¿USB C u otro conector compacto para 19 líneas idénticas de propósito general?

Estoy construyendo un sistema de iluminación LED que requiere alrededor de 16 conexiones a un Arduino (15 fuentes de alimentación LED más una línea de tierra común) y quiero limpiar el cableado. Es importante para mi aplicación que el conector en los extremos de cualquier cableado sea pequeño y ordenado.

Esencialmente, me encantaría usar un cable USB C, sin ninguno de los chips/resistencias internos, simplemente para transportar 19 cables idénticos de uso general. Luego, podría usar placas de conexión USB C estándar en cada extremo del cable y usar el cable USB C como un conducto de cable simple con buenos conectores.

A pesar de toda mi búsqueda, no puedo encontrar nada como esto...

Existe algo como esto? ¿Hay una solución obvia a este problema que no veo? ¿Quizás un tipo diferente de conector común en el que no estoy pensando?

No existe tal cosa, porque USB-C solo tiene un máximo de 13 cables más alimentación y blindaje.
Pensé que 19 cables... ¿No? ¿El poder ocupa los 6 restantes?
Sí, el cable USB 3.1 tipo C con todas las funciones debe tener 19 conductores, si cuenta el blindaje. Aunque no todos son idénticos. "¿Existe algo como esto?" ¿que existe? Usted mismo ha dicho "placa de conexión USB C estándar". Una búsqueda rápida en Google de "desconexión usb c" ofrece docenas de estos .
¡Excelente! Sí, estas son las placas base a las que me refería. Pero el problema es el cable en sí: ¿los cables en sí mismos no contienen un circuito en la base de cada conector que confiere un rendimiento especial a cada cable?
Ellos si. Por eso dije que no son cables idénticos. Sin embargo, creo que al menos 16 cables son pasantes. Pero, francamente, esta es la solución más engorrosa y bastante costosa. ¿Por qué no usa un chip de interruptor I2C, algunos mosfets y resistencias y cualquier cable de 5 conductos adecuado?
¿"Pasa a través" significa "es solo un cable de cobre" y no sucede nada especial? es decir, podría enrutar 5V a lo largo de esos cables de paso, ¿y simplemente sacaría 5V por el otro extremo?
@Maple No hay garantía de que los 8 pines de alimentación estén realmente separados en el cable. También podrían conectarse entre sí en solo 2 cables. Es por eso que escribí más de 13 cables para poder. No hay 19 en USB-C, no sé cómo se cuenta.
Si estos son LED de "iluminación" y no LED indicadores, debe considerar la potencia y la corriente resultante. Ese único retorno a tierra compartido suena problemático... ¿Y realmente quieres agrupar todas las luces en un solo conector? En muchos casos, una mejor solución sería un conector por luz y construir la funcionalidad de Arduino en una placa con 15 conectores descendentes, o colocarlo detrás de un panel con tantos conectores de mamparo. O potencialmente únase a ellos en grupos más pequeños, digamos 5 de 3.
Por "iluminación" me refiero a 100-1000 mA como máximo y, por lo general, el caso de uso es un LED a la vez. ¡Además, 13 cables de alimentación serían geniales en la mayoría de los casos!
¿Ustedes alguna vez leyeron alguna especificación? cambrionix.com/wp-content/uploads/2017/09/…
@asdfex Tiene razón, no se pueden usar los pines de alimentación por separado. Pero no por la razón que indica, es decir, solo dos cables reales. El motivo es "Todos los pines VBUS se conectarán juntos dentro del enchufe USB Tipo-C" y lo mismo para Tierra. Eso todavía deja 16 transferencias, tal como dije anteriormente.
@AliChen Prácticamente puedo saborear tu dolor leyendo tu comentario
@MarcusMüller Creo que el dolor no proviene de que las personas no lean la documentación, sino que intenten clavar un clavo con un microscopio.
@Maple No, "martillar" es lo apropiado. Creo que (no necesariamente en este caso, pero en general) el dolor es más porque la gente pregunta cómo extraer peces usando Altium Designer 4 en una raspberry pi.
@Maple El estándar solicita explícitamente 1 cable de alimentación, pero esa es una sugerencia y todos pueden hacer lo que quieran. Y no, no es un paso de 16, ya que Vconn no debe unir ambos extremos del cable.
dibuje un diagrama de lo que está tratando de construir... esto parece que puede causar problemas15 LED power supplies plus a common ground line
@ChrisStratton Por lo general, quiero recorrer los LED de uno en uno, pero puedo imaginar un caso en el que sería bueno tener todos los LED encendidos al mismo tiempo. Cuando dice que la tierra compartida suena problemática, ¿es porque está pensando que un conector USB sería demasiado delgado para manejar el amperaje total? Pregunto esto porque todas las maravillosas respuestas en este hilo básicamente me han convencido de elegir un D sub mini o similar, ¡y los cables en este tipo de conector pueden ser tan pesados ​​como necesito!

