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案例
在工業(yè)設備的開發(fā)/設計現(xiàn)場，存在著許多與信號線相關的問題。實際上本公司也收到許多這樣的要求。例如：「希望能將信號線變得更輕巧更細，方便操作」、「希望能把信號傳輸?shù)竭h處」、「希望能在確保電氣絕緣的基礎上提高安全性」、「希望提高抗干擾能力」等等。
我們?yōu)榛貞@些需求，已為工業(yè)設備制造商等提供各種接口IC以及相應的解決方案。具體包括被稱為「IOHA:B」的串行接口IC、針對相機的SerDes晶片組--「THCV241A/THCV242A」及裝載該晶片組的嵌入式相機SerDes入門套件、以及針對顯示器的SerDes晶片組--「THCV333-Q/THCV334-Q」等。當然，雖然使用這些接口IC跟解決方案，能解決很多工業(yè)設備開發(fā)/設計現(xiàn)場的問題；但根據(jù)問題的具體內容，有些情況可能無法完全解決。
我們?yōu)榛貞@些需求，已為工業(yè)設備制造商等提供各種接口IC以及相應的解決方案。具體包括被稱為「IOHA:B」的串行接口IC、針對相機的SerDes晶片組--「THCV241A/THCV242A」及裝載該晶片組的嵌入式相機SerDes入門套件、以及針對顯示器的SerDes晶片組--「THCV333-Q/THCV334-Q」等。當然，雖然使用這些接口IC跟解決方案，能解決很多工業(yè)設備開發(fā)/設計現(xiàn)場的問題；但根據(jù)問題的具體內容，有些情況可能無法完全解決。
非接觸式連接器能解決的7大問題
因此，這次我們提出了「非接觸式連連接器」；也就是串行接口的無線傳輸。在上述串行收發(fā)IC及其解決方案構成的有限串行接口中，插入使用毫米波的近距離無線通信模組。只需這樣做，就可以將有線串行接口轉換為無線傳輸。
這種無線傳輸?shù)膬?yōu)勢是非常大的。我們認為利用無線傳輸可以解決以下七大問題。
① 確保電氣絕緣
我們可以通過中途切斷設備或板卡間的連接信號線并將其轉換為無線傳輸來確保電氣絕緣。許多不同應用都需要電氣絕緣，因為絕緣可以提高安全性。無線通信模組可使用60GHz頻段毫米波的無線通信收發(fā)IC。
② 消除連接器接頭部位的機械應力
例如，在生產(chǎn)線上假設需要檢查正在加工的電子設備時：當依次檢查從生產(chǎn)線上段不斷傳下的電子設備時，需要使用連接器將檢測設備連接起來。在這個過程中，連機器會受到機械應力的影響。有時候甚至會損壞到連接器。將這類連接器的連接轉換為無線傳輸?shù)脑?，就可以讓正在加工中的電子設備和檢測設備通過無線傳輸自動連接，從而完全消除了機械應力。此外，車載設備等經(jīng)常在高震動的環(huán)境中使用，而連接器就會斷斷續(xù)續(xù)受到機械應力影響，很可能會導致連接不良。將這類連接器的連接轉換為無線傳輸，可以有效防止連接不良的發(fā)生。
③ 消除工廠檢查流程中連接器連接不良和老化問題
這個問題在情況②時發(fā)生的風險很高。因為如果連接器多次連接電子設備和檢測設備，連接器的接頭部位會隨著時間的推移而老化；最壞的情況下可能會發(fā)生連接不良，從而無法正確執(zhí)行檢測。
④ 簡化組裝方法提高生產(chǎn)力
在組裝高密度電子設備時，組裝的過程會非常復雜。例如，可能會有特定順序來組裝各個電路板；或因為后續(xù)無法安裝電路板而必須先連接電線的情況。但使用無線傳輸，雖然需要對準通信板間的天線位置，但組裝過程可以變得非常簡單。
⑤ 快速檢測提高生產(chǎn)力
在生產(chǎn)線的檢測過程中，需要用電線將待檢測的電子設備和檢測設備連接起來。如果將電線連接轉換為無線傳輸進行非接觸式檢測，就可以省去連接電線的麻煩，并且可以提高電子設備的生產(chǎn)效率。
