راهنمای طراحی کانکتور شارژ پین Pogo IP67

ما همه آزمایش‌های قابل تصور-اسپری نمک، شوک حرارتی، و آزمایش غوطه‌وری را در مخزنی که در آزمایشگاه ساختیم با موفقیت پشت سر گذاشتیم. با آزمایش عملکرد ضد آب طراحی شارژ پین pogo IP67، دیگر مهر و موم شارژ فنری IP67 را جزئی جزئی نمی‌دانستم، بلکه یک مشکل طراحی می‌دانستم. از آن زمان، من چندین محصول را با استفاده از شارژ پین pogo IP67 تحویل داده‌ام، و هندسه مهر و موم قسمتی است که من بیشترین زمان را برای هر محصول صرف می‌کنم.

آنچه تست IP67 به شما نمی گوید

IEC 60529 IP67 را به عنوان عمق یک متری برای سی دقیقه - حدود 0.1 بار فشار هیدرواستاتیک تعریف می کند. آن آزمون را قبول کنید و می توانید علامت را روی جعبه بگذارید.

چیزی که این تست شبیه سازی نمی کند این است که محصول به مدت سه سال در یک کیف ورزشی نشسته، دو بار در روز خیس می شود، از صبح ها در پیست اسکی صفر درجه تا دوی تابستانی 40 درجه است. الاستومر پیر می شود. واشر یک مجموعه فشرده سازی دائمی می گیرد. محفظه کمی تحت بار گیره پایدار خزش می کند. هیچ کدام از این موارد در آزمون گواهینامه نشان داده نمی شود.

خرابی‌های میدانی که در محصولات شارژ پین pogo IP67 دیده‌ام، نقص‌های طراحی نبودند که آزمایش نتوانست آن را پیدا کند - بلکه حالت‌های تخریبی بودند که آزمایش برای شناسایی آنها طراحی نشده بود. بنابراین وقتی به IP67 فکر می کنم، به قبولی در یک آزمون فکر نمی کنم. من به این فکر می‌کنم که پس از 1000 چرخه شارژ و سه سال نوسان دما، آب‌بند باید چگونه به نظر برسد.

چرا شارژ پین Pogo متفاوت از USB-C

عایق رطوبتی USB{0}}C متکی به یک مهر و موم دینامیک - واشر است که در محل قرار دادن دوشاخه فشرده می‌شود و در صورت برداشتن، هزاران بار در طول عمر محصول از حالت فشرده خارج می‌شود. واشر باید به اندازه کافی نرم باشد تا با هندسه پلاگین در هر درج مطابقت داشته باشد و به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد تا در هر بار برداشتن شکل خود را بازیابی کند. درست کردن این تعادل، در عین حال که واشر را در پریز زیر چرخه های مکانیکی مکرر نگه می دارد، یک مشکل مهندسی واقعی است. به همین دلیل است که اکثر دستگاه‌های USB-C دارای رتبه‌بندی IP- دارای اخطار-چاپ خوب در برابر شارژ شدن در حالت خیس هستند: مهر و موم هنگام کار خوب است، اما مکانیسمی که باعث عملکرد آن می‌شود نیز مکانیزمی است که در نهایت آن را تخریب می‌کند.

شارژ پین Pogo از یک مهر و موم ثابت استفاده می کند. مسکن در کارخانه بسته است. لنت های تماسی روی سطح بیرونی قرار دارند، در هنگام شارژ چیزی وارد محفظه نمی شود و مهر و موم هرگز باز نمی شود. چالش مهندسی به طور کامل تغییر می‌کند - شما یک رابط پویا را مدیریت نمی‌کنید، بلکه در حال مدیریت یک مهر و موم هستید که باید از استرس مونتاژ، چرخه حرارتی، و بارهای مکانیکی روی بدنه در طول عمر کامل خود دوام بیاورد.

