モバイルバッテリーキット [K-6C2U4D1L-NS]の改造

というか、ケースとＵＳＢコネクタのみ使って、あとはパーツを組み込んだだけです。
今時は秋葉原で１０００円も出せばそこそこのモバイルバッテリーが買え、２０００円も出せば、実力はともかく１００００ｍＡを謳うものまで手に入る時代です。６００円出してケースだけ買うのは馬鹿馬鹿しいですが、２６００ｍＡの電池を選べば１５０００ｍＡの容量のモバイルバッテリーを自分で実現できると妄想して購入しました。
多分、このキットの代金に、日本製のリチウムイオン電池、昇圧基板などを揃えると、完成品を購入したほうが安いでしょう。しかし、素性がわかっている方が安心です。少なくとも電池とケースの端子の接触抵抗を下げることが出来れば、あとあと自由に電池交換ができる利点があります。
まず、このキットの基板に載っている昇圧モジュールは、以前にも報告したが、全く役に立たちません。しかし充電機能や、電池電圧のインジケータは便利です。
そこで、昇圧回路のコイルを電流容量の大きい物に取り替えて、果たして実用になるかどうか確かめてみることにしました。

の基板に使われているＩＣは、いろいろ調べた結果、ＴＰ４３０１の系列ではないかと推測しました。ＴＰ４３０１の参考回路図には、昇圧回路につきもののショットキーバリアダイオードがどこにもありません。ＴＰ４２０１系列だと参考回路図にショットキーバリアダイオードが載っています。
で、コイルのインダクタンスを測定すると、0.94μHとでました。ＰＩＣを使った自作のＬＣメーターで、それに近い数値のコイルを探します。パソコンのマザーボードから回収したＣＰＵの電源回路に使われていたコイルの出番です。1.0μH、1.47μH、3.0μHの３個を付け替えて測定してみますが、出力が２００ｍＡを超えるとダメになってしまいます。もとついていたコイルと差がありません。
ＴＰ４３０１の出力電流は規格では１Ａとなっています。これはスイッチングのＦＥＴの規格のはずで、実際の出力はその１／３程度と見ておくのが普通でしょう。ＭＣ３４０６３でも規格は1.5Ａとなっているが、５Ｖで５００ｍＡ以上電流を取るためには外付けのＦＥＴが必要とメーカーが言っています。
さらにチップに内蔵されていると考えられるショットキーバリアダイオードにも、それなりの容量が求められます。これらを考えれば、付属の基板を使うのはさっぱりと諦めたほうがいいことなります。基板で使えるのは、充電用と出力用のＵＳＢコネクタ、４つあるインジケータのチップの青色ＬＥＤという事になります。
そこで昇圧基板は、aitendoさんの5V2.4A出力昇圧モジュール [F128]＝下の写真を使うことにします。３Ｖ入力で5V2.4Aを謳うが、実力は１Ａと言ったところか。あとで負荷をつないで測定してみることにします。

力用のＵＳＢコネクタの電源パターンは左右つながっているので、ＩＣの15,16ピンからつながるパターンをカットし、昇圧モジュールの出力をＵＳＢコネクタの電源パターンに接続します。

出力モジュールが２個あれば、左右のＵＳＢコネクタを独立させて、各々に接続すれば、１Ａ出力が同時に使えることになりますが、手持ちが１つなのでとりあえずこのまま行きます。
充電はＴＰ４０５６の基板を使うことにします。充電電流１Ａでは６本のリチウムイオン電池１５０００ｍＡを満充電するには２０時間以上かかると思われますが、それ以上の基板を持ちあわせていないのでしかたがありません。
買ってないのでわかりませんが、市販の１００００ｍＡ以上のモバイルバッテリーを充電するにはどのくらい時間がかかるのでしょうか。
さらに電池ケースの端子の接触抵抗も大きく、電流が多い時は結構な電圧降下があることがわかっていたので、電池ケースの端子も作りなおすことにしました。
プラス側は、0.8mmのプリント基板を使って、電池のプラス極が接触するところはハンダ盛りし突起を作りました。

