В данной статье приведена общая информация о стандарте USB, а также распиновка USB разъема по цветам всех видов (USB, mini-USB, micro-USB, USB-3.0).
Разъем USB (Universal Serial Bus) – это последовательная шина универсального назначения, современный способ подсоединения внешних устройств к персональному компьютеру. Заменяет ранее используемые способы подключения (последовательный и параллельный порт, PS/2, Gameport и т.д.) для обычных видов периферийных устройств — принтеры, мыши, клавиатуры, джойстики, камеры, модемы и т.д. Также данный разъем позволяет организовывать обмен данными между компьютером и видеокамерой, карт-ридером, MP3 — плеером, внешним жестким диском.
Преимуществом USB разъема перед иными разъемами заключается в возможности подключения Plug&Play устройств без необходимости перезагрузки компьютера или ручной установке драйверов. Устройства Plug&Play могут быть подключены во время работы компьютера и в течение нескольких секунд приступить к работе.
При подключении нового устройства сначала хаб (кабельный концентратор) получает высокий уровень по линии передачи данных, которое сообщает, что появилось новое оборудование. Затем следуют следующие шаги:
- Хаб сообщает Хост-компьютеру о том, что было подключено новое устройство.
- Хост-компьютер запрашивает хаб, на какой порт было подключено устройство.
- После получения ответа компьютер выдает команду об активации данного порта и выполняет обнуление (сброс) шины.
- Концентратор формирует сигнал сброса (RESET) длительностью 10 мсек. Выходной ток питания устройства составляет 100 мА. Устройство теперь готово к работе и имеет адрес по умолчанию.
Создание USB — результат сотрудничества таких компаний как Compaq, NEC, Hewlett-Packard, Philips, Intel, Lucent и Microsoft. USB стандарт был призван заменить широко используемый последовательный порт RS-232. USB в целом облегчает работу пользователю и имеет большую пропускную способность, чем последовательный порт RS-232. Первая спецификация USB была разработана в 1995 году, как недорогой универсальный интерфейс для подсоединения внешних устройств, которые не требовали большую пропускную способность данных.
Три версии USB
USB 1.1
Версия USB 1.1 предназначен был для обслуживания медленных периферийных устройств (Low-Speed) со скоростью передачи данных 1,5 Мбит/с и быстрых устройств (Full-Speed) со скоростью передачи данных 12 Мбит/с. USB 1.1, однако, был не в состоянии конкурировать с высокоскоростным интерфейсом, например. FireWire (IEEE 1394) от компании Apple со скоростью передачи данных до 400 Мбит/с.
USB 2.0
В 1999 году стали задумываться о втором поколении USB, который был бы применим и для более сложных устройств (например, цифровых видеокамер). Эта новая версия, обозначаемая как USB 2.0 была выпущена 2000 году и обеспечивала максимальную скорость до 480 Мбит/с в режиме Hi-Speed и сохранила обратную совместимость с USB 1.1 (тип передачи данных: Full-Speed , Low-Speed).
USB 3.0
Третья версия (обозначаемая также как Super-speed USB) была спроектирована в ноябре 2008 года, но, вероятно, из-за финансового кризиса ее массовое распространение было отложено вплоть до 2010. USB 3.0 имеет более чем в 10 раз большую скорость по сравнению с USB 2.0 (до 5 Гбит/с). Новая разработка имеет 9 проводов вместо первоначальных 4 (шина данных уже состоит из 4 проводов), тем не менее, этот стандарт по-прежнему поддерживает и USB 2.0 и обеспечивает пониженное энергопотребление. Благодаря этому можно использовать любую комбинацию устройств и портов USB 2.0 и USB 3.0.
USB разъем имеет 4 контакта. К контактам DATA+ и DATA- подключается витая пара (скрученные между собой два провода), а к выводам VCC (+5 В) и GND подключаются обычные провода. Затем весь кабель (все 4 провода) экранируется алюминиевой фольгой.
Ниже представлена распиновка (распайка) всех видов USB разъемов.