این تغییر دلیل IP67 استشارژ پین پوگورابط‌ها در این زمینه بهتر از پورت‌های USB{0}}C دارای رتبه‌بندی مشابه، باقی می‌مانند. مهر و موم مکانیزمی ندارد که با هر بار شارژ چرخش کند. اما حالت‌های خرابی مخصوص مهر و موم‌های استاتیک دارد و با آنچه که از پس‌زمینه ضد آب USB{3}}C پیش‌بینی می‌کنید، متفاوت است.

مواد واشر و هندسه کانال

سیلیکون ماده استاندارد، Shore A 40-60 است. انتهای پایینی این محدوده برای مقاطع کوچک-که نیاز دارید مواد کاملاً با بی نظمی های سطحی جزئی در PCB مطابقت داشته باشد مناسب است. قسمت بالاتر برای مقاطع{3}}بزرگتر مناسب است که در آن لازم است واشر در طول مونتاژ بدون جابجایی در کانال بماند.

مشکل عمق کانال که در بالا توضیح دادم رایج ترین اشتباهی است که می بینم، بنابراین یک بار دیگر با اعداد آن را بررسی می کنم. 70 تا 75 درصد از ارتفاع واشر فشرده نشده را هدف قرار دهید. اگر سطح مقطع واشر 1.2 میلی متر باشد، عمق کانال باید 0.84-0.90 میلی متر باشد. این شکاف - 0.30–0.36 میلی‌متر حجم آزاد - به سیلیکون اجازه می‌دهد تا تحت فشرده‌سازی به‌صورت جانبی جریان یابد، که همان چیزی است که فشار نشستن یکنواخت را در اطراف محیط کامل ایجاد می‌کند. دقیقاً در عمق کانال 1.2 میلی متری، مواد نمی توانند جریان داشته باشند، واشر سنگ می زند، و شما شکست های گوشه ای را که توضیح دادم دریافت می کنید.

مجموعه فشرده سازی دغدغه بلندمدت-سیلیکون است. با گذشت زمان و چرخه حرارتی، واشر سیلیکونی فشرده به طور کامل به ارتفاع اولیه خود باز نمی گردد. اگر فشردگی اولیه 25٪ باشد و ماده یک مجموعه دائمی 10٪ از ارتفاع اولیه خود را در طول سه سال بگیرد، اکنون در 15٪ فشرده سازی - هستید که زیر t است.

او آستانه قابل اعتماد به همین دلیل است که فشرده‌سازی اولیه را در انتهای بالای محدوده (25 تا 30%) برای محصولاتی که انتظار می‌رود بیش از دو سال دوام بیاورند، اندازه می‌گیرم.

EPDM روی محصولاتی با قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی تهاجمی ارائه می شود. من آن را روی یک دستی بالینی مشخص کردم که چندین بار در روز با ضدعفونی کننده آمونیوم چهارتایی پاک می شود - سطح سیلیکون سریعتر از EPDM در آن محیط تخریب می شود. اما در همان محصول، مجموعه فشرده‌سازی سریع‌تر از طراحی سیلیکونی معادل انباشته شد و ما در نهایت پس از 18 ماه از ورود داده‌های پیری سریع، مشخصات عمق کانال را اصلاح کردیم.

چیدمان پد PCB

روکش طلای سخت روی پدهای تماسی برای برنامه های شارژ پین pogo IP67 غیرقابل مذاکره-است. طلای نرم در محیط های در معرض نمک به طور قابل توجهی تجزیه می شود. فرورفتگی سطحی که در عرق یا مه نمکی ایجاد می‌کنید، قابلیت اطمینان تماس را قبل از دیدن هرگونه سایش مکانیکی کاهش می‌دهد. حداقل 0.5μm کبالت-طلای سخت شده بیش از 2-5μm نیکل الکترولس. نیکل مهم است زیرا اگر لایه طلا در نهایت از طریق - بدون آن ساییده شود، یک مانع خوردگی ایجاد می کند، شما در طول عمر کامل به طلا تکیه می کنید.

