Warum passen USB-Stecker nur in eine Richtung?

Die meisten Steckverbinder der Welt erlauben nur eine mechanische Ausrichtung.

Solche, die nicht orientierungsspezifisch sind, sind normalerweise "konzentrisch", wie die bekannten 2,5 / 3,5 / 6-mm-Stecker an Kopfhörern und ähnlichem. Wenn diese mehr als 2 Leiter haben, fahren die Kontakte für die Leiter am inneren Ende der Buchse über die Leiter für das Spitzenende, wenn die Stecker eingeführt werden. Es muss darauf geachtet werden, dass durch diese kurzzeitigen Störverbindungen keine Probleme verursacht werden.

Wechselstromanschlüsse in einigen Systemen können polaritätsunempfindlich sein, aber dies kann zu Sicherheitsbedenken führen, wenn zwischen den beiden Kontakten ein gewisser Unterschied in der Eigenschaft besteht, abgesehen von ihrer Fähigkeit, Strom zu liefern. zB ist in vielen Systemen die Netzspannung mit einem Leiter im wesentlichen auf Erdpotential massebezogen. Ein Vertauschen der beiden Kontakte würde immer noch zu einer funktionierenden Stromverbindung führen, kann aber Schutz- und Sicherheitssysteme umgehen.

ABER die überwiegende Mehrheit der Stecker- und Buchsensysteme ist orientierungsempfindlich.
Betrachten Sie die Stecker für Tastaturen und Mäuse (DB9, PS/2, jetzt USB), jeden 3-poligen Stromstecker, Stromanschlüsse für Anhänger, Telefon- und Netzwerkanschlüsse (RJ10, RJ11, RJ45, ...), XLR/Cannon und ähnliches Audio Anschlüsse, Videoanschlüsse für Monitore ("IBM"/Apple/Andere), SCART-AV-Anschlüsse, DMI, ... Daran ist man gewöhnt
.
Warum sollte USB anders sein?

ABER USB in voller Größe hat zwei Stromanschlüsse und zwei Signalanschlüsse. Rhe-Signalverbindungen könnten leicht genug vertauscht werden.
Das Vertauschen der beiden Stromanschlüsse erfordert jedoch das korrekte Routing von +ve- und -ve-Signalen.
Dies könnte mit einer Diodenbrücke und zwei Dioden erfolgen, aber der Spannungsabfall von etwa 1,2 Volt entspricht einem Verlust von etwa 25 % der Spannung und einem sofortigen Leistungsverlust von 25 %. Dies könnte mit mechanischem automatisiertem Schalten - im Wesentlichen Relais - oder mit elektronischen Schaltern mit geringem Spannungsabfall (MOSFETs oder andere) angegangen werden, aber die Kosten und die Komplexität sind angesichts der Leichtigkeit, "einfach richtig anzuschließen", nicht gerechtfertigt.

Bei Mini- und Micro-USB-Systemen mit potenziell mehr Leitern hätte dies durch redundante Anordnungen von Kontakten angegangen werden können, was jedoch potenzielle Ressourcen (Größe oder Kontakte) verschwendet und immer noch nur zu zwei möglichen Ausrichtungen führt, die um 180 Grad rotatorisch voneinander entfernt sind. Sie konnten es immer noch nicht mit der Längsseite senkrecht oder schräg ausgerichtet einsetzen.

Superlösung:

Betrachten Sie für den ultimativen Verbinder diese beiden vollständig funktionell symmetrischen hämaphroditischen Verbinder.

• Diese können nicht nur in zwei Drehrichtungen ausgerichtet werden, sondern es gibt auch keinen „männlichen“ oder „weiblichen“ Anschluss – sowohl „Stecker“ als auch „Buchse“ sind identisch.

