Por qué elegir bloques de terminales en circuitos impresos

Las placas de circuitos impresos, unidades de construcción de circuitos electrónicos, constan de varios componentes. Un bloque de terminales es una de esas piezas que conecta dos cables o un cable y una placa en circuitos eléctricos o electrónicos. Diversos factores eléctricos, mecánicos y de otro tipo determinan los criterios de selección de bloques de terminales.

El ecosistema informático que impulsa el uso de bloque de terminales

A medida que más empresas, incluso las que solían operar líneas de fabricación tradicionales, se orientan hacia los datos, el IoT industrial (IIoT) crece para adaptarse a este cambio. Se espera que el número de dispositivos IoT en todo el mundo alcance los 40,000 millones en 2030.

Además del auge del IoT, las siguientes tendencias están estimulando una mayor demanda en el uso de una variedad de componentes eléctricos y electrónicos:

• Industria 4.0 y 5.0: IIoT y los robots son piedras angulares de la fabricación avanzada. Ambos requieren numerosos sensores y equipos electrónicos para leer los datos de la máquina y transmitir la información para su procesamiento. El crecimiento de la automatización industrial está impulsando la demanda de circuitos electrónicos y, en consecuencia, de bloques de terminales.
• AI y edge computing: Las operaciones IIoT han enviado los datos a la nube para su procesamiento, pero esto ha ido cambiando con la necesidad de tomar decisiones en tiempo real y en fracciones de segundo. El uso de la AI en los extremos ha aumentado la demanda de computación de alto rendimiento, lo que, a su vez, exige circuitos sofisticados y complejos.
• Descarbonización y electrificación de la economía: A medida que se intensifique el impulso hacia la descarbonización, se pondrán en servicio más circuitos eléctricos a través de diversas aplicaciones, como vehículos eléctricos e híbridos y redes eléctricas.

En este contexto más amplio de crecimiento de los circuitos eléctricos y electrónicos, los bloques de terminales también registrarán una demanda creciente. Se prevé que el mercado mundial de bloques de terminales alcance los 5,200 millones de dólares en 2027, con un crecimiento interanual del 5.7%.

Mecanismos de conexión para bloques de terminales

Los bloques de terminales pueden clasificarse en diferentes categorías y una de sus características distintivas es el mecanismo empleado para realizar las conexiones. Un bloque de terminales de tipo tornillo utiliza un tornillo para sujetar un cable en su lugar. Un mecanismo de pulsador consiste en pulsar un botón, insertar un cable y soltar el botón para que el cable quede sujeto en su sitio.

En un bloque de terminales tipo push-in, el usuario solo tiene que introducir el cable y una abrazadera de resorte lo bloquea en su sitio. Así funcionan los bloques de terminales para tarjeta de la serie 2601 de WAGO con palancas mediante la técnica de conexión Push-In CAGE CLAMP® patentada por WAGO. Para realizar la conexión, el usuario empuja el cable hasta colocarlo en su sitio. Para liberar el cable, el usuario gira la palanca hacia arriba, aliviando la presión sobre la abrazadera (figura 1). La sencilla operación de subir y bajar hace que el bloque de terminales de palanca sea fácil y rápido de usar.

Figura 1: Las palancas de los bloques de terminales ayudan a garantizar conexiones rápidas y sencillas mediante un mecanismo simple que sujeta los cables y los mantiene en su sitio. (Fuente de la imagen: WAGO)

Ventajas de las conexiones por palanca

El bloque de terminales accionado por palanca ofrece un importante conjunto de ventajas frente a otros mecanismos de bloqueo:

• Funcionamiento sin herramientas: No tener que utilizar un destornillador para apretar los cables hace que el montaje sea más rápido y eficiente. Las aplicaciones que requieren cambios frecuentes de cableado, como las instalaciones de campo o los prototipos de laboratorio, se benefician especialmente del bloque de terminales de palanca.
• Menos tensión en los cables: Es probable que los equipos duren más porque los cables no están atornillados y, por tanto, están menos sujetos a desgaste. Conectar y volver a conectar los cables es más fácil y menos agotador para los circuitos, lo que mejora su vida útil.
• La fuerza justa: Los mecanismos de atornillado para conexiones de bloques de terminales corren el riesgo de apretarse en exceso. El aumento de la presión debido a un apriete excesivo puede dañar los cables con mayor rapidez, disminuyendo la vida útil de los componentes eléctricos y electrónicos. Los bloques de terminales por presión con desbloqueo por palanca eliminan la necesidad de adivinar la cantidad de fuerza necesaria para mantener los cables en su sitio.
• Conexiones más fuertes y consistentes: Los mecanismos atornillados también corren el riesgo de conexiones sueltas, lo que provoca señales defectuosas y pérdida de datos. El uso de un bloque de terminales con tecnología de sujeción push-in garantiza conexiones consistentes que no cambian con la experiencia del técnico. La consistencia y las conexiones de contacto total hacen que estos bloques de terminales sean especialmente útiles en entornos de alta vibración, como la fabricación industrial y la industria aeroespacial.
• Flexibilidad y compatibilidad: Cuando se integran con circuitos eléctricos más grandes, los sensores IoT probablemente producirán una mezcla no uniforme de cables, todos los cuales necesitan conexiones para transmitir datos y señales. El uso de bloques de terminales con desbloqueo por palanca es compatible con distintos tipos de cable: sólido, trenzado o de hilo fino.
• Facilidad de uso: al disponer de una palanca de desbloqueo para los cables del bloque de terminales, resulta más fácil calibrar el estado bloqueado o desbloqueado de la conexión. Las pistas visuales y táctiles facilitan el uso y reducen la posibilidad de cometer errores al configurar circuitos complicados.

La inspección y el mantenimiento también son más fáciles gracias a la estructura modular de cada unidad de bloque. Los diseños modulares también permiten cambiar los cables con mayor rapidez. Los técnicos no tienen que arrancar y sustituir placas enteras cuando realizan cambios; en su lugar, pueden centrarse en las secciones específicas que necesitan trabajo y sustituir los módulos de forma selectiva.

Selección del bloque de terminales adecuado

A medida que aumente la complejidad y la demanda de circuitos, la búsqueda del bloque de terminales adecuado para conectar cables se centrará probablemente en unidades que puedan funcionar en condiciones ambientales extremas y empaquetarse en factores de forma más pequeños.

Los criterios que hay que tener en cuenta antes de elegir un bloque de terminales son la corriente y la tensión que deben soportar los circuitos. Los diseñadores suelen dejar cierto margen en las cifras (150% de la clasificación necesaria) antes de seleccionar un producto. El número de polos determina el número de circuitos que puede alojar el bloque de terminales. La tensión/corriente admisible del bloque de terminales, la línea de fuga, etc., determinan el paso del bloque, que es la distancia entre el centro de un polo y el siguiente (Figura 2). Por último, los diseñadores tienen que asegurarse de que la carcasa del bloque de terminales pueda alojar los cables, un tamaño que suele especificarse en American Wire Gauge (AWG).

Figura 2: El paso del bloque de terminales, uno de los criterios de selección para los diseñadores de circuitos, es la distancia entre el centro de un polo y el siguiente. (Fuente de la imagen: WAGO)

Antes de elegir un bloque de terminales, hay que tener en cuenta el rendimiento eléctrico, los parámetros mecánicos y otros parámetros. Por ejemplo, los bloques para tarjetas de la serie 2601 de WAGO con palancas son compactos y no requieren herramientas, lo que permite una terminación rápida y sencilla para cables de 26 AWG a 14 AWG. Gracias a la técnica de conexión Push-In CAGE CLAMP® patentada por WAGO, los conductores rígidos y flexibles con puntera se conectan introduciéndolos en el bloque.

Con la posibilidad de conectarse vertical u horizontalmente a la placa de circuito impreso y con una separación entre patillas de solo 3.5 mm, la serie 2601 ocupa un espacio mínimo en la placa. Con la serie 2601, WAGO sigue ofreciendo una selección única de bloques de terminales para tarjetas de circuito impreso equipados con palanca, ideales para la conexión de aparatos en campo, independientemente de la clase de rendimiento. El cableado sin herramientas es intuitivo para su uso en todo el mundo y la tecnología de palanca garantiza que el punto de contacto esté siempre seguro. La serie encuentra aplicaciones en fuentes de alimentación, paneles de control, fabricación de dispositivos/conexiones de dispositivos, módulos de interfaz, sensores, hogares inteligentes y paneles de control.

Conclusión:

Los bloques de terminales son cruciales para establecer la integridad y el rendimiento de circuitos eléctricos y electrónicos complejos. A la hora de elegir uno, los ingenieros de diseño deben tener en cuenta varios factores, como la aplicación, las tolerancias de tensión y corriente y los mecanismos mecánicos de conexión. Los bloques de terminales enchufables con desbloqueo por palanca son especialmente fáciles de utilizar, ya que proporcionan conexiones rápidas, uniformes y fiables.