پین هدر چیست؟ انواع پین هدر + کاربرد pin header

پین هدر چیست؟ پین هدر یا سر ساز پین، یک قطعه الکترونیکی کوچک اما بسیار کاربردی است که برای اتصال بخش ‌های مختلف یک مدار الکترونیکی به یکدیگر استفاده می ‌شود. این قطعه شامل پین ‌های فلزی می باشد که بر روی یک پایه پلاستیکی قرار گرفته ‌اند. پین هدرها در انواع مختلفی تولید می گردند و هر نوع آن برای کاربرد خاصی مناسب است. از مزایای استفاده از پین هدرها می‌ توان به سهولت در اتصال و جداسازی قطعات، قابلیت تعویض قطعات و همچنین امکان ایجاد اتصالات قابل انعطاف اشاره کرد. پین هدرها در صنایع مختلف از جمله الکترونیک، کامپیوتر، خودرو و… کاربرد گسترده ‌ای داشته و در کاهش قیمت برد مدار چاپی نیز نقش مهمی دارند.

پین هدر چیست؟

پین هدر که نام دیگر آن سرسازپین و هدر می باشد، از اصلی ترین اجزا در الکترونیک است که از آن برای اتصال بخش های مختلف یک مدار الکترونیکی مانند بردهای مدار چاپی (PCB)، سنسورها، عملگرها و کابل‌ ها استفاده می شود. به طور معمول، یک پین هدر شامل تعدادی پین فلزی است که روی یک پایه پلاستیکی قرار گرفته ‌اند. این پین‌ ها به صورت ردیف یا ردیف‌ هایی موازی چیده شده ‌اند و می ‌توانند به صورت نر (با پین‌ های بیرون‌ زده) یا ماده (با سوراخ‌ هایی برای قرارگیری پین‌ های نر) باشند.

آشنایی با اجزای تشکیل‌ دهنده پین هدر

پین‌ های فلزی و بدنه پلاستیکی دو جزء اصلی تشکیل‌ دهنده یک پین هدر هستند که تعریف هر یک به شرح زیر است.

1. پین های فلزی

پین های فلزی وظیفه انتقال سیگنال‌ های الکتریکی را بر عهده دارند. انتخاب جنس فلز و نوع روکش بر روی این پین ‌ها، تاثیر مستقیمی بر روی هدایت الکتریکی، مقاومت در برابر خوردگی و طول عمر پین هدر دارد.

2. بدنه پلاستیکی

بدنه پلاستیکی به عنوان نگهدارنده پین ‌ها عمل می ‌کند و فاصله استاندارد بین آن‌ ها را تضمین می‌ نماید. همچنین، بدنه پلاستیکی عایق است و از اتصال کوتاه بین پین‌ ها جلوگیری می‌ کند.

آشنایی با انواع پین هدر و کاربرد آنها

پین هدرها به عنوان رابط های الکتریکی، نقش مهمی را در اتصال قطعات مختلف در مدارهای الکترونیکی دارند. آنها از نظر طراحی، پیکربندی و کاربرد، تنوع زیادی دارند، به همین دلیل شناخت انواع آن و کاربردهایی که دارند برای هر پروژه ضروری است.

دسته بندی انواع پین هدر بر اساس موارد زیر است.

• روکش و نوع جنس
• تعداد ردیف و پین
• ارتفاع و فاصله پین ها
• نوع اتصال
• شکل ظاهری و کاربرد

1. انواع پین هدر بر اساس جنس و اتصال

بر اساس جنس مواد تشکیل‌ دهنده و نوع اتصال، پین هدرها به انواع مختلفی تقسیم می ‌شوند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند.

1-1 دسته بندی پین هدر بر اساس روکش و جنس مواد تشکیل ‌دهنده

دسته بندی پین هدرها از نظر جنس به صورت زیر است.

پین هدر با روکش طلا: در میان جنس های مختلف پین هدر، مدل آن که روکش طلا دارد، به دلیل هدایت الکتریکی بسیار بالا و مقاومت در برابر خوردگی، برای اتصالات حساس و با جریان بالا استفاده می ‌شوند.

پین هدر با روکش نقره: پین هدر با روکش نقره از هدایت الکتریکی بالایی برخوردار است و در مواردی که هزینه کمتر مدنظر است، مورد استفاده قرار می گیرند.

پین هدر با روکش قلع: پین هدر هایی که روکش قلع دارند، از مقاومت خوبی در برابر حرارت برخوردارند و برای کاربرد آن ها برای لحیم کاری است.

پین هدر با روکش نیکل: روکش نیکل در پین هدر، باعث مقاومت بالای آن در برابر خوردگی می شود و به همین دلیل در محیط های خورنده از آنها استفاده می شود.

