Magnētiskais uzlādes savienotājs plaša patēriņa elektronikai: ceļvedis pircējam no rūpnīcas grīdas

Paskaties, es jums neteikšu, ka magnētiskās uzlādes savienotāji ir nākotne. Viņi nav. Tie ir tikai tagadne ikvienam, kas būvē mazu plaša patēriņa elektroniku, ko patiešām izmanto īsti cilvēki.

Tradicionālie USB porti ir lieliski. Kamēr viņi nav. Un plaša patēriņa elektronikas -valkājamās preces, TWS futrāļi, jebkas, kas atrodas kabatā vai uz plaukstas,{3}}tie parasti "nav" sešu mēnešu laikā. Sviedri iekļūst iekšā. Savelkas. Lietotāji iestrēgst kabeļus otrādi-uz leju plkst. 2:00, jo viņi neredz pieslēgvietu. Jūsu PCB lodēšanas savienojumiem nepatīk, ka tos izmanto kā sviru. Esmu redzējis, kā mikro{11}}USB ligzdas ir noplēstas no plates, jo kāds parāva kabeli nepareizā leņķī. Tips-C, protams, ir labāks, taču tas joprojām ir caurums. Un caurumos iekļūst ūdens, putekļi un lietotāju neapmierinātība.

Magnētiskais uzlādes savienotājs neatrisina visas problēmas. Bet tas atrisina "caurumu korpusā" problēmu, kas izrādās diezgan liela.

Ierīces puse ir tikai plakana spilventiņa -zeltīta-, vienā līmenī ar korpusu, bez atvēršanas. Kabelis nofiksējas vietā ar magnētiem. Nav izlīdzināšanas, nav ievietošanas spēka, nav mēles, ko saliekt. Kāds paklupa kabeli? Tas atdalās. Ierīce paliek uz galda. Godīgi sakot, tas vien ir pasargājis vairāk produktu no triecieniem uz grīdas nekā jebkura izturīguma specifikācija, ko esmu redzējis.

Mēs esam sūtījušimagnētiskā pogo taparisinājumus gadiem ilgi par produktiem, kas nomirtu ar tradicionālajām ostām. Peldēšanas austiņas. Medicīniskie plāksteri, kurus katru dienu noslauka ar alkoholu. Mājdzīvnieku kaklasiksnas, kas ieripinās netīrumos un tiek novilktas ar šļūteni. Tas nav tāpēc, ka magnētiskais ir "premium". Tas ir tāpēc, ka, veidojot kaut ko mazu, noslēgtu un faktiski mobilu, tvertne ar mēli un apvalku ir tikai mehāniska virs galvas, ko jūs nevarat atļauties.

Ja veidojat valkājamas ierīces, TWS austiņas, viedās mājas sīkrīkus vai jebko citu, kas tiek turēts rokās, kur vieta tiek mērīta milimetru desmitdaļās, jūs, iespējams, jau esat skatījies uz savu mehānisko zīmējumu un prātojis, kā, pie velna, tur var ievietot uzlādes portu. Šī rokasgrāmata ir paredzēta jums. Divpadsmit gadus ilgi būvējot šīs lietas, un tas ir saistīts ar to, kas patiesībā ir svarīgs, ja to nosaka.

Kā darbojas magnētiskais Pogo tapas savienotājs?

Klienti man vienmēr jautā, vai magnēts nes strāvu. Nē. Tas vienkārši notur to sasodīto lietu savā vietā.

Tipiskā magnētiskā pogo tapas dizainā neodīma magnēta gredzens nodrošina izlīdzināšanu un noturēšanu. Tas ievelk savienotāju vietā un notur to tur. Faktiskais elektriskais ceļš iet caur atsperu{2}}noslogotajām pogo tapām centrā. Kad savienotājs savienojas, tapas saspiežas pret ierīces plakanajiem kontaktu paliktņiem. Katras tapas iekšpusē esošā atspere uztur pastāvīgu spiedienu, kompensējot sīkas spraugas, virsmas nelīdzenumus vai vibrāciju.

