Perché i connettori USB si adattano solo in un modo?

Perché le spine USB si adattano solo in un modo alle porte USB?

Perdona la mia ignoranza, ma ci sono diversi tipi di spine che sono "omnidirezionali" e non devono essere orientate in un certo modo per adattarsi alla spina corrispondente (in base alla forma). Nel caso dell'USB, quando stai cercando di collegarne uno alla cieca, può essere un po 'fastidioso se ti capita di provare a farlo sottosopra.

Immagino che ciò abbia a che fare con le piedinature, ma allora perché lo standard USB non negozia semplicemente il "pin 1" quando qualcosa è collegato o utilizza un layout di piedinatura simmetricamente funzionante?

La maggior parte dei connettori al mondo consente un solo orientamento meccanico.

Quelli che non sono specifici dell'orientamento sono di solito "concentrici" come le comuni spine da 2,5 / 3,5 / 6 mm sugli auricolari e simili. Se questi hanno più di 2 conduttori, i contatti per i conduttori all'estremità interna della presa passano sopra i conduttori per l'estremità della punta quando le spine sono inserite. Si deve prestare attenzione per garantire che non siano causati problemi da queste connessioni spurie a breve termine.

I connettori di alimentazione CA in alcuni sistemi possono essere insensibili alla polarità, ma ciò può portare a problemi di sicurezza in cui esiste una differenza di attributo tra i due contatti oltre alla loro capacità di fornire energia. ad es. in molti sistemi l'alimentazione di rete è riferita a terra con un conduttore essenzialmente al potenziale di terra. L'inversione dei contatti doppi porterebbe comunque a una connessione di alimentazione funzionante ma potrebbe bypassare i sistemi di protezione e sicurezza.

MA la stragrande maggioranza dei sistemi di spine e prese è sensibile all'orientamento.
Considera le spine per tastiere e mouse (DB9, PS / 2, ora USB), qualsiasi spina di alimentazione a 3 pin, connettori di alimentazione per rimorchio, connettori telefonici e di rete (RJ10, RJ11, RJ45, ...), XLR / Cannon e audio simile connettori, connettori video per monitor ("IBM" / Apple / Altro), connettori SCART AV, DMI, ... Le
persone sono abituate a questo.
Perché USB dovrebbe essere diverso?

MA, l'USB full size ha due connettori di alimentazione e due connettori di segnale. Le connessioni del segnale Rhe potrebbero essere facilmente scambiate.
Ma scambiare le due connessioni di potenza comporta l'instradamento corretto dei segnali + ve e -ve.
Questo potrebbe essere fatto con un ponte a diodi e due diodi, ma la caduta di tensione di circa 1,2 volt rappresenta una perdita di circa il 25% della tensione e una perdita di potenza immediata del 25%. Questo potrebbe essere affrontato con la commutazione meccanica automatizzata - essenzialmente relè, o con interruttori elettronici a bassa tensione di caduta (MOSFET o altro) ma il costo e la complessità non sono giustificati alla luce della facilità di "collegarlo correttamente".

I sistemi Im Mini e Micro USB con potenzialmente più conduttori potrebbero essere stati risolti da disposizioni ridondanti di contatti, ma ciò spreca risorse potenziali (dimensioni o contatti) e comporta comunque solo due possibili allineamenti, a 180 gradi di rotazione. Non è ancora possibile inserirlo allineato sul lato lungo verticale o inclinato.

Super Solution:

Per l'ultimo connettore considerare questi due conduttori connettori hemaphroditic completamente funzionalmente simmetrici.

• Non solo questi possono essere orientati in due direzioni in senso rotazionale, ma non esiste un connettore "maschio" o "femmina": sia "spina" che "presa" sono identici.

Questo schema può essere esteso a più conduttori utilizzando una disposizione coassiale. Questo è un connettore General Radio GR874. Se mai incontri qualcosa usando questi, puoi essere abbastanza sicuro di essere in presenza di grandezza :-).

Molti molti altri uguali

Tre motivi:

1. Compatibilità con le versioni precedenti
   Lo standard USB è stato avviato nel 1994 e la versione 1.0 è diventata ufficiale nel 1996 . DB-25 (per "D-subminiature", non seriamente) era la porta della stampante standard. Tutto da quella data è ancora retrocompatibile con le specifiche originali. Rendere omnidirezionale il connettore sarebbe incompatibile, il che è inaccettabile per l'organizzazione di standard che regola USB.
2. Costo
   Come menzionato da mikeselectricstuff , questo aggiungerebbe costi e / o dimensioni aggiuntive. La dimensione è un obiettivo di progettazione di USB (come evidenziato dalla tendenza da USB-B a USB-mini a USB-micro), e il costo è sempre un obiettivo di progettazione.

3. Posizionamento del logo
   No, davvero. Le specifiche USB richiedono che tutti i cavi conformi inseriscano il tridente USB:
   sul lato superiore del connettore. Ecco un riferimento semi-ufficiale :

   Il tridente USB standard deve trovarsi nella parte superiore di entrambi gli overmold della spina come descritto nel capitolo 6 della specifica USB 2.0.

