Lewati koneksi USB 3.0 melalui konektor D-SUB

21

Saya perlu melewati kabel USB melalui dinding ruang vakum, yang kami hanya memiliki passthrough D-SUB tersedia. Jadi saya memotong kabel USB menjadi dua dan menyolder konektor D-SUB untuk masing-masing setengahnya. Untuk koneksi USB 2.0, ini berfungsi tanpa masalah, tapi saya kesulitan mendapatkan koneksi USB 3.0 agar berfungsi.

Secara khusus, komputer memancarkan suara hubungkan / lepaskan berulang kali setiap beberapa detik ketika kabel dicolokkan. Satu-satunya solusi adalah mendorong konektor secara perlahan, sampai perangkat dikenali, pada dasarnya memaksa koneksi USB 2.0.

Saya menganggap ini karena tidak cukupnya pelindung untuk mendapatkan tautan USB 3.0?

Koneksi individual tampaknya baik-baik saja, dengan resistensi <3Ω untuk masing-masing dan tidak ada celana pendek. Di bawah ini adalah diagram tentang bagaimana saya merutekan kabel melalui konektor:

masukkan deskripsi gambar di sini

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, perisai terhubung ke cangkang konektor untuk menghubungkan perisai di kedua sisi bersama-sama. Saya mencoba untuk menjaga jumlah perisai yang dihancurkan rendah, dengan sekitar 3cm di kedua sisi dihapus.

Apa kemungkinan penyebab kegagalan ini, dan bagaimana cara menghindarinya di masa depan, jika memungkinkan?

Lukas Lang
sumber
7
Tergantung pada apa yang Anda coba lewati, solusi nirkabel mungkin dan disarankan.
Scott Seidman
18
Hanya ingin tahu - apa yang Anda lakukan di dalam ruang hampa udara yang membutuhkan kecepatan data SuperSpeed?
Dave Tweed
13
Konektor dan kabel D-Sub Anda seperti benjolan di jalan: pada kecepatan rendah, tidak masalah. Ketika menabraknya dengan Ferrari pada kecepatan 200 km / jam, itu merusak segalanya.
redup
6
@DaveTweed Kami memiliki kamera beresolusi tinggi di dalam ruangan - untuk yang saya gunakan saat ini, USB 2.0 sudah cukup, tetapi kami memiliki yang lebih baru yang membutuhkan kecepatan USB 3.0 untuk bekerja dengan frame-rate yang dapat diterima.
Lukas Lang
12
Menarik. Salah satu klien saya membuat rakitan dewar untuk kamera IR resolusi tinggi, kecepatan tinggi, dan mereka tidak akan bermimpi menempatkan apa pun selain chip sensor telanjang di dalam ruang vakum. Chip terikat ke substrat keramik, yang kemudian mengirim sinyal melalui dinding menggunakan terminal individual. Anda meletakkan seluruh kamera, elektronik, dan semuanya, di sana? Ceritakan lebih banyak!
Dave Tweed

Jawaban:

30

Saya menganggap ini karena tidak cukupnya pelindung untuk mendapatkan tautan USB 3.0?

Ini lebih mungkin bahwa Anda cukup memperkenalkan break impedansi yang sangat signifikan dengan memisahkan pasangan konduktor dari konduktor kecepatan tinggi sehingga komunikasi tidak dapat terjadi dengan baik.

Apa kemungkinan penyebab kegagalan ini, dan bagaimana cara menghindarinya di masa depan, jika memungkinkan?

Seperti yang dikatakan, Anda tidak bisa hanya memisahkan konduktor USB3 secara sewenang-wenang: sinyalnya dibawa sebagai medan elektromagnetik di antara konduktor; karena frekuensi sinyal USB3 solid dalam jangkauan gelombang mikro, pemisahan pasangan konduktor Anda pada dasarnya berarti Anda memutus pengangkutan energi.

Anda mungkin tidak akan dapat menyelesaikan situasi ini menggunakan konektor D-SUB Anda saat ini sama sekali. Anda harus mengganti konektor ini dengan yang setidaknya mempertahankan impedansi nominal 90Ω dari pasangan konektor USB3 SS. Sangat mungkin cara termudah untuk mencapai itu adalah melalui konektor USB3 sendiri.

