¿Por qué los conectores USB solo encajan de una manera?

La MAYORÍA de los conectores del mundo solo permiten una orientación mecánica.

Los que no tienen una orientación específica suelen ser "concéntricos", como los familiares enchufes de 2,5/3,5/6 mm en los auriculares y similares. Cuando estos tengan más de 2 conductores, los contactos para los conductores en el extremo interior del enchufe se desplazan sobre los conductores para el extremo de la punta a medida que se insertan los enchufes. Se debe tener cuidado para garantizar que estas conexiones falsas a corto plazo no causen problemas.

Los conectores de alimentación de CA en algunos sistemas pueden ser insensibles a la polaridad, pero esto puede generar problemas de seguridad cuando existe alguna diferencia en el atributo entre los dos contactos además de su capacidad para proporcionar energía. por ejemplo, en muchos sistemas, la red eléctrica está referenciada a tierra con un conductor esencialmente al potencial de tierra. La inversión de los dos contactos aún conduciría a una conexión de alimentación funcional, pero puede pasar por alto los sistemas de protección y seguridad.

PERO la gran mayoría de los sistemas de enchufes y enchufes son sensibles a la orientación.
Considere los enchufes para teclados y ratones (DB9, PS/2, ahora USB), cualquier enchufe de alimentación de 3 pines, conectores de alimentación de remolque, conectores de teléfono y red (RJ10, RJ11, RJ45, ...), XLR/Cannon y audio similar conectores, conectores de video para monitores ("IBM"/Apple/Otros), conectores SCART AV, DMI, ...
La gente está bien acostumbrada a esto.
¿Por qué USB debería ser diferente?

PERO, el USB de tamaño completo tiene dos conectores de alimentación y dos conectores de señal. Las conexiones de señal Rhe podrían intercambiarse fácilmente.
Pero intercambiar las dos conexiones de alimentación implica enrutar las señales +ve y -ve correctamente.
Esto podría hacerse con un puente de diodos y dos diodos, pero la caída de voltaje de alrededor de 1,2 voltios representa una pérdida de alrededor del 25 % del voltaje y una pérdida de potencia inmediata del 25 %. Esto podría abordarse con conmutación automática mecánica, esencialmente relés, o con interruptores electrónicos de baja caída de voltaje (MOSFET u otros), pero el costo y la complejidad no se justifican en vista de la facilidad de "simplemente enchufarlo correctamente".

En los sistemas Mini y Micro USB con potencialmente más conductores, esto podría haberse solucionado con arreglos redundantes de contactos, pero eso desperdicia recursos potenciales (tamaño o contactos) y aún así solo da como resultado dos alineaciones posibles, con una rotación de 180 grados. Todavía no podía insertarlo alineado con el lado largo vertical o en ángulo.

Súper solución:

Para el conector definitivo, considere estos dos conectores hemafroditas completamente simétricos y funcionalmente simétricos.

• Estos no solo se pueden orientar en dos orientaciones rotatorias, sino que no hay un conector "macho" o "hembra": tanto el "enchufe" como el "enchufe" son idénticos.

Este esquema se puede extender a más conductores utilizando un arreglo coaxial. Este es un conector General Radio GR874. Si alguna vez te encuentras con algo usando estos, puedes estar bastante seguro de que estás en presencia de la grandeza :-).

Muchos muchos más de lo mismo

Tres razones:

1. Compatibilidad
   con versiones anteriores El estándar USB se inició en 1994 y la versión 1.0 se hizo oficial en 1996 . DB-25 (para "D-subminiatura", no en serio) era el puerto de impresora estándar. Todo desde esa fecha sigue siendo retrocompatible con la especificación original. Hacer que el conector sea omnidireccional sería una incompatibilidad, lo cual es inaceptable para la organización de estándares que regula el USB.
2. Costo
   Como lo mencionó mikeselectricstuff , esto agregaría costo y/o tamaño adicional. El tamaño es un objetivo de diseño de USB (como lo demuestra la tendencia de USB-B a USB-mini a USB-micro), y el costo es siempre un objetivo de diseño.

3. Colocación del logotipo
   No, de verdad. La especificación USB exige que todos los cables compatibles coloquen el tridente USB:
   en la parte superior del conector. Aquí hay una referencia semioficial :

   El tridente USB estándar debe estar en la parte superior de ambos enchufes, como se describe en el capítulo 6 de la especificación USB 2.0.

   Tendrás que comprar la especificación USB si la quieres directamente de la boca del caballo. (Dicho sea de paso, ¡considero que es un lenguaje muy apropiado para aplicar a las organizaciones de estándares que no publican sus estándares de forma gratuita!) Si el conector fuera reversible, la marca podría no ser visible, o la marca tendría que estar en ambos lados, lo que haría descontentos a los fabricantes de cables.

