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【機械王の休日】電子機器保護：雷対策コンセントタップの検証

くられ — Wed, 04 Sep 2019 12:14:14 +0000

初出：2019/09/03　Vol.344　機械王の休日：雷対策コンセントを検証する

Joker

今回は、雷対策がされたコンセントタップの検証ですか、POKA先生。

POKA

うむ。落雷は電子回路の天敵だからな（ピカッ・・・ゴロゴロゴロゴロ！）

Joker

今まさに外で雷が鳴ってますね・・・いきなり土砂降りになるんだもんなぁ・・・

くられ

ただいまー。いやー、いきなり振ってきたし暴風雨で傘は役に立たないしで全身ずぶ濡れだよ。

Joker

見事なまでにパラボラアンテナ状態ですね、傘・・・

POKA

ん・・・この壊れた傘、何かに使えるのではないか？　うむ、閃いたｚ（ピシャアアアアン・・・バリバリバリバリ！）

くられ

あーあー、こんな日に長物掲げたりするから・・・

POKA

はっはっは。機械王は電気に強い！　だがしかし・・・限度と、いう、ものが・・・ある・・・（バタリ）

Joker

POKA先生ー！？　POKA先生が真っ黒焦げにー！

機械王の休日、第63回をお送りします。電子機器を使っていて怖いのは「雷」。落雷で発生する瞬間的な過大電流は電子回路を破壊してしまいます。こういった雷サージからの保護を謳うコンセントタップがありますが、今回はPOKA先生に実際はどうなのかを検証していただきました。

雷ガード：サージ対策コンセントタップ
安定化電源から高電圧をかけて検証
電流リミット
通電して検証
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雷ガード：サージ対策コンセントタップ

落雷。

テスラコイルはじめ、高エネルギーなものをしょっちゅう取り扱っている訳ですが、落雷によって発生するサージは電子機器の天敵です。瞬間的に生まれる莫大なエネルギーにはロマンがありますが、現実問題として、それによって電子回路が破壊されるのはたまったものではない。

この強烈なサージを短絡し、電子機器を保護すると謳っているコンセントタップが売られています。

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今回は、このサージ対策コンセントタップがどのような動作をしているのか、検証してみました。

安定化電源から高電圧をかけて検証

今回の検証には、手っ取り早く高電圧が出力できる「安定化電源」を利用します。

この装置はこの手の検証には定番のもので、手っ取り早く高電圧が出力でき、簡単で安全です。以前も、USBから電源を取って動作するタイプの機器をチェックするためのツールを作った時に利用しました。詳細は関連記事をご覧ください。

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【機械王の休日】USBから電源取り：機器検証ツールを自作する

その時の安定化電源は、ネット通販でも割と安価に入手できる出力低めのものでも大丈夫でしたが、今回は検証に高電圧が必要です。

そこで、今回は640Vまで出力できる安定化電源を使用しました。

なお、市販されている安定化電源は、基本的に定電流モード（CC）があるので、過電流保護となります。

では、実際にタップに電圧をかけてみましょう。

電流リミット

定電流モードで、電流が100mA以上流れないように設定しました。

タップと安定化電源の接続にはワニ口クリップを使っています。100V以上の場合、100mAでも大きな電力量となるので、発熱には注意しましょう。

通電して検証

そして実際に通電して検証を開始します。150V程度までは特に変化は見られなかったものの、180V付近で電流が少し流れ始めるのを確認しました。

50mAを越えた辺りで、内部からパキパキと嫌な音が・・・これ以上は危険なので、この段階で通電を終了しました。

この結果から分かるのは、コンセントの端子両端は200Vには達しない、ということです。説明書きなんかも写真に撮ってお見せしてますが「最大サージ電圧：3000V」というのは、定常的に流れる電圧ではなく「サージ電圧」、つまり瞬間的な電圧だということ。

サージは瞬間的な現象なので、今回のように連続的な過電圧の印加は想定していないと考えられます。雷サージ対策を謳っているからといって、意図して高電圧をかけ続けるような真似は危ない、ということですね。

