アンフェノールの高耐久性USB Type-Cで過酷な環境の課題を克服

主な懸念事項は、外部環境からの水やほこりの侵入を防ぎ、適切な動作を保証するために必要な堅牢性と密閉性を維持することです。これらの環境では、極端な熱と湿度が一般的な懸念事項となる可能性があり、デバイスは複数のオペレータが24時間365日使用できるほど頑丈である必要があります。スペースが限られている場合、複数のコネクタを追加することが困難な場合があり、複数の侵入ポイントを密閉すると、設計がさらに複雑になります。

ケーブルの乱雑さも問題です。特に、モバイル展開や、フィットネス センター、公共安全、軍事、製造現場など、機器の周囲で多くの活動が行われるその他の状況では、ケーブルが乱雑になります。ケーブルが増えると、ほこり、湿気、環境汚染物質の影響を受けないようにする必要がある密閉型デバイスで潜在的な障害が発生する可能性が高くなるため、メンテナンスとダウンタイムのコストが増加する可能性があります。ケーブルが複数あるデバイスでは、システムの複雑さが増すため、オペレーターのトレーニング コストも高くなります。 

幸いなことに、最新のUSB規格では、ケーブルの乱雑さの問題に対する解決策が提供されています。  USBタイプCケーブル 製品の複数のインターフェースを置き換えることができ、障害点が少なくなり、I/Oインターフェース パネルが小型化され、合理化された信頼性の高いインストールが可能になります。 

USB Type-Cは、USB Implementers Forum (IF) による「ユニバーサル シリアル バス」アーキテクチャの「ユニバーサル」な性質を拡張する取り組みを反映しており、いくつかの新しい予期しない機能が含まれています。最も注目すべき新しい機能は、インターフェイスがリバーシブルになり、コネクタに個別の接続が増えたことです。以前のUSB 3コネクタには合計9ピンがありましたが、USB Type-Cではこれが24ピンに拡張されました。

図1: USB 3 (左上) とUSB Type-C (右上、下)

追加のピンにより、コネクタをリバーシブルにしながら、同じケーブルでUSB 2.0、USB 3.1、および電源をサポートし、数本のピンを節約できます。USB-IFは、「余分な」ピンを切断したままにするのではなく、これらの追加の接続をサポートする追加機能を設計しました。ケーブルが接続されると、制御チャネル (CC) ピンの1つで電圧が検出され、ポート コントローラがケーブルの方向を認識して、基本的なUSB電源とUSB 2.1通信がオンラインになります。次に、コントローラは、USB Type-Cで導入された新機能によって可能になった高度な電源およびデータ転送機能をネゴシエートします。 

最初の新機能はUSB Power Deliveryで、双方向機能で最大20V / 5Aの代替モードをサポートするようになりました。 これにより、コンピューターやラップトップなどのUSBホストが接続された周辺機器に電力を供給する能力が維持されると同時に、モニターやその他のより要求の厳しい負荷をサポートできる高電力モードが追加されます。代替動作モードでは、接続されたデバイスからホストに電力を供給できるため、電源供給されたUSBタイプCハブや周辺機器が、ラップトップ、タブレット、電話、その他のデバイスの外部電源の代わりに使用できます。代替モード通信は、高速信号ペアでもネゴシエートできます。これらは、以前は動作するために特別なポートとケーブルを必要としたUSB 3、HDMI、DisplayPort、その他の高速インターフェースに使用できます。高速インターフェース ペアが2つあるため、単一のUSBタイプCポートで2つの個別の高速インターフェースをサポートできます。ケーブルとコネクタにも大幅な機械的なアップグレードが施され、信頼性が向上しています。USB-IFは、小型のMini-USBとMicro-USBでは大型デバイスに対して十分な機械的堅牢性を備えていないことを認識し、標準のType-Aコネクタと同等の機械的強度を提供するPCB貫通接続ポイントを備えたUSB Type-Cコネクタを設計しました。   

