どうもメガネです。
ノートパソコンとデスクトップを並べて使う人って結構いると思うんですが、そういうときってマウスとかキーボードとかどうしてますか？
個人的にいままではそれぞれ二つ用意して使ってたんですが、場所取り過ぎてちょっときつくなってきたので、
今回はUSBセレクタを自作しました。
回路はクソ簡単
回路はリレーで切り替える一番単純な奴にしようと思います。
USBドライバICもあるみたいなんですが、基本的に動けばいい派なので今回は簡潔に作ります。
回路図は以下の通り。
回路はスイッチの信号をもとにC1815でリレーをドライブするものです。
C1815は最近廃盤になった？らしいですが、やっぱ適当に使えるトランジスタランキング第1位だと思います。
C1815への信号は手元にあった中古のLF356を使いました。入力端子にキャパシタを直付けするのはいかがなものかと思ったのですが、まぁ、とりあえず動いたんで良しとします。（入力は周期信号じゃないのでたぶん発振とかはないと思う。）
１路のトグルスイッチで入力端子を振ってCR直列回路を構成してスイッチをONしてからリレーがONするまでに一定時間を持たせます。
ON -> OFF 、OFF ->ON の両方で１秒持つように設定したかったのでCR回路のRを二つ用意してます。
LTspiceで１秒でリレーが作動することは一応確認しました。
LF356の入力インピーダンスはかなりでかいはずですが、100uと数十キロの抵抗の構成なのでぴったりになるといいが。。。
確認用のLEDも欲しかったので通常の点灯回路とNOTをかました点灯回路の二つを用意しました。
15mAくらいに設定したはずだけど3mALEDならいけるはず。
両電源オペアンプを単電源で使用する際の注意点
これねぇ、案外見落とすとこですよね。
実際金に余裕があればDCDCコンバータとか使うんですけど、そうじゃないときは5V単電源ですべてのICを動かすことって多いと思います。
今回は両電源用のLF356を5Vで使うわけなんですが、う～ん。
やっぱり不具合出ました。
その不具合っていうのは、「入力端子が受け付ける電圧範囲が制限される」というものです。
LF356の最低VCCは5Vなので、そんなぎりぎりの範囲で使ってるのが良くないとは思うのですが、まぁUSB5Vだから仕方ねぇよ。。。
特性を簡単にみてみる
今回はコンパレータとして使うわけですが、非反転入力端子よりも反転入力端子の電圧が低ければHigh、逆ならLowを出力してくれれば正常に使えるわけです。
言い換えれば出力の切り替わりが入力端子がほぼ同一の時に起こればよいはずなので、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧をずらして出力が切り替わった電圧をプロットしてみました。（基準は反転入力端子）
結果は以下の通り。
LF356を5Vで使用する場合は、反転入力端子の基準電位を2V以上、4V以下で使用すると安定して使えそうです。
今回は3Vに設定しました。
配置決め
USBの配線は結構細かくルールが決まっているらしく、データバスのラインは30cm以内、D+およびD-の経路差は2.5mm以内、となっているみたい？です。
が、ユニバーサル基板に組む時点でその辺は終わってるので無視することにします。
差動ペアだけはよって空中配線することにします。
配線図は以下の感じ。
完成モデルは以下のようなイメージ。
トグルスイッチがXHコネクタの位置に来るわけですが、背が高いので多少込み合っていてもそんなに困らないかと思いました。
ちょっとLEDがリレーの影になるのが残念ですが、今回使うUSBタイプAのメス端子が挿入タイプじゃないので都合上仕方ないぜ。
ユニバーサル基板に配線していく
次にユニバーサル基板に配線していきます。
今回上記の配線図、3DモデルKiCadで作ったのですが、基板発注しない人でも使い方覚えておくのは大いにありですね。
