מבוא
מחברים משמשים לחיבור חלקים של מעגלים יחד. בדרך כלל משתמשים במחבר כאשר יכול להיות שיהיה צורך בעתיד לנתק את חלקי המעגלים: כניסות חשמל, ציוד הקפי, או כרטיסים שיכול להיות שיהיה צורך להחליף.במדריך זה נעסוק בנושאים הבאים:
- טרמינולוגיה בסיסית של מחברים
- סיווג של המחברים לקטגוריות
- נדבר על ההבדלים בין המחברים בקטגוריות אלה
- נראה איך מזהים מחברים מקוטבים
- נברר אילו מחברים מתאימים יותר במשימות מסוימות
מדריכים מומלצים:
נושאים אלה יכולים לעניין אתכם לפני שתתחילו עם מדריך זה:טרמינולוגיה של מחברים
לפני שנסביר על כמה מהמחברים הנפוצים, בואו נבין את הטרמינולוגיה המשמשת לתיאור המחברים.סוג המחבר (Gender)
סוג המחבר (באנגלית מין המחבר - Gender) מתייחס לשאלה האם המחבר נכנס לתוך מחבר אחר או להפך, ובדרך כלל מגדירים אותו כזכר או נקבה (ילדים, בקשו מההורים שלכם הסבר יסודי יותר). למרבה הצער, יש מקרים בהם מחבר מוגדר כ-"זכר" כאשר הוא נראה כמו נקבה. בסעיף הדוגמאות נצביע על כמה מחברים כאלה כשנעבור בפירוט על הסוגים ונסביר למה זה קורה.בתמונה: זכר (משמאל) ונקבה (מימין) של מחברים מסדרת PH 2.0mm של JST. במקרה זה הסוג/מין נקבע ע"י המוליכים.
קוטביות (Polarity)
את רוב המחברים אפשר לחבר רק בכיוון אחד. תכונה זו נקראת קוטביות, ולמחברים שיש להם אמצעים מסויימים כדי למנוע חיבור בצורה לא נכונה נקראים מקוטבים (polarized), או לפעמים (keyed).בתמונה: תקע קיר מקוטב בצפון אמריקה. יש לו שני להבים ברוחב שונה, כך שאפשר להכניס אותו לשקע רק בכיוון אחד.
מגעים (Contact)
המגעים הם החלקים שעושים את העבודה של המחבר. אלה הם חלקים מתכתיים הנוגעים אחד בשני ויוצרים חיבור חשמלי. זהו גם המקום לבעיות: החיבורים יכולים להתלכלך או להתחמצן, או שהקפיציות הנדרשת כדי להחזיק את החיבורים יחד יכולה לדעוך עם הזמן.אפשר לראות את המגעים של המחבר הזה בבירור בתמונה:
מרווח (Pitch)
הרבה מחברים מורכבים ממערך של מגעים בתבנית שחוזרת על עצמה. המרווח (pitch) של מחבר הוא המרחק בין מרכז מגע אחד למרכז של המגע השכן. זה חשוב, כי יש הרבה משפחות של מחברים שנראים מאוד דומה, אבל יש להם מרווח שונה בין המגעים, כך שזה יכול להיות קשה לדעת מהו המחבר הנגדי למחבר שאתם צריכים.המרווח בין הפינים בארדואינו סטנדרטי הוא 0.1" (2.54 מ"מ):
מחזורי חיבור (Mating cycles)
למחברים יש אורך חיים מוגדר, וחיבור וניתוק שלהם זה מה ששוחק אותם. המפרט הטכני בדרך כלל מציג את המידע הזה בתור מחזורי חיבור (mating cycles), ונתון זה משתנה מאוד מטכנולוגיה לטכנולוגיה. אורך החיים של מחבר USB יכול להיות אלפים או עשרות אלפי פעמיים, כאשר למחבר בין כרטיסים שמיועד להיות בתוך מוצר אלקטרוני יכול להיות מוגבל לעשרות פעמים. חשוב שתבחרו מחבר עם אורך חיים מתאים ליישום.צורת התקנה (Mount)
מאפיין זה יכול להיות מבלבל. המושג "התקנה" יכול להתייחס למספר דברים: איך המחבר מורכב לשימוש (על פנל, תלוי על חוטים, מולחם למעגל), באיזו זווית המחבר ביחס להתקנה שלו (ישר או בזווית), או איך הוא מחובר מכנית (לשונית הלחמה, על המעגל SMT, דרך חור PTH). נדון בנושא זה בדוגמאות לגבי כל מחבר בנפרד.דוגמאות של צורות התקנה שונות לאותו מחבר עגול (משמאל לימין): הלחמה על מעגל, תלוי על חוטים, הרכבה על פנל:
Strain relief
כשמחבר מחובר ללוח או כבל, החיבורים החשמליים שלו נוטים להיות קצת שבריריים. נהוג לספק סוג של הגנה ומנגנון שמעביר את הכוחות שפועלים על המחבר לחלק שהוא חזק יותר מבחינה מכנית מאשר החיבורים החשמליים השבריריים. ושוב, יהיו דוגמאות טובות בהמשך.שקע אוזניות 3.5 מ"מ(⅛") שמגיע עם שרוול מחובר לכבל כדי למנוע מהכוחות הפועלים על הכבל להגיע ישירות למגעים החשמליים:
מחברי USB
מחברי USB מגיעים בשתי תצורות: מארח (host) וציוד היקפי (peripheral). בתקן של ה-USB יש הבדל בין השניים ואפשר לראות את זה על הכבלים והתקנים. אבל, לכל מחברי ה-USB יש כמה דברים משותפים:- קיטוב (Polarization) - מחבר USB יכול להיות מוכנס רק בכיוון אחד. אפשר כנראה להכניס אותו בכוח, אבל זה בוודאות יגרום נזק למכשיר. (תוספת: אולי חוץ מהמקרה של ה-USB-C החדש).
