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USB 電源用 延長ケーブルの作り方 (データ通信配線なし)

2021年7月21日

USB 電源延長ケーブルを作る

USBの5Vを電源とする機器が増えている。USBケーブルを長くのばしてつなぐこともある。

この記事では、

USB電源ケーブルを自作する方法と問題点と課題をまとめ

た。

USBについて

USBの種類、今主流になっているUSB-C など概要(総論的な)ことは、

USB-C 、 Thunderbolt 3(USB4)、Thunderbolt 4 の違い まとめ

USB-C(USB Type C)のポートを持つ機器が増えてきました。 スマホ、Nintendo Switch、iPad Proで、USB-Cが採用されたことで、USB-Cの規格が今後主流になります。 ...

でまとめてある。

USB電源ケーブルの作り方

データ通信線はつながない。単純に、バスパワーの5V電源だけをつないだもの。

モバイルバッテリーやUSB充電器の中には、信号線のないUSBケーブルに対しては電流を0.5Aしか流さないものがあるので注意されたし。

USB電源ケーブルを作るのに必要な物や道具

USB延長電源ケーブルの材料

  • 材料
    • USBプラグ、ジャック
    • 電源用ケーブル(0.5sq、ダブルコード)
    • ハンダ
    • スミチューブ(熱収縮チューブ)
  • 工具
    • ニッパー
    • ケーブルストリッパー
    • 半田ごて
    • リュータ

USBの自作用プラグとジャックは、Amazonで売られている。中国製パチモンの転売業者から買う。10個入りで千円ほど。

AliExpressで買えば半額以下で安いが、100個単位なので使い切れない。

ケーブルは、自動車配線用のDCケーブルが(最寄りのホームセンターよりも)Amazonで買う方が安いので買って使っている。

ブランドは、エーモン(兵庫)をよく使う。ケーブルの生産国は、ベトナムだ。

USB電源ケーブルの手順

  1. USBケーブル、USBジャックのカバーの加工
  2. ケーブルをハンダづけ
  3. カバーのとりつけ
  4. テスト

USBプラグ、USBジャックのカバーの加工

USBプラグ、ジャックのカバーの加工

USB2.0のケーブルは4芯のUSBケーブルで細い。USBプラグ、ジャックのカバーは、細いUSBケーブルに合ったサイズになっている。

自作するのだから、抵抗値の少ない太いDCケーブルを使いたい。

USBプラグのカバーを加工する。

リューター(マイクロモータ)で、USBプラグのカバーを加工する

リューター(マイクログラインダー、電気エンジン)と、適当なバー(ビット)で削る。

電源ケーブルをプラグとジャックにハンダづけする

USBプラグ、USBジャックにDCケーブルをハンダづけする

ケーブルは、ハンダづけして取り付ける。

USBType-Aの結線は、

USB Type-Aの配線

なので、4つの端子の中から、両端のUSB 5V バスパワーをつなぐ。

正負の配線をまちがえないように、マーカーで、「+」「ー」をあらかじめ書いておこう。

DCケーブルは、ケーブルストリッパーの0.8mmの穴で被覆をカットして、

DCケーブルの被覆をカットする

ひねりながら被覆をむいて、

DCケーブルの銅線をハンダメッキする

銅線にハンダを染みこませて、ハンダメッキの下処理をしておく。

S爺
スミチューブ(熱収縮チューブ)を忘れないように通しておきましょう。

プラグ側の端子にも、少しハンダメッキをしておいて、

USBプラグにDCケーブルをハンダづけする

ケーブルをのせてから、上からハンダこてをあてて温めてやると、ハンダが溶けてハンダづけができる。

ジャック側も同様にハンダづけする。

プラグ側とジャック側のハンダづけする端子の長さがちがうので、銅線側の長さはニッパーで切って適切な長さにすると綺麗に仕上がる。

S爺
バスパワーの5V +の銅線が、USBプラグやジャックのシャシ(金属のフレーム部分)に接触していないか? DMMの導通テストなどで確認しておきましょう。

USBプラグ、USBジャックのカバーをとりつける

熱収縮チューブをヒーティングガンで あぶって被覆の補強をする。

カバーのスキマはグルーガンでうめる

カバーを取り付ける。接着剤ではりつける。

カバーの加工が雑なのでケーブル部分にスキマがあいて、尖った部分ができてしまった。

そんなときは、グルーガンの熱可塑性樹脂で埋めてリカバーする。

USB電源ケーブルのテストをする

USB充電器にケーブルをつなぎ、USBテスターで結線が正しいかを確認する。

自作のUSB電源延長ケーブルをテストする

正負の配線を逆につないでいると、USBテスターやUSB充電器の安全機能が動作して電流が流れず停止する。

3mのUSB電源延長ケーブルの抵抗値を調べてみよう。

電源負荷装置(ET5410)を、CC(電流一定)モードにして、1Aに設定する。

まずは、USB充電器に直につないで、USB充電器の電流と電圧をチェック。

USB充電器に直にさして1Aでの電圧を確認

Amazonで買ったノーブランドの中華パチモンのUSB充電器だが、まともに 5V/1Aで出力されていることが分かる。

自作した延長ケーブル3mを間にいれてつないでみよう。

延長ケーブルの電気抵抗分の電圧が下がるはずだ。

USB電源延長ケーブルを間に入れてはかると電圧降下がある

4.7V/1Aになっている。つまり、0.2〜0.3Vの電圧降下があった。(ET5410の電圧電流の数値はいい加減)

E=IR、R=E/Iで、1Aだから、3mの延長ケーブルの抵抗は、0.2〜0.3Ωである。

DMMで、延長ケーブルの抵抗値をはかると、銅線1本の抵抗値は0.12Ωとでるので…。これの等価回路ってどうなるんだろ? → 0.12Ωの抵抗が正負に1つずつ付いたものと同じ?

こんなかんじで、実験してみると分かる。

延長ケーブルを長く伸ばせば伸ばすほど、USBジャック側の電圧が下がってしまう。

屋外におけるATOMCam2のために、USB電源ケーブルを10m以上延長して使いたい。しかし、このままでは4V以下に電圧が下がってしまい、ATOM Camが安定して動作しない。

5mのUSB電源ケーブルを作ってATOMCamでは、4.9V/0.25Aがでるので安定して使える

S爺
ATOMCamは、5V/0.25〜0.32Aで動作します。
自作のUSB電源ケーブルは5mまでなら、4.8V以上の電圧が維持できて動作に問題は起きません。

対策として、5V以上を自由に設定できる 延長ケーブル専用のUSB充電器を作れば良いことになる。

適当なDC/DCコンバータ基板とACアダプターを秋月電子に注文することにした。

まとめ

ATOMCamなど、USB電源で動作する機器のための、USB延長ケーブルの作り方を教えて欲しいというリクエストがあった(2020年の暮れ頃)ので、下書きのまま放置してあった記事を公開した。

S爺
プライムデーやタイムセールで、買ったものが山積みなので、時間の許す限り、レビュー記事の下書きを公開にしていきたいです。

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  • この記事を書いた人

SG(S爺)

週末にゲームに興じるジジイです。 提灯(ステマ)記事ではない”本物の”口コミ レビュー記事を書いています。

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