正しいケーブル、プラグ、ジャックを選ぶためのUSB仕様の理解

USB（ユニバーサルシリアルバス）ケーブル、コネクタ、ジャックは、産業用センサ、制御モジュール、デジタルサイネージ、ポイントオブセール端末など、さまざまな産業用アプリケーションで使用されています。アプリケーションに適切な製品を組み込むための鍵は、USBデバイスの世代の違いが性能に直接影響することを覚えておくことです。

USBは長い間、キーボード、マウス、カメラ、携帯電話の充電器、コンピュータ、壁掛けアダプタなど、あらゆるものを接続するための標準規格でした。これらのコネクタは、デバイス間でデータや電力を転送するために使用されます。初期のUSBケーブルとコネクタは、USB 2.0が登場する2000年まで、最大約12Mbpsの低速でしかデータを転送できませんでした。デバイスの高速化が急速に進み始めたのはその頃です。

この記事では、USBコネクタとケーブルのタイプ、およびそれぞれの機能について、特定の用途に適した選択をするために必要な情報を詳しく説明します。

USBのバージョンとその機能

USB 2.0は480Mbpsを実現し、12Mbpsしか扱えなかった1990年代当初のUSBよりも40倍以上高速になりました。この新しいバージョンは4本のコネクタワイヤで設計されており、最大30m（98フィート）のケーブル長でデバイスを相互接続することができました。高速データ転送が可能と考えられていた一方で、このケーブルはビデオに対応していませんでした。このコネクタとケーブルは、旧バージョンでは対応できなかった最大500mAの電流をサポートしました。この4線式ケーブルは、データ転送に白と緑のワイヤを使い、電源には赤と黒のワイヤ（赤は5V、黒はグランド）を使っていました。USB 2.0は、コネクタポートの内部が黒色であることで容易に識別できます。こうしたUSB機能のアップデートにより、当時、複数のアプリケーションに高い柔軟性がもたらされ、現在もUSB 2.0は使用されています。

USB 2.0の登場から8年後、USB 3.0が登場しました。3.0バージョンは、さらに高速のデータスピード（正確には10倍）を提供し、SuperSpeedデバイスと称されています。このバージョンのケーブルとコネクタで、ビデオデータの転送もサポートできるようになりました。USB 3.0のケーブルとコネクタは、4,800Mbps（ほぼ5GB）の速度でデータを転送できるように設計されています。この超高速転送速度によって、ハードドライブやコントローラでの大容量データのバックアップや転送が簡単に行えるようになりました。追加のワイヤは、同時に双方向通信を行うために使用されます。プロの写真家は、複数のデバイス間で高解像度の画像を転送したり、高速ネットワークコンピュータにアップロードしたりする必要があるため、USB 3.0コネクタをよく使用しています。

USB 3.0バージョンはより高速になりましたが、ケーブル長18m（59フィート）以内のデバイスにしか相互接続できませんでした。デバイスには速度と帯域幅の向上が求められており、USB 2.0の4線式コネクタではなく、9線式コネクタを採用したことで、そのニーズに応える環境を提供しました。この技術により、ケーブルとコネクタは最大900mAの電流にも対応できるようになりました。また、電力消費の高いデバイスで使用する際の電力効率も向上しました。

注意点として、USB 2.0の標準的なコネクタとUSB 3.0の標準的なコネクタでは、仕様が根本的に異なります。組み込む予定のUSBコネクタやケーブルの具体的な性能に、アプリケーションを適合させるようにしてください。USB 2.0コネクタのポートは黒色で、USB 3.0のポートは青色なので、色でコネクタを識別できます。USB 3.0デバイスは下位互換性があり、USB 2.0など他のUSBバージョンでも動作します。ただし、そうした接続ではUSB 2.0の最大速度に制限されます。2012年頃には、USB 3.0はすべての新しいコンピュータに採用され、製造標準となりました。このバージョンのデバイスは、センサや変換器からデータハブ、コントローラ、コンピュータに至るまで、あらゆるものを接続するために、USBケーブルを使用するほとんどの産業で利用されています。