ناحیه نگهدارنده در اطراف آرایه پد باید حداقل 0.5 میلی متر در داخل دیواره داخلی کانال واشر، ورقه مدار چاپی تخت و بدون خاصیت باشد. واشر روی آن سطح قرار می گیرد و هر توپولوژی در آن منطقه - گام ردیابی، از طریق بشکه، لبه ماسک لحیم - یک مسیر نشتی بالقوه ایجاد می کند. این بیشترین اصطکاک را در بررسی طرح‌بندی PCB ایجاد می‌کند، زیرا به ناحیه مسیریابی اطراف آرایه پد نفوذ می‌کند، اما راه‌حل خوبی وجود ندارد.

از طریق قرار دادن در داخل ردپای واشر جایی است که من دو شکست جداگانه IP67 را در طراحی های تولید ردیابی کرده ام. هر دو در داخل محیط واشر چادر زده بودند که بدون اظهار نظر از DRC عبور می کرد. ورقه های چادری مهر و موم نشده اند - آبکاری بشکه یک مسیر مویرگی ایجاد می کند که آب را از طریق تخته تحت غوطه ور شدن مداوم ایجاد می کند. در اولین شکست، ما مسیر شکست را مشخص نکردیم تا زمانی که آزمایش نفوذ رنگ را روی یک-ساخت دوم با استفاده از رنگ بر روی سطح خارجی انجام دادیم. رنگ در قسمت داخلی در مکان‌های via در عرض چهار دقیقه ظاهر شد. در مورد شکست دوم، مورد اول به ما اخطار داده شد و آن را در بررسی طرح‌بندی گرفتیم. اما داشتن یک قانون خاص - "عدم ورود به داخل ردپای واشر، نقطه، حتی چادر نیست" - لازم بود تا بتواند در طرح‌بندی‌های مختلف و مهندسین طرح‌بندی مختلف بچسبد.

در صورتی که محدودیت‌های مسیریابی برای شما چاره‌ای جز قرار دادن vias در آن منطقه باقی نگذاشته باشد، در IPC-4761 Type VII، تکمیل-و-cap مشخص است. چادر زدن کافی نیست

کابل Pogo در مقابل داک شارژ

مشکل آب بندی در سمت دستگاه در هر صورت یکسان است. چیزی که تفاوت دارد شارژر است.

یک پایه شارژ روی میز یا میز خواب قرار دارد. صلب، ثابت است و هندسه رابط ثابت است. اگر نیروی تماس فنر و تراز لنت کار کند، تعهد IP67 کاملاً بر عهده دستگاه است. خود داک به ندرت به رتبه IP نیاز دارد.

یک کابل pogo سر پین های فنری را روی انتهای کابل انعطاف پذیر حمل می کند که یک مشکل مهندسی اساساً متفاوت ایجاد می کند. رابط سر کابل-به-اتصال-باید در برابر نفوذ آب آب بندی شود و در عین حال از خم شدن مکرر نیز جان سالم به در ببرد. این نقطه شکست تقریباً در هر مجموعه کابل پوگو ضدآب است که من بررسی کرده‌ام - نه خود سر رابط، نه روکش کابل، بلکه انتقال بین آنها.

قالب پلی اورتان ماده مناسبی برای مقاومت در برابر خستگی خمش{0}}در آن انتقال است. قالب بیش از حد باید حداقل 30 میلی متر از بدنه اتصال گسترش یابد تا تنش خمشی در طول کافی توزیع شود تا از باز شدن رابط تحت چرخش فلکس جلوگیری شود. من مجموعه‌های کابلی pogo را دیده‌ام که روی قالب 15 میلی‌متری ساخته شده‌اند که آزمایش IP اولیه را پشت سر گذاشتند و شروع به نشت در رابط حدود 600 تا 800 چرخه انعطاف‌پذیری کردند. 30میلی‌متر جایی که در طرح‌هایی که من تأیید کرده‌ام، حالت خرابی از بین می‌رود.

