Pourquoi choisir des blocs de jonction à levier dans les circuits imprimés

Les circuits imprimés, unités constitutives des circuits électroniques, sont composées de plusieurs éléments. Un bloc de jonction est l'un de ces éléments et relie deux fils ou un fil et une carte dans des circuits électriques ou électroniques. Divers facteurs électriques, mécaniques et autres déterminent les critères de sélection des blocs de jonction.

Écosystème informatique favorisant l'utilisation des blocs de jonction

Alors que de plus en plus d'entreprises, même celles qui utilisaient auparavant des chaînes de fabrication traditionnelles, deviennent axées sur les données, l'IoT industriel (IIoT) se développe pour s'adapter à ce changement. Le nombre de dispositifs IoT dans le monde devrait atteindre 40 milliards d'ici à 2030.

Outre l'essor de l'IoT, les tendances suivantes stimulent une demande accrue d'une variété de composants électriques et électroniques :

• Industrie 4.0 et 5.0 : l'IIoT et les robots sont les pierres angulaires de la fabrication avancée. Ils requièrent de nombreux capteurs et équipements électroniques pour lire les données des machines et transmettre les informations en vue de leur traitement. La croissance de l'automatisation industrielle stimule la demande de circuits électroniques et, par conséquent, de blocs de jonction.
• IA et edge computing : les opérations IIoT acheminaient les données vers le cloud pour le traitement, mais cette situation est en train de changer avec la nécessité de prendre des décisions en une fraction de seconde, en temps réel. L'utilisation de l'IA en périphérie a augmenté la demande en calcul haute performance, qui, à son tour, implique des circuits sophistiqués et complexes.
• Décarbonisation et électrification de l'économie : avec l'intensification de la tendance à la décarbonisation, un nombre croissant de circuits électriques seront mis en service dans diverses applications, notamment les véhicules électriques et hybrides et les réseaux de distribution d'énergie.

Dans ce contexte plus large d'augmentation des circuits électriques et électroniques, les blocs de jonction vont également enregistrer une demande croissante. Le marché mondial des blocs de jonction devrait atteindre 5,2 milliards de dollars d'ici à 2027, avec un TCAC de 5,7 %.

Mécanismes de connexion des blocs de jonction

Les blocs de jonction peuvent être classés en différentes catégories, et l'une de leurs caractéristiques distinctives est le mécanisme utilisé pour établir les connexions. Un bloc de jonction à vis utilise une vis pour maintenir un fil en place. Le mécanisme à bouton-poussoir consiste à appuyer sur un bouton, à insérer un fil et à relâcher le bouton pour bloquer le fil.

Dans un bloc de jonction enfichable, l'utilisateur pousse simplement le fil à l'intérieur et une pince à ressort le bloque en place. C'est ainsi que fonctionnent les blocs de jonction de circuits imprimés à levier série 2601 de WAGO grâce à la technologie de connexion Push-In CAGE CLAMP® brevetée de WAGO. Pour établir la connexion, l'utilisateur pousse le fil en place. Pour dégager le fil, l'utilisateur soulève le levier, relâchant ainsi la pression sur la pince (Figure 1). Grâce au fonctionnement simple de basculement vers le haut et vers le bas, le bloc de jonction à levier est facile et rapide à utiliser.

Figure 1 : Les leviers sur les blocs de jonction permettent de garantir des connexions faciles et rapides grâce à un mécanisme simple qui bloque les fils et les maintient en place. (Source de l'image : WAGO)

Avantages des connexions à levier

Le bloc de jonction à levier offre plusieurs avantages significatifs par rapport aux autres mécanismes de verrouillage :