2. انواع پین هدر بر اساس تعداد ردیف و پین

یکی از روش‌ های دسته ‌بندی پین هدرها، بر اساس تعداد ردیف و پین‌ های موجود در آن‌ ها است که به صورت زیر می باشند.

1-2 دسته بندی پین هدر از نظر تعداد ردیف

پین هدر از نظر تعداد ردیف به دو بخش تک ردیفه و چند ردیفه تقسیم می شوند.

پین هدر تک ردیفه: نوع تک ردیفه پین هدرها، دارای یک ردیف پین هستند؛ به عبارت ساده ‌تر، تمام پین‌ ها در یک خط مستقیم قرار گرفته‌ اند. پین هدر تک ردیفه برای اتصالات ساده ‌تر و مدارهایی که تعداد سیگنال ‌های کمتری نیاز دارند، مناسب هستند.

پین هدر چند ردیفه: در پین هدر چند ردیفه، پین‌ ها در چندین ردیف قرار گرفته ‌اند. این باعث می‌ شود که تعداد پین‌ ها در یک فضای محدود بیشتر شود و امکان انتقال سیگنال ‌های بیشتری فراهم گردد. پین هدرهای چند ردیفه معمولا در مدارهای پیچیده ‌تر و دستگاه ‌هایی که نیاز به ارتباطات گسترده‌ تری دارند، استفاده می‌ شوند.

2-2 دسته بندی پین هدر بر اساس تعداد پین ها

تعداد پین هایی که یک پین هدر دارد، با تعداد سیگنال هایی که باید منتقل شوند، ارتباط مستقیم دارند. به طور معمول هر پین برای انتقال یک سیگنال خاص (مانند ولتاژ، جریان یا داده) استفاده می شوند؛ بنابراین هر چقدر که تعداد سیگنال های بیشتری نیاز باشد، به همان میزان تعداد پین های بیشتری هم نیاز است.

3. انواع پین هدر بر اساس ارتفاع و فاصله پین‌ ها

در انتخاب پین هدر مناسب برای یک پروژه الکترونیکی، ارتفاع و فاصله پین‌ ها از عوامل بسیار مهمی هستند که باید به آن‌ ها توجه شود. این دو عامل به طور مستقیم بر نحوه اتصال پین هدر به برد مدار چاپی و قطعات دیگر تأثیر می ‌گذارند.

1-3 دسته بندی پین هدر بر اساس ارتفاع پین ها

به فاصله بین سطح برد مدار چاپی تا نوک پین، ارتفاع پین می گویند. این ارتفاع بر اساس ضخامت، فضای موجود روی برد و نوع اتصالی که قرار است برقرار گردد، انتخاب می ‌شود.

ارتفاع پین‌ های کوتاه: ارتفاع پین‌ های کوتاه برای بردهای مدار چاپی با ضخامت کم و اتصالاتی که نیاز به فضای کم دارند، مناسب هستند.

ارتفاع پین‌ های بلند: برای بردهای مدار چاپی با ضخامت زیاد و اتصالاتی که نیاز به فضای بیشتر دارند، ارتفاع پین‌ های بلند باید استفاده شود.

2-3 دسته بندی پین هدر بر اساس فاصله پین ها

به فاصله بین مرکز دو پین مجاور، فاصله پین می گویند. این فاصله بر اساس استانداردهای مختلف، فضای موجود روی برد و نوع کانکتوری که قرار است به پین هدر متصل شود، تعیین می‌ گردد.

فاصله پین‌ های استاندارد: فاصله استاندارد و رایج‌ ترین میزان آن در بین پین‌ ها، 2.54 میلی‌ متر است.

فاصله پین‌ های غیر استاندارد: برخی از پین هدرها فاصله پین‌ های متفاوتی دارند که برای کاربردهای خاص طراحی شده‌ اند.

4. انواع پین هدر بر اساس نوع اتصال

نوع اتصال پین هدر به برد مدار چاپی و قطعات دیگر، یکی از مهم‌ ترین عوامل در انتخاب پین هدر مناسب است. در ادامه به بررسی انواع پین هدر بر اساس نوع اتصال می‌ پردازیم.

1-4 پین هدر SMD

در پین هدر Surface Mount Device پین ها مستقیما بر روی سطح برد مدار چاپی لحیم می ‌شوند و کاربرد آنها در دستگاه‌ های الکترونیکی کوچک و سبک مانند تلفن همراه، ساعت هوشمند و… است. از مزایای این نوع اتصال می توان به مواردی همچون اشغال فضای کمتر روی برد، قابلیت تولید انبوه و مناسب بودن برای مدارها با تراکم بالا اشاره کرد. همچنین این نوع پین هدر معایبی از جمله حساسیت بیشتر به حرارت و پیچیده بودن فرایند لحیم کاری نسبت به نوع THD را دارد.