Respuestas (3)

19 dices?

Por coincidencia, HDMI tiene exactamente diecinueve conductores.

Pero: tres de ellos son escudos, algunos son pares diferenciales, que están optimizados para señales de alta frecuencia en lugar de transporte de corriente de baja frecuencia... Dudo que uno solo de ellos haya sido diseñado para transportar corriente para un LED de 20 mA, deja solo un "LED de alimentación" (sea lo que sea).

En resumen: todos estos cables de computadora modernos son dispositivos especiales y no puede esperar que sean solo "un montón de cables".

Entonces, quédate con otra cosa. Los conectores SUB-D son bastante estándar y son fáciles de manejar con herramientas manuales; por supuesto, son mucho más grandes. Pero es posible que lo necesite de todos modos, porque el "LED de alimentación" dice que cada conductor puede llevar 1 A o más, y eso no va a ser divertido con conectores más pequeños...

Si me preguntas, esto suena como algo arquitectónico: en lugar de comprar cobre (caro) para salvar una gran distancia con mucha corriente (perdiendo energía debido a la resistencia del cable), probablemente deberías tener tu Arduino (u otro) donde estés. Tendría el otro extremo de ese cable que está deseando, y simplemente conectaría una línea de datos y energía allí.

De hecho, hay formas muy sencillas de cambiar muchas salidas con pocos cables:

Por ejemplo, hay registros de desplazamiento lineal con una entrada de bloqueo; incluso hay algunos que vienen con controladores LED lineales integrados con corriente ajustable. Con estos, solo tendrías que ejecutar 5 señales.

  • fuerza
  • Suelo
  • Datos
  • CLK
  • Pestillo (opcional)

¡Eso suena mucho más fácil y menos propenso a errores que tener 19 conductores! Además, no está limitado a 15 LED de esa manera. Puedes tener tantos como quieras.

¡Muchas gracias por estas ideas! Estoy leyendo sobre registros de turnos ahora y puede que regrese con un seguimiento una vez que esté al tanto de eso :)
Haga una nueva pregunta en su lugar, ya que cambiará el tema.
El uso de registros de desplazamiento parece ser una gran idea en general, y puedo implementar esto. Pero mi caso de uso principal es encender/apagar cada LED uno a la vez, y quiero poder hacer esta función estroboscópica central con bastante rapidez (encender/apagar cada LED a, digamos, 1 kHz). Me preocupa que la mayoría de los registros de desplazamiento introduzcan demasiada latencia para que esto se pueda lograr, por lo que incorporar eso en el sistema de iluminación central parece peligroso. Eso me deja todavía con la necesidad de enrutar los conductores a cada LED de forma independiente :(
¿Los está estroboscópico para atenuarlos? ¡Porque hay circuitos integrados dedicados que pueden hacer eso, exactamente para este caso de uso!
(¡De todos modos, apagar y encender rápidamente puede ser una mala idea con un cable largo!)
La luz estroboscópica se sincroniza con otros equipos: usaré PWM o un circuito convertidor analógico-digital (para atenuación "verdadera") para modular la intensidad. Ahora que lo pienso, es más probable que quiera hacerlas estroboscópicas una por una a alrededor de 0,1 kHz. Y mi cableado debería tener menos de 1 m, ¡así que esperaba estar bien!
sí, está bien, es probable que 100 Hz esté bien, de verdad. Entonces, aún así, tal vez solo use un microcontrolador cerca de los LED y comuníquese con eso a más de 1 m.

