Промышленные HDMI-разъемы: SMT против THT, вертикальные против вертикальных

 При встраивании HDMI в промышленный HMI, медицинский монитор, консоль обработки изображений или киоск выбор разъема определяет гораздо больше, чем просто «подойдет ли он». Он влияет на устойчивость к вибрации, устойчивость к очистке, электромагнитную совместимость вблизи чувствительной электроники, целостность сигнала на скорости 18–48 Гбит/с и даже на то, насколько чисто ваше устройство пройдет входной контроль. В этом руководстве я расскажу, как правильно выбрать ориентацию и тип разъема — правильно.-угол против вертикали, SMT против сквозного монтажа-отверстие — и предоставить вам практические тесты и контрольные списки, которые вы сможете провести в первый же день.

Основные выводы

l Благосклонность через-Крепление отверстий или гибридное крепление при отсутствии вибрации, ударов или крутящего момента оператора-Тривиально; используйте SMT только в том случае, если вы разгружаете механику с помощью скобок или стоек.

l Правильно-Под углом хорошо подходит для краев платы и тонких рамок, но увеличивает боковой крутящий момент; вертикальное расположение может снизить крутящий момент на контактных площадках, но требует большего угла Z.-высота и изгиб-радиус комнаты.

l Для обеспечения герметичности проверьте соответствие сопряженной пары требованиям IP65–IP69K и проведите повторное тестирование после циклической термической обработки; не следует предполагать, что одной лишь перегородки или прокладки достаточно.

l Разместите ESD и общее-Управление режимом работы на разъеме и поддержание дифференциальной непрерывности 100 Ом на протяжении всего ответвления; добавлять таймер только при завершении работы.-в-Этого требует итоговый бюджет.

l Составьте пакет документов для закупки, включающий подтверждение подключения HDMI, декларации RoHS и REACH, данные о вибрации и прочности на разрыв.-результаты испытаний и чертежи с указанием размеров.

Как быстро выбрать промышленные HDMI-разъемы

Если ваша панель будет регулярно использоваться или подвергаться сильной вибрации, начните с тщательной проверки.-гнездо для отверстия или корпус для поверхностного монтажа, включающий сквозное отверстие-Монтаж платы и металлический корпус, приклеенный к шасси. Если места мало и необходимо использовать поверхностный монтаж (SMT), разработайте кронштейн, который будет фиксировать корпус разъема, или используйте стойки, которые будут передавать нагрузку на раму. Для кабельного подключения используйте правый кабель.-При необходимости прокладки кабеля параллельно панели следует выбирать вертикальное расположение на краях платы; при необходимости следует выбирать вертикальное расположение.-Сквозной вход уменьшает рычажные усилия. Представьте себе это так: правильный механический путь предотвращает крутящий момент в крошечных паяных соединениях, правильный электрический путь предотвращает появление разрывов на диаграмме глаз.

Объяснение типов разъемов и способов их крепления.

Инженеры часто рассматривают ориентацию и способ соединения как поздний механический выбор, но оба варианта имеют первостепенное значение.-Влияние порядка расположения элементов на надежность и компоновку. Вот краткое руководство по ориентации, которое вы можете использовать при размещении элементов в стеке.-планирование.

Доказательства, подтверждающие эти закономерности, постоянно встречаются в руководствах по производству электроники, сравнивающих поверхностный монтаж и другие методы.-методы отверстий, которые отмечают преимущество THT в механической прочности, а также плотность и высокую-Преимущества SMT в области частотной трассировки. См. обзоры, например, сравнение печатных плат KSN на поверхности.-крепление против сквозного-процессы образования отверстий, которые подчеркивают эти торговые операции.-вылеты на тренировке: Обзор KSN по сравнению SMT и THT и их страница, посвященная процессу THT. объяснение преимуществ механического крепления.

Механическая надежность, сохраняющаяся в полевых условиях.