Por cierto, el último punto, si bien puede parecer bastante quisquilloso por parte de la organización de estándares USB para exigirlo, es útil . Como se describe en este artículo de Lifehacker , puede determinar de qué manera conectar el cable USB buscando el tridente y orientando este "hacia arriba". A menos, por supuesto, que esté oscuro y no puedas ver el tridente... en cuyo caso te recomiendo que enciendas las luces y te muevas a una posición donde puedas ver lo que estás haciendo.

También hay una razón que no se ha mencionado, y está relacionada con el concepto de poka-yoke (gracias a mi amigo que estudia ingeniería industrial).

El principio es que los conectores bien diseñados no deben dejar lugar a la ambigüedad, especialmente cuando se trata de fallas potenciales o riesgos de seguridad. Parafraseando la ley de Murphy,

Si hay alguna forma de hacerlo mal, él (alguien) lo hará.

como el disquete viejo, que entra en el agujero solo en una dirección, y también las tarjetas SD, un buen diseño implica también que el usuario final casi no tiene posibilidad de conectarlo incorrectamente, e idealmente no debería tener ninguna duda.

Esta no es la razón por la que no se conecta simétricamente, pero dado que tiene una orientación, está hecho de tal manera que no se puede conectar de forma incorrecta.

Entiendo las otras respuestas aquí, y también estoy de acuerdo en que este es un inconveniente importante. Diseñé un conector omnidireccional de 4 pines que solo usa contactos 2x para lograr las 4 orientaciones posibles.

Echar un vistazo:

Porque agregaría un costo innecesario. La gran mayoría de los conectores son direccionales, y proporcionar uno omnidireccional probablemente causaría confusión, ya que la gente pensaría que es necesario enchufarlo de una manera particular.

Desde agosto de 2014, USB tiene un nuevo conector "Tipo C" que es totalmente reversible, además de tener límites de potencia más altos, pines para señales de video (ya no se necesitan puertos "MHL" en teléfonos celulares que en su mayoría solo son compatibles con micro- USB) y velocidades de transferencia USB SuperSpeed ​​(hasta 10 Gbps).

http://www.usb.org/press/USB_Type-C_Specification_Announcement_Final.pdf

Los pines USB heredados tienen contactos paralelos en ubicaciones simétricas en ambas caras del conector, para permitir cables convertidores para dispositivos antiguos que no pueden realizar la detección de orientación. Los nuevos pines también se colocan en ubicaciones simétricas, pero en lugar de acortar sus reflejos, la polaridad se detecta automáticamente (probablemente con la ayuda de los pines heredados de orientación invariable).

Estos conectores se están volviendo populares con bastante rapidez, por lo que los conectores que se ajustan de una sola manera pronto serán solo un recuerdo.

Los dispositivos de cliente USB dependen de la fuente de alimentación de los hosts USB.

Cita de Wikipedia:

Los conectores estándar se diseñaron deliberadamente para aplicar la topología dirigida de una red USB: conectores de tipo A en dispositivos host que suministran energía y conectores de tipo B en dispositivos de destino que reciben energía. Esto evita que los usuarios conecten accidentalmente dos fuentes de alimentación USB entre sí, lo que podría provocar corrientes peligrosamente altas, fallas en los circuitos o incluso incendios. USB no admite redes cíclicas y los conectores estándar de dispositivos USB incompatibles son incompatibles. Wikipedia

No puedo ver por qué no tampoco.

Tengo una unidad flash USB que no tiene carcasa metálica; es solo un rectángulo de plástico que va en la ranura del host. Es menos robusto que con, pero obviamente más barato de fabricar. Cabe en las ranuras de host USB en ambos sentidos, pero con solo un conjunto de pines, tiene una orientación requerida.

Entonces, si pusiera un conjunto de contactos en el otro lado del dispositivo y lo cruzara con los existentes, no importaría en qué orientación lo conecté. Luego coloque un tridente en /ambos/ lados de la cosa. Lo mismo funcionaría para los cables, no solo para las tarjetas de memoria.

Las desventajas que puedo ver son: - Disminución de la robustez del cable y la conexión, pero los cables son reemplazables y desechables de todos modos - Mayor costo de fabricación para contactos + cruce - aunque esto se compensaría un poco (quizás por completo) al no tener la carcasa de metal. Además, estaría dispuesto a pagar $ 5 más por un cable bidireccional genial de todos modos

¡Simplemente funcionaría, y muchas vidas mejorarían, de una manera muy pequeña, pero con mucha frecuencia!

Edito: Ah. Sandisk tiene una patente sobre él. http://www.google.com/patents/US7666035?printsec=drawing#v=onepage&q&f=false