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多機能USB電源チェッカーを買った

 Aliexpress を見ていると USB電源チェッカーが安くて多機能なので思わずポチってしまいました。で、それが先日到着しました。

▼USB電源チェッカー
USB電源チェッカー
 一番上はこれまで使っていた 7セグLED表示のもの、この記事では LiTONG と呼ぶことにします。下の二つが今回買った物です。

 LiTONGの紹介記事を書いたのが約2年前で、価格は405円でした。記事を書いた時はコストパフォーマンスの高さに驚いたものですが、今ではそれをはるかに上回る仕様の物がほとんど同じ値段で手に入るのだから恐れ入ります。まあ Amazon と Aliexpress を比較するのは根本的に間違っていますが。

 上の写真の中段の物は、「7 in 1」 と呼ぶことにします。これは電圧と電流はもちろんですが、電力、積算電力、積算電流、累積時間、温度の7項目が測定が可能で、電圧範囲: 3.3 ~ 33V、最大電流 5Aという仕様のものです。詳しくは下記参照下さい。
USB 7 in 1
https://www.aliexpress.com/item/USB-tester-DC-Voltmeter-ammeter-current-voltage-meters-capacity-monitor-qc2-0-qc3-0-quick-charger/32762641983.html

 写真の下段の物は 「USB Safety Tester」 と呼ぶことにします。これは中段の物の仕様にプラスして、D+電圧、D-電圧、抵抗値、タイマーシャットダウン、自動シャットダウンの機能が付いています。更にUSBコネクタは両面刺し対応になっていて、これでもかというくらいに多機能になっています。詳しくは下記をご覧ください。なお抵抗値はケーブルの抵抗では無く、単に電圧を電流で割った値でした。
USB tester 3-30V
https://www.aliexpress.com/item/USB-Tester-3-30V-DC-Voltmeter-ammeter-current-voltage-power-meter-capacity-monitor-qc2-0-quick/32734901797.html

 どちらも送料込みで5~6ドル程度と格安で手に入ります。また、QC2.0 などに対応しているので高電圧・大電流にも対応できるのも嬉しいところです。といっても QC2.0 に対応した機器は持ってませんが・・

 ともかく最近の電子工作ではUSBの5V電源をよく使うので、高機能なUSBテスターがあると便利なことは間違いないです。

 前書きが長くなるのはいつものことですが、ここからが本題。このUSB電源チェッカーの特性を測定しておきます。単純な電圧や電流の精度を測定しても面白くないので、ここは仕様に書かれていないけど重要と思われる次のような項目を測定してみました。

▼USB電源チェッカーの等価回路図
USBテスターの等価回路
 これはUSB電源チェッカーの等価回路です。点線内の Sens & Dispモジュールで測定と表示を行っています。ここでまず気になるのはハイサイドの抵抗の R-High と ローサイドの抵抗のR-Low の値です。これは、電流を測定するためのシャント抵抗だったり、基板のパターン抵抗だったりするわけですが、この値が大きいとその分だけロスになるので出来るだけ小さい方が望ましいです。

 また、測定表示モジュールを動かすための電流 i0 (アイゼロ)が大きいと無駄な電流消費になってしまいます。ちなみに、USB電源チェッカーが表示する電流の値にはこの i0 は含まれていません。つまり無かったことにされちゃってます。

 ということで、R-High と R-Low および i0 を測定してみます。この測定のために以下のようなツールを用意しました。

▼測定用コネクタ
電圧端子を引き出す
 USBコネクタのピンから電流を流すための線を出した冶具を作りました。また、電圧を再現性良く測定するために、スズメッキ線で電圧測定用の端子を引き出しました。つまりケルビン接続にしています。なお、写真はありませんがメス側のUSBコネクタも同じように作ります。

