Zrozumienie specyfikacji USB pod kątem doboru odpowiednich kabli, wtyczek i gniazd

Kable, złącza i gniazda USB (uniwersalnej magistrali szeregowej) są używane w szerokiej gamie zastosowań przemysłowych, takich jak czujniki przemysłowe, moduły sterujące, oznakowanie cyfrowe, terminale POS i wiele innych. Podczas doboru odpowiedniego produktu do konkretnego zastosowania kluczowe jest to, aby pamiętać, że różne generacje urządzeń USB mają różne przełożenie na parametry działania.

USB od dawna jest standardem do podłączania wszystkiego, w tym klawiatur, myszy, aparatów fotograficznych, ładowarek do telefonów, komputerów i zasilaczy ściennych. Złącza te służą do przesyłania danych i zasilania pomiędzy urządzeniami. Wczesne kable i złącza USB mogły przesyłać dane tylko z niską prędkością do około 12Mbps, aż do roku 2000, kiedy to wprowadzono standard USB 2.0. To wtedy szybko zaczęło zyskiwać na sile dążenie do wyższych prędkości urządzeń.

W niniejszym artykule omówimy niezbędną szczegółową wiedzę na temat różnych typów złączy i kabli USB, a także ich możliwości, podając informacje potrzebne do dokonania właściwego doboru do konkretnego zastosowania.

Wersje USB i ich możliwości

Standard USB 2.0 oferował użytkownikom prędkość 480Mbps, co oznacza 40-krotny wzrost prędkości w porównaniu z potencjałem pierwszego standardu USB z lat 90., który obsługiwał prędkość zaledwie 12Mbps. Nowsza wersja została zaprojektowana z użyciem czterech przewodów łączących, a z jej wykorzystaniem można łączyć urządzenia kablami o długości do 30 metrów (98 stóp). Chociaż uznano, że kable te są zdolne do przesyłu danych z dużą prędkością, to nie obsługują one sygnałów wideo. W przeciwieństwie do starszej wersji, złącza i kable mogły obsługiwać prądy o natężeniu do 500mA. W kablu czterożyłowym do przesyłania danych użyto przewodów białych i zielonych, natomiast do zasilania użyto przewodów czerwonych i czarnych - czerwonych dla napięcia 5V, a czarnych dla uziemienia. USB 2.0 można łatwo rozpoznać po czarnym wnętrzu portu złącza. Zaktualizowane funkcje USB pozwoliły na większą elastyczność w wielu zastosowaniach w tamtym czasie i nadal dobrze się sprawdzają.

Po upływie ośmiu lat od wprowadzenia standardu USB 2.0 udostępniono standard USB 3.0. Wersja 3.0 zapewniła użytkownikom jeszcze wyższe prędkości przesyłu danych - a dokładniej 10-krotnie wyższe, które opisuje się jako SuperSpeed (superszybkość). Kable i złącza w tym standardzie mogą obsługiwać przesyłanie danych wideo. Kable i złącza USB 3.0 zostały zaprojektowane do przesyłu danych z prędkością 4800Mbps (prawie 5GB). Ten superszybki transfer jest przydatny podczas tworzenia kopii zapasowych i przesyłania dużych ilości na dysk twardy lub kontroler lub ich pobierania z tych nośników. Dodatkowe przewody służą do jednoczesnej komunikacji dwukierunkowej. Zawodowi fotografowie chętnie korzystają ze złączy USB 3.0 ze względu na potrzebę przesyłania obrazów w wysokiej rozdzielczości między wieloma urządzeniami, a także do szybkich komputerów sieciowych.

Wersja 3.0 USB była szybsza, ale można ją było podłączyć do urządzeń kablem o długości tylko 18m (59 stóp). Dziewięcioprzewodowe złącza urządzenia, zamiast czteroprzewodowych złączy USB 2.0, zapewniły odpowiednie środowisko dla wyższych prędkości i przepustowości, z jakimi musiały sobie radzić urządzenia. Technologia ta pozwoliła również na zapewnienie kompatybilności kabli i złączy z prądem o natężeniu do 900mA, a także na uzyskanie wyższej sprawności energetycznej w przypadku urządzeń o dużym poborze mocy.

Należy zauważyć, że standardowe złącza USB 2.0 i standardowe złącza USB 3.0 mają radykalnie różne specyfikacje. Należy pamiętać, aby dopasować zastosowanie do konkretnych możliwości planowanych do użycia złączy i kabli USB. Porty USB 2.0 można rozpoznać po tym, że są koloru czarnego, natomiast porty USB 3.0 po tym, że są koloru niebieskiego. Urządzenia USB 3.0 są kompatybilne wstecz i współpracują z innymi wersjami USB, takimi jak USB 2.0. Jednak połączenie będzie ograniczone do maksymalnej prędkości USB 2.0. Około 2012 roku wersja USB 3.0 była stosowana we wszystkich nowych komputerach i stała się standardem w produkcji. Urządzenia tego typu można znaleźć w większości branż, które wykorzystują kable USB do łączenia wszystkiego, od czujników i przetworników po koncentratory danych, kontrolery i komputery.

