Cet article vous offre un aperçu du fonctionnement des adaptateurs secteur USB, de leur histoire, de leurs différents types et de leur rôle dans la transmission de données. Il vous guidera également dans la construction d'un petit périphérique USB, tout en soulignant l'importance de la sécurité.
Aperçu des Adaptateurs Secteur USB Apple
La sécurité des clients est primordiale pour Apple. Dans le prolongement des efforts entrepris pour atteindre nos objectifs en matière environnementale, les modèles d’iPhone sont désormais livrés sans adaptateur secteur. L’iPhone reste compatible avec les adaptateurs secteur et les câbles USB-A vers Lightning existants, tels que ceux fournis avec les modèles précédents. Vous pouvez utiliser les adaptateurs répertoriés ci-dessous pour charger votre iPhone, iPad, Apple Watch ou iPod.
Lorsqu’un appareil iOS ou iPadOS est vendu avec un adaptateur secteur USB Apple, ce dernier est certifié conforme aux normes de sécurité gouvernementales en vigueur dans les pays et régions où l’appareil est disponible. Les adaptateurs secteur USB Apple sont conçus pour fonctionner avec des sources d’alimentation délivrant entre 100 et 240 V CA, de 50 à 60 Hz.
Fonctionnement du Port USB
Dans ce tutoriel, nous allons explorer le fonctionnement du port USB, en abordant son histoire, ses différents types et son rôle dans la transmission des données.
Un Peu de Culture Générale
Le port USB est omniprésent dans notre marché actuel. Il a vu le jour en 1990 dans le but de remplacer tous les anciens ports qui commençaient à s'essouffler. Depuis sa création, il a connu trois versions principales : la 1.1, la 2.0 et la 3.0.
- La version 1.1 permet deux modes de fonctionnement:
- low speed à 192 Ko/s pour les claviers et souris, etc.
- full speed à 1,5 Mo/s pour les imprimantes, scanners, etc.
- La version 2.0 ajoute un nouveau mode : high speed, à 60 Mo/s. Il est utilisé par les disques durs externes, les clés USB de stockage, et par les nouveaux scanners et nouvelles imprimantes. Mais ce n'est pas tout : l'USB 2.0 ajoute une alimentation en 5 Volts et jusqu'à 500 mA, soit 2,5 Watts (0,5 A * 5 V = 2,5 W).
- En 2008, la version 3.0 de l'USB a vu le jour et apporte un débit de transfert de 625 Mo/s soit 5000 Mbits/s. Ce mode est alors nommé Superspeed.
Schéma Électrique (USB 1.1 et 2.0)
Voici les caractéristiques des broches pour l'USB 1.1 et 2.0 :
- Borne +5V
- D-, qui permet de transférer les données
- D+, qui permet également de transférer les données
- Ground, c'est-à-dire le 0V
Vous remarquerez qu'ici, le port USB est de type A. Il existe aussi le type B, ainsi que les ports USB de type mini A et mini B. On les trouve le plus souvent pour connecter les appareils photos, certaines clés audio USB, etc.
Le port USB utilise un type d'encodage (NRZI) qui nécessite deux broches (D+ et D-) pour transmettre les données. NRZI signifie Non Return to Zero Inverted : jamais de retour à zéro, inversé. C'est un codage bien spécial :
- s'il faut envoyer un "1", la sortie ne change pas d'état ;
- s'il faut envoyer un "0", la sortie change d'état à chaque fois.
Au bout de six "1" consécutifs, on envoie un "0".
Schéma Électrique (USB 3.0)
L'USB 3.0 est plus complexe puisqu'il comporte neuf fils ! En apparence, il reste similaire à l'USB 2.0, ce qui lui permet entre autres d'assurer une compatibilité descendante et ascendante : on peut brancher des vieux périphériques sur du nouveau matériel et des périphériques neufs sur du vieux matériel. Mais, s'il conserve les quatre broches classiques de l'USB, cinq viennent s'ajouter permettant ainsi au mode Superspeed d'atteindre un très haut débit : 600 Mo/s tout de même ! :D
Voici les fonctions des broches supplémentaires :
- 5 et 6: StdA_SSRX- et StdA_SSRX+ (réception pour l'ordinateur en mode Superspeed)
- 8 et 9: StdA_SSTX- et StdA_SSTX+ (émission pour l'ordinateur en mode Superspeed)
- 7: GND_DRAIN (retour des signaux)
Il y a désormais une connectique pour la transmission et la réception dans la version 3.0 de l'USB.
