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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB-Schalter - Bastelproblem


Autor: Klaus (Gast)
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Hallo,

Ich habe in meinem Renault ein Autoradio, in das ich genau einen 
USB-Stick einstecken kann. Ich möchte aber mehrere Sticks mit nach Genre 
getrennter Musik haben. Leider unterstützt das Radio keine USB-Hubs. 
Daher die Idee zu einem USB-Schalter.

Leider habe ich nichts käufliches gefunden - und habe angefangen selber 
zu basteln.
Der Stand ist momentan:
Ich benutze zum umschalten einen 4-Poligen Dreh-Schalter, der je einen 
USB-Stecker (in dem ein USB-Stick steckt) über Transmission-Gates mit 
dem Hauptkabel verbindet.
Die nicht geschalteten Transmission-Gates werden mit 150kOhm Pull-Down 
auf Masse gezogen.

Am Anfang hat gar nichts funktioniert, aber seit dem ich einen 90 Ohm 
Differentiellen Endwiderstand an die Stecker, zwischen Daten+ und Daten- 
gelötet habe, leuchtet das Lämpchen im jeweilien USB-Stick, aber der PC 
(Testhalber als Radioersatz) meldet immer unbekanntes USB-Gerät.

a) eine billige käufliche Variante würde mich freuen
b) ich kenne mich scheins nicht genug mit USB-Protokollen und 
Hardware-Spezifikationen aus, um das gebastelt zu bekommen

Bin über Anregungen sehr dankbar

Autor: chilipower (Gast)
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Hast du den Usb-Standard gelesen? (Vermutlich nicht.) Falls nicht, dann 
bitte unbedingt Schaltplan! Ist der Stick USB-Version 1.1 oder 2.0?

Autor: chilipower (Gast)
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Du kannst dir von hier die elektrischen Spezifikationen (kostenlos) 
herunterladen. Im Prinzip musst du nur aufpassen alle Leitungen im 
Schalter zu schalten. Die Stromversorgung immer zuerst an und zuletzt 
ab. Dann klappt auch die Enumerierung.

http://www.usb.org/developers

Autor: pcb (Gast)
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Kug dir die usb Steker im inneren genau an. Du wirs sehen, daa die 
Stromversorgungskontakte länger sind. Das heisst, dass wenn du den 
Stecker ziehst, werden die Datenleitungen zuerst getrennt und dann die 
Versorgunsleitungen. Anlalog beim Reinstecken. Wenn du das gleiche 
Verhalten mit deinem mechanischem Schalter nachbildest, dann muss es 
einfach funktionieren.

Autor: Klaus (Gast)
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OK - habe kurz einen Schaltplan skizziert (Sicht von oben auf Platine), 
die anderen 2 74HC4066 Bausteine sind mit Daten+ und Daten- analog zum 
ersten verbunden.

Im Prinzip besteht die komplette Schaltung aus 4 USB-Buchen Typ-A (für 
die USB-Sticks), einer USB-Buche Typ-B (für das Verbindungskabel zum 
Radio) und 3 74HC4066 Transmission-Gates-Bausteinen.

Die Schlater und die zu schaltenden USB-Buchsen gehen bei jedem IC auf 
die gleichen Pinns.

Damit werden Plus 5V, Daten- und Daten+ geschalten - Masse habe ich so 
verbunden.

Das Autoradio unterstützt eh nur USB1.1 - dann sollte die 
Geschwindigkeit des USB-Sticks keine Rolle spielen?!

Autor: Marius S. (lupin) Benutzerseite
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Das man überhaupt auf die idee kommen kann das das funktionieren könnte 
finde ich schon sehr überraschend.

Der USB standard definiert ein elektrisches interface, das kannst du mit 
einem 4066 nicht mehr einhalten. USB1.1 unterstützt auch schon 
Datenraten von 12 MBits, glaube mal nicht das der 4066 die schaffen 
kann.

Autor: Klaus (Gast)
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Laut meinem Datenbalatt liegt die Knickfrequenz eines 74HC4066 bei ca. 
4*10^4 kHz was 40 MHz sind. Das entspricht nur 5 Mbit/s. Führt das bei 
der USB1.1 Übertragung echt schon zu Problemen?

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Es gibt wesentlich geeignetere Analogschalter als ausgerechnet den 
uralten CD4016/4066, wie beispielsweise den DG811.

