【初心者向け】ブレッドボードとリレーで論理回路を作る(3)

このページをスマホなどでご覧になる場合は、画面を横長にする方が読みやすくなります。
目次へ  前のページへ (1) (2) (3) (4) 次のページへ
2020年05月21日 公開。

2-4.リレーに関する注意点

この節では、図5のNOT回路を作るにあたって、リレーを使う上で注意しなければならない事について説明します。

図5(再掲)、製作するNOT回路の回路図
↑ 画像をクリックすると拡大
図5(再掲)、製作するNOT回路の回路図

2-4-1.2回路のリレーと1回路のリレー

図5の回路図では、図9に示す1回路のリレーを使っています。

図9、1回路のリレーの回路記号
↑ 画像をクリックすると拡大
図9、1回路のリレーの回路記号

この図は、1ページ図4からT1~T5の端子番号を取り去ったものです。

一方で、今回使う941H-2C-5Dというリレーは、図10に示す2回路のリレーです。

図10、2回路のリレーの回路記号
↑ 画像をクリックすると拡大
図10、2回路のリレーの回路記号

ここで、リレーにおける「1回路」や「2回路」というのは、リレー内部にあるスイッチが1個か2個かという事を表しています。

2回路以上のリレーにおいては、コイルに電圧が掛かっていない時は、内蔵している全てのスイッチにおいてCOM端子とNC端子が導通しており、NO端子はCOM端子やNC端子と絶縁されています。

また、コイルに規定の電圧がかかっている場合は、内蔵している全てのスイッチにおいて、COM端子とNO端子が導通しており、NC端子はCOM端子やNO端子と絶縁されています。

この様に、2回路以上のリレーでは、コイルに電圧が掛かるかどうかで、内蔵している全てのスイッチが一斉に切り替わります。

NOT回路(や後述するAND回路やOR回路)を作るには、1回路のリレーがあれば十分なのですが、2回路のリレーの方が用途が多いため、今回は1回路のリレーを購入しました。

参考:どうしても1回路のリレーを使いたい場合は、秋月電子で売っているY14H-1C-5DSを購入してください。

2-4-2.リレーのピンの割り当て

今回使う941H-2C-5Dというリレーは、写真4と写真5に示す様に、8つのピン(電極)があり、それぞれのピンに、1番ピン、4番ピン、6番ピン、8番ピン、9番ピン、11番ピン、13番ピン、および16番ピンと、ピン番号が振られています。

写真4(再掲)、941H-2C-5Dの端子配置(裏面からみた写真)
↑ 画像をクリックすると拡大
写真4(再掲)、941H-2C-5Dの端子配置(裏面からみた写真)
写真5(再掲)、941H-2C-5Dの端子配置(表面から見た写真)
↑ 画像をクリックすると拡大
写真5(再掲)、941H-2C-5Dの端子配置(表面から見た写真)

そして、941H-2C-5Dの標準的なピン割り当ては、図11の様になります。

図11、941H-2C-5Dの標準的なピン割り当て
↑ 画像をクリックすると拡大
図11、941H-2C-5Dの標準的なピン割り当て

この図は、2ページ図7と同じ物です。

各ピンのそばに書いてある小さな数字は、ピン番号です。

ここで、リレーの中のコイルには(発生する磁界の向きを気にしないならば)極性がない事に注意しましょう。すなわち、コイルのどちら側のピンを+側にしても、既定の直流電圧を掛ければ磁界が発生し、スイッチを切り替えます。コイルの両端の1番ピンと16番ピンを入れ替えても、リレーの動作は変わらないのです。

つまり、図12の様にピン割り当てを変えても、リレーの動作が変わりません。

図12、941H-2C-5Dのピン割り当て(その2)
↑ 画像をクリックすると拡大
図12、941H-2C-5Dのピン割り当て(その2)