Виды и распиновка USB разъемов
Распайка USB кабеля по цветам:
- +5 вольт
- -Data
- +Data
- Общий
Схема распиновки разъема USB — тип А:
Схема распиновки разъема USB — тип В:
Распайка кабеля по цветам разъемов: mini (мини) и micro (микро) USB:
- +5 вольт
- -Data
- +Data
- Не используется / Общий
- Общий
Распиновка разъема mini-USB — тип А:
Во многих наших мобильных устройствах для зарядки и синхронизации используется разъём mini-USB. Закреплён он внутри крепко, но при неаккуратном использовании, то есть при дёрганьях за шнур, когда устройство заряжается, при падении устройства и повисании на USB-проводе данный разъём может отвалиться. Как раз такое устройство автор данных строк и взял на ремонт. Это был Shturmann Link 500.
Поставим на место mini-USB разъём
Первым делом нужно добраться до платы, где разъём был припаян, так чтобы возможно было подлезть туда паяльником. В моём случае (GPS-навигатор) пришлось его разобрать и вытащить материнскую плату.
Когда отвалившийся разъём и место пайки стали нам доступны можно приступать. Смотрим как держался разъём: он держался на пайке корпуса в четырёх местах, на пайке самих контактов и на клею с двух сторон с боков корпуса. Сначала залужаем места пайки разъёма, если необходимо, сглаживаем паяльником места на плате, только аккуратно, 5 контактов находятся совсем близко друг к другу. Перед посадкой разъёма на своё место было бы неплохо его приклеить, например на плавящийся клей термоклеевого пистолета, но лучше на какой-нибудь эпоксидный клей или что-нибудь ещё попрочнее, но не рекомендую на суперклей сажать, ибо он схватывается быстро и оторвать разъём в случае неудачной пайки будет сложно. Итак, мы сажаем разъём на своё место на клей, теперь нам надо припаять 5 контактов к своим местам, умудрившись не перемкнуть ни одну пару из них. Если нету паяльника с очень тонким жалом, то это будет непросто, пришлось несколько раз перепаивать до достижения желаемого результата. Когда все 5 контактов аккуратно припаяны остаётся припаять корпус разъёма в четырёх местах, как он и был припаян ранее, после чего можно с боков дополнительно залить клеем.
Разъём с боковых сторон может плохо припаиваться. В этом случае его припаиваемые поверхности нужно зачистить и залудить.
Теперь подключаем устройство к компьютеру и проверяем всё ли работает как надо. Если всё хорошо, то собираем устройство и продолжаем им пользоваться.
Сейчас в устройствах можно часто встретить разъёмы usb (ю-эс-би, англ. Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина»). Из за случайного механического повреждения, например, во время нахождения устройства в режиме зарядки часто встречается такая неисправность — как обрыв micro usb разъема. О том, как перепаять micro usb разъем самостоятельно вы узнаете в статье ниже.
Если вы любите мастерить и умеете обращаться с паяльником, то вам не составит труда перепаять micro usb разъем на планшете самостоятельно. Для этого нам понадобятся инструменты: паяльник на 25 Ватт, припой, легко плавкое олово, пинцет, маленькая фигурная отвертка, скальпель или нож с тонким лезвием, увеличительное стекло.
Как разобрать планшет (телефон, ноутбук)?
Самое главное — всё делаем осторожно и аккуратно!
Для разборки нам необходимо:
- Набор отвёрток;
- Пинцет;
- Скальпель или нож;
- Паяльник.
Порядок действий.
Шаг 1. Открутить все крепежные винты на планшете или телефоне, снять заднюю крышку аккуратно поддеваем ножом или скальпелем, тем самым освобождая фиксаторы корпуса из пазов, наклоняя лезвие в сторону экрана.
Шаг 2. После того как сняли крышку на планшете (телефоне), необходимо заземлить паяльник, припаять провод к общему корпусу (минусу) и затем второй конец провода к корпусу самого паяльника. Это необходимо сделать для того чтобы, обезопасить планшет от случайного статического электричества, которое может вывести его электронные компоненты из строя. А также следует сделать антистатический браслет и также заземлить его.
Шаг 4. После этого откручиваем все крепежные винты на плате и переворачиваем ее, тем самым мы доберёмся непосредственно к самому micro usb разъему.
