電源タップ型ToySwitchの作り方

作成意図

この電源タップ型ToySwitchは、友人から「『おもちゃであそぼう』アプリで、USB電源5Vのクマちゃんと100Vパトライトを同時に動かしたい」という相談を受けたことがきっかけで作りました。

外付けケース型ToySwitchは、電池で動くおもちゃの電池ボックスにBD配線を挟み込んで使います。一方で、USB電源のおもちゃやACアダプタ機器、パトライトのような100V機器は、その方法では直接扱えません。

そこで、ToySwitchのBLE制御部分はそのまま生かし、ESP32C3 SuperMiniからリレー基板を動かして、電源タップのON/OFFを切り替える形にしました。アプリから見ると通常のToySwitchとして接続できますが、出力先は電池ボックスではなく電源タップ全体になります。

今回のページの考え方
前回の外付けタイプのような細かな配線図中心ではなく、「どういう流れで作るのか」「どこに注意するのか」「完成後にどう確認するのか」が分かることを重視しています。

ほかのタイプとの違い
電源タップ型は、USB電源や100V機器をアプリからまとめてON/OFFしたい時のタイプです。電池で動くおもちゃを手軽に動かすなら外付けケース型、ピッコリーネをアプリから動かすなら内蔵型ToySwitch、アプリを使わず声や音で動かすならVoiceSwitchが向いています。

電源タップ型ToySwitchでクマちゃんとパトライトを同時に動かしている様子 — **使用例**　電源タップにUSB電源のおもちゃとパトライトを接続し、アプリから同時に動かしているところです。

タップ型使用動画を見る

最初に確認すること

この作例は100Vを扱います。
外付けケース型ToySwitchより危険度が高い工作です。配線の露出、ショート、端子のゆるみ、ケース内での接触がないように、必ず確認してから使います。学校や施設で使用する場合は、管理者や電気工作に詳しい人の確認を受けてください。

電源タップの片側の線だけをリレー接点でON/OFFします。両方の線を不用意に切断・接続しないようにします。
100V側とESP32・リレー基板側は、ケース内でできるだけ離し、必要に応じて厚紙や絶縁板で仕切ります。
100V側の接続は、WAGOなどの確実に固定できる端子を使い、抜けやゆるみがないようにします。
スパークキラーは、リレー接点を守り、ON/OFF時のノイズを減らすために入れます。
最初の動作確認は、いきなり大きな負荷ではなく、USB電源のおもちゃや小さな照明などで行います。

必要な部品

今回使った主な部品です。電源タップ型は、低電圧側と100V側が混在するため、配線材や端子の固定も大切になります。

電源タップ型ToySwitchに使う主な部品一式 — **主な部品一式**　ESP32C3 SuperMini、リレー基板、USB電源、電源タップ、WAGO、スパークキラー、コンデンサー、ケースなどを使います。

部品	役割
ESP32C3 SuperMini	アプリからBLEで接続し、リレー基板へON/OFF信号を出します。今回の用途では、0%以上の指示を受けたらリレーをONにするプログラムにします。
リレー基板	ESP32からの信号で、電源タップ側の100V配線をON/OFFします。
USB 5V電源	ESP32C3 SuperMiniとリレー基板の電源として使います。今回は同じUSB電源から二股で供給しています。
電源タップ	出力先です。USB電源のおもちゃ、ACアダプタ機器、パトライトなどを接続します。
コンデンサー	リレー基板側の5V電源を安定させるために入れます。
スパークキラー	リレー接点の保護とノイズ対策として、100V出力側に並列接続します。
WAGOなどの接続端子	100V側の配線を確実に接続するために使います。
ケース・仕切り材	配線を固定し、100V側と低電圧側をできるだけ分けて安全に収めます。

**ESP32C3 SuperMini**　赤線は5V、黒線はGND、青線はリレー制御用の信号線として3番ピンへ接続します。

**リレー基板**　5V電源と信号線を受けて、100V側の接点をON/OFFします。

**コンデンサー**　リレー動作時の電源安定用として、リレー基板の電源付近に入れます。

**スパークキラー**　100V側のON/OFFで出るノイズや接点への負担を減らします。

全体のしくみ

アプリからToySwitchに接続すると、ESP32C3 SuperMiniがBLEで指示を受けます。通常の外付けToySwitchではモーターをPWM制御しますが、この電源タップ型では、0%以上の指示が来たらリレーをON、0%ならOFFにする考え方です。

ポイント
ESP32C3 SuperMiniとリレー基板は、同じUSB 5V電源から電源を取ります。GNDも共通にします。リレー基板の接点側は100V側なので、低電圧側の配線とは扱いを分けて考えます。

ESP32C3 SuperMiniへプログラムを書き込む

電源タップ型では、リレーを動かすために、アプリから0%以上の指示が来たら出力をONにするプログラムを使います。通常のToySwitchのように強さを細かくPWM制御するのではなく、リレー用にON/OFFとして扱います。

ESP32C3 SuperMini 電源タップ型用書き込みページ ToySwitch番号確認・変更ページ

書き込みページについて
ESP32C3 SuperMiniを使う場合は、上の「ESP32C3 SuperMini 電源タップ型用書き込みページ」からToySwitch用プログラムを書き込みます。複数台作る場合は、番号確認・変更ページで ToySwitch00002 などに変更しておくと、アプリで選びやすくなります。