Чому USB-роз'єми підходять лише одним способом?


24

Чому USB-роз'єми тільки один спосіб вписуються в порти USB?

Вибачте за моє невігластво, але є кілька типів вилок, які є "всенаправленими" і не повинні орієнтуватися певним чином, щоб вписатися у відповідний штекер (відповідно до форми). Що стосується USB, коли ви намагаєтесь підключити його в штору, це може бути трохи прикро, якщо вам трапляється намагатися зробити це догори дном.

Я здогадуюсь, що це стосується розтяжок, але чому тоді стандарт USB просто не домовляється про "контакт 1", коли щось підключено, або не використовує функціонально симетричний макет розрізу?


1
Це насправді не має нічого спільного з розташуванням шпильок. Якщо ви зробите штепсельну вилку, яка може бути підключена обома способами, також зробити так, щоб розтягнути роботу було так само просто. Подумайте ключ автомобіля, який можна вставити будь-яким способом.
Kellenjb



2
USB-роз'єми в майбутньому двонаправлені :) en.m.wikipedia.org/wiki/USB_Type-C
Майкл Леонард

Відповіді:


24

MOST-роз'єми у світі дозволяють лише одну механічну орієнтацію.

Зони, не орієнтовані на орієнтацію, зазвичай "концентричні", наприклад, знайомі 2,5 / 3,5 / 6 мм розетки на навушниках тощо. Якщо у них більше двох провідників, контакти для провідників на внутрішньому кінці гнізда проходять над провідниками для наконечника, коли штепсельні штекери вставлені. Потрібно бути обережним, щоб не допустити жодних проблем через ці помилкові короткочасні зв’язки.

Роз'єми живлення змінного струму в деяких системах можуть бути нечутливими до полярності, але це може призвести до проблем безпеки, коли між двома контактами існує інша різниця, ніж їх здатність забезпечувати живлення. наприклад, у багатьох системах потужність мережі заземлюється одним провідником, по суті, заземленим потенціалом. Зворотний зв'язок двох контактів все одно призведе до функціонуючого електроживлення, але може обійти системи захисту та безпеки.

АЛЕ переважна більшість систем штепсельних розеток залежать від орієнтації.
Розгляньте розетки для клавіатур та мишей (DB9, PS / 2, тепер USB), будь-який 3-контактний штепсельний роз'єм, роз'єми живлення причепа, телефонні та мережеві роз'єми (RJ10, RJ11, RJ45, ...), XLR / Cannon та подібне аудіо роз'єми, відеороз'єми для моніторів ("IBM" / Apple / Інше), роз'єми SCART AV, DMI, ...
Люди до цього добре звикли.
Чому USB повинен бути різним?

АЛЕ повнорозмірний USB має два роз'єми живлення та два сигнальних роз'єми. Сигнальні з'єднання Rhe досить легко можуть бути змінені.
Але обмін двома підключеннями живлення передбачає правильну маршрутизацію + ve та -ve сигналів.
Це можна зробити з діодним мостом і двома діодами, але падіння напруги приблизно на 1,2 Вольта являє собою втрату близько 25% напруги та негайну втрату електроенергії на 25%. Це може бути вирішено за допомогою автоматизованого механічного перемикання - по суті, реле або з електронними комутаторами з низьким перепадом напруги (MOSFET або інші), але вартість і складність не виправдані з огляду на простоту "просто підключення його правильно".

Системи Im Mini та Micro USB з потенційно більшою кількістю провідників це могли вирішити через надлишкові домовленості контактів, але це витрачає потенційні ресурси (розмір або контакти) і все одно призводить до двох можливих вирівнювань, розташованих на 180 градусів один від одного поворотно. Ви все ще не змогли вставити його врівень довгою вертикальною стороною або під кутом.


Супер рішення:

Для кінцевого з'єднувача розглянемо ці два провідники, повністю функціонально симетричні гемафродитні з'єднувачі.

  • Вони не тільки можуть орієнтуватися у двох орієнтаціях поворотно, але немає "чоловічого" або "жіночого" роз'єму - і "штепсель", і "розетка" однакові.

Цю схему можна поширити на більше провідників за допомогою коаксіального розташування. Це роз'єм General Radio GR874. Якщо ви коли-небудь зустрічаєте щось із цим, ви можете бути впевнені, що перебуваєте у величі :-).

введіть тут опис зображення

Багато ще багато того ж


3
@Russel - Простіший спосіб вирішити проблему з підключенням живлення свідчить про роз'єми MagSafe на ноутбуках Apple: Просто зробіть це симетричним шляхом подвоєння з'єднань:[D1] [+5] [GND] [+5] [D2]
Кевін Вермер

Насправді ви не можете просто поміняти USB-сигнальні лінії. Стандарт USB2.0, наскільки мені відомо, не вимагає інверсії полярності, і послідовності перерахування (а також виявлення скидання, що використовує підтягуючий резистор на D +) не вдалося б, якщо ви перевернули лінії, не кажучи вже про всі дані будуть перевернуті.
Том Карпентер

