La pregunta describe un conector de tipo push-push (también conocido como push-latch push-release, etc.). Diferentes fabricantes implementan diferentes diseños mecánicos, pero la idea básica es siempre la misma. El aspecto mecánico de los sistemas push-push no son exclusivos de los conectores de tarjeta micro SD, sino que también se usaban en sistemas de cierre de gabinete / escritorio hace más de 30/40 años (el conector micro SD se diseñó originalmente en Japón a principios de la década de 2000). y muy probablemente propiedad de la SDCA. Si alguien tiene información adicional sobre cómo funciona la IP / licencia, me gustaría saber).
tl; dr – Cámaras de resorte. La tarjeta micro-SD proporciona tres superficies de levas, que se muestran en la Figura 1: llamémoslas ‘insertar’ (rojo), ‘retener’ (verde), ‘retraer’ (azul). Dentro del conector tenemos una lanzadera / rider / slider que tiene el ‘seguidor principal’ (ver Figura 3A / 3B) unido que se apoya contra el borde de la tarjeta. Este transbordador también tiene una ranura en Y interna que actúa como una segunda superficie de leva interna para un ‘seguidor de pasadores’ que está cargado verticalmente por resorte (Figura 2, esquina superior derecha) e independiente del transbordador. La ranura Y genera una trayectoria para el seguidor de clavijas, que se muestra en la Figura 3B. El transbordador se acciona por resorte en la dirección en que empuja la tarjeta.
Cuando insertamos la tarjeta por primera vez, el seguidor principal se desliza a lo largo del borde rojo hacia el borde verde; mientras que el seguidor de clavijas va del punto A al B a C. Cuando el seguidor de clavijas está en C, se fija en una muesca circular poco profunda (debido a la carga vertical del resorte). La tarjeta microSD ahora resistirá cualquier movimiento de tracción ya que el borde verde está bloqueado contra el seguidor principal.
Ahora, si empuja la tarjeta nuevamente / más profundo, el seguidor principal se mueve sobre la superficie de la leva azul / retraída. Esto obliga al seguidor del pasador a viajar de C a D y de regreso a A y también lo restringe / sesga para que no se mueva a través de la ranura CBA (debido a la pendiente del borde azul). Una vez que el seguidor llega a D, la carga de resorte se hace cargo y saca la tarjeta.
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Largo ver.
Figura 1. El borde de una tarjeta micro-SD, con la ‘superficie de la leva’ resaltada en términos de operación / utilidad. El borde rojo es la superficie primaria que se engancha con un interno (seguidor principal) durante la inserción. El borde verde es la superficie de retención primaria que evita que la tarjeta se extraiga. El borde azul es la superficie de polarización que empuja al seguidor principal fuera del camino permitiendo que la tarjeta ‘salga’.
Supongamos que la dirección de inserción de la tarjeta es + X, la dirección en el grosor del conector fuera del plano de PCB en el que está montado el conector es + Z. (Ver Figura 2)
- Lo primero que debe tener en cuenta es que la tarjeta que inserte tiene una superficie de leva / ranuras cortadas en su borde.
- La segunda cosa a tener en cuenta es que las huellas en la tarjeta son anchas, pero las crestas de aislamiento son realmente delgadas. (En tarjetas más grandes, estas crestas se elevan bastante alto, en tarjetas microSD, estas crestas están casi al ras con rastros / espacios libres de 0.1 mm)
El primer punto le dice que habrá un mecanismo de levas dentro del conjunto que se desplaza a lo largo de esta superficie de levas con las fuerzas de empuje (aproximadamente + X) convirtiéndose en componentes (en el momento de la inserción, aproximadamente + X e -Y, en el cam, y sobre -X y + Y en la tarjeta).
El segundo punto le dice que los pines de contacto eléctrico de acoplamiento dentro del conjunto del conector serán más delgados que los rastros de la tarjeta y estos pines de contacto tienen mucha tolerancia a la deformación; esto implica que los rastros de la tarjeta se cargan a presión internamente.
Fig. 2. Cubierta de chapa en el conector. La imagen muestra al menos cuatro voladizos. Los dos en la parte inferior se usan en las fuerzas de equilibrio + Z en la tarjeta aplicada por los pines de contacto eléctrico interno (Algunos diseños tienen estos, otros no. Algunos confían en el diseño de tolerancias estrictas y características plásticas para reducir el juego de cartas). Hay otro en el borde izquierdo, que aplica una fuerza en la tarjeta en -Y para equilibrar la fuerza + Y en la tarjeta. Los momentos resultantes se equilibran mediante contactos mecánicos compuestos / tolerancias dentro de la estructura. Tenga en cuenta que todos los voladizos están diseñados para tener contactos ‘puntuales’ o cargas finales. El voladizo en la esquina superior derecha se usa para precargar el ‘seguidor de clavijas’ discutido más adelante.
