Charger Doctor – USB spanning en stroom

Check USB spanning en stroomCheck USB spanning en stroom

Makkelijk toch, dat tegenwoordig zowat alles via een USB-kabeltje kan worden geladen of van stroom voorzien? Hoewel, een Apple wil nog wel eens problemen geven, omdat er te veel stroom nodig is. Eigenlijk zou je dat eens op een makkelijke manier moeten kunnen nameten…

Dat vond een fabrikant in China nou ook blijkbaar – want een maand of wat terug vond ik op dx.com precies het goede apparaatje: de Charger Doctor. Een simpel doorschijnend blauw plastice blokje, 50 bij 20 bij 14 millimeter klein, met aan de ene kant een standaard USB-stekkertje, aan de andere kant een USB contrastekkertje en bovenop een viercijferig rood oplichtend display. Door het handige hebbedingetje simpelweg aan de ene kant in een USB-poort – of oplader! – te steken en het te meten apparaat al dan niet via een standaard USB-kabel op de uitgang aan te sluiten start de meting en vertoont het display afwisselend vijf seconden lang het gemeten voltage en tien seconden lang de opgenomen stroom. Volgens de opdruk op het metertje zou het werken van 3,5V tot 7.0V en 0A tot 3A. Ruimschoots genoeg meetbereik voor wat je in een USB toepassing mag verwachten dus.
En het mooie: het wordt voor slechts 5,99 dollar – op het moment van schrijven € 4,41 – thuisbezorgd, zonder verdere verzend- of andere kosten. Ruimschoots onder de 22 euro die de douane hanteert als de grens waarboven ze invoerrechten gaan heffen. En binnen twee weken plofte het envelopje met twee van deze wondertjes op de mat. Ook hebben? Zoek maar op dx.com.

Nauwkeurig

Twee? Waarom meteen twee bestellen, hoor ik u vragen? Tja, da’s simpel, want zo kan je ze achter elkaar aansluiten om even de nauwkeurigheid in te kunnen schatten. En die viel niet tegen, meer dan eenhonderste Volt of tweehonderdste Ampère weken ze niet van elkaar af. En bleken ze zelf ook wel wat stroom te trekken, want de eerste meet het verbruik van de tweede op die manier: 0,01 Ampère – dat is 10 mA oftewel 0,05 Watt – verwaarloosbaar dus. Om echt zeker te kunnen zijn heb ik middels een aangepaste USB-kabel een en ander ook nog eens met een goede multimeter gecontroleerd. Ook die was het eens met de gevonden resultaten, dus met de nauwkeurigheid van de metertjes zit het wel snor. Voor minder dan viereneenhalve euro kunt u voortaan zelf checken of uw apparaten zich wel netjes gedragen als verbruikers, of bij het opladen. Want pas op: er zijn de nodige aanpassingen geweest in de loop der tijd. En het is niet gezegd dat uw USB-aansluiting – op een hub of een pc – voldoet aan de norm die het te laden apparaat verwacht. Met alle kansen op schade van dien.

USB, stroom en spanning

Het begon ooit simpel. Op de Universal Serial Bus versies 1.0, 1.1 en 2.0 konden apparaten aangesloten worden die in eerste instantie maximaal 100 milliAmpère mochten gebruiken, bij 5 Volt (+/- 5%, dus tussen de 4,75 en 5,25 V). Die 100 mA wordt ook wel een Unit Load genoemd en moest genoeg zijn voor het apparaat om zichzelf te initialiseren. Sommige USB-hardware had vervolgens wel degelijk meer stroom nodig, maar daar kon zo’n apparaat dan gewoon om vragen aan de controller, via het USB dataprotocol op de datalijnen. Als er genoeg power beschikbaar was werden verzoeken gehonoreerd tot maximaal vijf Unit Loads, dus een halve Ampère.Maar toen kwam USB 3.0…
Bij USB 3.0 wordt die maximale stroom, de unit load, verder UL genoemd, opeens 150 mA – en kunnen er zelfs zes UL’s worden afgenomen, dus 900 mA. Bovendien worden de spanningsgrenzen verruimd, tot 4,45V minimaal tot maximaal 5,25V.Charger Doctor foto 3
Tot en met deze norm was er dus sprake van Low Power USB apparaten die initieel maximaal één Unit Load mochten gebruiken, en High Power varianten die ook met één enkele Unit Load moesten initialiseren om daarna de controller vriendelijk te vragen of er meer stroom beschikbaar was; maximaal zes UL’s van 150 mA – dus 900 milliAmpère – voor USB 3.0 en vijf UL’s van 100 mA, oftewel 500 mA, voor USB 2.0 en lager. Mocht de controller meer zware verbruikers moeten bedienen, dan kan zo’n verzoek afgewezen worden en zal het desbetreffende apparaat dienst moeten weigeren.