اگر کابل pogo شما نیاز به ردیاب شنای دارای رتبه IP67 خود دارد، تجهیزات فضای باز - تست IP را مشخص می‌کنند که انتهای کانکتور دقیقاً همانطور که استفاده می‌شود مهر و موم شده باشد، نه با درپوش‌های انتهایی. درپوش‌های انتهایی سر رابط را در طول آزمایش سفت نگه می‌دارند و ژاکت را بار نمی‌کنند تا-به-رابط به روشی که استفاده واقعی می‌شود قالب‌بندی شود. حالت شکستی که می‌خواهید به آن دست پیدا کنید در-تست نهایی نشان داده نمی‌شود.

نیروی فنر و سختی مسکن

این رابطه در اکثر راهنماهای طراحی دیده نمی شود زیرا کمی غیرمستقیم است، اما من دیده ام که در خرابی IP67 نقش دارد.

یک آرایه شارژ پین پوگو 4 پین با سرعت 150gf در هر پین، 600gf بار فشاری را روی صفحه محفظه در ناحیه پد هر بار که دستگاه متصل می‌شود، وارد می‌کند. در محفظه‌های دیواره ضخیم - تزریق-پلی‌کربنات قالب‌گیری شده با قطر 2 میلی‌متر یا بیشتر - مشکلی ندارد. محفظه تحت آن بار منحرف نمی شود.

در محفظه‌های پوشیدنی با دیوار نازک- که ضخامت دیواره پد ممکن است 0.8 تا 1.0 میلی‌متر باشد، 600gf به اندازه‌ای انحراف ایجاد می‌کند که فشردگی واشر در اطراف تغییر می‌کند.

er - بالاتر در نزدیکترین طرف به تماس داک، پایین تر در طرف مقابل. این در تست غوطه وری استاتیک نشان داده نمی شود زیرا داک متصل نیست. در آزمایش ترکیبی-دوک-به علاوه-غوطه وری ترکیبی نشان داده می‌شود، به همین دلیل است که من آن توالی را قبل از ارائه برای صدور گواهینامه اجرا می‌کنم.

دنده های سفت کننده یا یک لایه فلزی در پشت ناحیه پد، که انحراف کمتر از 0.05 میلی متر را تحت حداکثر بار فنر هدف قرار می دهد، راه حل های استاندارد هستند. اینکه کدام یک درست است به هندسه محفظه بستگی دارد و اینکه آیا نقشه راه محصول می تواند یک لایه فلزی را در ابزار جای دهد یا خیر.

اعتبارسنجی قبل از صدور گواهینامه

دنباله ای که من در آزمایش داخلی قبل از غوطه وری رسمی IEC 60529 استفاده می کنم:

سه چرخه حرارتی، -20 درجه تا 60 درجه، قبل از هر غوطه وری. این آزمایشی است که مشکلات مواد واشر را زود تشخیص می دهد - سیلیکون با بازیابی مجموعه فشرده سازی ضعیف در اینجا نشان داده می شود زیرا عملکرد مهر و موم بین خیساندن سرد و غوطه ور شدن دمای اتاق{4}} که به دنبال آن می آید کاهش می یابد. محصولاتی که در این تست مردود می شوند، در نهایت در بازده میدانی نشان داده می شوند. گرفتن آن در نمونه های اولیه هیچ هزینه ای برای تعمیر ندارد.

سپس 1000 رویداد اتصال، سپس غوطه وری. آزمایش چرخه اتصال، صفحه محفظه را با نیروی تماس فنر بارها بارگیری می کند و بررسی می کند که آیا مهر و موم واشر تحت آن بار تجمعی تخریب می شود یا خیر. برای اکثر محصولات پوشیدنی مصرفی، 1000 چرخه تقریباً دو تا سه سال شارژ روزانه است.

در نهایت، غوطه وری در حالی که پایه شارژ متصل است. اکثر تیم‌ها قطع شده را آزمایش می‌کنند و آن را انجام می‌دهند، اما برای محصولاتی که کاربران ممکن است دستگاه را در حالی که روی پایه شارژ نشسته است یا به کابل pogo وصل است - دستگاه‌های ورزشی در فضای باز، زیر آب فرو ببرند، آزمایش معمولی است - وصل شده تنها راه برای گرفتن بار-اثر توزیع است که در بخش نیروی فنر توضیح دادم.