Ahora echemos un vistazo al conector en sí. Hay tres / cuatro partes (según el fabricante):
- Una pieza estampada de cubierta de chapa metálica, Figura 2. Tiene unas pocas estructuras de voladizo de presión + Z / -Y incorporadas. El número exacto varía según los fabricantes, 3 es común. (Tenga en cuenta que estos no están destinados a aplicar ‘presiones de contacto para contacto eléctrico’, solo para reducir el juego de cartas).
- Una carcasa de plástico bastante intrincada. Esto tiene un montón de ranuras / formas, una lanzadera de plástico con el seguidor principal en ella, una varilla de metal para guiar la leva, un resorte de compresión alrededor de esa varilla y un pasador doblado (llamado aquí el seguidor de pasadores). El jinete está cargado por resorte contra la tarjeta. El seguidor de clavijas está cargado por resorte contra la lanzadera.
- Conductor elevado / clavijas metálicas (voladizos) que se supone que entran en contacto con los rastros de la tarjeta. Se elevan para generar la presión de contacto requerida para un contacto eléctrico sin rebote. Algunas personas usan voladizos de láminas de metal en forma de V con protuberancias elevadas en el extremo (mejor diseño), otras usan conductores rectos doblados. Por lo general, se estampan y terminan directamente en las trazas de soldadura SMT.
- Un par voladizo deformable que aplica una carga de presión / punto en la dirección -X. Esto se coloca en la parte posterior de la configuración. Algunos tienen esto, otros no. Después de insertar la tarjeta, se utilizan para mantener la tarjeta firmemente alojada contra el “seguidor principal”.
Las funciones / diseños de todos los voladizos son bastante sencillos (es suficiente tratarlos como voladizos simples / complejos con cargas puntuales).
Consideremos ahora la intrincada carcasa de plástico. Lo siento, no tengo imágenes para ayudar aquí. Tiene tres componentes principales:
- Una lanzadera / conductor (que se muestra en las Figs. 3A / 3B) con una ranura en Y dentro de ella. Este transbordador lleva la superficie del seguidor primario que se encuentra al ras de la tarjeta.
- Un alfiler (el seguidor de alfileres) que se parece a un alfiler básico; un extremo del pasador se coloca en un orificio, el otro extremo se desliza dentro de la ranura Y en la lanzadera (nominalmente en el punto A, en la Fig. 3B). Este seguidor de clavijas es cargado a presión en -Z por el voladizo superior derecho en la Fig. 2. Es libre de girar alrededor del orificio.
- Un resorte de compresión y una varilla guía que carga la lanzadera contra la tarjeta.
Figura 3A. Dos tipos diferentes de jinetes / seguidores de levas. Los surcos en Y no son muy claros en esta imagen. Ambos jinetes, montan un pequeño pasador de metal con un resorte de compresión. Si cambiamos estos componentes, hay una pequeña ranura donde encajan los pines.
Figura 3B. Las líneas verdes muestran el contorno de las ranuras Y. Estas lanzaderas son de diferentes fabricantes y tienen diferentes diseños. El seguidor de levas en el transbordador superior es la proyección bulbosa. El seguidor de levas en el transbordador inferior es la estructura de aleta de tiburón. El círculo en el punto C denota una pequeña depresión donde el seguidor de clavijas se aloja una vez que se introduce la tarjeta.
La forma en que funciona el sistema es que, cuando empujamos la tarjeta, el seguidor primario se conecta con el borde rojo de la tarjeta, comienza a retroceder y comprime el resorte. Como el seguidor de clavijas tiene un extremo atrapado en la ranura en Y, comienza a moverse desde el punto A al punto B. Cuando el seguidor principal se desliza sobre el borde de la tarjeta verde, el seguidor de clavijas es empujado al punto C y atrapa el pequeño agujero allí. En este punto, la tarjeta ya está completamente insertada. Cuando empujamos la tarjeta más lejos, el seguidor primario monta el borde azul de la tarjeta. La forma del borde azul predispone al seguidor de pasador de deslizarse hacia atrás sobre el brazo CB en la ranura Y. Por lo tanto, termina deslizándose sobre el brazo del CD, sacando al seguidor primario del camino de la muesca de la tarjeta.
Un mecanismo similar:
Perdón por la verbosidad. Editaré esto con el tiempo para que sea más legible, y espero agregar FBD para los ME.