一種USB數據線的製作方法
2023-04-30 19:13:10
本發明涉及通訊技術領域，特別涉及一種USB數據線。
背景技術：
USB全稱Universal Serial Bus，中文為通用串行總線，作為規範電腦與外設之間連接與通訊的接口，從其誕生之時便為計算機技術的普及與發展做出來巨大的貢獻。USB以其即插即用的便捷性、擴展方便的靈活性、傳輸數據的高速性以及提供總線供電等特性，迅速佔領消費電子領域、行動裝置領域、智能儀表和工業控制等領域。隨著包括Type-C(見表1)在內的USB3.1標準的走向實用，USB可以擴展成電源、VGA、HDMI等實現數據的雙向傳輸、音視頻的播放。可見，USB技術的更新與進步，使得其在將來具有廣闊的發展前景。
表1
隨著行動裝置的發展智慧型手機與平板越來越普及，目前，手機與平板等行動裝置使用電池供電。受到電池電量有限的限制，手機無法實現無限續航。隨著人們對手機外觀品質的質美的追求，手機電池做成不可拆卸成為趨勢，因此，智慧型手機或者其他移動產品使用USB作為唯一的充電途徑。如前述，USB技術完全有能力作為電源是配置提供電源。如USB Type-C技術可以提供100W的供電能力，表2是USB各種工作模式下的充電能力圖。
表2
隨著USB的普及與深入發展，隨之而來的一個問題是：從消費行為來看，人門更趨向於白天使用諸如手機、平板等行動裝置，而休息期間使用USB對這些設備進行充電，這樣就會遇到一個問題，我們在黑暗的環境中難以找到正確行動裝置上的USB接口並將其準確無誤的連接起來。這嚴重影響了用戶的使用體驗。
現有技術除了在行動裝置端設置有鍵盤燈之外，就目前情形並未有專門針對此情景的技術方案。
鍵盤燈具有以下幾個缺陷：
1、需要在手機有電的情形下才工作；
2、工作時燈亮度太低光線較暗；
3、受結構與外觀的設計的局限鍵盤燈與USB口相距較遠；
4、需要軟體配合工作。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明的提供了一種USB數據線，包括：電源線、地線和數據線，還包括USB接口端和數據線本體，USB接口端包括：
發光模塊，用以提供照明；
電源整形模塊，用以對電源進行處理；
其中，發光模塊和電源整形模塊並聯與電源線和地線相連接。
如表3所示為USB A/B型接口定義。USB是一種常用的PC接口，只有4根線，兩根電源兩根信號，故信號是串行傳輸的，USB接口也稱為串行口。
表3
通過這樣的設置，利用USB接口上的電源網絡VCC或者VBUS(Type-C)與GND網絡，利用發光模塊，可在USB數據線的兩個埠增加LED指示燈以提供黑暗環境下的照明。
進一步，USB數據線還包括內置電源模塊，用以在數據線和充電器分開時，給發光模塊供電；以及開關，開關與發光模塊相連接，開關在閉合狀態和打開狀態之間自如切換；開關在閉合狀態下與內置電源模塊相連接；開關在打開狀態下與USB接口的一根電源線相連接。
通過這樣的設置，增設內置電源模塊，使得USB數據線不依賴充電器或者設備就能提供照明，而且開關能夠控制是否使用內置電源模塊，這樣在實際應用時可以根據情境自主選擇，更加靈活方便。
優選地，電源整形模塊包括電容組件，電容組件由一個電容或者幾個電容並聯而成，用以電源的穩壓和濾波。
優選地，發光模塊包括限流電阻組件和二極體組件，限流組件與二極體組件串聯。
限流電阻組件為一個或多個限流電阻串聯而成，二極體組件為一個或多個發光二極體並聯組成。
通過這樣的設置，可以提供在沒有內置電源模塊的數據線的簡單的即插即亮的照明。
發光模塊包括至少一條LED支路，每條LED支路相互並聯；LED支路由至少一個發光二極體和至少一個限流電阻串聯而成。
發光模塊包括兩條LED支路，兩條LED支路相互並聯；LED支路由一個發光二極體和一個限流電阻串聯而成。
通過這樣的設置，在數據線和充電器分開時，可以使用內置電源模塊給發光模塊供電。開關可以控制LED電源的選擇。
優選地，兩個發光二極體對稱設置在USB接口端的母接口的同一側面上。
進一步，內置電源模塊由紐扣電池和分壓電阻串聯組成。
優選地，開關為滑動式單刀雙擲開關。
與現有技術相比，本發明技術方案設置有以下有益效果：
本技術方案利用USB接口定義的特點，在數據線上設計一個指示燈，以方便人們進行充電。本發明的USB數據線，解決了在黑暗環境下方便使用USB充電的技術問題，簡單實用、成本低，兼顧了使用的靈活性以及應用場景的多樣性。
附圖說明
圖1是本發明的一個較佳實施例的一種USB數據線(不含內置電源)的原理示意圖；
圖2是本發明的一個較佳實施例的一種USB數據線(含內置電源)的原理示意圖；
圖3是本發明的一個較佳實施例的一種USB數據線(不含內置電源)的結構示意圖；
圖4是本發明的一個較佳實施例的一種USB數據線(含內置電源)的結構示意圖；
圖5是本發明的一個較佳實施例的一種USB數據線(不含內置電源)的指示燈位置示意圖；