問題はマイナス極ですが、0.3mmのりん青銅板を3mm幅に切って、スプリングにハンダ付けし、さらに追加配線することにしました。５Ｖ１Ａに昇圧するには、効率を８０％としても3.6Ｖで２Ａも流れないためこの程度の配線で問題はないと考えました。（後で昇圧モジュールが３Ｖで２Ａ出力できることがわかり、その場合の電流は４Ａ以上になります）

さて出力昇圧モジュールは、enable端子をVDDに接続することでＯＮになるので、これを利用してスイッチを増設します。こうすればスイッチの電流容量は小さくて住みます。さらにこのenable端子のVDDで電圧低下警告を出すことにしました。

ケースの正面に白色ＬＥＤが付いていて、基板のスイッチを押していくと照明の代わりになります。これを赤色LEDに変えて、警告灯とすることにしました。NPNトランジスタ２個で、3.4Ｖ程度でうっすら点灯するようになります。3.2Ｖともなると結構赤く輝きます。このために、３３０オームのチップ抵抗を外し。ＩＣの１４ピンを跳ね上げます。

さらに、基板に付いている青色ＬＥＤを一個、スイッチＯＮ表示に使うことにします。これもenable端子のVDDを使います。
充電通知は、充電基板から充電中を表示する赤色ＬＥＤと充電完了の青色ＬＥＤを取り外して、基板のＬＥＤと入れ替え、配線を伸ばしました。
充電入力は、マイクロＵＳＢコネクタの電源ラインにつながっているＲ２００と刻印されているのチップ抵抗を外して、コネクタ近くのランドから、充電基板に配線しました。

完成して、出力電流を測って見ました。
入力電圧    出力電圧    出力電流
3.0    5.0    2.0　これ以上増えません
3.5    5.0    2.4　
なんと予想に反して、３.５ｖ入力で５Ｖ２.４Ａが安定して出力されます。これはうれしい誤算でした。

ipod classic5G（HDD30GB）の謎

数年前に娘が結婚で出ていった時にゴミ箱に捨てられていました。

汚れていて綺麗に掃除しました。なぜ捨てていったかはすぐわかりました。イヤフォンが片チャンネルしか音がしません。イヤフォンプラグをさして、回したり、斜めに力を加えると一瞬ステレオになります。
アルミ箔をジャックに突っ込むと良いとか、いろいろネットにあったのでやってみましたが根本的な解決になりません。
とりあえず、電池を交換。30GBのHDDは32GBのCFに交換。ドックコネクタからライン出力を取り出し、自作の７４ＨＣＵ１４を使った電池２本のヘッドフォンアンプを作ってApple Losslessを聞いてみるとなるほどいい音がします。
しかし電池の持ちを考えて、単三２本を使ったヘッドフォンアンプは、いかに良いコンデンサを使っているとは言え、持ち運びには不便です。
音楽プレーヤーや英語の勉強には、WIZZPを使っていますが、１台は２GB、もう一台は４GBでちょっと容量が不足気味です。音はいいですよ。MP3ですが。
そこでやはりipod　classic　５Ｇを使おうと、イヤフォンジャックの修理を思い立ちました。しかし、ネットにはこれを娘の部屋のゴミ箱から発掘した時点でイヤフォンジャックのパーツはどこを探しても売り切れでありませんでした。
こなったら、イヤフォンジャックをを修理しようと久しぶりに、ipodを開腹します。

ジャックの２本のネジを外してイヤフォンジャックを取り出します。ケーブルも外します。Ｒｃｈが聞こえないので、まち針の先を曲げてジャックの中のＲｃｈの接点を引き起こす。何回かつついてはひっぱりして、イヤフォンを挿し込み、テスターで導通を確かめるとＯＫとなっているのだが、ケーブルを接続し、イヤフォンジャックをネジ止めしケースを閉めて再度イヤフォンを挿すとやはり、治っていない。これを数回繰り返しましたが、拉致があきません。
こうなったら新しい普通のイヤフォンジャックを移植する以外にないと決意し、まずイヤフォンジャックがつながっているフィルムケーブルの接点を確認します。

