¿Por qué los conectores USB sólo encajan en un sentido?

Question

¿Por qué los enchufes USB sólo encajan de una manera en los puertos USB?

Perdona mi ignorancia, pero hay varios tipos de enchufes que son "omnidireccionales" y no tienen que estar orientados de una manera determinada para encajar en el enchufe correspondiente (según la forma). En el caso del USB, cuando intentas enchufar uno a ciegas, puede ser un poco molesto si lo intentas hacer al revés.

Supongo que esto tiene que ver con los pinouts, pero entonces, ¿por qué el estándar USB no negocia simplemente el "pin 1" cuando algo está conectado, o utiliza una disposición de pinouts funcionalmente simétrica?

Answer 1

La mayoría de los conectores del mundo sólo permiten una orientación mecánica.

Los que no tienen una orientación específica suelen ser "concéntricos", como las conocidas clavijas de 2,5 / 3,5 / 6 mm de los auriculares y similares. Cuando éstas tienen más de 2 conductores, los contactos de los conductores del extremo interior de la clavija pasan por encima de los conductores del extremo de la punta cuando se insertan las clavijas. Hay que tener cuidado para asegurar que no se produzcan problemas por estas conexiones espurias de corta duración.

Los conectores de alimentación de CA en algunos sistemas pueden ser insensibles a la polaridad, pero esto puede dar lugar a problemas de seguridad cuando hay alguna diferencia de atributo entre los dos contactos, aparte de su capacidad para proporcionar energía. Si se invierten los dos contactos, la conexión eléctrica seguirá funcionando, pero puede anular los sistemas de protección y seguridad.

PERO la gran mayoría de los sistemas de enchufes y tomas de corriente 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 para remolques, conectores telefónicos y de red (RJ10, RJ11, RJ45, ...), conectores de audio XLR/Cannon y similares, conectores de vídeo para monitores ("IBM"/Apple/Otros), conectores SCART AV, DMI, ...
La gente está bien acostumbrada a esto.
¿Por qué debería ser diferente el USB?

PERO, el USB de tamaño completo tiene dos conectores de alimentación y dos de señal. Las conexiones de señal podrían intercambiarse fácilmente.
Pero el intercambio de las dos conexiones de alimentación implica el enrutamiento correcto de las señales +ve y -ve.
Esto podría hacerse con un puente de diodos y dos diodos, pero la caída de tensión de unos 1,2 voltios representa una pérdida de aproximadamente el 25% de la tensión y una pérdida de potencia inmediata del 25%. Esto podría solucionarse con una conmutación mecánica automatizada - esencialmente relés, o con conmutadores electrónicos de baja caída de tensión (MOSFETs u otros) pero el coste y la complejidad no se justifican en vista de la facilidad de "simplemente conectarlo correctamente".

En los sistemas Mini y Micro USB con potencialmente más conductores esto podría haber sido abordado por los arreglos redundantes de los contactos, pero que desperdicia recursos potenciales (tamaño o contactos) y todavía sólo resulta en dos alineaciones posibles, 180 grados de distancia de rotación. Usted todavía no podría insertarlo alineado lado largo vertical o en un ángulo.

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Super solución:

Para el conector definitivo considere estos dos conectores hemafroditas totalmente simétricos funcionalmente.

• No sólo pueden orientarse en dos sentidos de rotación, sino que no existe un conector "macho" o "hembra": tanto el "enchufe" como el "zócalo" son idénticos.

Este esquema puede ampliarse a más conductores utilizando una disposición coaxial. Este es un conector GR874 de General Radio. Si alguna vez se encuentra con algo que utiliza estos puede estar bastante seguro de que está en presencia de la grandeza :-).

Muchos más de lo mismo

Answer 2

Por tres razones:

1. Compatibilidad con versiones anteriores
   El estándar USB se inició en 1994 y la v. 1.0 se hizo oficial en 1996 . DB-25 (por "D-subminiatura", no en serio) era el puerto de impresora estándar. Todo lo que se ha hecho desde esa fecha sigue siendo compatible con la especificación original. Hacer el conector omnidireccional sería una incompatibilidad, lo que es inaceptable para la organización de estándares que regula el USB.
2. Coste
   Como mencionado por mikeselectricstuff Esto añadiría coste y/o tamaño adicional. El tamaño es un objetivo de diseño de USB (como demuestra la tendencia de USB-B a USB-mini a USB-micro), y el coste es siempre un objetivo de diseño.

3. Colocación del logotipo
   No, de verdad. La especificación USB exige que todos los cables que cumplen con la normativa pongan el tridente USB:
   en la parte superior del conector. He aquí una referencia semioficial :

   El tridente USB estándar debe estar en la parte superior de ambos sobremoldes del enchufe, tal 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. (Por cierto, considero que es una expresión muy apropiada para aplicar a las organizaciones de normalización que no publican sus normas 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 que los fabricantes de cables no estuvieran contentos.

Por cierto, este último punto, aunque pueda parecer un poco quisquilloso por parte de la organización de estándares USB al exigirlo, es útil . Como se describe en este artículo de Lifehacker , puedes determinar hacia donde conectar el cable USB buscando el tridente y orientando este "hacia arriba". A no ser, 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 en la que puedas ver lo que estás haciendo.

Answer 3

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 hay fallos potenciales o riesgos de seguridad. Parafraseando la ley de Murphy,

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

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

Esta no es la razón para no hacerlo simétricamente conectado, pero como tiene una orientación, está hecho de manera que no se puede conectar de manera incorrecta.

Answer 4

Entiendo las otras respuestas aquí, y también estoy de acuerdo en que es un inconveniente importante. He diseñado un conector omnidireccional de 4 pines que sólo utiliza 2 contactos para conseguir las 4 orientaciones posibles.

Echa un vistazo:

Answer 5

Porque añadiría un coste innecesario. La gran mayoría de los conectores son direccionales, y proporcionar uno omnidireccional probablemente causaría confusión, ya que la gente pensaría que tiene que ser enchufado de una manera particular.