توصيلات USB Type-C تعدد وتبسيط الاتصالات بين أجهزة المستهلك الشائعة.الميزات المستقلة عن السلامة مثل المعلومات والترفيه تستفيد أيضا من مصممي أنظمة السياراتومع ذلك، فإن موصلات USB-C التقليدية المخصصة لتطبيقات المستهلك لا توفر القوة والموثوقية والسلامة المطلوبة في بيئة السيارات.
هذه الورقة تصف باختصار USB-C والتحديات التي يواجهها المصممون في دمج USB-C في تصميم المركبات،ومن ثم وصلات HiUSB-C التي يمكن للمصممين استخدامها للتغلب على هذه التحديات.
تطور USB
من الشكل الأساسي الأصلي من USB من النوع A ، استبدلت موصلات USB العديد من الحافلات التقليدية ، مثل المنافذ الموازية و RS-232 ، في المستهلكين وأجهزة الاختبار وحتى التطبيقات الصناعية.هذا يستفيد من سهولة الاستخدام، منخفضة التكلفة ، صغيرة الحجم ، سريعة وسهلة توصيل وإزالة ، طاقة وإمكانات معالجة الإشارات الرقمية ، ودعم الموردات واسع النطاق من Plug and Play.الإصدار المحسن من USB-C يسمح بأبعاد مادية أصغر، سرعات أسرع، معالجة أكبر للطاقة، والتوصيل الإيجابي والسلبي.
نجاح كبير لموصول USB-C جعله المعيار الموحد الذي يجب تنفيذه من قبل جميع الهواتف الذكية الجديدة والأجهزة الصغيرة الاستهلاكيةمما يؤدي إلى مبيعات عالية للغاية وتشغيل أجهزة أكثر كفاءة.g. يبلغ حجم USB-C القياسي 8.4 ملم × 2.6 ملم ويوفر 24 دبوسًا. يتم اعتماد تصميم متماثل (سدادة عمياء إيجابية وسلبية) لجسم المرفق والدبوس ،ومفتاح مكافحة التجمد غير مطلوبهذا المرفق يمكن أيضا أن تستخدم لنقل البيانات في وقت واحد وشحن،مع وظائف موسعة لدعم وضع DisplayPort Alt ومحولات HDMI وجسور لنقل البيانات الصوتية والفيديو.
هذه الميزات مفيدة للغاية لمصممي أنظمة الترفيه للسيارات. في هذا الصدد، يحتوي USB-C على القدرة على تقليل التكلفة،والوزن مقارنة مع طرق أخرى للاتصال، مع بناء نظام بيئي واسع الموارد الموجودة في USB.
على الرغم من أن الـ USB-C لديها آفاق واسعة في تطبيقات السيارات، يجب على المصممين معالجة عدد من التحديات، بما في ذلك الاهتزازات الشديدة وتقلبات درجة الحرارة،التداخل الكهرومغناطيسي العالي (EMI)، والإخفاقات الخطرة المحتملة الناجمة عن كابلات USB غير متطابقة وموصولات.
جلب الـ USB-C إلى عالم السيارات
لتلبية الحاجة إلى موصل مناسب، Hioffers سلسلة AU1 موصلات USB-C التي تلبي المتطلبات الفريدة من بيئة السيارات.هذه السلسلة من الاتصالات الجسر الترابط بين المعدات الداخلية والخارجية ودعم المعايير مثل USB 3.2 Gen2، DisplayPort 1.4 و HDMI. تم بناء هذه العائلة من الأجهزة على سلسلة HiCX الحالية وتعمل بسلاسة معها (الشكل 1).
(مُوصّل (هايروس) للسيارات (USB-C)
الشكل 1: سلسلة AU1 مركبة فئة USB-C المرفق (أسفل) يستخدم سلسلة CX (أعلى) كمكون. مصدر الصورة: مرحبا)
هذا المزيج المبتكر يحقق: 1) معدل نقل البيانات المستقر وذو السرعة العالية تصل إلى 20 جيجابايت / ثانية (وفقا لمعيار USB 3.2 Gen 2 × 2) ،2) مستوى الطاقة 240 واط (وفقا لنقل الطاقة USB 3.1 معيار نطاق الطاقة الموسع: 48 فولت، 5 أ) ، 3) اتصال موثوق به يغطي نظام المعلومات والترفيه بالكامل للسيارة.يمكن أن تدعم وظائف متقدمة وتحقق اندماج النظام بسلاسة.
وصلات سلسلة AU1 مربوطة بشكل متين، مقاومة للصدمات والحرارة، ويمكن أن تحافظ على أداء موثوق به في البيئات القاسية. بهذه الطريقة،يمكن للسلسلة استخدام هذا النوع الشهير من الموصلات في بيئات أكثر تحديا من التصميم الأصلي.
سلسلة مجموعات الاتصالات تدعم التثبيت المستقيم والزاوية اليمنى (الشكل 2) ، مما يسمح للمصممين بالمرونة في الأسلاك في بيئة السيارات المقيدة بشدة.