圖6是本發明的一個較佳實施例的一種USB數據線(含內置電源)的內置電源及指示燈位置示意圖；
圖7是本發明的一個較佳實施例的一種USB數據線(含內置電源)的開關示意圖。
具體實施方式：
以下結合附圖具體描述本發明。
如圖1所示，本發明的一個較佳實施例提供了一種USB數據線，包括：電源線、地線和數據線，還包括USB接口端和數據線本體，USB接口端包括：發光模塊，用以提供照明；電源整形模塊，用以對電源進行處理；其中，發光模塊和電源整形模塊並聯與電源線和地線相連接。USB是一種常用的PC接口，只有4根線，兩根電源兩根信號，故信號是串行傳輸的，USB接口也稱為串行口。
通過這樣的設置，利用USB接口上的電源網絡VCC或者VBUS(Type-C)與GND網絡，利用發光模塊，可在USB數據線的兩個埠增加LED指示燈以提供黑暗環境下的照明。
如圖2所示，USB數據線還包括內置電源模塊，用以在數據線和充電器分開時，給發光模塊供電；以及開關，開關與發光模塊相連接，開關在閉合狀態和打開狀態之間自如切換；開關在閉合狀態下與內置電源模塊相連接；開關在打開狀態下與USB接口的一根電源線相連接。
通過這樣的設置，增設內置電源模塊，使得USB數據線不依賴充電器或者設備就能提供照明，而且開關能夠控制是否使用內置電源模塊，這樣在實際應用時可以根據情境自主選擇，更加靈活方便。
如圖3所示，在本實施例中，電源整形模塊包括電容組件，電容組件由電容C1和C2並聯而成，用以電源的穩壓和濾波。C1＝10uF，C2＝0.1uF。發光模塊包括限流電阻組件和二極體組件，限流組件與二極體組件串聯。限流電阻組件為一個限流電阻R1，二極體組件為發光二極體D1和D2並聯組成。
通過這樣的設置，可以提供在沒有內置電源模塊的數據線的簡單的即插即亮的照明。
本發明的另一個較佳實施例提供了一種USB數據線，與上述一個實施例不同之處在於：
如圖4所示，電源整形模塊包括電容組件，電容組件由電容C3和C4並聯而成，用以電源的穩壓和濾波。C3＝10uF，C4＝0.1uF。發光模塊包括兩條LED支路，兩條LED支路相互並聯；其中，一條LED支路由一個發光二極體D3和一個限流電阻R2串聯而成，另一條LED支路由一個發光二極體D4和一個限流電阻R3串聯而成。電源模塊由微型紐扣電池VBAT＝3.6V及分壓電阻R4位於內置電源支路組成，R4作為LED內置供電時的分壓與限流電阻。
通過這樣的設置，在數據線和充電器分開時，可以使用內置電源模塊給發光模塊供電。開關可以控制LED電源的選擇。
如圖5所示，兩個發光二極體1對稱設置在USB接口端的母接口的同一側面上。如圖6所示，而內置電源3設置在USB接口端上，鄰近與數據線相連接的部位。如圖7所示，開關4為滑動式單刀雙擲開關。
具體製作過程如下：在一個實施例中，D1/D2為兩顆0603封裝發光二極體，並聯後與限流電阻R1串聯，整個發光模塊位於電源線與地線之間。將電容、電阻製作在一塊小板上(參見圖5)，小板上預留接焊盤用來實現電氣連接；LED通過導線或者FPC與小板相連接，目的是方便將LED按裝在USB指定的位置；USB數據線母頭、數據線的導線(電源線/地線、數據傳輸線)與小板焊盤通過焊接完成電氣連接。本發明技術方案具有電路簡單，成本低廉，靈活易於製作，對USB線無改動等優點。
在另一個實施例中，D3/D4為0603封裝發光二極體，該二極體可以製作在USB線的母接口上下兩面，每一面兩個二極體，面與面之間呈對稱分布，位置如圖7所示。電源模塊由微型紐扣電池VBAT＝3.6V及R4位於內置電源支路組成，R4作為LED內置供電時的分壓與限流電阻。SW為滑動式單刀雙擲開關。內置電源VBAT與電阻R4串聯，D3/D4兩顆0603二極體分別與R2/R3串聯後再並聯，發光模塊通過與開關SW串聯接入USB電源線或者內置電源，當開關滑動到相應位置時LED使用USB電源線或者內置電池供電。將電容、電阻、內置開關製作在一塊小板上(參見圖6)，而內置電源安裝USB接口端上，鄰近與數據線相連接的部位。在USB上做一個蓋板方便更換電池，開關SW安裝在USB數據線的側面，如圖7所示，滑動不同位置選擇不用電源，小板上預留接焊盤用來實現電氣連接；LED通過導線或者FPC與小板相連接，目的是方便將LED按裝在USB指定的位置(參見圖6)；USB數據線母頭、數據線的導線(電源線/地線、數據傳輸線)與小板焊盤通過焊接完成電氣連接。
與現有技術相比，本發明技術方案設置有以下有益效果：
本技術方案利用USB接口定義的特點，在數據線上設計一個指示燈，以方便人們進行充電。本發明的USB數據線，解決了在黑暗環境下方便使用USB充電的技術問題，簡單實用、成本低，兼顧了使用的靈活性以及應用場景的多樣性。
本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明技術方案的保護範圍。