24 January 2016

PC(USB)連動 100V電源タップの製作

PCやテレビなどのUSB端子は、起動中は5Vの電源が供給されている。これを利用して、PCやテレビのON/OFFに連動する電源タップを製作してみる。

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材料

部品名規格価格利用個数
リレーTOWARD製 N4100HS3 5VDC/125VAC,3A102円1個
ダイオード1N400110円1個
LED1個
炭素皮膜抵抗10k5円1個
ポリスイッチRXEF025 72V, 0.25A86円1個
ガラス管ヒューズFGMB 125V, 1.5A20円1個

価格は、大阪日本橋の共立電子での参考価格

回路図

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リレー・コイルの逆起電力対策

リレー制御電源が切れる時に、コイルの逆起電力によるサージが発生する。これがUSB機器側に波及してしまうことを防ぐための、サージ保護回路を取り付ける。

OMRONの技術資料『定格電圧と動作表示、サージ対策 仕様条件検索ガイド(一般リレー)』によれば、今回のDC制御回路では「ダイオード方式」が簡単で効果がある方法だ。

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5V制御回路なので、50V以上の耐圧をもつ整流用ダイオードを用いなければならない。1N4001 (50V耐圧)を選定した。

短絡対策

短絡(ショート)に対して、制御回路(5V)側には自動復帰可能なポリスイッチを使う。 負荷回路(100V)側には、一旦渦電流が流れたら安全のため自動復帰しないガラス管ヒューズを使う。

今回のリレーのコイル定格は次のようなもので

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125Ωの抵抗となっている。 電流量は5V/125Ω = 40mA のため、ポリスイッチはそれ以上の値でかつUSB供給最大電流量500mAを満たすものを選定する。今回は250mA定格のもの(赤線)の物を選定した。500mAが流れば、約100秒でトリップするはずだ。(かつ、40mAがいくらぶれたとしても250mAも流れないだろうから、ポリスイッチが意図せず働くこともない)

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完成

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基板

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ケースに組み込んだ状態

グルー(EVA樹脂)で部品や配線が動かないよう、徹底的に固定している。EVAは樹脂系の中ではそれほど絶縁性能は高くない(1.5×108 Ω・cm)が、簡単な絶縁防護具に使われているくらいだから、家電品程度の利用なら… 。 100円均一のグルースティックを使っています。

(絶縁性能の根拠資料 『プラスチック物性一覧表』)