- 4 קווים - לכל מחברי USB יש לפחות 4 קווים (לחלק יהיו 5, ול-USB 3.0+ יהיו אפילו יותר). קווים אלה משמשים להעברת מתח, אדמה ושניים לנתונים (D+ ו- D-). מחברי USB נועדו להעביר 5V, עד 500mA (ובתקנים החדשים הרבה מעבר לזה).
- סיכוך (Shielding) - מחברי USB מסוככים, כך שישנה מעטפת מתכתית שהיא לא חלק מהמעגל החשמלי. זה חשוב כדי לשמור על האות בסביבה עם הרבה "רעש חשמלי".
- חיבור חשמלי בריא - חשוב שחיבור של קווי המתח יתבצע לפני חיבור קווי הנתונים כדי להינמע מלספק את המתח להתקנים דרך קווי הנתונים. כל מחברי ה-USB תוכננו מתוך התחשבות בנושא זה.
- יציקת strain relief - לכל כבלי USB יש יציקת פלסטיק גדולה יותר מהמחבר כדי למנוע עומס על הכבל שעלול לפגוע בחיבורים החשמליים.
בתמונה: כבל USB מאריך עם כמה מהתכונות נפוצות של מחברי USB מסומנות:
מחברי USB-A
USB-A נקבה הוא סוג המחבר הסטנדרטי ל"מארח" (host). תמצאו מחברים כאלה במחשב, רכזת, או כל מכשיר אחר שהתקנים חיצוניים אמורים להיות מחוברים אליו. אפשר למצוא גם כבלים מאריכים ל-USB עם מחבר USB-A נקבה בצד אחד ו-USB-A זכר בצד השני.בתמונה: חיבורי USB-A נקבה בצד של מחשב. המחבר הכחול עומד בתקן USB3.0:
USB-A זכר הוא סוג המחבר הסטנדרטי ל"התקן". לרוב כבלי ה-USB יהיה קצה אחד המסתיים עם מחבר USB-A זכר. להתקנים רבים (כמו מקלדת או עכבר), יהיה כבל מובנה המסתיים במחבר USB-A זכר. אפשר גם למצוא מחברי USB-A זכר המורכבים על הלוח, להתקנים כמו מקלות זכרון.
בתמונה: שני מחברי USB-A זכר, אחד על כבל 4-ראשי של SparkFun ושני על כרטיס פיתוח AVR Stick:
מחברי USB-B
USB-B נקבה הוא מחבר סטנדרטי להתקן חיצוני. הוא גדול ומגושם, אבל חזק, ולכן משתמשים בו בהתקנים בהם הגודל הוא לא בעיה, זהו מחבר מעודף כדי לספק חיבור נשלף לתקשורת USB. בדרך כלל זהו מחבר המורכב בתוך חור (PTH) על המעגל, כדי לספק אמינות מקסימלית, אבל יש גם אפשרויות הרכבה על לוח (SMD).כרטיסי ארדואינו, כולל ה-UNO הזה, השתמשו כבר הרבה זמן במחבר USB-B נקבה, בגלל המחיר והאמינות:
USB-B זכר כמעט תמיד אפשר למצוא רק בקצה של כבל. כבלי USB-B נמצאים בכל מקום והם זולים, מה שתורם עוד יותר לפופולריות של חיבור ה-USB-B.
בתמונה: מחבר USB-B זכר בקצה כבל USB של 4 ראשים:
מחברי USB-Mini
חיבור USB-Mini היה הניסיון הראשון להקטין את גודל מחבר ה-USB להתקנים קטנים יותר. מחבר USB-Mini נקבה בדרך כלל אפשר למצוא על התקנים קטנים (נגן MP3, טלפונים ישנים, כונן קשיח חיצוני קטן), ואלה בדרך כלל מחברים להחלמה על הלוח (SMD), שמוותרים על החוזק תמורת גודל. מחברי USB-Mini הוחלפו בהדרגה במחברי USB-Micro.בתמונה: מחבר USB-Mini נקבה על כרטיס פיתוח Protosnap Pro Mini:
USB-Mini זכר הוא עוד מחבר שאפשר למצוא רק על כבל. כמו ה-USB-B, הוא מאוד פופולרי ואפשר למצוא כבלים זולים כמעט בכל מקום.
בתמונה: מחבר USB-Mini זכר בקצה כבל USB של 4 ראשים:
מחברי USB-Micro
ה-USB-Micro נוסף יחסית לא מזמן למשפחת ה-USB. כמו במקרה של USB-Mini, הדאגה העיקרית היא הקטנת המחבר, אבל ה-USB-Micro מוסיף גם קו חמישי לחיווי איטי, מה שאפשר שימוש בו לצורכי אפליקציות USB-OTG (On-The-Go), מקרים בהם מכשיר יכול לשמש גם כמארח (host) וגם כהתקן, בהתאם לנסיבות.את המחבר USB-Micro נקבה אפשר למצוא על הרבה התקנים, כמו מצלמות דיגיטליות ונגני MP3. האימוץ של מחבר ה-USB-Micro כסטנדרט להטענת טלפונים סלולריים וטאבלטים הפך את המטענים וכבלים למאוד נפוצים, ו-USB-Micro החליף כמעט לגמרי את ה-USB-Mini תוך שנים ספורות כמחבר USB קטן.
