USB kabely: vlastnosti, typy, vlastnosti

Přenos dat mezi elektronickými zařízeními a PC nebo mezi periferními zařízeními/zařízením a PC lze nyní provádět buď kabelem, nebo bezdrátově. Kabelové připojení však zůstává relevantní. Zejména proto, že slouží nejen ke sdílení souborů, ale také k nabíjení.

Fyzické propojení obou zařízení se provádí pomocí USB kabelů. Toto rozhraní představuje celou rodinu počítačových konektorů různých velikostí a specifikací protokolů. Název „USB“ je zkratka, která znamená „univerzální sériová sběrnice“. Označuje standard přenosu dat a konektory. V souladu s tím se kabelům s konektory USB začaly říkat USB kabely. I když se jim také říká počítačové šňůry. A v každodenním životě tomu dokonce říkají „šňůra“ (odvozeno od slova „šňůra“).

Rozhraní USB se stalo oblíbeným díky své kompatibilitě s počítačovým vybavením a operačními systémy, nízkým nákladům na implementaci a snadnému použití. Většina dnes vyráběných počítačů je vybavena více porty USB, a proto je USB preferovaným rozhraním pro většinu domácích a kancelářských mobilních zařízení a periferií, včetně tiskáren, fotoaparátů, modemů a přenosných úložných zařízení.

Komponenty kabelů jsou kabel a konektory a také komunikační protokoly (i když tento parametr je spojen s oběma komponentami). Proto je třeba tyto prvky posuzovat samostatně.

USB kabely: struktura a aplikační vlastnosti

K přímému přenosu dat a/nebo proudu se používá počítačový kabel. Z tohoto důvodu má složitou strukturu. V tomto případě se struktura liší v závislosti na specializaci (typu přenášených signálů) a verzi specifikace.

Podle specializace existují dva typy kabelů USB: univerzální a napájecí. Univerzální kabely jsou určeny pro přenos dat a proudu pro dobíjení z počítače nebo zdroje. Struktura takového kabelu se mírně liší v závislosti na verzi specifikace, ale obecná struktura je podobná. Například kabely Universal USB 2.0 obsahují jeden nebo více kroucených párů 28 AWG a dva napájecí vodiče 20 až 28 AWG. K nim je přidán kabel. A nahoře jsou datové a napájecí vodiče překryty fóliovou clonou, nad kterou je ochranný oplet. Poté jsou všechny tyto komponenty umístěny uvnitř vnějšího pláště (hlavně PVC). Kabely verze 3.0 se vyznačují přítomností dalších stíněných kroucených párů vodičů.

Napájecí kabel USB vypadá podobně jako datový kabel. Rozdíl mezi datovým kabelem a nabíjecím kabelem je ten, že datový kabel má v rozhraní USB čtyři linky, zatímco nabíjecí kabel má pouze dva napájecí kabely. Datový kabel tedy může být nabíjecím kabelem, ale nabíjecí kabel nelze použít jako datový.

Pro rychlé nabíjení se používá speciální specifikace Quick Charge nebo jeho analogové USB Power Delivery. Tato technologie umožňuje přenos vyšších napětí a proudů, které přesahují standardní specifikace USB používané pro přenos dat. Při připojení k počítači nebo notebooku, případně k běžné nabíječce bude standardně přenášeno standardní napětí 5V. Pokud gadget vyhovuje technologii Quick Charge, obvod se přepne na specifikaci Quick Charge 2.0. Jakmile smartphone rozpozná shodu nabíječky, aktivuje se specifikace Quick Charge 3.0 nebo 4.0. V tomto případě lze kabelem dodávat napětí až 12V nebo až 20V. V tomto případě lze regulaci napětí stupňovat, aby odpovídala elektronickému přenosnému zařízení.

Je třeba poznamenat, že moderní standardy umožňují nabíjení smartphonů proudem až 65 W. V roce 2020 však byla vyvinuta nová specifikace, která poskytuje nabíjecí výkon přes 100 W.

