こんにちは、せでぃあ(@cediablog)です。
リレーの仕組みや役割について理解したら、｢リレーシーケンス回路｣を学習することをおすすめします。
リレーシーケンス回路は、電気回路設計において超定番な回路になります。
プログラミングを用いたソフトウェア回路設計の概念にもつながるため、是非覚えてください。
本記事では、初心者向けに有接点リレーを用いた制御回路例を用いて分かりやすく、ていねいに説明します。
せでぃあリレーを用いた制御といえばこれ！というくらい定番です
- リレーの仕組みと役割り
- シーケンス制御の概念
- リレーシーケンス回路の設計手法
✅電験三種合格者
✅プライム企業に勤める電気・機械設計エンジニア
✅子供と一緒に電子工作を作り、2作品で発明くふう展受賞経験あり
✅本ブログにてArduinoスクラッチプログラミングLESSON記事投稿中
✅YouTubeチャンネル｢せでぃあブログちゃんねる｣運営中
有接点リレーの仕組みと役割のおさらい
- 有接点リレーとは
- 接点の種類
有接点リレーとは
リレーとは入力信号を受け取り、別回路のオンオフ切り替え可能な機器です。
コイルに電圧が印可されることで、電磁石がONして接点が切り替わる構造になっています。
有接点リレーは、産業機器の制御盤内でもよく使われているFA機器です。
接点の種類
リレーの接点は3種類あります。
コイル印可電圧がOFF・ON時の接点状態が異なるa接点、b接点があります。
a接点、b接点を兼ね備えた接点がc接点になります。
有接点リレーの動作原理を知りたい方はぜひ、こちらの動画付き解説記事をごらんください！
リレーシーケンスとは
シーケンス制御の定義
シーケンス(sequence)制御とは、JIS(日本産業規格)において以下の定義がされています。
あらかじめ定められた順序または手続きに従って制御の各段階を逐次進めていく制御
JIS Z 8116
電気設計初心者の方は、これを見てもどんな制御かイメージがつかないかもしれません。
言い換えると｢決まった順序で動作させるための制御回路｣となります。
シーケンス制御の例
きまった順序で動作する身近な機器として、信号機が挙げられます。
信号機は青⇒黄色⇒赤⇒青・・・といった順番にランプが点灯します。
｢どれくらいの時間｣｢どのような順番で｣ランプを点灯させるのか、の制御がシーケンス制御になります。
せでぃあなんとなくイメージがついたかな？
リレーシーケンスの学習本↓
押しボタンとランプを用いた回路を考える
まず動作フローを整理しよう
- 押しボタン(a接点モーメンタリタイプ)
- 豆電球(DC3V)
- リレー(DC6V・4回路・C接点)
- 押しボタンを押したら、ランプが点灯
- もう一度押しボタンを押すとランプが消灯
- 以降押しボタンを押す毎に①⇒②を繰り返す
上記タイムチャートの如く、押しボタンを押す毎にランプ点灯⇒消灯を繰り返す動作になります。
シーケンス＝制御の順番を考える
制御の順番を考えていきます。
動作としては｢押しボタンを押す毎に、ランプ点灯⇒消灯を繰り返す｣になります。
制御の順番を考えるときは、｢入力機器の状態がどう変化して、出力機器の状態をどう変化させるか？｣考えます。
入力は｢条件｣、出力は｢結果｣という考え方をします。
- 入力：押しボタンがOFF⇒ON
- 出力：ランプがOFF⇒ON
- 入力：押しボタンがON⇒OFF
- 入力：押しボタンがOFF⇒ON
- 出力：ランプがON⇒OFF
- 入力：押しボタンがON⇒OFF
上記がシーケンスの考え方になります。
ここで重要なポイントは｢③入力：押しボタンがON⇒OFF｣です。
「押しボタンを押した後、ボタンから手を離した」ことを条件としています。
この条件を制御順序に加えることで｢2回目の押しボタン押し下げ｣の条件を作ることができます。
つまり、1度ボタンを押して手が離れてからもう一度ボタンを押したという条件を作るために必要な順序になります。
もう一つポイントがあります。｢⑥入力：押しボタンがON⇒OFF｣です。
こちらも上記③のケースと同様に条件作成が目的となります。
この考慮をしないと2回目の押しボタンON状態がキープされたとき、ランプがOFF⇒ONに切り替わってしまいます。
せでぃあ例外を認めない考慮が必要なんだ
電気回路を作る
リレーを用いて、先ほどのシーケンスを電気回路にて構築します。
シーケンスの解説
1回目の押しボタン押し下げ操作から、ランプ点灯～ランプ消灯までの流れを説明します。
押しボタンスイッチの入力信号情報を用いて、ランプ点灯条件であるリレー：R2のON/OFF制御を行います。
本回路では押しボタンが押された(ON)、手が離れた(OFF)という独立した条件が必要です。
そのために、リレーをR1を使って接点増幅をします。
リレー：R1のa接点がONすることで、R2がONし自己保持します。
R2がONすることで、ランプを点灯させます。
リレー：R1のb接点がONすることで、R3がONし自己保持します。
これで1回目の押しボタン押し下げサイクルが完了です。
リレー：R1のa接点がONすることで、R4がONし自己保持します。
リレー：R4のb接点がONすることで、R2がOFFします。
R2がOFFすることで、ランプを消灯させます。
リレー：R2のa接点がOFFすることで、R3がOFFします。
リレー：R1のb接点がONすることで、R5がONし自己保持します。
リレー：R5のb接点がONすることで、R4がOFFします。
リレー：R4のa接点がOFFすることで、R5がOFFします。
シーケンス制御をタイムチャートにすると、以下のようになります。
このように有接点リレーシーケンス回路というのは、リレーのコイルをONさせて、その接点を使って別のコイルをONさせる回路を繰り返して構築していきます。
最終的に回路完了条件のリレーコイル(R4)接点を、シーケンス回路の始まりの自己保持回路(R2)解除条件として用いてシーケンス回路をすべてOFFさせます。
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まとめ
- シーケンス制御とは、決められた順序で動作を進める制御
- シーケンス回路設計は、制御順序を検討してから回路に落とし込む順序で行う
- タイムチャートを作るとシーケンスの整理ができる
せでぃあ制御動作を1工程ずつ丁寧に洗い出すことが大切なんだ
今回例にあげた回路は、以下部品を準備することで製作することが可能です。
ポチップ
最後まで読んでいただき、ありがとうございました。
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