Lūk, kur inženierija kļūst specifiska. Magnētiskais spēks un kontaktspēks nav viens un tas pats. Magnētiskais spēks ir tas, kas tur abas puses kopā,{2}}ko jūs izmērītu, ja kabeli novilktu taisni. Kontaktspēks ir atsperes spiediens, kas piespiež tapas galu pret paliktni. Ja atspere ir pārāk mīksta, var būt spēcīgi magnēti un vājš kontaktspēks, kas nozīmē neregulārus savienojumus un loka veidošanos. Vai arī jums var būt smags atsperes spēks un vāji magnēti, kas nozīmē, ka savienotājs nokrīt, ja to ieelpojat. (Man bija klients, kurš uzstāja uz N52 magnētiem ar 30 gf atsperēm. Kabelis izskatījās stabils, bet uzlādes indikators mirgoja katru reizi, kad lietotājs rakstīja. Nedariet to.)

Mēs pielāgojam trīs lietas, lai tas būtu pareizi. Atsperes spēks: parasti 60–120 gf uz tapu plaša patēriņa elektronikai. Pietiekami daudz, lai pārvarētu nelielu oksidāciju, ne tik daudz, lai pārošanās justos kā ķieģeļa stumšana. Gājiens: tapa pārošanās laikā saspiež 0,5–1,0 mm. Pārāk mazs gājiens un ražošanas pielaides nogalina jūsu kontaktu. Pārāk daudz, un atspere nokrīt vai priekšlaicīgi nolietojas. Un kontaktu pretestība: uzlādes lietojumprogrammām mēs mērķējam zem 50 mΩ. Datu līnijām zem 30mΩ. Katrs miliohs ir svarīgs, ja jūs virzāt strāvu caur mazo kontaktu.

Izdariet šos trīs nepareizi, un jūsu skaistais magnētiskais savienotājs kļūs par dārgu papīra svaru.

Cik tapas ir nepieciešams jūsu sadzīves elektronikas izstrādājumam?

Šis ir jautājums, kas pakludina pusi projektu, kas nonāk uz mana galda. Vairāk piespraudes šķiet drošāka-nākotne-korekcija, vai ne? Bet tapas maksā naudu, aizņem vietu un pievieno atteices punktus. Lūk, kā es to sadalu.

2–4 tapas: pamata uzlāde

Ja jūsu izstrādājumam nepieciešama tikai strāva un zemējums, apstājieties šeit. 2-kontaktu iestatīšana-VCC un GND ir mazākā, lētākā un uzticamākā konfigurācija. Mēs to izmantojam elektriskām zobu birstēm, vienkāršām LED ierīcēm un dažiem TWS gadījumiem, kad dati tiek pārraidīti bezvadu režīmā, izmantojot Bluetooth.

4 kontaktu variantam ir pievienoti divi papildu kontakti, parasti pamata signalizācijai vai drošības termistora līnijai. Joprojām kompakts. Joprojām lēti. Ja jums nav konkrēta iemesla vairāk piespraudes, jums vajadzētu dzīvot šeit.

6–8 Pin: uzlāde, signāls un dati

Tagad tu runā. An 8 kontaktu magnētiskais savienotājs nodrošina pietiekami daudz joslu, lai darbinātu barošanu, zemi, USB 2.0 datus un, iespējams, papildu signālu vai divus. Šī ir lieliska vieta viedpulksteņiem, fitnesa izsekotājiem un rokas ierīcēm, kurām laiku pa laikam nepieciešama vadu datu pārsūtīšana vai programmaparatūras atjauninājumi.

Man bija klients, kurš uzbūvēja bērnu planšetdatoru ar uzlādes doku. Viņi vēlējās uzlādi, USB datus skolas satura augšupielādei un audio līniju dokstacijas skaļrunim. Astoņas tapas apstrādāja visus trīs darbus. Savienotājs bija 10 mm × 6 mm-pietiekami mazs priekš malas, pietiekami liels, lai tīri novietotu uz četru-slāņu PCB.

10 kontakts: kompleksa jauda un dati

A 10 kontaktu pogo savienotājsir vieta, kur jūs dodaties, kad ar 8 nepietiek. Varbūt jums ir nepieciešami diferenciālie pāri USB 3.0 vai HDMI. Varbūt jums ir vairākas sprieguma sliedes. Varbūt jums ir nepieciešamas īpašas sensoru līnijas viedajam akumulatoram.

