自作メダルゲーム交流広場
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回路(電子回路) - カテゴリNo.14391208 - 投稿者:管理者
2013/07/16 (Tue) 00:13:35
電子回路・電気回路について話し合うトピックです。

電気をつかって自動で動かすことにチャレンジしてみましょう。

しかし、電気を使うことは危険です。

回路は、電子工作を行うときに考えなければいけない大事なことです。

電気をどのように流すかを設計してみましょう。
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旭精工コインホッパー「SH-400(LC)」動作と制御の配線について - トピックNo.20878158 - 投稿者:管理者K
2015/05/13 (Wed) 23:03:21
旭精工コインホッパー「SH-400(LC)」の動作を行うための配線方法(配線図参照)を紹介します。

コネクタ部には、2.54mピッチ(間隔)の穴が8個つながっており、
動作制御回路またはセンサーへとつながっています。


配線において、各接続する項目(ピンアサイン)は右下の配線図の通りです。
また、センサーのチェック用(評価用)として、メダルのカウントが正しく行われているかを検証する回路をLEDと抵抗で行います。

下部コネクタからモーターを回すためには①②に24Vの電源+-を接続し、さらに③④に5V(または2V以上)の電源+-を接続して電気を流すと動作します。


以下、各端子の説明です。

モーターを回すための接続①②
①+24V モーターを動かすための端子(+)です。基本的に電圧は仕様の通り直流24V(DC24V)を入れます。

②0V モーターを動かすための端子(-)です。①②でモーター動作のための電気回路が通ります。
※①②を接続して電源を入れただけではモーターは回転しません。
※モーターは回転に必要な力に応じて大きい電流を必要とします。電源の流すことのできる電流容量は「2A以上」を推奨します。

モーターを制御するための接続③④
③IN モーターを回すための端子(+)です。TTLレベル(2V以上)の電圧で、④のGNDと接続すると、モーターが動作します。
※①②に適切な電圧で電流が流れている必要があります。
スイッチをつけて、回路を接続⇔非接続させることで、モーター回転のON/OFFを切り替えることができます。

④GND モーターを動かすための端子(-)です。


NC⑤
⑤NC 「No Connection」の意味であり、特に何も接続しません。
NCには他に「Non-Connected」「No Connected」「Normally Closed」などいろいろな表記揺れがありますが、いずれも未接続の意味を表します。


センサー検知のための接続⑥⑦⑧
⑥+5V センサーを検知させるための電圧(+5V)を接続します。 

⑦OUT 出力端子です。メダルがセンサー検知部を通過しているか否かで5Vまたは0Vどちらかになります。
配線図のようにLEDと抵抗をつけてマイナス側と接続することで、メダルがセンサー部を通過するたびにチカチカと点滅します。 

⑧0V センサーを検知するための電圧(0V)です。⑥の電源のマイナス側に接続します。
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DCモーターについているコンデンサについて - トピックNo.20871367 - 投稿者:管理者K
2015/05/11 (Mon) 20:40:09
すーぱーらんどさん
モーターの質問にあった右側の写真ですが、

コンデンサという部品です。
DCモーターにつけられています。

★どうしてコンデンサが取り付けられているのか
DCモーターは普段回転させると内部の構造より「ノイズ」というものが発生します。
ノイズといっても、その正体は電圧のジグザグした変化(不確定な交流電圧)なのですが、
このノイズが、他の回路部品に誤動作など大きな悪影響を及ぼします。
特に、ICチップ系統はその影響が強く、電圧の変化は誤動作や故障の原因になります。

DCモーターにこのコンデンサ(大体はセラミックコンデンサ)をつけることで、ノイズを消してあげます。
俗にノイズを消すためにコンデンサを活用することを「ノイズキャンセラ」「ノイズキラー」「ノイズキラーコンデンサ」などといわれています。

