ソーラー発電５V電源の宅内配線とUSB式埋込コンセントを自作

2018年6月6日

　３階の部屋で家族がiPhoneの充電をすることが多いため、ソーラー発電から配線をすることに。
２階にあるソーラーチャージャー収納BOX台にあるUSBアダプタに差し込んで配線を３階の部屋まで延長する事が、電圧変換することなく手っ取り早いのでこのように考えた。
部屋にはUSB埋込コンセントを自作し設置した。
でも問題発生!ちょっと遠回りしてしまいました。電源配線だからと簡単に考えていたのが・・・。

①手持ちのUSBハブを部屋で充電用に使います。このUSBハブを差し込むための壁のUSB埋め込みコンセントで使うために、このUSBハブの端子数も多く不要なので真ん中の一つ（半田付け）を取外します。
②フルカラー埋め込みコンセント用のブランクチップに、USB端子が入る穴を開ける。（穴微調はカッターと平やすりで合わせ込む）

③USB端子をブランクチップに表からはめ込む。裏面で抜け止めにアルミL材でブランクチップとUSB端子とを両面ブチルテープで固定。

④さらに、外れないようシリコン塗布して補強。

①３階クローゼット床にすでに別の配線通過の空いている穴から２階へ配線を下す。

②２階の電源側線末端には、不要になったUSBケーブル（Aタイプ普通の形状）に、赤と黒色それぞれ半田結線する。それぞれの線を自己融着テープで絶縁する。（完成後にソーラーチャージャー収納BOX台にあるUSBアダプタに差し込む「作業中のショート防止」。）

③３階部屋壁の線を出す位置に、下地がないか裁縫針を刺して確認する。クローゼットは木材合板なので止め釘が無ければ下地はないと推測する。
●後日買いました。商品名が壁うらセンサーという下地を探す機器です。
目安として探し出せますので針で突っついていた時間が短縮できます。電線や金属も検知します。

④その真後ろのクローゼット側同じ位置にドリルで穴を開け、その先は石膏ボードであるため、割らないよう柄の長いマイナスドライバーでゆっくり慎重に回しながら穴を開ける。

⑤埋込コンセントサイズ穴を壁にあける前に充電できるかテストしておきます。

隣の部屋からUSB式ライトを持って来て差し込むと点灯。電源配線だけで難しくなくそりゃ点くよね。と余裕で。
さてと、ためしに家族のiPhoneはと・・・んっ! 充電しない。

直後にあっ、と思い出しました昔のこと。確かiPhoneは、プラスとマイナスだけ与えても多い電流で充電しないことを・・・。というのはUSBのD+とD-端子に電圧を与えること。
ここで問題が。今回した宅内配線は２芯線のみ。足りません。100V供給に変更するには宅内配線の線ではない・・・。
なので、USBハブ内で分圧させD+とD-端子に電圧を与える改造をすることに。
ちなみに確認した２階供給元のUSBアダプタで直ではiPhoneは充電できている。それで、このアダプタのUSB端子で計ると、D+とD－とも同じ２．７Vであった。差がなくても良いのかよくわからないけど。と思いながら昔の記録値通りに、手持ち抵抗値で近い電圧になるよう下記図のように改造をした。

USBハブを、iPhoneが充電出来る回路を追加する。
①内部基盤の経路を確認する。D+とD－に余計な回路につながっていないか確認する。
②＋５Vとマイナスは問題ないので、D+とD-の基板パターンをカッターでカットし独立させる。
③回路図のように抵抗を半田付けする。見栄えは勘弁して下・さ・い。(USBケーブルの白と緑線は接続不要)
④電圧の確認をする。問題なければグル―を使い配線を固定してフタを閉じUSBハブの改造は終了。

iPhoneの充電ができるようになったので、気を取り直して作業を再開します。
先ほどの、「■作業（配線）④」の続き番号で進めます

⑤穴が貫通したら、部屋の壁に埋込みコンセント取付けるため、はさみ金具のパッケージに記載のサイズを開口する。

新聞や広告などで、石膏ボード穴あけ時の粉受けを準備する。

⑥USB端子に配線を半田付け。自己融着テープを巻いて絶縁およびピンの補強をする。

⑦取付枠に自作USB端子を取付け、挟み込み金具で壁に取付ける。

⑧プレートをはめてコンセントは終了。

➈コンセントに引っ掛からない様、購入したUSB L型変換プラグ１ｍのmicroUSBを切断して、先ほど改造したUSBハブに結線すれば完成。

ちょっと遠回りしてしまいましたが、余裕で考えていた時間を大きく超えてしまいました。でも、配線した２芯線の入替をすることなく、USBハブの改造で済んだので良かったです。が、USBハブに抵抗を入れて、また問題発生！後編があります。

　市販のアダプタでの充電について。
当家で使っているUSB端子付コンセントタップのUSB端子でD+とD-の電圧を測定すると、D+とD-どちらも同じ2.7V電圧でした。これでもAndroidもiPhoneともに充電が出来ます。
この理由について個人的に推測すると、
アンドロイドではD+とD-端子間をショートすると充電するものがありますが、iPodやiPhoneなどは充電できません。
iPodやiPhoneなどは、D+と、D-に電圧があると充電するので、アンドロイドのようにD+とD-間をショートするだけで充電はできません。ということから、市販のアダプタでは、D+と、D-ともに2.7Vとなっていましたが、これは最近のiPhone機種での仕様のようで、androidにとってもショート状態という認識になるのかもしれません。（まったく個人の推測です。）
以上から当方では試していませんが、今回の様にD+とD-端子に電圧差を付けなくても、+5Vと0V間に抵抗2本渡して抵抗分割すれば２つの抵抗の間で電圧が出るので、これをD+とD-の両方に接続して市販アダプタのようにするのも簡単で良いのかもしれません。

・フルカラー石膏ボード用C型はさみ金具 WN3992KP　1枚　75円　（ホームセンター）
・フルカラーブランクチップ（埋込コンセント用）WN3020　1個　30円　（ホームセンター）（これにUSB端子をはめ込む）
・フルカラー埋込取付枠 WN3700P　58円　（ホームセンター）
・フルカラープレート 1コ口用　WN6001WP　 1枚　98円　（ホームセンター）
・USB L型変換プラグコード(microusb)　1本 450円　（Yショッピング）

・自己融着テープ
・両面ブチルテープ
・アルミアングル端材（USB端子固定用）
・延長電線（５V)
・USBハブ
・USBプラグ（A)オス　(不要USBminiコード切断品)
・抵抗 47kΩ 2本、39kΩ 1本、68kΩ 1本
・インシュロック
・グルー（配線部品の固定用）

・裁縫針、ミニハンマー、ペンチ（壁中下地探し）
・電動ドリル
・カッター(大きい刃)
・マイナスドライバー
・テスター
・半田こて
・ニッパ
・針金（壁中、通線用）
・平やすり
・グル―ガン
・ライト、電源延長線（必要に応じて）
など。
●後日こんな道具買いました。商品名が壁うらセンサーという下地を探す機器です。
目安として探し出せますので針で突っついていた時間が短縮できます。電線や金属も検知します。