Cabos USB ... Por que alguns deles são ruins para o Raspberry Pi?

Ontem comprei outro Raspberry Pi e instalei o Rasplex nele. Ao usar o Rasplex, consegui esse quadrado colorido no canto superior direito, indicando que a energia fornecida ao meu Raspberry Pi não é suficiente, embora eu estivesse usando uma fonte de alimentação da Anker, 36 Watts , que deveria ser mais do que suficiente.

Com algumas experiências, descobri que dentre alguns cabos Micro-USB, alguns tinham esse problema e outros não. Então encontrei alguns fóruns confirmando que os cabos USB podem ser a causa do problema. No momento, estou usando um cabo Nokia original e funciona bem.

Minhas perguntas:

1. Como um cabo é tecnicamente importante aqui? Sua resistência é muito alta para que ocorra uma forte queda de tensão? Se for esse o caso, por que os fabricantes não podem simplesmente corrigir esse problema? Quão difícil isso pode ser?

2. Como posso saber se um cabo USB é bom antes de testá-lo com o meu Raspberry Pi? Existe uma maneira específica de testá-lo? E quanto a outros cabos USB, como o Mini-USB? Posso medir alguma resistência ou capacitância para descobrir isso?

Tudo à venda é construído a um preço.

O fabricante quer ter lucro.

Não há necessidade de muitos cabos USB transportarem mais do que uma fração de um amplificador para que eles sejam construídos com fio fino. O fio fino é mais barato e mais leve que o fio um pouco mais grosso. Todas as outras coisas sendo iguais a fios mais finos têm uma resistência mais alta e podem transportar menos corrente e diminuirão mais volts.

Os cabos fazem a diferença quando você começa a desenhar centenas de mA ou vários A.

Muitas vezes, você pode dizer quanta corrente um cabo pode transportar simplesmente pela aparência. Qualquer coisa grossa e rígida é boa, fina e excessivamente flexível pode causar problemas. Confira essas fotos para ver do que estou falando:

VS

O comprimento do cabo também tem um efeito semelhante: cabos mais curtos são muito melhores para consumo de alta corrente em comparação com cabos mais longos.

Coisas populares como o Raspberry Pi cercam-se de mitos urbanos. Um deles é o cabo USB Myth.

Isso não quer dizer que exista algum grão de verdade, geralmente existe, mas as pessoas tiram conclusões precipitadas.

1. USB2 é especificado para fornecer 500mA máx.
2. A alimentação USB é de 5V ± 0,25V

Para permanecer na especificação, deve haver queda menor que 0,25V, o que corresponde a uma resistência de loop de 0,5Ω.

É possível medir baixas resistências, mas não é simples. Há o problema de fazer contato com os pequenos conectores. Em seguida, faça uma medição confiável, sem resistência ao contato. Na prática, é necessário um equipamento de teste que alimenta corrente através do cabo e é necessária a medição da queda de tensão através do cabo.

Na prática, é muito mais fácil apenas medir a tensão no final do Pi. Esta não é a história toda, pois você idealmente precisa medir a tensão no final da fonte.

Existem fatores de confusão.

O Pi e muitos smartphones modernos são projetados para consumir mais corrente do que os 500mA máx. Os fabricantes de telefones podem fornecer carregadores de corrente mais alta, por meios fora do padrão ou adotando a nova especificação do carregador USB, que permite correntes mais altas, mas permite que a tensão caia para 3,6V. Não há problema em carregar smartphones, mas NÃO em dispositivos sensíveis à tensão, como o Pi. (Eu suspeito que o carregador referenciado seja um desses).

Os conectores microUSB são facilmente danificados. O ambiente típico em que são usados ​​pelos jovens é propício a tais danos. Isso leva a um contato ruim ou não confiável e a uma potencial queda de tensão.

O uso de um cabo de dados USB2 mais antigo, especialmente um não projetado para carregamento, pode causar problemas. Se isso for combinado com um carregador inadequado, os problemas são compostos.

