Zasuň – otoč – zasuň – otoč – zasuň: nelehká práce s USB!

Nelehká práce s USB – OBSAH

1. USB-A je po hmatu nerozeznatelný obdélník
2. Z mechanického hlediska jsou USB porty neštěstí
3. Životnost se měří v ideálních podmínkách
4. Jak prodloužit životnost svých USB konektorů?

USB-A je po hmatu nerozeznatelný obdélník

Sériové porty měly standard DB-9 nebo DB-25, který byl na jedné straně širší než na druhé. Paralelní porty měly sice také konektor DB-25, ten byl ale navržen obráceně – sériový port byl na straně počítače samec (s piny), zatímco paralelní byl na straně počítače samice (s otvory) – a na straně tiskárny měl podobu portu Centronics, takže ho prostě nešlo zasunout špatně nebo naopak. Port FireWire byl rovněž asymetrický a hmatově rozeznatelný, měl podobu pentagonu, takže na jedné straně měl „o hranu víc“, a dal se tedy nasměrovat poslepu. Port USB-A ale vznikl jako obdélník s tím, že klíčován byl tím, že uvnitř portu byla na jedné straně plošina s konektory – a propojovací kabel se musel zasunout naopak.

Těžko říct, na co designéři mysleli, ale rozhodně ne na to, že hmatově lze rozeznat pouze obdélník. Rozeznat klíčování uvnitř portu znamená zasunout prst až dovnitř – a to nikdo z rozumných důvodů nedělá, takže pohmatem najde port, zkusí zasunout kabel, ono to nejde, tak ho otočí, ono to zase nejde, takže ho otočí znovu a tentokrát to možná půjde. Proč se takhle designéři rozhodli, je těžko říct –  DisplayPort i HDMI jsou asymetrické a i staré porty byly klíčované, takže dokud jste je nenatočili správným úhlem, tlačili jste proti obalu portu a ten vás nepustil dál.

Z mechanického hlediska jsou USB porty neštěstí

USB port je jiný. Pokud používáte flashdisk redukované šířky (úzkou „placičku“ s poloviční tloušťkou), může se vám ho s trochou smůly podařit zarvat do USB portu na špatnou stranu, prostě plastovou část s konektory ohnete nebo zlomíte. A co je nejhorší – z důvodu kompatibility takhle zůstaly i porty USB 3.0 typu A, protože ty akceptují jakýkoliv kabel typu A.

USB porty jsou z mechanického hlediska docela neštěstí, což se projevilo až po čase. Za prvé nemají naprosto žádný mechanismus ukotvení, vždy jsou jen zasunuté. Klasické porty dovolovaly přišroubovat trvale používaný kabel šrouby přímo k rámu konektoru, což ho poměrně pevně spojilo se zbytkem počítače. Viděl jsem počítače, které fyzicky visely na zašroubovaných VGA konektorech nebo paralelních portech. Tak by to být nemělo, ale jako ilustrace o pevnosti konstrukce to bylo vcelku impozantní.

Je samozřejmě na určitou filozofickou debatu o tom, zda je lepší v případě pádu zařízení a podobně konektor mechanicky rozpojit, nebo strhnout pevně připevněným kabelem i připojené zařízení, ale faktem je, že u starších konektorů měl uživatel volbu použít fixaci šrouby, zatímco USB ji prostě nemá – žádné tam nikdy nebyly. Kámen úrazu u USB portů ale neleží v možnosti pevně je zafixovat, ale ve vlastní konstrukci portu.

Prvním faktorem je životnost konektoru, počet zasunutí neboli insert-removal cycles. U prvních USB se životnost pohybovala mezi tisícem a patnácti sty zasunutími, což je postačující počet pro napevno zapojená zařízení, jako je myš nebo tiskárna, ale velmi problematický u USB úložných zařízení. Příchod mini USB rozhraní navýšil tento počet zhruba na pět tisíc cyklů a u nejnovějšího USB-C se pohybuje okolo deseti tisíc cyklů.

Životnost se měří v ideálních podmínkách

Nutno podotknout, že jde o očekávanou životnost konektoru v ideálních podmínkách. V praxi je více limitujícím faktorem fyzika samotného zasunutí, která velmi silně souvisí s tím, jak je port fyzicky implementován. Ideální životnost portu si představte jako volně ležící kabel, který je propojený s počítačem tak, že nevzniká žádné další silové působení, prostě ho jen vysunete nebo zasunete. V reálném stavu je ale typicky kabel pod napětím (například vlastní vahou, nebo na něm něco leží) nebo je zkroucený a působí na konektor krutem – torzí. To přináší nový mechanický stres, se kterým původní odhady nepočítají.

Velké USB konektory jsou typicky kotvené ke kostře zařízení nebo mají mechanické úchyty, které je přichycují k základní desce (PCB) zařízení, čímž na ni dokážou přenášet mechanický stres. U malých zařízení a malých konektorů je naopak běžné, že celý port je pouze přiletovaný technikou plošné montáže, není napevno uchycený, a zvláště torze ho dokáže pootočit a nakonec odlomit od základní desky. Nevhodné zapojování proto může zkrátit životnost zařízení na zlomek té očekávané.

Jak prodloužit životnost svých USB konektorů?

• Kabely vždy zasunujte a vysunujte za jejich „hlavu“, netahejte za kabel samotný. Pokud taháte za kabel, patrně taháte přímo za dráty naletované k pinům vlastního konektoru a časem nějaký utrhnete, čímž kabel zničíte.
• Netestujte jejich správné zapojení naslepo silou. Podívejte se na orientaci ploch v konektorech typu USB-A, a pokud je naslepo používáte pravidelně, nalepte si na počítač poznámku o tom, kde mají plochu s konektory, abyste kabely už napoprvé zasunovali správně.
• U malých konektorů mini USB, micro USB a podobně nepoužívejte nikdy sílu. Lepší se dvakrát podívat, než to tam nacpat jednou pod tlakem špatně! Zvláště micro USB je zákeřné, snadno vytvoří iluzi, že ho zasunujete správně, ale přitom je mechanicky velmi křehké.
• Každý kabel vedoucí do USB konektoru by měl být i po zapojení v pohybu volný. Pokud kabel je napjatý v tahu nebo v krutu, něco je strašně špatně, opravte to!
• Pokud máte v počítači málo portů, špatně se k nim přistupuje, a přitom je používáte často, zvažte nákup USB hubu, který budete mít po ruce. Uvidíte ho líp a opotřebujete si konektory v něm, ne v počítači.
• Pokud si kupujete kabel „tak akorát“ na vzdálenost, kterou potřebujete, kupte raději ten o jeden stupeň délky delší. Nikdy vědomě nezapojujte kabely tak, aby byly v mechanickém napětí!