2-4 پین هدر THD

پین‌ ها در نوع پین هدر Through-Hole از سوراخ‌ هایی که در برد مدار چاپی ایجاد شده‌ اند عبور داده می‌ شوند و سپس لحیم می گردند. کاربرد این اتصال برای مدارهای ساده ‌تر و دستگاه ‌های الکترونیکی بزرگ‌ تر است. همچنین از مزایا آن می توان مواردی مثل فرآیند لحیم‌ کاری ساده‌ تر و مقاومت مکانیکی بالاتر را نام برد.

3-4 اتصال پین هدر با پچ (Patch)

اتصال با پچ در پین هدر چیست؟ اتصال پین هدر با پچ برای اتصال به بردهای مدار چاپی بدون نیاز به لحیم ‌کاری استفاده می ‌شود و کاربرد آن در پروتوتایپ ‌ها، آزمایش‌ ها و تعمیرات است. نصب آسان و سریع و قابلیت استفاده مجدد از مزایای این نوع اتصال هستند.

4-4 پین هدر قابل تنظیم

در اتصال پین هدر قابل تنظیم، طول پیچ ها قابل تنظیم هستند و کاربردشان در مدارهایی است که نیاز به تنظیم دقیق فاصله بین پین‌ ها دارند. این اتصال از انعطاف ‌پذیری بالا در طراحی مدار برخوردار است و برای کاربردهای خاص مناسب می باشد. از معایب پین هدر قابل تنظیم می توان به قیمت بالای آن نسبت به سایر انواع اشاره کرد.

5-4 پین هدر بدون لحیم

پین هدر بدون لحیم، برای تست و پروتوتایپ مناسب است و نیازی به لحیم‌ کاری ندارد

6-4 پین هدر نر و ماده:

متداول ترین و رایج ترین نوع پین هدر، مدل نر و ماده هستند. پین هدر نر دارای پین‌ های بیرون‌ زده است که به سوراخ‌ های پین هدر ماده وارد می‌ شوند.

5. انواع پین هدر بر اساس شکل ظاهری و کاربرد

یکی از روش های دسته بندی پین هدرها، بر اساس شکل ظاهری شان است که به صورت زیر هستند.

1-5 پین هدر عمودی (Straight Pin Header)

یک نوع پین هدر، پین هدر عمودی است که شکل ظاهری اش همان طور که از نامش پیداست به صورت عمودی می باشد. یعنی در این نوع پین هدر، پین‌ ها به صورت عمود بر سطح برد مدار چاپی قرار می ‌گیرند. به دلیل سادگی و ساختار مستقیم، Right Angle Pin Header برای اتصالات ساده و رایج مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین در مدارهایی که فضای کافی وجود ندارد نیز از این مدل استفاده کی شود.

2-5 پین هدر زاویه‌ دار (Right Angle Pin Header)

یکی از انواع پین هدرها از نظر شکل ظاهری، پین هدر زاویه دار است. در این مدل، پین ها با زاویه 90 درجه نسبت به سطح برد مدار چاپی قرار می‌ گیرند و کاربرد آنها برای مدارهایی است که فضای محدودی دارند و یا نیاز به قرارگیری قطعات در زوایای مختلف است. آن‌ ها همچنین برای اتصال کابل‌ های تخت و فلت کابل‌ ها به برد مدار چاپی مورد استفاده قرار می گیرند.

3-5 پین هدر با پایه فلزی

یک نوع پین هدر وجود دارد که در آن پایه پین ها از جنس فلز است، این عامل سبب افزایش استحکام و مقاومت آنها می شود. پین هدر با پایه فلزی به دلیل استحکام بالایی که دارد، برای کاربردهای صنعتی و محیط‌ هایی که نیاز به اتصال قوی و پایدار دارند، مناسب می باشد؛ همچنین آنها در مواردی که احتمال آسیب فیزیکی به پین‌ ها وجود دارد، استفاده می‌ شوند.

4-5 پین هدر با قفل

نوع پین هدر با قفل، دارای یک مکانیزم قفل است که از جدا شدن تصادفی اتصال جلوگیری می‌ کند.

مزایای استفاده از پین هدر چیست؟

از مزایای استفاده پین هدر می توان به موارد زیر اشاره کرد.

1. انعطاف پذیری

امکان اتصال و جداسازی پین هدرها به سادگی امکان پذیر است و می توان به راحتی از آنها در پروژه های الکترونیکی مختلف استفاده کرد.

