Cabo longo USB 2.0 caseiro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A especificação USB 2.0 exige que os fios de alimentação de um cabo USB tenham uma seção transversal de cobre de 0,08 a 0,52 mm.². Porém, muitos fabricantes de cabos USB, para reduzir seu custo, preferem colocar neles fios de seção transversal mínima. Por este motivo, dispositivos que não possuem fonte de alimentação própria, mas consomem corrente significativa do conector USB, devem ser conectados com cabos curtos, cuja queda de tensão de alimentação não ultrapasse o limite permitido. Por exemplo, discos rígidos externos de 2,5 polegadas se recusam a funcionar quando o cabo USB tem mais de 80 cm. Para obter mais liberdade no posicionamento de dispositivos periféricos, você pode fazer um cabo USB caseiro com perda de energia significativamente menor.

Na Fig. A Figura 1 mostra um diagrama de um cabo USB caseiro. Todas as peças, exceto os conectores XP1 e XS1, são opcionais - elas apenas garantem facilidade de uso e confiabilidade do cabo. O plugue XP1 está conectado ao soquete USB do dispositivo host (por exemplo, um computador). O fluxo de informações passa em ambas as direções ao longo das linhas D+ e D- sem quaisquer transformações.

Arroz. 1. Esquema de um cabo USB caseiro

A tensão de alimentação de +5 V é fornecida do dispositivo mestre aos escravos através da linha de interface Vbus através do fusível auto-restaurador FU1. Mas se a chave SA1 estiver aberta, nenhuma energia será fornecida ao dispositivo escravo. Neste caso, o transistor VT1 está fechado, VT2 está aberto, os LEDs brancos HL2, HL3 estão acesos. A capacidade de desligar manualmente um dispositivo conectado à tomada XS1 aumenta significativamente a facilidade de uso. E o dispositivo descrito, com a chave SA1 aberta, pode ser utilizado, por exemplo, para iluminar o teclado.

Quando a chave SA1 é fechada, o dispositivo escravo recebe alimentação. O transistor VT1 está aberto, VT2 está fechado, os LEDs HL2 e HL3 estão apagados e HL1 está ligado, sinalizando a alimentação do dispositivo conectado ao soquete XS1. O diodo Zener VD1 reduz a probabilidade de danos a este dispositivo se a fonte de alimentação falhar. Ele, juntamente com os diodos VD2-VD5, limita possíveis surtos de tensão nas linhas D+ e D-.

Os resistores R2, R3 são necessários não apenas para a operação da unidade no transistor VT1. Eles evitam o acúmulo de carga nas linhas D+, D-, Vbus em relação à linha GND. Os capacitores C1-C3 estão bloqueados. Eles melhoram a estabilidade dos dispositivos conectados e também reduzem ainda mais a probabilidade de danos às portas USB do equipamento utilizado.

O cabo em si é blindado de três fios com um diâmetro externo de 7 mm e uma seção transversal de cada fio de cerca de 0,5 mm² (Figura 2). Seu tipo é desconhecido pelo autor, mas normalmente esse cabo é utilizado para conexões com sensores e câmeras de vídeo em sistemas de alarme de segurança e videovigilância. Neste caso, a blindagem trançada é usada como fio GND, o fio azul é Vbus, o fio preto é D+ e o fio branco é D-. O comprimento do cabo é de 3,5 m, a capacitância de cada fio em relação à trança é de cerca de 460 pF. As extremidades do cabo devem ser seladas com cola de borracha ou cola BF.

Arroz. 2. Cabo

Com uma corrente de 0,5 A, a queda de tensão de alimentação neste cabo não excedeu 0,34 V. Para efeito de comparação, a queda de tensão em um cabo USB industrial de 3 m de comprimento na mesma corrente é de 0,95 V. Nenhum dos dois disponíveis para o autor Os discos rígidos externos de 2,5 polegadas não funcionavam com esse cabo industrial. Com um cabo caseiro, complementado por um cabo curto (46 cm) com conectores USB e miniUSB, os dois drives funcionaram perfeitamente. Quando dois cabos USB caseiros com comprimento total de 7 m foram conectados em série, ambas as unidades permaneceram operacionais. No entanto, dois dos quatro computadores usados ​​nos testes mudaram a porta USB à qual a unidade estava conectada do modo USB 2.0 para o modo USB 1.1, mais lento.

Arroz. 3. PCB

A maioria das peças do dispositivo são colocadas em uma placa de circuito impresso de 30x20 mm, mostrada na Fig. 3. Os resistores R5, R6 são soldados diretamente aos terminais dos LEDs correspondentes. Todos os capacitores são cerâmicos multicamadas com tensão nominal de pelo menos 6 V. Os diodos PMLL4446 podem ser substituídos por qualquer um dos PMLL4150, PMLL4151, PMLL4153, PMLL4148, PMLL4448, 1 N4148, 1SS244, KD503A. Em vez do diodo zener 1SMB5919BT3, você pode instalar 1 N5339. Em vez de LEDs brancos RL30-WH744D, intensidade luminosa 5 cd, você pode instalar, por exemplo, 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. O LED RL310-DR344S pode ser substituído por qualquer LED de uso geral, por exemplo, da série L-63, KIPD66.

O transistor BCP54-16 pode ser substituído por qualquer uma das séries BCP54, BCP55, BCP56, BCP68, SS8050, KT6114, KT698. Em vez do transistor BC547, qualquer um dos SS9013, SS9014, 2SC3199, KT3129A, KT3130A, KT6111A servirá. Os transistores indicados nas possíveis opções de substituição apresentam diferenças nos tipos de invólucros e nas atribuições dos pinos.

Um fusível de montagem em superfície com reinicialização automática encontrado na placa-mãe de um computador indesejado. Você pode usar fusíveis semelhantes MF-R160, MF-S175, LP30-160. O switch SA1 é usado no rocker KCD-2011. Outro semelhante servirá. O dispositivo é montado em uma caixa de tomada telefônica com dimensões de 58x42x23 mm (Fig. 4). A tomada USB, o interruptor e os LEDs são colados na caixa com poliestireno dissolvido em acetona.

Arroz. 4. Dispositivo completo

Um cabo USB de longo comprimento com baixa resistência dos cabos de alimentação permite não apenas instalar dispositivos periféricos em um local conveniente e fora do alcance das crianças, mas também, por exemplo, colocar facilmente dispositivos de comunicação de rádio e câmeras WEB fora da sala se o nível do sinal interno for fraco ou se for necessária vigilância por vídeo para crianças andando ou objetos protegidos.

Autor: A. Butov

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