★コンデンサをつけるといわれても、種類や性能がたくさんあってわからない!
初心者が必ず陥る壁です。私も同じ壁にぶつかりました。

コンデンサには種類があって、電子回路の環境や用途に応じて使い分けます。
フィルムコンデンサ、マイラコンデンサ、電解コンデンサ、セラミックコンデンサなどそれぞれにはコンデンサとしての役割に、長所短所の特徴を持っています。
(ガソリン油の種類にレギュラー・ハイオクなどがあるように)

極性の向き(+-)のあるものやないものなど様々です。
また、耐圧(絶えられる電圧の制限)や静電容量(単位:F=ファラッド)というものがありコンデンサに蓄えることのできる電気の容量があります。

例えばDCモーターでおもちゃやタミヤのギヤーボックスセットなどに入っているFA-130タイプのモーターであれば、単純にノイズを消すためには、0.01μFや0.1μFあたりのセラミックコンデンサが妥当です。

★この静電容量の値は何で判断するの?
ノイズの周波数に応じて判断します。本来ならオシロスコープなど高価な機器設備で電圧の変化をグラフ化させない限り確認は難しいものです。

ノイズという「交流の電気」には周波数というものが存在し、電圧のジグザグ変化する回数を1秒間に何回起こすか、Hzという単位で表します。
しかし、ノイズというのは不確定な交流の電圧であり、周波数も適度な範囲でゴロゴロ変わります。
また、ノイズはモーターだけに限らずあらゆるところで高周波から低周波までいろいろ発生します。

低周波には47μFあたりの電解コンデンサ
高周波には0.01μF~0.1μFセラミックコンデンサ
中周波には・・・といった感じで、ノイズの周波数の特性にあわせて妥当なコンデンサを並列に接続します。キッパリした理想の数値というのはありません。

ノイズに敏感な制御回路の保護・誤作動防止のためには、極力幅広い周波数と効率のよいノイズ消しを行いたいところです。
どのくらいの精度でノイズを軽減したいかによって、コンデンサの取り付け方には様々なバリエーションがあります。
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YUKALさんへ(返答) 電飾などを使った何回転も回すオブジェを作るには・・・? - トピックNo.18435918 - 投稿者:管理者K
2014/05/26 (Mon) 01:25:44
YUKALさんの質問の内容を、少し視野を広げて返答します。

ポイントだけを簡単にまとめておきますと以下の通りです。
・なぜ、電飾がついている回る回転体は360度回すことができるのか
・なぜ、360度で何回転もしているのに電気を流し続けることができるのか
・360度以上回したら、電気の配線がねじれないのだろうか、ちぎれないのだろうか?

①電飾やモータがついていながら360度回する回る看板などはどうなっているのか?
②簡単に実装するなら電源を電池にして、電池ごと回転体に乗せて回す。
③コンセントなどの外部電源から供給した電気で何回転も回したい場合は、「スリップリング」と呼ばれる電子部品を使う。


以下、本題です。

日常生活ではレストランなどの回る看板をみて気になることがあります。
360度何回転もしているのにどうやって電飾も回るのか・・・。
本来なら、電線のコードが繋がっているはずであり、回転するたびにコードがねじれていき、ショートや断線を起こしたり、電線(配線)が引っ張られて回転できなくなる現象が発生します。

メダルゲームでも電飾がありながら回転する機構はあります。
フォーチュンオーブシリーズのセンター抽選のオブジェが1回転するまでに逆転して折り返し動作を行います。
ファンタジックフィーバーのセンター払い出し機構も同じく、1回転せず、途中で逆回転を行います。
逆回転するからといって360度永遠に回らない機構だと断定できません。後述する「スリップリング」という部品を使用すれば正回転逆回転両方対応します。

しかし、レストランなどの回る看板や、ファンタジックフィーバーのセンター抽選のポケットや、グランドクロス、フォーチュントリニティ、アニマロッタ、カラコロッタといった電飾がありながらも360度何回でも回転していられるのが不思議になりますよね。

この違いから、1回転程度で折り返し逆回転してしまうものは、電飾やモータのついた回転体と電源が、配線によって繋がれています。


では、360度何度も回転している電飾やモーターなどはどういう構造になっているのか?
また。自作で行うにはどうすればよいか?