Bet-un tas ir svarīgi-Esmu redzējis, ka komandas "katram gadījumam" ir norādījušas 10 tapas un pēc tam izmanto 4 no tām kā savienojumus. Tās ir izšķērdētas MK izmaksas un izniekota vieta. Ja jūsu produkta ceļvedī nav konkrētas vajadzības pēc šīm papildu joslām nākamo 18 mēnešu laikā, iespējams, tās jums nav vajadzīgas.

Kad izvēlēties 8 kontaktu magnētisko savienotāju?

The8 kontaktu magnētiskais savienotājsiespējams, ir mūsu vispieprasītākā konfigurācija plaša patēriņa elektronikai. Tas sasniedz līdzsvaru, kas darbojas pārsteidzošam produktu klāstam.

Tas labi iederas viedpulksteņos un fitnesa joslās (barošana + dati + sirdsdarbības sensora atkļūdošana), rokas spēļu ierīcēs (uzlāde + audio + USB dati), pārnēsājamās medicīnas ierīcēs (barošana + zemējums + divas datu līnijas + sensors) un augstākās klases TWS futrāļos (ātrā uzlāde + programmaparatūras atjauninājums + korpusa statuss).

Savienotāja iekšpusē kontaktu piešķiršana parasti izskatās šādi: divi kontakti strāvas padevei (paralēli strāvas koplietošanai), divi zemei, divi USB D+/D− un divi papildu signāliem vai papildu jaudas atgriešanai. PCB izkārtojums ir vienkāršs, ja plānojat to agri. Galvassāpes rodas, kad aparatūras komandas vispirms izstrādā plati un pēc tam lūdz savienotāju piemēroties. (Esmu redzējis sešu-slāņu dēli ar pēdām, kas izvilktas zem magnētam. Tas bija jautrs telefona zvans.)

Vieta-, astoņu-sprau formātam parasti ir nepieciešams 10 mm × 6 mm līdz 12 mm × 8 mm pēdas nospiedums, un augstums ir aptuveni 3,5–4,5 mm atkarībā no magnēta izmēra. Ja jūsu ierīce ir mazāka par šo, jums, iespējams, būs jāatsakās uz 4 kontaktu izkārtojumu vai jāizmanto pielāgots pakāpenisks izkārtojums.

Kad 10 kontaktu Pogo savienotājs ir labāka izvēle?

Jūs pārejat uz 10 kontaktu pogo savienotāju, kad jūsu saskarne pārsniedz 8-kontaktu ierobežojumu. Parastie trigeri: jums ir nepieciešams USB 3.0 SuperSpeed, kam nepieciešami papildu diferenciālie pāri; jūs izmantojat neatkarīgas augstas strāvas sliedes un datus; jums ir vairāki sensori, kuriem nepieciešamas īpašas līnijas atpakaļ uz doku; vai jūsu produkts ir izstrādes platforma, kurā klientiem ir nepieciešama JTAG vai UART piekļuve.

Pagājušajā gadā mēs izveidojām 10 kontaktu risinājumu pārnēsājamai ultraskaņas ierīcei. Doks bija nepieciešams, lai nodrošinātu 12V/3A uzlādes strāvu, USB 2.0 datu pārnēsāšanai attēlu pārsūtīšanai un izolētas vadības līnijas zondes kalibrēšanai. Astoņas tapas nevarēja izturēt slodzi, neizmantojot multipleksēšanu, kas palielināja programmaparatūras sarežģītību. Desmit tapas to atrisināja tīri.

Galvenā atšķirība no 8-pin dizaina? Izmērs un izmaksas. 10 kontaktu modulis ir aptuveni par 20–30% lielāks un dārgāks. Ja jūsu produktam nav sarežģītu inženiertehnisku iemeslu šīm papildu divām tapām, jūs maksājat par jaudu, kuru nekad neizmantosit. Mans noteikums: ja nevarat aizpildīt spraudītes piešķiršanas izklājlapu ar reāliem signāliem, pieturieties pie 8.

Kas jums jāpārbauda pirms magnētiskās uzlādes savienotāja pasūtīšanas?

Pirms nosūtāt zīmējumu piegādātājam, izlasiet šo sarakstu. Esmu redzējis, ka pārāk daudz projektu izlaiž vidējos soļus un pēc tam krīt panikā, kad pienāk prototipi.