HUBjes

Tot zoverre is het overzichtelijk – maar nu gaan we eens met USB-hub’s spelen. Het aardige van de USB-standaard is nu eenmaal dat elke poort makkelijk uitgebreid kan worden met zo’n hub. De meeste hub’s hebben vier extra poorten, maar dat is geen regel – ooit heb ik een USB 2.0 hub uit China besteld met maar liefst 24 secondaire poorten! Die zou middels zijn eigen stroomvoorziening dus tot 12 Ampère moeten kunnen leveren, maar de meegeleverde voeding was slechts 4A.
Hubjes bestaan, wat stroomvoorziening betreft, in twee soorten: bus-powered of self-powered. De eerste heeft geen eigen voeding en is dus typisch geschikt voor maximaal 100 mA low power apparaten, denk aan muizen en toetsenborden. De maximaal 500mA – of 900 mA voor USB 3.0 – wordt over de aanwezige poorten die in gebruik zijn verdeeld. Als er wel een eigen adapter op de hub wordt aangesloten is er per poort weer de volle mep beschikbaar: 5 UL’s voor USB 1.x en 2.0 van elk 100 mA, dus 500 mA voor elke poort en bij USB 3.0 zelfs 6 UL van 150 mA, dus 900 mA. Althans, als de voeding daar zwaar genoeg voor is, soms kom je hubjes tegen waarbij de meegeleverde voeding niet in staat is genoeg stroom te leveren als alle poorten tegelijkertijd het onderste uit de kan willen. Dat soort narigheid kan op het eerste gezicht onverklaarbare fouten opleveren, waarbij bijvoorbeeld een externe harde schijf faalt op het moment dat de scanner ook stroom vraagt.

USB als lader

In 2007 bedacht men zich dat nu de USB aansluiting zo wijd verbreid was, het ook handig zou zijn deze als standaard stekker voor het laden van allerlei apparatuur in te voeren. Ook niet-USB apparaten, die geen eigen controller aan boord hebben en dus niet kunnen onderhandelen over de gevraagde stroomsterkte. En zo ontstond de laadpoort, die minimaal 500mA levert bij 5V. Maar dat is niet noodzakelijk de bovengrens, een laadpoort kan hogere stromen leveren, waarbij het voltage dan wel terug kan lopen maar minimaal 3,6V moet bedragen. Probeert het aangesloten apparaat nog meer stroom af te nemen, dan schakelt de laadpoort zichzelf uit.

Charger Doctor foto 2
Laadpoorten kunnen ook de datalijnen bevatten, dan zijn het CDP’s – charging downstream ports. Maar omdat hogere laadstromen het dataverkeer kunnen storen mag er dan niet meer dan 900 mA worden afgenomen als er HiSpeed – USB 2.0 en hoger – datatransport plaats vindt. De DCP – dedicated charging ports – heeft die beperking niet, daar zijn de datalijnen kortgesloten, zodat aangesloten apparaat kan vaststellen dat er geen gegevens uitgewisseld kunnen worden en er alleen geladen kan worden. Zo’n poort levert minstens 500 mA, maar afhankelijk van de bouwer kan dat tot 1500 mA oplopen, wat meteen de hoogste stroom is die de standaard USB 2.0 stekker aan kan. Alle losse USB-ladertjes die in het stopcontact passen – of in de auto worden aangesloten – zijn per definitie DCP, er is geen dataverkeer mogelijk. Een DCP kan ook in een notebook of andere pc worden ingebouwd, maar dat komt in de praktijk weinig voor.
Een aardige ontwikkeling is de sleep-and-charge USB-aansluiting, die ook als de computer of het notebook zelf uitstaat laadstroom blijft leveren. Ideaal om de smartphone geladen te houden – maar het kost wel iets meer van de accu-capaciteit van de computer.