なお、サージから電子機器を守るTVSダイオードというものがありますが、オンラインで購入する場合はアールエスコンポーネンツが便利。規格ごとに検索ソートがかけられ商品選択がしやすく、業者価格での部品購入が可能です。

それにつけても、落雷による瞬間的な、そして莫大なエネルギーにはロマンがあるな！　そうは思わないか、諸君！

USB電源機器の検証ツール自作・安定化電源はこの記事でも使用

USBの電源を使う機器が、USB端子から実際にどの程度の電力を引っ張っているのかを確認するのは重要な事です。過電流が流れていたりすると危険なので、確認はとても大事。今回はUSB機器を検証するツールをサクっと作ってみました。

モバイルバッテリーなどの検証には「電子負荷」という装置を使用

【機械王の休日】信頼性チェック：ダイソーUSB充電器を検証する

さて、今回はダイソーのUSB充電器の検証についてですが、カタログスペックを鵜呑みにするのは、時に危険な事があります。粗悪品が紛れていたりしても困るので、地味ながらもこういった検証作業は意外に大事なことです。さっそく見ていきましょう。

今回接続に使ったワニ口クリップなどは、ちゃちゃっと自作できると便利

【機械王の休日】電子工作の必需品：テスト用クリップを作る

電子工作をした場合、実際に稼働させる前に、動作のテストを行う必要があります。いきなり実運用して問題が発生すると、非常に危険な事もあるので重要な工程です。そんな電子工作で作った回路のテストの際に、あると大変に便利なのがテスト用のクリップです。

テスラコイルとプラズマ

【機械王の休日】テスラコイルと放電：電球でプラズマを確認する

テスラコイルなどの、高周波高電圧電源に、真空引きされたガラス管などを近づけると、内部に放電が起こり、プラズマが見える事があります。今回はテスラコイルによって引き起こされる内部の放電、発生するプラズマを、透明な電球を使って観測してみました。

テスラコイルのエポキシコーティング

【機械王の休日】代用品の科学：テスラコイルのエポキシコーティング

テスラコイルの二次コイルは、超高電圧が発生するため、絶縁や電気的特性に気を使います。そのため、二次コイルを巻いた後は、解けないようにニスでコーティングするのが一般的です。今回はこのコーティングを、エポキシ接着剤を使って試してみました。

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【機械王の休日】ダイソーの白色COB型LEDライトの回路を検証

くられ — Wed, 21 Aug 2019 12:59:24 +0000

初出：2019/08/20　Vol.342　機械王の休日：ダイソーのCOB LEDライトの回路を検証

Joker

あの、POKA先生、LEDライトの記事の話をさっきまでしてましたよね。

POKA

そうだな。100均はやはり素材の宝庫だ。限定的とはいえ、昇圧回路が手に入るとは・・・

Joker

いえあの、先生、なんで急にSANチェックが必要そうな回廊に迷い込んでいるのか、現状を説明して欲しいんですが。

POKA

まあ、このくらいよくある事だろう。ほら、このハイパワーなLEDライトで照らしてやれば道に迷う事もあるまい（ピカッ）

Joker

うっ・・・今なんかものすごくグロいのが居ましたよね・・・

くられ

あ、いたいた。ごめーん。ちょっと暗黒理科すごろくをいじってたら、なんか具現化しちゃってさぁ。

POKA

ああ、そういえばこの前、鉱石を発掘していたら何か変な箱があったが、あれと反応したのか。なかなか面白いではないか！

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機械王の休日、第61回をお送りします。たびたび、100均のダイソーからあれこれと素材を見つけてくるPOKA先生ですが、しかし、それは時として「どこまで使えるか」「部品の信頼性はどの程度か」といった部分を、地道に検証した上での事でもあります。

今回見つけたのはあるLEDライト。実際の検証作業を見ていきましょう。

ダイソーの白色COB型LEDライト
LEDライトの分解
昇圧回路の挙動
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ダイソーの白色COB型LEDライト

ダイソーで、単四アルカリ電池一本で動く白色COB型のLEDライトが売られているのを見つけました。

COBとは「Chip On Board」の略で、アルミ基板上に直接LEDチップが実装されているタイプのもので、LEDライトといって想像する、あのつぶつぶ感がなく、発光効率が良くて明るいのが特徴です。