يدعم عقدات سلسلة AU1 من HIROSE تخطيطًا مستقيمًا ومستطيلًا (انقر لتوسيع)
الشكل 2: أجهزة الاتصال من سلسلة AU1 تدعم تخطيطًا مستقيمًا ومستطيلًا ؛ يظهر لوحة التجربة استخدام أجهزة الاتصال. مصدر الصورة: مرحبا)
ضمان اتصال آمن ودقيق وصحيح
هناك تصميمان فريدان لهذه الموصلات، جهاز ضمان موقع الموصول (CPA) ومفتاح الحاجز. تضمن آلية CPACPA إدراجًا موثوقًا ودقيقًا.هيكل القفل الذي يتم تشغيله بإصبع (الشكل3) يضمن التزاوج الميكانيكي الموثوق به وصوت النقر ، مما يتيح للمستخدم تأكيد عمل القفل الناجح.
آلية (سي بي إيه) لـ (هيروزي) تضمن ان تكون اتصالات التزاوج تعمل بشكل كامل
الشكل 3: الآلية CPA يضمن أن الاتصالات التزاوج تعمل بشكل كامل، ثم قفل وتأمين في مكانها والبقاء متزاوج حتى يتم فك يدويا. مصدر الصورة: مرحبا)
أثناء التشغيل ، لا يمكن تحريك آلية CPA حتى يتم الانتهاء من التزاوج. عندما يتم إدخال الشاشة بالكامل ،سيقوم الحاوية بدفع آلية CPA إلى أسفل إلى وضعية القفل مما يشير إلى أن الشاشة قد تم إدخالها كما هو متوقعلإزالة التطابق، سحب آلية CPA وإطلاق القفل المساعد؛ يتم سماع نقرة صوتية عند فصل.
إذا كان هناك أي انحراف محوري أو شعاعي ، فإن جزئين التزاوج لن ينقرون لتحذير المستخدم من التزاوج غير الصحيح.تتجاوز بكثير عمر الخدمة المتوقع في بيئة السيارات.
مفتاح مكافحة التجمد يساعد على منع الكابل الخاطئ من الاتصال بالواجهة المستهدفة. كما ذكر سابقا،واحدة من الميزات المريحة للكابل USB-C المستهلك هو أنه قابل للإنعكاسهذا يعني أيضا أنه ليس لديهم مفتاح مسدس أو وسائل فنية للتعرف، أي لا حاجة لتحديد ما وصلة في نهاية المطاف إلى ما المقبس.في التطبيقات الاستهلاكية حيث "فقط امسك بلكبيل" لتوصيل وإخراج، عدم وجود موقف مفتاح الجمود هو ميزة.تطبيقات السيارات أكثر عرضة لكونها "متشابكة" وهناك خطر من أخطاء الأسلاك عند تثبيت حزام الكابلات السيارات الكثيفةفي هذه الحالات ، يمكن أن تؤدي هذه الاختلافات إلى شعور بالإحباط بسبب عدم قدرة الرابط على العمل ، والأضرار التي لحقت بالأجهزة الطرفية ، والخطر المحتمل للأنظمة والمستخدمين.
لمنع التوصيل الخاطئ ، تدعم موصلات USB-C من فئة المركبات من سلسلة AU1 رموز موقع مفتاح التدخل الفيزيائي: القياسية (السوداء) و "مفتاح A" (الرمادي / الأساسي) (الشكل 4).تساعد هذه المخططات المفتاح الموقع اثنين على ضمان أن أخطاء التزاوج لا تحدث في حالة اثنين من الكابلات المجاورة والموصلاتالألوان المختلفة تساعد أيضا في تحديد هذين الرمزين.
تصميم مفاتيح مكافحة التجمد الميكانيكية
الشكل 4: يمكن للمستخدم استخدام أحد التخطيطين الميكانيكيّين لتقليل أخطاء توصيل الكابلات.الاتصالات ذات المفاتيح القياسية هي سوداء والاتصالات ذات "مفتاح A" هي رمادية (ذكر) / أساسية (أنثى)مصدر الصورة:
الأداء القياسي والكهربائي
أرقام محددة تحدد مدى ملاءمة هذه المكونات البيئية والأداء الكهربائي.هذه الموصلات تعمل في نطاق درجة الحرارة من - 40 ° C إلى + 105 ° Cكما أنها مضادة للماء والغبار ؛ اعتمادا على نوع المرفق ، يمكن تحقيق حماية IP54 ، IP68 أو IP69K. IP69K هي الأكثر صرامة من المعايير الثلاثة المقاومة للغبار والماء.
هذه الموصلات تلبي معايير USCAR-2 و USCAR-30 للموثوقية. USCAR-2 هو معيار الأداء لأنظمة الموصلات الكهربائية للسيارات ،الذي يحدد متطلبات المحطات، الموصلات والمكونات في تطبيقات الجهد المنخفض على المركبات على الطرق. USCAR-30 هو مواصفات الأداء لنظام اتصال USB مثبت على المركبة ،تغطي متطلبات مختلفة لمقابس USB، الكابل والاتصال الكهربائي بين جهاز المستهلك الطرفي ومضيف USB مثبت على السيارة.
من الناحية الكهربائية ، يتم تصنيف دبوس إمدادات الطاقة (A4 / A9 / B4 / B9 (VBUS)) بـ 1.25 A لمواصفات USB-C ، بينما يتم تصنيف دبوس غير إمدادات الطاقة بـ 0.25 A لـ 20 VAC و VDC.المقاومة الأوليّة القصوى للاتصال هي 40 م Ωبعد سلسلة من اختبارات الإجهاد القياسية ، ستزداد مقاومة الاتصال قليلاً ولكن لن تتجاوز 50 م Ω.