विशेष कनेक्टर वाहन स्तर के यूएसबी-सी कनेक्शन योजना प्रदान करता है

यूनिवर्सल सीरियल बस (यूएसबी) टाइप-सी कनेक्टर लोकप्रिय उपभोक्ता उपकरणों के बीच कनेक्शन को निर्दिष्ट और सरल बनाते हैं। हाई-स्पीड, सुरक्षा-स्वतंत्र सुविधाओं जैसे इंफोटेनमेंट के लिए यूएसबी-सी का उपयोग कार सिस्टम डिजाइनरों को भी लाभ पहुंचाता है। हालाँकि, उपभोक्ता अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित पारंपरिक यूएसबी-सी कनेक्टर ऑटोमोटिव वातावरण में आवश्यक मजबूती, विश्वसनीयता और सुरक्षा प्रदान नहीं करते हैं।

यह पेपर संक्षेप में USB-C और USB-C को वाहन डिज़ाइन में एकीकृत करने में डिजाइनरों के सामने आने वाली चुनौतियों का वर्णन करता है, और फिर HiUSB-C कनेक्टर्स का वर्णन करता है जिनका उपयोग डिजाइनर इन चुनौतियों से निपटने के लिए कर सकते हैं।

यूएसबी का विकास
मूल मूल टाइप-ए फॉर्म यूएसबी से, यूएसबी कनेक्टर ने उपभोक्ता, परीक्षण उपकरण और यहां तक ​​कि औद्योगिक अनुप्रयोगों में समानांतर बंदरगाहों और आरएस -232 जैसे कई पारंपरिक बसों को प्रतिस्थापित कर दिया है। यह उपयोग में आसानी, कम लागत, छोटे आकार, तेज़ और आसान प्लगिंग और अनप्लगिंग, पावर और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग क्षमताओं और प्लग एंड प्ले से व्यापक विक्रेता समर्थन से लाभान्वित होता है। उन्नत यूएसबी-सी संस्करण छोटे भौतिक आयाम, तेज गति, अधिक पावर हैंडलिंग और सकारात्मक और नकारात्मक प्लगिंग की अनुमति देता है।

यूएसबी-सी कनेक्टर की बड़ी सफलता ने इसे एकीकृत मानक बना दिया है जिसे सभी नए स्मार्टफोन और छोटे उपभोक्ता उपकरणों द्वारा लागू किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक उच्च बिक्री और मजबूत डिवाइस इंटरऑपरेबिलिटी होगी। मानक USB-C का आकार 8.4 मिमी x 2.6 मिमी है और यह 24 पिन प्रदान करता है। कनेक्टर बॉडी और पिन के लिए सममित डिज़ाइन (सकारात्मक और नकारात्मक ब्लाइंड प्लग) अपनाया जाता है, और एंटी-फ़्रीज़ कुंजी की आवश्यकता नहीं होती है। इस कनेक्टर का उपयोग एक साथ डेटा ट्रांसफर और चार्जिंग के लिए भी किया जा सकता है, जिसमें डिस्प्लेपोर्ट ऑल्ट मोड और एचडीएमआई एडाप्टर और ऑडियो और वीडियो डेटा ट्रांसफर के लिए ब्रिज का समर्थन करने के लिए विस्तारित कार्यक्षमता है।

ये सुविधाएँ ऑटोमोटिव मनोरंजन प्रणालियों के डिजाइनरों के लिए बहुत लाभकारी हैं। इस संबंध में, यूएसबी-सी में कनेक्ट करने के अन्य तरीकों की तुलना में लागत, सुविधा और वजन को कम करने की क्षमता है, साथ ही एक व्यापक मौजूदा यूएसबी संसाधन पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण भी किया जा सकता है।

यद्यपि ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में यूएसबी-सी की व्यापक संभावनाएं हैं, डिजाइनरों को कई चुनौतियों का समाधान करना होगा, जिनमें गंभीर कंपन और तापमान में उतार-चढ़ाव, उच्च विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई), और बेजोड़ यूएसबी केबल और कनेक्टर्स के कारण होने वाली संभावित खतरनाक विफलताएं शामिल हैं।

ऑटोमोटिव जगत में USB-C लाना
उपयुक्त कनेक्टर की आवश्यकता को पूरा करने के लिए, Hiऑटोमोटिव वातावरण की अनूठी आवश्यकताओं को पूरा करने वाले AU1 श्रृंखला USB-C कनेक्टर की पेशकश करता है। कनेक्टर्स की यह श्रृंखला आंतरिक और बाहरी उपकरणों और यूएसबी 3.2 जेन2, डिस्प्लेपोर्ट 1.4 और एचडीएमआई जैसे समर्थन मानकों के बीच अंतरसंबंध को पाटती है। उपकरणों का यह परिवार मौजूदा HiCX श्रृंखला पर बनाया गया है और इसके साथ निर्बाध रूप से संचालित होता है (चित्र 1)।

