu, jak to ma miejsce w niektórych konstrukcjach styków. W przeciwieństwie do tego styk SKEDD składa się z dwóch ramion połączonych na wierzchołku, a elastyczne ramiona widełkowe zachowują sprężystość nawet po włożeniu i wykonaniu połączeń, zapewniając odwracalność połączenia (ilustracja 7).

Pod koniec procesu łączenia sztywność elastycznego styku SKEDD osiąga najwyższą wartość. W tym stanie normalna siła zestyku jest wystarczająco wysoka, aby przerwy sygnału z powodu obciążenia mechanicznego nie były dłuższe niż 1 mikrosekunda (µs).

Może się wydawać, że styki i technologia SKEDD są tylko wyrafinowanym usprawnieniem od dawna stosowanej technologii połączeń zatrzaskowych, ale wcale tak nie jest. W przypadku połączeń zatrzaskowych w powlekany otwór przelotowy wciska się lity styk. Wysoka siła tarcia między stykiem a przelotką tworzy na zimno jednorodną spoinę między powierzchniami, zapewniając integralność elektryczną i mechaniczną. Jednak podczas tego procesu powlekany otwór przelotowy ulega również deformacji, a usunięcie litego wtyku przerywa ciągłość połączenia.

W wypadku zastosowania technologii połączeń wciskanych z wtykami elastycznymi zamiast litych, metalizowany otwór przelotowy pozostaje nienaruszony, ale z kolei deformacji ulega sam materiał wtyku. Chociaż możliwe jest usunięcie elastycznego wtyku, ponieważ połączenie mechaniczne nie jest tak mocne jak w wypadku wtyku litego, sam wtyk zostaje uszkodzony i nie można go użyć ponownie.

W przeciwieństwie do tego, elastyczne dopasowanie i brak plastycznego odkształcenia zarówno styku, jak i metalizowanej przelotki w rozwiązaniu SKEDD sprawia, że pasująca para może zostać podłączona ponownie bez deformacji, a czterokierunkowy styk zwiększa niezawodność (ilustracja 8).

Ilustracja 8: W przeciwieństwie do technologii połączenia zatrzaskowego z litymi lub elastycznymi wtykami, w której odkształceniu ulega przelotka lub wtyk, w rozwiązaniu SKEDD nie odkształca się ani styk ani przelotka. Ma to kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodnego ponownego połączenia złącza i jego styków. (Źródło ilustracji: © Würth Elektronik)