Segulhleðslutengi fyrir rafeindatækni: Handbók kaupenda frá verksmiðjuhæð

Sko, ég ætla ekki að segja þér að segulhleðslutengi séu framtíðin. Þeir eru það ekki. Þeir eru bara nútíminn, fyrir alla sem smíða lítil rafeindatæki sem raunverulega verða notuð af raunverulegum mönnum.

Hefðbundin USB tengi eru frábær. Þangað til þeir eru það ekki. Og í -neyslu rafeindabúnaði, TWS hulsum, öllu sem býr í vasa eða á úlnlið-eru þeir venjulega „ekki“ innan sex mánaða. Svitinn berst inn. Dún pakkar inn. Notendur festa snúrur á hvolfi-kl. 02:00 vegna þess að þeir sjá ekki tengið. Lóðasamskeytin á PCB þínum líkar ekki við að vera notuð sem lyftistöng. Ég hef séð Micro-USB-tengi rífa hreint af borðinu vegna þess að einhver togaði í snúruna í rangt horn. Tegund-C er betri, vissulega, en það er samt gat. Og holur eru þar sem vatn, ryk og gremja notenda kemst inn.

Segulhleðslutengi leysir ekki öll vandamál. En það leysir "gatið á húsnæðinu" vandamálinu sem reynist vera ansi stórt.

Hlið tækisins er bara flatt púði-gyllt-húðað, í samræmi við húsið, engin opnun. Snúran smellur á sinn stað með seglum. Engin jöfnun, enginn innsetningarkraftur, engin tunga til að beygja sig. Fer einhver yfir snúruna? Það losnar. Tækið helst á borðinu. Satt að segja hefur það eitt og sér bjargað fleiri vörum frá gólfáhrifum en nokkur harðgerð tækni sem ég hef séð.

Við höfum verið að sendasegulmagnaðir pogo pinnalausnir í mörg ár í vörur sem myndu deyja með hefðbundnum höfnum. Sund heyrnartól. Læknisplástrar sem þurrkast af með áfengi daglega. Gæludýrahálsband sem rúlla í óhreinindi og losna úr slöngu. Það er ekki vegna þess að segulmagnaðir eru „aukagjald“. Það er vegna þess að þegar þú ert að smíða eitthvað lítið, lokað og í raun hreyfanlegt, þá er ílát með tungu og skel bara vélrænt yfirbyggingu sem þú hefur ekki efni á.

Ef þú ert að hanna wearables, TWS heyrnartól, snjall heimilisgræjur eða eitthvað handfest þar sem plássið er mælt í tíundu úr millimetra, hefur þú sennilega þegar starað á vélrænni teikninguna þína og velt því fyrir þér hvernig í fjandanum þú átt að koma fyrir hleðslutengi þarna inni. Þessi handbók er fyrir þig. Tólf ára smíðar á þessum hlutum, byggðist á því sem raunverulega skiptir máli þegar þú tilgreinir einn.

Hvernig virkar segulmagnaðir Pogo pinnatengi?

Viðskiptavinir spyrja mig alltaf hvort segullinn beri strauminn. Nei. Það heldur bara helvítis hlutnum á sínum stað.

Í dæmigerðri segulmagnuðum pogo-pinnahönnun sér neodymium segulhringurinn um aðlögun og varðveislu. Það togar tengið á sinn stað og heldur því þar. Raunverulega rafmagnsleiðin liggur í gegnum fjaðrafjötra-pogo-pinna í miðjunni. Þegar tengið passar saman þjappast pinnarnir saman við flata snertiflöt á tækinu. Fjaðrið inni í hverjum pinna heldur stöðugum þrýstingi og bætir upp fyrir örsmáar eyður, yfirborðsóreglur eða titring.

Hér er þar sem verkfræði verður sértæk. Segulkraftur og snertikraftur er ekki sami hluturinn. Segulkraftur er það sem heldur helmingunum tveimur saman-það sem þú myndir mæla ef þú dregur snúruna beint af. Snertikraftur er gormaþrýstingurinn sem ýtir pinnaoddinum að púðanum. Þú getur haft sterka segla og veikan snertikraft ef gormurinn er of mjúkur, sem þýðir hlé á tengingum og ljósboga. Eða þú getur haft mikinn gormakraft og veika segla, sem þýðir að tengið springur af ef þú andar á það. (Ég var með viðskiptavin sem krafðist N52 segla með 30gf gorma. Snúran leit vel út en hleðsluljósið flökti í hvert skipti sem notandinn skrifaði. Ekki gera það.)

