Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Темы » Советы » Тестовая нагрузка для USB портов

    Тестовая нагрузка для USB портов

    Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

    Тестовая нагрузка для USB портов


    USB-порты давно стали привычным стандартом на всех персональных компьютерах. Если раньше они использовались, в первую очередь, для подключения к компьютеру жизненно необходимых устройств - клавиатуры и мышки, а также для подключения флешек, для передачи информации с компьютера на компьютер, то теперь производители выпускают всё больше и больше необычных электронных устройств, которые работают от USB порта. Например, сейчас будут очень актуальны вентиляторы, подключаемые на гибком проводе в USB порт - струю воздуха можно направить в любую сторону, особенно такие вентиляторы будут актуальны для владельцев ноутбуков, где USB порты находятся в доступных местах, по бокам. USB интерфейс имеет 4 контакта - D+, D-, плюс и минус питания. Первые два нужны для передачи данных, например, с флешки на компьютер и обратно, а питание нужно для правильной работы подключаемых устройств, оно всегда составляет 5В. Максимальный ток, который может отдать стандартный USB разъём обычно не превышает 500 мА, лишь иногда производители закладывают некоторой запас. Однако сейчас уже появились и активно распространяются разъёмы USB 3.0, которые позволяют отдавать ток в нагрузку до 2-х ампер, что существенно выше и позволяет расширить круг устройств, которые могут брать питание от USB-порта. В том случае, если USB порт не может выдать ток, который требует от него подключаемое устройство, напряжение начинает просаживаться с 5В до более низкий значений, что может привести к нестабильной работе как самого компьютера, так и и подключаемого устройства. Для того, чтобы определить, какой максимальный ток может отдать тот или иной USB разъём используются тестовые нагрузки - специальные устройства, которые в простейшем случае представляю собой набор резисторов и позволяют нагружать USB порты разным током, тем самым определяя, как ведёт себя напряжение при увеличении нагрузки. Помимо тестирования USB портов самого компьютера, такая тестовая нагрузка можно применяться, например, для определения, какой максимальный ток может отдать повер-банк, какой-либо преобразователь напряжения, аккумулятор, либо любой другой источник напряжения. Схема тестовой нагрузки даже не содержит активных компонентов, её можно увидеть на картинке ниже.



    Как можно увидеть, схема состоит лишь из нескольких резисторов, светодиодов и 4-х выключателей, рассмотрим более подробно её принцип работы. На контакты, обозначенные в стрелочками в правой части схемы, подаётся напряжение питания от самого тестируемого USB порта. При этом на нижнюю стрелочку следует подавать плюс, а на верхнюю минус - соблюдение полярности здесь нужно лишь для того, чтобы горели светодиоды, в остальном же схема не чувствительна к переполюсовке. Как можно увидеть, минус питания идёт на каждый из четырёх выключателей - выключатели могут быть либо разомкнуты, либо замкнуты каждый отдельно, независимо от остальных. В случае, например, если все выключатели будут разомкнуты - тестовая нагрузка будет отключена, все светодиоды останутся погашены, а от USB порта не будет потребляться никакой ток. Если замкнуть, например, только S1, то то потечёт только через резистор R1 и цепь R2-VD1, которая служит для индикации, что один из четырёх выключателей, в частности S1, активирован. При этом от USB порта будет потребляться ток, примерно равный 100 мА. Работу данной тестовой нагрузки наглядно можно описать законом Ома, который звучит так: ток в цепи равен напряжению, делённому на сопротивление участка цепи. И в данном случае так и получается - напряжение равно 5 вольтам, сопротивление резистора R1, через который потечёт основной ток, равно 56 Ом, при подсчёте получается чуть менее 100 мА, остальной десяток мА добирается на цепи из резистора и светодиода. Яркость свечения светодиода можно задать произвольную, меняя сопротивление резистора, включенного последовательно с ним - чем больше будет сопротивление, тем тусклее будет гореть светодиод, и наоборот. Цвет светодиодов также можно брать произвольный. Далее рассмотрим, что произойдёт, если дополнительно к выключателю S1 замкнуть ещё и S2 - а пройдёт увеличение потребляемого тока ещё на 100 мА, таким образом, суммарный ток потребления в этом случае составит около 200 мА. Следовательно, при замыкании трёх тумблеров общий ток уже будет равен 300 мА, а при замыкании всех четырёх - максимальные 400 мА. При активации каждого следующего тумблера будет загораться соответствующий светодиод.