図11と比較すると、1番ピンと16番ピンが入れ替わっている事が分かります。

さらに、コイルに掛ける入力電圧により、リレーの中の2つのスイッチが同時に切り替わるため、これら2つのスイッチは、電気的には区別できません。(配置は異なります) よって、4番ピン、6番ピン、および8番ピンに接続されているスイッチと、13番ピン、11番ピン、および9番ピンに接続されているスイッチとを入れ替えて、図13の様なピン割り当てに変えても、リレーの電気的な振舞いは変わりません。

図13、941H-2C-5Dのピン割り当て(その2)
↑ 画像をクリックすると拡大
図13、941H-2C-5Dのピン割り当て(その2)

図11と比較すると、左右のスイッチが入れ替わっている事が分かります。

さて、NOT回路を組み立てるのに、実際には2回路のリレーは不要で、1回路のリレーで十分です。2回路のリレーで1回路のリレーの代用をしようとすると、内蔵している2つのスイッチの内1つは、使わずに置いておく事になります。

この際に、コイルの2つのピンのどちら側を+側にするかと、どちらのスイッチを使うかで、図14~図17に示す、4通りの選択肢があります。

図14、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その1)
↑ 画像をクリックすると拡大
図14、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その1)

コイルに電圧を掛ける際に+4.5V電源につなぐ側のピンを「+側」、GNDにつなぐ側のピンを「−側」と表記しています。

ピンに付いている×印は、そのピンが、電気的にどこにも接続されていない事を示します。(接続しないピンに×印を付けないと間違いという訳ではありませんが、スイッチを使用しない事を強調するために×印を描いています)

(a)では使用しない側のスイッチも省略せず表記する方法を示していますが、(b)では使用しない側のスイッチを省略し、あたかも1回路のリレーの様に表記する方法を示しています。

この図の場合、1番ピンを+側にし、かつ、4番ピン、6番ピン、および8番ピンに接続されたスイッチの方を使用します。

図15、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その2)
↑ 画像をクリックすると拡大
図15、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その2)

この図の場合、16番ピンを+側にし、かつ、4番ピン、6番ピン、および8番ピンに接続されたスイッチの方を使用します。

図16、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その3)
↑ 画像をクリックすると拡大
図16、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その3)

この図の場合、1番ピンを+側にし、かつ、13番ピン、11番ピン、および9番ピンに接続されたスイッチの方を使用します。

図17、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その4)
↑ 画像をクリックすると拡大
図17、941H-2C-5Dを1回路のリレーとして使う場合のピン割り当て(その4)

この図の場合、16番ピンを+側にし、かつ、13番ピン、11番ピン、および9番ピンに接続されたスイッチの方を使用します。

これらの4種類のピン割り当ての内、どれを選んでもNOT回路は動作しますが、どれを選ぶかで配線の複雑さが変わってきます。実体配線図を描く際に、大まかな部品配置をまず考え、次にどのピン割り当てを選ぶと配線が楽になるかを考えるといいでしょう。

筆者の場合、図8の実体配線図を考える過程で、図17のピン配置が便利だと判断しました。そう判断した時点で、図5の回路図に、図17通りのピン番号を描き込むと便利でしょう。(図18参照)

図8(再掲)、図5のNOT回路の実体配線図の例
↑ 画像をクリックすると拡大
図8(再掲)、図5のNOT回路の実体配線図の例
図18、リレーにピン番号を描き込んだNOT回路の回路図
↑ 画像をクリックすると拡大
図18、リレーにピン番号を描き込んだNOT回路の回路図

赤字で書き込んである数字が、リレーのピン番号です。この様にピン番号を回路図中に書き込んでおくと、回路図と実体配線図の対応が把握しやすくなります。

次のページでは、リレーのコイルで発生するサージ電圧について説明します。

目次へ  前のページへ (1) (2) (3) (4) 次のページへ

関連ページ

Arduino 電子工作
このサイトの記事が本になりました。
書名:Arduino 電子工作
ISBN:978-4-7775-1941-5
工学社の書籍の内容の紹介ページ
本のカバーの写真か書名をクリックすると、Amazonの書籍購入ページに移動します。
こちらのページもおすすめです。