しかし、単四アルカリ電池一本では、1.5Vしか得られません。白色LEDを光らせるには3V以上は欲しいので、そのままでは動作不能のはず・・・つまり、小さいながらも中に昇圧回路が入っている事になります。

100円で昇圧回路が手に入るのなら、これはとても魅力的。さっそく、どのようなものが入っているのか、調べてみました。

LEDライトの分解

この手の小さいものにありがちですが、ネジ止めではなくはめ込みで固定されています。マイナスドライバーなどでこじる事で破壊・・・分解できました。

内部には、指先に乗るほどの小さな昇圧回路が入っています。小さなチョークコイルと、昇圧用のICと思われる部品など、数点での構成です。

では、この昇圧回路が実際どの程度まで動くものか、検証をしてみましょう。

昇圧回路の挙動

検証には、以前、USB充電器を調べた際にも使った、電源試験の必需品「電子負荷」という装置を用います。

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また、この昇圧回路をただそのまま使うのだと、いささか動作が不安定なので、入力側と出力側、それぞれに電解コンデンサーを増設してのチェックとしました。

電子負荷に接続し、動作の検証開始です。

どうやら、5Vの定電圧レギュレーターのようだという事がわかりました。通常、LEDの駆動は定電流レギュレーターとなるのですが・・・どうにも、挙動としては怪しい感じです。

電子負荷を定電流モードで動作させて、負荷電流を変えながら具合を見てみると、100mAを越えたあたりで出力が不安定になってきました。

結局、100mA辺りで動作不能となるので、この付近で電流制限動作をしているようですね。電流リミッタがあるのかもしれません。しかし、そうと分かればその範囲での利用を考えるだけです。

こうした事を調べるのも、電子工作には必要な事である。地道な検証作業は大事だぞ、諸君！

【機械王の休日】信頼性チェック：ダイソーUSB充電器を検証する

電子負荷を使ってUSB充電器を検証

夜道で役立つオススメのLEDライト

いざという時に持っておきたいLEDライト、その選び方のポイント

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ピカらせるのにオススメのUV LEDライト

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ウランガラスや蛍光ビーズなんてものをピカーっと光らせたり、カレーやドリンクをピカーと光らせて楽しみたい、お札の偽札判別インクを光らせたい、とそんな時に手頃で便利なのが、LEDを使ったUVライトです。オススメを紹介していきましょう。

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USB電源検証ツールの自作

【機械王の休日】USBから電源取り：機器検証ツールを自作する

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【機械王の休日】破壊の科学：分解不能な小型電化製品を解体する

最近の小型の電化製品は、接着剤や溶着で永久固定されている物が多く見られます。中身を取り出すには破壊するほかありません。しかし、乱暴な手段を執ると中の機構まで破壊してしまいかねないので、極力、ダメージを少なくする方法を考えてみましょう。

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【機械王の休日】USBから電源取り：機器検証ツールを自作する

くられ — Wed, 29 May 2019 12:55:46 +0000

初出：2019/05/28　Vol.330　機械王の休日：USB機器検証用ツールを作る

Joker

POKA先生、この機材は何なんですか？

POKA

これは「安定化電源」と言ってだな。まあ検証のために安定して電気を取り出したい時に使うものだ。

Joker

ああ、電池とかだと電圧の融通が利かないですし、使っていけば下がっていきますもんね。

POKA

まあややこしい説明はこの際省く。興味があるなら電子工学を学べば良いぞ！

くられ

・・・・・・

Joker

ところで、そこで漫画版みたいに髪の毛を逆立てて硬直してるくられ先生は一体・・・

POKA

ああ、ちょっと高電圧での機材テストを頼んだのだが、うっかり感電してしまったようだな。

Joker

見事に時間止まる一撃を食らった感じですね・・・心臓動いてるのかな・・・

POKA

このDEATHガンで蘇生実験をしてみよう！　何、これで生き返れば儲けものだ！

※高電圧には気を付けましょう。いや、マジで。

機械王の休日、第49回をお送りします。今回は、POKA先生作の、USBから電源を取って動作するタイプの製品の検証用ツールの話をお送りします。

USB機器を何かの工作に流用するにしても、こうした検証というものは大事で、カタログスペックからは判断しにくい部分のチェックには有用だとのこと。早速見ていきましょう。

