@ke-i-ji

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C接点リレーにおける抵抗の計算方法を教えてほしい

Q&A

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回路を考えたから添削してほしい

電子工作初心者のケイジです。
初めての質問です宜しくお願いします。

さて、早速ですがいま雨の感知をしたくて回路の設計をしています。
https://www.tinkercad.com/dashboard
こちらで自分で設計した回路を試したり考えてみたりしたのですが
どうにも各箇所の抵抗や電圧、電流値などの計算方法が分からずで私の回路図を添削してほしいなと思って起票しました。

経緯

まずは雨滴感知の前にスイッチがONで光るELDを切り替える仕組みについて知りたいと思いC接点リレーをトランジスタを用いて再現しようと考えました。

調べ物をしているとB接点回路を再現する回路図を見つけました。
B.jpg
有識者同士の会話の中で図だけが示されていて本人同士はこの図だけで解決していたのですが
私はこの図だけでは抵抗の計算方法などは理解できませんでした。

このB接点回路についての質問をしようかとも思ったのですが、後々これに「A接点リレーを再現する回路」を追加してC接点回路を作った時にも改めて質問することになるかもしれないと考えました。
それであればいっそのこと自分の中で正解である思うC接点回路を設計してみて、それを添削してもらう方がはやいと考えました。

聞きたいこと

つたないながらそのC接点回路の図をかいてみました。
無題.jpg
(書き忘れました。hFEは200~400なので200として計算しました。)

左のスイッチで光るLEDを切り替えたいです。

Q0.この回路でC接点リレーは再現出来ているのか?

そもそも論になってしまうのでこの回路でC接点リレーは再現出来ているのか自信が無いです。
前述のサイトのシミュレーター上ではうまく動作はしていました。

Q1.b接点リレーの再現回路について

再現回路がそもそもどのような仕組みで動いているのかが理解できていないです。
R2をどの程度の大きさにすべきか、その電流が2個のトランジスタに分かれて流れていきますが
それぞれに何Aずつ分かれるの計算方法がイマイチ理解できていません。
その辺りが理解できればR3をどのような値にすべきかおのずとわかると思います。

Q2.R1の計算方法について

この抵抗は普通シンプルなトランジスタの例にあるように計算すれば10kΩ程度でも入れておけばいいのはわかるのですが、その他の回路の具合から計算方法が変わったりするのかな?と思いお聞きしたいです。

最後に

今回の1回で完成させるつもりではなくて、まずはアドバイスをいただきこれで作ってみて
LEDの明るさを抵抗を変えて調整してみたりと煮詰めていければと考えています。
また、手元にたくさんあるトランジスタを使ってチャレンジしたいので市販の雨滴検出キットを使うといったのは避けたいと考えています。

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2Answer

数百円で購入できる 雨量センサー があります。
マイコンでアナログ入力すればお手軽に雨量が調べられます。

ご自身で電子回路を組むことが目的であるなら的外れな回答になりますが、ご参考まで。

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Comments

  1. @ke-i-ji

    Questioner

    nak435さま
    ご助言ありがとうございます。
    ひとまずセンサーというよりはC接点回路を再現したいと思っています。
    そのため質問自体をそのような内容に更新いたしました。

    もちろんその後に雨滴感知部分について考えることにはなりますので、そのときに詰まってしまったらアドバイスのとおりキットを買って内容を理解する助けにしたいと思います。

  2. 最終トランジスタの入力位置は合っていますでしょうか?

    自分は電子回路について詳しくは無いのですが、
    ↑上のサイトの情報から、自分なら次のような回路を書きます。
    左下のスイッチ部分は、雨滴感知となると、もう一段トランジスタが必要になるとは思いますが。

    scr.png

    動作検証まではしていませんのでご参考まで。

  3. @ke-i-ji

    Questioner

    @nak435さま
    ありがとうございます。

    具体的な回路図までいただき大変参考になります。
    ただ、後学のために動作や各抵抗のをなぜその抵抗値にしたのかなど計算方法の方を知りたいと思っています。
    まずは挙げていただいたとおり「NOT回路」というキーワードでもう少し調べて勉強してみます。今回調べるにあたり「○接点リレー 再現 トランジスタ」などといった単語でしか調べられておらず、どうにも情報がなくて困っていたので「NOT」のキーワードだけでも知れたのは収穫が大きいです。それだけでも調べ物の糸口なりそうです、ありがとうございます。