Verbruikers

Dat een apparaat op USB stroom verbruikt weten we, maar hoeveel precies heb je meestal geen idee van. Vandaar dat de Charger Doctor eens op wat verschillende zaken hebben losgelaten. Zo bleek een kleine USB ventilator 150 mA te trekken, meer dus dan de Unit Load die volgens de standaard mag worden opgenomen op USB 1.x of 2.0. Een fraaiere ventilator met leuke led’jes voor de prachtige lichtshow zat op 280 mA, dat mag zelfs op USB 3.0 niet zonder het eerst aan de controller te vragen. En zo’n schattig USB led-lampje – handig bij het notebook – trekt ook al 200 mA. Allemaal verbruikers zonder verdere intelligentie aan boord, die dus stuk voor stuk de USB stroomvoorziening overbelasten. Meestal zal het goed gaan – maar je loopt wel degelijk het risico de controller op te blazen. Als die op het moederbord van je notebook zit zijn dat potentieel dure reparaties.
Een Samsung Galaxy SII smartphone bleek ook een zuiplap, met 400 mA – maar daar mag je aannemen dat er wel netjes via het USB-protocol eerst wordt gevraagd of dat wel mag en kan. Net als bij een oplaadbare draadloze muis van Logitech, die wenste 320 mA maar heeft hoogstwaarschijnlijk wel genoeg intelligentie aan boord om zulks eerst te vragen. Het bijbehorende Unified ontvangertje – zo’n USB priegel die nauwelijks uitsteekt – bleek slechts 20 mA te lusten. De Canon Lide 200 scanner – die zijn voeding geheel via USB betrekt – vraagt in rust 150 mA. Als er inderdaad gescanned wordt loopt dat op tot 350 mA.
Geheugenstickjes blijken niet erg hebberig: 60 mA, 50 mA en 30 mA. Een WD USB 2.0 externe 2.5” harde schijf zit rond de 300 mA in rust en 500 mA als er een film wordt afgespeeld, terwijl een nieuwere Western Digital USB 3.0 kleine externe HD opstart met 470 mA maar daarna ook een film kan vertonen op 220 mA. Een externe harddisk met een eigen voeding trekt overigens helemaal geen stroom, en dat is volstrekt logisch. Daar zou een bus-powered hub dus uitstekend dienst kunnen doen.
De Canon Lide 200 scanner – die zijn voeding geheel via USB betrekt – vraagt in rust 150 mA. Als er inderdaad gescanned wordt loopt dat op tot 350 mA.
Leerzaame experimenten – voortaan zal ik veel voorzichtiger worden met die leuke USB-geintjes zoals ventilatoren of koffiemokwarmers. En bus-powered hubjes zijn voortaan al helemaal uit den bozen, tenzij nadat ik de verbruikers eerst de maat heb genomen. Het “even kijken of ‘t werken wil” is verleden tijd.

Conclusie

Leuk! Of eigenlijk, een heel erg handig hulpje dat je serieus aan het denken zet over wat er allemaal kan met de USB-aansluiting – en wat er allemaal eigenlijk niet kan. Meten is weten, inderdaad. Zomaar allerlei geinige gadgets aan de USB hangen, zonder je je te beseffen hoeveel stroom ze trekken is inderdaad niet slim. Zeker niet als je voor die paar euro voortaan gewoon even kan checken of het wel kan.

 


Deze aflevering werd in oktober 2013 geschreven. Beschikbaarheid, prijzen en wisselkoersen kunnen veranderd zijn. Zelf even checken is altijd het beste, want wie weet is er een goedkopere aanbieder.
De tekst op deze website wijkt af van wat er in PC-Active stond. Dit is de oorspronkelijke versie, zonder ingrepen van de eindredactie, waarbij in het algemeen nogal wat technische details werden geschrapt.


Recente links

Op Deal Extreme is dit apparaat ondertussen uitverkocht: http://deals.dx.com/team.php?sku=305545. De laatst bekende prijs was $ 3,78

Een goedkope optie, voor $ 3,03 – van een iets ander model – is:http://www.gearbest.com/car-gps-tracking/pp_68916.html

Wie haast heeft – de Chinezen doen er weken over, voordat de bestelling bezorgd is – kan voor € 7,95 terecht bij: http://www.hobbyelectronica.nl/product/usb-charger-doctor/

Charger Doctor foto 4
USB hub met 24 aansluitingen

Readers Comments (1)

  1. rob van der kooy 7 februari 2016 @ 13:23

    leuk stukje en ook kan je er wat van leren . nu werkt bijna alles met usb laders en powerpacks dus dat probleem is weg.

Laat een reactie achter

Your email address will not be published.

*