Tester połączeń USB

Jednym z powodów, dla którego ponad rok temu zainteresowałem się drukiem 3D była możliwość tworzenia obudów do urządzeń elektronicznych oraz innego rodzaju elementów konstrukcyjnych. Jednym z takich prostych ale bardzo przydatnych wynalazków jest wykonany przeze mnie tester połączeń USB. Urządzenie to pozwala w łatwy sposób analizować, co dzieje się w przewodach USB w kategoriach prądu i napięcia. Dla przykładu – przy wykorzystaniu uniwersalnego miernika można nim sprawdzić, jakim prądem ładuje się telefon oraz jakie dokładnie napięcie dostarcza nasza ładowarka. Tester może być też bardzo pomocny przy tworzeniu prototypów urządzeń z interfejsem USB oraz przy rozwiązywaniu problemów z połączeniami, niekontaktującymi gniazdami itp. Bezpośrednim powodem, dla którego skonstruowałem owy wynalazek były eksperymenty z ładowaniem iPada za pomocą ładowarki firmy innej niż Apple.

Samo urządzenie jest niewielkie (jego główna część ma ok. 4 x 4 cm) i ma postać pudełka z 2 przewodami USB – z końcówką męską i żeńską:

Na górnej powierzchni znajduje się zestaw pinów, odpowiadających poszczególnym przewodom kabla. Sam kabel – krótki przedłużacz USB – jest przecięty w połowie, tak że 4 piny z jednej strony są połączone z przewodami idącymi do gniazdka, a z drugiej strony z tymi idącymi do wtyczki. Za pomocą zworek można poszczególne pary przewodów łączyć ze sobą; przy braku zworek obie strony przedłużacza są całkowicie rozłączone, przy założonych wszystkich zworkach – urządzenie zachowuje się jak zwykły kabel.

Poza pinami na górze, przyrząd zawiera na obu bokach po 2 gniazda do podłączenia końcówek miernika uniwersalnego (multimetru). Pozwala to wpiąć się miernikiem między linie zasilania USB w celu zmierzenia prądu lub napięcia:

Samo pudełko, mieszczące w środku niewielką płytkę z podłączonymi stykami, jest dopasowane do wymiarów wszystkich znajdujących się wewnątrz elementów. Zaprojektowałem je w Cubify Design i wydrukowałem w dwóch częściach z zielonego PLA:

Poniżej znajdują się zdjęcia z montażu urządzenia:

Jak wcześniej wspomniałem, wynalazku można używać na różne sposoby do pomiaru prądu płynącego przez kabel USB. Na poniższym zdjęciu widać, że telefon podłączony pośrednio do ładowarki ciągnie 0.81 ampera:

Pomiar samego napięcia wymaga podłączenia końcówek miernika po obydwu stronach urządzenia, oraz założenia wyjętej wcześniej zworki. Jak widać ładowarka utrzymuje napięcie nieco powyżej 5V:

Jednym z dodatkowych zastosowań wynalazku jest bezpieczne ładowanie telefonów z publicznie dostępnych portów USB lub z niezaufanych komputerów. Teoretycznie może się zdarzyć, że po podłączeniu komórki do jakiegoś gniazdka USB urządzenie po drugiej stronie będzie próbowało odczytać z telefonu jakieś dane. Mimo stosowanych zabezpieczeń w oprogramowaniu telefonu, pełne bezpieczeństwo daje dopiero odłączenie przewodów do transmisji danych. Istnieją nawet odpowiednie przejściówki o trafnej nazwie kondom USB” blokujące ewentualny odczyt informacji. Za taki “kondom” może robić też wyżej opisane urządzenie – należy w tym celu po prostu wyjąć dwie środkowe zworki spinające linie danych.