Selbstgemachtes langes USB 2.0-Kabel. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Computer

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Die USB 2.0-Spezifikation erfordert, dass die Stromkabel in einem USB-Kabel einen Kupferquerschnitt von 0,08 bis 0,52 mm haben². Um die Kosten zu senken, bevorzugen viele Hersteller von USB-Kabeln jedoch die Verwendung von Drähten mit minimalem Querschnitt. Aus diesem Grund müssen Geräte, die über keine eigene Stromquelle verfügen, aber über den USB-Anschluss erheblichen Strom verbrauchen, mit kurzen Kabeln angeschlossen werden, deren Spannungsabfall den zulässigen Grenzwert nicht überschreitet. Beispielsweise verweigern externe 2,5-Zoll-Festplatten den Dienst, wenn das USB-Kabel länger als 80 cm ist. Um mehr Freiheit bei der Platzierung von Peripheriegeräten zu gewinnen, können Sie ein selbstgemachtes USB-Kabel mit deutlich weniger Stromverlust herstellen.

In Abb. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm eines selbstgebauten USB-Kabels. Alle Teile, mit Ausnahme der Anschlüsse XP1 und XS1, sind optional – sie gewährleisten lediglich die Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit des Kabels. Der XP1-Stecker wird an die USB-Buchse des Host-Geräts (z. B. eines Computers) angeschlossen. Der Informationsfluss verläuft ohne Transformationen in beide Richtungen entlang der D+- und D--Linien.

Reis. 1. Schema eines hausgemachten USB-Kabels

Die +5 V-Versorgungsspannung wird vom Master-Gerät über die Vbus-Schnittstellenleitung über die selbstwiederherstellende Sicherung FU1 an die Slaves geliefert. Wenn der Schalter SA1 jedoch geöffnet ist, wird das Slave-Gerät nicht mit Strom versorgt. In diesem Fall ist der Transistor VT1 geschlossen, VT2 offen, die weißen LEDs HL2, HL3 leuchten. Die Möglichkeit, die Stromversorgung eines an der XS1-Steckdose angeschlossenen Geräts manuell auszuschalten, erhöht den Bedienkomfort erheblich. Und das beschriebene Gerät kann bei geöffnetem Schalter SA1 beispielsweise zur Hintergrundbeleuchtung der Tastatur verwendet werden.

Wenn der Schalter SA1 geschlossen ist, wird das Slave-Gerät mit Strom versorgt. Der Transistor VT1 ist offen, VT2 ist geschlossen, die LEDs HL2 und HL3 sind ausgeschaltet und HL1 ist eingeschaltet, was die Stromversorgung des an der XS1-Buchse angeschlossenen Geräts signalisiert. Die Zenerdiode VD1 verringert die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung dieses Geräts bei einem Ausfall der Stromversorgung. Zusammen mit den Dioden VD2-VD5 begrenzt es mögliche Spannungsstöße auf den D+- und D--Leitungen.

Die Widerstände R2, R3 werden nicht nur für den Betrieb des Geräts am Transistor VT1 benötigt. Sie verhindern eine Ladungsansammlung auf den D+-, D-- und Vbus-Leitungen relativ zur GND-Leitung. Die Kondensatoren C1-C3 blockieren. Sie verbessern die Stabilität der angeschlossenen Geräte und reduzieren zudem die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der USB-Anschlüsse der verwendeten Geräte weiter.

Das Kabel selbst ist dreiadrig geschirmt mit einem Außendurchmesser von 7 mm und einem Querschnitt jeder Ader von ca. 0,5 mm² (Abb. 2). Sein Typ ist dem Autor unbekannt, aber normalerweise wird ein solches Kabel für Verbindungen mit Sensoren und Videokameras in Sicherheitsalarm- und Videoüberwachungssystemen verwendet. In diesem Fall wird die geflochtene Abschirmung als GND-Kabel verwendet, das blaue Kabel ist Vbus, das schwarze Kabel ist D+ und das weiße Kabel ist D-. Die Kabellänge beträgt 3,5 m, die Kapazität jedes Drahtes relativ zum Geflecht beträgt etwa 460 pF. Die Enden des Kabels sollten mit Gummikleber oder BF-Kleber versiegelt werden.

