¿Agregar resistencias de 90 ohmios al cable USB de bricolaje?

Recién comencé con la electricidad hace unos meses, pero ahora estoy obsesionado pero todavía tengo MUCHO que aprender. Lo que estoy haciendo es esencialmente prueba y error.

Necesitaba un cable USB más largo para una impresora, así que tomé un cable USB que tenía, lo corté cerca de cada extremo y luego tomé los 4 cables más gruesos que pude encontrar y los conecté a los conectores/extremos USB. Mi idea era simplemente cuanto más grueso mejor, cuanto menor resistencia mejor. ¡Pero no funcionó! La computadora no reconoció la impresora.

Leí un poco más sobre USB y luego vi algo sobre la necesidad de una impedancia de 90 ohmios (imped... ¿qué?). Lea un poco más y aprendió que la impedancia es algo así como la resistencia de CA. Después de eso, conecté una resistencia de 10 ohmios a D+ y una resistencia de 20 ohmios a D- (no 90 ohmios, lo sé, pero eso es todo lo que tenía). ¡Luego probé el cable nuevamente y milagrosamente funcionó! Estaba bastante confundido de que una menor resistencia no siempre es mejor en un cable.

diseño

Mi pregunta es si mi pensamiento es correcto cuando pienso que al medir un cable USB de bricolaje con un multímetro, la resistencia (una especie de impedancia) debería estar lo más cerca posible de 90 ohmios.

Se agregó información adicional después de preguntar

  • La longitud del cable es de unos 2,5 metros (menos de los 5 metros máximos).
  • Medí con un multímetro antes y después de agregar las resistencias y + conectado a +, - a -, D+ a D+, D- a D-, así que creo que el "cableado" es/fue correcto. Sin embargo, no es del todo improbable que la conexión se haya soltado y algo se haya caído, pero no es que me haya dado cuenta.
  • Mi cable extendido funciona casi todo el tiempo, excepto que a veces, al encender la impresora, una tarjeta de red USB conectada a la misma computadora (que la impresora) deja de funcionar o se desconecta, por lo que tengo que quitarla y volver a insertarla y funciona. de nuevo (así que no hay daño permanente;)). Y a veces (después de un largo tiempo de inactividad) mi computadora pierde la conexión con la impresora (al menos no imprime bajo comando) y eso se soluciona apagando la impresora y volviéndola a encender.
No. Es superficial. Busque coincidencia de impedancia. Los cables tendrán cero o algunos mOhms de resistencia
Lo que esta pregunta realmente necesita es una respuesta sobre la impedancia característica del cable y los efectos de la línea de transmisión...
@Umar: No entiendo. ¿Yo agregando las resistencias y de repente no es por las razones que creo (es decir, que la impedancia se acerca a los 90 ohmios)?
Las respuestas de @brhans SE no pretenden ser libros.
@brhans: Eso suena complicado (para mí). He leído un poco sobre eso, pero lo que he encontrado actualmente está por encima de mi nivel.
Si bien definitivamente no está de acuerdo con la especificación, las resistencias en serie pueden ayudar a absorber los reflejos que resultan de un desajuste de impedancia, por lo que no es del todo inconcebible que hayan convertido una configuración que no funciona en una que apenas funciona. Sin embargo, también es posible que haya tenido un error de cableado que, por cierto, se corrigió al mismo tiempo que agregó las resistencias. USB no es un estándar de larga distancia: si desea superar los límites no repetidos, compre un cable largo o ensamble uno con un cable diseñado para ese propósito, e intente evitar empalmes o conexiones que no estén cerca de un final.
@ChrisStratton: ¡Gracias! "que por cierto se corrigió al mismo tiempo que agregó las resistencias", eso no es del todo impensable. "cable destinado a tal fin, y tratar de evitar cualquier empalme" veo. Supongo que si quiero llegar más lejos, necesito comprender y medir cosas como los reflejos de la señal y aprender sobre las características del cable, lo que probablemente requiera más tiempo y quizás también equipo. O simplemente conformarse con este "apenas funciona".
Incluso es posible que haya podido hacer que funcione simplemente girando las líneas de datos (una vuelta cada pocas pulgadas). Y posiblemente usando un cable más delgado para las líneas de datos, si ha usado cables realmente gruesos. Puede tener empalmes, pero no "talones" (como la forma ingenua de torcer los dos extremos desnudos para unirlos). Las uniones tienen que ser una línea recta. He ejecutado con éxito USB a través de cables que no son USB antes, pero solo en distancias cortas.
@pjc50: ¡Gracias! Pero no entiendo por qué y si eso funcionaría. Después de leer en.wikipedia.org/wiki/Twisted_pair , veo que el par trenzado se usa para minimizar la sensibilidad a la EMI (y también para reducir la EMI creada/emitida por el par), así que supongo que eso mejoraría mi cable SOLO si tengo un problema debido a EMI (que puedo tener o no). ¿Por qué un cable más delgado podría resolver mi problema? No lo sé (¿debido a la mayor resistencia de un cable más delgado y, por lo tanto, a una mayor impedancia?)
Un cable trenzado más delgado es mejor para el "efecto piel", aunque no estoy seguro de que eso sea lo importante aquí.

