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USB-A延長ケーブルを低抵抗電源ケーブルに改造するも、、、

 USB-Aのオス/メスコネクタが付いた延長ケーブルは便利なのですが、ケーブルの抵抗が高いので、スマホなどの充電スピードが遅いのが不満でした。市販品に抵抗が低い物が無いか探してみたのですが、良さそうな物は見つかりません。

 片側がUSB-Aで、反対側がマイクロUSBなり Lightning コネクタが付いた低抵抗なケーブルは売られています。でも、当然ですが線が太いので使い難いです。それにあまり長い物は見つかりません。そもそもLightningコネクタって、根元で良く断線するので消耗品みたいなものですが、そんなんだったら、近くまでUSB-Aで延長し、先だけ短いLightingケーブルを付けて使うのが合理的です。

 そんなことを考えて、USB-A(オス/メス)ケーブルを改造し、低抵抗な充電専用ケーブルを作ることにしました。以下はその顛末です。ただ、先にお断りしておくと、満足できる物は出来ていません。ということで、試行錯誤の過程を見て楽しんで頂けたらと思います。

▼素材の候補のケーブル
USB-A 延長ケーブル
 手持ちに長めのUSB-A延長ケーブルは3本ありました。このうち1本を改造して低抵抗化したいと思います。ここで問題になるのはケーブルに使われている線の太さです。ということで詳しく見ていきます。

▼No1. (左上の2mケーブル)
左上2m
 28AWG/2C + 28AWG/2C という表示なので、電源と信号の両方にAWG28の線が使われていることになります。信号はともかく電源線もAWG28なので、これ抵抗が高すぎてダメです。

▼No.2. (右上の2mケーブル)
右上2m
 28AWG/2C + 24AWG/2C と表示されています。つまり 電源にはAWG24の線が使われているので、No1より抵抗が低いケーブルが使われています。

▼No.3, (下の3mケーブル)
下 3m
 これも28AWG/2C + 24AWG/2C です。今回は長さが2m以上のケーブルを作りたいので、このケーブルを改造することにします。

▼改造の回路図
USB電源延長ケーブル
 一番上が初期状態、以下改造1、改造2 の回路図です。

◆改造1
 改造1ではVBUS, D+, D-, GNDの4本の線を束ねてVBUS、つまり+5Vの線として使います。GNDはケーブルのシールドを使うことにしました。+5V側は4本の線を使うのでかなり抵抗が低くなるはずです。また、シースに使われているシールドには線材が大量に使われているので低抵抗が期待できると考えました。また、USB-Aコネクタの出力側のD+とD-の間は200Ωの抵抗で接続しておきます。なお、当然ですがこういう接続にするとデーター通信には使えません。またコネクタ間のシールドは接続されません。

 こういう狙いで改造を始めました。

▼ケーブルの皮むき
ケーブル皮むき
 赤と黒が電源、白と緑が信号です。信号には細い線(AWG28)、電源には太い線(AWG24)が使われています。また、シールドには大量の線が使われています。

▼電源を接続
V,G,+D,-DをまとめてVに接続
 電源の線を接続します。信号線は使わないので短く切断しておきます。あとはGNDをシールドの編組にはんだ付けすればこちら側はおしまい、のはずだったのですが、

▼シールドのはんだ付けがうまく行かない
Gを外皮に接続
 なんとシールドの編組にはんだが乗りません。なんとかはんだ付け出来た部分があったのでこのまま収縮チューブで養生してとりあえずこちら側の接続作業は完了。

 次は反対側です。基本的には同じ接続ですが、信号のD+とD-の間に200Ωの抵抗を入れます。ここはショートさせてもいいらしいのですが、とりあえず安全側で抵抗を入れてみました。

▼抵抗をはんだ付け
+D,-D間に200Ωを入れる

▼抵抗を収縮チューブで保護
メス側の接続
 あとは反対側と逆の接続にし、この後で収縮チューブ処理をして作業完了です。シールドの外皮には、はんだ付け出来ない線があります。

▼シールドのドレイン線
ドレイン線
 シールド外皮ではんだが乗らない線があったので調べてみると、外皮の内側に入っているドレイン線だけがこの写真のように、はんだ付け可能で、編組線にははんだが乗りませんでした。

 シールドの編組は、はんだ付け出来て当たり前と思っていたので意外な結果でした。銅の使用量削減によるコストダウンや、ケーブルをより丈夫にするための工夫なのかも知れません。ちなみにこのシールド線には磁石が付きませんでした。

▼改造1完成
USB電源延長ケーブル完成
 途中に変な熱収縮チューブが入っているので、充電専用という表示になっています(いるつもり)。

▼抵抗測定
直流抵抗測定
 ダミーのコネクタを差し込み、1Aの電流を流して電圧降下測定から抵抗を計算すると、
 ・VBUS側抵抗:136mΩ
 ・GND側抵抗:233mΩ

 VBUS側はほぼ許容レベルですが、GND側の抵抗が高すぎます。シールドの外皮にははんだが乗らなかったので心配していたのです、やはりダメでした。導体の断面積としては充分な量がある(φ0.127の69本構成)のですが、材料の抵抗率がかなり高いようです。たぶんステンレスのような材質が使われているのでしょう。

 これでは満足できないので、太めの線を中間に使ったのが改造2です。

◆改造2
ACケーブルで接続
 細めのAC100V用の電源ケーブルを使ってみました。この線の芯線はAWG20くらいあります。なお、これは被覆が二重絶縁になっていないので、現在ではAC100Vに使ってはいけない線です。

▼改造2完成
ACコードを使った延長ケーブル
 長さは2.5mで足りるので、改造1より50cm短く作りました。この状態での抵抗は、
 ・VBUS側抵抗:133mΩ
 ・GND側抵抗:134mΩ

 うーん、100mΩを切って欲しかったので、結果としてはイマイチです。

◆まとめ
 シールドの編組線にはんだ付け出来ない物があるとは、知りませんでした。世の中どんどん変化しているので、古い常識で考えていると痛い目に合う、ということでしょう。

 今回作った改造2のケーブルは2.5mくらいあるのに1Aくらいで充電出来るので効果はあります。でもどうせならもっと低抵抗の物を作ってみたかったです。まあ太い線を使えば良いのですが、使い勝手の問題もあるので、良さそうな線が見つかったらまた試してみたいと思います。
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ハンダできないシールド線

ハンダできないシールド網線があるとは・・・
SUS材なのでしょうね。

こちらでは、USB標準Aプラグ・レセプタクルの接触抵抗を計っておきました。
http://igarage.cocolog-nifty.com/blog/2018/11/usb-a-292b.html

re:ハンダできないシールド線

鉄系の合金なのでしょうね。磁石にくっつくような透磁率が高い物だと、伝送特性に悪影響が出る可能性があるのですが、一応考慮されているみたいです。そんなことまで考えてない可能性もありますが、

あと、銅線だと思ってたらステンレスが混ざっていたりすると、刃物が痛みそうでちょっと嫌ですね。
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