   Dovrai acquistare le specifiche USB se lo desideri direttamente dalla bocca del cavallo. (Per inciso, ritengo che un idioma molto appropriato da applicare alle organizzazioni di standard che non rilasciano i loro standard gratuitamente!) Se il connettore fosse reversibile, il marchio potrebbe non essere visibile o il marchio dovrebbe essere su entrambi i lati, il che renderebbe infelici i produttori di cavi.

Per inciso, l'ultimo punto, mentre può sembrare piuttosto esigente l'organizzazione di standard USB per richiederlo, è utile . Come descritto in questo articolo di Lifehacker , puoi determinare quale modo collegare il cavo USB cercando il tridente e orientandolo "verso l'alto". A meno che, ovviamente, non sia buio e non riesci a vedere il tridente ... nel qual caso ti consiglio di accendere le luci e spostarti in una posizione in cui puoi vedere cosa stai facendo.

C'è anche un motivo che non è stato menzionato ed è legato al concetto di poka-yoke (grazie al mio amico che studia ingegneria industriale).

Il principio è che connettori ben progettati non devono lasciare spazio ad ambiguità, specialmente quando sono coinvolti potenziali guasti o rischi per la sicurezza. Parafrasando la legge di Murphy,

Se c'è un modo di fare qualcosa di sbagliato, lui (qualcuno) lo farà.

come il vecchio floppy disk, che entra nel foro solo in una direzione, e anche le schede SD, un buon design implica anche che l'utente finale non abbia quasi alcuna possibilità di collegarlo in modo improprio e idealmente non dovrebbe avere alcun dubbio.

Questo non è il motivo per non renderlo simmetricamente connesso, ma poiché ha un orientamento, è fatto in modo da non poterlo connettere nel modo sbagliato.

Comprendo le altre risposte qui e sono anche d'accordo sul fatto che si tratta di un inconveniente significativo. Ho elaborato un connettore omnidirezionale a 4 pin che utilizza solo contatti 2x per raggiungere tutti e 4 i possibili orientamenti.

Guarda:

Perché aggiungerebbe costi inutili. La stragrande maggioranza dei connettori è direzionale e fornire uno omnidirezionale probabilmente causerebbe confusione poiché le persone penserebbero che debba essere collegato in un modo particolare.

Dall'agosto 2014, USB ha un nuovo connettore "Tipo C" che è completamente reversibile, oltre ad avere limiti di potenza più elevati, pin per segnali video (non è più necessario disporre di porte "MHL" sui telefoni cellulari che sono principalmente compatibili con i micro- USB) e velocità di trasferimento USB SuperSpeed ​​(fino a 10 Gbps).

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

I pin USB legacy hanno contatti paralleli in posizioni simmetriche su entrambe le facce del connettore, per consentire i cavi del convertitore per i vecchi dispositivi che non sono in grado di eseguire il rilevamento dell'orientamento. I nuovi pin sono anche collocati in posizioni simmetriche, ma anziché essere in cortocircuito con i loro riflessi, la polarità viene rilevata automaticamente (probabilmente con l'aiuto dei pin legacy invarianti all'orientamento).

Questi connettori stanno diventando popolari abbastanza rapidamente, quindi i connettori che si adattano solo in un modo dovrebbero presto essere solo un ricordo.

I dispositivi client USB si basano sull'alimentazione degli host USB.

Citazione da Wikipedia:

I connettori standard erano intenzionalmente concepiti per imporre la topologia diretta di una rete USB: connettori di tipo A su dispositivi host che forniscono alimentazione e connettori di tipo B su dispositivi target che ricevono energia. Ciò impedisce agli utenti di collegare accidentalmente due alimentatori USB tra loro, il che potrebbe portare a correnti pericolosamente elevate, guasti ai circuiti o persino incendi. USB non supporta reti cicliche e i connettori standard di dispositivi USB incompatibili sono essi stessi incompatibili. Wikipedia

Non riesco a vedere perché neanche.

Ho una chiavetta USB senza alloggiamento in metallo; è solo un rettangolo di plastica che va nello slot host. È meno robusto rispetto a, ma ovviamente più economico da realizzare. Si adatta agli slot host USB in entrambi i modi, ma con un solo set di pin ha l'orientamento richiesto.

Quindi, se dovessi mettere una serie di contatti sull'altro lato del dispositivo e incrociarli con quelli esistenti, non importa quale orientamento l'ho collegato. Quindi mettere un tridente su / entrambi / i lati della cosa. La stessa cosa funzionerebbe per i cavi, non solo per le memory stick.

I lati negativi che posso vedere sono: - Riduzione della robustezza del cavo e della connessione - ma i cavi sono comunque sostituibili e usa e getta - Aumento dei costi di produzione per contatti + crossover - anche se questo sarebbe un po '(forse del tutto) compensato dal fatto di non avere l'alloggiamento metallico. Inoltre, sarei disposto a pagare $ 5 in più per un bel cavo bidirezionale comunque

Funzionerebbe e molte vite sarebbero - in modo molto piccolo, ma molto frequentemente - migliorate!

modifica: Ah. Sandisk ha un brevetto su di esso. http://www.google.com/patents/US7666035?printsec=drawing#v=onepage&q&f=false