Pinout διαφορετικών τύπων υποδοχών USB: διάταξη επαφών micro και mini usb + λεπτομέρειες συγκόλλησης

Η διεπαφή USB είναι μια δημοφιλής μορφή τεχνολογικής επικοινωνίας σε κινητές και άλλες ψηφιακές συσκευές. Σύνδεσμοι αυτού του τύπου συναντώνται συχνά σε προσωπικούς υπολογιστές διαφόρων διαμορφώσεων, σε περιφερειακά υπολογιστικά συστήματα, σε κινητά τηλέφωνα κ.λπ.

Το χαρακτηριστικό της παραδοσιακής διεπαφής – η διάταξη ακίδων USB μικρής επιφάνειας. Για τη λειτουργία χρησιμοποιούνται μόνο 4 ακίδες (επαφές) + 1 γραμμή γείωσης θωράκισης. Βέβαια, στις πιο πρόσφατες βελτιωμένες παραλλαγές (USB 3.0 Powered-B ή Type-C) παρατηρείται αύξηση του αριθμού των ενεργών επαφών. Για αυτά θα μιλήσουμε σε αυτό το υλικό. Επίσης θα περιγράψουμε τη δομή της διεπαφής και τα χαρακτηριστικά συγκόλλησης του καλωδίου στις επαφές των συνδέσμων.

Τύποι συνδέσμων USB

Η συντομογραΦία «USB» φέρει μια συντετμημένη ονομασία, η οποία στην πλήρη μορφή διαβάζεται Ως «Universal Series Bus» – καθολικός σειριακός δίαυλος, χάρη στη χρήση του οποίου πραγματοποιείται υψηλής ταχύτητας ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων.

Η καθολικότητα της διεπαφής USB σημειώνεται:

• χαμηλή κατανάλωση ενέργειας;
• ενοποίηση καλωδίων κα σύνδεσμων;
• απλή καταγραΦή ανταλλαγής δεδομένων;
• υψηλό επίπεδο λειτουργικότητας;
• ευρεία υποστήριξη οδηγών διαΦορετικών συσκευών.

Ποια είναι λοιπόν η δομή της διεπαφής USB, και ποιοι τύποι τεχνολογικών συνδέσμων USB υπάρχουν στο σύγχρονο κόσμο των ηλεκτρονικών; Ας προσταθήσουμε να το καταλάβουμε.

Τεχνολογική δομή της διεπαφής USB 2.0

Οι σύνδεσμοι που ανήκουν σε προϊόντα της ομάδας προδιαγραφών 1.x – 2.0 (που δημιουργήθηκαν πριν από το 2001) συνδέονται με ένα τετράκλωνο ηλεκτρικό καλώδιο, όπου δύο αγωγοί είναι τροφοδοσίας και άλλοι δύο μεταδίδουν δεδομένα.

Επίσης, στις προδιαγραφές 1.x – 2.0, η συγκόλληση των βοηθητικών συνδέσμων USB προϋποθέτει τη σύνδεση θωρακισμένης πλέξης – ουσιαστικά, ενός πέμπτου αγωγού.

Έτσι μοιάζει η φυσική υλοποίηση των κανονικών συνδέσμων USB που ανήκουν στη δεύτερη προδιαγραφή. Αριστερά υποδεικνύονται οι εκδόσεις τύπου «άρρεν», δεξιά υπο δεικνύονται οι εκδόσεις τύπου «θήλυ» κα η αντίστοιχη διάταξη ακίδων κα για τις δύο εκδόσεις.

Οι υπάρχουσες εκδόσεις των συνδετήρων του καθολικού σειριακού διαύλου των αναφερόμενων προδιαγραΦών παρουσιάζονται με τρεις παραλλαγές:

1. Κανονικόσ – τύποι «Α» και «Β».
2. Mini – τύποι «Α» και «Β».
3. Micro – τύποι «Α» και «Β».

Η διαφορά και των τριών τύπων προϊόντων έγκειται στη σχεδιαστική προσέγγιση. Εάν οι κανονικοί σύνδεσμοι προορίζονται για χρήση σε σταθερό εξοπλισμό, οι σύνδεσμοι «μίνι» και «μίκρο» έχουν σχεδιαστεί για χρήση σε φορητές συσκευές.

Έτσι φαίνεται η φυσική υλοποίηση των συνδέσμων της δεύτερης προδιαγραφής από τη σειρά «μίνι» και, αντίστοιχα, οι σημάνσεις για τους συνδέσμους Mini USB – η λεγόμενη διάταξη ακροδεκτών, βάσει της οποίας ο χρήστης πραγματοποιεί τη σύνδεση καλωδίου.

