Porta USB

La porta USB (Universale Serial Bus) è quella porta che si trova nel frontalino anteriore dei Computer oppure lateralmente nelle tastiere dei computer portatili. Oggi sono molto utilizzate soprattutto per inserire le chiavette ( o Pen drive) dei nostri dispositivi di memoria.

Vediamo adesso come sono fatte elettronicamente. 

Dalla figura possiamo notare che ci sono quattro pin. Quello in alto a destra è l'alimentazione Vcc a 5 Volt , poi c'è D+,D- che servono come pin per trasportare i dati, poi c'è l'ultimo pin per la massa o GND.

Nella nostra prova utilizzaremo il cavo USB di tipo A maschio.

Realizziamo adesso un semplice circuito che utilizzi una porta USB per pilotare l'accensione di quattro diodi led per illuminare la parte vicina al nostro computer quando non vogliamo disturbare le persone che stanno dormendo. Il circuito proposto è il seguente:

Materiali occorrenti:

- un cavo con una porta USB incorporata da tagliare

- 4 diodi led bianchi

- 4 resistenze da 100 Ohm o da 150 Ohm

- fili di collegamento e stagno

- piastra millefori

Prima di saldare il  circuito sulla piastra millefiori è meglio collaudare il tutto su una Bread-Board per capire il perfetto funzionamento.

La porta USB fornisce 5 Volt dal pin Vcc e zero Volt dal pin GND. Tagliamo il cavetto USB di una lunghezza appropriata alle nostre aspettative e notiamo che ci sono all'interno 4 fili.

Prendiamo solo il rosso (Vcc) è il Nero ( GND) e ad ognuno di esso saldiamo dei fili rigidi per poter inserire il cavetto dentro la Bread- Board.

Gli altri due fili non ci interessano perché trasporterebbero i dati che non utilizziamo in questa prova.

Colleghiamo sulla bread- Board i 4 diodi led e le quattro resistenze seguendo lo schema.

Controlliamo che il circuito sia collegato bene e inseriamo la presa USB nel nostro computer: se tutto è OK i led si accenderanno.

Se vogliamo, possiamo modificare lo schema inserendo dopo il pin 1 della Vcc un tasto che ci permetta di accendere  o spegnere i 4 LED senza disinserire la porta USB.

Vediamo adesso perchè abbiamo messo quelle resistenze e come dimensionarli.

 Noi sappiamo che i Diodi led bianchi hanno una tensione di soglia di circa 2,5 Volt e che per il loro funzionamento devono essere attraversate da una corrente non superiore ai 40 mA.

Supponiamo di volerli far condurre con  al massimo 40 mA di corrente.

Imax = Vcc/R                 -->

R = Vcc/ Imax = 5 Volt/ 0,04 A = 125 Ohm

Ogni maglia è composta da una alimentazione Vcc=5V, una tensione di soglia del diodo led bianco di circa 2,5V e una resistenza R in cui circola la corrente.

Supponiamo che la corrente circolante su un ramo sia  Id=20mA.

Pre la legge  di Kirchhoff sulla maglia si ha:

Vcc = R*Id+Vd            -->

Id = (Vcc-Vd )/R = ( 5-2,5 )/125 = 0,02 A

Se vogliamo il led più luminoso possiamo mettere anche le resistenze da 100 Ohm; rifacendo i conti si avrà:

Id=(Vcc-Vd) /R= ( 5-2,5 )/100=0,025 A