TEHNICI DE IMPURIFICARE CONTROLAT

TEHNOLOGII DE CABLARE CU FIRE CABLAJE CU FIRETehnologie electronic - Curs 81n realizarea echipamentelor electronice, un loc important n volumul de munc i preul de cost revine lucrrilor de montare i asamblare a componentelor i blocurilor funcionale. Aceste operaii includ dispunerea i fixarea pieselor pe suporturi i realizarea interconexiunilor ntre terminale n conformitate cu schema electric. Astfel, realizarea circuitelor presupune n primul rnd realizarea contactelor electrice ntre terminale sau ntre terminale i conductoarele de conexiune. Prin realizarea unui contact electric se nelege alturarea sau mbinarea a dou conductoare astfel nct s se asigure circulaia curentului electric. Uneori, pentru realizarea con-tactului electric se folosesc piese distincte de conductoare acestea sunt numite tot contacte. Acelai termen desemneaz i elementele, piesele, care asigur trecerea curentului electric. Tehnologie electronic - Curs 82Dup frecvena conectrilor, se deosebesc:

1. Contacte permanente, care pot fi:

contacte inamovibile, care pot fi desfcute numai prin distrugerea elementelor; exemple tipice sunt contactele realizate prin sudare, strivire, sertizare;

contacte amovibile n anumite condiiuni, care pot fi desfcute fr distrugerea elementelor dar cu ajutorul unor scule speciale; aa sunt contactele prin lipire, rsucire, cu cleme.

2. Contacte prin fie, capabile s reziste la cel puin 1000 de acionri (nchideri/deschideri) dar numai n lipsa curentului prin contact; exemple sunt: mufe, conectori.

3. Contactele ntreruptoare, care suport cel puin 106 acionri n prezena curentului prin contacte; aa sunt ntreruptoarele i comutatoarele de variate tipuri.

Tehnologie electronic - Curs 83In electronic, contactele au diverse utilizri:

Contactele inamovibile se folosesc frecvent n fabricarea componentelor, pentru fixarea terminalelor, a conductoarelor de legtur la teminalele circuitelor integrate etc.

Contactele amovibile n anumite condiii sunt utilizate mai des la fabricarea montajelor, la asamblerea circuitelor pe cablaje imprimate, uneori i la fabricarea componentelor.

Contactele prin fie sunt utilizate de regul pentru interconectarea subansamblelor.

Contactele ntreruptore sunt folosite pe alimentri, pentru comutarea cilor de curent, a funciilor i operaiilor.

Pentru realizarea contactelor ntre terminalele fielor se utilizeaz conductoare, filare sau imprimate. Totalitatea conductoarelor de interconexiune dintr-un montaj, circuit, aparat electronic, formeaz cablajul sistemului respectiv.

Tehnologie electronic - Curs 84Cablaje cu fire Conductoarele electrice pentru inteconexiuni pot fi: filare (cabluri) sau imprimate. In prezent, aproape toate conductoarele de interconexiune se realizeaz din cupru electrotehnic, cu mare puritate (peste 99,5%). De regul, dup tragerea n fire se procedeaz la o recoacere care face metalul ductil (moale) i i reduce rezistivitatea ( 0,017210-6 m). Pentru unele utilizri (de ex. pentru wrapping) se folosete cupru tras la rece (fr recoacere), mai elastic, cu rezistivitate ceva mai mare ( 0,017810-6 m). Conductoare din alte metale (Au, Ag, ...) se folosesc n circuite integrate i foarte rar n alte aplicaii. In schimb, adesea conductoarele din cupru sunt metalizate, prin acoperire cu o pelicul subire din metal greu oxidabil (Ag, Au, ...) sau cu oxid cu mic (Sn) i care favorizeaz lipirea (Ag, Sn). Tehnologie electronic - Curs 85Conductoarele filare Cablurile masive, izolate sau nu, metalizate (stanate, argintate) sau nu, sunt din cupru recopt (moale, rezistivitate mic) sau tras la rece (mai elastic, cu rezistivitate ceva mai mare). Conductoarele masive au flexibilitate redus i nu suport ndoiri sau rsuciri repetate.