Nominālā strāva un spriegums.Ziniet savu faktisko nepārtraukto strāvu, nevis maksimumu. Savienotājs, kura jauda ir 3 A, sērijveidā var izturēt 5 A, taču, ja jūsu ierīce stundu patērē 2,5 A stabilu stāvokli, jums jāpārbauda temperatūras pieauguma līkne, nevis tikai virsraksta numurs. Man bija klients, kurš izlaida šo soli un prātoja, kāpēc viņu tapas pēc 500 cikliem kļuva melnas. Viņi darbojās ar 4 A strāvu caur 2 A{10}}atsperi. Neesi tas klients.

Kontakta pretestība.Jautājiet par pārbaudes metodi. Dažas rūpnīcas norāda "tipiskas" vērtības, kas izmērītas uz pilnīgi jaunām tapām laboratorijā. Jūs vēlaties skaitli pēc 5000 pārošanās cikliem, jo ​​tas ir tas, ko jūsu lietotājs redzēs sestajā mēnesī.

Atsperes spēks un kontakta gājiens darbojas kopā. Liels atsperes spēks ar nelielu gājienu izspiež tapu un sabojā apšuvumu. Ilgs gājiens ar vāju spēku dod jums intermitējošu kontaktu. Sadzīves elektronikai parasti tiek noteikts 0,6–0,8 mm gājiens.

Pin soli un PCB nospiedums: magnētiskajiem savienotājiem ir fiksēts mehāniskais izkārtojums. Jūs nevarat vienkārši saspiest tapas ciešāk, ja maršruts kļūst saspringts. Pirms PCB izkārtojuma bloķēšanas iegūstiet mehānisko zīmējumu.

Pārklāšanas un pārošanās cikli: patēriņa precēm bāzes līnija ir 1,0–1,5 µm cietais zelts virs 2–3 µm niķeļa. Ja jūsu produkts sakrīt vairākas reizes dienā, pieprasiet 5000 ciklu testa datus. Nepieņemiet "paredzēto" dzīves ilgumu.

Hidroizolācija: ja jums ir nepieciešams IP67, savienotājs ir tikai puse no kaujas. Ierīces -sānu blīvējums ir otra puse. IP novērtējumiem mēs pārbaudām saskaņā ar IEC 60529, nevis pašmāju "šļakatu testiem". Ja jūsu piegādātājs nevar norādīt standarta numuru, viņš neveica pārbaudi.

Magnēta spēks un mehāniskā pielaide: vilkšanas spēkam jābūt pietiekami lielam, lai uzturētu kontaktu ar vibrāciju, pietiekami zemam, lai kabelis atdalītos, nevis vilktu ierīci no galda. Valkājamām ierīcēm komforta zona parasti ir 400–600 gf.

Kādas problēmas var rasties ar magnētiskajiem Pogo tapu savienotājiem?

Tie darbojas lieliski,{0}}ja tie ir pareizi izstrādāti. Ja tās nav, šeit ir atteices režīmi, ko redzu atgrieztajās vienībās.

Intermitējoša saskare parasti rodas nepietiekama atsperes spēka vai nepietiekama gājiena dēļ. Tapa zaudē kontaktu vibrācijas laikā vai lietotājam kustoties. Dažreiz tas ir pielaides kaudze-uz augšu: magnēts turas, bet tapa ne gluži sasniedz spilventiņu. Mums bija TWS gadījumu partija, kur korpusa saraušanās pavilka ierīces paliktni 0,1 mm zem magnēta virsmas. Kabelis pārliecinoši nofiksējās, bet uzlādes gaismas diode mirgoja. Mums vajadzēja trīs dienas, lai saprastu, ka tā ir plastmasa, nevis tapa.

Siltums zem lielas{0}}strāvas uzlādes notiek, ja kontakta pretestība ir lielāka, nekā paredzēts. Var būt plāns pārklājums, piesārņotas virsmas vai atspere, kas zaudējusi spriegojumu. Pie 2A 100 mΩ kontakts tieši saskarnē rada 0,4 W siltumu. Slēgtā valkājamajā ierīcē bez gaisa plūsmas ar to pietiek, lai aktivizētu termisko izslēgšanos.