Επομένως, οι δύο τελευταίοι τύποι χαρακτηρίζονται από μικρογραφική σχεδίαση και ελαφρώς τροποποιημένο σχήμα συνδέσμου.

Πίνακας διάταξης ακροδεκτών τυπικών συνδέσμων τύπου «Α» και «Β»

Εκτός από την υλοποίηση συνδέσμων τύπου «μίνι-Α» και «μίνι-Β», καθώς και συνδέσμων τύπου «μίκρο-Α» και «μίκρο-Β», υπάρχουν τροποποιήσεις συνδέσμων τύπου «μίνι-ΑΒ» και «μίκρο-ΑΒ».

Το χαρακτηριστικό γνώρισμα τέτοιων κατασκευών είναι η εκτέλεση της διάταξης των αγωγών USB σε πλακέτα επαφών 10 ακροδεκτών. Ωστόσο, στην πράξη, τέτοιοι σύνδεσμοι χρησιμοποιούνται σπάνια.

Πίνακας διάταξης ακροδεκτών διασύνδεσης Micro USB και Mini USB συνδέσμων τύπου «Α» και «Β»

Τεχνολογική δομή των διεπαφών USB 3.x

Εν τω μεταξύ, η βελτίωση του ψηφιακού εξοπλισμού ήδη από το 2008 οδήγησε στην απαρχαίωση των προδιαγραφών 1.x – 2.0.

Αυτοί οι τύποι διασύνδεσης δεν επέτρεπαν τη σύνδεση νέου εξοπλισμού, για παράδειγμα, εξωτερικών σκληρών δίσκων, με τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται υψηλότερη (πάνω από 480 Mbps) ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων.

Κατά συνέπεια, εμφανίστηκε μια εντελώς διαφορετική διεπαφή, που επισημαίνεται με την προδιαγραφή 3.0. Η ανάπτυξη της νέας προδιαγραφής χαρακτηρίζεται όχι μόνο από αυξημένη ταχύτητα, αλλά παρέχει και αυξημένη ένταση ρεύματος – 900 mA έναντι 500 mA για το USB 2.0.

Είναι σαφές ότι η εμφάνιση τέτοιων συνδέσμων εξασφάλισε την εξυπηρέτηση μεγαλύτερου αριθμού συσκευών, μέρος των οποίων μπορεί να τροφοδοτηθεί απευθείας από τη διεπαφή του καθολικού σειριακού διαύλου.

Τροποποίηση συνδετήρων USB 3.0 διαφορετικού τύπου: 1 – υλοποίηση «mini» τύπου «B»; 2 – τυπικό προϊόν τύπου «A»; 3 – σχεδίαση σειράς «micro» τύπου «B»; 4 – τυπική υλοποίηση τύπου «C».

Όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, οι διασυνδέσεις της τρίτης προδιαγραφής έχουν περισσότερες επαφές εργασίας (pins) από την προηγούμενη – τη δεύτερη έκδοση. Παρ' όλα αυτά, η τρίτη έκδοση είναι πλήρως συμβατή με τη «δεύτερη».

Για να έχουν τη δυνατότητα μετάδοσης σημάτων με υψηλότερη ταχύτητα, οι σχεδιαστές των κατασκευών τρίτης έκδοσης πρόσθεσαν επιπλέον τέσσερις γραμμές δεδομένων και μία γραμμή μηδενικού αγωγού επαφής. Οι πρόσθετες ακροδέκτες επαφών βρίσκονται σε ξεχωριστή σειρά.

Πίνακας ονομασιών ακροδεκτών υποδοχών τρίτης έκδοσης για τη συγκόλληση καλωδίου USB

Εν τω μεταξύ, η χρήση της διεπαφής USB 3.0, ειδικότερα της σειράς «Α», αποδείχθηκε σοβαρό μειονέκτημα σχεδιαστικά. Ο σύνδεσμος έχει ασύμμετρο σχήμα, αλλά δεν καθορίζεται συγκεκριμένα η θέση σύνδεσης.

Οι προγραμματιστές αναγκάστηκαν να ασχοληθούν με τον εκσυγχρονισμό της κατασκευής, με αποτέλεσμα το 2013 να εμφανιστεί η έκδοση USB-C στη διάθεση των χρηστών.