Typy USB konektorů

Konektory USB jsou úžasně rozmanité. Proto se vyrábí šňůry pro různé velikosti rozhraní. Kromě toho jsou konektory na obou koncích kabelu také odlišné. Podívejme se proto na rodinu těchto konektorů.

Rozmanitost standardních velikostí je dána především velikostí mobilních zařízení a elektronických zařízení: na mobilních telefonech, chytrých telefonech a fotoaparátech prostě nebylo místo pro objemný standardní konektor (USB typ A). Proto byly nové konektory menší. Další vývoj standardních velikostí byl spojen s ještě větším omezením periferních zařízení a elektronických gadgetů. Kromě toho bylo vylepšeno rozhraní. Například mini USB A a mini USB B měly západky v periferních zařízeních, v důsledku čehož při prasknutí konektoru bylo nutné opravit samotné zařízení a ne levnější kabel. Dalším důvodem pro vzhled nových konektorů byla symetrie spojení. To znamená, že záleželo na tom, kterou stranu zasunout zástrčku do zásuvky, ale není znázorněno, která strana. Tento problém byl vyřešen s příchodem vyváženého USB C konektoru.

Základní konektor standardní velikosti. Je vybaveno počítači a notebooky, některými tablety, dokovacími stanicemi, Smart TV, herními konzolemi, DVD a Blue ray video přehrávači, klávesnicemi a myšmi, flash disky a externími pevnými disky.

Tento konektor je plochý a obdélníkového tvaru. Skládá se ze dvou konektorů – zástrčky a zásuvky. Kabely jsou zpravidla vybaveny zástrčkami a zařízení jsou vybavena zásuvkami USB typu A. Výjimkou jsou prodlužovací kabely, které mají na jednom nebo obou koncích zásuvku.

Konektory této standardní velikosti jsou dostupné ve verzích 1.1, 2.0 a 3.0. První specifikace umožňuje přenos dat rychlostí až 12 Mbit/s. Druhá je až 480 Mbit/s. A verze 3.0 je schopna přenášet data rychlostí až 5 Gbit/s.

Verze konektoru 1.0 a 2.0 mají 4 piny, zatímco USB typu A 3.0 má devět pinů. Zároveň jsou nové kontakty umístěny odděleně od starých, díky čemuž jsou konektory různých specifikací kompatibilní pro připojení k portům.

Kabely USB A na USB A nelze použít k přenosu dat mezi dvěma počítači.

Konektor typu B je určen pro použití s periferními zařízeními USB. Tento konektor má čtvercový tvar a má mírně zkosené rohy na horních koncích konektoru. Používá se výhradně na periferních zařízeních, takže se nachází pouze na jednom konci kabelu.

Upgradovaný konektor typu B. Vyznačuje se přítomností další skupiny kontaktů umístěné na horní straně kontaktů velikosti USB B 1.0/2.0. Zástrčku USB B typu 3.0 proto nelze připojit k portu USB typu B 2.0 kvůli změně tvaru konektoru. Zařízení se zásuvkami USB 3.0 typu B však lze připojit ke kabelu s konektorem USB B 3.0.

Tato velikost je určena pro periferní zařízení. Používá se v tiskárnách a rozbočovačích USB.

Moderní typ rodiny konektorů USB, představený v roce 2014. Vyznačují se horizontální symetrií – nezáleží na tom, na které straně je zástrčka zasunuta do zásuvky, protože kontakty jsou umístěny nahoře a dole.

Tento konektor má podlouhlý tvar se zaoblenými konci. Obsahuje 23 kontaktů. Vyhovuje specifikaci 3.0 a novější. Nachází se na chytrých telefonech a tabletech. Tento konektor se často používá jak pro přenos dat, tak pro nabíjení. Počítačové kabely mají obvykle pouze konektor USB C na jednom konci kabelu, protože připojení k počítači používá konektor USB A.

