USB кабель, методика тестирования: удавометрия, китайские омы, тест огнём и микрометрия медных жил

($1.3 — 2.75 в зависимости от длины и разъёмов)
                Hаш удав, как хотим, так и меряем.
               © народное
Это ОЧЕНЬ ДЛИННЫЙ обзор, осторожно! Немудрящие кабели от рубля — всего лишь повод, хотя кабель будем резать, жечь и измерять жилы микрометром. Больше всего меня интересовала МЕТОДИКА. Методика измерения сопротивления, которую нам навязали китайские USB тестеры и инструментальная оценка ее (немалой!) погрешности. Кто бы мог подумать — в сторону завышения свойств кабелей. Методика проверки сколько там AWG в жилах и из чего они сделаны. Проверка значений одной и той же величины разными способами.

microUSB и lightning по 1 руб

Часть I. Удавометрия

TL;DR Китайские тестеры измеряют из-за дефекта методики китайское сопротивление. В результате сопротивление кабелей получается заниженным грубо на 0.08 ом. Это ещё туда-сюда для средненьких кабелей с метрическим сопротивлением ~0.3 ома, но приводит к феноменальным результатам для отличных кабелей метрическим сопротивлением 0.1-0.15 ом

Давайте измерим сопротивление нашего кабеля с помощью WEB2 — как всем известно самого лучшего китайского USB тестера. И мультметром по 4 проводной схеме.

Китайский метод

Методика простая — подключаем тестер к зарядке, на его выход — нагрузку. Измеряем напряжение и ток.
Затем подключаем не непосредственно к нагрузке, а через измеряемый кабель. Бинго! Наученный умными китайцами закону Ома тестер высчитывает сопротивление.

OK. Это была нагрузка с постоянным сопротивлением в процессе измерения. А давайте повторим на нагрузке, поддерживающей постоянным ток

Та же зарядка, тот же ток — но во второй значащей цифре уже расхождение :( Не мудрено, метод с вычитанием напряжений умножает ошибку измерения.
Но, как увидим ниже, это еще цветочки.

4 проводной метод

Потому, что теперь измерим 4 проводным методом. То есть амперметром измеряем протекающий ток, а вольтметром — падение напряжение измеряемом кабеле. Умножения ошибки нет — мы не вычитаем напряжения, а измеряем непосредственно падение напряжения. Одна жила

И вторая

По закону Ома делим падение напряжения на протекающий ток, получаем 0.22 ома на жилу, их две, в сумме 0.44 ома (цифра довольно посредственная, но об этом ниже). Сейчас нас волнует почему ошибка аж в первом знаке?!

И ракетной физики тут нет, все просто. При измерении самым лучшим китайским тестером китайское сопротивление получено без учёта контактного на USB разъёме. Пренебречь им для рядового кабеля в принципе можно. А вот при измерении очень хороших кабелей возникают поистине феноменальные цифры, вроде 0.05 ома А у камрада smsnn даже 0.03

Контактное сопротивление на плохоньком USB Type A разъёме

Давайте напрямую измерим это самое контактное сопротивление, забытое китайскими инженерами. Я взял посредственный USB разъём и припаял к нему коротенькие провода от старого компьютерного БП. И измерил падение напряжения. Сопротивление получается 0.043 ома на контакт, 0.086 ома суммарно, тк контакта два.

Сравниванием. 0.44 ома из 4 проводного метода, минус 0.086 = 0.354 китайских ома. Что неплохо бьётся с измеренными 0.37-38
Прим. Если взять не паршивенький, а качественный USB разъём, да с золочёными контактами — то контактное сопротивление на разъёме упадёт значительно, думаю, раза в два, а то и больше. И в отличных кабелях и контактам уделяют внимание. Потому они и не рупь стоят.

Конечно, не лишне проверить — а разъём ли это, может где ещё в схеме падает напряжение? Да, падает — но незначительно. 0.001 ома можно пренебречь

Часть II. Как сопротивляются 1, 2 и 3 метровые кабели

TL;DR Кабели не фонтан, сопротивления (1, 2 и 3 м) 0.44, 0.78 и 1.15 метрических ом. Сгодятся либо на долгую зарядку небольшими токами, либо при поддержке QC 3.0 и зарядкой и телефоном.