Við stillum þrennt til að gera þetta rétt. Vorkraftur: venjulega 60–120 gf á pinna fyrir rafeindatækni. Nóg til að brjótast í gegnum minniháttar oxun, ekki svo mikið að pörun líði eins og að ýta á múrstein. Slag: pinninn þjappast saman 0,5 mm til 1,0 mm við pörun. Of lítið högg og framleiðsluþol drepa snertingu þína. Of mikið og vorið botnist eða slitnar of snemma. Og snertiviðnám: fyrir hleðsluforrit miðum við undir 50mΩ. Fyrir gagnalínur, undir 30mΩ. Hvert milliohm skiptir máli þegar þú ert að ýta straumi í gegnum örlítinn snertingu.

Farðu rangt með þetta þrennt og fallega segultengið þitt verður dýrt pappírsvigt.

Hversu marga pinna þarf raftækjavaran þín?

Þetta er spurningin sem veldur helmingi þeirra verkefna sem lenda á borðinu mínu. Fleiri pinnar eru öruggari-framtíðar-sönnun, ekki satt? En pinnar kosta peninga, taka pláss og bæta við bilunarpunktum. Svona brýt ég það niður.

2–4 pinna: Grunnhleðsla

Ef varan þín þarf aðeins orku og jarðtengingu skaltu hætta hér. 2-pinna uppsetning-VCC og GND-er minnsta, ódýrasta og áreiðanlegasta uppsetningin. Við notum þetta fyrir rafmagnstannbursta, einföld LED tæki og sum TWS tilvik þar sem gögn fara þráðlaust yfir Bluetooth.

4-pinna afbrigði bætir við tveimur aukasnertum, venjulega fyrir grunnmerki eða öryggishitalínu. Samt þéttur. Samt ódýrt. Ef þú hefur ekki ákveðna ástæðu fyrir fleiri nælum, þá ættir þú að búa hér.

6–8 pinna: Hleðsla, merki og gögn

Nú ertu að tala. An 8pin segulstengi gefur þér nægar brautir til að keyra rafmagn, jörð, USB 2.0 gögn og kannski aukamerki eða tvö. Þetta er ljúfi staðurinn fyrir snjallúr, líkamsræktartæki og handfesta tæki sem þurfa einstaka gagnaflutning með snúru eða uppfærslu á fastbúnaði.

Ég fékk viðskiptavin að smíða barnaspjaldtölvu með hleðslubryggju. Þeir vildu hleðslu, USB gögn fyrir upphleðslu skólaefnis og hljóðlínu fyrir bryggjuhátalarann. Átta pinnar önnuðust öll þrjú störfin. Tengið var 10 mm × 6 mm -nógu lítið fyrir rammann, nógu stórt til að beina hreinni á fjögurra-laga PCB.

10 pinna: Complex Power and Data

A 10 pinna pogo tengier þar sem þú ferð þegar 8 er ekki nóg. Kannski þarftu mismunapör fyrir USB 3.0 eða HDMI. Kannski ertu með margar spennubrautir. Kannski þarftu sérstakar skynjunarlínur fyrir snjalla rafhlöðu.

En-og þetta er mikilvægt-Ég hef séð lið tilgreina 10 pinna "bara ef það er tilfelli" og nota síðan 4 þeirra sem enga-tenginga. Það er sóun á uppskriftarkostnaði og sóun á plássi. Ef vegvísir vörunnar þinnar hefur ekki áþreifanlega þörf fyrir þessar auka brautir á næstu 18 mánuðum, þá þarftu þær líklega ekki.

Hvenær ættir þú að velja 8 pinna segultengi?

The8pin segulstengier líklega mest eftirsótta uppsetningin okkar fyrir rafeindatækni. Það nær jafnvægi sem virkar fyrir óvænt úrval af vörum.

Það passar vel í snjallúr og líkamsræktarbönd (kraftur + gögn + kembiforrit á hjartsláttarskynjara), handfesta leikjatæki (hleðsla + hljóð + USB gögn), flytjanlegur lækningatæki (kraftur + jörð + tvær gagnalínur + skynjun) og há- TWS hulstur (hraðhleðsla + fastbúnaðaruppfærsla + staða hylkis).

Inni í tenginu lítur pinnaúthlutun venjulega svona út: tveir pinnar fyrir afl (samsíða fyrir straumdeilingu), tveir fyrir jörðu, tveir fyrir USB D+/D− og tveir fyrir aukamerki eða viðbótaraflsskil. PCB skipulag er einfalt ef þú ætlar að gera það snemma. Höfuðverkurinn kemur þegar vélbúnaðarteymi hanna borðið fyrst og biðja tengið um að passa á eftir. (Ég hef séð sex-laga spjald með sporum beint undir þar sem segullinn þurfti að sitja. Þetta var skemmtilegt símtal.)