• Fonctionnement sans outil : le fait de ne pas avoir à utiliser de tournevis pour serrer les fils rend l'assemblage plus rapide et plus efficace. Les applications qui nécessitent des changements de câbles fréquents, comme les installations sur le terrain ou le prototypage en laboratoire, bénéficient particulièrement de l'utilisation de blocs de jonction à levier.
• Réduction des contraintes sur les fils : l'équipement est susceptible de durer plus longtemps car les fils ne sont pas vissés et, par conséquent, moins sujets à l'usure. La connexion et la reconnexion des fils sont plus faciles et moins contraignantes sur les circuits, ce qui améliore la durée de vie.
• Utilisation de la force appropriée : les mécanismes à vis pour les connexions de blocs de jonction peuvent être exposés à un serrage excessif. Une pression accrue due à un serrage excessif peut endommager les fils plus rapidement, réduisant ainsi la durée de vie des composants électriques et électroniques. Grâce aux blocs de jonction enfichables avec levier, l'opérateur n'a plus besoin de deviner la force nécessaire pour maintenir les fils en place.
• Connexions plus robustes et régulières : les mécanismes à vis présentent également un risque de desserrage des connexions, susceptible d'entraîner des signaux défectueux et une perte de données. L'utilisation d'un bloc de jonction à technologie enfichable garantit des connexions régulières qui ne varient pas en fonction de l'expertise du technicien. La régularité et les connexions à contact intégral rendent ces blocs de jonction particulièrement utiles dans les environnements exposés à de fortes vibrations comme la fabrication industrielle et l'aérospatiale.
• Flexibilité et compatibilité : lorsqu'ils sont intégrés à des circuits électriques plus grands, les capteurs IoT produisent généralement un mélange hétérogène de fils, qui doivent tous être connectés pour transmettre des données et des signaux. L'utilisation de blocs de jonction enfichables avec levier est compatible avec différents types de fils : pleins, divisés ou à brins fins.
• Facilité d'utilisation : la présence d'un levier de déverrouillage pour les fils du bloc de jonction permet d'évaluer plus facilement l'état verrouillé ou déverrouillé de la connexion. Les indications visuelles et tactiles facilitent l'utilisation et réduisent les risques d'erreur lors de la configuration de circuits complexes.

L'inspection et la maintenance sont également facilitées par la structure modulaire de chaque unité de bloc. Les conceptions modulaires permettent également de remplacer les fils plus rapidement. Les techniciens n'ont pas besoin de démonter et de remplacer des cartes entières lorsqu'ils effectuent des modifications. Ils peuvent se concentrer sur les sections spécifiques exigeant une intervention et remplacer les modules de manière sélective.

Choisir le bloc de jonction approprié

Avec l'augmentation de la complexité et de la demande de circuits, la recherche du bloc de jonction approprié pour connecter les fils se concentrera probablement sur des unités capables de fonctionner dans des conditions environnementales extrêmes et d'être conditionnées dans des facteurs de forme plus compacts.

Les critères à prendre en compte avant de choisir un bloc de jonction incluent le courant et la tension que les circuits doivent supporter. Les concepteurs prévoient généralement une certaine marge dans les chiffres (150 % de la valeur nominale requise) avant de sélectionner un produit. Le nombre de pôles détermine le nombre de circuits que le bloc de jonction peut accueillir. La tolérance de tension/courant, la fuite en surface, etc., du bloc de jonction déterminent le pas du bloc de jonction, c'est-à-dire la distance entre le centre d'un pôle et le suivant (Figure 2). Enfin, les concepteurs doivent s'assurer que le boîtier du bloc de jonction peut accepter les fils, une taille généralement spécifiée en AWG (American Wire Gauge).

Figure 2 : Le pas du bloc de jonction, l'un des critères de sélection pour les concepteurs de circuits, est la distance entre le centre d'un pôle et le suivant. (Source de l'image : WAGO)

Les performances électriques doivent être prises en compte avec les paramètres mécaniques et d'autres mesures avant de choisir un bloc de jonction. Par exemple, les blocs de jonction de circuits imprimés à levier série 2601 de WAGO sont compacts et ne nécessitent aucun outil, permettant la terminaison simple et rapide des fils de 26 AWG à 14 AWG. Grâce à la technologie de connexion Push-In CAGE CLAMP® brevetée de WAGO, les conducteurs pleins et divisés avec ferrules peuvent être connectés par simple insertion dans le bloc.

Avec la possibilité d'être connectée verticalement ou horizontalement au circuit imprimé et avec un espacement des broches de seulement 3,5 mm, la série 2601 occupe un espace minimal sur la carte. La série 2601 de blocs de jonction de circuits imprimés équipés de leviers de WAGO est idéale pour la connexion de dispositifs sur le terrain, quelle que soit la classe de performances. Le câblage sans outil est intuitif pour une utilisation dans le monde entier, et la technologie à levier garantit un point de contact toujours sécurisé. Cette série trouve des applications dans les alimentations, les tableaux de commande, la fabrication/connexion de dispositifs, les modules d'interface, les capteurs et la maison intelligente.

Conclusion

Les blocs de jonction sont essentiels pour établir l'intégrité et les performances des circuits électriques et électroniques complexes. Lors de la sélection d'un modèle, les ingénieurs de conception doivent prendre en compte divers facteurs, notamment l'application, les tolérances de tension et de courant, et les mécanismes de connexion mécanique. Les blocs de jonction enfichables à levier sont particulièrement faciles à utiliser car ils garantissent des connexions rapides, régulières et fiables.