▼電子負荷
電子負荷
 負荷電流を流すために使った電子負荷です。なお、電源には安定化電源を使いました。

▼ヌル測定
unll 測定
 ケルビン接続にしても、コネクタの導体抵抗と接触抵抗は除去出来ません。そこで、この写真のように被測定物無しで測定冶具を直結して抵抗を測定しておきます。以下の測定結果はmΩ単位で示していますが、これは、電流を1A流した状態で測定した電圧降下を抵抗に換算したものです。なお、電圧測定には10μVまで測定可能なDMMを使用しました。

 この状態での測定結果は、R-High = 20.8mΩ、R-Low = 18.1 mΩでした。これがヌル値になります。

▼LiTONGの測定結果
旧型 LiTONG
 R-High = 110.1mΩ、R-Low = 149 mΩ。 i0 = 26.3mA @ 5V

 チェッカーの単体の抵抗値は、被測定物無しの測定値(ヌル値)を上記の値から引いた値になります。とは言っても引出し用のコネクタ無しで使うことはあり得ないので、この測定値が実質的な抵抗と考えて良いと思います。

 往復で260mΩの抵抗が入ることになりますが、1A程度の電流ならまあ問題にならない範囲だと思います。i0が 26.3mAと結構大きいですが、7セグのLEDを4個使っているのが響いているのでしょう。

▼7 in 1 の測定結果
7in1 USB Tester
 R-High = 153mΩ、R-Low = 146 mΩ。 i0 = 14.25mA @ 5V, 14.96mA @12V、15.47mA @18V

 このチェッカーはQC2.0対応で、5Vより高い電圧の測定にも対応しているので、12Vと18Vでの i0 も測定しておきました。電圧が上がってもほとんど電流が増えないのは良いです。

 往復で 300mΩの抵抗が入りますが、QC2.0の仕様では5Aもの電流が流れる場合があるので、300mΩはちょっと大きい気がします。

 あと、このチェッカーの売りの一つはシャント抵抗にマンガニン線を使っていることなのですが、ハイサイドかローサイドのどちら側にシャント抵抗が入っているのかは、この測定結果からは判断出来ません。

▼USB Safety Tester の測定結果
USB Tester 3-30V
 測定結果: R-High = 96.1mΩ、R-Low = 160mΩ。 i0 = 17.4mA @ 5V, 18.8mA @12V、21.2mA @18V

 多機能な影響でしょうか、i0が多めです。抵抗も往復で270mΩあります。 

 このチェッカーは電源オフ機能があり、指定時間経過後などの条件で自動的に電源を切断することが出来ます。このスイッチには MOS FETを使っている可能性が高いですが、もしそうなら電圧が低いとONにならないはずです。そこで低い電圧での挙動を調べてみると、電源電圧約2.5V以下でプラス側の回路が切断されました。これは p-MOS FET でハイサイドのスイッチを行っていると見て間違いなさそうです。なお、直列にFETが入っているのにR-High 96.1mΩは立派な性能だと思います。

▼まとめ
・どのチェッカーも往復の抵抗が0.3Ω近くあるので、電流が大きい場合は電圧降下が大きくなるので注意が必要だと思います。

・測定・表示回路は20mAくらいの電流を消費しますが、この値はチェッカーの電流計には表示されません。

・USB電源チェッカーは、2年前には7セグのLEDで電圧と電流を交互に表示していたのが、今ではグラフィック液晶で多くの項目を一度に表示するように大きく進化していました。しかも消費電流はほとんど変わらない、というか少なくなっているのだから恐れ入ります。

・この測定ではミリオーム台の抵抗測定を行っているので良く判るのですが、USBコネクタの接触抵抗はかなり不安定で、しっかりと差し込まないと50mΩくらいの違いはすぐに出ます。今回の測定では出来るだけ抵抗が低くて安定した状態を測定結果として採用しましたが、実際の使用条件ではもっと高い接触抵抗の状態で使われる恐れもありそうです。

▼たわむれ
3連
 左から電源を供給して右端には何も繋いでいません。ゼロアンペアになりそうですが、USB電源チェッカーが消費している電流があるので、左端のチェッカーは0.05Aと表示しています。

