USBケーブルの標準抵抗原器を作る

USBケーブルの抵抗値を測ることがこんなに難しいとは思わなかった。こうなったら市販のUSBケーブルを使うことはあきらめて、自分であらかじめ抵抗値を決めてケーブルを自作することにした。まるでその昔存在したメートル原器のようなものを作ろう。

適当に電源コードになりそうなものを選んで購入したらちょっと太過ぎたようだ。1mで15mΩでは小さ過ぎる。ある程度の抵抗値がないとコネクタ接触抵抗と差がなくなってしまう。

改めて購入したコードは5mで743mΩと理想的だった。これなら100mΩのコードが作れそうだ。

約67cmを切り出すと100mΩになった。これを4本用意した。

A-CとC-CそれぞれVBUS＋GNDで往復200mΩのケーブルができあがった。

前回と同様の方法で検証した。

機種	あろえ		FNB58		あやの A-C			あやの C-C
回数	A-C	C-C	A-C	C-C	VBUS	GND	合計	VBUS	GND	合計
1	304	303	269	259	248	297	545	341	379	720
2	304	303	299	243	250	297	547	343	378	721
3	321	302	293	249	251	297	548	332	370	702
4	327	298	261	262	249	291	540	324	365	689
5	322	310	259	265	248	291	539	320	365	685
6	360	304	262	262	247	290	537	326	367	693
7	353	302	271	255	247	288	535	311	364	675
8	387	302	304	255	247	287	534	310	373	683
9	308	302	378	251	248	288	536	310	368	678
10	316	298	337	252	248	287	535	310	367	677
平均mΩ	330	302	293	255	248	291	540	323	370	692
標準偏差	26.2	3.2	36.8	6.5	1.3	4.0	5.0	12.1	5.1	16.0

あろえチェッカー

市販ケーブルと同じように自作ケーブルもA-Cは変動が激しい。C-Cは300mΩほどで安定しているが正値が200mΩなのを考えると、差はコネクタの接触抵抗と基板の銅箔抵抗になると思われる。

FNB58

あろえチェッカーと同じような傾向値が出ている。安定しているC-Cは50mΩほど小さい値になる。

あやのチェッカー＋ミリオームテスター

もうこのチェッカーは導通確認以外には使えないのがわかった。これはプリント基板の銅箔抵抗が異常に高いのだと思われる。

接触抵抗と銅箔抵抗

コネクタメーカーのスペック表を見ると、接触抵抗はType-Aが100mΩ、Type-Cが40mΩ Max.となっていることが多い。Aコネクタの方が高いとは思わなかった。大きい分だけ低いというわけではないようだ。

続いて基板上の配線すなわち銅箔抵抗は標準的には1cm当たり5mΩ程度を想定しておけばいいようだ。今回は20～30mΩといったところか。こう考えると、ケーブルの200mΩ以外に100mΩ程度が加算されて、C-Cケーブルだと300mΩが正値と考えていいだろうか。

ここで計測方法の違いを考慮してみる。あろえチェッカーはコネクタ２つ分とケーブルと銅箔抵抗が算出されると思う。この結果が300mΩなのだろう。

FNB58の場合は、充電器にAコネクタを直挿しした状態とC-Cケーブル挿し替えの差分なので、AとCコネクタの差、Cコネクタ1つとケーブルの合計値△60＋40＋200=180mΩほどのはずがかなり実測値と異なる。親側のコネクタ影響を無視すれば240mΩとなり計算値に近くなる。

結論

あろえチェッカーはA-C測定の変動が激しく正しい計測が難しい。C-Cケーブル専用と考えた方がいい。安定して計測ができるのはFNB58の差分法で、負荷抵抗を用意する手間はかかるがA-Cはほぼ正値、C-Cは計測値に30～40mΩ足したぐらいと思えばいい。

今回の自作USBはコネクタ40＋ケーブル200＋コネクタ40の計280mΩとしておこう。

最後にもう一度ケーブルだけの抵抗値を見て、やはり片道100mΩであるのは間違いなかった。低抵抗計測の世界は奥が深い。