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【電気】デジタルテスターによる電池電圧測定、スマホUSB急速充電、USB電流電圧テスター チェッカーの実験

デジタルテスターによる電池電圧測定、スマホUSB急速充電、USB電流電圧テスター チェッカーの実験をまとめました。

 

この記事で解決できること

  • デジタルテスターによる電池電圧測定方法を知ることが出来る。
  • スマホUSB急速充電の仕組みについて知ることが出来る。
  • USB電流電圧テスター チェッカーの実験経過を見ることが出来る。

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デジタルテスターによる電池電圧測定方法

デジタルテスターを買ったはいいが、全然使ってなくて、イマイチ使いこなせてないので身近なものを測定してみます。

①テスター

MAS830L 高精度 デジタルマルチテスターってやつですね。結構前にAmazonで買いました。今販売してるやつと若干色合いが違いますが中身は同じかと。

商品の説明(気になるところを水色で色付けしました)

【外観】 サイズ/重量:140mm×70mm×40mm/250g カラー:ブラック(本体)/グリーン(衝撃吸収カバー) 電源:9V角形電池(006P)×1個(内蔵) 【測定レンジ】 電圧(DC):200m/2/20/200/600V 電圧(AC):200/600V 電流(DC):200u/2m/20m/10A 抵抗(Ω):200/2K/20K/200K/2MΩ 【その他機能】 バックライト(HOLD機能付き) hFE測定可能 ◆よくあるお問い合わせ Q.ヒューズは指定のものですか? A.市販の0.2A/250V(20mm)で、太さを合わせていただければ、どのメーカーのヒューズでもご使用できます。 Q.”H”が表示されているだけで、測定表示されない。不良では? A.”HOLD”ボタンが押された状態で起動するとそのように表示されます。正常ですので”HOLD”ボタンをOFFにしてご使用ください。 Q.バッテリーの交換方法を教えてください。 A.本体を覆っている衝撃吸収カバー(柔軟性あり)を剥がすように外し、本体背面下方にある2本のネジを外して交換してください。

②新しい乾電池(単3)

1年以内に購入した単3電池。測定しました。+極を赤、-極を黒に繋ぎます。

レンジを直流の2Vに設定。1.639V。1.5Vに対して約9%(0.139V)のマージンがありました。

③古い乾電池(単2)

いつ購入したか不明の単2電池。

レンジを直流の2Vに設定。1.449V。1.5Vに対して約-4%(-0.06V)足りてません。放電がさらに進む前に何かに使おうと思います(たしか子供のオモチャ用に買ったハズ)。

今後も電子回路設計の基礎 ‐ わかりやすい!入門サイト始める電子回路、みたいなページを見ながら簡単な回路を組んでみて、いろいろ測定してみようと思います。

スマホUSB急速充電の仕組み

【USB急速充電】どちらもDC5V/1.0Aなのに、Android専用、iPhone専用があるのは何故?

①Androidスマホ・タブレット向けにこれを購入

左がタブレット用(300円)、右がスマホ用(200円)。どちらもアンドロイド用。こいつらが何者なのか調べてみます。

②Android用とiPhone用の違いについて紹介しているサイトを発見

AndroidとiPhoneのUSB充電器の規格の違いに関する疑問を調査に紹介されていました。掘っていくと知らなきゃ損するiPhone、iPad、Android、タブレットなどの急速充電の仕組み(改訂版:2015/05)というページを発見。もっと掘るとUSBのおべんきょう その3(自分用:USB経由の給電についてまとめてみた)というページも発見。もっともっと掘るとUSB BATTERY CHARGING REVISION 1.2の概要と充電検出器の重要な役割USBバッテリ充電(BC)仕様1.2の概要とアダプタエミュレータの重要な役割USBバッテリ充電の基礎:サバイバルガイドというページを発見。最終的に充電器の基礎(2) Re:Mobile-DiaryでAndroidとiPhoneの詳細な違いを知ることになります。これらを読み込みました。超簡単に言うと専用の充電器を買わないと電流の流量が少なく急速充電されないことがあるということみたいです。

