اختيار المكونات المناسبة لتجميع الكابلات أو توصيل الأسلاك

يعد تجميع الكابلات / تسخير الكابلات أحد المكونات الرئيسية لأي نظام إلكتروني أو كهربائي – ولكنه عادةً ما يكون أحد المكونات الأخيرة التي يجب معالجتها. عند تصميم نظام ، يجب معالجة مجموعة الكابلات في وقت مبكر من مرحلة التصميم قدر الإمكان للسماح بتحديد أفضل تصميم للتطبيق المطروح. سيتم تضمين العديد من المكونات في تصميم التجميع وسيكون لكل مكون تأثير على أداء مجموعة الكابلات النهائية أو مجموعة الأسلاك. إذا تم استخدام تجميع إما مفرط التصميم أو غير مصمم بشكل كافٍ ، فستكون هناك عواقب سلبية لأداء النظام النهائي.

 

بعض الأسئلة الأولية التي تحتاج إلى إجابة هي تلك المرتبطة بالبيئة التي سيتم استخدام التجميع فيها. على سبيل المثال ، إذا كان سيتم استخدام مجموعة الكبل في تثبيت ديناميكي ، مما يعني أنه سيتعرض إلى حد ما من الثني ، ستحتاج مكونات التجميع إلى أن تكون قادرة على تحمل المرونة المتوقعة. يجب مراعاة نفس الخيارات إذا كان سيتم استخدام التجميع في بيئة قاسية ، أو إذا كان سيتم استخدام التجميع في بيئة غرفة نظيفة ، أو إذا كان سيتم استخدام التجميع في مكان يتعرض فيه لأشعة الشمس أو الرطوبة .

 

سنناقش في هذه المقالة الخيارات المختلفة التي يجب مراعاتها عند تصميم مجموعة كبلات أو مجموعة أسلاك. خيارات مثل أفضل المواد لاستخدامها لتلبية توقعات تركيب التجميع ، وطريقة الإنهاء المناسبة لنوع الإشارة التي سيتم إرسالها عبر التجميع ، وشهادات السلامة التي سيحتاج التجميع إلى الامتثال لها بناءً على البيئة.

موصل أو دوائر

سيتم تحديد عدد ونوع الدوائر أو الموصلات التي يتم تضمينها في التجميع من خلال التطبيق الذي سيتم استخدام التجميع فيه. تتوفر العديد من الخيارات لنوع المواد الموصلة المستخدمة ، والجدل المستخدم لبناء الموصل ، والطلاء تطبق على المواد الموصلة.

 

مادة الموصل الأكثر تنوعًا والأكثر استخدامًا هي النحاس. النحاس متوافق مع العديد من الطلاءات لتأخير التآكل وللمساعدة في عملية الإنهاء. إذا كان هناك قلق من المزيد من قوة الانكسار للموصل ، تتوفر خيارات مثل الفولاذ المغطى بالنحاس وسبائك النحاس. لا تزال هذه المواد تستخدم النحاس ولكنها تضيف إما الفولاذ أو السبائك مثل الكادميوم والكروم والزركونيوم لزيادة كل من المرونة وقوة الانكسار. في بعض التطبيقات المحدودة ، يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ كموصل ، على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ في حد ذاته مادة موصلة رديئة عند مقارنتها بالنحاس وقد يلزم طلاءه لتحسين توصيله.

 

يعتبر النحاس العاري عرضة للتآكل من التعرض للجو ، لذلك يتم طلاء معظم الموصلات بطبقات مختلفة لتأخير التآكل وللسماح باستخدام النحاس في تركيبات أكثر صرامة. يعتبر القصدير أحد أكثر الطلاءات شيوعًا ، والذي يستخدم لتأخير تآكل النحاس العاري ، وهو الطلاء الأقل تكلفة ، ويساعد في عملية الإنهاء. إذا كان من المقرر استخدام مجموعة الكابلات في البيئات التي ستشاهد فيها درجات حرارة أعلى ، فيمكن تطبيق الطلاءات مثل الفضة أو النيكل والسماح باستخدام الموصل بشكل موثوق لدرجات حرارة 200 درجة مئوية و 260 درجة مئوية على التوالي.

