電装系修理[2019.10.29 UP]

絶滅危惧種スバルサンバーを快走仕様!「第18回 USB電源製作……実装編」

前回で実験したUSB電源用として使える5V電源キット基板を今回は実装する。レギュレーターを使用したキットをオーバーヘッドシェルフの中央に装着。実験でかなりの温度上昇が見られたために、ヒートシンクや基板を載せるシャシーなどに工夫を凝らし天井に近い部分の温度上昇を下げる工夫をしたおかげで、充電や連続使用に耐える電源となった。

SUBARU Sambar TV1 app.K (2007)

電源はルームランプの配線に割り込ませることで簡単に

 前回で5V電源基板キットを作製し、車載USB電源として使えるかどうかを検証した。レギュレーター素子を使用した安定化電源は熱さえ克服すれば大電流による急速充電でタブレットやスマートフォン2台を充電できることが分かった。例えば1台はナビゲーションに使用しながら、もう一台を充電することが可能ということで使用範囲が拡大する。

サンバーのオーバーヘッドシェルフはバングレードではオプション扱いだが、ワゴンには標準装着の便利なもの。ちょうどセンター部分だけが仕切られた箱形状なので、そこに電源ユニットを装備してみた。ラッキーなことに左右の網状の部分の穴を利用すると、iPhoneのライトニングプラグが通せるのでワイヤリングもスッキリする。

熱対策では前回で使用したレギュレーターのヒートシンクを大型化する必要があったのだが、ヒートシンクをシャシーのプレートと合体させ、さらに銅板を使用することで放熱効果を上げようと考えていた。しかし、たまたま手持ちで、捨てようと思っていた初期型iMacのビデオ基板用の大型ヒートシンクを流用することに。ここまで大きくする必要はないのだが、装着して実験すると、2台充電時にほんのり温まる程度だったのでそのまま使用。実際にはもっと小さくても十分だろう。

メイン電源はちょうどセンターにあるルームランプの配線から分岐する。常に12Vがきているため電源ユニットにスイッチを付けて、必要な時だけ使えるようにした。あとはお約束で必ずヒューズを入れることと、確認用に12V・5VにはLEDを入れて状態を監視できるようにしている。

組み込んだ部分の上部はカバーを作らなかったが、ヒートシンクのサイズが決まれば、薄い銅板を鈑金してカバーを作り、ハンダでシャシー部分の銅板に固定すればさらに大きなヒートシンクが完成する。

クルマは見えない振動が多く存在するので、完成した基板や部品をホットボンドなどを使用して動かないようにしておく。これが車載用電子部品製作の基本だ。これだけで大きなトラブルはなくなる。

第18回 USB電源製作……実装編

オーバーヘッドシェルフの中央に配置するため、全体のレイアウトを考えながら基板位置を決める。イメージが膨らむ部分だ。

ヒートシンクを古いiMacのビデオボードから外したものを銅板に固定。前号で使用したヒートシンクと比べても超巨大なのが分かる。

シャシーとなる銅板はホームセンターで入手した。100mm×200mm×0・8mmで手でも曲がる厚さ。熱伝導が非常によいのが銅の特徴。

実験試作で使ったUSBアウトレット基板をそのまま載せて位置検討。穴からコネクターがせり出すぐらいの位置がベスト。不要部分はのちにカットする。

柱を立てる。

汎用のスペーサー15mmを使用して柱を立てる。基板に穴あけをして先に柱の位置決めをおこない、それを銅板にトレースして固定。

ヒートシンク変更のためLM350を基板から外し、電線を延長して熱収縮チューブで絶縁。

固定は絶縁シートとプラビスですること。

基板が銅板に固定され、レイアウト通りになった。使用頻度を考え、運転席側になるべく近い位置に端子がくるように集約させた。

ルームランプの配線には常時12Vがきているので、電源スイッチと、ヒューズ5Aを挿入。LEDは手持ちのものを監視用に使用。

全体ができあがったのでシェルフに載せてコネクターの位置決めをおこなう。基板を押さえて鉛筆で丁寧に穴あけ位置をマーキングする。

銅板はカットせずにそのまま使い、位置が決まったらケガキの内側の線に沿ってドリルで穴あけをする。

トレイは厚みがあるが根気よくやればカッターでも加工できる。

平ヤスリやペーパーを使って丁寧に仕上げていく。

全体の配線図。抵抗入りLEDがたまたま手元にあったので抵抗は使用していない。トグルスイッチなど部品は秋月電子で購入可。

組み上がったシャシーをシェルフに搭載する前に必ず通電チェックをすること。大電流使用のため、電源は自動車バッテリーを使用する。

本体をシェルフに固定する穴はコネクターにUSBケーブルを差した状態で位置決めをおこなうこと。これをやらないと必ずズレてしまう。

シェルフに載せた状態で、しつこく通電チェック。この状態でiPhoneなどを2台充電すればどの程度の温度になるかも確認できる。

完成後、固定ネジ部分やLED、スイッチ、背の高いコンデンサーなど矢印の部分をホットボンドで固定。振動で緩むのを防止するためだ。

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