Cablurile liate, sunt formate din mai multe fire (3 ...15 fire, 0,1 ... 0,5mm) strnse n mnunchi i uor torsadate. De regul sunt izolate (n prezent numai n plastic) i pot fi cu un mnunchi sau mai multe, metalizate sau nu. Aceste conductoare au flexibilitate mai bun i sunt folosite pentru conectarea pieselor mobile.

Cablurile bifilare, trifilare sau multifilare, constau din mai multe conductoare, de regul liate, puse n paralel i izolate n ansamblu sau cu izolaiile lipite, formnd cabluri rotunde sau tip panglic. Tehnologie electronic - Curs 86Tipuri de cabluri de interconexiune Tehnologie electronic - Curs 8

7 Izolaia cablurilor filareIzolaia cablurilor filare se realizeaz cu: pelicul de email, cu email i estur impregnat sau nu, sau cu mas plastic. Cablurile izolate cu email (pelicule de 8 50m) se folosesc pentru bobinajele transformatoarelor i mainilor electrice, a bobinelor releelor etc.Cablurile izolate cu mas plastic sunt, de departe, cele mai folosite pentru conexiuni. De regul izolaia este colorat sau cu benzi colorate, pentru identificarea traseelor. Cele mai folosite mase plastice sunt: PVC (policlorura de vinil) - cea mai utilizat, PVF (polifluorura de vinil, Kynar) i PTFE (politetrafluoretilena, Teflon); alte materiale se folosesc rar. Izolaia din plastic are dou funcii: izoleaz electric cile de curent i asigur rezisten-a mecanic a conductorului. Tehnologie electronic - Curs 88Izolaia de lucru asigur funcionarea unui cablu ca i cale de curent separat de altele i se dimensioneaz n funcie de tensiunea maxim admis (de exemplu, izolaia din PVC de 0,5mm grosime suport cel puin 500V). Cablurile care au numai izolaie de lucru se monteaz n locuri inaccesibile oamenilor (de exemplu n interiorul aparatelor). Izolaia de protecie se monteaz peste izolaia de lucru, prin ngroarea acesteia sau ca izolaie separat, cu funcia de a rezista la atingeri i aciuni accidentale mecanice (tiere, abraziune), pentru realizarea electrosecuritii. Astfel de cabluri se folosesc n locuri accesibile oamenilor (de exemplu pentru alimentarea aparaturii electrocasnice). Tehnologie electronic - Curs 89Arbori de cabluA doua funcie a izolaiei const n asigurarea rezistenei la solicitri mecanice, deoarece cuprul este foarte puin rezistent la aceste solicitri; ndoirile i torsadrile repetate, vibraiile, provoac ruperea firelor din cupru cu diametre sub 2mm i chiar mai mari. Se impune ca mijloacele de fixare mecanic a cablurilor s fie astfel nct toate solicitrile mecanice s fie preluate de izolaie. In principal pentru creterea rezistenei mecanice, dar i pentru a avea un control al traseelor, adesea se folosesc arbori de cablu. In cazul unor trasee simple, este suficient nmnunchierea firelor i legarea cu sfoar (matisare) sau inele. In cazul unor trasee complicate, cu dimensiuni mari, firele se strng n mnunchi, se leag cu sfoar (matisare) i se impregneaz cu lac pentru rigidizare. Aceti arbori se construiesc pe machete (matrie) din lemn sau plastic cu tifturi sau cuie pentru ghidare, care reproduc la scara 1:1 traseul urmat de arbore n echipament; capetele firelor se las libere pentru a fi conectate. Dup rigidizare, arborii se scot de pe matrie se monteaz n echipament i se fixeaz cu cleme sau inele. Frecvent, firele sunt diferit colorate iar capetele se marcheaz. Tehnologie electronic - Curs 810Arbore de cablu Tehnologie electronic - Curs 8

11Curentul maxim admis Conductoarele filare sunt caracterizate n principal prin curentul maxim admis i prin tensiunea maxim suportat de izolaie. Aceste caracteristici sunt eseniale pentru cureni i tensiuni mari (peste 0,1A, peste 24V). In cazul curenilor slabi, cablurile se aleg dup alte criterii, precum rezistena mecanic, traseul spaial, pre de cost etc. Curentul maxim admis depinde de diametrul conductorului i condiiile de rcire. Intr-un conductor cu lungime l i diametru d, prin efect Joule, se produce o putere sub form de cldur: Pp=RI2, unde rezistena este:Tehnologie electronic - Curs 8

