2024-01-28

自製 USB測線器

之前提及在下要處理大量 USB線,但每次都要借用 USB裝置 來測試非常不方便
一來需要借用 電腦 或 智能電話 才能測試,二來操作不良可能會損壞 USB裝置 ,因小失大更得不償失
因此在下嘗試製作一個能夠檢查 USB線路 的裝置

在下曾經將 USB線 兩端分別連接到對應的 USB插口
再用 萬用標的蜂鳴器功能檢查 兩端USB插口 的引腳,如果線路接通蜂鳴器便會響

雖然這種方法可行,但要懂得區分每支引腳的用途,還要使用萬用標檢查,非常不方便
因此計劃製作一個只需要接駁 USB線 ,不需要特殊技術及工具便可以顯示基本檢查結果的工具

麵包板測試

電路圖及測試

電路圖能夠快速透過線條及符號便能設計簡單概念電路
而且網上亦有大量只需要免費、開源的網頁應用便能做到效果
因此在下繪製 電路圖及測試其效果

線路原型

在下考慮到想方便區分線路,因此使用與 USB線對相應的LED的顏色
而由於不存取黑色光,因此使用比較深色的藍色代替黑色
(紫色線路用作 模擬USB線路)

實際線路

實際線路比線路原型用較少線路

連接電源線,黃色LED會亮著,表示可以測試 USB線路

測試效果

在下以一條聲稱 Micro USB Type-B 插頭能正反都能連接的 USB線 為測試例子
將 USB線 連接後,按下按鈕,紅白綠藍LED 都亮著,表示 USB線 中的 VCC, D-, D+, GND 線路都能夠連接

當 Micro USB Type-B 插頭反轉連接後,只有 白綠藍LED 亮著,但 紅LED 沒有亮著,即是 VCC 線路無法連接
即是這條 Micro USB Type-B 插頭雖然能夠反轉連接,但 VCC 沒有接通,即是連基本的通電功能都沒有

萬用板測試

電路圖及測試

同樣繪製 電路圖及測試其效果
考慮到連接後不需要立即通電使用,接駁 USB線 後不需要立即檢查,避免接駁不良而產生危險
因此在電路圖上加入 開關掣 及 按壓按鈕 作為緩衝操作

線路原型

由於在下節省成本,因此使用 8cm x 2cm 萬用板,所以設計線路原型時,是以 28爛 6列 的通孔數量為基礎
(由於 LED 及 USB 的圖示佔據太多畫面,因此用引腳座代替;而 USB外殼的固定腳則以藍色圓形表示)

實際線路

在下沒有仔細記錄每個焊接步驟,畢竟只是根據線路原型焊接跳線或零件
但焊接零件時,最好會由小至大、由內至外的次序焊接,否則焊接時很易容影響附近的零件

檢查器暫時只支援 USB 2.0 ,並由 USB Type-A 連接到:

  • USB Type-B
  • Mini USB Type-B
  • Micro USB Type-B
  • USB Type-C

由於避免連接電源立即通電,因此附加開關切換器
(切換到 黃色LED 方向為啟動)

測試效果

與 USB 2.0 線芯顏色相應的 LED顏色

補充資料

由於在其中一個朋友視力不好,但對這件工具都有興趣,因此在下以 蜂鳴器 代替 LED
而這位朋友亦絕少需要使用 USB Type-B 的裝置,因此將其省卻

使用蜂鳴器的 USB測線器

線路連接基本上與 LED版本 相同

在下這次使用 SMD電阻 及 SMD LED 焊接,減少使用空間
但由於 SMD零件 沒有引腳,要連接線路又需要用額外導電體連接
零件太細小,焊接時比較難控制位置,而且加熱時間過長又擔心零件會損壞
其實會比較麻煩,但還是需要學習焊接 SMD零件

由於在下使用的蜂鳴器能支援 5V ,因此可以減省電阻焊接
但於由於沒有電阻,過高電壓會燒毀蜂鳴器
(懶惰的代價)

VCC D- D+ GND

如果通電連接 USB線 後立即鳴響,會非常嘈吵,亦無法得知哪條線芯正常與否
因此在下將線芯連接到按壓按鈕,對應線芯功用
順序的按鈕為:

  1. VCC
  2. D-
  3. D+
  4. GND

開啟電源 並 接通USB線 後,按下對應按鈕會令蜂鳴器蜂響

總結

由於其中一端的 USB插口 全部引腳都焊接在一起,因此只適合檢查 USB線
如果接駁 USB裝置 或 USB線路另一端連接到其他電子裝置 ,有機會燒毀連接裝置,甚至燒毀宿主裝置

由於在下沒有 Lightning插口,因此無法焊接及測試 Lightning線
另外官方的 Lightning線 有晶片焊接,避免損壞晶片,在下亦不建議連接 Lightning線

在下測試 USB線 時,發現不少接觸不良的接頭,尤其 Micro USB Type-B 的接頭最嚴重
稍微震動或郁動,連接便會中斷
這個工具其實很早已經有,類似 RJ45測線器 可以簡單方便地 測試線路的情況
但自己製作又是另一種體驗

參考資料

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