این سه به این ترتیب اجرا می‌شوند، زیرا هر یک حالت‌های خرابی را می‌یابد که دیگران نمی‌بینند، و اجرای آخرین چرخه‌های حرارتی به معنای اجرای آزمایش رسمی روی آب‌بندی است که قبلاً تحت فشار قرار گرفته است. تست رسمی IEC 60529 روی یک واحد غیرحرارتی-برای اهداف صدور گواهینامه انجام می‌شود، اما من می‌خواهم قبل از ارسال، نتیجه چرخه حرارتی را بدانم.

سوالات متداول

آیا رتبه IP67 خود پدهای پین پوگو را پوشش می دهد یا فقط مهر و موم محفظه را پوشش می دهد؟

رتبه بندی کل دستگاه را پوشش می دهد. لنت ها روی سطح بیرونی قرار دارند و در معرض آب غوطه ور هستند، اما منفذی در داخل محفظه ایجاد نمی کنند - هیچ حفره ای، هیچ پورت، چیزی برای ورود آب وجود ندارد. بنابراین سطح لنت خیس می شود و این خوب است، تا زمانی که مهر و موم واشر پشت آن نگه داشته شود.

نتیجه عملی: مشخصات آبکاری طلا شما بر دوام لنت در محیط‌های مرطوب تأثیر می‌گذارد، اما تعیین نمی‌کند که آیا دستگاه دارای IP67 است یا خیر. این کاملاً تابعی از هندسه مهر و موم واشر است.

کوچکترین گام پین که هنوز هم هندسه مهر و موم قابل دوام را می دهد چیست؟

محدودیت اتصال عبارت است از حداقل ناحیه نگهدارنده - 0.5میلی متری از ورقه ورقه صاف بین لبه خارجی و دیواره کانال واشر داخلی. در یک آرایه 4 پین گام 1.0 میلی متری، این قابل مدیریت است. در گام 0.5 میلی متری با پین های زیاد، ردپای آرایه تا زمانی که شروع به تضاد با محدودیت های ضخامت دیواره خانه کند، رشد می کند.

تنگ‌ترین گامی که من با موفقیت در طراحی شارژ پین pogo IP67 تولیدی اجرا کردم، 0.8 میلی‌متر در یک آرایه 6 پین است. در زیر آن، می‌خواهم دوباره بررسی کنم که آیا شمارش پین‌ها واقعاً قبل از تلاش برای ایجاد هندسه مهر در اطراف آن ضروری است یا خیر.

چگونه می توانم مشخصات یک مجموعه کابل پوگو ضد آب بنویسم؟

رتبه IP را برای مجموعه کابل جدا از رتبه بندی دستگاه تعریف کنید. مشخص کنید: قالب پلی اورتان (نه نایلون)، حداقل 30 میلی‌متر گسترش بیش‌قالب از بدنه رابط، مواد روکش کابل و ضخامت دیواره برای عمق مورد نیاز، و مشخصات کششی-برای کابل{3}}به{4}اتصال-هدی اتصال.

مشخصات تست به همان اندازه که مشخصات مواد اهمیت دارد. نیاز به آزمایش IEC 60529 با کانکتور مهر و موم شده همانطور که در استفاده واقعی است، نه با درپوش انتهایی. و نیاز به تست چرخه انعطاف پذیری در ورودی اتصال - حداقل 500 چرخه در شعاع خم شدن مورد نظر قبل از آزمایش IP دارید، بنابراین مجموعه‌ای را ارسال نمی‌کنید که گواهینامه را پشت سر بگذارد و پس از چند هفته استفاده شروع به نشت در میدان کند.

آیا استفاده از سیستم شارژ پین پوگو مغناطیسی دستیابی به IP67 را سخت‌تر می‌کند؟

از نظر مکانیکی، هیچ - آهنربا در داخل محفظه نیست و بر مهر و موم تأثیر نمی گذارد. در واقع یک مزیت جزئی وجود دارد: تراز مغناطیسی تغییرپذیری در نیروی تماس پین را کاهش می دهد، که تغییر در بار فشاری روی صفحه محفظه را کاهش می دهد، که به معنای فشرده سازی بیشتر واشر است. این یک اثر مرتبه دوم- اما واقعی است.

