Le bouclier en blindage pour un cable USB

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blindge cable USB

Nous avions écrit un article sur l’influence de la résistance électrique des câbles USB sur le bon fonctionnement des périphériques. Aujourd’hui, nous allons parler d’un problème peu connu, qui nous a poussés à changer de fournisseur de câble USB : le blindage des câbles USB.

Pourquoi un bouclier en blindage pour un cable ?

Selon la norme USB 2.0, un câble USB doit comporter au minimum 5 conducteurs: les deux fils d’alimentation, la paire différentielle pour la communication et un cinquième conducteur pour le blindage constitué d’un pain de cuivre toronné. Ce dernier doit entourer les autres conducteurs sur toute la longueur du câble et doit être connecté aux deux extrémités des cosses. Même la version la plus lente, dite à pleine vitesse à 12 Mbits / s, également appelée USB 1.1, nécessite un câble blindé.

Toutefois, si vous effectuez des tests avec un câble blindé et un câble non blindé, il y a de fortes chances que vous ne voyiez aucune différence apparente. Alors, quel est le but de la protection? Voici une courte histoire en guise de réponse.

Il y a quelques temps, nous sommes allés au laboratoire d’essais accrédité pour effectuer des mesures de compatibilité électromagnétique pour un module. En quittant le bureau, nous avons pris les câbles USB à portée de main. Mais lors des mesures d’émissions des modules, nous avons eu une très mauvaise surprise:

Si vous n’êtes pas familiarisé avec ce type de graphique EMI, sachez simplement que toute mesure au-dessus de la ligne rouge n’est pas du tout bon.

Nous avons perdu beaucoup de temps à chercher la source du problème, jusqu’à ce que nous remarquions que le câble USB que nous avions utilisé n’était pas tout à fait comme d’habitude. En remplaçant le câble par un câble correctement blindé, tout est revenu à la normale:

A part le côté obligatoire des limites légales d’émissions, qui a son importance, ces mesures montrent l’efficacité du blindage pour limiter les effets des perturbations électromagnétiques. En effet, le blindage est également très utile pour protéger les appareils contre les perturbations externes qui pourraient être induites dans les câbles. Par exemple lors d’une rafale transitoire sur le secteur à proximité d’un câble USB. Un tel échec dans la mise en œuvre de la norme d’immunité requise est à l’origine de la mauvaise réputation de l’USB dans l’environnement industriel, par rapport aux anciennes connexions RS232 par exemple, qui sont souvent considérées comme plus robustes en raison des niveaux de tensions supérieurs utilisés pour la signalisation.

cable USB

Banc d’essai de câble USB

Comme nous avions été piégés par un mauvais câble, nous avons décidé de procéder à des tests sur des câbles disponibles dans le commerce sous le nom de « USB 2.0 » … Selon les spécifications USB 2.0, la résistance entre les deux coques de blindage, à travers le blindage , ne devrait pas dépasser 0.6Ω. Nous avons donc acheté différents câbles de toutes les catégories et nous avons mis en place un testeur de câbles.

Comme nous voulions mesurer la résistance de plusieurs conducteurs, nous avons utilisé un Yocto-MaxiBridge, doté de quatre entrées de mesure. Nécessitant de mesurer des résistances inférieures à 1Ω, nous devions garantir de très bons contacts à tous les points de mesure. Nous avons donc fabriqué un petit circuit que nous pourrions facilement souder directement sur le Yocto-MaxiBridge, qui contient directement les connecteurs USB adaptés aux câbles à tester et les résistances de précision de la mesure radiométrique.

Il suffit de connecter chaque câble à tester et le résultat de la mesure apparaît instantanément sur l’interface.

Les résultats du test

La plupart des câbles d’entrée de gamme «USB 2.0» disponibles dans le commerce, bien que parfois vendus à plus de 9Euros, ne sont pas blindés ou ne sont pas bien blindés, ce qui est à peu près le même. Voici ce que nous pouvons voir si nous ouvrons avec un cutter le surmoulage en plastique autour des connecteurs USB:

Dans certains câbles bon marché, il n’y a pas de bouclier. Ce type de câble n’est absolument pas conforme et ne devrait pas être vendu sous le nom USB 2.0.

Souvent, le câble lui-même est blindé, mais pas les connecteurs. Parfois, pour faire semblant, un petit fil est soudé au contact de terre, pour donner l’impression d’un blindage approprié lors d’un teste avec un bipeur. C’est un tel câble qui nous a induits en erreur lors de nos tests d’émission.

Résistance au blindage : 3,3Ω, non conforme.

Certains fabricants achètent de bons matériels, mais ne disposent pas de la bonne machine pour les assembler. Vous vous retrouvez avec des câbles sur lesquels un bon connecteur avec une coque blindée est serti sur une moulure en plastique au lieu d’être serti sur le blindage du câble. De ce fait, la conductivité du blindage n’est  assurée que par un petit fil.

Résistance au blindage : 3.6Ω, non conforme.

Sans outils de mesure ni références, le seul moyen relativement sûr d’obtenir un bon câble USB dans un supermarché est d’acheter la version «luxe» avec des connecteurs en or, souvent vendue à plus de 27 Euros. Tous les câbles que nous avons testés dans cette gamme étaient correctement blindés. Mais 27 Euros, c’est un peu cher pour un câble USB …

Heureusement, nous avons découvert une marque qui fabrique correctement ses câbles USB et qui les vend à un prix raisonnable: Delock. Ce sont donc ces câbles que nous revendons depuis le printemps dernier.

Malheureusement, Delock ne commercialise pas de câbles microB-micro-B-OTG, pour connecter nos modules à un téléphone Android ou à nos YoctoHubs. En fait, aucun câble microB-microB-OTG trouvé sur le marché n’était correctement blindé. Nous avons donc dû trouver un fabricant de câbles qui a accepté de nous en fabriquer sur mesure. Ce sont ceux que nous proposons dans notre boutique.

Conclusion à propos du blindage des câbles USB

Si vous souhaitez reproduire ce testeur de câble à la maison, vous pouvez nous contacter pour obtenir les instructions de fabrication du circuit imprimé. Lorsque vous commandez votre Yocto-MaxiBridge, n’oubliez pas de nous dire que vous le voulez sans terminal, pour pouvoir souder directement le circuit contenant les connecteurs.

Si vous souhaitez construire un système basé sur des modules USB et si votre système doit être certifié, souvenez-vous de cet article et utilisez des câbles USB blindés!

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