Dieses Schema kann unter Verwendung einer koaxialen Anordnung auf mehr Leiter erweitert werden. Dies ist ein General Radio GR874-Anschluss. Wenn Sie jemals etwas treffen, indem Sie diese verwenden, können Sie ziemlich sicher sein, dass Sie sich in der Gegenwart von Größe befinden :-).

Viele viele mehr der gleichen

Drei Gründe:

1. Abwärtskompatibilität
   Der USB-Standard wurde 1994 eingeführt und v. 1.0 wurde 1996 offiziell . DB-25 (für "D-Subminiatur", nein ernsthaft) war der Standarddruckeranschluss. Alles seit diesem Datum ist immer noch rückwärtskompatibel mit der ursprünglichen Spezifikation. Den Stecker omnidirektional zu machen, wäre eine Inkompatibilität, die für die Normungsorganisation, die USB reguliert, nicht akzeptabel ist.
2. Kosten
   Wie von mikeselectricstuff erwähnt , würde dies zusätzliche Kosten und/oder Größe hinzufügen. Größe ist ein Designziel von USB (wie der Trend von USB-B zu USB-Mini zu USB-Micro zeigt), und Kosten sind immer ein Designziel.

3. Logo-Platzierung
   Nein, wirklich. Die USB-Spezifikation verlangt, dass alle kompatiblen Kabel den USB-Dreizack:
   auf der Oberseite des Steckers haben. Hier ist eine halboffizielle Referenz :

   Der standardmäßige USB-Dreizack muss sich oben auf beiden Steckerumspritzungen befinden, wie in Kapitel 6 der USB 2.0-Spezifikation beschrieben.

   Sie müssen die USB-Spezifikation kaufen, wenn Sie es direkt aus dem Maul des Pferdes wollen. (Übrigens halte ich das für eine sehr angemessene Redewendung für Standardisierungsorganisationen, die ihre Standards nicht kostenlos herausgeben!) Wenn der Stecker umkehrbar wäre, wäre das Branding möglicherweise nicht sichtbar, oder das Branding müsste auf beiden Seiten sein, was Kabelhersteller unglücklich machen würde.

Übrigens ist der letzte Punkt nützlich , obwohl es von der USB-Standardisierungsorganisation ziemlich pingelig erscheinen mag, dies zu fordern . Wie in diesem Lifehacker-Artikel beschrieben , können Sie bestimmen, wie Sie das USB-Kabel anschließen, indem Sie nach dem Dreizack suchen und diesen "nach oben" ausrichten. Es sei denn natürlich, es ist dunkel und Sie können den Dreizack nicht sehen ... in diesem Fall empfehle ich Ihnen, das Licht einzuschalten und sich an eine Position zu begeben, an der Sie sehen können, was Sie tun.

Es gibt auch einen Grund, der nicht erwähnt wurde und der mit dem Konzept des Poka-Yoke zusammenhängt (danke an meinen Freund, der Wirtschaftsingenieurwesen studiert).

Das Prinzip ist, dass gut gestaltete Steckverbinder keinen Raum für Mehrdeutigkeiten lassen sollten, insbesondere wenn es um potenzielle Ausfälle oder Sicherheitsrisiken geht. Murphys Gesetz paraphrasierend,

Wenn es eine Möglichkeit gibt, es falsch zu machen, wird er (jemand) es tun.

Wie die alte Diskette, die nur in einer Richtung in das Loch passt, und auch SD-Karten, bedeutet gutes Design auch, dass der Endbenutzer fast keine Chance hat, sie falsch anzuschließen, und im Idealfall keinen Zweifel haben sollte.

Dies ist nicht der Grund, warum es nicht symmetrisch verbunden ist, aber da es eine Ausrichtung hat, ist es so gemacht, dass Sie es nicht falsch verbinden können.

Ich verstehe die anderen Antworten hier und stimme auch zu, dass dies eine erhebliche Unannehmlichkeit ist. Ich habe einen omnidirektionalen 4-poligen Stecker entworfen, der nur 2x Kontakte verwendet, um alle 4 möglichen Ausrichtungen zu erreichen.