USBケーブルおよびコードアセンブリ

GlobTek, Inc.は、顧客の特定のアプリケーション要件に基づく非標準の構成を含め、複数の構成および組み合わせでUSBケーブルおよびコードアセンブリを包括的に提供しています。

同社のUSBケーブルアセンブリの全製品ラインは、USB 2.0、USB 3.0、USB 3.1規格に準拠しており、シールド付きとシールドなしの幅広いケーブル長を取り揃えています。DC電源プラグ、ブラントカットまたはストリップ・錫メッキ終端など、その他のケーブルコネクタオプションも利用できます。ケーブルアセンブリは、PVCまたはTPEのハロゲンフリージャケットで被覆されています。さらに、要望に応じて、追加機能を備えたカスタムUSBコネクタのオーバーモールドも可能です。

ケーブルおよびコードアセンブリについて、GlobTek, Inc.は、100mm以上のさまざまな長さに加えて、複数の色を提供しています。これは、迅速に視覚的な識別ができることが大きな利点である精密装置での使用に適しています。多くの即納製品には、標準的な終端、プラグ、リセプタクルがすでに取り付けられています。

USBタイプには、ほとんどの商業および産業環境で特定の用途があります。たとえば、USB Type-Aは電源コンセントやコンピュータでデバイスの充電に使用されます。図1に示すUSBA2C1MOUSBCRのようなコネクタとケーブルは、デバイスポートに一方向にしか差し込めないため、ユーザーはまず誤った接続はできません。USB Type-Bポートは、プリンタ、スキャナ、外付けハードドライブなどの周辺機器をコンピュータやコントローラに接続するためによく使用されます。これらのコネクタは、汎用的なコネクタほどには使われていません。

図1：USBA2C1MOUSBC(R)は、USB 2.0 Type-Aオスプラグ - Type-Cオスプラグ、1.00mのシールドなしケーブルです。USB Type-Aコネクタはデバイスポートに一方向にしか差し込めないため、ユーザーが間違って接続することはできません。（画像提供：GlobTek, Inc.）

図2に示すUSBCM302M0MICBMMBKRのような製品は、携帯電話、タブレット、MP3プレーヤ、カメラなどのモバイルデバイスや、産業現場で使用されるポータブルメータやコントロールユニットに使用されます。USB Type-Bマイクロは、デバイスに直接接続されるフラッシュドライブやメモリスティックなどに使用され、コンピュータに接続することなくデータを読み取ることを可能にします。Type-Aコネクタと同様、これらのデバイスは一方向にしかポートに入りません。誤って差し込むと破損する可能性があります。

図2：USBCM302M0MICBMMBKR（USB Type-Bマイクロオスプラグ - Type-Cオスプラグ、2.00mシールド付きケーブル）は、コンピュータを介さずにフラッシュドライブやメモリスティックに直接デバイスを接続するためによく使用されます。（画像提供：GlobTek, Inc.）

最新のコネクタはUSB Type-Cです。図3に示すUSBCM311M0USBCMMMWHRのようなコネクタとケーブルは、高速データ転送と大電流に対応するよう特別に設計されており、デバイスをより速く充電することができます。他のUSB Typeコネクタとは異なり、USB Type-Cはどちらの向きでもデバイスに差し込むことができます。

図3：USBCM311M0USBCMMMWHRは、10Gbpsのデータ転送速度に対応する1mのシールド付きUSB-Cオス - USB-Cオスケーブルです。（画像提供：GlobTek, Inc.）

まとめ

USBコネクタとケーブルアセンブリは、日常生活に不可欠なものです。これらのアセンブリは、ラップトップやデスクトップコンピュータを複数の周辺機器に相互接続したり、携帯電話やタブレットを電源に接続したりするために、ほとんどすべての家庭で使用されています。USBコンポーネントは、コンピュータと遠隔地のセンサや変換器との間の高速データ転送が不可欠なオートメーション分野でも使用されています。認証と品質へのこだわりにより、GlobTekは消費者とメーカー双方の要求を満たすことのできる信頼できる供給元として位置づけられています。