5pinový obdélníkový konektor s výstupkem. Podporuje technologii On-The-Go (OTG). Tato zástrčka byla původně navržena pro starší modely smartphonů, ale jak se smartphony zmenšily a ztenčily, byla zástrčka Mini USB nahrazena Micro USB typu B. Mini USB B je nyní omezeno na vybrané digitální fotoaparáty.

Menší verze mini USB B konektorů Zároveň podporuje vysoké rychlosti přenosu dat 480 Mbit/s a funkce On-The-Go. Obsahuje 5 kontaktů. V některých digitálních fotoaparátech se používá také 4pinová verze.

Miniaturní konektor, který se tvarem liší od Micro USB B 1.0/2.0. Z tohoto důvodu jej nelze připojit k portu Micro USB B 2.0. Současně lze kabel s konektorem Micro USB B 3.0 připojit k zařízením s konektorem Micro USB B 2.0. Nejčastěji se toto rozhraní nachází na pevných discích a některých fotoaparátech.

Charakteristickým rysem tohoto konektoru je přítomnost dvou kontaktních skupin.

Typy USB kabelů

Existence různých velikostí rozhraní USB vedla k široké škále kabelů. Zpravidla se dodávají s mobilními zařízeními a přenosným digitálním zařízením, ale v případě poškození nebo ztráty může být nutné původní kabel vyměnit. Kromě toho můžete potřebovat univerzální kabel vhodný pro různé konektory (abyste s sebou nenosili mnoho kabelů). Ke sdílení elektroniky (například pomocí technologie OTG – připojení periferních zařízení k chytrým telefonům a tabletům) potřebujete USB kabely se speciální konfigurací konektorů, které nejsou dodávány s miniaplikacemi.

USB kabely lze klasifikovat podle počtu standardních velikostí, typů samotných konektorů, jejich účelu a také podle konstrukce konektorů.

Podle standardních velikostí konektorů na koncích kabelu se šňůry dělí na jednotypové a vícetypové. Stejný typ má konektory stejného typu. Například USB A – USB A nebo USB C – USB C. Různé typy se skládají z různých konektorů. Například USB A – USB C nebo USB A – micro USB B.

Konfigurace konektorů se také liší. Počítače a periferní zařízení jsou obvykle vybaveny samičími konektory. V souladu s tím jsou šňůry vybaveny zástrčkami. Typy kontaktů se však mohou lišit. Na jednom konci je například zástrčka a na druhém zásuvka.

Podle účelu se dělí na datové, nabíjecí a univerzální. První jmenované jsou vhodné pouze pro přenos dat. Druhý typ se skládá z kabelu s napájecími vodiči, a proto není schopen zajistit výměnu souborů. Třetí typ je vhodný jak pro přenos dat, tak pro nabíjení (včetně vysokovýkonného rychlonabíjení).

Nejběžnější konfigurace kabelů jsou:

Dalším rozdílem je provedení konektorů. Může být rovná nebo hranatá.

Vlastnosti

Vlastnosti USB kabelů jsou verze specifikace, typ kontaktu, délka kabelu, plášť kabelu, barva.

Specifikace rozhraní je zodpovědná za rychlost přenosu dat. V případě menších verzí konektorů (micro USB B/mini USB B) navíc tento parametr umožňuje určit velikost konektoru. Tento parametr je také důležitý při nákupu kabelů USB A – USB A.

Kontakty mohou být dvou typů: zástrčka a zásuvka. Vzhledem k tomu, že zásuvky jsou umístěny v samotných zařízeních, jsou kabely vybaveny zástrčkami. Existují však i kabely se zásuvkami. Lze je použít k prodloužení USB kabelů.

Plášť kabelu může být PVC, silikon nebo tkanina.

Šňůry mohou mít různé barvy. Proto si můžete vybrat kabel USB, který odpovídá barvě gadgetu.