בתמונה: מחבר USB-Micro נקבה על כרטיס LilyPad Arduino USB:
USB-Micro זכר הוא גם מחבר שאפשר למצוא רק על כבל. ישנם שני סוגי כבלים עם חיבורי USB-Micro: אחד לחיבור מכשיר עם חיבור USB-Micro למארח (host) ואחד להפיכת חיבור USB-Micro נקבה ל-USB-A נקבה, כדי שישמש לחיבור מכשירים התומכים ב-USB-OTG.
בתמונה: מחבר USB-Micro זכר בקצה כבל USB של 4 ראשים:
כבל מתאם לחיבור מכשירים התומכים ב-USB-OTG שיש להם רק מחבר USB-Micro נקבה רגיל. שימו לב שלא כל מכשירי USB-OTG יעבדו עם מתאם כזה:
USB 3.0 micro-B
כבל USB 3.0 micro-B נראה דומה לכבל USB 2.0 micro-B, רק שהוסיפו לו עוד פינים לזוג קווי נתונים ואדמה.
USB 3.1 C
תקן USB-C מכניס 24 פינים לתוך מחבר USB. בשונה מגרסאות הקודמות שלו, גרסה זו היא הפיכה, אפשר להכניס את המחבר גם אם הופכים אותו. העיצוב של USB-C מאפשר להעביר זרמים גבוהים יותר מ-500mA למכשירים הזוללים שלכם.כבל USB 3.1 מ-A ל-C:
שימו לב:
תלוי בכבל, יכול להיות שלא כל הפינים מחוברים במחבר ה-USB-C. יש כבלים שמוגבלים לתקן ה-USB 2.0 עם רק 4 קווים, בשונה לתקן ה-3.1 המלא. תלוי בפורט ה-USB שאתם משתמשים, יכול להיות שתהיו גם מוגבלים בכמות הזרם שתוכלו לספק למכשיר שלכם.
אם אתם מחפשים מחבר USB, בדקו את המחלקה של מחברי ה-USB שלנו:
מחברי אודיו
קבוצה מוכרת נוספת של מחברים הם אלה המשמשים ביישומי אודיו-וידאו, כמו ה-RCA או האוזניות. אלה כנראה לא שייכים לאותה המשפחה, כמו המבחר של מחברי USB, אבל אנחנו נתייחס אליהם באותה הצורה.מחברים בסגנון "טלפון"
כנראה שתזהו מייד את הגרסה ה-⅛" (3.5 מ"מ) של המחבר הזה כמחבר שיש בקצה של אוזניות. למעשה מחברים כאלה מגיעים ב-3 גדולים נפוצים: ¼" (6.35 מ"מ), ⅛" (3.5 מ"מ) ו-2.5 מ"מ. גודל ה-¼" נמצאים בהמון שימושים בציוד המקצועי, לרוב הגיטרות החשמליות ולמגברים יש מחבר tip-sleeve (TS) ¼". מחבר ה-tip-ring-sleeve (TRS) ⅛" נפוץ מאוד באוזניות או יציאת אודיו על נגני MP3 או מחשבים. חלק מטלפונים ניידים יספקו מחבר tip-ring-ring-sleeve (TRRS) של 2.5 מ"מ לחיבור אוזניות שכוללות גם מיקרופון. הנה כמה מחברי אודיו שאפשר למצוא באתר שלנו:הזמינות הנפוצה של מחברים וכבלים מסוג זה הופכת אותם לאופציה טובה למטרות שונות. למשל, הרבה לפני ה-USB, מחשבון גרפי של Texas Instruments השתמש במחבר TRS בגודל 2.5 מ"מ כדי לתכנת אותו בצורה טורית. צריך להזכיר שמחברים מסוג tip-sleeve (קצה-שרוול) לא נועדו להעביר מתח. בזמן הכנסת המחבר, הקצה שלו והשרוול יכולים להתקצר לזמן קצר, מה שיכול לגרום נזק לספק המתח. היעדר סיכוך הופך אותם לאלטרנטיבה די גרועה לתקשורת נתונים מהירה, אבל אפשר להעביר תקשורת בקצב נמוך דרך מחברים אלה.
בתמונה: מחבר אוזניות TRS בגודל ⅛" (3.5 מ"מ). בדרך כלל הקצה (tip) והטבעת (ring) יעבירו אות סטראו והשרוול (sleeve) יהיה מחובר לאדמה:
שימו לב שלמחבר זה אין טבעת (ring):
זהו שקע ⅛" (3.5 מ"מ) להתקנה על לוח עם סימון פינים תואמים למחבר. כשהמחבר לא מוכנס לשקע, מפסק פנימי מחבר את הקווים של הקצה (tip) וטבעת (ring) לפינים הסמוכים להם (לא מסומנים), מה שמאפשר לזהות הכנסה של המחבר:
הנה כמה שקעי אודיו מהאתר:
מחברי RCA
זהו מחבר המוכר כמחבר סטריאו ביתי המועדף במשך עשורים רבים. מחבר ה-RCA הוצג בשנות ה-40 ע"י חברת RCA עבור פטיפונים ביתיים. המחבר מוחלף בהדרגה ע"י מחברי HDMI בתחום האודיו-וידאו, אבל הזמינות של המחברים והכבלים הופכת אותו למועמד טוב למערכות ביתיות. כנראה שיקח עוד הרבה זמן עד שהוא יעלם לגמרי.מחברי RCA נקבה בדרך כלל מותקנים על המכשירים, למרות שאפשר למצוא כבלים מאריכים עם מחברי נקבה בצד אחד. רוב מחברי ה-RCA מחוברים לאחד מ-4 סוגי אותות: component video (PAL או NTSC, תלוי איפה הציוד נמכר), composite video, אודיו סטריאו, או אודיו S/PDIF.
