지난 달 선전의 한 고객이 저에게 전화를 했습니다. 그들은 아이들을 위한 스마트 깔창을 만듭니다.-압력 센서, 유연한 PCB, 배터리 등이 모두 4mm-두께의 신발 패드에 들어있습니다. 기계 엔지니어가 나에게 여덟 번째 프로토타입을 보냈습니다. 나는 상자를 열고 웃었다. 나쁘기 때문이 아니라, 이런 패닉을 아마 30번 정도는 본 적이 있었기 때문이다.
"Type{0}}C 소켓의 두께는 3.2mm입니다."라고 그는 전화로 말했습니다. "마이크로-USB는 2.8mm입니다. 이제 1.8mm밖에 남지 않았습니다. 어떻게 해야 할까요?"
나는 그에게 전통적인 포트는 잊어버리라고 말했습니다. 자석으로 가세요. 화려한 멀티-핀 종류는 아닙니다. 단일 핀.
그는 잠시 멈췄다. "핀 하나? 그냥… 하나? 충전도 되나요?"
그럴 수 있다. 그리고 충전도 잘 됩니다. 결국 20,000개를 배송하게 되었습니다. 구조적 재작업이 없습니다. 어떻게 그런 일이 일어났는지, 그리고 많은 소규모-기기 팀이 조용히 단일-핀으로 전환하는 이유를 알려드리겠습니다.포고 핀 충전.
사람들은 자석 포고 핀이 복잡해 보여야 한다고 생각합니다.
그들은 금색 손가락이 줄지어 있는 오래된 MacBook MagSafe 커넥터를 상상합니다. 아니면 산업용8핀 마그네틱 커넥터견고한 태블릿에서 볼 수 있는 블록입니다. 꼭 그렇게 될 필요는 없습니다.
단일-핀 설정은 당황스러울 정도로 간단합니다. 중앙에 포고 핀 하나가 있는 네오디뮴 자석 링입니다. 기기 측면에는 작은 금-도금 패드만 있으면 됩니다. 콘센트가 없습니다. 혀가 없습니다. 보드 공간을 차지하는 플라스틱 하우징이 없습니다.
깔창에는 6mm 자석 링 내부에 2.0mm 배럴 스프링 핀을 사용했습니다. 총 스택-위: 1.5mm. EVA 폼 힐에 움푹 들어가게 했습니다. 외부에서는 작은 스테인리스 스틸 점 외에는 아무것도 보이지 않습니다. 신발을 신은 아이는 그것이 충전 포트인지 전혀 모릅니다.
공간만 절약하는 것이 아니라-구조적 복잡성을 제거하는 것입니다. 기존 포트에는 개구부, 리브, 정렬 기능이 필요합니다. 단일-핀 자기 커넥터에는 둥근 딤플이 필요합니다. 그게 다야.
우리가 거의 8개의 핀을 사용하게 된 이유
클라이언트는 원래 8핀 마그네틱 커넥터를 원했습니다. 그들은 미리-미래-보장, 데이터 전송, 펌웨어 업데이트를 생각하고 있었습니다. 길이. 8mm, 너비 12mm, 두께 4.2mm의 샘플을 보여줬습니다. 그들의 기계 엔지니어가 그것을 테이블 위에 쳤습니다. "이거 우리 깔창보다 두꺼워요. 어디로 가나요?"
이것이 단일-핀과 다중-핀 설계의 실질적인 차이점입니다. 8핀 자기 커넥터는 전원, USB 데이터, 오디오-원하는 모든 것을 전달할 수 있습니다. 하지만 핀 헤더, 플라스틱 프레임, 정렬 포스트가 필요합니다. 볼륨이 고정되어 있습니다.
단일-핀 솔루션은 충전이라는 한 가지 일을 합니다. 매일 밤 충전 도크에 올려놓는 어린이용 깔창이면 충분합니다. 데이터는 블루투스를 통해 전달됩니다. 전원이 핀을 넘어갑니다. 모두가 자신의 차선을 유지합니다.