Reis. 2. Kabel

Bei einem Strom von 0,5 A betrug der Spannungsabfall an diesem Kabel nicht mehr als 0,34 V. Zum Vergleich: Der Spannungsabfall an einem industriellen USB-Kabel mit einer Länge von 3 m beträgt bei demselben Strom 0,95 V. Keines der beiden Werte liegt dem Autor vor Externe 2,5-Zoll-Festplatten funktionierten mit einem solchen Industriekabel nicht. Mit einem selbstgebauten Kabel, ergänzt durch ein kurzes (46 cm) Kabel mit USB- und miniUSB-Anschlüssen, funktionierten beide Laufwerke einwandfrei. Wenn zwei selbstgebaute USB-Kabel mit einer Gesamtlänge von 7 m in Reihe geschaltet wurden, blieben beide Laufwerke betriebsbereit. Allerdings haben zwei der vier in den Tests verwendeten Computer den USB-Anschluss, an den das Laufwerk angeschlossen war, vom USB-2.0-Modus auf den langsameren USB-1.1-Modus umgestellt.

Reis. 3. Leiterplatte

Die meisten Geräteteile sind auf einer 30x20 mm großen Leiterplatte untergebracht, wie in Abb. 3. Die Widerstände R5, R6 werden direkt an die Anschlüsse der entsprechenden LEDs angelötet. Alle Kondensatoren bestehen aus mehrschichtiger Keramik mit einer Nennspannung von mindestens 6 V. PMLL4446-Dioden können durch alle Dioden PMLL4150, PMLL4151, PMLL4153, PMLL4148, PMLL4448, 1 N4148, 1SS244, KD503A ersetzt werden. Anstelle der Zenerdiode 1SMB5919BT3 können Sie 1 N5339 einbauen. Anstelle der weißen LEDs RL30-WH744D, Lichtstärke 5 cd, können Sie beispielsweise 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. Die LED RL310-DR344S kann durch jede Allzweck-LED ersetzt werden, beispielsweise aus der Serie L-63, KIPD66.

Der BCP54-16-Transistor kann durch jeden der Serien BCP54, BCP55, BCP56, BCP68, SS8050, KT6114, KT698 ersetzt werden. Anstelle des BC547-Transistors reicht jeder SS9013, SS9014, 2SC3199, KT3129A, KT3130A, KT6111A. Die in den möglichen Austauschoptionen aufgeführten Transistoren unterscheiden sich in der Gehäuseart und Pinbelegung.

Auf einem unerwünschten Computer-Motherboard wurde eine selbstrückstellende, oberflächenmontierte Sicherung gefunden. Sie können ähnliche Sicherungen MF-R160, MF-S175, LP30-160 verwenden. Als Schalter SA1 wird die Wippe KCD-2011 verwendet. Ein anderer ähnlicher wird genügen. Das Gerät ist in einem Telefonsteckdosengehäuse mit den Maßen 58x42x23 mm montiert (Abb. 4). USB-Buchse, Schalter und LEDs werden mit in Aceton gelöstem Styropor mit dem Gehäuse verklebt.

Reis. 4. Komplettes Gerät

Ein langes USB-Kabel mit geringem Widerstand der Stromkabel ermöglicht Ihnen nicht nur die Installation von Peripheriegeräten an einem bequemen und für Kinder unzugänglichen Ort, sondern beispielsweise auch die problemlose Platzierung von Funkkommunikationsgeräten und WEB-Kameras außerhalb des Raums wenn der Signalpegel im Inneren schwach ist oder eine Videoüberwachung für gehende Kinder oder geschützte Objekte erforderlich ist.

Autor: A. Butov

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