בתמונה: מחבר RCA נקבה לאות וידאו. בדרך כלל מחברים ל-PAL או NTSC יהיו בצבע צהוב:
את המחבר RCA זכר בדרך כלל אפשר למצוא על הכבלים.
בתמונה: מחברי RCA זכריים. צבעים אדום ולבן בדרך כלל משמשים להעברת אודיו, כאשר האדום מציין את הערוץ הימני:
מחברי מתח
יש הרבה סוגי מחברים שמעבירים מתח בנוסף לנתונים, אבל יש מחברים שמשמשים במיוחד לאספקת מתח למכשירים. הם משתנים מאוד לפי יישום וגודל, אבל אנחנו נתמקד כאן רק בכמה מהנפוצים ביותר.מחבר עגול / מחבר חבית (Barrel Connectors)
מחברים עגולים בדרך כלל אפשר למצוא במוצרי אלקטרוניקה זולים שאפשר לחבר אליהם שנאי מתח חיצוני. שנאים מאוד נפוצים וזמינים בהספקים ומתחים שונים, מה שהופך את המחברים העגולים לנפוצים מאוד לחיבור החשמל לפרוייקטים קטנים.את המחבר העגול נקבה (או שקע) אפשר למצוא בכמה צורות: מותקן על המעגל (SMD או דרך חורים), מורכב על כבל, או על פאנל. לחלק מהם יש חיבור נוסף המאפשר לזהות אם השנאי מחובר לשקע העגול או לא, מה שמאפשר לעקוף את הסוללות ולשמור על אורך החיים שלהם כשהמכשיר פועל על מתח חיצוני.
בתמונה: מחבר עגול נקבה. כשתקע לא מוכנס לתוך המחבר, הקו "insertion detection" יהיה מקוצר לקו השרוול (sleeve):
את המחבר העגול זכר, או תקע, בדרך כלל אפשר למצוא רק בתצורה שהוא מחובר לחוטים, ויש מספר צורות חיבור לקצוות של החוטים. אפשר להשיג גם מחברים שמגיעים עם החוט כבר מחובר אליו ביציקה.
בתמונה: מחבר עגול זכר, לחיבור לכל ספק כוח. שימו לב שמחבר השרוול מתוכנן להיתפס בלחיצה על הכבל כדי לספק הגנה מכנית נוספת (strain relief):
שימו לב: יש אפשרויות שונות להגדרת הסוג/מין (gender) של מחברים אלה. יש מקומות שמכינים את השקע בתור מחבר זכר בגלל הפין המרכזי והצד הנגדי הפוך. בדקו את התמונות של המוצרים ומפרטים כדי לוודא שאתם מקבלים את מה שאתם מחפשים!
למחברים עגולים יש רק שני מוליכים, בדרך כלל מכונים כ-"pin" או "tip" והשרוול (sleeve). כשאתם מזמינים מחבר מסוג זה, יש 3 מאפיינים שאתם צריכים לקחת בחשבון: קוטר פנימי (של הפין המרכזי בשקע), קוטר חיצוני (של השרוול בתקע) וקוטביות (האם המתח של השרוול גבוה או נמוך יותר מזה של ה-pin).
קוטר השרוול לרוב הוא 5.5 מ"מ או 3.5 מ"מ.
קוטר ה-pin תלוי בקוטר השרוול. לשרוול של 5.5 מ"מ הפין יהיה 2.5 מ"מ או 2.1 מ"מ. מה שאומר שתקע שתוכנן לפין של 2.5 מ"מ יכנס לשקע של 2.1 מ"מ, אבל החיבור לא יהיה טוב, אם בכלל. למחבר עם שרוול של 3.5 מ"מ הפין לרוב יהיה 1.35 מ"מ.
קוטביות הוא המאפיין האחרון שצריך לשים אליו לב. לרוב השרוול יחשב כ-0V והקצה יהיה עם מתח חיובי יותר מהשרוול. להרבה מכשירים יהיה ציור קטן המציין את הקוטביות שהמכשיר מצפה לקבל. חשוב להקפיד על הגדרות אלה, חיבור בצורה לא נכונה יכול לגרום נזק למכשיר.
אורך השרוול במחברים אלה הוא בדרך כלל 9.5 מ"מ, אבל אפשר למצוא גרסאות ארוכות וקצרות יותר. בכל המוצרים של SparkFun השרוול הוא 5.5 מ"מ עם מתח שלילי, והפין הוא 2.1 מ"מ עם מתח חיובי. אנחנו ממליצים להיצמד לסטנדרט הזה מכיוון שהוא הנפוץ ביותר בשוק.
תצורות קוטביות של שנאים עם מחבר עגול. קוטביות חיובית (קצה חיובי, שרוול 0V) היא התצורה הפופולרית יותר. התמונה מ-Wikipedia.
מחברי "Molex"
רוב הכוננים הקשיחים של מחשב, כוננים אופטיים והתקנים פנימיים אחרים מקבלים את החשמל דרך מה שנקרא מחבר "Molex". כדי לדייק, זהו מחבר Molex מסדרה 8981. Molex הוא למעשה שם של חברה שתכננה את המחבר הזה בשנות ה-1950, אבל השימוש הנפוץ בשם הזה מסתיר את העובדה הזו.מחברי Molex תוכננו להעביר הרבה זרם, עד 11A בכל פין. בפרוייקטים בהם דרוש הספק גבוה, כמו לדוגמה מכונת CNC או מדפסת תלת מימד, דרך מקובלת מאוד לספק את המתח לפרוייקט היא להשתמש בספק כוח של מחשב שולחני לחיבור של מערכות שונות דרך מחבר ה-Molex.