낮은 전류가 낮은 위험을 의미하지는 않습니다.
소형 기기는 전력을 많이 소모하지 않습니다-대개 0.5A~1A입니다. 하지만 그렇다고 속지 마십시오.
우리는 이것을 우리 연구실에서 테스트했습니다. 20mΩ에서 80mΩ까지 증가하는 접촉 저항은 드라마틱하게 들리지 않지만 열은 현재 저항의 제곱에 따라 증가합니다. 낮은 전류에서도 4배의 저항 점프는 4배의 열을 의미합니다. 소형 장치에는 열 질량이 없습니다. 배터리는 커넥터 바로 옆에 있습니다. 온도가 올라가면 보호 보드가 충전을 중단합니다. 사용자는 기기가 밤새 충전되었다고 생각합니다. 그렇지 않았습니다.
따라서 낮은 전류-포고 핀 충전의 경우에도 도금 두께가 중요합니다. 깔창에는 0.8μm 경질 금이 포함된 인청동을 사용했습니다. 접촉 저항은 35mΩ 미만을 유지했습니다.
하루에 10번 열리는 TWS 케이스와 같은 경우 베릴륨 구리와 최소 1.0μm 금을 요구합니다. TWS 충전 접점은 사소해 보이지만 사용자가 하루에 세 번 케이스를 열면 1년에 천 사이클이 됩니다. 스프링이 일찍 장력을 잃으면 보증 청구로 인해 브랜드가 산 채로 먹힐 수 있습니다.
더 강한 자석이 항상 더 좋은 것은 아닙니다
대부분의 데이터시트가 가르쳐주지 않는 것이 있습니다.
먼저 깔창에 N52를 사용해보았습니다. 종이에 멋져 보였습니다. 하지만 부두에서 꺼내는 데는 정말 노력이 필요했습니다. 아이는-더 중요하게는 부모가-고생할 것입니다. 우리는 N35로 전환했습니다. 당기는 힘은 약 450gf에 도달했습니다. 아이가 쉽게 떼어낼 수 있고, 달리는 동안 떨어지지 않을 만큼 튼튼합니다.
유니버셜 번호는 없습니다. 나는 보통 고객에게 100g 미만의 웨어러블, N35 또는 N38의 경우 300gf에서 500gf 사이의 당기는 힘이 적절하다고 말합니다.
또한 공급자가 미스터리 자석을 판매하도록 허용하지 마십시오. 일부 값싼 공장에서는 페라이트를 사용합니다. 약하고 부서지기 쉬우며 부서집니다. 네오디뮴 등급은 GB/T 13560 또는 이와 유사한 표준을 따릅니다. 구체적으로 물어보세요: N35 또는 N52?
N52는 강력하지만 소형 장치에서는 홀 센서나 나침반 모듈을 망칠 수 있습니다. 스마트워치와 애완동물 추적기는 이에 특히 민감합니다. "안전한 연결"을 위해 N52를 요구하는 실외{3}}시계 클라이언트가 있었습니다. 사용자들은 나침반이 15도 기울었다고 불평했습니다. 그들은 자석을 회수하고 교체해야 했습니다.
비싼 수업.
방수는 숨겨진 초능력입니다
기존 USB 포트에는 고무 플러그, 개스킷, 복잡한 밀봉 구조가 필요합니다. 단일-핀자기 포고 핀설정에는 콘센트 입구가 없습니다. 장치 측면은 평평한 금속 점입니다. 실리콘 압축 링이나 나노{2}}코팅을 추가하면 IP65-또는 IP67에 도달하는 것이 Type-C를 사용하는 것보다 솔직히 더 쉽습니다.
깔창은 세탁에도 살아남아야 했습니다. 우리는 접촉 패드 주변의 실리콘 압축 밀봉과 표면의 소수성 나노-코팅이라는 두 개의 층을 만들었습니다. 고객이 테스트를 위해 보냈습니다. IEC 60529, IPX7, 30분 동안 1미터. 합격했습니다.