Pláss-vita þarf átta-pinna sniðið venjulega 10 mm × 6 mm til 12 mm × 8 mm fótspor, með hæð um 3,5–4,5 mm eftir segulstærð. Ef tækið þitt er minna en það gætirðu þurft að fara niður í 4-pinna eða fara með sérsniðna skiptingu.

Hvenær er 10 pinna Pogo tengi betri kostur?

Þú ferð yfir í 10 pinna pogo tengi þegar viðmótið þitt vex upp úr 8-pinna takmörkunum. Algengar kveikjur: þú þarft USB 3.0 SuperSpeed, sem krefst auka mismunapöra; þú ert að keyra sjálfstæðar hástraumsbrautir auk gagna; þú ert með marga skynjara sem þurfa sérstakar línur aftur að bryggju; eða varan þín er þróunarvettvangur þar sem viðskiptavinir þurfa JTAG eða UART aðgang.

Við smíðuðum 10 pinna lausn á síðasta ári fyrir flytjanlegt ómskoðunartæki. Bryggjan þurfti til að veita 12V/3A hleðsluafli, flytja USB 2.0 gögn fyrir myndflutning og útvega einangraðar stýrilínur fyrir kvörðun rannsakanda. Átta pinnar gátu ekki borið álagið án þess að grípa til margföldunar, sem bætti fastbúnaðarflækjum. Tíu pinnar leystu það hreint út.

Helsti munurinn frá 8-pinna hönnuninni? Stærð og kostnaður. 10 pinna eining er um það bil 20–30% stærri og dýrari. Ef varan þín hefur ekki erfiða verkfræðilega ástæðu fyrir þessum tveimur auka pinnum, ertu að borga fyrir getu sem þú munt aldrei nota. Mín regla: ef þú getur ekki fyllt út pinnaúthlutunartöfluna með raunverulegum merkjum skaltu halda þig við 8.

Hvað ættir þú að athuga áður en þú pantar segulhleðslutengi?

Áður en þú sendir teikningu til birgis skaltu fara í gegnum þennan lista. Ég hef horft á of mörg verkefni sleppa miðjuskrefunum, svo örvænta þegar frumgerðir berast.

Málstraumur og spenna.Þekkja raunverulegan stöðugan straum þinn, ekki toppinn. Tengi sem er metið fyrir 3A gæti ráðið við 5A í hlaupum, en ef tækið þitt dregur 2,5A stöðugt-stöðu í klukkutíma þarftu að athuga hitahækkunarferilinn, ekki bara fyrirsagnarnúmerið. Ég var með viðskiptavin sem sleppti þessu skrefi og velti því fyrir mér hvers vegna pinnar þeirra urðu svartar eftir 500 lotur. Þeir voru að keyra 4A í gegnum 2A-einkunna gorm. Ekki vera þessi viðskiptavinur.

Hafðu samband við Resistance.Spyrðu um prófunaraðferðina. Sumar verksmiðjur vitna í "dæmigert" gildi mæld á vörumerki-nýjum nælum í rannsóknarstofu. Þú vilt hafa töluna eftir 5.000 pörunarlotur, því það er það sem notandinn þinn mun sjá eftir sex mánuði.

Vorkraftur og snertislag vinna saman. Mikill fjöðrunarkraftur með örlitlu höggi botnar pinnana og skemmir húfuna. Langt högg með veikum krafti gefur þér snertingu með hléum. Við tilgreinum venjulega 0,6–0,8 mm högg fyrir rafeindatækni.

Pinnahæð og PCB fótspor: segultengi eru með fasta vélrænni uppsetningu. Þú getur ekki bara kreist pinna nær ef leiðin þín verður þétt. Fáðu vélrænu teikninguna áður en þú læsir PCB skipulaginu.

Húðun og pörunarlotur: fyrir neytendavörur er 1,0–1,5 µm hart gull yfir 2-3 µm nikkel grunnlínan. Ef varan þín sameinast mörgum sinnum á dag skaltu biðja um 5.000 lotuprófunargögn. Ekki sætta þig við "áætlaðan" líftíma.

Vatnsheld: ef þú þarft IP67 er tengið aðeins hálf baráttan. Hliðarþétting tækisins- er hinn helmingurinn. Fyrir IP-einkunnir prófum við samkvæmt IEC 60529, ekki -húsprófum. Ef birgir þinn getur ekki gefið upp staðlaða númerið, gerði hann ekki prófið.