①電源部には電池を用意して、電池ごと直接回す。
これが最も簡単な方法です。

②「スリップリング」を使う
どうしてもコンセントなどの外部電源からACアダプターなどで必要な電圧を取り出して行いたい場合です。

「スリップリング」というものは、相手が回転体に対して何回転させても電気を同通させ続けることができる電子部品です。
構造や仕組みについての例は、詳しく紹介されているこちらのサイトを確認してみてください。
http://www.kyoeidenki.jp/slipring/
引用元:協栄電気株式会社

市販で買える電子部品としてはなかなか手軽に販売されているものはなく、現在は1種類だけ電子部品の販売店で販売されています。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-05644/
スリップリングの仕様によっては接点ブラシの摩耗などモーターと同じく消耗部品になります。

グランドクロスなどの場合は、50インチのモニターや画面演出用のPC、その他多種の電飾やモーターなど、いかにもAC100V(AC200V)の一般家庭用電源を使っていると思われます。ゲーム機にはおそらくAC100V(200V)の電源でも普通に回転させながら電気を同通させることができる仕様のスリップリングが使われているものと思われます。そして、PCやモニターごとセンターのオブジェを回しています。

ちなみにこのスリップリングという部品は、自作しようと思えば作ることも可能です。要点は回転部と回転していない静止部とで、常に電気を通す導電性の物質が接している機構を作ることができればいいわけです。

作る上での問題点は回転させるとなると必ず摩擦が生じます。
その際、接触が不十分だったり、摩擦の度合いによっては火花を散らしたり、熱が生じてショートや発煙・発火等の恐れがあるので注意が必要です。
実際に販売されているスリップリングも同じことが言えます。構造や仕様はいろいろとありますが、定格など使い方のルールを守って使うようにしましょう。
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抽選機の回転盤に電気を供給する方法とは - トピックNo.18429398 - 投稿者:YUKAL
2014/05/24 (Sat) 15:35:44
題名の通りです。
抽選機の回転盤に電気を供給する方法を模索しています。回転盤に電源(電池)ごと取り付けるのは、電池交換の際に「分解」という手間がかかるので、考えていません。
FF式の抽選機を作りたいのですが、有効な手段をお持ちでしょうか??

銅線が絡まるので、銅線以外を使うとしたら、回転軸を2層構造(+と-)にして、通電式のローラーを接触させようかと考えはしたんですが、制作が複雑になりそうなので質問してみました。

FFの構造がわかる方など回答お願いします。

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制御信号とは - トピックNo.18212513 - 投稿者:管理者D
2014/02/26 (Wed) 14:59:52
制御信号について簡単に説明します。

制御信号とは、例えばモーターを回すときに乾電池とスイッチをつなげて、スイッチをONにすればモーターが回りだす仕組みになります。
そのスイッチの部分の役割が、制御信号の基本です。

ただし、上記のスイッチの操作は、さまざまな仕組みがあります。例えば、自宅の電灯を点灯させるためのスイッチ(トグルスイッチまたはプッシュスイッチ)であれば、人の手で壁にあるスイッチをON/OFFします。このとき、人の手を使うというのは、手動でスイッチの操作をしたことになります。
また、プッシュスイッチと同様のことですが、ボールなどの重力で認識する仕組みをとったスイッチ(マイクロスイッチなどを多様)することで、手を使わずに機械仕掛けでスイッチを動作させることができます。

これらは手や何等かな仕組みを用いて回路を繋げます。そのとき、例えばモーターを回すとすれば、モーターに電気が送られなければいけません。その、モーターの電気をスイッチの部分で切断したり繋げたりすることでON/OFFが成立します。

制御信号は、電気的にスイッチの役割を果たすための回路が組まれています。なので、マイコンなどからスイッチのON/OFFをする際に物理的なスイッチ部品(トグルスイッチやプッシュスイッチ・マイクロスイッチなど)を操作せずにモーターなどのON/OFF制御ができます。