    Конкретно данная схема рассчитана для тестирования обычных USB портов компьютера, в этом случае проверять потребления тока более 400 мА особо не требуется. Но при желании в данную схему всегда можно добавить столь угодно много "ступеней" с выключателями, аналогично тем четырьмя, что уже там имеются. В этом случае схема можно позволять тестировать даже мощные выходы поверх-банков и другой техники. Данные номиналы резисторов рассчитаны для использования с напряжением 5В. Если есть необходимость использовать схему для тестирования источников с более высоким напряжением, нужно увеличить номиналы резисторов следующим образом: при увеличении напряжения в 2 раза сопротивления всех резисторов на схеме также увеличиваются в два раза. Например, для напряжения в 10В резисторы R1, R3, R5, R7 можно взять равными 100 и 110 Ом - в этом случае каждая ступень будет давать точно такой же прирост тока в 100 мА. Таким образом, пользуясь законом Ома, можно пересчитать номиналы схемы под использование с абсолютно любым напряжением и током.

    Но не стоит забывать, что вся мощность, потреблённая от USB порта, не исчезает чудным образом, а рассеивается на резисторах R1, R3, R5, R7 в виде тепла. Мощность вычисляется как ток, умноженный на напряжение, например, для приведённой выше схемы будет актуален расчёт 5В * 0,1А = 0,5Вт. Количество ватт, рассчитанное в данной форме, означает минимальную мощность резисторов R1, R3, R5, R7, желательно брать резисторы с запасом, как минимум на 1-2Вт. Если схема будет использоваться с большими напряжениями и большими токами, то резисторы также следует брать более мощные, например, проволочные керамические. Несоблюдение этого правила может привести к тому, что резисторы раскаляться до большой температуры и схема выйдет из строя. Если под рукой нет мощных резисторов, то можно соединять параллельно либо последовательно несколько более маломощных - например, четыре штуки резисторов по 0,25Вт суммарно могут рассеивать мощность в 1Вт. Номинал резисторов также можно собирать из нескольких путём параллельного/последовательно включения, при этом следует помнить, что при последовательном соединении общее сопротивление возрастает, а при параллельном - уменьшается.



    Для использования в этой схеме можно использовать практически любые кнопки или тумблеры с фиксацией, лишь бы были рассчитаны на ток как минимум 100 мА. Вместо кнопок можно даже использовать обычные перемычки, устанавливаемые на плату, правда в этом случае пользоваться тестовой нагрузкой будет не так удобно. Собрать всю схему можно на макетной плате, как сделал автор, либо даже навесным монтажом, так как схема довольно проста и содержит лишь необходимый минимум элементов. После сборки платы обязательно нужно смыть остатки флюса, так как они могут являться паразитными сопротивлениями и проверить плату на замыкания - ведь если случайно замкнуть контакты питания на USB порте компьютера, это может вывести его из строя. Для достоверности можно проверить правильность сборки платы перед первым включением - для этого нужно включить мультиметр в режиме проверки сопротивлений ко входу схемы. При всех отключенных выключателях мультиметр должен показать бесконечное сопротивление, при активации одного из тумблеров - около 50 Ом, при активации всех последующих тумблеров сопротивление должно уменьшаться.

    Готовую плату можно подключать к USB порту с помощью провода - его сечение не должно быть слишком маленьким из-за возможных потерь. Тестовая нагрузка подключается, при этом вольтметр устанавливается параллельно её для замера напряжения. Последовательно включаются тумблеры, и по падению напряжения в сети 5В можно видеть, как порт реагирует на нагрузку. Например, на картинке ниже видно, что уже при такой небольшой нагрузке (горят всего 2 светодиода из 4-х) напряжение уже заметно просело. Удачной сборки!


    Источник (Source)

    Светодиодный индикатор напряжения аккумулятора

    Портативная Пушка Гаусса за 1000р

    Добавить комментарий

    3 комментария
    Korolev
    ino53,
    А где же знаменитое слово - бред?
    Столько "воды" на описание работы схемы из двух резисторов и светодиода? Это уже даже не бред, это уже совсем другой диагноз! Кстати, в исходнике всего 17 строк! xaxa
    ino53
    Korolev,
    А где же знаменитое слово - бред? smile
    Korolev
    на картинке ниже видно, что уже при такой небольшой нагрузке (горят всего 2 светодиода из 4-х)
    В исходнике:
    зеленые светодиоды АЛ307Б имеют невысокую яркость свечения и на фотографии выглядят не светящимися
    fool

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Опрос
    А Вы уже рассказали на сайте о своей самоделке?

    Последние комментарии

    Все комментарии