■山東省日照市第一中學(xué) 張浩洋

隨著智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、平板電腦、手持打印機(jī)等的普及，與之相關(guān)的各種數(shù)據(jù)線的使用幾乎遍及人們的生活。

數(shù)據(jù)線出現(xiàn)故障或被損壞之后，人們無法及時發(fā)現(xiàn)，影響了相關(guān)設(shè)備的使用。另外，多數(shù)人會將損壞的數(shù)據(jù)線丟掉，浪費資源。有些設(shè)備需用專門的數(shù)據(jù)線，一旦損壞，很難找到與之匹配的，影響正常使用。

因此，我想設(shè)計一種能方便檢測數(shù)據(jù)線故障的檢測器。

一、設(shè)計原理

通用USB2.0 數(shù)據(jù)接口有4 條線路，分別 是VCC、D+、D- 和GND。Micro USB 接口有5 條線路，分別是GND、ID、D+、D-和VBUS。其中ID 是空線路，即Micro USB線路實際只有4 條。

測試時，由于VCC 端和GND 端已經(jīng)接地，所以只需依次對D+、D-兩條數(shù)據(jù)線的兩端供電，若形成通路即為測試成功。

二、測試步驟

準(zhǔn) 備LED 燈4 個，輕 觸 開 關(guān)2 個，1 800 歐姆電阻4 個，標(biāo)準(zhǔn)USB2.0 母座及Micro USB 母座各1 個，層積電池盒1 個，導(dǎo)線若干，焊接工具1 套。

1.畫出實驗裝置的電路圖，如圖1 所示。

圖1

2.焊接固定元件，成品如圖2 所示。

圖2

3.測試實驗。

采用控制變量法，選擇兩條手機(jī)數(shù)據(jù)線（一條完好無損，一條已經(jīng)損壞）進(jìn)行測試。

（1）完好的數(shù)據(jù)線通電后的效果如圖3、圖4、圖5。

圖3 完好的數(shù)據(jù)線通電后的效果

圖4 自上而下按下第一個開關(guān)后的效果

圖5 按下第二個開關(guān)后的效果

（2）損壞的數(shù)據(jù)線通電后的效果如圖6、圖7、圖8。

圖6 損壞的數(shù)據(jù)線通電后的效果

圖8 按下第二個開關(guān)后的效果

三、測試結(jié)果

完好的數(shù)據(jù)線四端通電后均可形成通路，而對損壞的數(shù)據(jù)線進(jìn)行測試時，第三條線是斷路。由此可以判定，該數(shù)據(jù)線損毀的原因是D-線斷路。

根據(jù)以上實驗結(jié)果，我又思考，能不能將其推廣到多種傳輸線？于是，我選取手機(jī)數(shù)據(jù)線、網(wǎng)線、電話線等3 種應(yīng)用比較廣泛的數(shù)據(jù)傳輸線進(jìn)行探究。

為了逐一檢測所有線路，我采用CD4017十進(jìn)制計數(shù)器作為IC，設(shè)計電路圖如圖9，PCB 電路板圖如圖10。

圖9

圖10

上圖為母機(jī)，子機(jī)與之類似。我請專業(yè)人士指導(dǎo)后進(jìn)行修改，形成最后的PCB 電路板圖，如圖11。

圖11(左為子機(jī)，右為母機(jī))

之后我又使用Autodesk Inventor Fusion 建立了該檢測器的大致模型，如圖12、圖13。

圖12 檢測器模型正面圖

圖13 檢測器模型背面圖，其中圓形凸起為LED 燈

這款數(shù)據(jù)線檢測器能便捷地檢測各種數(shù)據(jù)線的故障，并清晰地顯示數(shù)據(jù)線中哪條線路不通或短路。（指導(dǎo)老師：楊 秀）