Segulkraftur og vélrænt umburðarlyndi: togkraftur ætti að vera nógu mikill til að viðhalda snertingu með titringi, nógu lítill til að kapallinn losni í stað þess að draga tækið af borði. Fyrir wearables er 400–600gf venjulega þægindaramminn.

Hvaða vandamál geta komið upp með segulmagnaðir Pogo pinnatengjum?

Þeir virka frábærlega-þegar þeir eru hannaðir á réttan hátt. Þegar þeir eru það ekki, þá eru hér bilunarstillingarnar sem ég sé í skiluðum einingum.

Stöðug snerting kemur venjulega frá ófullnægjandi fjaðrakrafti eða ófullnægjandi höggi. Pinninn missir samband við titring eða þegar notandinn hreyfir sig. Stundum er það þolstafli-upp: segullinn heldur, en pinninn nær ekki alveg að púðanum. Við vorum með slatta af TWS tilfellum þar sem rýrnun hússins dró búnaðarpúðann 0,1 mm fyrir neðan segulhliðina. Snúran smellti af af öryggi en hleðsluljósið flökti. Það tók okkur þrjá daga að komast að því að þetta var plastið, ekki pinninn.

Hiti við mikla-straumhleðslu á sér stað þegar snertiviðnám er hærra en búist var við. Gæti verið þunn húðun, mengað yfirborð eða gormur sem hefur misst spennuna. Við 2A myndar 100mΩ snerting 0,4W af hita beint við tengi. Í lokuðum klæðnaði án loftflæðis er það nóg til að koma af stað hitauppstreymi.

Svo er það „sterkur segull, óstöðug tenging“ vandamálið. Ég sé þetta þegar lið skilgreina öfluga segla en veika gorma. Snúran smellur á sinn stað af öryggi, en rafmagnssnertingin er flagnandi vegna þess að pinninn þrýstir ekki nógu fast á púðann. Segulvörn og rafsnerting eru aðskilin kerfi. Hvort tveggja þarf að vera rétt.

Ryk, sviti og tæring eru þögul morðingja. Raftæki fyrir neytendur búa í vösum, á úlnliðum, í líkamsræktarstöðvum. Sviti er salt og örlítið súrt. Ef -hliðarpúðahúðun tækisins er þunn eða gljúp, læðist tæring inn. Rykagnir fleygjast á milli pinna og púða og mynda einangrandi lög. Þetta er ástæðan fyrir því að þykkt málningar og aðgengi að reglubundnum hreinsun skiptir máli. Við erum byrjuð að mæla með nanó-húðun á púðanum á tækinu fyrir vörur sem verða fyrir miklum svita.

Hvernig sérsníðum við segulhleðslutengi fyrir rafeindatækni?

Ef þú ert að lesa þetta þarftu sennilega ekki-hluti frá-hillunni. Flestar neysluvörur hafa einstakar vélrænar takmarkanir. Hér er hvernig við vinnum venjulega í gegnum sérsniðið verkefni.

Við byrjum á pinnatölu, spennu, straumi og gagnakröfum. Þarftu USB 2.0? Hljóð? Bara kraftur? Þetta ákvarðar hvort þú sért að horfa á 4-pinna, 8pin segulstengi eða 10 pinna pogo tengibyggingu.

Síðan skoðum við PCB útlitið þitt, rúmfræði húsnæðisins og segulstillingu. Stundum þarf tengið að sitja í horn. Stundum þarf -hliðarpúðinn að vera sveigður til að passa við úlnliðsband. Við líkjum það í CAD áður en við skerum stál.

Frumgerð tekur 10–15 daga fyrir toll. Við þrívíddarprentun húsa til að passa-athugum og notum mjúk-verkfæri fyrir hagnýt rafmagnssýni. (Þrívíddarprentanir skekkjast stundum, við the vegur. Við lærðum það á erfiðan hátt á bogadregnum snjallúrpúða.)

Sannprófun er þar sem við aðskiljum getgátur frá staðreyndum. Sérhver sérsniðin hönnun gengur í gegnum snertiþol fyrir og eftir hringrásarprófanir, straumflutningsgetu með hitamyndagerð, hitahækkun við stöðugt álag, pörunartíma líf (venjulega 5.000–10.000 lotur fyrir neysluvörur), dráttar-kraftahald með tímanum og umhverfisprófanir ef vatnsþéttingar er krafist.

Síðan keyrum við litla tilraunalotu-venjulega 500 til 1.000 stykki-til að sannreyna vinnslustöðugleika fyrir mælingu. Þetta fangar slit á verkfærum og samsetningarafbrigði sem koma ekki fram í fimmtíu- frumgerðum.