Це чудова відповідь. Невелика примітка - GR874 також з'єднують лише дві орієнтації на 180 градусів відносно один одного. Отже, їх потрібно повернути на чверть обороту кожен (у протилежних напрямках), щоб правильно орієнтуватися.
sscirrus

15

Три причини:

  1. Зворотна сумісність
    Стандарт USB був започаткований у 1994 році , а v. 1.0 став офіційним у 1996 році . DB-25 (для "D-підмініатюри", не серйозно) був стандартним портом принтера. Все, що починається з цієї дати, все ще сумісне з оригінальною специфікацією. Робити роз'єм всенаправленим було б несумісністю, що неприпустимо для організації стандартів, яка регулює USB.
  2. Вартість
    Як зазначає mikeselectricstuff , це додасть додаткових витрат та / або розміру. Розмір - це ціль дизайну USB (про що свідчить тенденція від USB-B до USB-mini до USB-micro), а вартість - завжди мета дизайну.
  3. Розміщення логотипу
    Ні, дійсно. Специфікація USB вимагає, щоб усі сумісні кабелі ставили USB тризуб: введіть тут опис зображення
    на верхній стороні роз'єму. Ось офіційна довідка :

    Стандартний тризуб USB повинен знаходитись над обома перекриттями штекера, як описано в главі 6 специфікації USB 2.0.

    Вам доведеться придбати специфікацію USB, якщо ви хочете це прямо з уст коня. (До речі, я вважаю, що дуже правильна ідіома стосується організацій зі стандартів, які не випускають своїх стандартів безкоштовно!) Якщо роз'єм був реверсивним, брендінг може бути не видно, або брендинг повинен бути з обох сторін, що зробило б виробників кабелів нещасними.

Між іншим, останній пункт, хоча організація стандартів USB може здатися досить прискіпливою для того, щоб вимагати цього, є корисним . Як описано в цій статті Lifehacker , ви можете визначити, яким способом підключити кабель USB, шукаючи тризуб і орієнтуючи це «вгору». Якщо, звичайно, не темно і ви не бачите тризуба ... у такому випадку я рекомендую увімкнути світло і перейти до положення, де ви можете бачити, що ви робите.


6
Все, що відповідає, говорить: "їх ніколи не було". Ви запитали ЧОМУ їх немає - це говорить, що тоді їх не було, тому вони досі не є. Це та сама причина, що більшість людей їздять на роботу по одній і тій же стороні дороги щодня, але не тому, що дана частина дороги використовується в абсолютних цифрах. За допомогою роз'єму USB A повнорозмірного розміру можна визначити орієнтацію в темноті тону за допомогою кінчика пальця / нігтя. Більш важче для Mini / Micro-шини все ще можливо.
Рассел Макмахон

Як бічна примітка, у мене був комп'ютер Acer, у якого передні USB-роз'єми перевернуті - лише один з їх недоліків :)
clabacchio

2
Ви все ще можете знайти правильну орієнтацію штекера в темряві, оскільки тризуб з логотипом рельєфний, і ви можете відчути, на якій стороні штекера він знаходиться ...
Граф Нуль

Чому виробники будуть незадоволені тиснути логотип з обох сторін? Це здається тривіальною операцією.
гострий зуб

1
@RussellMcMahon - Вибачте, я не уточнив досить добре в пункті №1 - їх ніколи не було, тому що, коли альтернативою був DB-9, USB вже був набагато кращим. Інші причини (в основному коштують) диктували, що це було не всенаправлене в 96 році. Зараз може здатися очевидним, що USB може бути меншим, швидшим та мати всенаправлений штекер, але коли він був винайдений, ці функції були нездійсненними.
Кевін Вермер

6

Існує також причина, про яку не згадували, і вона пов'язана з концепцією пока-ярма (завдяки моєму другові, який вивчає інженерну техніку).

Принцип полягає в тому, що добре розроблені роз'єми не повинні залишати місця для неоднозначності, особливо якщо це стосується потенційних збоїв або ризику для безпеки. Перефразовуючи закон Мерфі,

Якщо є якийсь спосіб зробити це неправильно, він (хтось) буде.

як і старий дискети, який потрапляє в отвір тільки в одному напрямку, а також SD-карти, хороший дизайн передбачає також, що кінцевий користувач майже не має шансів підключити його неправильно, і в ідеалі не повинно бути жодних сумнівів.

Це не є причиною несиметричного з'єднання, але оскільки він має орієнтацію, він зроблений таким чином, що ви не можете з'єднати його неправильним чином.


Дискети можуть із задоволенням перейти вниз головою, і навіть існувала ціла традиція робити це серед власників дешевших домашніх комп'ютерів з односторонніми накопичувачами. Або ви мали на увазі жорсткий пластик, укладений 3,5 "останнім задихом набагато старшої технології?
Кріс Страттон

@ChrisStratton Я мав на увазі дійсно жорсткий, 3,5 "один, інші - лише кілька років за старістю для мене :)
clabacchio

6

Я розумію інші відповіді тут, а також погоджуюся, що це значна незручність. Я створив всенаправлений 4-контактний роз'єм, який використовує лише 2x контакти для досягнення всіх 4 можливих орієнтацій.