Marcus Müller
sumber
1
Terima kasih banyak atas jawaban Anda dan penjelasan terperinci! Sangat disayangkan bahwa kemungkinan besar tidak akan berhasil, tetapi setidaknya sekarang saya tahu mengapa. (PS: Saya akan menerima jawaban setelah 24 jam berlalu, dengan asumsi Anda memiliki "aturan" yang serupa di situs ini)
Lukas Lang
1
Yap, kita biasanya pergi dengan aturan 24 jam di sini seperti situs SE lainnya.
Adam Lawrence
Jika Anda berhati-hati, Anda MUNGKIN pergi dengan USB 2.0. Anda ingin menyimpan lead yang tersebar dari kabel ke pin sesingkat mungkin. Mungkin patut dicoba. Dengan cara yang sama Anda dapat mencoba melakukan ini dengan 3.0 - hanya saja tidak memiliki harapan untuk sukses.
WhatRoughBeast
1
@WhatRoughBeast Seperti disebutkan dalam pertanyaan, USB 2.0 untungnya tidak tampak bermasalah - jadi untuk saat ini semua perangkat dioperasikan dengan kecepatan USB 2.0
Lukas Lang
14

Ada dua masalah disini:

1) Kabel USB hot swappable, artinya pin daya diaktifkan terlebih dahulu (lebih panjang dari pin data). Konektor d-sub tidak dibangun untuk plugging panas, pin semua panjangnya sama dan beberapa terhubung terlebih dahulu tergantung pada sudut di mana D-sub dicolokkan dan berpotensi menyebabkan masalah

2) Impedansi garis diferensial (seperti yang disebutkan sebelumnya) harus 90Ω, jika tidak, sinyal diferensial cepat akan mencerminkan dan melemahkan jika tidak cocok dengan benar. Konektor juga perlu dikontrol impedansi untuk melewati sinyal cepat melewatinya.

Spesifikasi USB 3.0 menggunakan pensinyalan frekuensi rendah (10-50 MHz) untuk memulai tautan dengan pihak lain. Transceiver SFP + biasanya tidak mencakup kisaran ini, setidaknya tidak dalam lembar datanya (lebih seperti 300-2500 MHz atau lebih). Jadi sinyal vital ini mungkin tidak mencapai sisi lain dengan benar, dan karenanya pembentukan tautan mungkin gagal. Sumber: http://billauer.co.il/blog/2015/12/idb-superspeed-parallel/

Masalah dengan d-sub Anda mungkin memiliki kapasitansi \ induktansi yang serupa dengan yang ditunjukkan di bawah ini, dan tidak cukup cepat untuk melewati pensinyalan 2.5GHz cepat dari USB 3.0

masukkan deskripsi gambar di sini Sumber: https://www.farnell.com/datasheets/66098.pdf

Jadi, apa yang dapat Anda lakukan?

Jika Anda tidak harus memiliki USB 3.0, Anda mungkin ingin mencoba hanya menggunakan GND, Vcc, D + dan D-line. Jika hot plugging dari D-sub dapat dihindari itu mungkin yang terbaik (colokkan konektor yang masuk ke hub).

Mereka juga membuat feed port USB 3.0 yang kompatibel dengan UHV jika Anda ingin mengebor lubang lain di piring Anda atau mencari cara lain untuk menyalurkannya.

Lonjakan tegangan
sumber
12

Masalah dengan konektor DB-9 adalah bahwa ia tidak "dikendalikan impedansi" dan tidak memiliki perisai antara pasangan sinyal (Anda perlu menggunakan pasangan diferensial melalui konektor dan melindungi mereka dari pasangan berbeda lainnya). USB 3.0 beroperasi pada kecepatan sinyal 2,5 GHz, dan "kabel longgar 3 cm" adalah penyebabnya. Ketidakcocokan impedansi menciptakan banyak pantulan sinyal (menyebabkan apa yang disebut "inter-simbol interferensi"), dan pembicaraan silang yang signifikan antara pasangan Rx dan Tx akan membunuh koherensi sinyal yang menyebabkan penurunan tautan yang masif. Spesifikasi USB 3.x memiliki persyaratan yang sangat kuat untuk impedansi dan crosstalk dekat dan ujung kabel.

Untuk memiliki koneksi USB 3.x dengan kamera internal Anda, Anda harus melakukan pencarian berat untuk konektor USB grade vakum (jika ada, mungkin), atau menggunakan RF-grade 50--coaxial multi-pin feed-through konektor, ruang-kelas. Ada konektor ukuran Sub-D twin-aksial, Anda membutuhkan setidaknya dua saluran twinaxial, mirip dengan yang ini:

masukkan deskripsi gambar di sini

Anda juga dapat menggunakan konektor yang digunakan untuk konektivitas ethernet, jika Anda dapat menemukannya dalam versi tingkat vakum, sesuatu seperti ini

masukkan deskripsi gambar di sini

Dalam kasus terburuk Anda dapat menggunakan empat konektor feed-through SMA-type, dan membuat adaptor USB-to-SMA, mirip dengan apa yang digunakan USB-IF dalam pengujian interkoneksi dan sertifikasi kabel, sesuatu seperti ini:

masukkan deskripsi gambar di sini

Beberapa sumber untuk solusi umpan-grade tingkat vakum adalah Teknologi Pave , Produk Vakum MDC , dan kemungkinan banyak lainnya.

Dalam kasus apa pun saya tidak melihat peluang untuk memiliki saluran SuperSpeed ​​USB yang andal menggunakan konektor DB-9, dan Anda akan membutuhkan pengerjaan ulang yang serius pada ruang Anda.

Ale..chenski
sumber