レッスン 5: スイッチなど
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1. スイッチ
2. 保護装置
3. 接地
4. ダルソンヴァルメーター
b. オシロスコープの使用方法
1. スイッチ
⑴スイッチ表記
① 竿・投げ
○極: 可動アーム数
○ 投げ : 接点数
② 表記の種類
形。 1. スイッチ表記の種類
○ 例 : SPST は単極単投の略です
○ 例 : NOPB はノーマルオープンプッシュボタンの略です
③ 初期状態（例 : SPST）
○初期オープン
形。 2. 初期オープンの表記
＞＞○当初は休業中
形。 3. 初期クローズの表記
④接続と切断の同時性
○ ある投球からの切断と別の投球からの接続を同時に行うことはできません。
○ make の前にブレーク (例 : SPDT)
形。 4. make 前の Break の表記
○ make before Break (例 : SPDT) : a と b の間のフック金属が固定されていることに注意してください
形。 5. make before Breakの表記
⑵ スイッチ・抵抗回路 : スイッチのみを負荷端子に接続するとフローティングが発生します。
① プルアップ抵抗 : スイッチの上に配置される抵抗。スイッチを押すとLOW、離すとHIGHになります。
形。 6. プルアップ抵抗
② プルダウン抵抗 : スイッチの下に配置される抵抗です。スイッチを押すとHIGH、離すとLOWになります。
形。 7. プルダウン抵抗
⑶ スイッチ機構
① トグルスイッチ (例 : SPDT)
形。 8. トグルスイッチの構造
左側には 3 本の導体が示されており、ワイヤが接続されています。右のバーは手動で移動し、右のバーの中央部分は固定されます。図示の状態では、上部導体と中間導体に配線が接続されている。右側のバーを持ち上げると反対側が下がり、バーの先端にある鉤状の金属がへの字に金属を下に引っ張ります。真ん中と下部にワイヤーが接続されています。右バー内のスプリングでしっかりと固定されます。
② その他の機械装置
形。 9. さまざまなタイプのメカニカルスイッチデバイス
③半導体回路におけるトランジスタによるスイッチング
⑷ スイッチ性能
① 断線 : 2 本の導体が切断されたときに、スイッチがどの程度効果的に信号をブロックするか
○半導体回路の微細化に伴い遮断性能が低下
② 信号損失 : 信号がスイッチを通過する際にどれだけのエネルギーが失われるか
○ 回路によっては信号損失によりアンプが必要となる場合があります
2\。保護装置
⑴ ヒューズ
① 電線に過大な電流が流れ電力が増加すると電線が溶けて再利用できなくなる
② タイプ F (速断ヒューズ) : 素早い対応が必要な場合に
③ タイプ T (時間遅延ヒューズ) : 一定時間の電力蓄積後に切断します
④ヒューズの表記
形。 10. ヒューズの表記
⑤ ヒューズの種類
形。 11. ヒューズの種類
⑵ サーキットブレーカー
① 再利用可能ですが、機械的にリセットする必要があります
② 電流の加熱効果を利用したサーキットブレーカー : バイメタルスプリングが回路を開きます
③ 電流磁場を利用した遮断器 : ローレンツ力で回路を開く
④サーキットブレーカーの表記
形。 12. サーキットブレーカーの表記
⑤ サーキットブレーカーの種類
形。 13. サーキットブレーカーの種類
3\。地面
⑴ 電気回路の基準点
⑵ アース : 電流を流すためにアースに接続された長さ 8 フィートの金属導体
⑶ 基準グランド : ゼロ電位点。 COM または COMM と表記されることが多い
⑷ アースの表記
形。 14. 接地に関する表記
4\。ダルソンヴァルメーター
⑴ 概要
ダルソンバルメーターは、流れる電流に比例して針が回転する計器です。定格電流が 1 mA、定格電圧が 50 mV の場合、メーターに 1 mA が流れると、メーター両端の電圧降下は 50 mV となり、針はフルスケールを指します。 (したがって、抵抗 = 50 Ω)
⑵ ダルソンバルメーターの動きの機械的仕組み
形。 15. ダルソンバルメーターの構造
ダルソンヴァルメーターの機械機構はローレンツ力を利用しています。一定の磁場は永久磁石によって提供されます。可動コイルに電流が流れるとトルクが発生し、指針が時計回りに回転します。ただし、上下の制御スプリングが反作用のトルクを与え、結果として平衡状態になります。メーターから読み取られる値は、この平衡状態を表します。
形。 16. ダルソンバルメーターの構造
形。 17. ダルソンバルメーターの構造
さらに詳しく見てみると、可動コイルの移動角度が小さい場合でも、ポインタがすぐにフルスケールを指します。可動コイルの平面ベクトルの方向 (ポインタの方向) は、磁場の方向に対して比較的垂直です。さらに詳しい分析については、次の図を参照してください。
形。 18. ダルソンバルメーターの概念図