Поглянь:

всенаправлений кабель


Дуже цікаво. Навіть з прямокутним роз'ємом (наприклад, USB), змодельованим за цією конструкцією, може бути ще більш корисним, оскільки деяким пристроям (телефонам) дійсно потрібно щось максимально тонкі по одній осі. І я не думаю, що прямокутний роз'єм насправді набагато складніше підключити "сліпий" проти квадратного роз'єму, припускаючи, що його можна підключити будь-яким способом.
joelpt

Приєднуйтесь до форуму USB і натисніть на них, щоб зробити симетричний роз'єм, або створіть власний форум і отримайте
вхід

1
@Dagelf: Ваш коментар для цього трохи запізнюється, оскільки вони це вже робили ще в серпні 2014 року
Бен Войгт

4

Бо це додало б зайвих витрат. Переважна більшість роз'ємів є спрямованими, і надання всенаправленого, ймовірно, призведе до плутанини, оскільки люди вважають, що його потрібно підключити певним чином.


2
Я не дуже впевнений у тому, що люди плутаються з цього приводу. Дивіться шнур живлення змінного струму в багатьох місцях. Але я бачив, як люди розгублені через те, що не можуть вставити USB-роз'єм неправильно.
Порахуйте нуль

+1 за вартість . Виробники комп'ютерів та периферійних пристроїв, які керували дизайном USB-роз'єму, піклуються про кожен нікель виробничої вартості їхнього продукту, навіть якщо це ПК у 1000 доларів. Тим більше, якщо це пам'ять на $ 5.
The Photon

2

З серпня 2014 року в USB з'явився новий роз'єм "Тип C", який є повністю реверсивним, окрім того, що має більш високі ліміти потужності, штифти для відеосигналів (більше немає потреби в портах "MHL" на стільникових телефонах, сумісних лише з мікро- Швидкість передачі через USB) та SuperSpeed ​​(до 10 Гбіт / с).

http://www.usb.org/press/USB_Type-C_Specification_Announcement_Final.pdf

Старі USB-штифти мають паралельні контакти в симетричних місцях на обох гранях роз’єму, що дозволяє кабелям перетворювача для старих пристроїв, які не можуть виявити орієнтацію. Нові штифти також розміщуються в симетричних місцях, але, замість того, щоб бути скороченими до їх відображень, полярність автоматично виявляється (можливо, за допомогою орієнтаційних інваріантних спадкових штифтів).

Ці роз'єми стають популярними досить швидко, тому роз'єми, що підходять лише одним способом, незабаром мають стати лише пам'яттю.


1

USB-клієнтські пристрої покладаються на живлення від USB-хостів.

Цитата з Вікіпедії:

Стандартні роз'єми були навмисно призначені для забезпечення спрямованої топології USB-мережі: роз'єми типу A на хост-пристроях, що постачають роз'єми живлення та типу B на цільових пристроях, які отримують живлення. Це заважає користувачам випадково підключити два джерела живлення USB один до одного, що може призвести до небезпечно високих струмів, збоїв ланцюга або навіть пожежі. USB не підтримує циклічні мережі, а стандартні роз'єми від несумісних USB-пристроїв самі по собі несумісні. Вікіпедія


Але це пояснює причину однонаправленого (жінка-чоловік) зв’язку, а не
асиметрію

Асиметрія робить спрямованість більш очевидною. Ви не будете намагатися підключити штепсельну вилку "типу" до гнізда "типу B".
мсм

5
Це ще одна тема: те, що запитує ОП, це чому ви можете вставити USB-роз'єм зворотно, але в правому посудині ... і це не залежить від типу або від того, чи є чоловік або жінка.
clabacchio

0

Я не бачу, чому ні.

У мене флешка USB, яка не має металевого корпусу; це просто пластиковий прямокутник, який йде в хост-слот. Це менш надійно, ніж з, але очевидно дешевше зробити. Він вписується в USB-слоти для хостів обома способами, але лише з одним набором штифтів має потрібну орієнтацію.

Тож якщо я мав би поставити набір контактів на іншій стороні пристрою та перехрестити на існуючі, не було б значення, до якої орієнтації я підключив його. Потім поставте тризуб на / обидві / сторони речі. Те ж саме працювало б для кабелів, а не тільки для карт пам'яті.

Мінуси, які я можу бачити, це: - Зниження надійності кабелю та з'єднання - але кабелі все одно є змінними та одноразовими - Збільшення виробничих витрат на контакти + кросовер - хоча це буде дещо (можливо, цілком) компенсовано відсутністю металевого корпусу. Крім того, я б хотів заплатити ще $ 5 за крутий двонаправлений кабель

Це просто працювало, і багато життів були б - дуже маленьким способом, але дуже часто - покращувалися!

ред .: А. Sandisk мають патент на нього. http://www.google.com/patents/US7666035?printsec=drawing#v=onepage&q&f=false


Насправді, якби ви встановили контакти на іншій стороні цього пристрою, він просто зачепився б за щит посудини. І все-таки роз'єм міг бути розроблений як брандмауер (який використовує прокладки по обидва боки мови).
Yann Vernier
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.