 

يمكن إنشاء الموصلات المستخدمة في التجميع من خيط صلب واحد فقط من مادة موصلة أو يمكن بناؤها من العديد من الموصلات الأصغر. تم تطوير الموصلات المجدولة كوسيلة للتغلب على صلابة الأسلاك الصلبة وتأتي في العديد من الاختلافات ، وسيحدد تطبيق التجميع نوع البناء الذي يجب استخدامه. بالنسبة لأي موصل بحجم معين ، كلما زاد العدد وقطر الخيوط أصغر ، زادت مرونة الموصل.

يجب تصميم كل موصل لتجميع الكابلات للاستخدام المحدد الذي يتوقع رؤيته. على سبيل المثال ، إذا كان الموصل سيوفر الطاقة ، فيجب مراعاة مقدار التيار الذي سيحمله قبل تحديد حجم الموصل المراد استخدامه. إذا كان من المتوقع أن يسمح الموصل بنقل الإشارة ، فيجب مراعاة سرعة الإشارة وطول التجميع لتحديد البناء الصحيح للموصل.

 

 

العوازل الأولية / الأغماد

تتوفر العوازل إما في تركيبات Thermoset أو Thermoplastic ، وكما هو الحال مع بنية الموصل ، سيتم تحديد المادة والسمك والنوع المستخدم في عازل الموصلات الأولية من خلال التطبيق الذي سيتم استخدام مجموعة الكابلات فيه. المواد متاحة لتلبية مجموعة واسعة من التطبيقات والبيئات. بعض المجالات الحرجة التي يجب معالجتها هي درجة حرارة التشغيل التي سيتعرض لها التجميع ، ونوع ومستوى الجهد الذي يتوقع أن يحمله التجميع ، ومدى قسوة البيئة التي سيتم تركيب التجميع فيها ، وما هي الأنواع من المواد الكيميائية / السوائل التي سيخضع لها التجميع ، كلها اعتبارات تحتاج إلى معالجة.

 

تتوفر المواد التي تسمح بتشغيل التجميع في درجات الحرارة القصوى من -65 درجة مئوية إلى + 200 درجة مئوية أو أعلى. أحد العوامل التي يجب معالجتها عند التفكير في درجات الحرارة هو ما إذا كان التجميع سيكون في حالة ديناميكية أو ثابتة ، مما يعني أن التجميع سيكون عرضة للحركة وإذا كان الأمر كذلك في أي درجة حرارة. سيحتاج التجميع الذي سيكون في حالة ديناميكية في درجات الحرارة القصوى إلى المزيد من المركبات القوية لتمكينه من العمل بشكل صحيح.

 

ستحدد أيضًا كمية التيار أو الجهد الذي سيطلب من مجموعة الكبل حملها نوع العزل الذي سيتم استخدامه. هناك عوازل غير قادرة على التعامل مع التيارات العالية لفترات طويلة من الزمن.

 

إذا كانت إشارات السرعة العالية مرسلة ، فإن بعض العوازل سوف يتم “تربيتها” باستخدام إما عملية رغوة كيميائية أو عملية رغوة حقن الغاز. ستعمل عملية الرغوة هذه على تغيير العزل عن طريق إنشاء فقاعات هواء في العزل مما يسمح بمرور إشارة عالية السرعة دون إعاقة.

 

يمكن تلوين العزل الأساسي وتمييزه لأغراض التعريف في الكابلات التي تحتوي على أكثر من الموصل. يتم الانتهاء من التلوين باستخدام مادة تلوين يتم مزجها مع المركب أثناء مرحلة البثق الأولية. طريقة إضافية لتحديد الهوية هي إما عن طريق طباعة رقم على العازل أو عن طريق تطبيق شريط ، والذي يمكن أن يكون طوليًا أو حلزونيًا أو في شكل نطاقات حلقية.

 

 

التواء / كابلات الموصلات

اخترع ألكسندر جراهام بيل في عام 1881 ، وتم لف الأسلاك لإلغاء التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) من المصادر الخارجية. مشكلة الضوضاء الأكثر شيوعًا هي مع الكابلات المستخدمة في الاتصالات السلكية واللاسلكية حيث تكون الأزواج الموجودة في نفس الكبل بجوار بعضها البعض لمسافات طويلة. بسبب القرب ، يمكن للزوج الواحد إحداث تداخل في زوج مجاور وهذه الضوضاء مضافة على طول الكبل. يعيق التواء أزواج الكبلات هذا التأثير نظرًا لأن الأزواج تكون قريبة من بعضها البعض فقط في نصف الالتواء. إذا كان سيتم استخدام التجميع للاتصالات أو ينبغي النظر في أزواج ملتوية لنقل إشارة البيانات لإزالة أي خطر للضوضاء أو تأثير EMI على أداء التجميع.