हिरोसे ऑटोमोबाइल ग्रेड यूएसबी-सी कनेक्टर
चित्र 1: AU1 श्रृंखला वाहन वर्ग USB-C कनेक्टर (निचला) एक घटक के रूप में CX श्रृंखला (ऊपरी) का उपयोग करता है। छवि स्रोत: नमस्ते)

इस अभिनव संयोजन का एहसास है: 1) 20 जीबी/एस तक स्थिर और उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन दर (यूएसबी 3.2 जेन 2 × 2 मानक के अनुपालन में), 2) 240 डब्ल्यू पावर स्तर (यूएसबी पावर ट्रांसमिशन 3.1 विस्तारित पावर रेंज मानक के अनुपालन में: 48 वी, 5 ए), 3) पूरे वाहन इंफोटेनमेंट सिस्टम को कवर करने वाला विश्वसनीय कनेक्शन; इसलिए, यह उन्नत कार्यों का समर्थन कर सकता है और निर्बाध सिस्टम एकीकरण का एहसास कर सकता है।

AU1 श्रृंखला कनेक्टर मजबूती से प्लग किए गए हैं, झटके और गर्मी के प्रतिरोधी हैं, और कठोर वातावरण में विश्वसनीय प्रदर्शन बनाए रख सकते हैं। इस तरह, श्रृंखला इस लोकप्रिय कनेक्टर प्रकार का उपयोग मूल डिज़ाइन की तुलना में अधिक चुनौतीपूर्ण वातावरण में कर सकती है।

कनेक्टर असेंबलियों की श्रृंखला सीधे और समकोण माउंटिंग (चित्रा 2) का समर्थन करती है, जिससे डिजाइनरों को गंभीर रूप से बाधित ऑटोमोटिव वातावरण में वायरिंग में लचीलापन मिलता है।

HIROSE के AU1 श्रृंखला कनेक्टर सीधे और आयताकार लेआउट का समर्थन करते हैं (बड़ा करने के लिए क्लिक करें)
चित्र 2: AU1 श्रृंखला कनेक्टर सीधे और आयताकार लेआउट का समर्थन करते हैं; डेमो बोर्ड कनेक्टर्स का उपयोग दिखाता है। छवि स्रोत: नमस्ते)

सुरक्षित, सटीक और सही कनेक्शन सुनिश्चित करें
इन कनेक्टर्स के लिए दो अद्वितीय डिज़ाइन हैं, कनेक्टर पोज़िशन एश्योरेंस (सीपीए) डिवाइस और डेडलॉक कुंजी। सीपीएसीपीए तंत्र विश्वसनीय और सटीक प्रविष्टि सुनिश्चित करता है। उंगली से संचालित कुंडी संरचना (चित्र 3) विश्वसनीय यांत्रिक युग्मन और एक क्लिक ध्वनि सुनिश्चित करती है, जिससे उपयोगकर्ता सफल कुंडी कार्रवाई की पुष्टि कर सकता है।

हिरोज़ का सीपीए तंत्र यह सुनिश्चित करता है कि मेटिंग कनेक्टर पूरी तरह से लगे हुए हैं
चित्र 3: सीपीए तंत्र यह सुनिश्चित करता है कि मेटिंग कनेक्टर पूरी तरह से लगे हुए हैं, फिर लॉक और सुरक्षित हैं और मैन्युअल रूप से अलग होने तक जुड़े रहते हैं। छवि स्रोत: नमस्ते)

ऑपरेशन के दौरान, मेटिंग पूरा होने तक सीपीए तंत्र को स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है। जब प्लग पूरी तरह से डाला जाता है, तो रिसेप्टेकल सीपीए तंत्र को लॉक स्थिति में नीचे धकेल देगा, यह दर्शाता है कि प्लग को इरादा के अनुसार डाला गया है। मिलान को हटाने के लिए, सीपीए तंत्र को खींचें और सहायक लॉक को छोड़ दें; अलग होने पर एक श्रव्य क्लिक सुनाई देती है।

यदि कोई अक्षीय या रेडियल विचलन है, तो दो संभोग भाग उपयोगकर्ता को गलत संभोग की चेतावनी देने के लिए क्लिक नहीं करेंगे। इन कनेक्टर्स का रेटेड मेटिंग जीवन 10000 मेटिंग चक्रों से अधिक है, जो ऑटोमोटिव वातावरण में अपेक्षित सेवा जीवन से कहीं अधिक है।