USBから電源を取る機器
市販のUSBチャージャーを改造する
LEDライト
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USBから電源を取る機器

USB端子から電源を頂いて動作する機器はたくさんあります。通信せず、あくまで単純な電源確保の手段としては、USBというものは結構便利であり、LEDやモーターを使ったものなど、様々な製品があります。

入手性も良い場合が多く、これらの機器を本来とは別の形で活用したり、中の部品を取って流用したりと、なかなか夢が広がっていきます。

さて、そうして工作に使うにせよ何にせよ、USBの電源を使う機器が、USB端子から実際にどの程度の電力を引っ張っているのかを確認するのは重要な事です。

実際に使う場合に、モバイルバッテリーから給電した場合など、過電流が流れていないかなど、安全性の確認にも繋がります。

そんな訳で、今回はUSB機器を検証するツールをサクっと作ってみました。

市販のUSBチャージャーを改造する

材料は、今回は単三アルカリ乾電池を利用するUSB電源にしましたが、ぶっちゃけるとUSBのコネクタがあれば何でもOKです。

こんな感じで、中の電子部品を取っ払って、電源供給部に配線を直結し、元通りに蓋を閉じれば完成。つまるところ、検証時に電源を供給する安定化電源と、USB機器を繋げるためのものなので、コネクタ部さえあれば良い訳です。

実際に使う場合は、外側に引き出した電線を安定化電源に繋いで、USBチャージャーのコネクタに検証したいUSB機器を繋ぐ形になります。

USB機器が消費する電力は、安定化電源の電流値から伺い知れます。ここで過電流が流れたりするのをチェックする訳で、異常な数字が出てたらヤバい訳です。

LEDライト

試しに、USB端子からの給電で動作するLEDライトを繋いでみました。

USB端子から供給される電圧は通常は5V。このため、安定化電源側で5Vにセットします。LEDライトのスイッチを入れると点灯させたところ、この時の電流は2.01Aとなりました。

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【機械王の休日】信頼性チェック：ダイソーUSB充電器を検証する

このUSBライトは、つまり、最大で10Wほどパワーを消費することが確認できた、という事になります。

USB端子からは、通常は1Aしか供給されませんが、最近のモバイルバッテリーなどは、2A以上、供給可能なものも普通にあります。USB端子がメルトダウンしないように、適度なパワーを使うようにしましょう。

いざという時に事故を起こさないためにも、検証作業というのは大事なものだぞ、諸君！

モバイルバッテリー検証・今回の記事とは対になります

今回使ったUSB LEDライトは、光拡散フィルターの作成で使ったものです

【機械王の休日】拡散LEDライト：簡易光拡散フィルターを作る

USB充電器の分解

【機械王の休日】破壊の科学：分解不能な小型電化製品を解体する

USBライターからバッテリーを取り出す

【機械王の休日】ダイソーのUSBライターからバッテリーを取り出す

ダイソーを見ていたら、なかなか有望な新製品、USB充電式のライターを見つけました。スティックタイプでかなり小型のボディーに、フィラメントとバッテリーが仕込まれています。今回はこのライターからバッテリーを調達します。

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【機械王の休日】バルス装置：超強力バッテリー18650を取り出す

機械王の休日、第一回をお送りします。今回はかの「バルス装置」などに使われる超強力バッテリー、18650についてのあれこれをPOKA先生が解説。「発火・爆発の危険」はマジなので、真似して爆死しても一切の責任は取れませんのでご承知おきください。

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【機械王の休日】信頼性チェック：ダイソーUSB充電器を検証する

