Pourquoi les connecteurs USB ne s'adaptent que dans un sens?

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Pourquoi les fiches USB ne s'insèrent-elles que dans un sens dans les ports USB?

Pardonnez mon ignorance, mais il existe plusieurs types de fiches qui sont "omnidirectionnelles" et ne doivent pas être orientées d'une certaine manière pour s'insérer dans la fiche correspondante (conformément à la forme). Dans le cas de l'USB, lorsque vous essayez d'en brancher un en aveugle, cela peut être un peu ennuyeux si vous essayez de le faire à l'envers.

Je suppose que cela a à voir avec les brochages, mais alors pourquoi la norme USB ne négocie-t-elle pas simplement pour la "broche 1" lorsqu'un élément est branché ou utilise-t-elle une disposition de brochage fonctionnellement symétrique?

joelpt
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Cela n'a rien à voir avec l'emplacement des broches. Si vous fabriquez une fiche qui peut être branchée dans les deux sens, il est tout aussi facile de faire fonctionner le brochage. Pensez à une clé de voiture qui peut être insérée dans les deux sens.
Kellenjb
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Les connecteurs USB seront bidirectionnels à l'avenir :) en.m.wikipedia.org/wiki/USB_Type-C
Michael Leonard

Réponses:

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La plupart des connecteurs au monde ne permettent qu'une seule orientation mécanique.

Ceux qui ne sont pas spécifiques à l'orientation sont généralement «concentriques», comme les fiches 2,5 / 3,5 / 6 mm familières sur les écouteurs et similaires. Lorsque ceux-ci ont plus de 2 conducteurs, les contacts pour les conducteurs à l'extrémité intérieure de la douille chevauchent les conducteurs pour l'extrémité de la pointe lorsque les fiches sont insérées. Il faut veiller à ce qu'aucun problème ne soit causé par ces fausses connexions à court terme.

Les connecteurs d'alimentation CA de certains systèmes peuvent être insensibles à la polarité, mais cela peut entraîner des problèmes de sécurité où il existe une différence d'attribut entre les deux contacts autre que leur capacité à fournir de l'énergie. Par exemple, dans de nombreux systèmes, l'alimentation secteur est référencée à la terre avec un conducteur essentiellement au potentiel de terre. Inverser les deux contacts conduirait toujours à une connexion électrique fonctionnelle mais pourrait contourner les systèmes de protection et de sécurité.

MAIS la grande majorité des systèmes de fiches et prises sont sensibles à l'orientation.
Considérez les fiches pour claviers et souris (DB9, PS / 2, maintenant USB), toute prise d'alimentation à 3 broches, connecteurs d'alimentation de remorque, connecteurs de téléphone et de réseau (RJ10, RJ11, RJ45, ...), XLR / Cannon et audio similaire connecteurs, connecteurs vidéo pour moniteurs ("IBM" / Apple / Other), connecteurs SCART AV, DMI, ... Les
gens y sont bien habitués.
Pourquoi l'USB devrait-il être différent?

MAIS, l'USB pleine taille a deux connecteurs d'alimentation et deux connecteurs de signal. Les connexions de signaux peuvent être facilement échangées.
Mais l'échange des deux connexions d'alimentation implique l'acheminement correct des signaux + ve et -ve.
Cela pourrait être fait avec un pont de diodes et deux diodes, mais la chute de tension d'environ 1,2 Volt représente une perte d'environ 25% de la tension et une perte de puissance immédiate de 25%. Cela pourrait être résolu avec une commutation mécanique automatisée - essentiellement des relais, ou avec des commutateurs électroniques à faible chute de tension (MOSFET ou autres), mais le coût et la complexité ne sont pas justifiés compte tenu de la facilité de «le brancher correctement».

Les systèmes Im Mini et Micro USB avec potentiellement plus de conducteurs auraient pu être résolus par des dispositions redondantes de contacts, mais cela gaspille des ressources potentielles (taille ou contacts) et ne donne toujours lieu qu'à deux alignements possibles, distants de 180 degrés en rotation. Vous ne pouviez toujours pas l'insérer aligné long côté vertical ou à un angle.


Super solution:

Pour le connecteur ultime, considérez ces deux connecteurs hémaphrodites entièrement symétriques fonctionnellement.