12Curentul n funcie de densitatea de curent j (A/m2), este :

In final:

Tehnologie electronic - Curs 813Datorit Pp conductorul se nclzete la Tc mai mare dect temperatura ambiant Ta. La echilibru termic, puterea produs este egal cu puterea disipat (evacuat prin rcire) Pd. Puterea disipat se evacueaz prin suprafaa exterioar a conductorului i, n condiii de rcire date, este proporional cu suprafaa exterioar i cu diferena de temperatur Tc Ta: Pp=(Tc-Ta)dlTehnologie electronic - Curs 814Tensiunea maxim admis depinde de natura i grosimea izolaiei i este indicat n cataloage. De exemplu, izolaia din PVC de 0,8mm admite Umax 750Vef iar izolaia din Kynar de 0,12mm (cabluri pentru wrapping) admite Umax 150Vef.

Cablurile ecranate formeaz o categorie aparte. Acestea sunt formate din:

un conductor central, masiv sau liat;

izolaia din jurul conductorului central;

un conductor cilindric exterior realizat din mpletitur din srm de cupru (tres), din band (folie) din cupru (rar din aluminiu) sau din fire de cupru paralele nfurate pe izolaia din jurul conductorului central;

izolaia exterioar de protecie.

Tehnologie electronic - Curs 815Conductorul central este masiv la cablurile de RF sau liat la cablurile de AF. De regul, este din cupru. In cazul particular al cablurilor coaxiale pentru sondele de osciloscop cu intrare pe 1M, conductorul este foarte subire (0,1 0,2mm), din material rezistiv (manganin), asigurnd o rezisten de 20 200, pentru reducerea efectelor reflexiilor; conductorul este instalat ondulat n tubul izolator, pentru asigurarea flexibilitii.

Tehnologie electronic - Curs 8

16Izolaia interioar se execut din:

aer, cu rondele distaniere, care asigur pierderi foarte mici dar diametrele sunt mari i flexibilitatea redus;

din mas plastic extrudat, folie sau extrudat cu bule de aer, din PVC (pentru AF), polistiren sau teflon (pentru RF).

Ecranul, conductorul cilindric exterior, este realizat de obicei din mpletitur din fire de cupru (tres). Cu ct ochiurile sunt mai mici, cu att radiaia electromagnetic (radiat sau ptruns) este mai redus, efectul de ecranare mai pronunat. Pentru frecvene foarte mari, se folosesc cabluri dublu ecranate cu tres sau cu folie. Tehnologie electronic - Curs 817Cablurile coaxiale se caracterizeaz prin impedana caracteristic Z0 i constanta de atenuare , dat de obicei n uniti logaritmice (dB/m, dB/10m, dB/100m dB/km). Uneori se specific i parametrii liniei C0 (pF/m) i L0 (nH/m), constanta de propagare (ntrziere) (ns/m, s/km). Exist o mare varietate de cabluri coaxiale, cu Z0 = 50 ... 100 (rar mai mici, foarte rar mai mari). Cablurile pentru JF au tresa mai rar i C0 = 100 ... 300pF/m iar cele pentru RF au tresa cu ochiuri mici i C0 = 50 ... 100pF/m. Uneori, pentru JF se realizeaz cabluri coaxiale duble sau triple: dou trei cabluri coaxiale n acelai nveli de plastic protector sau, rar, dou trei caburi n acelai ecran. Pentru aplicaii speciale se realizeaz cabluri cu seciune dreptrunghiular, cu raportul latura mare/latura mic = 2 ... 10; acestea au L0 mic i n consecin Z0 mic (4...20) Tehnologie electronic - Curs 818Tehnologii de cablare cu fire In cel mai vechi procedeu de cablare, componentele se fixau pe un suport (asiu), izolant sau metalic, cu cleme, uruburi, piulie etc. Legturile ntre terminale se executau cu fire izolate sau nu. Unele componente se montau direct ntre terminalele unor piese. Datorit dezavantajelor evident, acest procedeu nu mai este folosit n producia industrial. Tehnologie electronic - Curs 819Un progres s-a nregistrat prin folosirea plcilor i regletelor din materiale izolante (textolit, pertinax, ceramic) pe care se monteaz prin ncastrare sau capsare, capse, cose sau cleme metalice folosite pentru contacte electrice. Piesele se monteaz prin lipirea terminalelor pe contacte iar conexiunile se realizeaz direct ntre terminale sau cu fire. Montajele astfel realizate, sunt ordonate, au rcirea bun, bun rezisten mecanic i fiabilitate. Din aceste motive, procedeul este i azi folosit n circuite care lucreaz la tensiuni mari i/sau necesit rcire bun. Tehnologie electronic - Curs 820