くられ — Wed, 23 Jan 2019 10:24:02 +0000

初出：2019/01/22　Vol.312　機械王の休日：ダイソーUSB充電器を検証する

Joker

へ〜、これが「電子負荷」って装置ですか。

POKA

電源試験の必需品だ！いざという時パワー不足では話にならん！

Joker

あのー、それで、そこでくられ先生がアフロになってるんですが・・・

POKA

ちょっと負荷をかけすぎたかな！ハッハッハ！

くられ

・・・・・・（死〜ん）

Joker

ついでに辺り一面が廃墟になっているんですが・・・

POKA

爆発オチは様式美である！

※実は前回から続いています（笑）

機械王の休日、第31回をお送りします。たびたび話題にする素材の宝庫100均、ダイソーでの素材調達ですが、今回はUSB充電器について、どこまで使える・信頼できるかという検証の話となります。

部品の信頼性チェックは大事
ダイソーUSB充電器
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部品の信頼性チェックは大事

さて、今回はUSB充電器の話ですが、本題に入る前に少々。これは別に、モノがダイソーの製品だからとか、そういうのに限った話ではないのですが、カタログスペックを鵜呑みにするのは、時に危険な事があります。

今までいろんな部品をいじってきましたが、中にはとんでもない粗悪品が紛れていたり、見た目と中身が食い違っていたりという事例は結構たくさんあります。

話題になった話であれば、SDカードの容量詐欺なんかが有名でしょうか。信頼できるところから仕入れればいい、という話かもしれませんが、必要な部品がオークションでしか手に入らない事だってあるのです。なので、こういった検証作業は、意外に重要だと言えるでしょう。

ダイソーUSB充電器

前置きはさておき、そんな訳で今回はダイソーで入手できるUSB充電器を検証していこうかと思います。

ダイソーには、モバイルバッテリーの充電や、USB機器を単独で動かすためのUSB充電器が売られており、200円〜300円程度で何種類かがあります。今回は検証作業に使うUSBケーブルも調達しました。電源の検証目的なので、充電専用ケーブルでOKです。

一口にUSB機器といっても、機器の間で通信を行って電力を制御する、というものもありますが、今回は単純に、電源として5Vを取り出すだけの製品を対象に、2種類を調達してきました。「電子負荷」という装置を使って、電源の性能を検証してみます。

電子負荷は、電源試験の必需品です。ここでは詳しくは触れませんが、興味がある方は調べてみると面白いですよ。

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ケーブルの加工

装置に繋ぐために、まずは加工が必要になります。USBケーブルの端を切り落として、ケーブルの銅線を露出させました。

当たり前ですが、USB充電器に接続する口側を切らないようにしましょう。USB充電器にUSBケーブルを接続し、そしてこの銅線を電子負荷に接続して測定します。

小型白タイプ：1A表記

まずは小型の白いタイプを検証。出力の表記が「1A」とあるタイプです。

CCという、電流を一定にする定電流モードで、5Vの電圧がきちんと出力されるかチェックしてみました。0.5Aからはじめて、定格である1Aまでは、安定しておおよそ5Vをしっかりと出力しています。なお、1A以上の出力は不可能でした。

この結果を踏まえると、1Aまでの使用であれば、まず問題なく使えると言えるでしょう。

大型黒タイプ：2.4A表記

続いて、大型の黒タイプの検証です。こちらは出力の表記が「2.4A」とされている製品です。

先ほどと同様、定電流モードで1Aからテストをはじめたのですが、定格に対して負荷の低い1Aの状態で既に4.6V程度まで電圧低下を起こしています。表記上の最大パワーである2.4Aでは4.1V、定格を越える2.7Aまでは踏ん張りましたが、その時の電圧は3.6Vまで下がりました。

初っ端からいきなり電圧降下を起こすので、機器によっては電圧不足でトラブルを起こしかねません。これを踏まえると、1Aまでしか使用しない状況下であれば、小型白タイプの1Aの製品の方が信頼できる、ということになります。

こういった特性は、やはり実際に検証してみないとわからない部分だと言えるでしょう。今回は所詮はダイソーUSBでの話ですが、高電圧を扱う場合に変な挙動をする部品を使っていると、大惨事が予想されます。

見た目派手な実験を行うには、こうした地道な努力も必要なものだぞ、諸君！

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