एंटी-फ़्रीज़ कुंजी गलत केबल को लक्ष्य इंटरफ़ेस से कनेक्ट होने से रोकने में मदद करती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, उपभोक्ता यूएसबी-सी केबल की सुविधाजनक विशेषताओं में से एक यह है कि यह प्रतिवर्ती है। इसका मतलब यह भी है कि उनके पास कोई डेडलॉक कुंजी या पहचान का भौतिक साधन नहीं है, यानी यह पहचानने की कोई आवश्यकता नहीं है कि कौन सा प्लग अंततः किस सॉकेट से जुड़ा है। उपभोक्ता अनुप्रयोगों में जहां प्लग इन और आउट करने के लिए "बस एक केबल पकड़ें", डेडलॉक कुंजी स्थिति की कमी एक फायदा है। हालाँकि, ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के "प्लग इन" होने की अधिक संभावना है और घने ऑटोमोटिव केबल हार्नेस स्थापित करते समय वायरिंग त्रुटियों का खतरा होता है। इन मामलों में, इस तरह के बेमेल लिंक के निष्क्रिय होने, परिधीय उपकरणों को नुकसान और सिस्टम और उपयोगकर्ताओं के लिए संभावित खतरों के कारण निराशा की भावना पैदा हो सकती है।

ग़लत वायरिंग को रोकने के लिए, AU1 श्रृंखला वाहन वर्ग USB-C कनेक्टर दो भौतिक हस्तक्षेप कुंजी-स्थिति कोड का समर्थन करते हैं: मानक (काला) और "ए कुंजी" (ग्रे/प्राथमिक) (चित्र 4)। ये दो कुंजी-स्थिति लेआउट यह सुनिश्चित करने में मदद करते हैं कि दो आसन्न केबलों और कनेक्टर्स के मामले में संभोग त्रुटियां नहीं होती हैं। अलग-अलग रंग इन दो कुंजी-स्थिति कोडों को पहचानने में भी मदद करते हैं।

यांत्रिक एंटी-फ़्रीज़ कुंजियों का लेआउट
चित्र 4: उपयोगकर्ता केबल कनेक्शन त्रुटियों को कम करने के लिए दो यांत्रिक कुंजी लेआउट में से एक का उपयोग कर सकता है; मानक कुंजी वाले कनेक्टर काले होते हैं और "ए कुंजी" वाले कनेक्टर ग्रे (पुरुष)/प्राथमिक (महिला) होते हैं। छवि स्रोत: नमस्ते)

मानक और विद्युत प्रदर्शन
विशिष्ट संख्याएँ इन हाईकनेक्टर्स की पर्यावरणीय उपयुक्तता और विद्युत प्रदर्शन को परिभाषित करती हैं। पर्यावरणीय उपयुक्तता के संबंध में, ये कनेक्टर - 40 डिग्री सेल्सियस से +105 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में काम करते हैं। वे पानी और धूल प्रतिरोधी भी हैं; कनेक्टर प्रकार के आधार पर, IP54, IP68 या IP69K सुरक्षा प्राप्त की जा सकती है। IP69K तीन डस्टप्रूफ और वॉटरप्रूफ मानकों में सबसे कठोर है।

ये कनेक्टर विश्वसनीयता के लिए USCAR-2 और USCAR-30 मानकों को पूरा करते हैं। USCAR-2 ऑटोमोटिव ग्रेड इलेक्ट्रिकल कनेक्टर सिस्टम के लिए प्रदर्शन मानक है, जो सड़क वाहनों पर कम वोल्टेज अनुप्रयोगों में टर्मिनलों, कनेक्टर्स और घटकों की आवश्यकताओं को रेखांकित करता है। यूएससीएआर-30 वाहन-माउंटेड यूएसबी कनेक्शन सिस्टम के लिए प्रदर्शन विनिर्देश है, जो उपभोक्ता परिधीय और वाहन-माउंटेड यूएसबी होस्ट के बीच यूएसबी कनेक्टर, केबल और विद्युत कनेक्शन के लिए विभिन्न आवश्यकताओं को कवर करता है।

विद्युत रूप से, बिजली आपूर्ति पिन (ए4/ए9/बी4/बी9 (वीबीयूएस)) को यूएसबी-सी विनिर्देशों के लिए 1.25 ए रेट किया गया है, जबकि गैर-बिजली आपूर्ति पिन को 20 वीएसी और वीडीसी के लिए 0.25 ए रेट किया गया है। अधिकतम प्रारंभिक संपर्क प्रतिरोध 40 m Ω है। मानक तनाव परीक्षणों की एक श्रृंखला के बाद, संपर्क प्रतिरोध थोड़ा बढ़ जाएगा लेकिन 50 मीटर Ω से अधिक नहीं होगा।