Schau mal:

Weil es unnötige Kosten verursachen würde. Die überwiegende Mehrheit der Steckverbinder ist gerichtet, und die Bereitstellung eines omnidirektionalen Steckers würde wahrscheinlich Verwirrung stiften, da die Leute denken würden, dass er auf eine bestimmte Weise gesteckt werden muss.

Seit August 2014 verfügt USB über einen neuen „Typ C“-Anschluss, der vollständig umkehrbar ist, zusätzlich zu höheren Leistungsgrenzen, Stiften für Videosignale (keine Notwendigkeit mehr für „MHL“-Anschlüsse an Mobiltelefonen, die nur größtenteils mit Mikro- USB) und SuperSpeed ​​(bis zu 10 Gbit/s) USB-Übertragungsraten.

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

Die alten USB-Pins haben parallele Kontakte an symmetrischen Stellen auf beiden Seiten des Steckers, um Konverterkabel für alte Geräte zu ermöglichen, die keine Ausrichtungserkennung durchführen können. Die neuen Pins werden ebenfalls an symmetrischen Stellen platziert, aber anstatt mit ihren Reflexionen kurzgeschlossen zu werden, wird die Polarität automatisch erkannt (wahrscheinlich mit Hilfe der orientierungsinvarianten Legacy-Pins).

Diese Steckverbinder werden ziemlich schnell populär, sodass Steckverbinder, die nur in eine Richtung passen, bald nur noch eine Erinnerung sein sollten.

USB-Client-Geräte sind auf die Stromversorgung von USB-Hosts angewiesen.

Zitat aus Wikipedia:

Die Standardanschlüsse wurden bewusst entwickelt, um die gerichtete Topologie eines USB-Netzwerks zu erzwingen: Typ-A-Anschlüsse an Hostgeräten, die Strom liefern, und Typ-B-Anschlüsse an Zielgeräten, die Strom erhalten. Dies verhindert, dass Benutzer versehentlich zwei USB-Netzteile miteinander verbinden, was zu gefährlich hohen Strömen, Stromkreisausfällen oder sogar Bränden führen könnte. USB unterstützt keine zyklischen Netzwerke und die Standardanschlüsse von inkompatiblen USB-Geräten sind selbst nicht kompatibel. Wikipedia

Ich kann auch nicht sehen, warum nicht.

Ich habe einen USB-Stick ohne Metallgehäuse; Es ist nur ein Plastikrechteck, das in den Host-Steckplatz passt. Es ist weniger robust als mit, aber offensichtlich billiger herzustellen. Es passt in beide Richtungen in USB-Host-Slots - hat aber mit nur einem Satz Pins eine erforderliche Ausrichtung.

Wenn ich also eine Reihe von Kontakten auf der anderen Seite des Geräts anbringen und zu den vorhandenen überkreuzen würde, wäre es egal, in welcher Ausrichtung ich es einsteckte. Dann setzen Sie einen Dreizack auf /beide/ Seiten des Dings. Dasselbe würde für Kabel funktionieren, nicht nur für Speichersticks.

Nachteile, die ich sehen kann, sind: - Verringerte Robustheit von Kabel und Verbindung - aber Kabel sind sowieso austauschbar und wegwerfbar - Erhöhte Herstellungskosten für Kontakte + Frequenzweiche - obwohl dies etwas (vielleicht vollständig) durch das Fehlen des Metallgehäuses ausgeglichen würde. Außerdem wäre ich sowieso bereit, 5 Dollar mehr für ein cooles bidirektionales Kabel zu zahlen

Es würde einfach funktionieren, und viele Leben würden - in sehr geringem Maße, aber sehr häufig - verbessert!

edit: Aha. Sandisk hat darauf ein Patent. http://www.google.com/patents/US7666035?printsec=drawing#v=onepage&q&f=false