Промышленные и клинические панели подвергаются ударам, вибрации и многократным циклам подключения. Ваша стратегия подключения разъемов должна учитывать ожидаемые нагрузки, а не технические характеристики, заданные на тихом стенде. Я рекомендую проводить проверку с использованием различных профилей ударов и вибрации, взятых из семейства стандартов IEC 60068 и адаптированных к вашим монтажным кронштейнам и массе. Сводные данные Intertek по... IEC 60068-2-6 синусоидальных колебаний  и  IEC 60068-2-27 испытаний на ударопрочность являются хорошей подготовкой при составлении плана тестирования.

Практические и эффективные схемы:

l Используйте металл-разъемы корпуса и определяют низкий уровень-Импедансное соединение с шасси. Непрерывный контакт на 360° с лицевой панелью или пружиной.-Рамка для пальцев снижает электромагнитные помехи и повышает механическую прочность.

l В тех случаях, когда необходимо выбрать SMT для размещения файла, укажите варианты с помощью префикса "через" (through).-столбики для установки платы или добавьте лазер.-Вырезать кронштейн, который фиксирует корпус и прикручивается к панели. Это удерживает рычаг.-силы воздействия выводятся из припоя.

l Определите минимальный объем запроса.-Целевые показатели по уровню обнаружения и удержанию зависят от способа установки. Для общественного киоска целевой показатель может превышать легкое натяжение; для прикроватного монитора — сильное случайное натяжение. Проведите тестирование с помощью простого шаблона, затем проверьте в соответствии с требованиями IPC.-A-610 и ре-Для подтверждения прочности используйте подгонку.

l Сопоставьте ожидаемое количество циклов сопряжения со спецификацией разъема и добавьте запас. Многие HDMI-разъемы рассчитаны на сотни или несколько тысяч циклов; подтвердите это в техническом описании.выбранная нами часть. Страницы портфолио TE, такие как Примеры продукции TE Connectivity с поддержкой HDMIНа рисунке показаны варианты ориентации и типа выводов, а также диапазоны рабочих температур.

Герметизация окружающей среды на самом деле-мировая уборка и опрыскивание

В местах, где ожидается воздействие жидкостей, пыли или промывки, рассматривайте герметизацию как единую систему. Убедитесь, что сопряженная пара, герметичный интерфейс панели и фиксатор кабеля представляют собой единое целое. Такие производители, как Bulgin, выпускают прочные варианты HDMI в герметичных круглых корпусах, соответствующие стандартам IP68 и IP69K, что устанавливает высокую планку защиты от проникновения влаги при правильном сопряжении. В их брошюрах описаны параметры тестирования и семейства компонентов для монтажа на переднюю и заднюю панели в стандартной серии HDMI; см. Брошюра Bulgin Standard Series HDMI IP68 и IP69K.

Если вы ставите перед собой высокую цель-При очистке горячей водой под давлением, как при мойке автомобилей или на заводах, согласуйте свой план испытаний с параметрами IPx9K. В обзоре TÜV SÜD перечислены типичные условия — давление примерно 80–100 бар при температуре около 80 °C, короткая выдержка на каждый угол и малое расстояние между соплами — которые вы можете адаптировать к конструкции вашего приспособления и прокладки; см. Обзор тестирования защиты интеллектуальной собственности TÜV SÜD с использованием IPx9K. Всегда пере-Проводите проверку герметичности после термоциклирования, чтобы выявить затвердевание прокладки или ослабление крепежных элементов.

Целостность сигнала, электромагнитные помехи и электростатический разряд в области входного разъема HDMI.

В HDMI 2.0 и выше основным источником разрыва на плате обычно является выходной контакт разъема. Поддерживайте дифференциальное сопротивление на уровне 100 Ом, минимизируйте количество ответвлений и сохраняйте непрерывную опорную плоскость под парами проводников по мере выхода за пределы контактной площадки. Размещайте антистатические материалы непосредственно у разъема с обеспечением их прохождения.-через разметку, чтобы избежать длинных обходных путей на высоте.-Линии скорости. TPD8S009 от Texas Instruments — распространенный выбор для HDMI.-специальная защита, а на странице товара показано, как разместить ее в точке входа; см. Устройство защиты от электростатического разряда TPD8S009 от компании TI.

