Verstehen der USB-Spezifikationen für die Auswahl der richtigen Kabel, Stecker und Buchsen

USB-Kabel (Universal Serial Bus), -Stecker und -Buchsen werden in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt, z. B. in industriellen Sensoren, Steuerungsmodulen, digitalen Beschilderungen, Kassenterminals und vielem mehr. Der Schlüssel zur Integration des richtigen Produkts in eine Anwendung liegt darin, zu bedenken, dass die verschiedenen Generationen von USB-Komponenten die Leistung direkt beeinflussen.

USB ist seit langem der Standard für den Anschluss von Tastaturen, Mäusen, Kameras, Handy-Ladegeräten, Computern und Wandadaptern. Diese Anschlüsse werden zur Übertragung von Daten und Strom zwischen Geräten verwendet. Frühe USB-Kabel und -Stecker konnten Daten nur mit langsamen Geschwindigkeiten von bis zu etwa 12 Mbit/s übertragen, bis im Jahr 2000 USB 2.0 eingeführt wurde. Zu diesem Zeitpunkt begann das Streben nach höheren Gerätegeschwindigkeiten schnell zu wachsen.

In diesem Artikel werden die notwendigen detaillierten Kenntnisse über die verschiedenen Arten von USB-Steckern und -Kabeln sowie deren Fähigkeiten erörtert, um die Informationen zu liefern, die für die richtige Auswahl für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind.

USB-Versionen und ihre Möglichkeiten

USB 2.0 bietet seinen Nutzern 480 Mbit/s, eine Geschwindigkeitssteigerung um mehr als das 40-fache des ursprünglichen USB-Angebots in den 1990er Jahren, das nur 12 Mbit/s bewältigen konnte. Die neuere Version verfügte über vier Anschlussdrähte und konnte Geräte mit einer Kabellänge von bis zu 30 Metern miteinander verbinden. Obwohl sie für eine schnelle Datenübertragung geeignet waren, konnten diese Kabel keine Videosignale übertragen. Die Steckverbinder und Kabel können einen Strom von bis zu 500 mA aufnehmen, was bei der älteren Version nicht möglich war. Das vieradrige Kabel verwendete weiße und grüne Adern für die Datenübertragung, während rote und schwarze Adern für die Stromversorgung verwendet wurden - rot für 5 Volt und schwarz für die Masse. USB 2.0 ist leicht an der schwarzen Innenseite des Anschlusses zu erkennen. Diese aktualisierten USB-Funktionen ermöglichten seinerzeit eine größere Flexibilität bei verschiedenen Anwendungen und sind auch heute noch relevant.

Acht Jahre nach der Einführung von USB 2.0 war dann USB 3.0 verfügbar. Die Version 3.0 bietet den Nutzern sogar noch höhere Datengeschwindigkeiten - genau genommen die 10-fache Geschwindigkeit - und gilt als SuperSpeed-Variante. Diese Kabel und Steckverbinder können Videodatenübertragungen unterstützen. Die USB3.0-Kabel und -Steckverbinder wurden für eine Datenübertragungsgeschwindigkeit von 4800 Mbit/s (fast 5 GB) entwickelt. Diese superschnelle Übertragungsgeschwindigkeit ist sehr nützlich, wenn es um die Sicherung oder Übertragung großer Datenmengen auf und von einer Festplatte oder einem Controller geht. Die zusätzlichen Drähte werden für die gleichzeitige Kommunikation in beide Richtungen verwendet. Professionelle Fotografen sind an der Verwendung von USB3.0-Anschlüssen interessiert, da sie hochauflösende Bilder zwischen mehreren Geräten übertragen und auf Highspeed-Netzwerkcomputer hochladen müssen.

Die USB3.0-Version war zwar schneller, konnte aber nur über maximal 18 Meter lange Kabel mit Geräten verbunden werden. Die Neun-Draht-Anschlüsse anstelle der Vier-Draht-Anschlüsse von USB 2.0 boten die richtige Umgebung für die höhere Geschwindigkeit und Bandbreite, die die Geräte bewältigen mussten. Die Technologie ermöglichte außerdem, dass die Kabel und Steckverbinder mit einer Stromstärke von bis zu 900 mA kompatibel sind und eine höhere Energieeffizienz für den Einsatz mit stromhungrigen Geräten bieten.

Beachten Sie, dass die Standardsteckverbinder für USB 2.0 und die Standardsteckverbinder für USB 3.0 völlig unterschiedliche Spezifikationen aufweisen. Achten Sie darauf, dass eine Anwendung auf die spezifischen Fähigkeiten der USB-Stecker und -Kabel abgestimmt ist, die Sie verwenden möchten. USB2.0-Anschlüsse sind daran zu erkennen, dass USB2.0-Anschlüsse schwarz sind. USB3.0-Anschlüsse hingegen sind blau. USB3.0-Komponenten sind abwärtskompatibel und funktionieren auch mit anderen USB-Versionen, z. B. USB 2.0. Die Verbindung ist dann jedoch auf die maximale Geschwindigkeit von USB 2.0 beschränkt. Etwa 2012 wurde USB 3.0 in allen neuen Computern verwendet und wurde zum Produktionsstandard. Diese Komponenten sind in den meisten Branchen zu finden, in denen USB-Kabel zum Anschluss von Sensoren und Messwertgebern an Daten-Hubs, Steuerungen und Computer verwendet werden.