Velmi často se v zařízeních používá konektor USB typu C jako hlavní konektor napájecího vedení s napětím +/-5V. Zatěžovací proudy v takových zařízeních často přesahují 2A a standardní „šňůry“ s typem C mají velmi tenké napájecí vodiče, což pochopitelně vede k „propadům“ napětí při špičkovém zatížení. Níže je uvedena jedna z možností domácího napájecího kabelu, ve kterém je tento problém vyřešen.

Používám tento konektor

Má kontakty pro pájení kondenzátoru na kladný pól (C1), rezistor zodpovědný za maximální proud v napájecím vedení (R1) a OTG rezistor (R2).
Hodnota rezistoru R1 říká spotřebiteli, jaký proud může očekávat:
56±20 % kOhm – 500 nebo 900 mA
22±5 % kOhm – 1,5 A
10±5 % kOhm – 3 A
Obvykle to stojí 56 kOhm.

Pájíme keramický kondenzátor o kapacitě 0,1 μF a měníme „proudový“ rezistor na 10 kOhm.

A teď k těm drátům.
Používám MGTF s průřezem 0,35 mm2. V každém vedení (jak “plus”, tak “mínus”) jsou tři paralelní vodiče zkroucené v opačných směrech (mimo fázi), což celkem dává 1,05 mm2.

Čáry jsou také zkroucené dohromady.

Izolováno fluoroplastickou páskou a „oblečeno“ do opleteného stínění.

Na horní straně obrazovky je vrstva fluoroplastu a dekorativní „kryt“.

Sekce pro USB konektor.

Tohle je pro zdroj napětí.

Pro pouzdro typu C používám mosaznou trubici D8 se stěnou 0,5 mm, vyříznu podélnou drážku pro konektor a vše sestavím dvousložkovým lepidlem.

S touto konstrukcí kabelu a délkou jednoho metru, napětím +/- 5V a zatěžovacím proudem 2A je nevyhnutelná ztráta napětí pouze 0,07V.

5 2023 мая
Sdílet:

Komentáře 28

Přihlaste se nebo zaregistrujte, abyste mohli psát komentáře, klást otázky a účastnit se diskuse.

Ahoj, mám dotaz, který se netýká přímo tebe, ale je mi blízký) Mám zdroj na notebook, potřebuji připájet konektor typu C) Objednal jsem si pájecí konektor na Ozonu, jako na tvé fotce, má 4 kontaktní plošky G, D+, D-, V. A kabel od zdroje, který mám, je 3vodičový (černý, bílý, modrý) Změřil jsem polaritu, modrá je plus vzhledem k černé a bílé 4,1 a 4.3 V, mezi černou a bílou je odpor 280 kOhm. Poraď mi, které kontakty mám připájet, můžu jednu z nich vyloučit nebo jak – nerozumím)
Mám tester, můžu něco změřit, když řekneš co)
i.postimg.cc/C5jynQ05/pho…o-2024-06-27-12-34-27.jpg
i.postimg.cc/QxJGXwSn/pho…o-2024-06-27-12-34-28.jpg
i.postimg.cc/13Rx4BjR/pho…o-2024-07-03-11-46-42.jpg
i.postimg.cc/5tjZS0JZ/pho…o-2024-06-28-14-46-03.jpg
i.postimg.cc/Hn0Kk807/pho…o-2024-07-03-12-06-08.jpg
i.postimg.cc/RCw2R2rV/pho…o-2024-07-03-12-06-45.jpg

Jedná se o originální „chytrou“ nabíječku pro notebook, která má uvnitř čip Power Delivery, který detekuje připojené zařízení a vydává odpovídající napětí. Standardní type-C konektor nelze připájet. Potřebujete originální kabel od adaptéru.

Děkuji za vaši rychlou odpověď!

Jezdím v Toyotě Corolla (110)

Každopádně tohle píšu, třeba to někomu pomůže.
Pokud odpájíte všechny rezistory, nabíječka nic nevydává (zřejmě je to chytré). Pokud chcete, aby kabel pasivně vydával 5V, musíte ho přepnout do režimu OTG. K tomu je třeba do r2 připájet rezistor 5.1kOm.
Díky autorovi tématu za pomoc!

