Was macht Kabel für einen bestimmten Zweck geeignet oder ungeeignet?

Ich habe an einem Homebrew-Set von VR-Brillen mit Head-Tracking gearbeitet und fange gerade an, das Kabel zu planen, das die Teile am Kopf des Benutzers mit der Elektronik der Haupteinheit verbindet (die unter und hinter der Sitz, auf dem der Benutzer sitzen wird) Ich erwarte eine Kabelstrecke von etwa 4 Fuß zwischen den beiden Einheiten, und die Verbindung benötigt zwischen 6 und 10 Drähte (je nachdem, wie viele Erdungskabel ich teile):

Obligatorische Drähte:

  1. +12V für die Videoanzeige in der Brille
  2. Masse
  3. I2C-SDA (3,3 V)
  4. I2C SCL (3,3 V)
  5. Zusammengesetztes Video
  6. Optionale Kabel für Mono-Audio:
  7. +3,3 V für die Headtracker-Sensoren (Könnte mit einem LDO-Regler von den 12 V entfallen
  8. GND (gepaart mit +3,3 V)
  9. GND (Video-)
  10. GND (Audio-)

Andere Vorraussetzungen:

  • Das Kabel muss flexibel, leicht und möglicherweise aufgerollt sein, um Kopfbewegungen ohne Beschwerden oder Verheddern zu bewältigen.
  • das Kabel muss Ware sein (dies ist ein persönliches Projekt)
  • das Kabel muss zuverlässig trennbar/wiederanschließbar sein

Ich glaube, ich verstehe die verschiedenen Faktoren (Übersprechen, EMK, Kapazität usw.), aber ich habe keine Perspektive auf ihre Bedeutung für eine 4-Fuß-Kabelstrecke.

Meine Vermutung auf der Rückseite der Serviette wäre, ein Ethernet-Kabel (CAT 5) zu verwenden, das wie folgt verdrahtet ist: Paar 1: Audio +/- Paar 2: Video +/- Paar 3: I2C SDA/SCL Paar 4: Stromversorgung +12 V/GND

(Verwenden Sie einen LDO für die 3,3 V an den Sensoren.)

Ist das sinnvoll? Welche Faktoren sollten mich am meisten interessieren? Welche Signale werden am stärksten von Steckern und Verdrahtungsoptionen beeinflusst?

Eine Sache, über die Sie sich Sorgen machen müssen, ist ein Spannungsabfall auf dem/den Erdungskabel(n). Dies hat den Effekt, dass der Boden am Anzeigenende "angehoben" wird. Alle anderen massebezogenen Signale leiden dann unter dieser Verschiebung. Digitale Signale vertragen ein halbes Volt, analoge Signale wie Video einige mV. Eine separate "Videomasse" ändert daran nichts, sie nimmt einfach ihren Anteil am Strom. Die beste Lösung ist ein transformatorisolierter SMPS am Displayende oder ein Balun für alle einpoligen Analogsignale mit niedrigem Pegel. Andernfalls stellen Sie sicher, dass Sie ein ausreichend starkes Erdungskabel haben.
Werden Sie bei diesem Projekt wirklich Composite-Video verwenden? Es scheint, als wäre die Videoauflösung für die Anwendung zu schlecht.

Antworten (3)

Ihre Hauptüberlegungen sollten für Ihr Kabel wie folgt sein:

  • Biegelebensdauer, dh wie lange das Kabel gebogen werden kann, bevor es bricht (sehr wichtig für Ihre Anwendung)
  • Abschirmung/Erdung für den Composite-Video-Teil und andere Signale mit niedrigem Pegel
  • Impedanz für Signale mit Inhalt über 16 MHz (siehe Berechnung unten)

Bei einer Kabellänge von 4 Fuß und unter der Annahme einer typischen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Kabels von ~66 % besagt die Ein-Zehntel-Wellenlängenregel, dass Sie Übertragungsleitungseffekte unter etwa 16 MHz ignorieren können. Ich weiß nicht genug über den Frequenzinhalt Ihrer I2C-Leitungen, um dort eine Empfehlung abzugeben, aber analoges Basisband-Composite-Video hat in allen Regionen der Welt einen Frequenzinhalt unter 8 MHz.