Reglete izolante cu cose, capse i cleme de contact i un montaj pe reglete cu cleme Tehnologie electronic - Curs 821Procedeul wire-wrap Tehnologie electronic - Curs 8Un procedeu de cablare cu fire inventat prin 1965 i destul de utilizat n prezent, este cel numit wire-wrap (wrapping). In acest procedeu se folosesc pini pentru wrapping ncastrai n suport izolant, pe care se nfoar strns conductorul de conexiune. Pinii sunt din metal elastic (bronz fosforos, alam, oel, ...) acoperii cu aur, argint sau staniu, cu seciune ptrat (de regul) sau triunghiular cu muchii tioase. Conductorul care se nfoar pe pini este din cupru tras la rece (pentru elasticitate) argintat sau stanat (mai puin recomandabil). Izolaia este din teflon, Kynar, PVC sau Nylon, cu grosime mic (0,15 0,3mm). Conductorul este nfurat foarte strns pe pin, cu o scul special. Ca urmare, muchiile cresteaz puin conductorul iar pinul este puin torsadat. Ca urmare, apar fore elestice care asigur un contact foarte bun i fiabil (mult mai fiabil dect contactul prin lipire). Pentru a nu se rupe cuprul la vibraii, se execut i 0,5 ... 1,5 ture cu conductor izolat. Pe un pin se pot conecta mai multe fire, n funcie de lungimea acestuia i grosimea firului. 22Procedeul de cablare wire-wrap Tehnologie electronic - Curs 8

23Pinii au latura de 0,5 ... 1mm, lungimea 15 ... 25mm i sunt plasai n ochiurile inei reele cu pasul 2,54 ... 5,08mm (0,1 ... 0,2inches) o densitate foarte bun de contacte pe cm2. Infurarea se execut cu scule speciale, manuale, electrice sau pneumatice. Testele au artat c o nfurare poate fi desfcut i refcut de circa 50 de ori. Procedeul wire-wrap se folosete pentru interconectarea subansamblelor, cnd sunt necesare multe conexiuni ntre puncte ndeprtate spaial, cnd conductoarele urmeaz trasee complicate; un exemplu este la interconectarea registrelor din centralele telefonice. Avantajele procedeului sunt: asigur o mare densitate de contacte pe unitatea de suprafa, permite automatizarea execuiei, asigur contacte bune i foarte fiabile iar depanarea este uoar.Dintre dezavantaje, mai importante sunt: necesit pini i conductoare anume fabricate, impune atenie din partea lucrtorilor cnd pinii sunt foarte apropiai (apare oboseala, sunt posibile erori). Procedeul este aplicabil n joas frecven i n sisteme digitale cu vitez mic i medie. Tehnologie electronic - Curs 824Alte tehnici de interconectare cu fire Tehnologie electronic - Curs 8 Alte procedee de interconectare cu fire frecvent utilizate n electronic sunt: cu contact cu urub; cu elemente de contact (papuci, cose, cleme) fixate (sertizate, lipite) pe conductor.

Contactele cu urub se pot face prin nfurarea firului n jurul urubului sau prin introducerea firului n gaura din piesa de contact. In primul caz este obligatorie folosirea a cel puin o aib; n ambele cazuri se recomand i aibe antideurubare (grower). De asemenea, se recomand imobilizarea firului cu bride sau cleme, montate pe poriunea izolat.

25Contactele cu elemente de contact fixate pe conductor folosesc papuci, cose, cleme, cu variate forme i dimensiuni. Fixarea conductorului se face de obicei prin strivire cu cleti speciali, fr lipire (de obicei) sau prin strivire i lipire, rareori numai prin lipire. Este obligatorie imobilizarea mecanic pe poriunea izolat a conductorului, strivind parial izolaia. Tehnologie electronic - Curs 8

26