במחברי Molex הטרמינולוגיה של זכר ונקבה היא קצת מוזרה. מחבר נקבה בדרך כלל נמצא על קצה הכבל, שמוכנס למארז פלסטיק שמקיף את הפינים של מחבר הזכר. בדרך כלל החיבור הוא רק ע"י לחץ (press-fit) והוא מאוד מאוד הדוק. הם נועדו לחיבור/ניתוק רק כמה פעמים בודדות, לכן יהיו בחירה גרועה למערכות שהחיבור צריך להתבצע פעמים רבות.
בתמונה: מחבר Molex זכר. סוג/מין (gender) הפינים הפנימיים הוא זה שיקבע את סוג המחבר כולו:
מחבר Molex נקבה שאפשר למצוא בחלק מספקי הכוח:
מחבר IEC (מחבר קומקום)
כמו במקרה של Molex, זהו המקרה בו שם כללי של רכיב הפך להיות שם נרדף לפריט אחד ספציפי. מחבר IEC מתייחס בדרך כלל למחבר כניסת המתח שאפשר לראות על ספקי הכוח של מחשב שולחני. אם נדייק, זהו מחבר IEC 60320-1, דגם נקבה C13, דגם זכר C14.בתמונה: מחבר IEC C14 זכר בספק כוח חיצוני. שימו לב שבדומה למחברי Molex, מה שקובע את סוג/מין המחבר הם הפינים בתוך המארז:
מחבר IEC C13 נקבה הוא מחבר די סטנדרטי לכבל אספקת מתח. כבלים עם מחבר זה אפשר למצוא מסביב לעולם, בדרך כלל עם תקע המותאם לרשת החשמל המקומית בקצה השני:
מחברי IEC משמשים כמעט באופן בלעדי לאספקת מתח AC. דבר נחמד עם מחבר כזה בפרוייקט הוא שכבל IEC עם תקע המותאם לשקע המקומי הוא מאוד נפוץ.
מחבר JST
ב-SparkFun הרבה פעמים מזכירים את "מחבר JST 2.0mm". זוהי עוד הכללה של מוצר ספציפי. JST היא חברה יפנית שמייצרת מחברים באיכות גבוהה, והמחבר JST 2.0mm שבחרו להשתמש בו הוא מחבר מסדרת PH, שני פינים עם קיטוב.כל סוללות הליתיום בעלי תא אחד שמגיעות מ-SparkFun מגיעות עם מחבר זה כברירת מחדל, והרבה מהמעגלים כוללים מחבר כזה (או מקום להלחים את המחבר) כמקור מתח. יש לו יתרונות של גודל (קומפקטי), עמידות וקושי לחבר הפוך. עוד מאפיין, שיכול להיות יתרון או חסרון, תלוי איך מסתכלים על זה, הוא שקשה בטירוף לנתק אותם לאחר שהם מחוברים (שימוש זהיר בקאטר אלכסוני יכול לעזור). זה לא סביר שהחיבור יכשל תוך כדי שימוש, אבל זה אומר גם שניתוק הסוללה כדי להטעין אותה יכול לגרום נזק למחבר.
בתמונה: מחבר JST PH זכר עם 2 פינים על כרטיס LilyPad Arduino USB. ושוב, כמו במקרה של Molex הפינים בתוך המארז יקבעו את סוג/מין המחבר.
מחבר JST PH זכר ונקבה:
יש מחברי JST PH עם יותר משני חיבורים, אנחנו אפילו מוכרים כאלה. אבל השימושיים ביותר לצרכים שלנו הם בעלי 2 פינים המשמשים לחיבור סוללה.
מחברי SMA לאנטנה
הבא בתור הוא הסבר על השמות המבלבלים למחברי SMA. אם אתם מעדיפים לא להבין למה הסכימו לצורה הזו, פשוט תסתכלו על 4 תמונות הבאות ותמשיכו לפרק הבא. אחרת, קריאה מהנה.
מוסכמות למחברי RF
SparkFun משתמשת במחברים מסוג SMA על כמה כרטיסים שזקוקים חיבור עכבה של 50 אוהם לאנטנה חיצונית (GPS, Bluetooth, סלולרי, Nordic או XBee). אבל חלק מהכרטיסים משתמשים בסוג/מין וקוטביות שונה של מחבר ה-SMA. לכן, צריכים גם אנטנות שונות כדי להתאים לסוג/מין או קוטביות של מחברי ה-RF.יש 4 סוגים שונים של מחברי SMA המשתמשים בשילוב של סוג/מין, המתייחס לפין המרכזי וקוטביות, שמתייחס ל… האאא… כאן זה מתחיל להסתבך. ויקיפדיה מנסה להסביר את זה. אבל ממה שמצאנו, פעם היה עיצוב המקורי "הישן" של מחברי SMA.