⑥ 實現(xiàn)防滴/防塵/耐鹽設計
無需連接器連接檢測設備就可以實現(xiàn)電子設備完全密封。這就能使設計變得防滴、防塵、耐鹽等；好處非常大。補單可以提高電子設備的可靠性，還能在船舶上使用；并且因為外殼完全防水，就可以直接進行清洗。
⑦ 實現(xiàn)可拆卸相機和顯示器的設計
通常在電子設備中，主體和相機及顯示器通過連接器用電線進行連接。這種配置可能會使設計受限，或降低使用性。將連接器和電線的連接轉換為無線傳輸，就可以讓相機和顯示器與電子設備本體分離；也就是說相機和顯示器可以安裝和拆卸。如此一來就能增加設計的自由度和用戶使用性。
這種無線傳輸?shù)膬?yōu)勢是非常大的。我們認為利用無線傳輸可以解決以下七大問題。
① 確保電氣絕緣
我們可以通過中途切斷設備或板卡間的連接信號線并將其轉換為無線傳輸來確保電氣絕緣。許多不同應用都需要電氣絕緣，因為絕緣可以提高安全性。無線通信模組可使用60GHz頻段毫米波的無線通信收發(fā)IC。
② 消除連接器接頭部位的機械應力
例如，在生產(chǎn)線上假設需要檢查正在加工的電子設備時：當依次檢查從生產(chǎn)線上段不斷傳下的電子設備時，需要使用連接器將檢測設備連接起來。在這個過程中，連機器會受到機械應力的影響。有時候甚至會損壞到連接器。將這類連接器的連接轉換為無線傳輸?shù)脑?，就可以讓正在加工中的電子設備和檢測設備通過無線傳輸自動連接，從而完全消除了機械應力。此外，車載設備等經(jīng)常在高震動的環(huán)境中使用，而連接器就會斷斷續(xù)續(xù)受到機械應力影響，很可能會導致連接不良。將這類連接器的連接轉換為無線傳輸，可以有效防止連接不良的發(fā)生。
③ 消除工廠檢查流程中連接器連接不良和老化問題
這個問題在情況②時發(fā)生的風險很高。因為如果連接器多次連接電子設備和檢測設備，連接器的接頭部位會隨著時間的推移而老化；最壞的情況下可能會發(fā)生連接不良，從而無法正確執(zhí)行檢測。
④ 簡化組裝方法提高生產(chǎn)力
在組裝高密度電子設備時，組裝的過程會非常復雜。例如，可能會有特定順序來組裝各個電路板；或因為后續(xù)無法安裝電路板而必須先連接電線的情況。但使用無線傳輸，雖然需要對準通信板間的天線位置，但組裝過程可以變得非常簡單。
⑤ 快速檢測提高生產(chǎn)力
在生產(chǎn)線的檢測過程中，需要用電線將待檢測的電子設備和檢測設備連接起來。如果將電線連接轉換為無線傳輸進行非接觸式檢測，就可以省去連接電線的麻煩，并且可以提高電子設備的生產(chǎn)效率。
⑥ 實現(xiàn)防滴/防塵/耐鹽設計
無需連接器連接檢測設備就可以實現(xiàn)電子設備完全密封。這就能使設計變得防滴、防塵、耐鹽等；好處非常大。補單可以提高電子設備的可靠性，還能在船舶上使用；并且因為外殼完全防水，就可以直接進行清洗。
⑦ 實現(xiàn)可拆卸相機和顯示器的設計
通常在電子設備中，主體和相機及顯示器通過連接器用電線進行連接。這種配置可能會使設計受限，或降低使用性。將連接器和電線的連接轉換為無線傳輸，就可以讓相機和顯示器與電子設備本體分離；也就是說相機和顯示器可以安裝和拆卸。如此一來就能增加設計的自由度和用戶使用性。
4臺展示機/展示板正在制作?開發(fā)中
下面，我們將介紹這四種類型的演示機/演示板。工業(yè)設備開發(fā)/設計現(xiàn)場面臨的這7個問題可以通過使用近距離無線通信模組將有線串行接口轉換為無線傳輸來決絕。但僅憑文字說明，很難想像出要如何解決問題。為此我們設計了4種類型的展示機/展示板，以幫助在工業(yè)設備開發(fā)/設計現(xiàn)場工作的工程師直觀地進行理解。下面我們將介紹這4種類型的展示機/展示板。
非接觸式連接器解決方案（第1部分） ※試作完成
此展示機設計針對無需使用連接器連接馬達控制和驅動部分的無線傳輸（圖1）。我們使用「THCS253」作為串行接口IC。這是一款名為「IOHA:B」的產(chǎn)品。