制御信号は基本的に「5V」で動作します。これを制御信号とここでは言います。これらは、マイコンボードの入出力ポート(配線する接点)というもの(自分で作る)があり、このボードがON/OFFの仕組みを担うわけですが、そのON/OFFを操作するために、電圧(5V)を出力するかしないかでON/OFFを制御します。なので、どこにもスイッチ部品を使用することなく、ON/OFFの制御ができるようになります。つまり、人の手や物理スイッチを用いてON/OFFを制御するのではなく、マイコンまたは制御チップでON/OFFを制御することになります。

もし、マイコンで制御せずに、手動(トグルスイッチやプッシュスイッチ等)で制御信号を作りたい場合は、制御信号用の電源(5V)を用意し、それを動作させる部品の制御信号ポートに+-間違えないように接続します。途中で物理スイッチなどを接続すれば、手動で制御できます。ただし、この制御信号は、あくまでスイッチの役割をするためのものなので、装置を動かすためには装置を動かすため用の電源が別途必要になることがあります。

図は、装置用電源と制御電源が別々であることと、制御信号を手動で制御したい方の参考資料です。
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モーターの並列回路について - トピックNo.17990342 - 投稿者:管理者K
2013/11/05 (Tue) 20:49:13
>yunnetさん
質問の文章をもとに返事します。

抽選機の設計に役立てたいので投稿します。
・ひとつの電源回路の中に、2つのモーターを並列に組み込んだ場合、各モータにかかる電圧は半分づつになりますか?

補足として2つのモータは同じタイプのモーター(同じギヤボックス)、電源は電池です。回路にはスイッチ、モーター、電源(4.8V)のみの予定です。
抵抗が同じならば半分づつになると思うのですがどうでしょうか。

・また、片方のモータにトルクがかかった場合はどのような状態になるでしょうか。

(Kさん、ちゃんとここ使いましたよ(笑)?)




Answer:
⇒一言でいうと、モーターを並列でつなぐと電圧は半分に「なりません。」
並列回路自体、2つ以上たくさん分岐させて複数に分かれていても電圧は半分になりません。
電圧は、枝分かれした回路の抵抗が全て同じであれば電源電圧と同じ値になります。

たとえば、電源電圧が4.8Vで、回路が並列になり2本に分かれようが、3本以上分かれても、それぞれ分岐した回路で"抵抗の値が同じ"であれば、全て4.8V流れます。

「並列回路」で調べていただくと詳細が分かりますが、
並列では、抵抗が全く同じであれば電圧はそのままで、それぞれに流れる電流が分かれます。(小さくなります。)

写真を参考に・・・

大きな川の間に島を作ると、水の流れが二手に分かれるのと同じようなもので、それぞれ水の流れる量はもともとより少なくなります。

並列で枝分かれしたとき、それぞれの抵抗の値に差が出ると、抵抗の小さい側に多くの電流が流れるようになります。

モーターの場合、力が必要なときや回転速度の変化で電圧や電流がリアルタイムに著しく変化します。要するに電圧や電流は"不規則に変化"します。不安定なのです。

オームの法則に従えば、不規則に変化する電流や電圧ということは、当然抵抗も変わっているわけです。

「オームの法則」「キルヒホッフの法則」「分流」「分圧」という内容を調べてみると、電圧、電流、抵抗の関係や、電流の流れの関係について、仕組みが少し知識に入ると思います。

例えば、ボール抽選でボールが持ちあがるときやメダルが押される時はモーターに負担がかかり、力が多少多く必要だったりしますので、2つのモーターは不規則な速さになったり、押す力が急に小さくなったりすると予測できます。

ちなみに、2つのモーターを直列でつないでもおそらく同様な動きになるでしょう。
モーター1つにかかる電圧が大きければもう一方は電圧が0になって動かなくなるとか、直列では抵抗と電流に応じて電源の電圧を分けあうようにして電圧がかかるので、並列に比べて速度が落ちると推測できます。
オームの法則を使うとはっきりしますが、部品の対象が抵抗ではなくてモーターなので、はっきりとした数字はでてこないと思います。

もっと言えば、直列でモーター1個でも、力や回転速度の微々たる変化で堂々と不規則に変化します。

「力」は「電流」
「回転速度」は「電圧」
に関係しています。

実際に実験してみるのが早いのですが・・・
テスターがあれば、実際にモーターに流れる電圧や電流を測ってみてはどうでしょうか?