  • Non seulement ceux-ci peuvent être orientés dans deux directions en rotation, mais il n'y a pas de connecteur "mâle" ou "femelle" - les deux "fiche" et "prise" sont identiques.

Ce schéma peut être étendu à plus de conducteurs en utilisant un arrangement coaxial. Il s'agit d'un connecteur General Radio GR874. Si jamais vous rencontrez quelque chose en utilisant ces derniers, vous pouvez être presque sûr que vous êtes en présence de la grandeur :-).

enter image description here

Beaucoup plus de la même chose

Russell McMahon
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@Russel - Le moyen le plus simple de résoudre le problème des connexions électriques est mis en évidence par les connecteurs MagSafe sur les ordinateurs portables Apple: rendez-le symétrique en doublant les connexions:[D1] [+5] [GND] [+5] [D2]
Kevin Vermeer
Vous ne pouvez pas simplement échanger les lignes de signal USB. Pour autant que je sache, la norme USB2.0 n'a pas besoin d'inversion de polarité, et les séquences d'énumération (ainsi que la détection de réinitialisation qui utilise une résistance de pull-up sur D +) échoueraient si vous inversiez les lignes, sans oublier toutes les données seraient inversées.
Tom Carpenter
C'est une excellente réponse. Petite remarque cependant - les GR874 ne se connectent également que dans deux orientations à 180 degrés l'une par rapport à l'autre. Ainsi, ils doivent être tournés d'un quart de tour chacun (dans des directions opposées) pour être correctement orientés.
sscirrus
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Trois raisons:

  1. Compatibilité descendante
    La norme USB a été lancée en 1994 et la version 1.0 est devenue officielle en 1996 . DB-25 (pour "D-subminiature", non sérieusement) était le port d'imprimante standard. Tout depuis cette date est toujours rétrocompatible avec les spécifications d'origine. Rendre le connecteur omnidirectionnel serait une incompatibilité, ce qui est inacceptable pour l'organisme de normalisation qui réglemente l'USB.
  2. Coût
    Comme mentionné par mikeselectricstuff , cela ajouterait un coût et / ou une taille supplémentaires. La taille est un objectif de conception de l'USB (comme en témoigne la tendance de l'USB-B à l'USB-mini à l'USB-micro), et le coût est toujours un objectif de conception.
  3. Placement du logo
    Non, vraiment. La spécification USB exige que tous les câbles conformes placent le trident USB: entrez la description de l'image ici
    sur le côté supérieur du connecteur. Voici une référence semi-officielle :

    Le trident USB standard doit se trouver sur le dessus des deux surmoulages de prise, comme décrit au chapitre 6 de la spécification USB 2.0.

    Vous devrez acheter la spécification USB si vous la voulez directement de la bouche du cheval. (Par ailleurs, je considère qu'un idiome très approprié à appliquer aux organismes de normalisation qui ne publient pas leurs normes gratuitement!) Si le connecteur était réversible, la marque pourrait ne pas être visible, ou la marque devrait être des deux côtés, ce qui rendrait les fabricants de câbles mécontents.

Soit dit en passant, le dernier point, bien qu'il puisse sembler assez difficile à l'organisation de normalisation USB de l'exiger, est utile . Comme décrit dans cet article Lifehacker , vous pouvez déterminer la manière de connecter le câble USB en recherchant le trident et en l'orientant "vers le haut". À moins, bien sûr, qu'il fasse sombre et que vous ne puissiez pas voir le trident ... auquel cas je vous recommande d'allumer les lumières et de vous déplacer dans une position où vous pouvez voir ce que vous faites.