この場合、ローレンツ力は赤い矢印の方向に働きます。 (他のワイヤのローレンツ力は相殺されます。) したがって、トルクにより指針が時計回りに回転します。上からの自由度は以下の通りです。
形。 19. ダルソンバルメーターの概念図
ここでマークされている赤い矢印のサイズは Bil としてラベル付けされています。青い矢印は、κ(θ0 - θ) のサイズを持つ制御スプリングのトルクを表します。 （θ0はポインタの初期角度です。） したがって、次式が成り立ちます。
ここで、I は純粋な機械要素であるダルソンバル メーターの慣性モーメントです。この方程式を完全に解くことは困難ですが、単振動をしていると推測できます。
ただし、摩擦により、この動きの振幅は徐々に減少します。その結果、式の右辺が 0 になる平衡状態に達します。
角度 θ が 90 度付近の範囲を考慮すると、次の式が導出されます。メーターから読み取る値は θ0 - θ であることに注意してください。フルスケールを超えると、メーターの読み取り値が電流と直線的ではなくなることに注意してください。
⑶ 電圧計
① 工事
形。 20. 電圧計の構造
コアの材質の特性により、ダルソンバル メーターの定格電流と定格電圧が決まります。したがって、ダルソンバルメーターの内部抵抗 Rv は制限されます。したがって、電圧計は上記のように構成されています。電圧 V が端子間に印加されると、ダルソンバル メーターの両端の電圧は次のようになります。
したがって、このシステムの定格電流は 1 mA、定格電圧は次のとおりです。つまり、このシステムは 0 V から上記の電圧までの電圧をリニアに表示します。 (フルスケールカウントごとに異なる抵抗が必要です。)
② 回路接続
○ 測定対象の端子に並列に接続してください
○ 電圧計の内部抵抗を常に考慮してください : 電圧計の内部抵抗は非常に高いことに注意してください
○ 並列に接続されたすべての抵抗は同じ電圧になります
形。 21. 電圧計の回路接続
⑷ 電流計
① 工事
形。 22. 電流計の構造
コアの材質の特性により、ダルソンバル メーターの定格電流と定格電圧が決まります。したがって、ダルソンバルメーターの内部抵抗 Rv は制限されます。したがって、電流計は上記のように構成されています。端子間に電圧 V が印加されると、ダルソンバル メーターの両端の電圧は V になります。また、端子に流れる合計電流は次のとおりです。
したがって、このシステムの定格電圧は 50 mV で、定格電流は次のとおりです。言い換えれば、このシステムは 0 A から上記の電流までの電流を直線的に表示します。 (フルスケールカウントごとに異なる抵抗が必要です。)
② 回路接続
○ 測定する端子を開放し、電流計を直列に接続します。
○ 電流計の内部抵抗を常に考慮してください : 電流計の内部抵抗は非常に小さいことに注意してください
○ 直列に接続されたすべての抵抗は同じ電流を流します
形。 22. 電流計の回路接続
⑸ ダルソンバルメーターの種類
①デジタルマルチメータ（DMM）
○電圧、電流、抵抗などを測定します。
○ 通常、内部抵抗は 10 ～ 11 MΩ です。
○ 液晶ディスプレイ : 長時間駆動（2,000時間以上、9V）、暗いところでは見にくい、応答が遅い
○ LED表示 : 短時間動作、暗闇でも視認可能、高応答
○【使い方】(https://jb243.github.io/pages/10883)
②LRCメーター
○DMMと異なりコンデンサやコイルの物理量を計測
○ 静電容量計 : 極性を考慮して静電容量 C を測定します。コンデンサが劣化すると抵抗値が下がり、通常の抵抗計で検出できます。
形。 23. LRCメーター
○ インダクタンスメーター
③検流計
○電流が流れているときだけ針が動きます
④ オシロスコープ
○電圧の時間変化を測定し画面に表示
○ コントロール 1: VERTICAL : 電圧値を調整します (Position、VOLTS/DIV)
○ コントロール 2: HORIZONTAL : 時間軸を調整します (Position、SEC/DIV)
○ Control 3: TRIGGER : 電圧変化を検出
○【ご利用方法】(http://nate9389.tistory.com/906)
⑤ ファンクションジェネレーター
○ 正弦波、方形波、三角波などの信号を生成
○【使い方】(https://jb243.github.io/pages/10909)
⑹ 分解能と精度
① 解決策
○ ほとんどのDMMは3桁と1小数点（ピリオド）を表示できます。
○ 3 1/2桁、4 1/2桁、8 1/2桁も利用可能
○ 測定値が小さいほど分解能が高くなります
○ 例 : 1.999 V まで、分解能は 0.001 V、2.00 V から、分解能は 0.01 V
② 精度
○ 通常のDMMの精度は0.01%～0.5%
○ 高性能のDMMは0.002%の精度を実現可能
入力: 2016-01-01 13:11
更新: 2022-09-14 11:41