 

يتم أيضًا ربط الموصلات أو الأزواج الملتوية معًا. الكابلات هي عملية تصنيع حيث يتم لف الموصلات أو الأزواج حلزونيًا معًا أو “كبلات” معًا. تخدم الكابلات عدة أغراض ، فهي توفر تجميعًا أكثر مرونة وتنتج أيضًا تكوينًا دائريًا يسمح بتجميع طرفي ممتع من الناحية الجمالية.

التدريع

لمزيد من التحكم في كل من EMI / RFI ، يمكن تطبيق الدروع الشاملة بمجرد توصيل الموصلات / الأزواج معًا. هناك عدة خيارات للدروع الشاملة ولكل منها مزايا وعيوب. أحد أكثر الدروع شيوعًا هو رقائق معدنية ملتصقة بدعامة بوليستر ، تُعرف باسم درع رقائق معدنية. درع الرقائق هو أقل تكلفة للتطبيق ، ولديه مرونة جيدة إلى حد ما ولكن ليس جيدًا في الحياة المرنة ، وهو جيد في الترددات العالية ولكنه أقل فعالية عند الترددات المنخفضة.

 

خيار آخر للدرع الشامل سيكون درع جديلة. يتكون هذا النوع من الدروع من العديد من الأسلاك ذات القطر الصغير التي يتم “مضفر” بها على قلب الكابل باستخدام معدات متخصصة تُعرف باسم braiders. هذا النوع من الدرع أعلى تكلفة من درع الرقائق ، وهو أكثر صعوبة في الإنهاء من درع الرقاقة ، ولكنه يوفر تدريعًا أفضل عند الترددات المنخفضة ويوفر حياة مرنة أفضل.

 

نوع مختلف من الدرع هو درع حلزوني حيث يتم لف الأسلاك ذات القطر الصغير حول قلب الكابل. يوفر هذا النوع من الدروع مرونة ممتازة مع عمر مرن طويل ولكنه ضعيف في الحماية عند الترددات العالية ويصعب إنهاءه.

 

تأتي أفضل حماية ضد التداخل الكهرومغناطيسي / تداخل التردد الراديوي (EMI / RFI) من مزيج من الواقيات الرقيقة والجديلة. يوفر هذا المزيج حماية ممتازة على جميع الترددات ، ويسهل إنهاءه ، ولكنه عادةً ما يكون الخيار الأكثر تكلفة.

 

الغلاف الخارجي

عند الانتهاء من بناء قلب الكابل ، يتم وضع غلاف خارجي أو سترة. هذه السترة عبارة عن غطاء واقي ومطلوب أن يكون مثبطًا للهب لتلبية متطلبات UL و / أو CSA. يمكن أيضًا استدعاء الغلاف الخارجي ليكون صعبًا ماديًا لحماية الكابل من البيئات القاسية ، ويكون مرنًا للسماح بحركة التجميع أثناء التثبيت وأثناء دورة حياة الجهاز المثبت عليه ، ويكون مقاومًا كيميائيًا ، و لتكون شبه موصلة في بعض التطبيقات.

 

يمكن تصنيع الغلاف من العديد من المواد المختلفة مع نوع المادة المستخدمة اعتمادًا على البيئة التي سيتم فيها تركيب التجميع. يعتبر PVC المركب الأكثر استخدامًا وفعالية من حيث التكلفة قيد الاستخدام حاليًا. المواد الأخرى التي لا يمكن استخدامها هي المنتجات القائمة على اليوريثان والتي تستخدم في تطبيقات الخدمة الشديدة ، والمنتجات القائمة على المطاط الصناعي والتي تعد بديلاً مقبولاً للمطاط في العديد من التطبيقات ، ومركبات الفلوروكربون التي توفر مقاومة جيدة للغاية للحريق والمتانة المادية ، والمواد القائمة على السبائك التي تقدم خصائص العديد من المواد المختلفة التي سبق ذكرها ، وأخيرًا المواد غير الهالوجينية توفر دخانًا منخفضًا ، وسمية منخفضة ، وتولد حمضًا منخفضًا في حالة تعرضها للحريق.