ステレオプラグを挿し込み、導通をテスターで調べて、新しいイヤフォンジャックと0.1mmのAWGケーブルを使い接続して、開腹したまま音を鳴らしてみると、みごと治っています。

これに気を良くして、古いイヤホンジャックをフィルムケーブルから外し、新しいイヤフォンジャックとフィルムケーブルを接続してみます。やはり開腹したまま音を鳴らしてみると、こんどはどういうことかカラオケ状態になってヴォーカルが消えています？？？？。その上、異常に音が小さいです。配線を間違えたかといろいろつなぎ変えてみても一向によくなりません。

フィルムケーブルからジャックを取り外しただけで、こんな事になるとはガテンがいきません。そこで、新しいイヤフォンジャックから、取り外したもとのイヤフォンジャックとつないでみたが、これも変化がありません。諦めかけたとき、たまたまハンダ付けのためにフィルムケーブルを固定する鉛のおもしを置いたところ、音が復活するではありませんか。どこかがショートして音が復活する？？？？。
結局、赤丸のところのチップをショートした時に復活することがわかりました。ヨリ線を解いたものでショートさせて完了しましたが、意味不明です。

散々まち針でつつきまくった古いイヤフォンジャックで、きちんとステレオで、しかもいい音で聞こえている。新しいイヤフォンジャックにしようかと思いましたが、元からあったイヤフォンジャックはネジ止めができるのでそのまま使うことにしました。0.1mmのAWGケーブルを使った配線はそのまま折りたたんで、組み立ててしまいました。

果たしてイヤフォンジャックが悪かったのか、フィルムケーブル上のチップ部品が悪かったのかよくわかりません。果たしてチップ部品はコンデンサなのか、コイルなのかも不明で、ショートしてよかったものかどうかも不明です。ご存知の方がおられたら教えていただければ幸いです。

リチウムイオン電池充放電器の作成

リチウム電池充放電器の作成と銘打ったものの、右側の充電は１チップの充電基板と電池ケースを６個並べただけで何の工夫もありません。

 

２０１５年１２月にアマゾンでTP4056を使った基板を１４個購入。１個１８０円でした。Aitendoさんで１個４５０円で売っているリチウムイオン電池充電基板（1A） [CHR4056-MU1A]と同じものです。
２個、充電電池を逆に入れて壊して、６個をこの充放電器で使い、その他にも充電器に使って残り３個になりました。
そこで今度は中国から１ロット５個で0.9USドルを４ロット合計２０個購入。3.6USドルでした。送料無料だった ので日本円で１個約２０円の計算になります。下が拡大図です。

左側は放電用で、電池ケースは６個セットしていますが、放電基板は１枚で２セットを３枚作りましたが、実際にパーツを置いて作成したの２個で４セットのみです（下）。あと１枚の２セット分は作業が止まっています。１Ａ定電流放電で、約３Ｖで放電停止になります。定電流放電は２Ωのセメント抵抗にオペアンプとNchFETです。約３Ｖでの放電停止は１Ａ定電流放電のFETを、トランジスタのベース電圧を使って、オペアンプからの信号をPNPトランジスタで制御しています。

放電状態は各電池端子からP12F675を使って同時に4ch分をパソコンに取り込みます。
これはエアーバリアブル氏が「4チャンネル10bitアナログコンバータ　"豆AD"」として公開してくださっているものを、電源ＯＮで4ch、１秒ごとに送信するように少し変えて使わせてもらっています。パソコンのソフトはこれまたＣ２Ｄ２.co.jpさんの提供してくださっているエクセルロガーを利用させていただいています。

さて充電電源ですが、１個５０円の５ＶのＡＣアダプターの中身を取り出して６個、放電コントロールに１個の合計７個使っています。こうすることで、６個まで直列接続のリチウムイオン電池を接続したまま、同時に個別に充電できます。