Algengar spurningar um segulhleðslutengi

Hvað er segulhleðslutengi?

Þetta er hleðsluviðmót sem notar segla til að stilla saman og halda snúrunni, með rafsnertingu í gegnum fjaðra-hlaðna pogo-pinna eða flata púða. Það er engin hefðbundin innstunga-og-innstungabúnaður, sem gerir ráð fyrir minni stærð, auðveldari aðlögun og betri þéttingu gegn vökva. Hugsaðu um það sem hleðsluhöfn án gatsins.

Hvað er segulmagnaðir pogo pinnatengi fyrir klæðanleg tæki?

Þetta er fyrirferðarlítið segultengi þar sem rafmagnsleiðin notar fjöðraðir-pogo-pinnar. Fyrir wearables eru þetta venjulega 2-pinna til 8 pinna stillingar, með litlum fótsporum (niður að 4–6 mm í þvermál) og togkrafta sem eru stilltir fyrir létt tæki. Hlið tækisins er venjulega bara flatt gullhúðað púði, þannig að það er engin fyrirferðarmikil ílát sem tekur upp lóðrétt pláss.

Getur 8pin segulstengi stutt hleðslu og gögn?

Já. Það er bókstaflega það sem það er hannað fyrir. Flestir8pin segulstengiskipulag úthluta pinna fyrir rafmagn, jörð, USB gagnalínur og aukamerki. Það mun ekki höndla USB 3.0 SuperSpeed-sem þarf fleiri mismunapör-en fyrir hleðslu ásamt venjulegum gögnum virkar það fullkomlega.

Hvenær ætti ég að nota 10 pinna pogo tengi?

Þegar þú þarft fleiri brautir en 8 pinnar geta veitt. Algengar ástæður: USB 3.0, margar rafmagnsbrautir, sérstakt kembiviðmót eða flókin skynjarafylki. Ef þú ert ekki með ákveðið merki sem passar ekki í 8 pinna þarftu líklega ekki 10.

Hversu mikinn straum getur segulmagnaðir pogo pinnatengi höndlað?

Fer eftir pinnastærð og efni. Einn staðall pogo pinna höndlar 1–3A þægilega. Fyrir meiri straum notum við pinna með stærri þvermál, beryllium kopar málmblöndur eða samhliða marga pinna. Ég hef séð verksmiðjur segja 5A á venjulegum pinna. Ekki trúa þeim nema þeir sýni þér hitamyndavélarupptökur.

Geta segulhleðslutengi verið vatnsheld?

Já, en með fyrirvörum. Hægt er að innsigla tengið sjálft, en tækið-hliðarpúði verður einnig að verja-venjulega með sílikonþjöppunarþéttingu eða nanó-húð. Við höfum náð IP67 á nokkrum neytendavörum, en það krefst þess að hanna allt viðmótið, ekki bara kaupa "vatnsheldur" tengi. Fyrir IP-einkunnir, prófum við samkvæmt IEC 60529. Ef birgir þinn getur ekki gefið upp staðlaða númerið, gerði hann ekki prófið.

Er hægt að aðlaga tengið að PCB fótsporinu mínu?

Algjörlega. Megnið af rafeindabúnaði okkar er sérsniðið. Við stillum pinnafjölda, seglastærð, lögun húsnæðis og útsetningu PCB púða til að passa við vélrænar takmarkanir þínar.

Hvernig get ég fengið sýnishorn eða tilvitnun?

Sendu okkur vöruteikningu þína eða myndir, markpinnafjölda, straum-/spennuforskriftir og allar stærðartakmarkanir. Við munum fara yfir og mæla með uppsetningu innan 24 klukkustunda.

Þarftu sérsniðið segulhleðslutengi fyrir vöruna þína?

Áttu servíettuskissu og læti frest? Sendu það yfir. Ég skal segja þér hvort uppsetning segulmagnaðir pogo pinna sé skynsamleg fyrir vöruna þína, eða hvort þú sért betur settur með eitthvað leiðinlegt og áreiðanlegt. Enginn völlur, bara snöggt blik frá einhverjum sem hefur horft á of mörg hleðsluport deyja á sviði.

Ef þú vilt ræða nánar-hvort 4-pinna,8pin segulstengi, eða 10 pinna pogo tengi passar í raun á borðið þitt, eða ef þú þarft aðstoð við vatnsheld og segulstyrkstillingu-smelltu á snertihnappinn. Sendu stutt. Ég mun láta einn verkfræðinga okkar svara innan 24 klukkustunda með raunverulegu mati, ekki sölusniðmáti.