2023-11-18

自製附有開關掣的 USB連接器

最近經常需要測試一些 USB裝置 ,但經常要拔插覺得非常麻煩
而且亦擔心經常拔插會損壞 USB插頭插孔,因此在下打算製作一個附有開關掣 USB裝置 的連接器
方便不需要經常拔插只需要切換開關便可以讓 USB裝置 中斷或重新連接

測試用零件

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測試用的 USB 2.0 Type-A 插頭
在下使用對應顏色的引腳焊接,方便以視覺便可以立即區分引腳用途

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測試用的 USB 2.0 Type-A 插孔
同樣以對應顏色的引腳焊接

線路原型
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附有開關掣的 USB連接器 只需要將提供電源的 VCC線路 中斷,當需要連接 USB裝置
VCC線路微開關掣 連接便可以達到效果

另外在下希望能夠辨識 VCC線路 連接與否,因此附加 LED 來識別狀態
當 VCC線路 中斷時, LED 便會熄滅;連接時, LED 便會亮著

實際線路
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由於沒有特別零件及設計,線路原型與實際線路相同

測試效果
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雖然測試結果正確,但麵包板佔據空間很大,要正式將工具投入工作並不方便
因此在下嘗試將線路焊接到萬用板上

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使用 2cm x 8cm 萬用板,有 6列28欄,即是總共有 168個通孔

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由於會將零件焊接到萬用板,在下避免浪費,因此不會使用 測試用的 USB Type-A 插頭插孔
在下改用原始的 USB Type-A 插頭插孔

實際製作

線路原型
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實際製作前還是先繪製線路原型,畢竟需要將零件焊接

問題
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在下將 USB Type-A 插頭安置在萬用板其中一端

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4支引腳剛好能夠穿過通孔

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但背面則沒有受力點能夠讓 USB插頭的外殼 固定

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而 USB Type-A 插孔則安置在相對的位置,插頭與插孔保留一些空間焊接線路及零件

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但 USB插孔外殼的固定腳 卻因為太粗無法穿過通孔

不論插頭及插孔都有一些安裝問題,需要稍作加工才能正確使用

焊接
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雖然已經將 USB插頭 4支引腳 焊接到通孔,但由於沒有通孔讓外殼焊接
拔插時,4支引腳會承受所有壓力,經常拔插引腳很快便會折斷

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要避免發生,必須增加受力點,將壓力分散
使用銅線加長,將 USB外殼 延伸到通孔焊接
不過,即使延伸到通孔,但因為位置與4支引腳相近,所以4支引腳仍然會承受不少壓力

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因此在下直接將背面的焊墊焊接到 USB外殼底部
當拔插 USB 時,可以用整個 USB外殼 來承受壓力

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而 USB外殼的固定引腳 由於太粗,需要打磨、削走大概半支固定腳才能穿過通孔

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其餘零件都是一般焊接方法即可

實際線路
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因為想節省資源,所以將零件的引腳當作跳線焊接
在下將所有線路都焊接在背面,感覺比較美觀;亦以顏色跳線連接引腳,方便辨認用途

測試效果
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測試結果與使用麵包板的結果相同

總結

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由於沒有金屬的位置無法將焊錫沾附,因此在下將銅線繞成長方形,焊接到萬用板的焊墊
再將銅線焊接在 USB外殼 ,再將焊錫填滿整個長方形銅線範圍,意想不到地穩固

由於在下使用 的 USB插頭插孔都是 USB 2.0 版本,因此最多只支援 USB 2.0 的效能
由於 USB 3.0 Type-A 的插頭沒有通孔版本,如果要支援 USB 3.0
必須繪製及印刷電路板,製作的成本及時間便會比較高
可能將來有需要的話,再製作支援 USB 3.0 的開關掣

坊間都有不少具備開關掣的 USB延長線,價錢大約30元左右
由於在下已經擁有這些零件,因此想嘗試自行製作,所有零件大約2元港幣,製作時間大約30分鐘

參考資料

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