Protocole de Communication
Initialisation
Lorsque l'on branche un périphérique USB, l'ordinateur le détecte grâce à une tension, constante entre D- et D+ lorsque rien est branché, et qui chute dès que l'on branche quelque chose. Ainsi, dès que le périphérique est connecté, l'ordinateur envoie un courant d'initialisation pendant 10 millisecondes. Dès lors, il lui attribue l'adresse "0". Après, le PC questionne tous les périphériques USB déjà connectés pour connaître leur adresse, puis en attribue une non utilisée (codée sur 7 bits) au nouveau périphérique, ce qui laisse 127 possibilités !
Transfert des Données
Les principes de l'USB, pour communiquer avec les périphériques, c'est que chacun a la parole à son tour, personne ne parle en même temps, et l'ordinateur indique au préalable qui doit parler.
Ainsi, le PC envoie ce qui s'appelle un jeton, qui contient l'adresse du périphérique qui doit parler. Ce jeton circule de périphérique en périphérique, jusqu'à ce que le périphérique se reconnaisse et écrive à l'intérieur. Le PC finit par recevoir le jeton et le décode.
Ce système est appelé anneau à jeton ou "token ring".
Construction d'un Ventilateur USB
Nous allons construire un ventilateur USB.
Préparation
Il vous faudra :
- Un ventilateur (récupéré d'une vieille alimentation d'ordinateur)
- Un vieux câble USB
- Un fer à souder
- Du fil d'étain ou des dominos (d'électricien)
- Du scotch
- Un multimètre
- Des ciseaux
- Un ordinateur (pour tester)
- Une pile plate 4,5 V ou une alimentation continue stabilisée à 5V
- De la débrouille
Tests Préliminaires
Dénudez les fils du ventilateur. Vérifiez la tension de votre pile plate 4,5 V avec un multimètre. À l'aide du schéma ci-dessous, de la pile plate 4,5 V ou votre alimentation 5 V et en mettant votre multimètre en ampère-mètre sur 1 A, branchez le tout.
Il ne faut pas dépasser les 400 mA si votre pile était à 4 V, 300mA si votre pile était à 3 V, etc. Donc, si U est la tension, I l'intensité et k le coefficient de sécurité : en théorie, il faudrait I < U/10. En pratique il faudrait I < (Ug/10)*k. Si l'on veut garder un coefficient de sécurité de 75 %, il faut mettre k = 0,75.
Si vous dépassez l'ampérage, il existe une solution : changer de ventilateur ou rajouter une résistance en série avant ou après le ventilateur.
Création du Câblage
- Coupez votre vieux câble USB, écartez bien les quatre fils qui le traversent, et découpez le blindage ainsi que tout le plastique.
- Repérez les fils de la masse et du 5 V avec un multimètre en mode ohmmètre. Le fil de la masse et du 5 V sont respectivement noir et rouge et plus épais.
- Une fois que vous avez trouvé vos deux fils, mettez du scotch ou un isolant autour des deux autres.
- Soudez ou serrez les dominos pour joindre les câbles au ventilateur. N'oubliez pas la résistance si nécessaire.
- Isolez ensuite tous les câbles séparément, sans faire de court-circuit.
Test Final
Testez une dernière fois avec la pile plate 4,5 V ou votre alimentation pour voir s'il n'y a pas de court-circuit.
Sécurité et Précautions
Il est crucial de respecter les limites d'ampérage pour éviter d'endommager votre ordinateur. Si vous ne dépassez que de quelques milliampères, Windows XP vous préviendra qu'un périphérique USB a dépassé l'ampérage maximum, et désactivera temporairement le port USB.
| Tension (V) | Intensité Maximale (mA) | Coefficient de Sécurité (k=0.75) |
|---|---|---|
| 4 | 400 | 300 |
| 3 | 300 | 225 |
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