Доставка и упаковка

Отгрузка 18 марта, получено 10 апреля 2019. Полный трек. Получил на почте.

Транспортная упаковка — ПЭ пакет и целый рулон пупырки в нём.

Коммерческая упаковка — отсутствует

Жаль, я не догадался попросить акционные кабели по рублю — акции при заказе ещё не было. Менеджер магазина, конечно, уверил меня, что они если и отличаются, то только цветом оплётки. Но с моим занудством я всё же предпочёл бы проверить. С другой стороны, исходя из полученных далеко не выдающихся сопротивлений кабелей вряд ли акционные будут заметно хуже.

Спецификации

По информации магазина

• Длина кабеля: 1м = 3 фута 2м = 6 футов 3м = 10 футов.
• Алюминиевый коннектор и нейлоновая плетеная оплетка кабеля обеспечивают большую долговечность, удобство хранения и предотвращают запутывание.
• Полная совместимость зарядки и синхронизации данных с SE, 6s / 6s Plus / 6 / 6 Plus / 5s / 5c / 5, Pad Air / Air 2, Pad mini / mini 2 / mini 3, Pad (4-е поколения), iPod nano (7-е поколения ) и iPod Touch (5-го поколения), очень быстрая зарядка, сверхпрочность, сверхустойчивость.
• Зарядка до 30% быстрее, чем через обычный кабель.

Можно выбрать разъём microUSB, lightning и USB typeC на выходе, длину и цвет оплётки. Я взял typeC и три длины — 1, 2 и 3 метра.
По моим измерениям длина в см составила 102, 204, 303, включая разъёмы

Внешний вид

Пластик у разъёма жёсткий

Измерение сопротивления

Я буду измерять метрические омы, 4 проводным методом. Как мы видели выше, для перехода к китайским надо вычесть примерно 0.08-0.09 ома.

Метровый кабель мы уже измерили — 0.44 ома

Двухметровый — 0.78 ом



Трёхметровый — 1.15 ома


Кстати, как это выглядело со стороны нагрузки — она ж у нас умная. Видно, что до зарядки дошло примерно 1.5 вольта. Кстати, это хорошо бьётся с измеренным падением напряжения на жилах кабеля

И куда его такой девать?!

Итак, есть три кабеля — сопротивлением 0.44, 0.78 и 1.15 ома. IMHO это плохие цифры, ср мой Мультиобзор кабелей с таблицей сопротивлений. То есть на заявку

Зарядка до 30% быстрее, чем через обычный кабель.

хочется спросить — а покажите-ка мне тот обычный кабель! IMHO обычный — это, к примеру, штатный метровый от старого Xiaomi Redmi 3s жены — у него сопротивление по той же методике 0.3 ом.

Возникает вопрос — в мусор или можно использовать? Давайте посчитаем сначала для обычной USB зарядки, а затем для QC 3.0 варианта. (1)Зарядки обычно выдают напряжение чуть выше 5В — из фото выше моя даёт 5.1B (2) По спекам USB допускается отклонение 5%, то есть 0.25B (3) Спрашивается — и на каком токе на этих кабелях просядет от 5.1 до 4.75?

Ответ 0.8, 0.45 и 0.3 A. Собственно, всё видно. В реальности будет чуть лучше, так как обычно телефоны не перестают заряжаться на 4.75В. И метровый кабель вполне пропустит ампер в реальных условиях зарядки. Но точно не два. И даже минимального тока может хватить, чтобы зарядить телефон за ночь. Или питать какой-то гаджет, требующий немного. То есть за рубль — хорошее приобретение, но не за бакс с лишним, вы извините.

QC или не QC, вот в чём вопрос...

Итак, мы увидели, что уж длинные то кабели способны работать только на мизерных токах. Проверим?
Берём трёхметровый кабель (про который я насчитал 0.3 А в прыжке), обычную USB зарядку и смартфон. О как! телефон еле еле, но заряжается. 600 мА, даже больше, чем с USB 2.0 порта. Хотя и слёзы, конечно.

