■山东省日照市第一中学 张浩洋
随着智能手机、数码相机、平板电脑、手持打印机等的普及,与之相关的各种数据线的使用几乎遍及人们的生活。
数据线出现故障或被损坏之后,人们无法及时发现,影响了相关设备的使用。另外,多数人会将损坏的数据线丢掉,浪费资源。有些设备需用专门的数据线,一旦损坏,很难找到与之匹配的,影响正常使用。
因此,我想设计一种能方便检测数据线故障的检测器。
通用USB2.0 数据接口有4 条线路,分别 是VCC、D+、D- 和GND。Micro USB 接口有5 条线路,分别是GND、ID、D+、D-和VBUS。其中ID 是空线路,即Micro USB线路实际只有4 条。
测试时,由于VCC 端和GND 端已经接地,所以只需依次对D+、D-两条数据线的两端供电,若形成通路即为测试成功。
准 备LED 灯4 个,轻 触 开 关2 个,1 800 欧姆电阻4 个,标准USB2.0 母座及Micro USB 母座各1 个,层积电池盒1 个,导线若干,焊接工具1 套。
1.画出实验装置的电路图,如图1 所示。
图1
2.焊接固定元件,成品如图2 所示。
图2
3.测试实验。
采用控制变量法,选择两条手机数据线(一条完好无损,一条已经损坏)进行测试。
(1)完好的数据线通电后的效果如图3、图4、图5。
图3 完好的数据线通电后的效果
图4 自上而下按下第一个开关后的效果
图5 按下第二个开关后的效果
(2)损坏的数据线通电后的效果如图6、图7、图8。
图6 损坏的数据线通电后的效果
图8 按下第二个开关后的效果
完好的数据线四端通电后均可形成通路,而对损坏的数据线进行测试时,第三条线是断路。由此可以判定,该数据线损毁的原因是D-线断路。
根据以上实验结果,我又思考,能不能将其推广到多种传输线?于是,我选取手机数据线、网线、电话线等3 种应用比较广泛的数据传输线进行探究。
为了逐一检测所有线路,我采用CD4017十进制计数器作为IC,设计电路图如图9,PCB 电路板图如图10。
图9
图10
上图为母机,子机与之类似。我请专业人士指导后进行修改,形成最后的PCB 电路板图,如图11。
图11(左为子机,右为母机)
之后我又使用Autodesk Inventor Fusion 建立了该检测器的大致模型,如图12、图13。
图12 检测器模型正面图
图13 检测器模型背面图,其中圆形凸起为LED 灯
这款数据线检测器能便捷地检测各种数据线的故障,并清晰地显示数据线中哪条线路不通或短路。(指导老师:杨 秀)