液晶割れの nexus7 2013 を買って修理

 タブレットの nexus7 2012 の電池の持ちが悪くなってきました。補修用の電池と交換する手がありますが、4000円くらいするので、古いタブレットにそんなにお金をかけるのはばからしいです。それに、2012年頃に作られた(はず)の電池が、今でも新品と同じ性能を維持しているとはちょっと考えられません。

 そんなことで、要するに新しいタブレットが欲しい訳です。機種は nexus が気に入っているので nexus7 2013 にします。で、これを普通に買ったのでは面白くないので、ジャンクを格安で買って修理して使うことにしました。この方法はじむさんがいろいろやられているので、私も真似したいとかねてから思っていました。例えば、新春 Nexus7(2013)直しまくってみた。 その2 (じむのとりあえずやってみたの巻)

▼ジャンク(液晶割れ)の nexus7 2013 wifi 16GB
液晶画面が割れています
 派手にガラスにクラックが入っています。これ、ヤフオクで6000円ちょっとで落としました。

 タッチパネルは全く反応しませんが、マウスを外付けして動かすと中の機能は正常のようです。まずはブートメニューから初期化して、前ユーザーの痕跡を全て消します。

▼補修用の液晶+デジタイザパネル
ebayで修理用の液晶パネルを購入
 ヤフオクだと5000円以上の値段が付けられていますが、ebayなら送料込みで 2600円くらいで手に入ります。aliexpress にも同じ物があったと思います。nexus7 は大量に作られたので、アフターマーケット用の部品は手に入りやすいです。

▼液晶パネル到着
ebayで買った液晶モジュール
 10日くらいで到着。中華の業者なのに梱包はしっかりしています。なお、この部品は液晶とタッチパネルが一体化された物ですが、ややこしいのでこの記事では単に液晶パネルと呼ぶことにします。

▼殻割りして修理開始
殻割り

▼ネジとコネクタで結合されている部品を全部外した状態
外せる部品を全部外す
 分解方法は、動画がいくつか公開されているので参考になります。実際に作業を始める前によく見ておくといいです。例えば下記、
 https://www.youtube.com/watch?v=hAlNuGrGDuU
 特にフラットケーブルの挿抜方法と、カメラの固定方法は事前によく理解しておく必要があります。

 この後は液晶とタッチパネルの取り外しですが、これが猛烈に大変でした。

▼液晶パネル取り外し中
タッチパネル取り外し中
 両面テープでがっちりと固定されているので取り外しは大変です。ヒートガンは持っていないのでヘアードライヤーで加熱しました。メリメリと無理やり剥がしていくわけですが、その際ガラスの破片が飛散するので、新聞広告の紙で受け皿を作り、その中で作業しました。また、こまめに掃除機で掃除しながら作業を進める必要があります。もしもう一度この作業をやるとしたら、ヒートガンを用意して屋外でやりたいです。

▼枠だけになった
液晶とタッチパネルの取り外し完了

▼元の液晶から放熱用のテープを移設
放熱テープを元の液晶から移設
 DC-DCコンバーターの放熱とエミッション対策用と思われるテープを元のパネルから剥がして新しいパネルに貼ります。参考にしたサイトではこの作業は行われていませんでした。なので、これはやらなくてもいいのかも知れませんが、出来るだけオリジナルの状態に戻した方が良いと考えました。

 実はこの作業をやっている時に大チョンボをやらかしたのですが、その話は最後に、、トホ

 新しい液晶パネルは両面テープで固定します。使ったのは事務用に使うような普通の薄い両面テープです。

▼再組立て中
組み立て中
 カメラのレンズに汚れが無いか、組み立て直前に確認した方がいいです。

▼修理完了
修理完了
 正常に動くようになったので、ホーム画面を自分好みに作っているところです。

 これでめでたしめでたしか、と言うとそうでもなくて、上の写真のタブレットの左下の部分に問題があります。

▼作業中にガラスを割ってしまいました orz
作業中にガラスを割ってしまった
 液晶パネルの状態で、ガラスの角を指で掴んでパネルを持ち上げたら、角がポキッと割れてしまいました。要するにパネルの重さに薄いガラスが耐えられなかった訳です。横着しないで、中央付近を両側から持つべきでした。保護シートが貼ってあったので破片は分離しなかったのでそのまま作業を進めることが出来ました。