جایی که آهنرباها نیاز به توجه عمدی دارند، قرار دادن حسگر است. آهنربای حلقه ای برای تراز شارژ میدانی ایجاد می کند که به داخل دستگاه امتداد می یابد و اگر طرح بندی دارای قطب نما، سوئیچ جلوه هال- یا آنتن NFC باشد، آن میدان می تواند تداخل ایجاد کند. موقعیت آرایه پد و هندسه آهنربا باید در همان مرحله با قرار دادن سنسور تعیین شود، نه جداگانه. حفاظ بین مرکز آهنربا و as

سنسور حساس معمولاً 8-12 میلی متر است، بسته به درجه آهنربا و آستانه سنسور.

من IP67 را در تست های بنچ زدم اما در صدور گواهینامه شکست خوردم. چه چیزی را احتمالا از دست داده ام؟

در تجربه من نه بار از ده بار: از طریق قرار دادن، عمق کانال واشر یا دنباله آزمایش.

طرح بندی را برای هر گونه ورقه ای در داخل ردپای واشر بررسی کنید. آزمایش نفوذ رنگ - رنگ را در قسمت بیرونی انجام دهید، دستگاه برای مدت کوتاهی در آب فرو رفته، به دنبال رنگ در قسمت داخلی نزدیک ناحیه پد بگردید. اگر رنگ در نقاط مختلف ظاهر شد، این مسیر شکست شماست.

اگر چیدمان تمیز است، عمق کانال را بررسی کنید. آن را با یک میکرومتر عمق اندازه‌گیری کنید، نه از مدل CAD -. تلورانس‌های تولید در اعماق کانال‌های کوچک بیشتر از آن چیزی است که انتظار دارید. اگر عمق کانال در 5% ارتفاع واشر فشرده نشده باشد، احتمالاً واشر تحت فشرده سازی کامل قرار نمی گیرد.

اگر هر دوی آنها درست به نظر می رسند، بررسی کنید که آیا آزمایش داخلی شما شامل چرخه حرارتی قبل از غوطه وری است یا خیر. آزمایش‌های نیمکت دمای اتاق{1}}می‌توانند مهر و مومی را که پس از گشت و گذار حرارتی ناموفق است، عبور دهند، و آزمایشگاه صدور گواهینامه معمولاً یک توالی ترکیبی را اجرا می‌کند.

سوالاتی در مورد طراحی خاص خود دارید؟

اگر با مشکل رابط شارژ پین pogo IP67 - هندسه مهر و موم، طرح پد، مشخصات کابل pogo، یا دنباله آزمایش - کار می‌کنید و می‌خواهید یک بررسی فنی داشته باشید، با ما در [{0}}] تماس بگیرید. ما از این مشکل طراحی در برنامه‌های پوشیدنی، پزشکی و صنعتی پشتیبانی کرده‌ایم، و اگر قبلاً حالت خرابی شما را دیده‌ایم، به شما خواهیم گفت چه چیزی آن را برطرف کرده است.

طرح‌بندی پد و بخش متقاطع مسکن- خود را به [xt@xtpogopin.com] ارسال کنید و ما با مشاهدات خاص پاسخ خواهیم داد، نه تماس فروش.

اگر به نمونه سخت‌افزار کابل pogo یا پیکربندی پایه شارژ pogo برای ساخت‌های نمونه اولیه IP67 نیاز دارید، از اینجا درخواست کنید: xt@xtpogopin.com

اگر با مشکل شارژ پین pogo IP67 مواجه شده اید که راهنما - را پوشش نمی دهد یا اگر چیزی در اینجا با تجربه شما در تضاد است - مایلم آن را بشنوم. نظر یا ایمیل خود را مستقیماً بنویسید.