一定速度で必ず動かし続けたいとか、一定の力(トルク)でモーターを回したいという要望を実現するためには、モーターによる不規則な変化に対応して常に一定の電圧や電流を流し続けるための回路や仕組みが必要になります。

キーワードとすれば、「定電圧」「定電流」「定トルク」「パルス信号」等の専門の回路知識や部品を勉強する必要があります。
このトピックのURLは:「http://drakuji.bbs.fc2.com/?act=reply&tid=14391208#17990342」です。
回路(電子回路) - トピックNo.17990085 - 投稿者:yunnet
2013/11/05 (Tue) 19:15:45
抽選機の設計に役立てたいので投稿します。
・ひとつの電源回路の中に、2つのモーターを並列に組み込んだ場合、各モータにかかる電圧は半分づつになりますか?

補足として2つのモータは同じタイプのモーター(同じギヤボックス)、電源は電池です。回路にはスイッチ、モーター、電源(4.8V)のみの予定です。
抵抗が同じならば半分づつになると思うのですがどうでしょうか。

・また、片方のモータにトルクがかかった場合はどのような状態になるでしょうか。

(Kさん、ちゃんとここ使いましたよ(笑)?)
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オームの法則について - トピックNo.17872489 - 投稿者:管理者K
2013/10/10 (Thu) 13:39:17
オームの法則について

電子工作で電気の勉強を始めるにあたって、電流・電圧・抵抗について一通り学んだあと、
これらを用いた中で一番最初に学ぶことになる計算の法則が「オームの法則」と思います。

オームの法則は、回路の設計上最も使用頻度の高い基本的な計算ですので、ぜひとも学んでもらいたいところです。
電流・電圧・抵抗の3つの項目のうち、2つがわかっている状態で、のこり1つの項目を知りたいときに、乗除(割り算(÷)と掛け算(×))のどちらかで求めることができます。

電流・電圧・抵抗の関係を式に表したものであり、小学校高学年あたりで学ぶ内容だったと思いますので、学習済みの方も、初めての方も、計算にチャレンジしてみましょう。

電圧は、回路上に流れている電流と抵抗の値がわかると計算が可能です。
電圧V(V)=電流I(A)×抵抗R(Ω)

電流は、電圧を抵抗で割り算すると求まります。
電流I(A)=電圧V(V)÷抵抗R(Ω)

抵抗は、電圧を電流で割り算すると算出できます。
抵抗R(Ω)=電圧V(V)÷電流I(A)

単位は電圧が「V」(ボルト)、電流が「A」(アンペア)、抵抗が「Ω」(オーム)です

例)電流が20mA、抵抗が300オームの場合、電圧は?
0.02(A)×300(Ω)=6(V)

例)電圧が3V、電流が20mAの場合、電気の抵抗は?
3(V)÷0.02(A)=300÷2=150(Ω)

例)電圧が3V、抵抗が1.5kΩ(1500Ω)の場合、回路に流れる電流は?
3(V)÷1500(Ω)=1÷500=0.02(A)・・・20mA

という計算になります。

ここで、注意しなければならない点は、計算の例でもあるように単位の間違いに気をつけましょう。
電流はA(アンペア)単位で計算式に入れるのですが、実際1Aというのはかなりの大電流であり、一部の部品や機器を除いて普段は「mA」(ミリアンペア)が用いられることが多いです。
このため、「mA」(ミリアンペア)は、「A」アンペアに直す必要があります。
1Aは1000mAですので、1mAは0.001Aと、小数点で表現されます。
また、抵抗でもこの手のミスに注意してください。
1オームというのは相当抵抗値が小さい値でして、「kΩ」(キロオーム)が用いられることもよくあります。
こちらも、1kΩ=1000オームですので、くれぐれも単位の調整を間違えないように注意しましょう。
単位の感覚が慣れてくると、計算のコツも見えてきます。