 この部分のガラスが割れていてもタッチパネルの動作に影響は無いので良かったです。でも、割れたガラスの修理やってる最中に、自分で割っちゃうとは、我ながら情けないです。これ、漆と金粉を使って継ぎ金で補修するとかっこよくないかい、なんて思いますが、面倒です。

 ということで、ケチがついてしまいましたが、見掛けはともかく機能的には正常な nexus7 2013 を安く手に入れることが出来ました。

 あと、高密度なフラットケーブルの挿抜は敬遠していたのですが、ロックの機構が判ってしまえば、何てことありませんでした。これでひとつステップアップ出来た気がするので、また同じような修理に挑戦してみようかと思います。

PCをWindows10にアップグレード

 パソコンののOSをWindows7からWindows10にアップグレードしました。アップグレードしないで、Windows7のまま使ってもたぶん数年は大丈夫でしょう。それにアップグレードに伴う不具合発生のリスクがあります。でも、新しいもの見たさのの好奇心の方が勝りました。

▼Windows10を入手するというポップアップ
Windows10へアップデー案内(辞退出来るようになった)
 以前は「今すぐアップグレード」と「日時を指定して、」の選択肢しか無かったのですが、「辞退する」という、しおらしいことを言うようになりました。そんなこと言われると、「せっかくのお申し出なので、その話に乗ります」という気分になります。

 ただ、以下のようなトラブルが発生したので、現象とどう対応したかを記事に記録しておきます。

▼Windows10をインストールできませんでした
Win10アップデート時のエラー 8007002C-4000D

 アップグレードが順調に進んでいると思ったら、途中でWindows7へロールバックされ、Windows Updateの窓から、エラー:8007002C-4000D Windows Update で不明なエラーが発生しました、と表示されました。

 調べてみるとこれは有名なエラーのようです。スキップしたWindows Updateがあるとこのエラーが出る可能性があるらしい、ということでスルーシタパッチ(三つ)を全部当てたのですが、ダメでした。

 検索すると、アンチウィルスソフトをアンインストールするとエラーが消えるという話があちこちに書かれていたので、やってみました。

▼アンチウィルスソフトにAvastを使っているので
Avastをこの後でアンイストール
 とりあえずこのメニューから avast を無効化しようと思いました。でも、そうやって動きを止めたプログラムをWindows10 になって有効にすると、変な問題を起こしかねません。ということで、avast は一旦アンインストールしました。

▼すると快調にアップグレードは進み、
Windows10アップデート中

▼Windows10へアップグレード完了
Windows10にアップグレード完了

▼Avastを再インストール
Avastを再度インストール
 Windows7で登録した情報が残っていたようで、メアドなど入力しなくても簡単に再インストール出来ました。

◆Windows10を使った感想
・OSの起動がすごく早くなった。
・WebブラウザのデフォルトはMicrosoft Edge になったが、これの起動がめっぽう早い。
・スタートメニューあたりの実装の違いは使いこなすしか無いか。
・Windows10で動かないプログラムがあると困るのですが、Arduino IDE, LTspice, bsch3v, Irfanviewなど私がよく使うプログラムは大丈夫でした。今のところ動かないことが確認されたのはCPUID CPU-Zだけです。

 上に書いた中で、ウェブブラウザのEdgeが使えるようになったのは、私にとっては大きいです。今後 Edge を使う人が増えると思いますが、読者の方に私のブログがどんなふうに表示されるのか、自分で見れると安心です。ちなみにこの記事はWindows10 の Edge を使って書き込みました。
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