Autor: chilipower (Gast)
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Es gibt bei USB Zeitfenster an die du dich halten musst (weil der 
Datenverkehr bidirektional abgewickelt wird). Für Version 1.1 (12Mbit) 
sind das glaube ich maximal 26ns Delay der auf einem Pfad liegen darf. 
Liegst du drüber, benötigst du einen Repeater.

Deine Schaltung würde so ohnehin nicht funktionieren. Erstens aus den 
obengenannten Gründen und zweitens, weil auf einer der Datenleitung noch 
ein 1.5 PU liegen muss, der dem enumerierenden Host (Dein Radio mit 
jeweils 15k PD auf den Datenleitungen) anzeigt, dass ein Gerät 
angesteckt ist (Würde aber im Prinzip vom PU des Stick mit übernommen, 
wenn du es clever anstellst - also eine Unterbechung beim Umschalten 
durchführst). Das An- und Abstecken ist nicht nur eine 
elektrisch/mechanische Sicherheitsvorkehrung, sondern auch Teil des 
Softwareprotokolls und muss von dir in jedem Fall elektronisch 
berücksichtigt (simuliert) werden. (Auch für die Versorgungsleitungen)

Am besten wäre eine mechanischer Schalter. Falls du es auf dem 
elektronischen Weg weiter probieren willst, würde ich erstmal das 
An-/Abstecken mit dem von dir gewählten Baustein probieren (vcc muss 
eventuell auch angepasst werden).

Autor: Klaus (Gast)
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a) Die mechanische Unterbrechung sollte eingetlich mit dem mechanischen 
Dreh-Schalter gewährt sein - der brauch länger zum Schalten als 26ns 
(eher ms).

b) Ich glaube nicht, dass mir die Steckerform (erst Spannung, dann 
Daten) wirklich weiter hilft, da ich testhalber den Stick aus- und 
eingesteckt habe, und auch nicht mehr passiert ist.

c) PullUp und PullDown für die Geschwindigkeitserkennung habe ich jetzt 
auch ausprobiert, hilft nicht.

d) nach Anbringen eines 90Ohm diff. Widerstandes zwischen Daten+ und 
Daten- blinkt wenigstens der Stick schon mal. Kann es sein, dass ich 
diesen Widerstand noch genauer anpassen muss? Auch Kapazitiv/Induktiv?

Werde mir den DG811 besorgen, und dann damit testen - das Argument der 
Geschwindigkeits-Verletzung ist gut.

Autor: derse (Gast)
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Kann mir jemand sagen, wie der aktuelle Stand hier ist?

Autor: Guido Körber (Gast)
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Die kurze Fassung dazu ist, dass die Grundidee falsch ist.

Autor: Daniel (Gast)
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Die Grundidee ist nicht falsch, es gibt Analogschalter, die für USB 
tauglich und dafür vorgesehen sind, z.B. Maxim MAX4999 oder MAX4899
http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/5233

Jetzt hat der Fragesteller nur noch das Problem der Schaltung drumrum 
und das IC-Gehäuse gescheit aufzulöten.

Autor: derse (Gast)
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hmmm soweit ganz interessant...

Nur einen Tip zur Selbstlösung habt ihr nicht? Angenommen, ich hätte 
zwei Schalter, mit dem einen unterbreche ich erst Data und mit dem 
zweiten die Stromversorgung. Beim Anschließen dann in umgekehrter 
Reihenfolge. Dürfte doch so funktionieren!? Wenn ich jetzt noch einen 
Schalter nehmen würde mit einer SET Funktion, dann würde ich mit einem 
hinkommen. SET dann zum öffnen oder schließen von Data.
Oder via manueller Schiebeschalter und dann irgendwie ne Verzögerung 
einbauen!?

Alles sehr schwierig, aber erstmal danke für die bisherigen Tips

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Machs doch mit zwei Relais.
Das erste für +5V, das zweite für die beiden Datenleitungen. Das zweite 
Relais über ein Verzögerungsglied schalten.

Autor: thomas (Gast)
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nimm halt sowas

Bei ebay artikelnummer  120421949772 suchen.
das ist doch genau was du brauchst

Autor: derse (Gast)
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Ich will es andersrum. Ich möchte mit einem Gerät (Radio) drei 
Anschlüsse ansteuern. Ein USB Hub eben. Nur ist das Radio nicht Hub 
fähig und so müssen die Anschlüsse schaltbar sein, sodass immer nur 
einer mit dem Radio verbunden ist.

Mal abgesehen davon wäre der Kasten aus der Bucht viel zu groß...