מחברי SMA
עיצוב ה-SMA המקורי דרש שני מחברים תואמים:SMA זכר, פין במרכז, הברגה פנימית:
SMA נקבה, חור במרכז, הברגה חיצונית:
שני המחברים האלה תוכננו לשימוש יחד, אבל התגלתה בעיה עם תצורה זו וה-FCC התחיל מעבר לתאימות לתקן חלק 15. מה שכל זה אומר שכל מחברי ה-SMA עברו שינוי מין (הפין המרכזי). די מעצבן לכל אלה שצריכים להתאים אנטנה למכשיר RF. שינוי המגדר של ה-FCC נועד למנוע ממשתמשים ביתיים לפגוע בציוד RF (תחשבו על WiFi ביתי), כשהם מחברים את האנטנה. אם כל האנטנות היו מסוג נקבה, לא היתה להם דרך לשבור את הפין המרכזי.
ובכל זאת יש עקביות אחת: לכל האנטנות, כבלים או כל דבר אחר שמתחבר לחפץ נייח השתמשו באום עם הברגה פנימית, ולכל המכשירים הנייחים יש הברגה חיצונית. זה גם הכלל לכל המוצרים של SparkFun. כל האנטנות שלנו הן SMA זכר, או RP-SMA נקבה. כל הכרטיסים הם או SMA נקבה או RP-SMA זכר.
מחברי RP-SMA
הדבר היחיד שהשתנה עם התאימות לחלק 15 הוא הפין המרכזי, כך שהקוטביות התהפכה ונוצר "תקן חדש", חיבור SMA עם קוטביות הפוכה (RP-SMA). ה-RP (Reverse Polarity) נקרא אחרי "סוג/מין ההברגה" ויש לו פין מהסוג ההפוך.שתי התמונות הבאות הן של מחברים עם קוטביות הפוכה (RP-SMA).
RP-SMA זכר, חור במרכז, הברגה פנימית "זכרית":
RP-SMA נקבה, פין במרכז, הברגה חיצונית "נקבה":
אם למעגל אין חיבור u.FL לחיבור אנטנה חיצונית, כרטיסי RF של SparkFun ישתמשו בשילוב של התקן הישן (SMA) והחדש (RP-SMA):
תקשורת סלולרית ו-GPS (900/1700/1800MHz ו-1.57542GHz בהתאמה) בדרך כלל ישתמשו בתצורה הישנה: SMA זכר לאנטנות ו-SMA נקבה למודולים.
כל מה שהוא 2.4GHz (Bluetooth, ZigBee, WiFi, ו-Nordic) בדרך כלל ישתמשו בתצורה החדשה: RP-SMA זכר על האנטנות ו-RM-SMA נקבה על המודולים.
מקווים שאתם לא מבולבלים עוד יותר!
אם אתם מחפשים מחברי RF או אנטנה, בדקו את מה שיש לנו להציע.
מחברי שורה
מחברי שורה כוללים כמה צורות חיבור שונות. בדרך כלל צד אחד הוא סדרה של פינים שמולחמים למעגל, והם יכולים להיות מאונכים למעגל (נקראים ישרים - straight), או מקבילים לשטח המעגל (ונקראים בצורה מבלבלת "בזווית" - right angle). מחברים אלה מגיעים במרווחים (pitch) שונים, ויכולים לכלול מספר של שורות של פינים.בתמונה: מחבר שורה נקבה בזווית על מעגל צורב FTDI:
המחברים הנפוצים ביותר הם של שורה אחת או שתיים עם מרווחים של 0.1" (2.54 מ"מ). זהו דגם המתאים למטריצות סטנדרטיות. הם מגיעים בגרסאות של זכר ונקבה, והם משמשים לחיבור בין כרטיסי ארדואינו והתוספות (מגנים) יחד. משתמשים יכולים לחבר חוטי גישור בקלות למעגל.
בתמונה: מחברי 0.1" (2.54 מ"מ), זכר ונקבה, על כרטיס Arduino Uno:
מרווחים אחרים בין הפינים לא נדירים. לדוגמה, מודולי תקשורת Xbee משתמשים במחברים דומים עם מרווחים של 2.0 מ"מ. בתמונה הבאה תוכלו לראות צילום מלמעלה של מחבר נקבה SMD עם מרווחים של 2.0 מ"מ המולחם על המעגל. תוכלו לראות ליד המחבר שורה של חורים מצופים המותאמים למחברים סטנדרטיים עם מרווחים של 0.1" (2.54 מ"מ).
בתמונה: מתאם XBee עם מחברי שורה נקבה 2.0 מ"מ SMD מולחמים על המעגל:
גרסה נפוצה של מחברים כאלה היא עם פינים עגולים/מעובדים (machined pin). בעוד הגרסה הרגילה של המחבר מיוצרת עם פינים מוטבעים ומקופלים, גרסה עם פינים מעובדים מייצרים ע"י כרסום המתכת לצורה הדרושה. התוצאה היא מחבר חזק יותר, עם חיבור יציב יותר ואורך חיים ארוך יותר, אבל במחיר גבוה יותר.
בתמונה: מחבר שורה נקבה עם פינים עגולים. שימו לב שאלה מתוכננים כך שאפשר לשבור אותם למקטעים קצרים יותר, כאשר מחברי נקבה 0.1" הסטנדרטיים לא מאפשרים זאת. חשוב לציין שלא כל המחברים הרגילים יתאימו להתחבר למחבר מעובד.
כבלים המיועדים לחיבור לראשי פינים כאלה בדרך כלל מופיעים בשתי צורות: חוטים בודדים עם מחברי לחיצה עליהם, או כבלים שטוחים עם מחברי "נעיצה" לתוך הבידוד. אלה בדרך כלל פשוט נלחצים על קצה כבל שטוח, וכך נוצר חיבור חשמלי בין המוליכים של הכבל לפינים של המחבר. בדרך כלל כבלים מגיעים עם מחברים מסוג נקבה שאמורים להתלבש על הפינים של מחבר מסוג זכר.