Kevin Vermeer
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Tout ce que la réponse dit est "ils n'ont jamais été". Vous avez demandé POURQUOI ils ne le sont pas - cela dit qu'ils n'étaient pas alors alors ils ne le sont toujours pas maintenant. C'est la même raison pour laquelle la plupart des gens se rendent au travail chaque jour sur le même côté de la route, mais pas pourquoi un côté donné de la route est utilisé en termes absolus. Avec un connecteur USB A pleine taille, vous pouvez déterminer l'orientation de la noirceur à l'aide d'un doigt / ongle. Plus difficile pour le bus Mini / Micro encore faisable.
Russell McMahon
Juste comme note latérale, j'avais un ordinateur Acer dont les connecteurs USB avant étaient inversés - juste un de leurs manques :)
clabacchio
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Vous pouvez toujours trouver la bonne orientation de la fiche dans l'obscurité, car le logo trident est en relief et vous pouvez sentir de quel côté de la fiche il est ...
Count Zero
Pourquoi les fabricants seraient-ils mécontents d'embosser le logo des deux côtés? Cela semble une opération banale.
sharptooth
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@RussellMcMahon - Désolé, je n'ai pas suffisamment clarifié le point n ° 1 - Ils ne l'ont jamais été, car lorsque l'alternative était DB-9, l'USB était déjà bien meilleur. Les autres raisons (principalement le coût) dicteraient que ce n'était pas omnidirectionnel en 1996. Il peut sembler évident maintenant que l'USB pourrait être plus petit, plus rapide et avoir une prise omnidirectionnelle, mais quand il a été inventé, ces fonctionnalités n'étaient pas réalisables.
Kevin Vermeer
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Il y a aussi une raison qui n'a pas été mentionnée, et elle est liée au concept de poka-joug (merci à mon ami qui étudie l'ingénierie industrielle).

Le principe est que les connecteurs bien conçus ne doivent pas laisser de place à l'ambiguïté, en particulier lorsque des pannes potentielles ou des risques de sécurité sont impliqués. Paraphrasant la loi de Murphy,

S'il y a un moyen de le faire mal, il (quelqu'un) le fera.

comme la vieille disquette, qui n'entre dans le trou que dans une seule direction, ainsi que les cartes SD, une bonne conception implique également que l'utilisateur final n'a presque aucune chance de la connecter incorrectement, et idéalement ne devrait avoir aucun doute.

Ce n'est pas la raison pour laquelle il n'est pas connecté symétriquement, mais comme il a une orientation, il est fait de manière à ce que vous ne puissiez pas le connecter de la mauvaise façon.

clabacchio
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Les disquettes iront très heureusement à l'envers, et il y a même eu toute une tradition de le faire chez les propriétaires d'ordinateurs domestiques moins chers avec des lecteurs simple face. Ou vouliez-vous dire que le plastique rigide recouvert de 3,5 "dernier souffle d'une technologie beaucoup plus ancienne?
Chris Stratton
@ChrisStratton Je voulais dire en effet le rigide, 3,5 ", les autres ont juste quelques années de trop pour mon expérience :)
clabacchio
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Je comprends les autres réponses ici, et je suis également d'accord que c'est un inconvénient important. J'ai établi un connecteur omnidirectionnel à 4 broches qui n'utilise que 2x contacts pour atteindre les 4 orientations possibles.

Regarde:

câble omnidirectionnel

Nate Ferrero
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Très intéressant. Aller avec un connecteur rectangulaire (comme USB) modélisé d'après cette conception pourrait être encore plus généralement utile, car certains appareils (téléphones) ont vraiment besoin de quelque chose d'aussi mince que possible le long d'un axe. Et je ne pense pas qu'un connecteur rectangulaire soit vraiment beaucoup plus difficile à brancher "aveugle" par rapport à un connecteur carré, en supposant qu'il puisse être branché dans les deux sens.
joelpt
Rejoignez le Forum USB et encouragez-les à créer un connecteur symétrique, ou créez votre propre forum et obtenez l'
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@Dagelf: Votre commentaire arrive un peu tard pour cela, car ils l'ont déjà fait en août 2014
Ben Voigt
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Parce que cela ajouterait des coûts inutiles. La grande majorité des connecteurs sont directionnels, et en fournir un omnidirectionnel causerait probablement de la confusion car les gens penseraient qu'il doit être branché d'une manière particulière.

mikeselectricstuff
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Je ne suis pas sûr que les gens soient confus à ce sujet. Voir la fiche d'alimentation CA à de nombreux endroits. Mais j'ai vu des gens s'embrouiller de ne pas pouvoir insérer une prise USB dans le mauvais sens.
Count Zero
+1 pour le coût . Les fabricants d'ordinateurs et de périphériques qui ont piloté la conception du connecteur USB se soucient de chaque centime du coût de fabrication de leur produit, même s'il s'agit d'un PC à 1000 $. Encore plus si c'est une clé USB à 5 $.
The Photon
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Depuis août 2014, l'USB dispose d'un nouveau connecteur "Type C" qui est entièrement réversible, en plus d'avoir des limites de puissance plus élevées, des broches pour les signaux vidéo (plus besoin de ports "MHL" sur les téléphones portables qui ne sont pour la plupart compatibles qu'avec les micro- USB) et SuperSpeed ​​(jusqu'à 10 Gbps) Taux de transfert USB.

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

Les broches USB héritées ont des contacts parallèles dans des emplacements symétriques sur les deux faces du connecteur, pour permettre aux câbles de conversion pour les anciens appareils qui ne peuvent pas effectuer la détection d'orientation. Les nouvelles broches sont également placées dans des emplacements symétriques, mais plutôt que d'être court-circuitées à leurs réflexions, la polarité est auto-détectée (probablement à l'aide des broches héritées invariantes d'orientation).

Ces connecteurs deviennent populaires assez rapidement, donc les connecteurs ne s'adaptant que dans un sens devraient bientôt être juste une mémoire.

Ben Voigt
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Les périphériques clients USB dépendent de l'alimentation des hôtes USB.

Citation de Wikipedia:

Les connecteurs standard étaient délibérément destinés à appliquer la topologie dirigée d'un réseau USB: connecteurs de type A sur les périphériques hôtes qui fournissent l'alimentation et connecteurs de type B sur les périphériques cibles qui reçoivent de l'énergie. Cela empêche les utilisateurs de connecter accidentellement deux alimentations USB l'une à l'autre, ce qui pourrait entraîner des courants dangereusement élevés, des pannes de circuit ou même un incendie. L'USB ne prend pas en charge les réseaux cycliques et les connecteurs standard des périphériques USB incompatibles sont eux-mêmes incompatibles. Wikipédia

msms
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Mais cela explique la raison de la connexion unidirectionnelle (femelle-mâle), pas l'
asimétrie
L'asymétrie rend la directionnalité plus évidente. Vous ne tenterez pas de brancher une fiche de "type A" à une prise de "type B".
msms
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C'est encore un autre sujet: ce que l'OP demande, c'est pourquoi vous pouvez insérer la prise usb inversée, mais dans la bonne prise ... et cela ne dépend pas du type ou du fait d'être mâle ou femelle.
clabacchio
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Je ne vois pas pourquoi non plus.

J'ai une clé USB sans boîtier métallique; c'est juste un rectangle en plastique qui va dans le slot hôte. C'est moins robuste qu'avec, mais évidemment moins cher à fabriquer. Il s'insère dans les emplacements d'hôte USB dans les deux sens - mais avec un seul jeu de broches, a une orientation requise.

Donc, si je mettais un ensemble de contacts de l'autre côté de l'appareil et un croisement avec les contacts existants, peu importe l'orientation dans laquelle je l'ai branché. Ensuite, placez un trident sur / les deux / côtés de la chose. La même chose fonctionnerait pour les câbles, pas seulement pour les clés USB.

Les inconvénients que je peux voir sont: - Diminution de la robustesse du câble et de la connexion - mais les câbles sont remplaçables et jetables de toute façon - Coût de fabrication accru pour les contacts + le croisement - même si cela serait quelque peu (peut-être entièrement) compensé par l'absence de boîtier métallique. De plus, je serais prêt à payer 5 $ de plus pour un câble bidirectionnel sympa de toute façon

Cela ne ferait que fonctionner et de nombreuses vies seraient améliorées - de façon très modeste, mais très fréquente!

modifier: Ah. Sandisk a un brevet dessus. http://www.google.com/patents/US7666035?printsec=drawing#v=onepage&q&f=false

Entaille
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En fait, si vous deviez mettre des contacts de l'autre côté de cet appareil, il court-circuiterait simplement contre le blindage de la prise. Pourtant, le connecteur aurait pu être conçu comme un firewire (qui utilise des coussinets des deux côtés de la langue) en premier lieu.
Yann Vernier