Список неисправностей USB разъема
1. Micro usb разъем пришел в не годность.
В случае если разъем пришел в негодность и дальнейший ремонт его невозможен, то его следует заменить. Для этого нам необходимо найти заведомо исправный, можно воспользоваться не нужным или неисправным сотовым телефоном и отпаять micro usb разъем с телефона. Для этого берём скальпель и просовываем его между платой и разъемом, нагревая крепёжные лепестки micro usb разъема, постепенно приподнимая одну сторону, затем другую. Далее, после того как крепёжные лепестки будут отпаяны от платы, нужно взять пинцет, так как разъем быстро нагревается его не следует перегревать, потому что пластмассовые детали micro usb разъема могут расплавиться и деформироваться. После этого отпаиваем выводы разъема, их следует нагревать все одновременно. Обратите внимание на монтаж, smd детали могут находиться вблизи разъема и при не аккуратной пайке они могут быть выпаяны или сожжены, будьте внимательны и потому жало паяльника должно быть тонким. Последовательность распайке разъема одинаковый и демонтаж micro usb разъема на планшете следует выполнить по аналогичному способу.
2.Micro usb разъем исправный, но оторван от основной платы.
В этом случае стоит обратить внимание на целостность самих дорожек, для этого берём увеличительное стекло и осматриваем монтаж, если дорожки целые на плате, то хорошо, если же нет, значит, придётся их восстанавливать. Необходимо найти все концы оторванных дорожек и аккуратно зачистить с помощью скальпеля (очистить лак), затем залудить паяльником. После этого берём сам micro usb разъем и припаиваем крепёжные лепестки разъема к плате, советую до пайки предварительно приклеить разъем к плате, это уменьшит вероятность повторного обрыва. Осталось за малым, припаять вывода, если дорожки целые то это не составит труда, но если же нет, делаем следующее: берём тонкие медные проводки (одно волосика многожильного тонкого провода) и припаиваем между выводами дорожек и разъема. В случае если по какой то причине не удалось восстановить все дорожки (оборвана дорожка под электронной деталью и нет возможности отследить её нахождение). В этом случае можно будет сделать только для зарядке планшета, при этом нам нужно восстановить лишь две дорожки, два крайних вывода на micro usb разъема, единственный недостаток, это отсутствие возможности подключение планшета к компьютеру и внешних устройств.
В настоящее время все мобильные устройства и настольные электрические приборы имеют в своем арсенале порты для передачи данных. Современные гаджеты могут не только обмениваться информацией через USB или micro-USB, но и осуществлять зарядку аккумуляторов. Для того, чтобы провести грамотную распиновку контактов, для начала нужно изучить схемы и цвета распайки проводов.
Цвета проводов в кабеле USB
Схема коннекторов для USB 2.0
На схеме можно увидеть несколько коннекторов, различающихся между собой по определенному признаку. К примеру, активное (питающее) устройство обозначается буквой А, а пассивное (подключаемое) устройство – буквой В. К активным относятся компьютеры и хосты, а пассивные составляют принтеры, сканеры и другие приборы. Принято также разделять коннекторы по полу: M (male) или «папа» представляет из себя штекер, а F(female) или «мама» – гнездо разъема. По размеру бывают форматы: mini, micro и без маркировки. К примеру, если встретится обозначение «USB micro-ВМ », то это значит, что штекер предназначен для подключения к пассивному устройству по формату micro.
Для распиновки гнезд и штекеров понадобятся знания о назначении проводов в USB-кабеле:
- по красному VBUS («плюс») проходит постоянное напряжение 5 Вольт относительно GND. Минимальное значение силы электрического тока для него равно 500 mА;
- белый провод подсоединяют к «минусу» (D-);
- зеленый провод крепится к «плюсу» (D+);
- черный цвет провода означает, что напряжение в нем 0 Вольт, он несет минусовой заряд и используется для заземления.
В mini и micro форматах разъемы содержат по пять контактов: красный, черный, белый и зеленый провода, а также ID (который в разъемах типа А замкнут на GND, а в разъемах В – не задействован совсем).
Иногда в кабеле USB можно встретить и оголенный провод Shield. Этот провод не имеет номера.