Eu reiteraria a resposta de @ joan, mas o problema que você tem não é algo que possa ser evitado apenas olhando a embalagem - a não ser como uma avaliação dos cuidados que o fabricante teria feito ao produzi-la (o país de origem pode ter alguma relação com isso! 8-))

Você pode medir a resistência de cada contato no fio de um conector para o outro (se os dois fios que transportam o suprimento (o par externo de um conector USB padrão) tiverem a mesma resistência que a "queda de volt" volts que você obtém terão o dobro da resistência em ohms multiplicada pela corrente em amperes) - mas você teria que abrir a embalagem de varejo e ter um meio de fazer contatos de maneira confiável - não consigo ver um varejista realmente quer permitir que você rasgue abrir a caixa no seu local de trabalho - e as sondas em média D igital M em última M eter são um pouco grande para fazer contato com os terminais, pelo menos, o conector micro-USB. Um pensamento é que leva ao uso com um iPad da Apple ou outros tabletspode ser mais provável que tenha a espessura do fio necessária, já que eles são "conhecidos" por precisarem de suprimentos com alta corrente - apenas espere pagar por essa marca!

Pode ser possível obter um reembolso do seu fornecedor, dependendo de onde você está no mundo, por exemplo, no Reino Unido, temos esta legislação conhecida como A Lei de Venda de Mercadorias, que pode oferecer a você a chance de buscar recompensa de uma empresa que vende você algo que não é adequado para a finalidade a que se destina - você apenas precisará provar que o uso pretendido é razoável, mas fazer com que o fornecedor veja que isso pode representar um desafio para alguns valores de "fornecedor"!

Edit: Acabei de notar que você se referiu ao "quadrado de aviso de baixa tensão", que é um recurso dos modelos posteriores (Pi + e Pi2), que eu entendo que têm requisitos de corrente melhores (mais baixos) do que os originais. Portanto, se um lead não é bom o suficiente para os modelos posteriores, é menos provável que seja seguro para os modelos anteriores sem esse aviso.

Há também o problema do comprimento do cabo. Um dos meus cabos fornece 1,5 A, enquanto um cabo semelhante, com o dobro do comprimento, fornece apenas 0,7 A. Mais comprimento significa mais resistência interna, portanto, uma quantidade menor de Ampères é fornecida.

Para realmente responder ao ponto 2 da pergunta: Basta ler a especificação do cabo!

A resistência é proporcional ao comprimento do condutor, condutividade do material e diâmetro do condutor. Como a corrente fornecida por nossa fonte de alimentação deve ser DC-ish, não precisamos nos preocupar com o efeito da pele. Isso também significa que não precisamos nos preocupar muito com a capacitância e indutância do cabo.

A condutividade do material geralmente será fixa, uma vez que os cabos geralmente devem ser de cobre.
Como muitos outros observaram, o comprimento deve ser o mais curto possível.

Isso nos deixa com o diâmetro.
Muitas vezes, é realmente escrito no próprio cabo. A capa externa do cabo terá inscrições e geralmente você verá classificações de temperatura e tensão, material isolante etc., coisas que muitas pessoas não se importam em ler.

Entre essas coisas, você verá a descrição dos cabos reais usados ​​em cabos maiores. Por exemplo, um cabo que eu tenho diz 28AGW / 1P 28AWG / 2C.
Isso significa que internamente, o cabo possui um par trançado de 28 AWG e dois condutores de 28 AWG. O AWG significa American Wire Gauge. Com o AWG, quanto maior o número, mais fino é o fio que você obtém.
Portanto, você deve procurar um cabo que tenha um número AWG baixo para a parte / 2C. Por exemplo, você pode ver 26AWG / 1P 24AWG / 2C ou talvez até 24AWG / 1P 20AWG / 2C (eu mesmo não vi esses cabos micro USB, mas ouvi lendas deles).