③回路図エディタ

ちょっと脱線。BSch3Vをインストールして、USB電源とスマホの電気的な接続について書いてみることにしました。(参考にしたブログが非常にわかりやすく、自分も真似したくなりました)

④USB充電器が急速充電する仕組み

さて本題です。まずUSBは4つの信号線があり、こういう風に接続されてます。VBUS(電源)、D+、D-のデータ通信(差動信号)、GNDです。充電器側は単なるアナログ回路なので急速充電器かどうかのスマホ側の判断はシンプルである必要があるため、D+、D-を使って電気的に判断してるみたい。

BC1.2(バッテリ充電仕様1.2)というものがUSB.orgで規定されており、PCと繋ぎながらデータ通信をサポートするには、SDP(standard downstream port)、CDP(charging downstream port)という仕様を満たす必要があります。が、今回単なるUSB充電器なのでDCP(dedicated charging port)をサポートすれば良く、D+とD-を200Ωの抵抗を入れて短絡させれば良いみたいです。

AndroidはDCPに対応しており、以下のプロトコルで検知するみたい。
①スマホ側がD+を0.5V~0.7Vでドライブ(駆動)。

②スマホ側でD-の電圧を測定する。

D-が0.4V以上:USB充電器とみなす。(D+とD-が200Ωなので0.4Vでドライブ(駆動)してしまう)。
D-が0.4V以下:USB充電器とみなさない。(D-とGNDの間が15kΩでプルダウン接続されているためD-の電圧が上がらない)

一方、iPhone/iPad、GalaxyTabなどは独自規格のようですが、D+とD-の電圧監視(Devide Mode)で識別するみたいです。まとめると、こういうこと。

AndroidとiPhoneの違いについて、ちょこっと分かった気になりました。Androidの汎用規格とiPhoneの独自規格はこういうところにも現れてくるんですね。もう1つわからないのは、2.4A充電のAndroidタブレットはDCP対応なのか否か(何故ってDCPは最大1.5Aと書いてあるので2.4Aで充電できないんじゃ?)。今度調べてみます。

急速充電器は、普通よりたくさん電流を流すわけですから、充電器の定格には注意したいと思います。普通は保護回路か働いて停止(充電されない)で済むと思いますが、下手すると発熱や発火に繋がりかねません。(自戒の意味をこめて)

今後も身近なものを題材に、いろいろ調査してみようと思います。

USB電流電圧テスター チェッカーの実験経過

USB電流電圧テスター チェッカーの実験メモです。

①Amazonで購入しました

COOWOO USB電流電圧テスター チェッカー 急速充電QC3.0/QC2.0/MTK-PE トリガー メーター【新世代】をAmazonで入手。見た目はこんな感じ。

①何ができるのか?

テスターモード
今、何V、何A流れているのかをチェックできます。以下はスマホ充電中の画面。5.22V、1Aで充電出来てる様子。いろいろ試してみたくなる。

②QC2.0トリガーモード
③QC3.0トリガーモード
④MTK-PEトリガーモード

これらは「デバイスのふり」をするモードみたい。イマイチよくわからなかったので充電器やケーブルがちゃんと動いているかどうかや電圧電流・対応規格などが一発でわかる「COOWOO USB電流電圧テスター チェッカー/トリガー」使用レビューを読んでみました。

例えばQC3.0に対応している場合、keyボタンを押す度に0.2Vずつ電圧が下がるみたい。これは何故かというとQC3.0規格に対応した充電器は該当デバイスの充電状態によって電圧を変え、常に最適な電圧で充電を行うという機能を持ってるからだそう。うちの充電器で試してみたところkeyボタンを押しても電圧変わらず。いつか急速充電器で試してみようと思います。

まとめ

デジタルテスターによる電池電圧測定、スマホUSB急速充電、USB電流電圧テスター チェッカーをご紹介しました。

またこういう実験ネタが溜まってきたら発信します。

 

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