macsbug

Just another WordPress.com site

USB ISOLATOR

leave a comment »

iMac の USB を 保護する為に USB ISOLATOR を使用しています。  2017.03.01
USB ISOLATOR は USB インターフェース を遮断するアダプターです。
電源は 外部電源から供給され 電子工作に集中する事ができます。

通常 USB の最大電流は 500mA で 電子工作で 使用する ESP8266 や ESP32
ESP-WROOM-32 は 消費電流 や 突入電流 が 非常に大きいとの話を聞いています。
場合によっては 接続している iMac の USB が壊れるかも知れません。
基板 中央の16pin IC で iMac 側と ESP 側が完全に遮断され 信号のみが伝わります。
消費電力の大きい ESPの電源は AC アダプター から供給され 安全になります。
技術的な理解はともかく 高価な iMac を壊さない為に使用し安心です。


.
ESP32 ( ESP-WROOM-32 ) の 消費電流 の 調査と分析:
_ 電源の波形解析や詳細な調査をされ対策も記載されている記事があります。
_ 何度も読み直す程の内容があり 多大な努力に驚嘆しています。感謝!!
_ 是非、「ねむいさん」氏 と「mgo-tec」氏 の記事をお読み下さい。
_ その辺の技術書より 遥かに面白く 読み応え充分です。

ねむいさんのぶろぐ:
ESP-WROOM-32を使ってみる2 -そんな電源で本当に大丈夫か-
_ 丁寧な波形測定と解説は見事で改善策のデバイスの選択も素晴らしい。
:
mgo-tec電子工作:
ESP-WROOM-32 ( ESP32 )の消費電流を電流プローブ無しで測定してみました
ESP-WROOM-32 (ESP32) の 電流 測定 その2
_ 前回にも増して波形測定に工夫をされ のめり込む程の内容に驚きます。


.
保護回路:
iMac の USB回路の入力には ポリスイッチ と言う保護素子がついています。
過大な電流が流れると 動作して オープン になり後段の回路を保護します。
記憶能力があり電源を切っても しばらく オープン状態 を保持しています。
この為に 再起動すると動かない場合があり 電源を切り 30分とか1時間後
とかに復帰し 起動が可能になります。

知らずとUSB端子をショートする場合もありますので良いかと思います。
周囲からのノイズ やスパイクを取り除き オーディオには効果があります。

古くは FireWire ポートの話もあります。
RATOC:Macの本体標準 FireWire ポートのご使用に関して


.
購入:条件 は 電源が別 である事。
_ ebay:ADI ADUM4160 USB Isolator:価格:GBP 15.99、2235円。
_ 上記画像の製品は どのくらいの性能があるか評価はしていません。
_ 別電源が無い低価格の物は 使用しない事。
_ 下記の「USB Isolator USB-01」と比べるとかなり見劣りします。

国内販売: 以下の製品が理想的です。この製品は他の回路を圧倒しています。

アナログ回路のおもちゃ箱:USB Isolator USB-01:完成品:6.640円
_ 電源アダプターは 別途 用意されています。
_ 外部電源 (+6VDC) 供給時 は 低雑音LDO の ADP3338 から クリーンな
_ 5V・1Amax.を出力。
_ USBのデータ・ラインには サージ対策 及び ノイズ対策。
_ GNDパターンやレイアウト、部品点数を見ると細かな配慮がされています。
_ メモ:以下の基板のGNDパターンの作り方に注目してください。

日本アマゾンで他の製品を調べると 数万円と高いです。


.
「アナログ回路のおもちゃ箱」:

_ 「アナログ回路のおもちゃ箱」氏の 技術力は 超ハイレベルです。
以下の記事は今回の電源問題やUSBの件で詳細に分析され設計・製作もされています。

アナログ回路のおもちゃ箱:
USB Isolator:PCのUSBポートと接続される周辺機器を絶縁します。

USBコネクターからの電源供給(1):外部からクリーンな電源をDACに供給。

USBコネクターからの電源供給(2):TPS7A4700内蔵USBコネクター。

USB Isolator for Analog Discovery:Analog Discoveryでスペクトラム観測。

突入電流制限可能なHigh Side P-Ch MOSFET Switch:突入電流を抑える実験。

USB コネクター と 線の長さ:「アナログ回路のおもちゃ箱」氏の 話では
_ USBケーブルで最も良いのは 一番古い 四角いコネクター との事。
_ 理由は コネクターによって 電流容量 が違うとの事です。
_ USB の線の 太さや 長さ は重要で 太く短い物 を使用する必要があります。
_ Analog Discovery を使用する時は ISOLATOR の件もありますが 10cm 程の
_ 長さで iMac 本体に直接接続すると良いとアドバイスしています。

ESP8266 最強の電源:
_ 氏からは ESP8266の最強の電源 を設計製作、計測する方法を教わりました。
_ 測定方法は 氏のページにもありますが SMA Connector を直付けし最短距離。
_ にする事です。試してみると その通りでした。
_ 


.
感想:
USBケーブル:ESP8266 や ESP32 を接続するには USB ワイヤーは 太く短い
_ ケーブルを使用する事が大切です。例として消費電力が大きい場合は 百均
_ の細いUSBケーブルでは 動作しなくなる事を経験しています。
_ ワイヤーの太さ(抵抗値) が如何に電力に影響があるか解ります。
_ オームの法則:V= I * R で R(抵抗)があり I(電流)が大きいと影響が大です。

USB ISOLATOR: 価格が気になりますが iMac 本体価格よりも安いです。
_ 過去に iMac が再起動しなくなり 3時間とか半日於いて起動すると復帰した
_ 経験があります。原因はいろいろありますが結果的にポリスイッチが動作
_ した為と判断しています。iMac は高価ですから USB 入力端子を壊して
_ 修理すれば マザーボード交換 か 新規購入 しか手だてはありません。
_ それを考慮すると少しは高価でも USB ISOLATOR を接続する方が
_ 20〜30万の費用削減になると思います。

ESP32 ボードの設計:
_ 国内でアダプターボードや開発基板を設計・開発されている時期ですが
_ 「ねむいさん」氏 と「mgo-tec」氏 が示す 技術的検討を充分されて
_ 進めて頂きたいと希望しています。特に GND が如何に重要かですね。
_ 3月現在までの国内販売のアダプターボードを見ると まさかと思う位の
_ 悲惨な設計内容です。
_ 是非、技術力を高め 海外にも販売できる高性能な製品を期待しています。

注目するESP32開発ボード:「魔法の大鍋」ESP-WROOM-32のブレイクアウトボード
_ Make Faire Tokyo等で「超小型ドローン」を展示し各社の開発陣に販売する
_ 程の有名な「魔法の大鍋」氏が microSD付の ESP-WROOM-32の両面実装
_ ブレイクアウトボード を製作中です。氏は多層基板や超小型部品の基板も
_ 製作できるハイレベルの方です。現在 設計変更を含めた前段階で 完成までの
_ ツメの方法を熟知しています。なんと秋月でESPが販売されて直ぐ取りかかっ
_ たとの事でスピード感も素晴らしい方です。


広告

Written by macsbug

3月 1, 2017 @ 8:20 am

カテゴリー: Apple, ESP32, ESP8266

コメントを残す

以下に詳細を記入するか、アイコンをクリックしてログインしてください。

WordPress.com ロゴ

WordPress.com アカウントを使ってコメントしています。 ログアウト / 変更 )

Twitter 画像

Twitter アカウントを使ってコメントしています。 ログアウト / 変更 )

Facebook の写真

Facebook アカウントを使ってコメントしています。 ログアウト / 変更 )

Google+ フォト

Google+ アカウントを使ってコメントしています。 ログアウト / 変更 )

%s と連携中

%d人のブロガーが「いいね」をつけました。