Respuestas (3)

Los cables USB no son simplemente "4 hilos". Tienen ciertas propiedades que deben cumplirse para que las señales de datos puedan viajar a través del cable. Sus cables gruesos no tendrán las propiedades correctas, lo que hará que las señales de datos no viajen correctamente, sino que se suprimirán y reflejarán, lo que provocará que la conexión USB falle.

Gracias. Este es/fue probablemente mi malentendido fundamental. La mayor parte del cableado que he hecho es con cables de puente en un Arduino y luego no he necesitado pensar en las diferentes características de los cables, y tampoco he leído a nadie hablar sobre las características de los cables de puente en proyectos (simples) de Arduino. Quiero decir, si usa una placa de prueba, habrá empalmes por todas partes. Supongo que las características del cable a veces son casi completamente irrelevantes, pero a veces son muy relevantes (por ejemplo, cables USB...) dependiendo de para qué se utilice el cable.
Exactamente, USB funciona en frecuencias de señal donde las propiedades del cable comienzan a ser importantes. Las señales desde/hacia un Arduino son significativamente más bajas en frecuencia y las distancias son más pequeñas, por lo que las propiedades del cable importan mucho menos.

Puede encontrar útil esta pregunta anterior: Pregunta de impedancia USB personalizada .

Esencialmente, su problema es que la impedancia no es resistencia (en el sentido más general). Más bien, la resistencia es impedancia en CC y frecuencias ligeramente más altas. Dado que USB2 envía datos a 480 Mbit/seg (pico), debe considerar cuestiones de inductancia y capacitancia en frecuencias de GHz. No solo eso, estos problemas deben aplicarse a toda la longitud del cable, por lo que se convierten en cuestiones de geometría y espaciado, en lugar de solo agregar un par de componentes.

¡Gracias! No he pensado en absoluto en la capacitancia y la inductancia del cableado.

Para su cable USB, necesita una impedancia diferencial de 90 ohmios entre las líneas y 45 ohmios en la impedancia del cable de un solo extremo.

Creo que es un proyecto difícil para un principiante, un proyecto más simple podría ser implementar una pista USB en una PCB, pero aún así es bastante difícil y no trivial.

Para PCB, puede usar el kit de herramientas de PCB de Saturn que le permite calcular la impedancia diferencial.

Gracias. mmm Entonces, la cosa de 90 ohmios es ENTRE cables (en otras palabras: los cables DEBEN afectarse entre sí y no estar totalmente aislados entre sí). Entonces, si la impedancia se mide en un cable USB correcto, ¿la impedancia en un solo cable (en aislamiento) (por cierto, solo D +, D- o también las líneas de alimentación) idealmente debería ser de 45 ohmios? Y, solo adivinando aquí, ENTRE los cables debe ser como en un cable coaxial, es decir, no puedo simplemente agregar una resistencia de 90 ohmios entre los cables. Pero... podría intentar divertirme con una resistencia de 90 ohmios conectando D+ y D- al cable y ver qué sucede y si funciona mejor.
La impedancia diferencial está determinada por la geometría del cable, el ancho, la distancia entre los cables, la elección del conductor, el dieléctrico entre los 2 cables. Es causado por la alta frecuencia y requiere mucho más que conocimientos básicos de electrónica.
Es un problema complejo que requiere simulación con software como FEMM o Matlab. Además, necesita un buen conocimiento sobre el diseño de alta frecuencia.
Aha "impedancia diferencial". Veo. Al menos ahora entiendo mejor cómo NO hacerlo y por qué no funciona perfectamente.
La impedancia no es resistencia, la impedancia se refiere a la relación VI en un sistema dinámico (frecuencia). La resistencia es la relación VI en un sistema estático (DC).
Si lo veo. Pero si uno solo tiene una resistencia, entonces la impedancia es lo mismo que la resistencia (pero con capacitancia e inductancia es diferente y (para mí) más complejo/complicado) según tengo entendido. (Y luego está este problema de reflexión de la señal en CA también, o algo así).
Sí, en ese caso particular, pero la impedancia se hace principalmente para describir un sistema dinámico en una ecuación lineal. Fíjate en la relación VI de un cap o una inductancia, es un sistema dinámico. Entonces, la impedancia es una herramienta matemática para representar un sistema dinámico en un sistema lineal.
La reflexión de la señal ocurre a alta frecuencia. Está más relacionado con la transmisión de ondas y el electromagnetismo que con la electrónica.
¿Agregar resistencias de 90 ohmios al cable USB de bricolaje?
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