Когда бюджеты ограничены или длина кабелей увеличивается, устройство восстановления или перетаймер могут вернуть запас прочности. Микросхема TI TDP1204, разработанная для высоких нагрузок,-Улучшение скорости передачи HDMI-сигнала, включая рекомендации по компоновке и планированию бюджета, которые вы можете использовать при выборе места размещения и стратегии подключения; см. Ретаймер TDP1204 от TI и руководство по компоновкеИспользуйте эти устройства экономно: если ваш разъем, разветвитель и кабельная сборка уже соответствуют вашим требованиям по установке.-Для уменьшения потерь и улучшения видимости не следует добавлять активные элементы просто потому, что они существуют.

Несколько напоминаний по заземлению и соединению: соедините корпус разъема с шасси коротким и широким проводом; избегайте тонких проводов, которые увеличивают индуктивность. Пришивайте заземляющие провода в местах перехода слоев, чтобы обеспечить плотное соединение проводников. Используйте общий проводник.-Режим работы блокируется, если тестирование на соответствие стандартам выявляет излучение или кондуктивные помехи, связанные с парами HDMI.

Соблюдение нормативных требований и закупки без неожиданностей.

Вы можете сэкономить недели, запросив у поставщиков необходимые документы заранее. Для промышленных HDMI-разъемов, используемых в регулируемых средах, я ожидаю как минимум пакет документов, включающий подтверждение лицензирования HDMI и экологические декларации, а также механические и тестовые образцы, необходимые для входного контроля.

l Лицензирование и брендинг HDMI: Только лицензированные пользователи могут использовать товарные знаки и логотипы HDMI. Подтвердите свой статус пользователя и ознакомьтесь с требованиями программы соответствия в отношении заявлений о версиях. Организация HDMI объясняет регистрацию пользователей и требования соответствия на своих официальных страницах; начните с... Обзор регистрации пользователей HDMI.

l Экологическая документация: Для поставок в ЕС необходимо получить декларации RoHS и заявления в соответствии со статьей 33 регламента REACH, включая уведомления SCIP, если содержание каких-либо особо опасных веществ превышает 0.1% по массе. На страницах Европейской комиссии изложены требования поставщиков; см. Обзор директивы ЕС RoHS и Обзор регламента ЕС REACH.

l Технические характеристики и чертежи: Запросите подробные механические чертежи, рекомендации по габаритам и, если имеются, данные испытаний на вибрацию и растяжение.-и циклы сопряжения. Публичные страницы продукции TE, такие как пример, ссылка на который приведена ранее, демонстрируют уровень механической детализации, который вы должны ожидать.

Контрольный список для отбора и входного контроля:

l Подтвердите наличие HDMI-адаптера, номер детали и поддержку версии; ссылки на файлы должны быть готовы для проверки качества.

l Соберите декларации RoHS и REACH, а также любые идентификаторы SCIP; зарегистрируйте заявленные исключения.

l Получите чертежи с указанием размеров, рекомендуемых габаритов и данных о вырезах в панелях; установите IPC.-A-610 критериев приемлемости.

l Определите и выполните базовую проверку: pull-экранирование от внешних сил, вибрации или ударов, сопряженное-При необходимости выполняется герметизация пары контактов, а также экспресс-проверка на наличие СИ в области разъема и ответвления.

Примеры из практики и шаблоны отбора

Два коротких, настоящих-Мировые сценарии иллюстрируют, как эти решения сочетаются друг с другом.

Промышленный киоск на транспортной станции

l Контекст: Частое использование в общественных местах, периодические рывки кабеля, умеренная вибрация на открытом воздухе. Рамка тонкая, кабель должен проходить параллельно панели.

l Выбор: Правильный-угловая розетка со сквозным отверстием-штифты для отверстий, металлический корпус, приклеенный к шасси, и небольшая буква L.-Кронштейн, фиксирующий банку. Панель-Установите уплотнительную рамку, если возможно легкое распыление. Проверьте pсинусоида и простой рывок-Наша цель соответствует ожидаемому уровню злоупотреблений.

Медицинский прикроватный монитор

l Контекст: дезинфекция, рядом находится чувствительная электроника для обработки изображений, тихая механическая среда.

l Вариант: Вертикальный разъем за герметичным интерфейсом панели для упрощения снятия натяжения и уменьшения бокового крутящего момента на контактных площадках. Добавить защиту от электростатического разряда на входе и общий разъем.-режим дросселя и запустить сопряженный IP65–67-Сначала проведите парную проверку с использованием чистящих средств, а затем выборочную проверку на наличие загрязнений.