하지만 방수 디자인의 중요한 점은 바로 핀에 마법이 있는 것이 아니라는 점입니다. 기기-측 밀봉에 있습니다. 나는 고객이 "방수 제품"을 구입한 프로젝트를 최소 5개 이상 보았습니다.자기 충전기 포트 1핀"라고 가정하고 하우징 틈새를 통해 물이 스며드는 것을 발견하는 것만으로도 충분하다고 생각했습니다. 커넥터는 건조했습니다. PCB는 토스트되었습니다.
단일-핀 자기 충전을 사용하는 또 다른 것은 무엇입니까?
깔창 외에도 이제 TWS 충전 케이스의 표준이 되었습니다. 케이스가 작네요. 사용자는 밤에 새싹을 떨어뜨립니다. 자체적으로-정렬됩니다. 어둠 속에서 더듬거리지 마세요.
전동 칫솔, 애완동물 추적기, 스마트 반지-공간 제약이 심하여 착용할 수 있는 모든 것. 스마트 링은 극단적인 경우입니다. 두께는 2mm입니다. 콘센트를 장착할 수 있는 물리적인 방법은 없습니다. 단일-핀 커넥터는 말 그대로 유일한 실용적인 옵션입니다.
하지만 모든 사람을 위한 것은 아닙니다. 고속-데이터와 전력이 필요한 경우 핀 하나로는 충분하지 않습니다. 멀티-핀이 필요합니다. 핵심은 커밋하기 전에 경계를 그리는 것입니다. 단지 공간을 절약하기 위해 단일{6}}핀 솔루션을 강요하지 마십시오. 그러면 로그를 전송할 수 없다는 점을 3개월 동안 인식하십시오. 재작업 비용은 커넥터보다 더 비쌉니다.
내가 끊임없이 보는 실수
12년 동안 소규모 기기 팀이 빠지게 된 함정은 다음과 같습니다.-
더 강한 자석이 더 좋다고 가정합니다. 40그램 웨어러블의 N52는 과잉입니다. 그러면 나침반이 제대로 작동하게 되고 사용자는 나침반을 분리할 수 없다고 불평할 것입니다. 반품을 봤습니다.
자기가 방수를 의미한다고 가정합니다. 자석은 아무것도 밀봉하지 않습니다. 접촉면 사이의 간격은 여전히 존재합니다. 기기 측면에 실리콘 링이나 나노-코팅이 필요합니다. 그것을 요청하십시오. 테스트해보세요.
초기 당기기-force 사양을 신뢰합니다. 일부 공장에서는 새 자석으로 500gf를 인용합니다. 괜찮습니다. 그러나 5,000사이클 후에는 스프링 피로가 발생합니다. 실제 유지력은 300gf로 떨어질 수 있습니다. 노화 이후 데이터를 요청하세요.- 줄 수 없다면 테스트하지 않은 것입니다.
FAQ
Q1: 단일-핀 자기 커넥터가 처리할 수 있는 전류는 얼마나 됩니까?
1A~3A가 안정적으로 유지되는 것이 편안합니다. 핀 직경과 재질에 따라 피크 5A가 가능합니다. 그러나 소형 장치는 일반적으로 0.5A ~ 2A를 끌어오므로 괜찮습니다.
5A 고속 충전을 사용하는 경우 듀얼-핀으로 전환하거나 접촉 면적을 늘리세요. 소형 웨어러블의 단일-핀은 빠르게 따뜻해지며 소형 장치는 열을 배출할 곳이 없습니다.
Q2: 8핀 자기 커넥터를 작은 장치로 축소할 수 있나요?