А теперь заменим зарядку на QC 3.0 (телефон тоже умеет)
Опаньки!

1.7А!.. Признаюсь, этот телефон больше и не ест и в идеальных условиях. То есть напряжение на входе поднялось, что-то теряется и на проводе — но оставшегося телефону хватает за глаза.

Это к тому, что маркетинговые штампы типа кабель, совместимый с QC — лапша на уши. Уж 3 метровый-то кабель имеет просто неприличное сопротивление в 1.15 ома. И ничего, через него вполне бодро заряжается смартфон — если и зарядка и смартфон поддерживают QC 3.0

Часть III. Буду резать, буду жечь

TL;DR Токоведущие жилы оказались AWG27 и по сопротивлению и по сечению. Материал жилы — медь и исходя из сопротивления и по тесту на газовой плите. Изоляция и оплётка горят и поддерживают горение.

Расчёт проводника по погонному сопротивлению

Из приведённых цифр длин (1, 2 и 3 м) и сопротивлений (0.44, 0.78 и 1.15 ом) видно, что сопротивление растёт пропорционально длине кабеля, если вычесть примерно 0.08 ом* на два разъёма (*видимо, тут разъём typeA чуть получше моего тестового паршивого и хватило ещё и на typeC). И составляет примерно 0.36 ом на метр кабеля или 0.18 ом на метр жилы (их же две) Из справочной таблицы это соответствует AWG27.

Расчёт многожильного проводника по суммарному сечению

Ну, давайте резать! Видно 4 жилы, причём черная и красная заметно толще.


Считаем проводники на чёрной жиле — 20 шт

И измеряем микрометром. тут повторяемость измерений на одной жиле — идеальная. А вот разные жилы чуть отличаются — 3 измерения по 0.079, одно 0.077, одно 0.080 (всего измерил 5 жил)

Онлайн калькулятор даёт

Матожидание .0788,
СКО σ(X)=9.8*10**-4 мм
Доверительный интервал +-3σ(X) = +- 0.003 мм
То есть значение диаметра в интервале от 0.076 до 0.082 мм
Площадь сечения проводника в интервале от 0.0045 до 0.0053 кв мм
Суммарная площадь 20 жил от 0.09 до 0.11 кв мм

Вы будете смеяться, но исходя из площади сечения — тоже AWG27. Я, честно скажу, доволен этим соответствием

Среди прочего это свидетельство того, что у нас именно медь.

Тест огнём

И оплётка и изоляция горят и поддерживают горение. Иного никто, впрочем, не обещал

Оплётка оплавляется

Изоляция — нет, разлагается

Одиночная проволочка оплавляется на газу и покрывается черным окислом. Это медь (мы это уже выяснили выше). Алюминий в такой ситуации сгорает, железо — не плавится на газу.

Итого кабели

Кабели оказались AWG27, сопротивления 0.44, 0.78 и 1.15 метрических ома — что весьма далеко до рекомендаций лучших собаководов. Зато сгодятся как верёвки :). И выглядят пристойно. Те, которые метровые и по рублю тем не менее по стоимость-эффективность вне конкуренции. И заряжаться через них будет. Хоть и не супер-быстро. Те, которые длинные, требуют осторожного подхода. Если вам нужно питать ими что-то с низкими токами — то вполне. Если и зарядка и смартфон поддерживают QC 3.0 — тоже будет прилично работать, даже на 3 метрах. Ещё из 3 метрового кабеля можно сделать прекрасную нагрузку на 1 ом :) А в остальных случаях, если реально нужен 3 метровый кабель — надо выбирать что-то с гораздо более толстыми жилами. Эдак AWG20. Но надо понимать, что это будет в 5 раз больше меди — и цена тоже будет отличаться.

Итого методика

ТС раскритиковал (надеюсь — доказательно) огромную методическую погрешность китайских тестеров при измерении проводов. И предложил хоть и трудоёмкий, но рабочий метод проверки состава жил, сравнением сопротивления и сечения. Но нельзя исключить, что где-то наврал или ошибся. Так что заинтересован в аргументированной критике.