Практический пример с указанием поставщика.

l Раскрытие информации: Kinghelm Это наш продукт. Если вам нужна информация о наличии различных вариантов ориентаций и разъемов, поищите в каталоге HDMI-устройств нужного производителя.-Угловые и вертикальные розетки предлагаются как для поверхностного монтажа (SMT), так и для сквозного монтажа.-отверстие и проверить наличие прохода-Опорные стойки или кронштейны. После составления списка кандидатов запросите чертежи и экологическую декларацию. Для общего ознакомления с предлагаемыми семействами, а также другими типами интерфейсов, вы можете просмотреть их. промышленные разъемы HDMI на Kinghelm обзор продукции и применить тот же процесс оценки. В данном руководстве описаны альтернативные варианты от других авторитетных производителей; подойдут также надежные круглые и панельные решения, такие как герметичные HDMI-корпуса от Bulgin или платы от TE.-Настенные розетки могут соответствовать вашим требованиям, если они подобраны с учетом условий окружающей среды и проверены с помощью вышеуказанных испытаний.

Приложение с мини-протоколами тестирования и ссылками.

Pull-внешняя и внутренняя изоляция

l Создайте простое приспособление, которое будет удерживать устройство и соединяться с известным HDMI-разъемом. Прикладывайте постепенно возрастающую осевую и боковую силу, контролируя целостность цепи, затем проверьте соединения на соответствие стандартам IPC.-A-610. Зафиксируйте усилие при первом прерывистом падении и при разделении. Установите допустимые значения в соответствии с вашим профилем развертывания.

Вибрация и удары

l Установите устройство точно в том кронштейне и на той панели, которые вы планируете использовать при транспортировке. Для измерения вибрации используйте синусоидальный сигнал с изменяющейся частотой в соответствии со стандартом IEC 60068.-2-6. Для поиска резонансов, затем случайный профиль, репрезентативный для условий поля. Для ударной волны используйте половину.-синусоидальные импульсы согласно IEC 60068-2-27. Осмотрите и перепроверьте.-После каждого этапа производится сопоставление, при этом регистрируются любые периодические открытия.

Уплотнение

l Для IP65–67 запустите сопряженный-Проведите парные испытания с вашей окончательной прокладкой, моментом затяжки и крепежными элементами; включите в протокол чистящие средства.-Пропитайте или опрыскайте в зависимости от ситуации. Для IPx9K-Как и при промывке, подберите температуру, давление, углы и время выдержки в соответствии с вашими потребностями и убедитесь в отсутствии попадания влаги или повреждений электропроводки после завершения работ.-тест.

Выборочные проверки целостности сигнала

l Захват S-Параметры разъема и ответвления; сравните их с вашими настройками.-Бюджет потерь. Проведите визуальную проверку ствольной коробки с установленными защитными элементами. Устанавливайте или снимайте таймер, основываясь на измеренном запасе прочности, а не на интуиции.

Список использованных источников, приведенный в данном руководстве.

l Круглый HDMI-разъем Bulgin с сертификацией IP68 и IP69K: Брошюра Bulgin Standard Series HDMI.

l Обзор параметров IPx9K: Тестирование IP-защиты TÜV SÜD.

l Обзор вибраций и ударов: Компания Intertek о стандарте IEC 60068-2-6 синусоидальных колебаний  и  Компания Intertek о стандарте IEC 60068-2-27 шок.

l Торговля SMT и THT-отставки: KSN PCB на SMT против THT  и  Печатная плата KSN, изготовленная по технологии THT..

l Примеры устройств защиты от электростатического разряда (ESD) и ретаймера HDMI: Устройство защиты от электростатического разряда TI TPD8S009  и  Таймер TI TDP1204.

l Программа лицензирования HDMI: Обзор регистрации пользователей HDMI.

l Экологичность: Обзор директивы ЕС RoHS  и  Обзор регламента ЕС REACH.