--->Pagina consigliata: Laboratorio elettronico

Cavi di collegamento per cablaggi

Indice Argomento Corrente

1) Cavi per collegare le varie componenti interne di un complesso elettronico

2) Cavi a conduttore unico e cavi multi-filari

3) Materiali per conduttori

1 - Cavi per collegare le varie componenti interne di un complesso elettronico

In un circuito elettronico complesso i cavi interni di collegamento si dividono in cavi di potenza e cavi di segnale.
La vera discriminante nella scelta dei conduttori è ovviamente quanta corrente li deve attraversare.
Per cavi di potenza si intendono quei conduttori in cui passa una notevole corrente.
Per determinarne la sezione in un ambito di bassa frequenza si tiene conto di una corrente di 2-4 ampere per mmq (millimetro quadro).
Io in genere tengo conto della corrente di picco (escludendo il momento iniziale in cui il circuito viene alimentato che nel caso di alimentatori con filtro capacitivo le correnti per un breve periodo possono essere molto alte) invece che della corrente efficace, per motivi legati alla caduta di tensione ai capi del conduttore, cercando di minimizzare la stessa.
Va da se che i fili di collegamento devono essere i più corti possibile e questo si ottiene ottimizzando il cablaggio.
Io personalmente non mi sono mai accanito nella ricerca di conduttori particolari, vista la lunghezza irrisoria di qualche decina di centimetri al massimo non ritengo che la capacità o l'induttanza del cavo possano influire sul risultato finale.
Ora analizzeremo i vari tipi di conduttore che possono essere impiegati per i collegamenti.

2 - Cavi a conduttore unico e cavi multi-filari

E' la prima grande distinzione, io in genere utilizzo cavi particolarmente rigidi costituiti da un unico conduttore per poter dare una forma stabile e un percorso ben definito al filo.
Altri preferiscono utilizzare dei conduttori multi-filari ovvero costituiti da tanti conduttori di sezione ridotta uniti insieme e imbrigliati da un unico isolante. Questi sono senza dubbio più flessibili, più comuni e di facile reperibilità.

Conduttore di rame di potenza multi-filare. Si possono distinguere i singoli conduttori di piccola sezione che lo compongono.

Conduttore di rame di potenza composto da un singolo conduttore.

Sopra l'immagine di un cavo schermato (di segnale) composto da due conduttori più la calza. Come si può intuire dal colore argenteo del conduttore si tratta di un cavo prestagnato.

3 - Materiali per conduttori

Di seguito riporto tutta una serie di tipologie di conduttori, non tanto perché credo che abbiano un effetto particolare nel caso dei cablaggi interni di un dispositivo elettronico ma per completezza.

• Rame TPC (Tough Pitch Copper). Si tratta di comune rame elettrolitico ridotto in fili da un lingotto. Contiene svariate impurità.

• Rame OFC (Oxygen Free Copper). Rame trattato in modo da ridurne le impurità e in particolar modo l'ossigeno che passa da 300-500 ppm a 10-20 ppm. Questo comporta che rispetto al TPC si ha un incremento della conduzione (o una diminuzione della resistenza) tra lo 0.5% ed il 2%.

• Rame LC-OFC (Linear Crystal-Oxygen Free Copper). Il rame è sottoposto ad un particolare processo che oltre ad eliminare l'ossigeno riorienta la struttura atomica producendo cristalli entro la stessa di una lunghezza maggiore. Il reticolo cristallino così creato viene attraversato dagli elettroni in modo più lineare.

• Rame OCC (Ohno Continuous Casting copper). E' una variante migliore del rame LC-OFC, in cui la continuità del reticolo cristallino è ulteriormente migliorata.

• Rame Argentato. Si tratta di rame (uno dei tipi precedenti) rivestito da un sottile strato di argento che ne migliora la conducibilità elettrica. L'argento ha una resistenza inferiore del rame.

• Argento. Argento massiccio che può aver subito uno dei trattamenti precedentemente descritti per il rame. I conduttori di questo tipo sono più soggetti all'ossidazione che non quelli in rame.

• Rame prestagnato. Si tratta di un conduttore di rame su cui è stato posto un piccolo strato di stagno, unico vantaggio reale è una miglior saldabilità.

Come si giustifica la supposta miglior prestazione del rame OFC, LC-OFC e OCC? Semplicemente più il rame è puro e più la matrice cristallina da cui è composto è omogenea più il moto degli elettroni all'interno di esso è omogeneo (questa è una semplificazione ma rende l'idea senza dover tirare in causa argomenti più complessi legati alla fisica dei materiali e al moto degli elettroni in un conduttore).
Immaginate un tubo verticale in cui passano delle palline da ping-pong molto più piccole del diametro dello stesso. Alcune palline procedono rettilinee altre fanno altri percorsi magari rimbalzando sulle pareti. Se la velocità delle palline è la stessa giungeranno alla fine del tubo in tempi diversi che sono funzione della lunghezza del percorso che hanno fatto. Questo è il caso degli elettroni che attraversano un conduttore in cui la struttura cristallina non è omogenea. Gli elettroni fanno percorsi più o meno lunghi. Questo ritardo di propagazione si traduce in un segnale di disturbo. Il problema è più rilevante quanto più il conduttore è lungo.
Questa giustificazione all'impiego di rame trattato in modo particolare potrebbe essere accettabile per fili lunghi chilometri ma per un conduttore di pochi centimetri o qualche metro è praticamente insostenibile.

Io più banalmente utilizzo rame in fili o barrette (per costruire i nodi di massa) senza curarmi troppo della tipologia, in un collegamento di pochi centimetri una minor resistenza penso che possa avere la stessa influenza di un battito di ali di farfalla in una tempesta. Ma ognuno ha la sua filosofia ed è libero di fare come vuole.

Nota: Non è raro trovare anche apparati come induttanze e trasformatori realizzati con rame OFC.