  4. ただ、後学のために動作や各抵抗のをなぜその抵抗値にしたのかなど計算方法の方を知りたいと思っています。

    すみません。自分で計算したわけではなく、参考にしたサイトの回路図の通りを転記しました。
    ただ、5V電源でプルアップ抵抗といえば10KΩが王道だと思うので、4.7KΩも許容範囲かと思った程度です。

    LEDの制限抵抗の1KΩも同じ感覚ですが、これはこちらで計算できます。


    動作については、A点とB点は、C点を基準にNOTとNOT・NOTの関係になるので、こうかなと考えました。

    SW C点 A点 B点
    off HIGH LOW HIGH
    on LOW HIGH LOW
  5. @ke-i-ji

    Questioner

    @nak435さま
    >すみません。自分で計算したわけではなく~
    そうだったのですね、失礼いたしました。

    リンクは秋月のLED計算ですよね、時々使用しています。
    LEDも色をどうしようかまだ決めていなくて、電圧降下が小さいのであれば直列に2つつなぐかー?など、これからまだ色々考えて楽しみたいと思います。

    動作についてもありがとうございます。
    私もそのように理解していますが、実際に試してはみます。
    まずは無暗にアレンジせずいったん先程のサイトのNOT回路を作ってみたいと思います。

    普段Arduinoでばかり工作していてこういう論理回路をトランジスタのみで再現することは初めてで四苦八苦しています。
    便利なライブラリと開発環境にどっぷりつかって楽してきたツケでしょか・・・。
    少しづつ理解を深めていきたいと思います。
    ありがとうございます。

再現回路がそもそもどのような仕組みで動いているのかが理解できていない

漏水センサで検索して、大まかな仕組みを理解しては?

その他の回路の具合から計算方法が変わったりするのか

漏水センサの諸元による。50mAが流れる回路に水滴と言う抵抗を差し込み回路を閉じたときの電流が10mAとする諸元とすると、リレーが50mA〜100mAで接点動作するならトランジスタで60mA位まで増幅する必要があります。

左のスイッチが漏水センサの部品ではないでしょうか?

スイッチの間に水滴が入ると
微弱な電流が流れ、3つのトランジスタで電流を増幅させ、最終的に抵抗(スピーカー、ランプ、リレー)が動作する回路でしょうか?

左のスイッチで光るLEDを切り替えたいのです。

漏水センサーはどれですか?リレーはどれ?

下のurlは漏水センサーが通電するとリレーが動作し、回路が閉じることで抵抗が動作する仕組みです。可変抵抗で感度調整を行なっています。

漏水センサーでリレーを動作させる回路を作成してはどうでしょう。

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Comments

  1. @ke-i-ji

    Questioner

    HalHaradaさま
    ご回答ありがとうございます。
    なにぶん初心者なもので、うまく質問ができておらず申し訳ありません。

    イメージとしてはこの回路全体でC接点リレーをトランジスタと抵抗だけで再現しようとしています。また、図の左側にあるスイッチを押して回路を閉じるのが水滴です。ただ、まずはブレッドボード上で動かしてみたく水滴のセンサー部は省いています。
    私が実際に使用したい環境ですと実測で水滴は20~100Ωほどの抵抗に相当することがわかっています。

    漏水センサで検索して、大まかな仕組みを理解しては?
    市販のキットなどには頼りたくなくて見向きもしていませんでしたが、仕組みを理解するという意味ではご指摘の通りと思います。調べてみます。

  2. 全体の回路の前に市販のC接点リレーを模倣し自作のC接点リレーの回路を作成すべきです。

    ------------- トランジスタと  
    |     |   可変抵抗で作成
    センサ  🔋3.3v
    |     |
    ---リレー--  センサとリレーの抵抗
      |     からmAの値を取得
      | 
      |  トランジスタと抵抗で作成
    ---swー--     
    |     🔋3.3v
    |     |
    --GPIO----  トランジスタと抵抗
      |      で作成
    ラズパイ

    GPIOの箇所はLED,スピーカーで置き換えのこと

  3. @ke-i-ji

    Questioner

    HalHaradaさま
    ご回答ありがとうございます。

    私の回路が良くないようで何度も申し訳ありません。
    私もまずはC接点回路について計算や質問をしたくこの記事を立ち上げましたのでその点においては認識は同じことかと思います。

    雨滴センサーはひとまず置いておいて、本記事ではC接点リレー回路の再現という意味の質問が伝わるように質問自体を書き直してみました。
    もしまだお付き合いいただけるようであれば改めてご一読いただけますと幸いです。

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