시도해 볼 수 있습니다. 제가 본 가장 작은 8-핀 모듈은 여전히 약 8×10mm, 두께가 3.5mm입니다. 기기가 이어폰 케이스-보다 작다면 스마트 링은 잊어버리세요. 1핀 자기 커넥터가 유일하게 현실적인 선택입니다.
질문 3: 자석은 시간이 지나면서 강도가 떨어지나요?
80도 이하의 네오디뮴은 기본적으로 안정적입니다. 5년 동안 정상적으로 사용하면 성능 저하가 5% 미만으로 나타납니다.
솔직히 말해서, 지난 12년 동안 나는 자석이 정상적인 사용으로 인해 자기가 없어지는 것을 본 적이 없습니다. 구부러진 핀, 찢어진 케이블, 부서진 스프링을 많이 보았습니다. 그런데 자석? 그들은 다른 모든 것보다 오래 산다.
Q4: 소형-기기 자기 충전에는 어떤 테스트가 필수인가요?
네 가지. 당김{1}}5,000주기 이후 유지력-은 초기의 80% 이상을 유지해야 합니다. 소금 분무, 최소 48시간. 낙하 테스트 후 접촉 저항을 확인합니다. 약속한 IP 등급에 맞춰 방수 기능을 제공합니다. IEC 60529는 "물 튀김 방지"와 같은 허술한 마케팅이 아닙니다. 실제 숫자.
Q5: 자기 충전과 무선-어떻게 선택하나요?
무선은 깨끗해 보이고 포트를 절약하지만 효율은 60~75% 정도이고 과열됩니다. 자기 충전은 95% 효율을 달성하고 비용은 더 저렴하며 더 빠르게 충전됩니다. 수출 고객에게는 BOM 비용과 에너지 효율성이 미적 측면보다 더 중요합니다.
즉, 장치가 완전히 밀봉되어 있고 공간이 전혀 없다면 무선이 적합할 수 있습니다.
Q6: 프로토타입부터 생산까지 얼마나 걸리나요?
표준 부품, 7~10일. 맞춤형 기계식, 15~20일. 처음부터 툴링, 25~35일.
내 조언: 강철을 절단하기 전에 항상 표준 샘플의 기계적 적합성을 테스트하십시오. 작년에 한 클라이언트는 출시일을 맞추기 위해 샘플링을 건너뛰었습니다. 자석이 배터리 셀을 간섭했습니다. 툴링이 폐기되었습니다. 두 달을 잃었습니다.
결론
소형 장치를 설계하는 것은 더하기가 아니라 빼기에 관한 것입니다. 단일-핀 자기 커넥터는 포트 수준에서 제외됩니다. 핀이 하나 줄었습니다. 1밀리미터 적습니다. 곰팡이 문제가 하나 줄어듭니다.
TWS 이어버드, 스마트 링, 애완동물 추적기 또는 내부 공간이 10분의 1밀리미터 단위로 측정되는 모든 제품을 제작 중이고{0}}단일-핀 또는 멀티{2}}핀을 사용할지 확실하지 않은 경우-기계적 제약 조건, 전류 소모 및 IP 등급을 보내주세요. 제가 한번 살펴보겠습니다. 무료입니다. 호의라고 생각하세요.
실제 대화가 필요한 경우-자석 선택, 충전 아키텍처, 방수 통합-전체 스택을 수행합니다. 연락 버튼을 누르고 간략한 내용을 보내주시면 엔지니어 중 한 명이 24시간 이내에 예비 평가에 대한 답장을 보내드리겠습니다.
연락해 주신 처음 20개의 소규모 -기기 팀에게 다음과 같은 이메일을 보내드리겠습니다.소형-기기 자기 충전 선택 가이드그리고 당기는 힘과 방수 테스트 템플릿도{0}}있습니다. 실제 프로젝트의 실제 데이터. 5개의 공급업체에 이메일을 보내고 5개의 다른 이야기를 받는 것보다 빠릅니다.
충전 포트가 기계 설계를 망치는 요소가 되도록 두지 마십시오.