馬達控制部分（基層單元）裝載旋轉編碼器。當移動旋轉編碼器上的旋鈕時，表示移動量的數(shù)碼信號輸入到THCS253，并通過無線傳輸發(fā)送到馬達驅動部分（輔助單元）。輔助單元接收該數(shù)碼信號并根據(jù)其數(shù)值（工作量）驅動馬達。我們認為通過應用這一點可以解決上述7個問題中的①至⑥。
我們來更詳細地解釋展示機吧。針對無線傳輸，我們采用了使用60GHz毫米波的近距離無線通信收發(fā)IC（ST Microelectronics的ST60A2）。它采用喇叭型天線傳輸60GHz無線信號，傳輸距離約20mm。此外，電力也通過無線供電從基層單元發(fā)送到輔助單元；也就是說不需要通過電線向輔助單元供電。無線供電采用了B&PLUS的無線供電模塊。
另外，輔助單元配備了多個傳感器。具體包括溫度濕度傳感器、氣壓傳感器、距離傳感器、人體傳感器、九軸加速度傳感器、角速度傳感器（陀螺儀傳感器）等。檢測結果通過I2C匯流傳輸?shù)捷o助單元側的THCS253，再通過差動線傳輸?shù)交鶎訂卧獋鹊腡HCS253，即可在電腦上確認各種傳感器的檢測結果。
圖１ 非接觸式連接器解決方案（第1部分）
馬達控制部分（基層單元）裝載旋轉編碼器。當移動旋轉編碼器上的旋鈕時，表示移動量的數(shù)碼信號輸入到THCS253，并通過無線傳輸發(fā)送到馬達驅動部分（輔助單元）。輔助單元接收該數(shù)碼信號并根據(jù)其數(shù)值（工作量）驅動馬達。我們認為通過應用這一點可以解決上述7個問題中的①至⑥。
我們來更詳細地解釋展示機吧。針對無線傳輸，我們采用了使用60GHz毫米波的近距離無線通信收發(fā)IC（ST Microelectronics的ST60A2）。它采用喇叭型天線傳輸60GHz無線信號，傳輸距離約20mm。此外，電力也通過無線供電從基層單元發(fā)送到輔助單元；也就是說不需要通過電線向輔助單元供電。無線供電采用了B&PLUS的無線供電模塊。
另外，輔助單元配備了多個傳感器。具體包括溫度濕度傳感器、氣壓傳感器、距離傳感器、人體傳感器、九軸加速度傳感器、角速度傳感器（陀螺儀傳感器）等。檢測結果通過I2C匯流傳輸?shù)捷o助單元側的THCS253，再通過差動線傳輸?shù)交鶎訂卧獋鹊腡HCS253，即可在電腦上確認各種傳感器的檢測結果。
非接觸式連接器解決方案（第2部分） ※試作完成
這個展示板旨在無需使用相機和顯示器間的連接器，而將影像信號進行無線傳輸（圖2）。串行接口IC與上述展示機中一樣使用了IOHA:B 「THCS253」。
這個展示板面向可拆卸相機。具體來說，將裝載相機的基板靠近配有無線接收器的基板，這樣就能將影像信號傳輸?shù)斤@示器。使用者可從電子設備主體上取下相機并使用它。它對于解決上面列出的7個問題中的⑦很有用。此外，若應用于電子設備的影像檢測工作中，可以用非接觸式連接器取代機械式連接器，來解決②～⑤的問題。
使用的相機分辨率為1080P，幀率為30幀/秒。拍攝的影像通過GPIO輸入到基層端的THCS253；然后轉換為2對差動信號，通過無線傳輸?shù)捷o助端的THCS253，并將該影像數(shù)據(jù)借由HDMI傳輸?shù)斤@示器上顯示。無線傳輸使用60GHz毫米波的近距離無線收發(fā)IC（ST Microelectronics的ST60A2）。
此展示板上并沒有使用無線供電模塊。
圖２ 非接觸式連接器解決方案（第2部分）
這個展示板面向可拆卸相機。具體來說，將裝載相機的基板靠近配有無線接收器的基板，這樣就能將影像信號傳輸?shù)斤@示器。使用者可從電子設備主體上取下相機并使用它。它對于解決上面列出的7個問題中的⑦很有用。此外，若應用于電子設備的影像檢測工作中，可以用非接觸式連接器取代機械式連接器，來解決②～⑤的問題。
