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Type-C給電と組み込みリチウム電池の切り替え

自作機器へのリチウム電池の組み込み方法はいくつか考えられます。小さくまとめたいときは小さくて軽いリチウムポリマーを使う(僕のロボットのほとんどはこちらの方法)。電池の様に交換できるようにしたい場合は 18650 や 26650 を使う。など。今回は少し大きくて、重くても良いので 100均のモバイルバッテリーを使いました。

USB Type-Cとは何か?

USBType-Cは、USB規格の一種であり、コネクタの形状および機能を指します。シンメトリーなデザインで上下・左右の区別がなく、挿し込みが簡単です。高速データ転送や急速充電、映像出力などの機能をサポートします。

USB Type-C の給電機能

USBType-Cは、最大100Wの電力供給が可能です。従来のUSB規格よりも高い電力供給能力を持っており、急速充電に対応しています。スマートフォンやノートパソコンなどの充電時間を大幅に短縮することができます。

外部 USB 給電と内臓バッテリー

外部電源の USB を接続した場合には、その電源で動作するとともに内臓バッテリーに給電するようにしました。その時に必要なのは最近の充電器で Type-C 規格の接続が行われるときには、CC(Configuration Channel)ピンを5.1kΩの抵抗でプルダウンする必要があることです。従来の充電器にフルスペックではない Type-A - Type-C のケーブルでつないだ時には関係ありません(VBUSやCCが繋がっていない線)。今回は100均で Type-C の延長ケーブルを買ってきて、それを切って使いました。

モバイルバッテリーには負荷が少ない時にオートパワーオフ(無負荷時自動停止) が付いているのが普通みたいです。無効化する方法は amazonでキャンセラーが3千円ぐらいで売ってます。バッテリーの出力を入力にケーブルでつなげてオートパワーオフしないように工夫した例もあるようですが、できるバッテリーとできないバッテリーがあります。しかも、出力が止まらない。30秒間隔で100mA以上流す回路でオートパワーオフ無効化しても良いでしょう(バッテリーが使っているチップによる)。

今回は100均で 700円の5,000mA のバッテリーを買ってきました。これはバッテリーのスイッチを押さなくても負荷が繋がったら出力開始し、完全に負荷がはずれないとオートパワーオフしないようです。オートパワーオフの回路は付けませんでした。

Type-C の受け口

延長ケーブルはそのままでは筐体につきにくいので、3Dプリンターでソケットを作りました。もしかしたら、同様な給電の口にUSBーシガーソケット充電器がうまく使えるかもしれません。

電源スイッチで切替

電源スイッチで外部電源と内部バッテリーを切り替えるために6Pのトグルスイッチを使いました。トグルスイッチが下で外部電源、中で電源断、上で内部バッテリーとなるように配線します。

まとめ

以上で、USB Type-C の外部の給電があるときは機器の電源スイッチを「外部電源」にするとそちらから受電。ケーブルはそのままでも機器の電源スイッチを「内部電源」にするとモバイルバッテリーから。機器のスイッチをオフにするとどこからも受電しないようになりました。

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