Zespoły kablowe i sznurowe USB

Firma GlobTek, Inc. dysponuje pełną ofertą zespołów kablowych i sznurowych USB w wielu konfiguracjach i kombinacjach, włączając w to niestandardowe konfiguracje oparte na wymaganiach konkretnego zastosowania klienta.

Cała linia zespołów kablowych USB spełnia standardy USB 2.0, USB 3.0 i/lub USB 3.1 i jest dostępna w różnych długościach, z ekranowaniem i bez. Dostępne są również dodatkowe opcje złączy kablowych, takie jak wtyczki zasilania prądem stałym oraz zakończenia tępo ścięte lub pozbawione izolacji i cynowane. Zespoły kablowe posiadają osłonę z niezawierającego halogenów PVC lub TPE. Ponadto na zamówienie dostępne są również niestandardowe oblewane złącza USB z dodatkowymi funkcjami.

Jeśli chodzi o zespoły kablowe i sznurowe, firma GlobTek Inc. oferuje szeroką gamę długości od 100mm wzwyż, a także wiele kolorów do użycia we wrażliwych urządzeniach, gdzie szybka identyfikacja wizualna jest zdecydowanym plusem. Wiele gotowych produktów jest dostępnych z już zainstalowanymi standardowymi zakończeniami, wtyczkami i gniazdami.

Poszczególne typy USB mają określone zastosowania w większości środowisk komercyjnych i przemysłowych. Na przykład złącza USB Type-A są używane w gniazdach zasilających i komputerach do ładowania urządzeń. Dzięki temu, że wspomniane złącza i kable, takie jak USBA2C1MOUSBCR pokazany na ilustracji 1, podłącza się do portu urządzenia tylko w jeden sposób, ich nieprawidłowe podłączenie przez użytkowników jest utrudnione. Porty USB Type-B są często używane do podłączania urządzeń peryferyjnych - takich jak drukarki, skanery i zewnętrzne dyski twarde - do komputera lub kontrolera. Złącza te nie są tak powszechne, jak te przeznaczone do użytku ogólnego.

Ilustracja 1: nieekranowany kabel USB 2.0 USBA2C1MOUSBC(R) firmy GlobTek o długości 1,00m z wtyczką męską Type-A z jednej strony i wtyczką męską Type-C z drugiej. Złącza USB Type-A można podłączyć do portu urządzenia tylko w jeden sposób, więc użytkownicy nie mogą podłączyć ich nieprawidłowo. (Źródło ilustracji: GlobTek, Inc.)

Produkty takie jak kabel USBCM302M0MICBMMBKR pokazany na ilustracji 2, są używane w urządzeniach mobilnych, takich jak telefony komórkowe, tablety, odtwarzacze MP3 i kamery, a także w przenośnych miernikach lub jednostkach sterujących używanych w warunkach przemysłowych. Micro USB Type-B umożliwia odczyt danych bez podłączania do komputera w zastosowaniach takich jak dyski flash lub karty pamięci podłączane bezpośrednio do urządzenia. Podobnie jak w przypadku złączy Type-A, urządzenia te podłącza się do portu tylko w jeden sposób i mogą ulec uszkodzeniu, jeśli zostaną podłączone nieprawidłowo.

Ilustracja 2: ekranowany kabel USBCM302M0MICBMMBKR firmy GlobTek o długości 2,00m z wtyczką męską micro USB Type-B z jednej strony i wtyczką męska Type-C z drugiej jest często używany do podłączania urządzeń bezpośrednio do dysków flash lub kart pamięci bez konieczności łączenia się z komputerem. (Źródło ilustracji: GlobTek, Inc.)

Najnowszym urządzeniem połączeniowym jest USB Type-C. Złącza i kable, takie jak kabel USBCM311M0USBCMMMWHR pokazany na ilustracji 3, są zaprojektowane specjalnie z myślą o większych prędkościach przesyłu danych i wyższym przepływie prądu, umożliwiającym szybsze ładowanie urządzeń. W przeciwieństwie do innych złączy USB, złącze USB Type-C można podłączać do urządzenia w dowolnym kierunku.

Ilustracja 3: USBCM311M0USBCMMMWHR to ekranowany kabel o długości 1m z wtyczką męską USB-C z obu stron, obsługujący prędkości przesyłu danych 10Gbps. (Źródło ilustracji: GlobTek, Inc.)

Podsumowanie

Złącza USB i zespoły kablowe są integralną częścią codziennego życia. Zespoły te sprawdziły się w niemal każdym domu i umożliwiają podłączenie do laptopów i komputerów stacjonarnych wielu urządzeń peryferyjnych, a także podłączanie telefonów komórkowych i tabletów do źródeł zasilania. Komponenty USB są również wykorzystywane w automatyce, gdzie niezbędne jest szybkie przesyłanie danych pomiędzy komputerami oraz zdalnymi czujnikami i przetwornikami. Posiadane przez firmę GlobTek certyfikaty oraz dbałość o jakość sprawiają, że jest ona niezawodnym dostawcą, który jest w stanie sprostać wymaganiom zarówno konsumentów, jak i producentów.