Wenn Sie sich für ein Cat 5E-Ethernet-Produkt entscheiden, versuchen Sie, eines zu finden, das für kontinuierliche Biegung ausgelegt ist. Diese Arten von Produkten werden in Industrierobotikprodukten verwendet.

Für den zusammengesetzten Videoteil haben Sie zwei Möglichkeiten:

  1. Konfektionieren Sie selbst ein Composite-Kabel (Kabel aus mehreren Elementen) mit einem Koax-Element und Ihrem Ethernet-Element.
  2. Verwenden Sie ein 100-Ohm-Twisted Pair vom Ethernet mit einem Balun.

Wenn Sie sich entscheiden, selbst ein Composite-Kabel herzustellen, suchen Sie nach einem 75-Ohm-Videoprodukt, das für kontinuierliche Biegung ausgelegt ist (lange Lebensdauer). Kombinieren Sie es mit dem Ethernet-Element zu einem Geflecht.

Um Ihre Flexibilität und die Biegelebensdauer Ihres fertigen Produkts zu maximieren, möchten Sie flexible Materialien (weicher Kunststoff und viele Kupferlitzen) verwenden und die Dinge so konstruieren, dass das Verdrehen und Aufdrehen der inneren Elemente minimiert wird.

Ich bin ein ehemaliger Anwendungstechniker bei einem Draht- und Kabelunternehmen. Hier ist ein Link zu einer allgemeinen Publikumspräsentation über Draht und Kabel: http://www.belden.com/resourcecenter/cablebasics/upload/Cable-101.pdf

Und hier ist ein Link zu Industrieprodukten in einem Draht- und Kabelkatalog: https://www.belden.com/docs/upload/Cabling-Solutions-for-Industrial-Applications.pdf

Dieses Buch aus dem Jahr 2002 gibt auch einen guten Überblick über die Audio-/Video-Kabelindustrie, auch wenn es etwas veraltet ist: http://www.amazon.com/Audio-Video-Installers-Pocket-Reference/dp/0071386211

Das Video nimmt am wahrscheinlichsten Rauschen von den digitalen Signalen auf, Audio auf Kopfhörerleistungsebene wird keines dieser Signale merklich aufnehmen oder stören. Die Verwendung eines separaten abgeschirmten Kabels für das Video könnte ein Gewinn sein, aber Sie werden feststellen, dass ein handelsüblicher Video-Balun gut genug funktioniert.

Um ehrlich zu sein, glaube ich nicht, dass Sie außer der Flexibilität ein großes Problem damit haben werden, einfach die Cat 5 zu verwenden. Die Drähte im Inneren sind aus massivem Kupfer, so dass sie starr sind und nach zu viel Biegung verschleißen. Die Frequenzen, auf denen diese Signale (wie der I2C) wahrscheinlich laufen werden, sollten kein Problem verursachen. Ich würde mir nur Sorgen um die Leistungsaufnahme machen, von der ich annehme, dass sie in diesem Fall wahrscheinlich weniger als 250 mA betragen wird. Das ist ungefähr das Maximum, abhängig von der Stärke der Litzen insbesondere in Ihrem Cat 5-Kabel.

Außerdem bieten die verdrillten Paare eine Isolierung, da sie etwas senkrecht sind, was bedeutet, dass in ihrem Gegenpaar weniger Magnetfeld induziert wird.

Cat5-Patchkabel sind innen flexibel, nicht fest, trotzdem sind sie nicht besonders flexibel,
Wenn Sie die Ummantelung eines Cat5-Patchkabels entfernen und durch etwas Weicheres (z. B. einen Gummischlauch) ersetzen, ist es viel flexibler. Holen Sie sich auch Kupfer-Patchkabel, kein CCA (das aus beschichtetem Aluminium besteht)