使用的相機分辨率為1080P，幀率為30幀/秒。拍攝的影像通過GPIO輸入到基層端的THCS253；然后轉換為2對差動信號，通過無線傳輸?shù)捷o助端的THCS253，并將該影像數(shù)據(jù)借由HDMI傳輸?shù)斤@示器上顯示。無線傳輸使用60GHz毫米波的近距離無線收發(fā)IC（ST Microelectronics的ST60A2）。
此展示板上并沒有使用無線供電模塊。
非接觸式連接器解決方案（第3部分） ※開發(fā)中
這個展示板設想是用在可移動顯示器上的（圖3）。我們認為它可以應用于相機中的電子取景器（EVF）。這將有助于解決上述7個問題中的⑦。
詳細解說一下這個試作的展示板。串行接口使用的是我們針對顯示器的SerDes晶片組「THCV333-Q/THCV334-Q」。THCV333-Q是發(fā)送IC，THCV334-Q 是接收IC。
把要在電腦上顯示的影像信號輸入THCV333-Q，并將其串行化為V-by One HSII信號，然后發(fā)送到接收IC THCV334-Q上。但這次中途切斷傳輸V-by-One HSII信號的前向信道（FC）中，并插入使用60GHz的近距離無線通信收發(fā)IC（ST Microelectronics的「ST60A2」）；這樣就能實現(xiàn)無線傳輸。此外，傳送I2C控制信號和GPIO信號的反向信道（BC）中也插入了近距離無線通信收發(fā)IC，以實現(xiàn)無線傳輸。
圖3 非接觸式連接器解決方案（第3部分）
詳細解說一下這個試作的展示板。串行接口使用的是我們針對顯示器的SerDes晶片組「THCV333-Q/THCV334-Q」。THCV333-Q是發(fā)送IC，THCV334-Q 是接收IC。
把要在電腦上顯示的影像信號輸入THCV333-Q，并將其串行化為V-by One HSII信號，然后發(fā)送到接收IC THCV334-Q上。但這次中途切斷傳輸V-by-One HSII信號的前向信道（FC）中，并插入使用60GHz的近距離無線通信收發(fā)IC（ST Microelectronics的「ST60A2」）；這樣就能實現(xiàn)無線傳輸。此外，傳送I2C控制信號和GPIO信號的反向信道（BC）中也插入了近距離無線通信收發(fā)IC，以實現(xiàn)無線傳輸。
絕緣解決方案 ※開發(fā)中
此展示板面向將傳輸相機模組拍攝的影響信號的串行接口實現(xiàn)無線傳輸?shù)挠猛荆▓D4）；可以對影像接口接口進行電氣絕緣。在上述7個問題中，可以解決問題①。
展示板使用我們的嵌入式相機SerDes入門套件。入門套件由裝載了對應 V-by-One HS 的發(fā)送IC「THCV241A」的傳輸板和裝載接收IC「THCV242A」的接收板組成。這次，我們斷開發(fā)送V-by-One HS 信號的串行接口，并在其位置插入了近距離無線通信收發(fā)IC（ST MicroElectronics的ST60A2）。這樣一來相機模組與顯示器之間采用無線傳輸，就實現(xiàn)了電氣絕緣。此外，在傳送控制信號等的低速Sub-Link上也插入了近距離無線通信收發(fā)IC，以實現(xiàn)無線傳輸。
以上
圖４ 絕緣解決方案
展示板使用我們的嵌入式相機SerDes入門套件。入門套件由裝載了對應 V-by-One HS 的發(fā)送IC「THCV241A」的傳輸板和裝載接收IC「THCV242A」的接收板組成。這次，我們斷開發(fā)送V-by-One HS 信號的串行接口，并在其位置插入了近距離無線通信收發(fā)IC（ST MicroElectronics的ST60A2）。這樣一來相機模組與顯示器之間采用無線傳輸，就實現(xiàn)了電氣絕緣。此外，在傳送控制信號等的低速Sub-Link上也插入了近距離無線通信收發(fā)IC，以實現(xiàn)無線傳輸。
以上