Tad ir problēma "spēcīgs magnēts, nestabils savienojums". Es to redzu, kad komandas nosaka spēcīgus magnētus, bet vājas atsperes. Kabelis pārliecinoši nofiksējas vietā, bet elektriskais kontakts ir pārslveida, jo tapa nav pietiekami stipri nospiesta pret paliktni. Magnētiskā aizture un elektriskais kontakts ir atsevišķas sistēmas. Abiem jābūt pareiziem.

Putekļi, sviedri un korozija ir klusie slepkavas. Sadzīves elektronika dzīvo kabatās, uz plaukstas locītavām, sporta zālēs. Sviedri ir sāļi un nedaudz skābi. Ja ierīces -sānu spilventiņu pārklājums ir plāns vai porains, tajā iekļūst korozija. Putekļu daļiņas iespiežas starp tapu un paliktni, veidojot izolācijas slāņus. Tāpēc apšuvuma biezumam un periodiskai tīrīšanas pieejamībai ir nozīme. Esam sākuši ieteikt nano-pārklājumus uz ierīces paliktņa izstrādājumiem, kuriem ir spēcīga sviedru iedarbība.

Kā pielāgot magnētiskos uzlādes savienotājus plaša patēriņa elektronikai?

Ja lasāt šo, jums, iespējams, nav vajadzīga -no-pielāgota daļa. Lielākajai daļai patēriņa preču ir unikāli mehāniski ierobežojumi. Lūk, kā mēs parasti strādājam ar pielāgotu projektu.

Mēs sākam ar tapu skaitu, spriegumu, strāvu un datu prasībām. Vai jums ir nepieciešams USB 2.0? Audio? Tikai spēks? Tas nosaka, vai skatāties uz 4 kontaktu, 8 kontaktu magnētisko savienotāju vai 10 kontaktu pogo savienotāja arhitektūru.

Pēc tam mēs pārskatām jūsu PCB izkārtojumu, korpusa ģeometriju un magnētu izvietojumu. Dažreiz savienotājam ir jāatrodas leņķī. Dažreiz ierīces {{2}sānu paliktnim ir jābūt izliektam, lai tas atbilstu aprocei. Pirms tērauda griešanas mēs to modelējam CAD formātā.

Prototipu izveide muitai aizņem 10–15 dienas. Mēs pārbaudām 3D drukas korpusu piemērotību- un izmantojam mīkstos-instrumentus funkcionāliem elektriskiem paraugiem. (Starp citu, 3D izdrukas dažreiz deformējas. Mēs to uzzinājām cietajā veidā uz izliekta viedpulksteņa paliktņa.)

Validācijas pārbaude ir vieta, kur mēs atdalām minējumus no faktiem. Katrs pielāgotais dizains tiek veikts ar kontakta pretestību pirms un pēc cikla testēšanas, strāvas nestspējas ar termisko attēlveidošanu, temperatūras paaugstināšanos nepārtrauktas slodzes laikā, pārošanās cikla ilgumu (parasti 5000–10 000 ciklu patēriņa precēm), vilkšanas-spēka saglabāšanu laika gaitā un vides testēšanu, ja ir nepieciešama hidroizolācija.

Pēc tam mēs palaižam nelielu izmēģinājuma partiju-parasti no 500 līdz 1000 vienībām-, lai pirms mērogošanas pārbaudītu procesa stabilitāti. Tas novērš instrumentu nodilumu un montāžas variācijas, kas nav redzamas piecdesmit{6}}prototipos.

Bieži uzdotie jautājumi par magnētiskās uzlādes savienotājiem

Kas ir magnētiskās uzlādes savienotājs?

Tas ir uzlādes interfeiss, kas izmanto magnētus, lai izlīdzinātu un noturētu kabeli, ar elektrisko kontaktu, kas izveidots, izmantojot atsperi{0}}noslogotus pogo tapus vai plakanus paliktņus. Nav tradicionālā spraudņa-un-kontaktligzdas mehānisma, kas nodrošina mazāku izmēru, vieglāku izlīdzināšanu un labāku blīvējumu pret šķidrumiem. Uztveriet to kā uzlādes portu bez cauruma.

Kas ir magnētiskais pogo tapu savienotājs valkājamām ierīcēm?