בתמונה: כבל בעל 6 חיבורים מסוג לחיצה. כל חוט מקולף בנפרד, לוחצים עליו נעל כבל וכל המחברים מוכנסים למארז פלסטי.
בתמונה: מחברי IDC Insulation Displacement Connectors 2x5 על כבל שטוח. כבל מסוג זה אפשר להרכיב במהירות רבה מכיוון שלא צריך לקלף כל חוט. למחברים יש גם לשונית לקיטוב כדי למנוע הכנסה לא נכונה בתוך מחבר המורכב על המעגל.
מעגלים גמישים יכולים גם להשתמש בלשוניות הלחמה עם מרווח 0.1" (2.54 מ"מ). לשוניות אלה משודכות לתוך הרצועה הגמישה כדי לייצר חיבור חשמלי עם החומר המוליך למחצה.
תלוי בצורך של הפרוייקט והיכולות שלכם, יש כמה שיטות להתחבר ללשוניות אלה. אפשר להכניס את הלשוניות לתוך מטריצה, או להלחים חוטים ישירות לפינים. אבל הלשוניות הדקות יכולות להישבר עם הזמן כשהחיישן מתקופף, והחיבור במטריצה יתחיל להיות רופף. חיישנים גמישים יכולים להיות רגישים לחום בגלל החומרים המוליכים למחצה. כאלטרנטיבה, ישנם מחברי Amphenol FCI Clincher שתוכננו למקרים אלה. יש להם מוליכים עבים שמתאימים גם למטריצה לטובת חיבור יציב יותר.
בתמונה: מחברי Amphenol FCI Clincher הנעולים על חיישנים גמישים כדי לייצר חיבור טוב יותר.
מחברים זמניים
מחברי טרמינל הברגה
במקרים מסוימים, יכול להיות שתרצו לחבר למעגל חוט חשוף, בלי נעלי כבל. מחברי הברגה מספקים פתרון טוב למקרים אלה. הם גם טובים למקרים בהם החיבור צריך לתמוך בסוגים שונים של התקנים.החיסרון של מחברי הברגה הוא שהם יכולים להתנתק יחסית בקלות, ולהשאיר חוט חשוף מתנופף סביב המעגל שלכם. טיפה של דבק חם יכולה לפתור את הבעיה, כך שלא יהיה קשה להוריד אותה אחרי זה.
מחברי הברגה בדרך כלל מתוכננים לטווח קטן של גדלי חוטים, כך שחוטים קטנים מדי יכולים להיות בעיה גדולה בדיוק כמו החוטים שגדולים מדי. יש לנו כמה סוגים של מחברי הברגה: 2.54 מ"מ (גרסת ה-0.1" התואמת למטריצות), 3.5 מ"מ ו-5 מ"מ.
רוב מחברי הברגה מאוד מודולריים: אפשר בקלות להרחיב אותם ע"י שמירה על מרווח הרגליים, פשוט ע"י חיבור של 2 או יותר חלקים קטנים יותר.
בתמונה: מחברי טרמינל 3.5 מ"מ, סימון למיקום בו מכניסים את החוט, בורג הידוק שמחזיק את החוט במקום, וחיבור מודולרי בצידי היחידות המאפשרים חיבור של כמה יחידות יחד:
מחברים קפיציים
אלטרנטיבה למחברי הברגה הם מחברים קפיציים (ידועים גם כמחברי לחיצה push-in). מחברים אלה עובדים בצורה דומה למחברי הברגה, רק שמבקום להדק בורג כדי לייצר חיבור עם חוט, ישנו קפיץ שלוחץ על כמה חלקים מתכתיים.מחברי לחיצה מתאימים יותר לסביבה עם רעידות (תעשיית הרכב כדוגמה), או מקרים בהם החוטים מתכווצים/מתפשטים בגלל שינויי טמפרטורה. בנוסף, הלחץ על החוט מותאם אוטומטית בהתאם לגודל החוט, במקום השוני בלחצים כשהמשתמש סוגר את הבורג של המחבר.
הנה דוגמה של מחבר לחיצה:
חלק מהכרטיסים (כמו ה-gamer:bit, LumiDrive ו-Qwiic MP3 Trigger) מגיעים עם מחברי לחיצה כדי להקל על הגישה לקווי ה-IO.