El cable USB 3.0 estándar "con todas las funciones" tiene 18 conductores, 15 conductores, opcionalmente 3 más y un blindaje. Se define en la Especificación Tipo-C , consulte la Tabla 3-6

ingrese la descripción de la imagen aquí

Véase también la nota al pie. Los cables no son "cables de uso general idénticos", algunos son coaxiales o trenzados en pares.

También es importante recordar que si el cable se implementa como pares trenzados (la mayoría lo son), el simple uso de cables para fines de señalización digital puede generar una gran diafonía.

Más aún, alguna señal en los cables podría estar usando cables delgados AWG34, consulte la Tabla 3-8, por lo que es necesario considerar una impedancia de cable sustancial y una ampacidad limitada.

Aún más, espere que el cable CC tenga algún IC conectado (llamado "marcador electrónico") y alimentado a través del cable Vconn. De acuerdo con las especificaciones Tipo-C, TODOS los cables con funciones completas deben tener marcadores electrónicos.

Gracias Ali, esto es genial. Todo se suma a la conclusión de que probablemente debería pasar a un conector de uso general Micro D-Sub y simplemente aceptar el tamaño más grande. Realmente aprecio tu respuesta, gracias :)
no "18 conductores y una pantalla", sino "15 conductores, opcionalmente 3 más y una pantalla"

Controlador LED (por ejemplo, TLC59116 para canales de 16 x 120 mA, IS31FL3236 para canales de 36 x 38 mA) + cable de 4 conductores es todo lo que necesita.

Irónicamente, si su corriente LED combinada es inferior a 1A, entonces el buen cable USB 2.0 puede funcionar para usted. Simplemente no use un reloj de alta velocidad, el par trenzado tiene mucha diafonía.

Para una corriente más alta, simplemente use cualquier cable adecuado y cualquiera de los miles de conectores disponibles, como DIN , por ejemplo.

ACTUALIZAR

El problema de la latencia se debe a que es posible que desee encender/apagar cada LED de forma independiente a 1 kHz (por ejemplo, LED n. ° 1 encendido durante 5 ms, apagado, repetir a 1 kHz)

Da la casualidad de que no entiendes cómo funcionan estos chips. No necesita generar PWM usted mismo, simplemente envía comandos que establecen el brillo de LED individual y el chip genera PWM para usted (a 97 kHz, o aproximadamente 100 veces más rápido de lo que estaba planeando).

El objetivo de esta respuesta es que no tiene que controlar los LED usted mismo, usa la comunicación digital a través de unos pocos cables y le dice al chip qué hacer. A una velocidad de reloj de 100 kHz, puede cambiar el brillo de los 15 LED unas 700 veces por segundo, o unas 20 veces más rápido de lo que los humanos pueden percibir.

Tengo especificaciones de Osram que indican un voltaje directo de 3,1 V y un rango (?) de 100-1000 mA

¿No crees que esta información pertenece a la pregunta? ¿Y cómo iba a usar el cable Tipo C (como en el título) si la mayoría de los cables son AWG34, con una corriente nominal máxima de solo 180 mA? ¿Se da cuenta de que con 1A por LED, su cable de tierra transportará más de 15A?

De todos modos, en este caso todavía tienes múltiples opciones disponibles.