Tas ir kompakts magnētisks savienotājs, kura elektriskajā ceļā tiek izmantotas atsperi{0}}noslogotas pogo tapas. Valkājamām ierīcēm tās parasti ir 2-kontaktu līdz 8 kontaktu konfigurācijas ar mazām platībām (līdz 4–6 mm diametram) un vilkšanas spēkiem, kas pielāgoti vieglām ierīcēm. Ierīces puse parasti ir tikai plakans apzeltīts paliktnis, tāpēc nav lielas tvertnes, kas aizņem vertikālu vietu.

Vai 8 kontaktu magnētiskais savienotājs var atbalstīt uzlādi un datus?

Jā. Tieši tam tas ir paredzēts. Lielākā daļa8 kontaktu magnētiskais savienotājsizkārtojumi piešķir tapas strāvas, zemes, USB datu līnijām un palīgsignāliem. Tas nedarbosies ar USB 3.0 SuperSpeed,-kuram ir nepieciešams vairāk diferenciālo pāru-, taču uzlādei un standarta datiem tas darbojas lieliski.

Kad man vajadzētu izmantot 10 kontaktu pogo savienotāju?

Ja nepieciešams vairāk joslu, nekā var nodrošināt 8 tapas. Biežākie iemesli: USB 3.0, vairākas barošanas sliedes, īpašas atkļūdošanas saskarnes vai sarežģīti sensoru bloki. Ja jums nav konkrēta signāla, kas neietilpst 8 tapās, iespējams, jums nav vajadzīgi 10.

Cik lielu strāvu var izturēt magnētiskā pogo tapas savienotājs?

Atkarīgs no tapas izmēra un materiāla. Viena standarta pogo tapa ērti apstrādā 1–3 A. Lielākai strāvai mēs izmantojam lielāka diametra tapas, berilija vara sakausējumus vai paralēlas vairākas tapas. Esmu redzējis, ka rūpnīcas pieprasa 5A uz standarta tapas. Neticiet viņiem, ja vien viņi jums nerāda termokameras kadrus.

Vai magnētiskie uzlādes savienotāji var būt ūdensizturīgi?

Jā, bet ar brīdinājumiem. Pats savienotājs var būt noslēgts, taču ierīces -sānu spilventiņš arī ir jāaizsargā-parasti ar silikona kompresijas blīvējumu vai nano-pārklājumu. Mēs esam sasnieguši IP67 vairākiem patēriņa produktiem, taču tam ir jāprojektē viss interfeiss, nevis tikai jāiegādājas "ūdensizturīgs" savienotājs. IP novērtējumiem mēs pārbaudām saskaņā ar IEC 60529. Ja jūsu piegādātājs nevar norādīt standarta numuru, viņš testu neveica.

Vai savienotāju var pielāgot manam PCB nospiedumam?

Pilnīgi noteikti. Lielākā daļa mūsu sadzīves elektronikas darbu ir pēc pasūtījuma. Mēs pielāgojam tapu skaitu, magnēta izmēru, korpusa formu un PCB spilventiņu izkārtojumu, lai tie atbilstu jūsu mehāniskajiem ierobežojumiem.

Kā es varu iegūt paraugu vai citātu?

Nosūtiet mums sava produkta zīmējumu vai fotoattēlus, mērķa tapu skaitu, strāvas/sprieguma specifikācijas un visus izmēru ierobežojumus. Mēs izskatīsim un ieteiksim konfigurāciju 24 stundu laikā.

Nepieciešams pielāgots magnētiskais uzlādes savienotājs jūsu izstrādājumam?

Vai jums ir salvetes skice un panikas termiņš? Nosūtiet to. Es jums pateikšu, vai magnētiskās pogo tapas iestatījums ir saprātīgs jūsu produktam, vai arī jums ir labāk izvēlēties kaut ko garlaicīgu un uzticamu. Nekādas skaņas, tikai ātrs skatiens no kāda, kurš ir redzējis, kā laukā mirst pārāk daudz uzlādes pieslēgvietu.

Ja vēlaties runāt par konkrētiem-dakšu kontaktiem,8 kontaktu magnētiskais savienotājs, vai 10 kontaktu pogo savienotājs faktiski atbilst jūsu platei, vai, ja jums nepieciešama palīdzība ar hidroizolāciju un magnēta spēka regulēšanu,-nospiediet kontakta pogu. Nosūtiet īsu ziņojumu. Viens no mūsu inženieriem 24 stundu laikā atbildēs ar reālu novērtējumu, nevis pārdošanas veidni.