Na konektoru typu C s největší pravděpodobností nejsou potřeba žádné rezistory.
Pokud nabíječka nemá „inteligenci“

Pokud do nabíječky jednoduše zasunete konektor typu C s připájeným rezistorem a změříte napětí, kolik to ukáže?
„Chytrá“ nabíječka dodává napětí a přizpůsobuje se zařízení na druhém konci kabelu. Bluetooth přijímač také s typem C?

Jezdím v Toyotě Corolla (110)

Ne, Bluetooth přijímač s běžným kulatým konektorem DC 5.5 x 2.1 mm
Sada obsahovala kabel USB A (běžný počítačový kabel) do stejnosměrného napájení.
A mám jen nabíječku s typem C.
Tak jsem se rozhodl adaptér připájet

Jezdím v Toyotě Corolla (110)

Sakra, na stejném konektoru mám 3.3 voltu. I když jsou dráty silné a ne dlouhé (10 cm), nevíte, v čem by mohl být problém?
Z výroby není kondenzátor c1.
r2 tam také není
r1 se nezměnil. S největší pravděpodobností 56 Com

Pokud se kabel s takovým konektorem používá k napájení (nabíjení) zařízení a během pájení nedošlo ke zkratu, ale dochází k poklesu napětí, je možné, že zdroj napětí nezvládne proudovou zátěž.

Jezdím v Toyotě Corolla (110)

Nemělo by to tak být. Blok 65w
S největší pravděpodobností nevidí náklad.
Možná bude nutné jej úmyslně přepnout do režimu OTG. Připájejte rezistor 5.6 kOhm k R2.

Pokud se kabel používá k napájení zařízení s konektorem typu C, pak se nastavení výstupního proudu pro toto zařízení volí rezistorem R1. Zároveň se na opačné straně kabelu nachází zdroj napětí.
Pokud zařízení s konektorem typu C funguje jako zdroj napětí s přenosem dat, pak se připájí rezistor R2 s nominální hodnotou 5,1 kOhm. Jedná se o režim OTG, který „informuje“ zařízení s typem C, že je připojeno pasivní zařízení a je nutné na linku dodat +5V.
Pokud je z opačné strany přivedeno opačné napětí, port typu C s největší pravděpodobností shoří. Nelze pájet dva rezistory současně.

Jezdím v Toyotě Corolla (110)

Jo, teď si myslím, že to začínám chápat.
Podívejte, mám nabíječku do auta, která se zapojuje do zapalovače cigaret. Má výstup typu C. Potřebuji připájet kabel typu C k DC 5.5 x 2.1 mm, abych mohl nahrávat z Bluetooth přijímače. Takže Bluetooth přijímač je pasivní zařízení? A musím připájet 5.1 kOhm do R2 a odpájet R1?

Protože nyní, s připájeným R1, vycházejí z konektoru asi 3 volty (měřeno multimetrem bez zátěže)

Mám konektory, připájené a p1 a p2 se připojují + napájení a cc1 a cc2, všechny 56k. Zkusil jsem udělat 2 A-C kabely z CC kabelu, jen jsem ustřihl CC a připájel A konektor, staré telefony a bezdrátové nabíječky se s tím nestyděly a odebíraly až 1,5A 9V. A novější zařízení (při připojování kabelu se ptali na kontrolu zapojení kabelu) fungovala i s 500mA 5V, když jsem připájel 1k rezistory k CC2 a CC10, začaly odebírat až 1,5A, ale nad 5V to nešlo. A když jsem tyto 10k rezistory odstranil a připájel jeden 56k, chování A-C kabelu se stalo obvyklým (jako u čínského konektoru) – 1,5A a 9V.

Vyrábím A-C kabel (sundám PVC kryt, přidám dráty a zpět ho utáhnu) na bázi SHVVP 0,5 mm, poprvé jsem si všiml, že na délce 1,5 m netáhne. Ten s měřičem funguje skvěle, nabíjí na maximum.