Тестовая перегрузка для USB портов

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

USB-порты издавна стали обычным эталоном на всех индивидуальных компах. Если ранее они использовались, сначала, для подключения к компу актуально нужных устройств — клавиатуры и мышки, также для подключения флешек, для передачи инфы с компа на комп, то сейчас производители выпускают всё больше и больше необыкновенных электрических устройств, которые работают от USB порта. К примеру, на данный момент будут весьма животрепещущи вентиляторы, подключаемые на гибком проводе в USB порт — струю воздуха можно навести в всякую сторону, в особенности такие вентиляторы будут животрепещущи для хозяев ноутбуков, где USB порты находятся в доступных местах, по краям. USB интерфейс имеет 4 контакта — D+, D-, плюс и минус питания. 1-ые два необходимы для передачи данных, к примеру, с флешки на комп и назад, а питание необходимо для правильной работы подключаемых устройств, оно постоянно составляет 5В. Наибольший ток, который может дать обычный USB разъём обычно не превосходит 500 мА, только время от времени производители закладывают некой припас. Но на данный момент уже возникли и интенсивно распространяются разъёмы USB 3.0, которые разрешают отдавать ток в нагрузку до 2-х ампер, что значительно выше и дозволяет расширить круг устройств, которые могут брать питание от USB-порта. В этом случае, если USB порт не может выдать ток, который просит от него подключаемое устройство, напряжение начинает просаживаться с 5В до наиболее маленький значений, что может привести к нестабильной работе как самого компа, так и и подключаемого устройства. Для того, чтоб найти, какой наибольший ток может дать тот либо другой USB разъём употребляются тестовые перегрузки — особые устройства, которые в простом случае представляю собой набор резисторов и разрешают нагружать USB порты различным током, тем определяя, как ведёт себя напряжение при увеличении перегрузки. Кроме тестирования USB портов самого компа, таковая тестовая перегрузка можно применяться, к примеру, для определения, какой наибольший ток может дать повер-банк, какой-нибудь преобразователь напряжения, аккумулятор, или хоть какой иной источник напряжения. Схема испытательной перегрузки даже не содержит активных компонент, её можно узреть на картинке ниже.

Как можно узреть, схема состоит только из нескольких резисторов, светодиодов и 4-х выключателей, разглядим наиболее тщательно её механизм работы. На контакты, обозначенные в стрелочками в правой части схемы, подаётся напряжение питания от самого тестируемого USB порта. При всем этом на нижнюю стрелочку следует подавать плюс, а на верхнюю минус — соблюдение полярности тут необходимо только для того, чтоб горели светодиоды, в остальном же схема не чувствительна к переполюсовке. Как можно узреть, минус питания идёт на любой из четырёх выключателей — выключатели могут быть или разомкнуты, или замкнуты любой раздельно, независимо от других. В случае, к примеру, если все выключатели будут разомкнуты — тестовая перегрузка будет отключена, все светодиоды останутся погашены, а от USB порта не будет потребляться никакой ток. Если замкнуть, к примеру, лишь S1, то то потечёт лишь через резистор R1 и цепь R2-VD1, которая служит для индикации, что один из четырёх выключателей, а именно S1, активирован. При всем этом от USB порта будет потребляться ток, приблизительно равный 100 мА. Работу данной испытательной перегрузки наглядно можно обрисовать законом Ома, который звучит так: ток в цепи равен напряжению, делённому на сопротивление участка цепи. И в этом случае так и выходит — напряжение равно 5 вольтам, сопротивление резистора R1, через который потечёт главный ток, равно 56 Ом, при подсчёте выходит чуток наименее 100 мА, остальной десяток мА добирается на цепи из резистора и светодиода. Яркость свечения светодиода можно задать произвольную, меняя сопротивление резистора, включенного поочередно с ним — чем больше будет сопротивление, тем тусклее будет пылать светодиод, и напротив. Цвет светодиодов также можно брать случайный. Дальше разглядим, что произойдёт, если добавочно к выключателю S1 замкнуть ещё и S2 — а пройдёт повышение потребляемого тока ещё на 100 мА, таковым образом, суммарный ток употребления в этом случае составит около 200 мА. Как следует, при замыкании трёх переключателей общий ток уже будет равен 300 мА, а при замыкании всех четырёх — наибольшие 400 мА. При активации всякого последующего тумблера будет зажигаться соответственный светодиод.

Непосредственно данная схема рассчитана для тестирования обыденных USB портов компа, в этом случае инспектировать употребления тока наиболее 400 мА особо не требуется. Но при желании в данную схему постоянно можно добавить настолько угодно много «ступеней» с выключателями, аналогично тем 4-мя, что уже там имеются. В этом случае схема можно позволять тестировать даже массивные выходы поверх-банков и иной техники. Данные номиналы резисторов рассчитаны для использования с напряжением 5В. Если есть необходимость употреблять схему для тестирования источников с наиболее высочайшим напряжением, необходимо прирастить номиналы резисторов последующим образом: при увеличении напряжения в 2 раза сопротивления всех резисторов на схеме также растут вдвое. К примеру, для напряжения в 10В резисторы R1, R3, R5, R7 можно взять равными 100 и 110 Ом — в этом случае любая ступень будет давать буквально таковой же прирост тока в 100 мА. Таковым образом, пользуясь законом Ома, можно перечесть номиналы схемы под внедрение с полностью хоть каким напряжением и током.

Но не стоит забывать, что вся мощность, потреблённая от USB порта, не исчезает дивным образом, а рассеивается на резисторах R1, R3, R5, R7 в виде тепла. Мощность рассчитывается как ток, умноженный на напряжение, к примеру, для приведённой выше схемы будет животрепещущ расчёт 5В * 0,1А = 0,5Вт. Количество ватт, рассчитанное в данной форме, значит минимальную мощность резисторов R1, R3, R5, R7, лучше брать резисторы с припасом, как минимум на 1-2Вт. Если схема будет употребляться с большенными напряжениями и большенными токами, то резисторы также следует брать наиболее массивные, к примеру, проволочные глиняние. Несоблюдение этого правила может привести к тому, что резисторы раскаляться до большенный температуры и схема выйдет из строя. Если под рукою нет массивных резисторов, то можно соединять параллельно или поочередно несколько наиболее маломощных — к примеру, четыре штуки резисторов по 0,25Вт суммарно могут рассеивать мощность в 1Вт. Номинал резисторов также можно собирать из нескольких путём параллельного/поочередно включения, при всем этом следует держать в голове, что при поочередном соединении общее сопротивление растет, а при параллельном — миниатюризируется.

Для использования в данной схеме можно употреблять фактически любые клавиши либо переключатели с фиксацией, только бы были рассчитаны на ток как минимум 100 мА. Заместо клавиш можно даже употреблять обыденные перемычки, устанавливаемые на плату, правда в этом случае воспользоваться испытательной перегрузкой будет не так комфортно. Собрать всю схему можно на макетной плате, как сделал создатель, или даже навесным монтажом, потому что схема достаточно ординарна и содержит только нужный минимум частей. Опосля сборки платы непременно необходимо смыть остатки флюса, потому что они могут являться паразитными сопротивлениями и проверить плату на замыкания — ведь если случаем замкнуть контакты питания на USB порте компа, это может вывести его из строя. Для достоверности можно проверить корректность сборки платы перед первым включением — для этого необходимо включить мультиметр в режиме проверки сопротивлений ко входу схемы. При всех отключенных выключателях мультиметр должен показать нескончаемое сопротивление, при активации 1-го из переключателей — около 50 Ом, при активации всех следующих переключателей сопротивление обязано уменьшаться.

Готовую плату можно подключать к USB порту при помощи провода — его сечение не обязано быть очень небольшим из-за вероятных утрат. Тестовая перегрузка подключается, при всем этом вольтметр устанавливается параллельно её для замера напряжения. Поочередно врубаются переключатели, и по падению напряжения в сети 5В можно созидать, как порт реагирует на нагрузку. К примеру, на картинке ниже видно, что уже при таковой маленький перегрузке (пылают всего 2 светодиода из 4-х) напряжение уже приметно просело. Успешной сборки!

Источник (Source)

Must Read

Related Articles