Если в работе использовать таблицу, то разъем в ней показан с внешней (рабочей) стороны. Светло-серый цвет имеют изолирующие детали разъема, темно-серый цвет у металлических частей, а полости обозначены белым.
Для того, чтобы провести правильную распайку USB, нужно зеркально отобразить изображение лицевой части коннектора.
Разъемы у форматов mini и micro на USB состоят из пяти контактов. Поэтому четвертый контакт в разъемах типа В в работе использовать не придется. Этот контакт в разъемах типа А замыкается с GND, а для самого GND используют – пятый.
В результате не хитрых манипуляций можно самостоятельно сделать .
Usb распайка версии 3.0 отличается добавлением четырех цветных проводов и дополнительного заземления. За счет этого кабель USB 3.0 заметно толще своего младшего собрата.
Схемы подключения USB девайсов друг к другу и распайка штекеров устройств:
Чтение схем: дроссель, катушка, конденсатор Удобный нарезатель бахромы для трансформаторов. Регулятор нагрева паяльника с индикатором мощности Ремонт бытового вентилятора Самодельный датчик давления
Распиновка микро usb — распайка микро-USB в наши дни считается наиболее распространенным видом ремонта такого рода девайса. Наверняка вам уже приходилось сталкиваться с такой ситуацией, когда в настоящий момент нужен USB-переходник, а его под рукой не оказалось. Обстоятельства бывают различные — вышло из строя устройство, куда-то запропастилось, нет в продаже, не хватает его длины, ну и так далее. Если вы знакомы с методикой как выполняется распиновка микро usb, то вам под силу решить эту задачу собственными руками в домашних условиях.
USB ЦВЕТА ПРОВОДОВ, необходимые для выполнения ремонта КАБЕЛЕЙ USB.
| Вывод | Название | Цвет провода | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | +5В | |
| 2 | D- | Данные — | |
| 3 | D+ | Данные + | |
| 4 | GND | Земля |
Разнородность коннекторов USB 2.0 показано на рисунке расположенном ниже.
Наименование того или другого разъема указаны индексами буквенного обозначения.
Модель разъема:
А - активного действия, источник питания — персональный компьютер, USB Host Controller
B - пассивного действия, дополнительное оборудование — компьютерный принтер либо сканер
Тип разъема:
M - штыревой разъем
F - розетка
Габариты коннектора:
нет индекса обозначения
MINI
MICRO
USB MICRO-BM- штыревой разъем (M) служит для коммутации с прибором пассивного действия (B); габариты micro.
Распиновка микро usb — розетки и штыревые разъемы
Назначение проводов в USB-cоединителе следующие:
- Провод красного цвета — +5v положительного напряжения по отношению к «земле». Предельный ток - 0,5А
- Провод белого цвета D- (-Data)
- Провод зеленого цвета D+ (+Data)
- Провод черного цвета GND - общая шина, «земля», «корпус» — напряжение отсутствует
Коннекторы mini — micro обеспечены пятью контактами:
- Красного цвета
- Белого цвета D-
- Зеленого цвета D+
- ID - в коннекторах «B» не подключен; в коннекторах «A» закорочен на GND для обеспечения работы «OTG»
- Черный цвет GND «земля»
Помимо всего перечисленного, USB-кабель может иметь жилу без изоляции Шилд - корпус, экранирующая оплетка. Данному проводнику идентификационный не присваивается.
Правильное восприятие разъемов на картинках:
Все таблицы с изображением разъема, который показан с его наружной рабочей стороны, а не со стороны контактных площадок для пайки. Компоненты выполняющие роль изолирующих элементов на схеме имеют светло-серый цвет, сегменты выполненные из металла обозначены темно-серым цветом, пустоты в разъеме помечены белым цветом.
Методика распайки USB
Стандартный USB не вызывает никаких трудностей, всего навсего нужно взять рисунок лицевой стороны разъема геометрически преобразованное в зеркальное отображение и можно паять.
Распиновка штыревых разъемов MINI и MICRO USB показана на изображении ниже:
Пяти контактные коннекторы MINI и MICRO. В варианте разъема «B» четвертая контактная площадка не задействована. В варианте «А» четвертая контактная площадка закорочена на шину GND. А сам контакт GND имеет цифровое обозначение No5.