余談ですが、私は電圧のみV=RIということでして、「ブイリ」(V「ブイ」+RI「リ」)と勝手に覚えていました。
ブイリだけで、外国の某原子力発電所を思い出しますが、「ブイリ」を知っていると、あとは式変換で電流と抵抗の式もいっしょに導きます。

また、これらの式をちょっと視点を変えて頂きますと、速さと時間と距離の関係を求める計算の公式と似た性質を持っています。
内容については電気と距離の関係なので全く別ですが、この法則を知っていれば、電流・電圧・抵抗に当てはめて計算することができるでしょう。
このトピックのURLは:「http://drakuji.bbs.fc2.com/?act=reply&tid=14391208#17872489」です。
ホッパーを自動で動かすためのイメージ - トピックNo.17451005 - 投稿者:管理者D
2013/08/23 (Fri) 03:36:42
ホッパーを自動で動かすための配線イメージです。
大まかに書いているので参考程度に見てください。
ここで書いている「マイコン」などについては、
プログラミングの知識も必要です。
また、制御するマイコンの型式によっても
プログラミングの方法やアルゴリズムが変わってくるので、
どれが一番易しくリーズナブルにできるか検討中です。
難易度が格段に上がるので、まずは配線方法と
自動で動かすために必要な部品を覚えましょう。

この画像は当方が以前ブログ記事で紹介したものです。
http://geocities.yahoo.co.jp/gl/drakuji/comment/20130412/1365742972
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乾電池の単純な回路と回路図 - トピックNo.17386724 - 投稿者:管理者K
2013/08/17 (Sat) 14:43:23
まずは、乾電池の役割を説明します。
乾電池は、+と-とで回路がつながったときに、電池の内部で化学反応を起こすことで電気が回路内に流れます。
よく、水の流れで例えられますが、電池にはマイナス側に流れてきた電気をプラス側へ送るためのポンプの役割をしています。

なので乾電池の外での電気は基本的に+側から-側へ流れていると考えます。

この電気の流れを粒子の物体としてみるように考えたものを「電荷(でんか)」とよびます。(図の右上にある緑丸印のつぶつぶ)

実際電荷については詳しく話すと難しい話になるので深くは話しませんが、電流はこの「電荷」が一定時間にどのくらい回路を流れ込むのかをあらわしたものになります。
「電荷」を「自動車」に例えると、「電気回路」が「道路」となります。「電流」はこの道路(電気回路)に何台の自動車(電荷)が走っているのかという交通量の考えになります。

乾電池(直流の電源)を使って単純に+と-を1週する回路を作るとすると図の下側になります。
乾電池(直流の電源)の記号も図の右下のような図になります。
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電子回路の電気に関する用語「電圧」「電流」「抵抗」 - トピックNo.17370751 - 投稿者:管理者K
2013/08/15 (Thu) 20:51:54
一般の電子回路によく使われる電気の値を紹介します。
電圧・電流・抵抗の3種類です。

★電圧
単位はボルト(V)
電気を流そうとする圧力をあらわします。
計算では、(V)を用います。
Vは、Voltage(ボルテージ)からきています。

★電流
単位はアンペア(A)
電気の流れる量をあらわします。
計算では、(I)を用います。
電流の計算で用いる「I」は、
intensity of electric current
(電子回路の強度)の頭文字「Intensity:強度(強さ:インテンシティー)」からきています。

★抵抗
単位はオーム(Ω)
電気の流れを妨げる度合いをあらわします。
計算では(R)を用います。
抵抗の計算で用いる「R」は、
抵抗を意味する「Resistance(レジスタンス)」の頭文字からきています。
レジスタというイメージで、一般的にお会計(CASH:キャッシュ)を済ませるためのレジ(キャッシュレジスター)などを創造するかもしれませんが、英語の綴りも(Register)と変わり、まったく別物です。コンピュータの記憶装置にもレジスターという名前がありますが、こちらも「Register」です。
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