É uma pena que os cabos USB normalmente forneçam pouca informação sobre a qualidade dos conectores usados, porque também terão algum impacto na resistência do cabo.

Outro truque, indiretamente relacionado ao cabo, é ler atentamente as especificações da fonte de alimentação. As fontes de alimentação USB geralmente são de 5 V nominais, uma vez que o USB mais antigo espera 5,00 V ± 0,25 V. O que algumas fontes de alimentação fazem é tentar levar em consideração a queda de tensão do cabo ao ter sua tensão de saída projetada e ser muito firme no ponto de alta tensão. lado final de suas tolerâncias de tensão internas. Por exemplo, eu tenho uma fonte de alimentação Samsung EP-TA10EWE com tensão de saída nominal de 5,3 V. Quando chegar ao dispositivo, quase certamente perderemos 0,05 V e estaremos na especificação USB novamente.

Lembre-se também de que, embora sua fonte de alimentação específica tenha uma classificação de 36 W, o site ao qual você vinculou também possui uma classificação de 2,4 A por porta!

No trabalho, brinco muito com Raspberry Pi, dispositivos USB e telefones celulares.

Acho que suas perguntas foram respondidas por outras pessoas neste tópico; Os cabos USB são fabricados para uma finalidade específica (um determinado modelo de telefone, por exemplo) ou de acordo com as especificações USB.

Meu primeiro conselho: se você comprar um carregador USB de alta potência, obtenha um cabo específico. Não seja barato nisso, existem muitas outras maneiras de economizar dinheiro. E obtenha o cabo mais curto que ainda funcione para você.

Mas, razoavelmente, você não precisa ter um carregador USB 2.4A para executar o Raspberry Pi. Quais dispositivos USB você conectou ao RPi?

Em nosso aplicativo, tentamos colocar o maior número possível de telefones celulares em um Raspberry Pi. Acontece que 2 celulares é o máximo, se no máximo um deles for um Android ou iPhone moderno . Isso ocorre porque, quando começam a carregar as baterias, sugam todo o suco que podem obter. E nessa situação, nunca desconecte / conecte um celular enquanto o RPi estiver em execução. Isso acabará com o seu cartão SD. Se não mais.

Meu segundo conselho: se você precisar de tanta energia para seus dispositivos USB, obtenha um hub USB autoalimentado que não devolva energia ao RPi. Forneça energia para RPi e dispositivos de diferentes PSUs.

Meu terceiro conselho: obtenha uma nova fonte de alimentação depois de um tempo. Alguns de nossos RPi estão em 24/7. Todo o ano. Compramos fontes de alimentação caras de 2.1A que acabam por ficar de barriga para baixo porque não são construídas para esse tipo de aplicação.

Fiquei chocado quando descobri que alguns cabos USB não forneceriam tanta energia quanto outros ao Raspberry Pi.

Temos um telefone Android conectado ao Pi e, quando a bateria está quase descarregada e o navegador está funcionando com 4G / LTE, sua bateria pode ser descarregada mais rapidamente do que recarregada pelo Raspberry Pi. Então, comprei um medidor de energia USB simples e descobri que um cabo USB específico sem nome era realmente um gargalo - o medidor não iria mais do que 700 mA. Agora estou usando cabos Anker, e o medidor está em torno de 1,3 A com o telefone conectado ao Pi.

Na minha configuração, existem 2 cabos USB: 1) está fornecendo energia ao Pi a partir de um carregador USB e 2) está conectando o telefone ao Pi (dados via adbe carregando o telefone). Obviamente, o cabo 1) tem aprox. 250 mA a mais de carga (a corrente média do Pi).

Além disso, gostaria de mencionar essas configurações /boot/config.txtencontradas no Pi:

safe_mode_gpio=4
max_usb_current=1

Certifique-se de ler todos os detalhes aqui