回胴式遊技機技術研究 J-Slot Amusement Specification

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リレーコイルにつなぐダイオード

2020-07-16 17:44:16 | 日記

リレーはコイルを利用した部品で、電磁石の原理で磁界によって金属を動かすことにより接点のオン/オフを制御する。

コイルには電流を保持する性質があり、リレーがオフする際には逆起電力が生じる。

これをうまく処理しないと、周辺部品が破損し、回路が正常に動作しなくなってしまう。

　図1に示したのは、非常停止スイッチSWの信号をリレーで制御する回路。

まず電源の投入時には、リセット信号によってトランジスタQ₁をオンさせることでリレーが起動する。

リレーの接点とノーマリークローズのSWを通して電流が流れリレーがオンの状態で保持されるのが通常時の動作。

一方、非常停止時にはSWがオープンになり、電流が遮断されてリレーがオフする（接点が開く）。

これにより、非常停止信号をラッチした状態となる。

非常停止時には確かに電流は流れなくなるのだが、それまでの各素子の動きを細かく見ると、次のようになる。

まず、SWがオープンになったとき、リレーは電流を流し続けようとするので、リレーのコイルL_RLの下側に、瞬間的に

マイナスのサージ電圧が発生する。

このサージ電圧は、一般に電源電圧の20倍から40倍になると言われている。

その後、リレーに流れていた電流はサージ吸収用のダイオードD₁を通して流れ続ける。

そしてリレーが保持していた電力は、リレーの抵抗成分によって熱として消費される。

この回路の設計における要点は、D₁を正しく選択することである。

それにはD₁の逆耐電圧と順方向電流の値が重要であり、これらについては、リレーのメーカーから、選定の目安として

以下のような注意事項が示されている。

ダイオードとしては、逆耐電圧が回路の電源電圧の10倍以上で、順方向電流が負荷電流以上のものをご使用。

ただし、電源電圧がそれほど高くない電子回路の場合、電源電圧の2～3倍程度の逆耐電圧のものでも使用可能。

回路の電源電圧が24Vである場合、その10倍の耐圧を備えるダイオードは中型で高価なものとなる。

逆耐電圧が電源電圧の2～3倍でよいなら、小型で安価なダイオードが使用できることになる。

リレーの極性

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半導体２～ダイオード

2020-07-16 17:10:06 | 日記

ダイオードは、電気の流れを一方通行にします。

電気の流れを整えたり、電圧を一定にしたり、検波したりできます。

ダイオードは「半導体」です。

「この物質は電気を通せるか？」を基準として「導体」「半導体」「絶縁体」に区分されます。

「半導体」とは、電気を良く通す導体と電気を通さない絶縁体の中間の性質を持つ物質です。

一般的に金属は電気をよく通します。

これは金属元素同士が結合する際に各原子の電子が自由電子になるからです。

電圧を加えると、金属結晶内の自由電子が動き回り、電荷を運ぶことで電気が流れます。

半導体は、流れてくる電気の状態によって導体となったり、絶縁体になったりします。

半導体は金属のように多くの自由電子を持ちません。電圧がかかると、電子が足りない穴を埋めるように電子が順番に

動いていったり、金属結合よりも少ない自由電子で電気を運んだりします。

電気を流す仕組みの違いによって、半導体はP型半導体とN型半導体に分けられています。

P型半導体は前者の電子が足りない穴を埋めるように順番に動いていくものです。

シリコンのような4価元素にホウ素やボロンなどの3価の添加物を混ぜたものがP型半導体になります。

電子が1つ足りないので、正に帯電していると考えます。

N型半導体は後者の金属結合よりも少ない自由電子で電気を運ぶものです。

シリコンのような4価元素にリンなどの1価の添加物を混ぜたものがN型半導体になります。

電子が1つ余っていますので、負に帯電していると考えます。

このP型半導体とN型半導体を1つの結晶としてつなげたものがPNダイオードで、ダイオードの中では最も一般的に使わ

れています。

PNダイオードではP型半導体につながる電極をアノード（A）、N型半導体につながる電極をカソード（K）と呼びます。（図①）

PNダイオードのアノード側に-を、カソード側に+を接続すると、半導体内の電気が電極側に引き寄せられ、PNの結合部

に電気の空白地帯が発生します。そのため電気は流れません。（図②）

逆にアノード側に+を、カソード側に-を接続すると、半導体内の+と−の電気がPとNの接合部でくっつき、それぞれの

電気が相殺されますが、電極から次の電気が送られるため、電気が流れます。（図③）

このようにダイオードは決まった方向にのみ電気を流す性質を持っています。

発光ダイオード（LED）はPN接合部に電気が流れるときに発光するようにしたものです。

ダイオードは、私たちの目に見えない場所でもさまざまな場所で使われています。

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半導体

2020-07-16 16:22:18 | 日記

自由電子が多く存在するもの⇒導体

自由電子があまり存在しないもの⇒絶縁体

　　　　　　　　　　電気の正体～電気は電子の流れだった～電気ってどうして流れるの

半導体

金属などの導体とゴムなどの絶縁体の中間の抵抗率を持つ物質を半導体（semiconductor）といいます。

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電気の流れ～電気は何処へ行くの？

2020-07-16 13:22:41 | 日記

電気の正体は電子（電荷）であると学びました。電気の正体～電気は電子の流れだった～電気ってどうして流れるの

物質の中を流れた電気は何処へいくのでしょうか？

電気の流れを理解するために、身近な水道水をイメージしてみましょう。

水を蛇口から押し出す水圧は電圧に相当します。

蛇口から出る水流は電流です

電気抵抗は水道管の太さに置き換えて考えられます。

電圧（V：ボルト）が高い⇒水を押し出す水圧が高い

電流（A:アンペア）が多い⇒水流が多い

電気抵抗（Ω：オーム）が大きい⇒水道管が細い

水道水は蛇口から出た後、飲料水や様々な用途に使われて、ほとんどが排水されます。

給水所に戻ることはありません。

電気は流れ出た電子は、仕事を終えて、必ずもとの場所に戻ってきます。

電気が流れて、その仕事をするためには、出発点から出て、再び、出発点へ戻って来る通り道（回路）が必要です。

このことを、電気の閉回路 と呼んでいます。

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