その結果、USB 2.1、USB 3.1、代替モード電力供給、代替モード通信をサポートできる、機械的に堅牢な単一のポートが実現しました。USB Type Cコネクタを使用する製品の設計は、電源、ディスプレイ、USB拡張のすべての外部接続を1本のケーブルで処理できるため、大幅に簡素化されます。ほとんどのデバイスでは、必要なケーブルはこれだけです。過酷な環境では、ケーブルの乱雑さが減り、潜在的な障害点が減り、メンテナンスとサポートが容易になり、トレーニング コストが削減されます。これらの利点があっても、一部のデバイスでは、使用環境の固有のニーズを満たすために、さらに多くの環境的および物理的な保護が必要になります。

幸いなことに、アンフェノールは最近、第2世代の過酷環境コネクタをリリースし、IEC60529-IP67仕様を超えるさらに優れた機械的強度と環境密閉性を備えたパネル マウントUSBタイプCコネクタを提供しています。アンフェノールのMUSBR USBタイプCコネクタは、ねじ式パネル マウント接続ポイントと導電性シリコンゴム ガスケットを備えたニッケルメッキのダイキャスト亜鉛ハウジング、環境汚染物質の存在下で優れた耐腐食性を発揮する金メッキおよびニッケルメッキの接点、および強化された機械的堅牢性を実現する100% スルーホール接続を備えています。

直角および垂直PCBマウント オプションが用意されており、UL 94V-0定格の熱可塑性コネクタ コア、ステンレス鋼の背面カバー、およびほとんどの産業仕様を超える動作温度仕様で設計が完成します。 

過酷な環境向けに設計された耐久性の高いUSB Type-Cコネクタを利用することで、さまざまな過酷な用途で製品の大幅な進歩と簡素化が可能になります。産業および工場のオートメーション設備では、ケーブル配線の要件を減らし、電力供給、USB通信、ディスプレイ、およびその他の用途を処理するための単一のインターフェイスを提供する設計のメリットを享受できます。高速信号ペアはSuperSpeed USBやDisplayPortなどの用途向けに設計されていますが、独自に使用する場合は、これらの追加接続を制御バス信号やその他の特殊な用途に活用できます。軍事および航空設備では、最も要求の厳しい環境で繰り返し使用できるように設計されたコネクタが常に必要ですが、電子戦システムやインタラクティブ インフォテインメント システムの進歩には、信頼性の高いデータ転送のための高帯域幅接続が必要です。Amphenholの耐久性の高いUSB Type-Cコネクタを使用すれば、過酷な環境での信頼性と動作の必要性から、これらのシステムを実行するテクノロジーが最新のイノベーションに遅れをとる必要がなくなります。これらのアプリケーションにおけるケーブルの乱雑さは、AmphenholのUSB Type-Cソリューションの使用によって軽減されるもう1つの主要な懸念事項であり、リバーシブルコネクタを備えた単一の接続ポイントにより、複雑さを最小限に抑えながら、これらのシナリオで信頼性の高い操作を提供できます。法執行機関、公共安全、消防のアプリケーションは、軍事や航空と同じ過酷な使用および環境要件を多く共有しており、同じ利点により、使用が簡素化され、新しいテクノロジーを現場に導入する際のトレーニングコストが削減されます。たとえば、ボディカメラは、バルクデータ転送や充電のためにケーブル接続が必要な場合がありますが、過酷な環境のUSB Type-Cコネクタを使用すると、高速データ転送を提供しながら使用を簡素化できます。 