  • Puede usar un controlador con salida de drenaje abierto, como LV5235V de 18 canales y controlar un interruptor externo mientras limita la corriente máxima con una resistencia (como sugerí en el comentario a su pregunta desde el principio).
  • O puede controlar un controlador de corriente constante con entrada PWM y una clasificación adecuada, como CAT4101 . Esto debería ser más eficiente que usar resistencias.

ingrese la descripción de la imagen aquí

  • También puede usar un chip de atenuación tipo derivación automotriz, como TPS92661 con regulador reductor externo, por ejemplo, TPS92515x . Esta opción es probablemente la más eficiente energéticamente, aunque requiere un cable separado con aproximadamente 40 V para alimentar 12 LED en serie (o 2 cables para sus 15 LED). Lo bueno de esta configuración es que cambia alta corriente por alto voltaje, por lo que puede usar cables mucho más delgados .

El resultado final es: envíe una señal de control y proporcione energía a su sistema LED, realice la conmutación PWM real mediante un circuito pequeño en el sistema mismo.

Por cierto, con solo 4-5 cables, probablemente ni siquiera necesite un conector "pequeño y ordenado" en el lado del LED, puede soldar ese extremo del cable directamente a la PCB.

Más buenos consejos, ¡gracias! Me preocuparían dos cosas aquí: 1) la latencia introducida por los controladores y 2) la corriente máxima. El problema de la latencia se debe a que es posible que desee encender/apagar cada LED de forma independiente a 1 kHz (por ejemplo, LED n. ° 1 encendido durante 5 ms, apagado, repetir a 1 kHz). El problema de corriente máxima se debe a que, incluso con un solo LED, tengo especificaciones de Osram que indican un voltaje directo de 3,1 V y un rango (?) de 100-1000 mA ( au.rs-online.com/mobile/p/visible-leds/ 1751875 ). Así que me preocupa incorporar un controlador que pueda limitar mis opciones fuera del dispositivo...
Ver actualización en la respuesta.
@Iams, ¿cómo estás entregando 1000 mA desde un arduino? Ya has construido algún tipo de controlador, ¿no es así?
Muchas más ideas útiles aquí, ¡gracias de nuevo por tomarse el tiempo! Para ser claros, la luz estroboscópica no pretende atenuar la luz, es para sincronizar con otros equipos. Para la atenuación, he estado usando PWM simple y he considerado una alternativa analógica para producir una atenuación "verdadera".
@MarcusMüller Ya he ejecutado algunos LED de 5 mm tipo bombilla en mi aplicación, pero ocupan demasiado espacio y quería obtener un poco más de brillo, por lo que estoy considerando una variedad de opciones diferentes de SMT. Parte de mi problema es que cuando miro, por ejemplo, las especificaciones de Osram, veo un rango actual (100-1000 mA) y no tengo suficiente experiencia para saber qué se necesita para obtener una intensidad de LED decente. RE: calibre del cable, originalmente asumí que mis requisitos eran bastante modestos, pero de este foro tengo la idea de que estos se consideran LED SMT de bastante alta potencia. ¡Gracias de nuevo!
¡Necesitará algún controlador LED que pueda entregar esa corriente y pueda ser controlado por su Arduino! Los pines de tu arduino individualmente ni siquiera pueden entregar 100 mA, deja solo 15 veces eso en total (el chip simplemente se quemaría si hicieran eso). Pero, "¿cómo controlo 15 LED 0.1 - 1A desde un solo Arduino, si están a 1 m de distancia?" es una pregunta nueva, y deja el alcance de esta pregunta orientada al cable. Entonces, publique una nueva pregunta, donde describa los componentes, enlace a la hoja de datos anterior, explique sus requisitos en detalle y pregunte cómo resolver esto. Mucho más productivo que tratar de resolver esto
en los comentarios a una respuesta a una pregunta diferente sobre cables. (especialmente describir la sincronización y por qué necesita varios vatios de potencia LED para lograrlo sería útil)
Re: Strobbing, el chip LV5235V tiene registros de bits separados para funciones de encendido/apagado directo, PWM y atenuación. Puede activar fácilmente todos los LED sin cambiar los valores PWM individuales a una velocidad de hasta 3,7 kHz a la velocidad I2C estándar.
¿USB C u otro conector compacto para 19 líneas idénticas de propósito general?
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