Εκσυγχρονισμένη έκδοση του συνδέσμου USB 3.1

Η κατασκευή αυτού του τύπου συνδέσμου προβλέπει την αντιγραφή των αγώγιμων γραμμών και στις δύο πλευρές του βύσματος. Επίσης, στη διεπαφή υπάρχουν πολλές εφεδρικές γραμμές.

Αυτός ο τύπος συνδέσμου έχει βρει ευρεία εφαρμογή στη σύγχρονη κινητή ψηφιακή τεχνολογία.

Η διάταξη των επαφών (ακροδεκτών) για τη διεπαφή τύπου USB-C, που ανήκει στη σειρά της τρίτης προδιαγραφής συνδέσμων, που προορίζονται για επικοινωνίες διαφόρων ψηφιακών συσκευών.

Αξίζει να σημειωθούν τα χαρακτηριστικά του USB Type-C. Για παράδειγμα, οι παράμετροι ταχύτητας για αυτή τη διεπαφή δείχνουν επίπεδο – 10 Gbit/sec.

Η κατασκευή του συνδέσμου είναι συμπαγής και εξασφαλίζει συμμετρική σύνδεση, επιτρέποντας την εισαγωγή του βύσματος σε οποιαδήποτε θέση.

Πίνακας διάταξης ακροδεκτών, που αντιστοιχεί στην προδιαγραφή 3.1 (USB-C)

Επόμενο επίπεδο προδιαγραφής USB 3.2

Εν τω μεταξύ, η διαδικασία βελτίωσης του καθολικού σειριακού διαύλου συνεχίζεται ενεργά. Σε μη εμπορικό επίπεδο, έχει ήδη αναπτυχθεί το επόμενο επίπεδο προδιαγραφής – 3.2.

Σύμφωνα με τις διαθέσιμες πληροφορίες, τα χαρακτηριστικά ταχύτητας της διεπαφής USB 3.2 υπόσχονται διπλάσιες παραμέτρους από ό,τι μπορεί να δώσει η προηγούμενη κατασκευή.

Οι προγραμματιστές κατάφεραν να επιτύχουν τέτοιες παραμέτρους με την εισαγωγή πολυζωνικών καναλιών, μέσω των οποίων γίνεται μετάδοση σε ταχύτητες 5 και 10 Gbit/sec, αντίστοιχα.

Όπως το «Thunderbolt», το USB 3.2 χρησιμοποιεί πολλαπλές ζώνες για να επιτύχει συνολικό εύρος ζώνης, αντί να προσπαθεί να συγχρονίσει και να εκτελέσει δύο φορές ένα μόνο κανάλι.

Παρεμπιπτόντως, πρέπει να σημειωθεί ότι η συμβατότητα της καινοτόμου διεπαφής με το υπάρχον USB-C υποστηρίζεται πλήρως, καθώς η υποδοχή «Type-C» (όπως ήδη αναφέρθηκε) διαθέτει εφεδρικές επαφές (ακροδέκτες) που εξασφαλίζουν μετάδοση πολλαπλών ζωνών σημάτων.

Χαρακτηριστικά συγκόλλησης του καλωδίου στις επαφές των συνδέσμων

Δεν παρατηρούνται ιδιαίτερες τεχνολογικές λεπτομέρειες στη συγκόλληση των αγωγών του καλωδίου στις επαφές των συνδετήρων. Το κύριο σε αυτή τη διαδικασία είναι η εξασφάλιση αντιστοιχίας χρώματος των προηγουμένως απογυμνωμένων αγωγών του καλωδίου με μια συγκεκριμένη επαφή (ακροδέκτη).

Χρωματική σήμανση των αγωγών εντός της καλωδιακής διάταξης που χρησιμοποιείται για διεπαφές USB. Από πάνω προς τα κάτω εμφανίζεται αντίστοιχα ο χρωματισμός των αγωγών καλωδίων για τις προδιαγραφές 2.0, 3.0 και 3.1.

Επίσης, εάν πραγματοποιείται συγκόλληση τροποποιήσεων παλαιότερων εκδόσεων, πρέπει να ληφθεί υπόψη η διαμόρφωση των συνδετήρων, των λεγόμενων «αρσενικός» και «θηλυκός».

Ο αγωγός που συγκολλάται στην επαφή του «αρσενικού» πρέπει να αντιστοιχεί στη συγκόλληση στην επαφή του «θηλυκού». Πάρτε, για παράδειγμα, την περίπτωση συγκόλλησης καλωδίου στις επαφές USB 2.0.