耐久性に優れたUSB Type-Cコネクタのメリットを享受できるその他のアプリケーションには、医療機器、プロフェッショナル オーディオ/ビデオ制作、監視およびジム機器などがあります。医療施設に配備される場合でも、家庭用に設計されている場合でも、医療機器は、洗浄スプレーやその他の汚染物質から保護しながら、ポータブルで使いやすいことがますます求められています。Amphenholの過酷な環境向けUSB Type-Cコネクタは、緊急時でも信頼性の高い操作を保証する頑丈な構造で単一ケーブル操作を提供することで、理想的なソリューションを提供します。高帯域幅のビデオとデジタル バス オーディオの需要の増加により、プロフェッショナル オーディオおよびビデオ制作におけるUSB Type-Cの魅力的な可能性が生まれています。多くの最新のオーディオ システムは、複数の個別のアナログ チャネルを使用する代わりに、イーサネット ベースのバスに移行しており、アーティストが独自のモニタリング機器を制御できるため、モバイル デバイスの使用がますます増えています。残念ながら、一般的なイーサネット ケーブルは通常、これらの環境で信頼性の高い繰り返しのプラグ アンド アンプラグを提供するために必要な耐久性を備えて設計されていません。USB Type-C経由の代替モード通信により、イーサネット接続をより信頼性の高いインターフェイスで実行できるようになり、USB電源供給によりモバイル デバイスを充電してすぐに使用できるようになります。監視機器もますますイーサネットベースになりつつあり、高解像度ビデオへの継続的な移行により、これらのアプリケーションではますます高帯域幅のインターフェースが必要になります。従来の機器では、屋外設置やその他の制御されていない環境での信頼性の高い動作を確保するために、個別の電源接続とビデオ接続も必要です。過酷な環境向けに設計された耐久性の高いUSB Type-Cコネクタを使用すると、設置が大幅に簡素化され、同じインターフェースで電源と通信を提供できます。最後に、ジムの機器は常に汗、洗浄用化学薬品、その他の環境汚染物質にさらされており、コネクタは頻繁に極度の機械的ストレスを受けます。モバイルデバイスの充電コネクタの要望とフィットネスセンターでのインフォテインメントの導入の増加により、ユーザーの期待に応えて顧客ロイヤルティを維持するために、より高度なインターフェースが必要になるため、切実な懸念が生じています。これらの環境ではコンシューマーグレードのコネクタはすぐに故障するため、より優れたソリューションが必要です。アンフェノールの過酷な環境向けUSBタイプCコネクタは、高い機械的強度と高度な接続性を提供し、ユーザーの現在の要求を満たすと同時に、将来の高度なニーズへの拡張をサポートする理想的なソリューションです。 

レガシー アプリケーションや他の接続タイプのサポートが必要な状況向けに、Amphenoleでは、現在第2世代となっている過酷な環境向けインターフェイス コネクタのフル ラインも提供しています。高度な第2世代コネクタは、導電性シリコン ゴム パネル ガスケットを活用して優れたEMI保護を確保し、コネクタ内にガスケットとシールを備えているため、繰り返しの熱サイクルでもIP67定格を超える保護が確保されます。 要求がそれほど厳しくないアプリケーションの場合、低コストの第1世代では、IP67の要件を完全に満たしながら、より経済的なエポキシベースのシーリングを活用します。 

追加の過酷な環境用コネクタも利用可能で、これには第2世代Cat5e直角インターポーザ コネクタ、直角4ポートRJ45、プラグ ブーツ、フード、ラッチ ダスト カバーが含まれます。タイプA USB 3.1コネクタも近日中に登場します。

その他のアプリケーションの場合、または市販のコネクタに若干の変更が必要な場合、Amphenoleは顧客の特殊なコネクタのニーズに応えることを誇りに思っています。簡素化された接続方法が求められる場合、または過酷な環境のパネルコネクタが回路アセンブリの近くにない場合、Amphenoleは、外部コネクタのミラー、別の互換性のあるインターフェースコネクタタイプ、さらには振動絶縁用のフレックスコネクタ、配線端子、ケーブル終端用のはんだポイントへの接続など、任意の数の内部接続を提供するインターポーザカードソリューションを作成できます。その他のカスタムソリューションには、未実装ポート用のダストカバー、およびMRJ、MRJR、およびUSBタイプA製品ライン用のIP67ブーツスタイルフードがあります。 

過酷な環境向けコネクタのニーズがどのようなものであっても、Amphenoleは最も厳しい環境でも信頼性の高い動作を保証する堅牢なソリューションの完全なラインを提供します。