ユニバーサル基板の配線を考えるのが楽になった気がします。
自動配線ツールなどもあるらしいので興味ある人はやってみるといいかも。
USB端子をランドに直付け
今回は手元にあった以下のUSB端子をランドに直付けします。
側面とかをヤスリなどで削って傷をつければ簡単にはんだ付けできます。
クソ安いのでお勧め。
今回はマウスとキーボードの2つを、2つの機器で使い分けたかったので計6つ使いました。
以下のような感じ。
う～ん、接続数だけ端子使うのはちょっと変だなぁ、、、ｗ
やっぱりちゃんとIC使ってハブ的に回路づくりしたいね。
以下のICを使用すると簡単にUSBハブを自作できるようです。（かなり簡単みたいです）
USB2.0 HUB：SL2.1A：Aitendo https://www.aitendo.com/product/17411
まぁね、今回は結局2台に接続するので4つは必要になるんで良しとします。
今回はリレーカチカチ音聞きたいのもあるのでリレーでやります。
引き続き部品を載せていきます。
丁寧目にはんだ付けを行っていきます。
ん？
反転してるぅうううううううううううう
マジ最悪、半日無駄になったわ。
作業を簡単に使用と基板設計ソフト使ったのに、すでに反転されてるB面表示を脳内で反転してしもうたわ、、、、、
残念。。。
再度作成
基板の表裏のミスなんとかして直せるかなぁ～と思ったんですが、無理ですね。
抵抗ならともかくICは左右非対称なので無理でした。
作り直しするしかねぇ。。。
ていうかそれを防ぐためにPCでわざわざ配線図作ったのに、いつもの脳内変換でわざわざ反転させちゃったよ。。。。
実機の部品とパターンの一致が取れていないわけなので、結局基盤を作り直すか配置をやり直すかになっちゃうねぇ、、、
とりあえず作り直しました。
完成☆
わりと3Dモデル通りですね。
スイッチはトグルスイッチの足を基板に穴をあけて通しました。
強度的にちょっと心配だけどたぶん大丈夫でしょう。
USBケーブルを自作する
次にUSBケーブルを自作します。
破壊したMicroBのケーブルなんて使い道ねぇなと思ったけど、捨てなくてよかったですね。
USBケーブル自作用のコネクタは結構格安で売ってます。
KKFMFっていったい何者なんだろうね。
USBケーブルはんだ付けの時は、マイナスドライバーなどで端子部分を押し出してとってからやった方が良いですね。
シールドアースを金属シェルに接続する際にプラスチックがでろでろになる。。。
ちょっと力いれたらちぎれそうだな。
４本作りました。
テスト
う～ん、リレーが動かない。ｗ
LEDは問題なし。
原因調べたんですが、誤作動防止のベースーエミッタ間抵抗の値をミスってました。
今回のLF356の出力電圧は、5V使用時に 0 - 3.6[V]でスイングするので、これだとベースに電流全然流せないですね。
（ベース抵抗の方がでかいのはもっとおかしいが、、、、）
以下のように変更。
今回のリレーHK19Fは100mAくらいで？動作するっぽかったので、ゲート抵抗は8k程度で十分なはずなんですが、余力をもって4kにしました。
結局在庫尽きてC1959でドライブしてますが、スイッチング用途なので問題ナス。
動作確認（再）
問題なく動きました。
回路は異常なし。
基板表面は以下のような感じ。
割ときれいにできたかなぁと思います。
ちょっと配線多いけど。
基板表面は、☆空中配線だぞ☆
動作は問題なし！
ちゃんと切替できました。
Delayも入れてるのでリレー音ちゃんと聞こえます。
1秒ぴったりは無理だったけどね。
ON/OFF対称にしたかったかな。
これで数年前に作ったウンコセレクタからおさらばだぜ。
まとめ
以上、USBセレクタを作りました。
あると意外に便利、でも買うと意外に高額。（通信速度などがしっかりしてるからだとは思うけど。）
案外簡単に作れるので試してみてはいかがでしょうか。
またなんか必要になったら作ってみようと思います。