USB-Kabel und -Kabelkonfektionen

GlobTek, Inc. bietet ein umfassendes Angebot an USB-Kabeln und -Kabelkonfektionen in verschiedenen Konfigurationen und Kombinationen an, einschließlich nicht standardisierter Konfigurationen, die auf den spezifischen Anwendungsanforderungen der Kunden basieren.

Das gesamte Sortiment an USB-Kabeln entspricht den Standards USB 2.0, USB 3.0 und/oder USB 3.1 und ist in einer Vielzahl von geschirmten und ungeschirmten Längen erhältlich. Zudem sind weitere Kabelsteckeroptionen erhältlich, wie z. B. Gleichstromstecker und stumpf geschnittene oder abisolierte und verzinnte Anschlüsse. Die Kabel sind entweder mit halogenfreiem PVC oder TPE ummantelt. Darüber hinaus sind auf Anfrage auch kundenspezifische USB-Steckverbinder mit zusätzlichen Funktionen erhältlich.

Für Kabel und Konfektionen bietet GlobTek, Inc. eine große Auswahl an Längen ab 100 mm an, sowie mehrere Farben für den Einsatz in empfindlichen Geräten, bei denen eine schnelle visuelle Identifizierung ein definitives Plus ist. Viele handelsübliche Produkte sind mit bereits installierten Standardanschlüssen, -steckern und -buchsen erhältlich.

USB-Typen erfüllen in den meisten kommerziellen und industriellen Umgebungen bestimmte Zwecke. USB Typ-A wird zum Beispiel bei Steckdosen und Computern zum Aufladen von Geräten verwendet. Da diese Steckverbinder und Kabel, wie z. B. das in Abbildung 1 gezeigte USBA2C1MOUSBCR, nur in einer Richtung in den Geräteanschluss eingeführt werden können, können sie nicht falsch angeschlossen werden. USB-Typ-B-Anschlüsse werden häufig für den Anschluss von Peripheriegeräten wie Druckern, Scannern und externen Festplatten an einen Computer oder Controller verwendet. Diese Steckverbinder sind nicht so verbreitet wie die für den allgemeinen Gebrauch verwendeten.

Abbildung 1: Abgebildet ist das USBA2C1MOUSBC(R) für USB 2.0, ein 1,00 Meter langes ungeschirmtes Kabel mit Typ-A-Steckverbinder auf Typ-C-Steckverbinder. USB-Typ-A-Steckverbinder können nur in eine Richtung in den Geräteanschluss eingesteckt werden, sodass sie nicht falsch angeschlossen werden können. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Produkte wie das in Abbildung 2 gezeigte USBCM302M0MICBMMBKR werden für mobile Geräte wie Mobiltelefone, Tablets, MP3-Player und Kameras sowie für tragbare Messgeräte oder Steuereinheiten in der Industrie verwendet. Mit dem USB-Typ-B-Mikro können Daten gelesen werden, ohne dass sie an einen Computer angeschlossen sind, z. B. bei Flash-Laufwerken oder Speichersticks, die direkt an ein Gerät angeschlossen sind. Ähnlich wie bei den Typ-A-Steckern lassen sich diese Stecker nur in eine Richtung in den Anschluss einstecken und können bei Nichtbeachtung beschädigt werden.

Abbildung 2: Das abgebildete USBCM302M0MICBMMBKR (USB-Typ-B-Mikro-Stecker auf Typ-C-Stecker) mit 2,00 Meter abgeschirmtem Kabel, wird häufig verwendet, um Geräte direkt an Flash-Laufwerke oder Speichersticks anzuschließen, ohne dass eine Verbindung über einen Computer erforderlich ist. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Die neueste Steckverbindervariante ist USB Typ-C. Diese Steckverbinder und Kabel, wie z. B. das in Abbildung 3 gezeigte USBCM311M0USBCMMMWHR, sind speziell für Highspeed-Datenübertragungen und einen höheren Stromfluss ausgelegt, so dass Geräte schneller geladen werden können. Im Gegensatz zu anderen USB-Anschlüssen kann der USB-Typ-C in beiden Ausrichtungen in ein Gerät eingesteckt werden.

Abbildung 3: Das USBCM311M0USBCMMMWHR ist ein abgeschirmtes, 1 Meter langes Kabel (USB-C-Stecker auf USB-C-Stecker), das Datenraten von 10 Gbit/s verarbeiten kann. (Bildquelle: GlobTek, Inc.)

Fazit

USB-Steckverbinder und -Kabelkonfektionen sind ein fester Bestandteil des täglichen Lebens. Diese Produkte haben in fast jedem Haushalt Einzug gehalten, um Laptops und Desktop-Computer mit mehreren Peripheriegeräten zu verbinden und um Mobiltelefone und Tablets an Stromquellen anzuschließen. USB-Komponenten werden auch in der Automatisierungstechnik eingesetzt, wo eine schnelle Datenübertragung zwischen Computern und entfernten Sensoren und Messwertgebern unerlässlich ist. Die Zertifizierungen und das Engagement für Qualität machen GlobTek zu einer zuverlässigen Quelle, die den Anforderungen von Verbrauchern und Herstellern gleichermaßen gerecht wird.