2. سهولت در مونتاژ

پین هدرها در هنگام نصب یا جداسازی به راحتی و بسیار آسان مونتاژ می شوند.

3. ساده و اقتصادی

پین هدرها از نظر طراحی بسیار ساده بوده و همچنین به نسبت سایر کانکتورها، قیمت مناسبی دارند.

4. قابلیت ارتقاء و جابجایی

هنگام نیاز به جابجایی، تغییر یا ارتقاء مدار، به راحتی می توان پین هدرها را جابجا کرد و تغییر داد.

5. اتصال ایمن

پین هدرها امکان انتقال مطمئن داده ها و جریان الکتریکی را فراهم می کنند.

آشنایی با کاربردهای پین هدر در قطعات الکترونیکی

از جمله کاربردهای پین هدر در طراحی مدارات الکترونیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• ماژول‌ های سنسور

پین هدرها برای اتصال انواع مختلف سنسورها (مانند سنسور دما، نور، فشار و …) به برد اصلی استفاده می ‌شوند.

• بردهای توسعه

بردهای توسعه برای توسعه و آزمایش سریع پروتوتایپ‌ ها استفاده می‌ شوند و پین هدرها برای اتصال قطعات مختلف به این بردها ضروری هستند.

• تجهیزات صنعتی

در تجهیزات صنعتی، پین هدرها برای اتصال ماژول‌ های مختلف، سنسورها و عملگرها به یکدیگر استفاده می‌ شوند.

• رایانه و دستگاه ‌های جانبی

کاربرد پین هدرها در مادربردها، کارت ‌های توسعه و دستگاه ‌های جانبی برای اتصال به سایر قطعات می باشد.

• اتصالات PCB

پین هدرها برای اتصال قطعات مختلف به بردهای مدار چاپی (PCB) کاربرد دارند.

• اتصالات ماژول ‌ها

از مهم ترین کاربرد پین هدرها می توان به استفاده آنها برای اتصال ماژول ‌های مختلف به هم یا به برد اصلی اشاره کرد.

• ارتباطات بین بردها

پین هدرها برای برقراری ارتباط بین بردهای مختلف و انتقال داده‌ ها هم کاربرد دارند.

• اتصالات پروتوتایپ

کاربرد پین هدر چیست؟ می توان از پین هدرها برای ساخت سریع پروتوتایپ ‌ها و آزمایش مدارها استفاده کرد.

• اتصالات تغذیه و سیگنال

پین هدرها برای انتقال ولتاژ تغذیه و سیگنال ‌های مختلف بین قسمت‌ های گوناگون مدار مورد استفاده قرار می گیرند.

• اتصال باتری‌ ها

یکی دیگر از کاربردهای پین هدرها برای اتصال باتری ‌ها به مدار است.

• اتصال نمایشگرها

پین هدرها برای اتصال نمایشگرهای LCD ،OLED و سایر نمایشگرها به مدار نیز کاربرد دارند.

• اتصال کلیدها و سوئیچ ‌ها

پین هدرها برای اتصال کلیدها و سوئیچ‌ ها به مدار نیز استفاده می ‌شوند.

 جمع بندی؛ پین هدر و همه آنچه که درباره آن باید بدانید!

پین هدر یا سر ساز پین، یک اتصال‌ دهنده الکتریکی است که برای اتصال بخش‌ های مختلف مدارهای الکترونیکی به کار می ‌رود. از انواع متنوع پین هدرها می توان به مدل های نر و ماده، تک ردیفه و چند ردیفه، SMD و THD اشاره کرد. کاربردهای سرساز پین بسیار گسترده بوده و در دستگاه‌ های الکترونیکی مختلف از جمله کامپیوترها، تلفن‌ های همراه، تجهیزات صنعتی و… یافت می‌ شود. در پایان باید گفت، مزایای پین هدر چیست؟ پین هدرها برای اتصال ماژول‌ ها، سنسور ها، بردهای توسعه و سایر قطعات الکترونیکی به یکدیگر استفاده می ‌شوند.

سوالات متداول در خصوص پین هدر

در انتخاب پین هدر باید به چه نکاتی توجه کرد؟

تعداد پین ها، فاصله پین ها، جنس و روکش و نحوه نصب آن باید مورد توجه قرار گیرد.

نحوه نصب پین هدر چگونه است؟

مراحل دقیق نصب پین هدر به این صورت است که ابتدا آماده سازی برد انجام می شود و سپس پین هدر قرار می گیرد و آن را به برد لحیم کرده و در آخر اتصال انجام شده، بازرسی می شود.