בתמונה: עט כדורי לוחץ על ידית של מחבר קפיצי שעל הכרטיס gamer:bit כדי להכניס חוט:
מחברי בננה
לרוב ציוד מעבדה (רב מודד, ספקי כוח) יש שקעים פשוטים שנקראים "חיבור בננה". אלה מתאימים לתקעים, מחברי "בננה" זכר, מחברי מתכת קפיציים, שנועדו יחד ליצור חיבור חשמלי. אפשר להשיג את הצד הזכר בתצורה המאפשרת חיבור שלהם אחד לשני וכאלה שאפשר לחבר בקלות לכל סוג של חוט. מחברים אלה יכולים להעביר כמה אמפר של זרם והם זולים מאוד.בתמונה: מחבר בננה זכר. שימו לב שיש שני מקומות שונים אליהם אפשר לחבר מחבר בננה נוסף:
ספק כוח שולחני עם שקעי בננה בחזית:
תפסן תנין
תפסני תנין, שנקראים כך מסיבות ברורות, טובים לחיבור לטובת בדיקה לחוטים חשופים או פינים. הם די מגושמים, בקלות גורמים לקצרים עם חלקים מתכתיים בקרבת מקום, ויש להם אחיזה גרועה שאפשר לנתק בקלות. לרוב משתמשים בהם כפתרון חיבור זול במהלך איתור בעיות.בתמונה: כלי עבודה "יד שלישית" שמשתמשת בתפסן תנין כדי להחזיק את הרכיבים שעובדים עליהם, מחזיקה חוט עם מחבר תנין בקצה. שימו לב לבידוד פלסטי סביב התפסן, כדי להקטין את הסיכוי של קצרים לחיבורים אחרים:
תפסן IC (או IC hook)
לפעולות בדיקה עדינות יותר, יש מגוון של תפסני IC בשוק. הם מגיעים בגדלים המאפשרים למשתמש להתחבר לרגל של שבב מבלי לקצר פינים סמוכים, חלקם עדינים עד כדי כך שמאפשרים לתפוס רגליים של רכיבי SMD עדינים מאוד. תפסנים קטנים אלה אפשר למצוא ב-Logic Analyzers, וגם בחוטי בדיקה, שמעולים לבניית אבי טיפוס וגם לאיתור בעיות במעגלים.בתמונה: תפסן IC גדול. הוו שלו עדיין מספיק קטן כדי לחבר אותו לרגל של רכיב להרכבה בחור (PTH) מבלי לקצר אותה לרגליים סמוכות:
מחברים נוספים
מחברים מודולריים מסוג RJ
מחברי RJ - Registered Jack הם הסטנדרט לציוד תקשורת בפריסה מקומית. השמות שאתם בדרך כלל שומעים בהקשר שלהם (RJ45, RJ11 וכו') הם לא ממש מדויקים, מכיוון שדגמי ה-RJ הרשמיים מבוססים על שילוב של מספר מוליכים, מספר הקווים המחוברים וצורת החיבור. לדוגמה, הקצוות של כבל רשת (Ethernet cable) בדרך כלל מכונים כ-"RJ45", אבל RJ45 למעשה מציין לא רק שהשקע בעל 8 קווים ו-8 מוליכים, אלא גם שהוא מחווט לטובת תקשורת Ethernet.מחברים מודולריים אלה יכולים להיות מאוד שימושיים. הם זמינים בשוק, בעלי מספר מוליכים, עלות נמוכה ויכולת להעביר כמויות זרם יפות. הכבלים לא נועדו להעביר הרבה הספק, אבל הם יכולים להעביר נתונים וכמה מאות מילי-אמפר בין המכשירים. צריך להקפיד על כך שהמחברים שתוכננו לדברים אחרים לא יחוברו לפורט תקשורת Ethernet, מכיוון שזה יגרום לנזקים.
בתמונה: מחבר 8p8c סטנדרטי (8 מצבים, 8 מוליכים), או שקע RJ45 מודולרי. שימו לב שאם אתם מתכננים להעביר דרך מחברים כאלה מתחים או סיגנלים, אתם צריכים להימנע משימוש במחברים עם שנאים מובנים.
מחברים מסוג D-sub
קרויים כך בגלל צורת המעטפת החיצונית, מחברי D-subminiature (תת-מיניאטוריים) הם הסטנדרט הקלאסי בעולם המחשוב. ישנם 4 סוגים מאוד נפוצים של מחבר זה: DA-15, DB-25, DE-15 ו-DE-9. המספר מציין את כמות הקווים, והאותיות את גודל המעטפת. לכן, ל-DE-15 ו-DE-9 יש את אותו גודל המעטפת, אבל כמות שונה של קווים.בתמונה: מחבר DE-9 נקבה להתקנה על מעגל. סוג/מין המחבר נקבע לפי הפינים או השקעים של הקווים ולא צורת המארז של המחבר, מה שמגדיר את המחבר הזה כנקבה, למרות שהוא מוכנס למארז של הצד הנגדי שלו:
ה-DB-25 ו-DE-9 הם הכי שימושיים למי שעוסק בחומרה. לחלק מהציוד יש עדיין לפחות מחבר DE-9 אחד לתקשורת טורית, ולפעמים גם אחד DB-25 לתקשורת מקבילית. כבלים עם מחברי DE-9 ו-DB-25 גם כן עדיין נפוצים. כמו המחברים המודולריים הקודמים, אפשר להשתמש בהם לאספקת מתח ותקשורת בין שני התקנים. ושוב, בגלל השימוש הנפוץ במחברים אלה לא כולל העברת הספק, חשוב מאוד שכל שימוש מחודש של הכבל יעשה בזהירות מכיוון שחיבור של מכשיר לא סטנדרטי לחיבור טורי/מקבילי סטנדרטי בקלות יכול לגרום נזק.
לאן ממשיכים?
עכשיו אמור להיות לכם ידע טוב אילו מחברים מתאימים לצרכים של המימוש הנוכחי ואילו יהיו שימושיים לפרוייקט הבא. תוכלו לבדוק את המדריכים הבאים כדי לקבל מידע נוסף על מחברים:- מאגר עצום על מחברים ופריסת פינים - כל מה שמעולם לא רצית לדעת על כמעט כל מחבר. אתר טוב למידע בסיסי על מחברים, אבל חסר מידע על פרטי הממשק.
- עמוד ויקיפדיה על מחברי RJ - עוד מידע על העולם המבלבל של מחברי ה-RJ, שלרוב לא מובן לאנשים ונעשה בו שימוש שגוי.
- עמוד ויקיפדיה על מחברי D-subminiature - כמו עם מחברי RJ, לא חסר מידע שגוי סביב סטנדרט ה-D-subminiature. לויקיפדיה יש מאמר מעולה על זה.
אם תרצו לחקור מדריכים נוספים, בדקו את האפשרויות הבאות:
