Cavo USB 2.0 lungo fatto in casa. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La specifica USB 2.0 richiede che i cavi di alimentazione in un cavo USB abbiano una sezione trasversale di rame compresa tra 0,08 e 0,52 mm². Tuttavia, molti produttori di cavi USB, al fine di ridurre i costi, preferiscono inserire al loro interno fili di sezione minima. Per questo motivo, i dispositivi che non dispongono di una propria fonte di alimentazione, ma consumano una corrente significativa dal connettore USB, devono essere collegati con cavi corti, la cui caduta di tensione di alimentazione non superi il limite consentito. Ad esempio, i dischi rigidi esterni da 2,5" si rifiutano di funzionare quando il cavo USB è più lungo di 80 cm. Per ottenere più libertà nel posizionamento delle periferiche, è possibile realizzare un cavo USB fatto in casa con una perdita di potenza notevolmente inferiore.

Nella fig. La Figura 1 mostra uno schema di un cavo USB fatto in casa. Tutte le parti, ad eccezione dei connettori XP1 e XS1, sono opzionali: garantiscono solo la facilità d'uso e l'affidabilità del cavo. La spina XP1 è collegata alla presa USB del dispositivo host (ad esempio un computer). Il flusso di informazioni passa in entrambe le direzioni lungo le linee D+ e D- senza alcuna trasformazione.

Riso. 1. Schema di un cavo USB fatto in casa

La tensione di alimentazione +5 V viene fornita dal dispositivo master agli slave tramite la linea di interfaccia Vbus attraverso il fusibile autoripristinante FU1. Ma se l'interruttore SA1 è aperto, al dispositivo slave non viene fornita alimentazione. In questo caso, il transistor VT1 è chiuso, VT2 è aperto, i LED bianchi HL2, HL3 sono accesi. La possibilità di spegnere manualmente un dispositivo collegato alla presa XS1 aumenta notevolmente la facilità d'uso. Ed il dispositivo descritto, con l'interruttore SA1 aperto, può essere utilizzato, ad esempio, per retroilluminare la tastiera.

Quando l'interruttore SA1 è chiuso, il dispositivo slave riceve alimentazione. Il transistor VT1 è aperto, VT2 è chiuso, i LED HL2 e HL3 sono spenti e HL1 è acceso, segnalando l'alimentazione del dispositivo collegato alla presa XS1. Il diodo Zener VD1 riduce la probabilità di danni a questo dispositivo in caso di interruzione dell'alimentazione. Esso, insieme ai diodi VD2-VD5, limita possibili picchi di tensione sulle linee D+ e D-.

I resistori R2, R3 sono necessari non solo per il funzionamento dell'unità sul transistor VT1. Impediscono l'accumulo di carica sulle linee D+, D-, Vbus rispetto alla linea GND. I condensatori C1-C3 sono bloccati. Migliorano la stabilità dei dispositivi collegati e riducono ulteriormente la probabilità di danni alle porte USB delle apparecchiature utilizzate.

Il cavo stesso è schermato a tre fili con un diametro esterno di 7 mm e una sezione trasversale di ciascun filo di circa 0,5 mm² (Fig. 2). La sua tipologia non è nota all'autore, ma solitamente tale cavo viene utilizzato per il collegamento con sensori e videocamere nei sistemi di allarme e videosorveglianza. In questo caso, la schermatura intrecciata viene utilizzata come filo GND, il filo blu è Vbus, il filo nero è D+ e il filo bianco è D-. La lunghezza del cavo è di 3,5 m, la capacità di ciascun filo rispetto alla treccia è di circa 460 pF. Le estremità del cavo devono essere sigillate con colla per gomma o colla BF.

Riso. 2. Cavo

Con una corrente di 0,5 A, la caduta di tensione di alimentazione su questo cavo non ha superato 0,34 V. Per confronto, la caduta di tensione su un cavo USB industriale lungo 3 m alla stessa corrente è 0,95 V. Nessuno dei due a disposizione dell'autore I dischi rigidi esterni da 2,5 pollici non funzionavano con un cavo così industriale. Con un cavo fatto in casa, integrato da un cavo corto (46 cm) con connettori USB e miniUSB, entrambe le unità hanno funzionato perfettamente. Collegando in serie due cavi USB fatti in casa con una lunghezza totale di 7 m, entrambe le unità sono rimaste operative. Tuttavia, due dei quattro computer utilizzati nei test hanno commutato la porta USB a cui era collegata l'unità dalla modalità USB 2.0 alla modalità più lenta USB 1.1.

Riso. 3. PCB

La maggior parte delle parti del dispositivo sono posizionate su un circuito stampato 30x20 mm, mostrato in Fig. 3. I resistori R5, R6 sono saldati direttamente ai terminali dei LED corrispondenti. Tutti i condensatori sono ceramici multistrato con una tensione nominale di almeno 6 V. I diodi PMLL4446 possono essere sostituiti con uno qualsiasi dei diodi PMLL4150, PMLL4151, PMLL4153, PMLL4148, PMLL4448, 1 N4148, 1SS244, KD503A. Al posto del diodo zener 1SMB5919BT3 è possibile installare 1 N5339. Al posto dei LED bianchi RL30-WH744D, intensità luminosa 5 cd, è possibile installare, ad esempio, ARL-5113UWC-17CD, ARL-5213UWC-17CD-NS, ARL-5213UWC-17cd-BS, ARL-5213UWC-20cd-BS, ARL-5213UWC-20cd-NS, ARL-5213UWC-25cd, ARL-5213UWC-35cd. Il LED RL310-DR344S può essere sostituito con qualsiasi LED per uso generale, ad esempio della serie L-63, KIPD66.

Il transistor BCP54-16 può essere sostituito da qualsiasi serie BCP54, BCP55, BCP56, BCP68, SS8050, KT6114, KT698. Invece del transistor BC547, andrà bene uno qualsiasi degli SS9013, SS9014, 2SC3199, KT3129A, KT3130A, KT6111A. I transistor indicati nelle possibili opzioni di sostituzione presentano differenze nei tipi di alloggiamenti e nell'assegnazione dei pin.

Un fusibile a montaggio superficiale autoripristinante trovato sulla scheda madre di un computer indesiderato. È possibile utilizzare fusibili simili MF-R160, MF-S175, LP30-160. L'interruttore SA1 viene utilizzato con il bilanciere KCD-2011. Ne basterà un altro simile. Il dispositivo è assemblato in una custodia per presa telefonica di dimensioni 58x42x23 mm (Fig. 4). La presa USB, l'interruttore ed i led sono incollati alla custodia con polistirolo sciolto in acetone.

Riso. 4. Dispositivo completo

Un cavo USB di lunga durata con bassa resistenza dei cavi di alimentazione consente non solo di installare le periferiche in un luogo comodo e fuori dalla portata dei bambini, ma anche, ad esempio, di posizionare facilmente dispositivi di comunicazione radio e webcam fuori dalla stanza se il livello del segnale all'interno è debole o è necessaria la videosorveglianza per bambini che camminano o oggetti protetti.

Autore: A. Butov

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