Autor: thomas (Gast)
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geht doch!!!, das geht doch in beide Richtungen. also A,B,C,D = USB 
Stick
Input/Output dein Radio.

brachst bloß die passenden Kabel, weil dein USB Stick ja USB-A hat und 
die Box USB-B

mfg Thomas

Autor: thomas (Gast)
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du brauchst ja nur den Schalter aus dem Kasten und der ist ja nicht 
groß.

Autor: derse (Gast)
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Hmmm, mal sehn, wie teuer das Dingen wird, aber ich denke es ist 
immernoch zu groß. Vielleicht nachbauen mit kleineren Teilen!? Mal 
sehn...

Autor: derse (Gast)
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So, hab die Kiste bekommen und bin erstaunt. Da ist ein einfacher 
Stufenschalter drin. Die Kabel gehen direkt zu dem jeweiligen Anschluss.
Der Schalter schaltet die Anschlüsse direkt zu, ohne erst die 
Stromversorgung herzustellen und anschließend die Datenverbindung. Da 
frag ich mich doch glatt warum das am Anfang dieses Threads so 
kompliziert sein musste!?

Autor: ottokar (Gast)
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Hallo,

würd mich interessieren, ob das mit dem Umschalter geklappt hat! Ich 
möchte nämlich auch gerne an mein autoradio mehrere usb-sticks 
anschließen und zwischen denen per schalter wechseln!

Autor: Julian M. (julian_m)
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Habe wie in dem Thread beschrieben genau das gleiche Problem.
Ein Autoradio und nur eine USB Buche vom Autoradio kommend.
brauch aber 2 da ich ein usb-stick und ein iphone am anderen usb 
anschluss betrieben will und diese per schalter dann umschalten will.

nun gibt es ja diese usb switches bzw umschalter womit ich zbsp. einen 
usb-drucker an 2 Laptops teilen kann.
Ich brauch das ganze jedoch genau anders herum.
habe mir so ein switch geholt und mittels usb adapter angeschlossen, 
problem das autoradio erkennt zwar beim wechseln der source dass ein 
usb-Stick "getrennt" worden ist, leist jedoch nicht den zweiten 
usb-Stick ein, obwohl der leuchtet und der kanal aktiv ist.

Wahrscheinlich liegt es eben daran dass der USB-switch eben nur in der 
anderen richtung funktioniert.

würde mir nun gerne selbst was bauen, sprich einfach mittel 2 
umschalt-relais die jeweils beiden kontakte am usb-pin D+ und D- eben 
verzögert einschaltet. dies soll mittels wechselrelais und einer 
einschaltverzögerung geschehen, nun wie kann ich ein relais 
zeitverzögert einschalten?
da ja beim usb-gerät während dem einstecken erst + und - geschlossen 
werden und dann danach die datenleitungen.

Oder was für eine Möglichkeit gäbe es noch?

Vielen dank!

Autor: Manuel B. (j-manuel)
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Hallo Julian

evtl. den jeweils zugeschaltenen USB Port (+ und - Pol) dazu verwenden 
um das zugehöruge Relais zu Schalten.
Somit ist ja sichergestellt das die 5V Versorgung schon geschalten ist.

Gruß

Autor: Julian (Gast)
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habe das ganze nun mit einem 2fach wechslerrelais aufgebaut.

sprich usb in mit anschluss 5v, d+, d-, masse.

dann hab ich diese 5v per umschalter so gelegt dass es entweder an 
usb-buchse1 oder usb-buchse2 an der 5v-leitung anliegt.
gleichzeitig nehm ich diese anliegende 5v umd ein 2-fach-wechslerrelais 
anzusteueren.
sprich ist der umschalter so dass usb2 5v kiregt, dann zieht das relais 
an und wechselt mir die d+ und d-leitung (im ruhezustand mit usb-buchse1 
verbunden) auf die datenleitung der usb-buchse2.

das ganz funktioniert bei mir jedoch nur in eine Richtung.
dh ich kann in die buchse nutzen welche im ruhezustand des relais die 
datenleitungen geschaltet hat.
nicht aber die andere?
warum?

oder kann mir jemand ne schaltung entwerfen wo ich das realisieren 
könnte.
ist wie gesagt für ein autoradio mit usb anschluss, ein im handel 
erwerblicher usb switch (für bsp 1 drucker an 2pcs) funktioniert leider 
nicht anderst rum, so dass ich 2 usb geräte per umschalter mechanisch 
auf eine usb buchse wechseln kann.
daher brauch ich ne eigenbaulösung!

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