2017年11月10日金曜日

電子工作で使うコネクタのメモ(1)

電子工作でよく使われるコネクタ

よく使われるコネクタは以下の2つ
 ・2.54mmピッチコネクタ(QIコネクタ)
 ・JST製コネクタ

2.54mmピッチコネクタ

画像は秋月より/両端にオスメス4ピンのQIコネクタを持つケーブルの例
電子工作で一番よく使うコネクタ
ユニバーサル基板やブレッドボード、ジャンパワイヤーなどとの親和性が高い
誤挿入を防ぐ構造が無く、コンタクト(後述)の摩擦のみで接続されるため抜けやすい
プロトタイプ開発などの一時的な接続に用いられる

JST製コネクタ

コネクタメーカーは数えるほどしかなく、電子工作で使われるのはほぼJST
 JST:日本圧着端子製造株式会社

画像はaitendoから/XH2ピンコネクタを付けたケーブル
画像は秋月から/受け側のXH2ピン用コネクタ(ベース付きポスト)

よく見るのは以下の3つ
 ・PHコネクタ
 ・ZHコネクタ
 ・XHコネクタ
ピッチ以外の構造に大きな違いはない
電子工作においては『使いたいパーツが○○コネクタを採用しているため、それに合わせる』程度の意味でしかない

挿入後はハウジング(後述)部分の摩擦で強く接続が保持される
(ひんぱんな抜き差しが想定されていない)
ケーブルを引っ張って引き抜くと破損の恐れがある

コネクタ(信号線用)の構造

信号線用コネクタは以下の2つの部品からなる
 ・コンタクト
 ・ハウジング
オスメスそれぞれ別々にコンタクトとハウジングがある
ケーブルではなく基板にコネクタを用いる場合はベース付きのポストを用いる

コンタクト

金属端子部分
ケーブルに対して圧着される
 ※圧着:コンタクトをケーブルの先端に挟み潰して物理的に接続する方法
     原則、専用工具を用いて適切な方法で行う必要がある
画像は秋月から/QIコネクタのメス型コンタクト

ハウジング

樹脂製のケース部分
コンタクトを差し込んでツメなどで固定する構造になっている
2ピン、4ピン、8ピンなど複数ピン用のハウジングが存在する
(コンタクトはすべて共通)
画像は秋月から/1ピン用のQIコネクタメス用ハウジング

ベース付きのポスト

基板に対してコネクタを立てるときに用いる
金属端子と樹脂部分は固定されていることが多い

適合するコネクタの調べ方

基板のコネクタに対応するケーブルを入手したい、といったケースがままあるが
マニュアルなどが紛失していると規格がわからずに途方にくれてしまう

まずは端子間の長さを測ってピンのピッチを調べる
次にJSTのサイトに行ってピッチ数と基板側のコネクタ形状から絞り込む
JSTに無い場合はモレックスで調べる

コネクタの入手方法

電子パーツ系の店では意外と取り扱いが少ない
秋月電子はQIコネクタとXHコネクタくらい
千石電商は一通り揃うのでおススメ
aitendoはケーブルアセンブリ(ケーブルにコンタクトを圧着した状態)売りがある
(品質は不明)
一番良いのはモノタロウだが個人で買うのはなかなか難しい
Amazonは詰め合わせの類は安く買えるが小ロットはなかなか見かけない

2017年9月8日金曜日

ポケモンGOPlusをエネループで動かす:改修編

落下によるショートで故障したGOPlusエネループ仕様の修理、改修をおこなった

破損個所

・ケースの変形
・電池端子の破損
・単4充電池(→廃棄)
・GOPlus本体は異常なし

ケース変形により電池がセットできない状態
電池の端子には破損した電池からの噴出物?が付着

ポケットで溶けてたら…と思うとゾッとする
端子のズレが酷い

改修内容

・切削によるケースの成形
 ・電池端子の交換
 ・電池のキャッチ機構の追加
 ・電池端子のセパレート機構の追加

 ホットボンドで電池のキャッチを追加した
 食いつきを良くするため、キャッチの場所にφ3mmで浅く穿孔した

 ショートしないように+端子と-端子の間にホットボンドで山を作った

見栄えは良くない
がっちりとキャッチ/-端子も分離されている

参考:電池BOX内蔵ケース

今回は使用しなかったが、市販のケースを使えばもっと安全に作ることができる

以下はタカチの単4x2電池BOX付きケース
今回の用途にはやや大きかったので使わなかった

安心のタカチ製
ケースはビス止め/電池ブタが独立しているのは良い
サイズ感/長さをツメるのはやや骨か

ショートしてあやうく大惨事のメモ

約8か月使用していたエネループ仕様の改造ポケモンGOPlusが故障した
以下はそのメモ
ケースが溶けて歪んでいることが分かる

故障内容

単4充電池の発熱で手作り筐体が変形
使用した充電池死亡
GoPlus側は無事でボタン電池での動作確認済

故障原因

落下によって筐体内電池のポジションがズレてしまい、ショートが発生

以下がショートを誘発した原因
・長期の使用で手作り電池端子が歪んでクリアランスが減少
・筐体のフタを押さえる両面テープの粘着力が失われていた
・スペーサーの樹脂テープが反復使用で圧縮され、電池をホールドする力が減少

端子が斜めにズレてしまっている/表面の汚れは電池からの噴出物か

ショート発生時の詳細

机の上から床に改造GoPlusが落下した
ネジが無い側のフタが浮き、内部の電池が上側にずれたのを確認
フタを押して電池を押し下げ、筐体内部のGoPlus本体が通電したことをLEDで確認
数分後?にケトルで湯が沸いたような音に気付く
音源が改造GoPlusであり、内部が発熱していることを確認
ネジを外して発熱源であった電池を除去

+側の端子/被膜が溶けてしまっている
全体の被膜が変質している/電池全体が発熱したことが分かる

反省点

手作り電池BOX部分が明らかに不出来
電池のホールドを樹脂テープの弾性と両面テープによるフタの固定に頼っていた
反復使用と経時によって両方のホールド力が失われることに気付けなかった
電池のセパレータなどホールド力を増す施策が必要

出先のポケットの中で発熱/発火しなかったのが僥倖
バッテリーを扱う危険性を思い知った