Come Progettare una Piedinatura del Connettore a Prova di Rotazione

Zachariah Peterson
|  Creato: October 31, 2021
Piedinature a Prova di Rotazione

È a volte necessario effettuare una connessione scheda-scheda, utilizzare un cavo personalizzato o creare un'interconnessione in daisy-chain tra più schede. Recentemente, abbiamo lavorato su un progetto per cui è stato necessario creare una grande connessione in daisy-chain. Abbiamo dovuto trovare una soluzione per garantire che il dispositivo fosse sempre collegato nel modo corretto, indipendentemente dalla disposizione del cavo a nastro da parte dell'installatore. A volte, è necessario rendere praticamente infallibile un progetto, per assicurarsi che errori banali non possano compromettere l’intero sistema. Gli header a prova di rotazione sono un'ottima soluzione per garantire che la connessione venga sempre sbrogliata correttamente.

Non tutti i connettori possono supportare una piedinatura a prova di rotazione. Tuttavia, se si dispone di un header non protetto e si desidera fornire una connessione accurata per qualsiasi orientamento, è possibile prendere in considerazione questi suggerimenti per progettare piedinature "a prova di rotazione".

Piedinature a Prova di Rotazione

Quando è bene usare una piedinatura a prova di rotazione? Esistono tipi specifici di connettori e situazioni particolari in cui potrebbe essere necessario utilizzare questo tipo di piedinatura. Per esempio:

  • Piedinatura non codificata: la piedinatura a prova di rotazione si applica solo quando il connettore non è codificato, il che significa che non è presente alcun meccanismo di codifica integrato nel collarino.
  • DaisyPiedinature lineari: la maggior parte delle piedinature che devono essere a prova di rotazione sono quelle lineari, sebbene possano avere più colonne.
  • Schede collegate in daisy-chain: se si collegano schede in una topologia lineare, è necessario assicurarsi che la piedinatura del connettore sia a prova di rotazione. Questo renderà il connettore anche a prova di traslazione.

Esistono altre situazioni in cui potrebbe essere necessaria una piedinatura a prova di rotazione e talvolta è difficile da prevedere in anticipo.

Una progettazione della piedinatura a prova di rotazione inizia con la cattura degli schemi e richiede un simbolo schematico per la definizione delle connessioni. Quando si lavora sullo schematico, è meglio posizionare i pin nel simbolo corrispondente alla disposizione del footprint per visualizzare chiaramente la disposizione dei pin nel progetto finale. Per gli header o i connettori mezzanine, si avranno configurazioni diverse con piedinatura a fila singola rispetto alle piedinature con più file.

Piedinatura a Fila Singola

Il metodo più semplice per eseguire una piedinatura a prova di rotazione è quello di posizionare un pinout a fila singola e tagliarlo a metà (vedi sotto). La piedinatura nella metà superiore rispecchierà la metà inferiore, assicurando un header a prova di rotazione. Il vantaggio di questa soluzione si apprezza soprattutto nelle connessioni in daisy-chain: fintanto che il componente non è codificato, sarà possibile eseguire il collegamento in daisy-chain con un cavo piatto o un cavo a nastro, senza doversi preoccupare del raggruppamento del cavo durante l'abbinamento delle piedinature.

di piedinatura a fila singola e a prova di rotazione
Esempio di piedinatura a fila singola e a prova di rotazione utilizzando Phoenix Contact 1933260.

Nell'esempio precedente, si è liberi di sbrogliare alimentazione, massa e segnali attraverso più pin, ma è necessario applicare l'arrangiamento speculare illustrato in precedenza per ottenere una piedinatura a prova di rotazione. L'interlacciamento di alimentazione e messa a terra in questo tipo di piedinatura fornirà un elevato isolamento contro il rumore esterno, garantendo al contempo una connettività a prova di rotazione. Lo svantaggio è tuttavia il gran numero di pin necessari per garantire che la connessione sia a prova di rotazione.

Piedinatura a Doppia Colonna

Supponiamo che invece di una piedinatura lineare come mostrato sopra, si voglia utilizzare una piedinatura a due file. La piedinatura a doppia fila è solo leggermente più complessa, in quanto è necessario applicare modifiche sia al connettore (tra le colonne) che lungo il connettore (tra le colonne). È quindi necessario tagliare la piedinatura in quadranti e posizionare ciascun quadrante specularmente all'angolo opposto. Di seguito è mostrato un esempio di questo tipo di piedinatura.

piedinatura a doppia fila a prova di rotazione
Esempio di piedinatura a doppia fila a prova di rotazione utilizzando TE Connectivity 5-146256-5.

Anche qui si ripresenta un problema simile: il numero totale di connessioni disponibili si riduce da 10 a 5; questo perché ogni pin sul lato sinistro della piedinatura richiede un segmento speculare sul lato destro. Nonostante la complessità leggermente maggiore, la soluzione a 2 file è più compatta, e quindi risulta un'opzione migliore in termini di ottimizzazione dello spazio sulla scheda.

Piedinatura Con 3 o Più Colonne

Quando si ha che fare con 3 o più colonne, si devono fondamentalmente combinare le piedinature a fila singola e doppia in un unico simbolo e footprint. Vediamo il componente d'esempio qui sotto: questo header a 24 pin ha due pacchetti di pin esterni che devono sempre essere speculari. Tuttavia, il pacchetto interno potrebbe essere totalmente dissociato dai pin esterni. In altre parole, la colonna centrale potrebbe essere risolta come una piedinatura a fila singola. Un'altra soluzione è quella d'impostare la fila centrale in modo che corrisponda ad alcuni dei pin lungo i margini.

Rotation-proof pin header 3-column
Questo connettore a 3 file (933824TS) ha una piedinatura dispari, ma può essere progettato a prova di rotazione.

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Sull'Autore

Sull'Autore

Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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