¿Se puede diseñar un pinout "a prueba de rotación" para los conectores?

Zachariah Peterson
|  Creado: December 6, 2021
Rotation-proof pin header

A veces, es necesario hacer conexiones de una placa a otra, usar un cable personalizado o montar una serie de placas en cadena margarita. En uno de nuestros proyectos recientes para uno de nuestros clientes, estábamos trabajando con un gran conjunto de placas conectadas en cadena margarita, y debíamos asegurarnos de que, sin importar cómo colocaran los montadores su cable plano, este siempre quedase conectado correctamente. A veces es necesario hacer que un diseño sea "a prueba de tontos" para garantizar que errores simples no incapaciten a sistemas enteros. Los cabezales a prueba de rotación son una excelente solución para garantizar que tus conexiones siempre se enruten correctamente.

No todos los conectores son compatibles con pinouts a prueba de rotación. Sin embargo, en términos generales, si tienes un cabezal de pines sin cubierta y quieres asegurarte de que este produzca una conexión precisa sin importar la orientación, puedes aplicar estas sugerencias para diseñar tus propios pinouts a prueba de rotación.

Pinouts a prueba de rotación

¿Cuándo usar un pinout a prueba de rotación? Existen tipos de conectores específicos y diferentes situaciones en las que es posible que quieras usar este tipo de diseño para tu pinout. Algunas de estas situaciones son:

  • Pinouts sin ranuras: los pinouts a prueba de rotación solo aplican cuando el conector no tiene ranuras, lo que significa que no hay un mecanismo de "llave" integrado en la cubierta.
  • Pinouts lineales: la mayoría de los pinouts que necesitarás para que tu conector sea a prueba de rotación son pinouts lineales, aunque pueden tener múltiples columnas.
  • Placas en cadena margarita: si estás conectando placas en cadena margarita con cables en una topología lineal, definitivamente querrás asegurarte de que el pinout para el conector sea a prueba de rotación. Esto también protegerá a tu conector contra efectos de "traducción".

Existen otras situaciones en las que puede hacer falta un pinout a prueba de rotación para el conector, y a veces es difícil predecir todas y cada una de las situaciones en las que ocurrirá esto.

El diseño de pinouts a prueba de rotación comienza por la captura de los diagramas esquemáticos y requiere de un símbolo esquemático para definir tus conexiones. Cuando estés trabajando en el diagramas esquemáticos, lo mejor es colocar los pines en el símbolo que corresponde con las disposición en la huella, para así poder ver claramente cómo debes ordenar los pines para garantizar un diseño a prueba de rotación. Para cabezales de pines o conectores mezzanine, tendrás una configuración diferente para pinouts de una sola fila vs. pinouts de múltiples filas.

Pinouts de una sola fila

La versión más sencilla de un pinout a prueba de rotación es simplemente colocar un pinout de una sola fila y cortarlo a la mitad (ver abajo). El pinout en la parte superior puede ser igual que el de la parte inferior, y esto garantiza que el cabezal sea a prueba de rotación. Aquí el beneficio se percibe en términos de la conexión en cadena margarita: siempre que el componente no esté ranurado, podrás conectar placas en cadena margarita con un cable plano o de cinta y no tendrás que preocuparte por enrollar el cable al tratar de hacer coincidir los pinouts.

Cabezal de clavija a prueba de rotación de 1 fila
Ejemplo de pinout a prueba de rotación de una sola fila usando Phoenix Contact 1933260.

En el ejemplo anterior, tienes total libertad de redireccionar la alimentación y las señales mediante múltiples pines, pero tendrás que asegurarte de que se cumpla a rajatabla la imagen especular si quieres que tu pinout sea realmente a prueba de rotación. Intercalar la alimentación y la tierra en este tipo de pinout (por ejemplo, en cada pin que sea par) ofrece un gran nivel de aislamiento contra el ruido externo, y a la vez permite obtener una conectividad a prueba de rotación. Sin embargo, la desventaja es la gran cantidad de pines necesarios para garantizar que la conexión sea a prueba de rotación.

Pinouts de doble columna

Ahora, supongamos que, en vez de un pinout lineal como el anterior, usamos un pinout a 2 filas. Los pinouts a dos filas son solo un poco más complejos desde el punto de vista de que necesitamos hacer cumplir las condiciones de "a prueba de rotación" en todo el conector (entre las columnas) y a lo largo del conector (entre columnas). En este caso, has dividido el pinout en cuadrantes, y cada cuadrante tiene una imagen especular en la esquina opuesta. Un ejemplo de este tipo de pinout a prueba de rotación se muestra a continuación.

Cabezal de clavija a prueba de rotación de 2 filas
Ejemplo de pinout a prueba de rotación a dos columnas usando TE Connectivity 5-146256-5.

Aquí tenemos un problema similar: la cantidad total de conexiones disponibles se reduce de 10 a 5; esto es porque cada uno de los pines del lado izquierdo del pinout requiere una imagen especular en el lado derecho. Se podría decir que el ejemplo a dos columnas es más complejo, pero también es una mejor opción en términos de espacio en la placa, porque será más compacto.

Pinouts con 3 o más columnas

Una vez que estés tratando con 3 o más columnas, estarás combinando pinouts de columna única y de doble columna en un único símbolo y huella. Dale un vistazo a los componente de ejemplo indicados a continuación: este cabezal de 24 pines tiene dos conjuntos externos de pines que siempre deberán tener sus respectivas imágenes especulares. Sin embargo, el conjunto interior podría estar totalmente disociado de los pines externos. En otras palabras, la columna central podría tener una imagen especular en un pinout de columna única. Otra manera de colocar esto es hacer que la columna central coincida con algunos de los pines en los lados.

Rotation-proof pin header 3-column
Este conector a 3 columnas (933824TS) tiene un pinout impar, pero se puede diseñar con protección contra rotación de manera integrada.

Si aún no estás convencido del valor que puede aportar un pinout a prueba de rotación, no tienes más que ver el conector USB tipo C de tu teléfono móvil. La próxima vez que necesites un pinout a prueba de rotación, usa las mejores herramientas de diseño en CircuitMaker, la aplicación para diseño de PCB más fácil de usar. Los usuarios también pueden crear rápidamente sus huellas (o "footprints") para componentes y colocar las marcas de serigrafía. Todos los usuarios de CircuitMaker tienen acceso a un espacio de trabajo personal en la plataforma Altium 365,

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Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson cuenta con una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland. Realizó su investigación en Física MS sobre sensores de gas quimisortivo y su doctorado en Física Aplicada sobre teoría y estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas en láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sistemas ambientales y análisis financiero. Su trabajo ha sido publicado en varias revistas revisadas por pares y actas de conferencias, y ha escrito cientos de blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Zachariah trabaja con otras compañías en la industria de PCB proporcionando servicios de diseño e investigación. Es miembro de IEEE Photonics Society y de la American Physical Society.

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