 

 

موصلات / تخفيف الضغط

هناك العديد من الخيارات المتاحة لمصمم تجميع الكابلات عندما يتعلق الأمر بالموصلات التي سيتم استخدامها في التجميع. سيقود نوع وسرعة الإشارة التي يتم إرسالها إلى اختيار الموصل. على سبيل المثال ، إذا كان سيتم إرسال الطاقة من خلال التجميع ، فيمكن اختيار موصل من النوع المجعد ، أو إذا كان سيتم إرسال إشارة عالية السرعة ، فسيتم استخدام اتصال من النوع الملحوم أو اللحام. يمكن أن تكون خيارات الموصل محدودة بناءً على المعدات التي سيتم استخدام التجميع عليها. قد يكون هناك موصل تم اختياره وتثبيته بالفعل على الجهاز الذي سيتعين على التجميع التزاوج معه. إذا كان هذا هو الوضع ، فستكون خيارات الموصل محدودة للغاية.

 

هناك خيار آخر سيحتاج مصمم تجميع الكابلات إلى القيام به وهو ما إذا كانت هناك حاجة إلى تخفيف الضغط. يوفر تخفيف الضغط نقطة انتقال من الكبل إلى منطقة الإنهاء ويمنع نقل الحمل المطبق على الكبل إلى النهايات التي تسبب فشل الإنهاء. هناك خيارات لتخفيف الضغط مثل التصميم الصلب أو المقسم. يوفر التصميم المقسم أكبر قدر من تخفيف الانحناء ولكن يصعب الحفاظ عليه نظيفًا إذا تم استخدامه في بيئات معقمة.

شهادة السلامة

يعد الموقع أحد الاهتمامات الرئيسية عند تصميم مجموعة الكابلات أو تسخير الأسلاك. العامل الرئيسي هو منطقة العالم حيث سيتم استخدام التجميع في نهاية المطاف ، وشهادات السلامة التي تعتبرها المنطقة المحددة بمثابة قانون ، والمعايير البيئية التي يجب أن تفي بها الجمعية.

 

لدى العديد من البلدان وكالات معاييرها التنظيمية والسلامة التي تفرض فحص واختبار الأجهزة الكهربائية. على سبيل المثال ، في أمريكا الشمالية UL و CSA هي وكالات معايير التنظيم والسلامة التي تحدد المبادئ التوجيهية للتركيبات.

 

خارج أمريكا الشمالية ، سيكون لدى معظم البلدان وكالاتها الخاصة التي تؤلف معايير التثبيت لبلدهم ، مع استخدام غالبية تلك البلدان IEC (اللجنة الكهروتقنية الدولية) ، CEE (اللجنة الدولية لقواعد الموافقة على المعدات الكهربائية) ، أو CENELEC (اللجنة الأوروبية لتوحيد المقاييس الكهربائية) كأساس للمبادئ التوجيهية.

 

هناك أيضًا معايير بيئية تحد أو تقيد استخدام المواد الخطرة في المنتجات. توجيهات REACH و RoHS هما معياران من هذه المعايير التي تحد من استخدام المواد الخطرة. بالإضافة إلى REACH و RoHS هي توجيهات WEEE. يحكم توجيه WEEE التخلص من المنتجات الإلكترونية والكهربائية وإعادة تدويرها عندما تكون المنتجات في نهاية عمرها الافتراضي.

 

بالإضافة إلى معايير السلامة والبيئة ، قد تحتاج التجميعات أيضًا إلى تلبية معايير الصناعة بناءً على معايير أداء محددة. اعتمادًا على التطبيق ، قد تحتاج مجموعة الكبلات إلى تلبية معايير مثل HDMI و SFP + و QSFP و TIA / EIA 568-C.2 أو قد يلزم التحقق من التجميع بواسطة خدمة اختبار مستقلة مثل ETL.

 

 

استنتاج

في الختام ، هناك عدد من العوامل التي يجب تحديدها عند تصميم مجموعة كبلات أو مجموعة أسلاك لتطبيقك. يجب معالجة كل مواصفات التصميم مقدمًا قبل أن يبدأ التصنيع. قد يؤدي تجاهل بعض هذه العوامل المهمة إلى الإضرار بأداء المنتج النهائي ويمكن أن يؤثر أيضًا على السعر إذا كان التصميم أكثر أو أقل. إذا كنت تقوم بتصميم منتج يتطلب تجميع كبلات ، فمن الأفضل دائمًا طرح جميع التفاصيل مع الشركة المصنعة الخاصة بك فيما يتعلق بالتطبيق الكامل للمساعدة في تحديد مجموعة الكابلات المناسبة التي تناسب احتياجات المنتجات النهائية الخاصة بك.

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول