ساختار کابل USB و نمودار سیم کشی آن
در عصر دیجیتال همیشه با وسایل شارژ و اتصال مختلف همراه هستیم. آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چه چیزی زیر ساختار داخلی آن کابل‌های USB به ظاهر معمولی نهفته است ؟ تصور کنید در لحظه‌ای که دستگاه خود را وصل می‌کنید با سرعت باورنکردنی انتقال داده‌ها و برق به داخل این کابل‌های کوچک صورت می‌گیرد. آنها مانند پیک‌های دنیای دیجیتال هستند که بی سر و صدا اطلاعات را به دستگاه شما می‌رسانند. اما داستان پشت این ساختارهای خط داده بسیار بیشتر از این است. مواد روپوش یا به اصطلاح ژاکت آنها، انواع پورت‌ها و حتی ساختارهای داخلی، همگی بر تجربه و عملکرد دستگاه شما تأثیر می‌گذارند.
بنابراین، تعجب می‌کنید که چرا برخی از کابل‌ها انعطاف پذیر و بادوام هستند، در حالی که برخی دیگر مستعد گره خوردن و آسیب دیدن هستند؟ می‌خواهید تفاوت‌ها و اشتراکات بین سوکت‌های USB-C، Lightning و انواع پورت‌های دیگر را بدانید؟ یا، آیا می‌خواهید در مورد ساختار هسته داخلی خط انتقال کابل USB و فناوری پنهان در پشت ان و نمودارهای سیم کشی پیچیده بیشتر بدانید؟ چه مبتدی باشید و چه از علاقه مندان به فناوری، این مقاله شما را به روشی آسان به کشف اسرار ساختار کابل USB می‌برد تا بتوانید این “سیم‌های” به ظاهر معمولی را در استفاده روزانه بهتر درک کنید و به آنها اعتماد کنید.
انواع مواد ژاکت کابل USB چیست؟
در دنیای کابل‌های USB، جنس ژاکت نقش کلیدی ایفا می‌کند و بر انعطاف‌پذیری، دوام و ظاهر کابل تأثیر می‌گذارد. در زیر سه ماده رایج ژاکت کابل را به طور مفصل معرفی خواهیم کرد: الاستومر ترموپلاستیک (TPE)، پلی وینیل کلراید (PVC) و نایلون بافته و همچنین ویژگی‌ها و سناریوهای کاربردی آنها.
- TPE: مواد ژاکت کابل TPE به دلیل خاصیت ارتجاعی و دوام بهتر، شناخته شده است. این ماده بسیار نرم، خم شدن و تا شدن آسان، مناسب برای دستگاه‌های تلفن همراه است. ویژگی‌های مقاوم در برابر سایش آن باعث افزایش عمر کابل می‌شود و ویژگی‌های سازگار با محیط زیست آن را به انتخابی خوب تبدیل می‌کند.
- PVC: PVC یک ماده ژاکت مقرون به صرفه است که برای تولید انبوه مناسب است. خواص عایق خوبی دارد و می‌تواند سیم‌های داخلی را از تداخل خارجی محافظت کند. PVC دارای مقاومت شیمیایی قوی در برابر خوردگی است و برای محیط‌های مختلف مناسب است.
- نایلون بافت: مواد ژاکت بافت نایلونی دوام و ظاهر شیک را ترکیب می‌کند. استحکام بالای آن به کابل اجازه می‌دهد تا در مقابل کشش و فشرده سازی بالا مقاومت کند و در عین حال مشکلات پیچ خوردگی و گره خوردن را کاهش دهد. نوار نایلونی نیز مدرنیته و جذابیت بصری را به کابل اضافه می‌کند.
انواع رابط کابل USB چیست؟
گزینه‌های مختلف رابط کابل داده باعث ایجاد ارتباط متقابل بین دستگاه‌های الکترونیکی مدرن می‌شود. این کانکتورهای کوچک می‌توانند به طور موثری به دستگاه‌های مختلف برای شارژ، انتقال داده و ارتباط با یکدیگر کمک کنند. بیایید برویم، با هم پورت‌های رایج در خط داده را بشناسیم.
- پورت USB-A: این رایج ترین نوع پورت USB است که معمولاً برای رایانه ها، لوازم جانبی رایانه و شارژرها استفاده می‌شود. شکل مستطیلی دارد و با بسیاری از دستگاه‌های قدیمی سازگار است.
- پورت USB-B: شکل مربعی دارد و معمولا برای اتصال نوع خاصی از لوازم جانبی استفاده می‌شود. پورت‌های USB-B معمولاً در دستگاه‌های خارجی مانند چاپگرها و اسکنرها یافت می‌شوند.
- پورت USB-C: USB-C یک استاندارد اتصال همه جانبه با امکانات کامل است. چرخش پذیر است و می‌توان از آن برای انتقال داده، خروجی ویدئو و شارژ همزمان استفاده کرد. دستگاه‌های مدرن به طور فزایندهای از کابل رابط USB-C استفاده می‌کنند.
- پورت لایتنینگ: پورت لایتنینگ که توسط اپل معرفی شده است برای آیفون، آی پد و سایر دستگاه‌ها استفاده می‌شود. کوچک و قابل چرخش است، از انتقال داده و شارژ با سرعت بالا پشتیبانی می‌کند.
- پورت Micro USB: Micro USB به طور گسترده در دستگاه‌های تلفن همراه، تلفن‌های همراه قدیمی و سایر دستگاه‌های خارجی استفاده می‌شود(سری‌های اول گوشی‌های اندرویدی از این پورت استفاده می‌کردند). اگرچه در دستگاه‌های جدید به تدریج در حال کاهش است، اما هنوز پایگاه کاربری خاصی در بازار دارد و همچنان در برخی سناریوها استفاده می‌شود.
تجزیه و تحلیل جامع ساختار کابل داده شارژ.
ساختار کابل داده USB سطح بالا معمولاً از موارد زیر تشکیل شده است: مواد روپوش کابل (ژاکت) – شبکه محافظ بافته شده – فویل آلومینیومی – هسته مسی. داخلی ترین لایه با یک ماده عایق رنگی برای انتقال سیگنال‌های داده و جریان، پوشانده شده است و پوسته پلاستیکی برای محافظت فیزیکی از سیم‌ها استفاده می‌شود. در حالی که از توری بافته شده و لایه فویل آلومینیومی برای محافظت در برابر میدان مغناطیسی و حرارت استفاده می‌شود.
- نوع جنس ژاکت در بالا ذکر شد و نقش مهمی در محافظت از ساختار داخلی کابل دارد. این ماده به عنوان یک سپر در محیط خارجی عمل می‌کند و از سیم‌ها در برابر آسیب محافظت می‌کند.
- شبکه محافظ: چرا به یک لایه محافظ نیاز دارید؟ به این دلیل است که جریان عبوری از کابل برق نسبتاً زیاد است یا هنگام انتقال داده‌ها با سرعت بالا، میدان مغناطیسی در اطراف جریان ایجاد می‌شود. برای اینکه بر اجزای دیگر تأثیر نگذارد، یک لایه محافظ اضافه می‌شود تا از پخش شدن میدان الکترومغناطیسی تداخلی به بیرون جلوگیری کند و در نتیجه از انتقال خالص سیگنال‌ها اطمینان حاصل شود.
- فویل آلومینیومی: نقش فویل آلومینیومی مانند شبکه محافظ است. کابل‌های داده با کیفیت بالا باید با این دو لایه رسانه پیچیده شوند. در عین حال، فویل آلومینیومی نیز اثر عایق حرارتی خاصی دارد.
- هسته مسی: باید 4 سیم اتصال در داخل کابل داده استاندارد وجود داشته باشد. آنها نه تنها مسئول انتقال سیگنال‌های داده هستند، بلکه وظیفه انتقال جریان را نیز بر عهده می‌گیرند. مواد هسته سیم به ترتیب عبارتند از: هسته آهنی- هسته آهنی گالوانیزه – هسته آهنی مسی اندود – سیم مسی. کیفیت و مواد هسته مسی عملکرد خط داده را تعیین می‌کند. مواد هسته سیم مسی به دلیل قابلیت انتقال داده عالی آن بهترین انتخاب است.
هر خط اتصال توسط مواد عایق (PE) پیچیده شده است. در گذشته، مشخصات هسته رایج در بازار 6 هسته، 8 هسته و 10 هسته در یک خط بود. در حال حاضر با توجه به توسعه تجهیزات الکترونیکی، هسته‌ها نیز به 12 هسته، 16 هسته و 24 هسته‌ای، 32 هسته‌ای و 40 هسته ای ارتقا یافته‌اند. هسته‌های بیشتر به طور کلی به معنای عملکرد بهتر است و اجازه می‌دهد تا داده‌ها و جریان بیشتری از آن عبور کنند.
در ساختار داخلی خط داده، هر قسمت نقشی جدایی ناپذیر در تضمین کارایی و قابلیت اطمینان داده‌ها و انتقال نیرو دارد. بنابراین، وقتی یک کابل داده USB باکیفیت APPHONE را برمی‌دارید، می‌توانید اسرار علم و فناوری موجود در آن را بیشتر درک کنید.
درباره نمودارهای سیم کشی کابل USB بیشتر بدانید.
در دنیای دیجیتال، نمودار سیم کشی کابل USB مانند یک “کتاب تصویر” از انتقال داده است که به ما می‌گوید چگونه داده‌ها از یک مکان به مکان دیگر جریان می‌یابد. چگونه با توجه به کد رنگ کابل USB سیم کشی کنیم؟ برای سر نر پورت USB، عملکردهای مربوط به چهار آرایه پین تماس از چپ به راست عبارتند از:
- سیم زمین (GND یا GROUND): رنگ آن معمولا سیاه یا قهوه‌ای است که به عنوان سیم خنثی نیز شناخته می‌شود. مانند زمین، یک “خانه” برای کل مدار فراهم می‌کند. عملکرد آن اطمینان از پایداری پتانسیل مدار است و در نتیجه از قابلیت اطمینان انتقال داده اطمینان حاصل می‌کند.
- خط داده خواندن (Data+ یا USB Port+): معمولاً به رنگ سبز است. این خط سیگنال داده ارسال شده از دستگاه را حمل می‌کند و به دستگاه دریافت کننده می‌گوید “من مقداری داده برای ارسال به شما دارم”. به عنوان یک خط خروجی سیگنال؛
- خط داده نوشتن (Data- یا USB Port-): رنگ معمولاً سفید است، به عنوان یک خط ورودی سیگنال. سیگنال‌های داده را از دستگاه‌های دیگر دریافت می‌کند و مانند گیرنده برای گوش دادن به اطلاعات ارسال شده توسط دستگاه‌های دیگر عمل می‌کند. این دو خط داده با هم کار می‌کنند تا از جریان روان اطلاعات بین دستگاه‌ها اطمینان حاصل کنند.
- خط برق (VCC یا VBUS): معمولاً قرمز رنگ، با منبع تغذیه +5 ولت DC، به عنوان خط مثبت منبع تغذیه. این خط مانند “منبع برق” کابل USB است که برق مورد نیاز دستگاه را برای اطمینان از عملکرد و شارژ نرمال دستگاه فراهم می‌کند.
| فرم راهنمای سیم کشی کابل USB | |||
|---|---|---|---|
| پین | نام | رنگ | شرح |
| 1 | VCC | قرمز | برق +5 ولت |
| 2 | D- | سفید | نوشتن داده |
| 3 | D+ | سبز | خروجی داده |
| 4 | ID | هیچ یک | A/B دو رابط؛ A: متصل به سیم زمین؛ B: به سیم زمین متصل نیست. |
| 5 | GND | سیاه | زمین سیگنال، خنثی |
اصل نمودار سیم کشی کابل داده Micro USB با نمودار سیم کشی USB مطابقت دارد. شکل زیر کابل میکرو به HDMI را به عنوان مثال نشان می‌دهد:
نمودار سیم کشی USB TYPE C نیز بر اساس اصل پایه‌ای مدار 4 سیم است، اما به دلیل اینکه تعداد پین‌ها 24 پین است، نیاز به طبقه بندی و سیم کشی منطقی دارد.
به طور خلاصه، ساختار کابل USB مانند یک کارگاه کوچک است. هر جزء وظایف خود را انجام می‌دهد و هوشمندانه جریان و اطلاعات را به هم متصل می‌کند و به ما این امکان را می‌دهد که به اتصال یکپارچه بین دستگاه‌های مختلف دست یابیم.