Οι τέσσερις ενεργοί αγωγοί που χρησιμοποιούνται σε ατή την περίπτωση σνήθως ετισημαίνονται με τέσσερα διαφορετικά χρώματα:

• κόκκινο;
• λευκό;
• πράσινο;
• μαύρο.

Αντίστοιχα, κάθε αγωγός συγκολλάται στην επαφή που επισημαίνεται από την προδιαγραφή της υποδοχής με παρόμοιο χρωματισμό. Αυτή η προσέγγιση διευκολύνει σημαντικά την εργασία του τεχνικού ηλεκτρονικών και αποκλείει πιθανά σφάλματα κατά τη διαδικασία συγκόλλησης.

Παρόμοια τεχνολογία συγκόλλησης εφαρμόζεται και σε υποδοχές άλλων σειρών. Η μόνη διαφορά σε τέτοιες περιπτώσεις είναι ο μεγαλύτερος αριθμός αγωγών που πρέπει να συγκολληθούν. Για να διευκολύνετε την εργασία σας, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε ειδικά εργαλεία – ένα αξιόπιστο κολλητήρι για συγκόλληση καλωδίων στο σπίτι και ένα απογυμνωτή για την αφαίρεση μόνωσης από τα άκρα των αγωγών.

Ανεξάρτητα από τη διαμόρφωση των συνδετήρων, χρησιμοποιείται πάντα η συγκόλληση του αγωγού θωράκισης. Αυτός ο αγωγός συγκολλάται στην αντίστοιχη επαφή της υποδοχής, Shield – προστατευτική θωράκιση.

Δεν είναι σπάνιες οι περιπτώσεις αγνόησης της προστατευτικής θωράκισης, όταν «ειδικοί» δεν βλέπουν νόημα σε αυτόν τον αγωγό. Ωστόσο, η απουσία θωράκισης μειώνει δραστικά τα χαρακτηριστικά του καλωδίου USB.

Επομένως, δεν προκαλεί έκπληξη όταν, σε σημαντικό μήκος καλωδίου χωρίς θωράκιση, ο χρήστης αντιμετωπίζει προβλήματα με τη μορφή παρεμβολών.

Συγκόλληση συνδετήρα με δύο αγωγούς για τη δημιουργία γραμμής τροφοδοσίας για τη συσκευή δότη. Στην πράξη, χρησιμοποιούνται διάφορες επιλογές συγκόλλησης, βάσει τεχνικών αναγκών.

Η συγκόλληση καλωδίου USB επιτρέπεται με διάφορους τρόπους, ανάλογα με τη διαμόρφωση των γραμμών της θύρας στη συγκεκριμένη συσκευή.

Για παράδειγμα, για να συνδέσετε μια συσκευή με μια άλλη με σκοπό τη λήψη μόνο τάσης τροφοδοσίας (5V), αρκεί να συγκολλήσετε μόνο δύο γραμμές στους αντίστοιχους ακροδέκτες (επαφές).

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Το παρακάτω βίντεο εξηγεί τα βασικά σημεία της διάταξης των ακροδεκτών των συνδέσμων της σειράς 2.0 και άλλων, και οπτικοποιεί ορισμένες λεπτομέρειες της διαδικασίας συγκόλλησης.

Έχοντας πλήρη πληροφόρηση σχετικά με τη διάταξη των ακροδεκτών των συνδέσμων της καθολικής σειριακής θύρας, μπορείτε πάντα να αντιμετωπίσετε ένα τεχνικό πρόβλημα που σχετίζεται με ελαττώματα των αγωγών. Επίσης, αυτές οι πληροφορίες θα σας φανούν σίγουρα χρήσιμες εάν χρειαστεί να συνδέσετε με μη συμβατικό τρόπο κάποιες ψηφιακές συσκευές.

Θέλετε να συμπληρώσετε το παραπάνω υλικό με χρήσιμες παρατηρήσεις ή πολύτιμες συμβουλές για αυτοδύναμη συγκόλληση; Γράψτε σχόλια στην παρακάτω ενότητα, προσθέστε, εάν χρειάζεται, μοναδικό φωτογραφικό υλικό.

Μήπως έχετε απορίες μετά την ανάγνωση του άρθρου; Υποβάλετέ τις εδώ – οι ειδικοί μας και οι καταρτισμένοι επισκέπτες του ιστότοπου θα προσπαθήσουν να διευκρινίσουν τα ασαφή σημεία.