「LEDを5V電源へ直接つないだら、一瞬だけ光って壊れた」という失敗は、電流を制限しなかったために起こります。 LEDは電圧で明るさを決める部品ではなく、電流によって発光量、発熱、寿命が変わる半導体素子です。 小型表示灯には電流制限抵抗を使い、大電…

センサ電圧が基準値を超えた瞬間だけ、確実にON信号へ変換したい場面は多くあります。 コンパレータは2つの電圧を比較して大小を判定しますが、入力範囲や出力方式を誤ると、期待した論理信号になりません。 また、しきい値付近にノイズがあると出力が細かく…

増幅器のゲインが20dB、ケーブル損失が3dBと書かれていても、実際に信号が何倍になるか迷うことがあります。 デシベルは単なる音量の単位ではなく、電力・電圧・音圧などの比を対数で表す共通の尺度です。 倍率をdBへ変換すると、何段も続く増幅と減衰を足し…

複雑な回路で負荷抵抗だけを変えたいのに、毎回すべての枝電流を解き直していないでしょうか。 テブナンの定理を使えば、負荷から見た回路全体を1つの電圧源と1つの直列抵抗へ置き換えられます。 重要なのは、開放端電圧をテブナン電圧とし、独立電源を無効…

「明るさを測るだけなら、どの受光素子を選んでも同じ」と考えていないでしょうか。 実際には、光の強さ、波長、応答速度、ノイズ、回路方式によって、フォトダイオードの選定結果は大きく変わります。 フォトダイオードとは、PN接合やPIN構造に光を入射させ…

抵抗値を正確に測りたいとき、テスターの表示値だけを信じてよいか迷うことがあります。 微小な抵抗変化を扱うセンサ回路では、配線抵抗、計器の入力抵抗、温度変化が測定誤差として効いてきます。 ホイートストンブリッジとは、4つの抵抗を橋形に接続し、中…

2つの電源があるだけで、枝電流の向きが分からなくなることがあります。 そのまま連立方程式を立てても解けますが、回路の見通しを失うと符号ミスや電源の扱いミスが増えます。 重ね合わせの理は、複数電源の影響を1つずつ分解し、同じ場所の電圧や電流を代…

センサの波形に細かなギザギザが乗り、測定値が安定しないことがあります。 そのノイズをソフトで平均する前に、回路側で整える代表的な方法がフィルタ回路です。 フィルタ回路とは、周波数に応じて信号を通す範囲と減衰させる範囲を分ける回路です。 基本は…

「10Aを測りたいだけなのに、なぜ抵抗の発熱まで考えなければならないのか？」 シャント抵抗は電流測定の基本部品ですが、選び方を誤ると測定誤差や発熱、電圧降下が一気に大きくなります。 シャント抵抗とは、測定したい電流を小さな電圧に変換するため、回…

クロックが乱れると、マイコンは命令を正しい順番で処理できず、装置全体が止まってしまうことがあります。 通信のビットずれ、時刻の誤差、音の高さのずれは、発振回路の不安定さから起きることがあります。 発振回路は、外部信号なしで一定周期の電気信号…

「10kΩのサーミスタを付けたのに、温度表示が数℃ずれる」ことは珍しくありません。 サーミスタは安価で高感度ですが、抵抗値、B定数、自己発熱、分圧回路を誤ると温度を正しく読めません。 サーミスタとは、温度変化を抵抗値の変化として取り出す半導体の温…

設備のカバーが閉じたか、軸が何回転したか、電流が増えたかを、接触せずに安定して知る方法があります。 磁石とセンサを組み合わせれば、摩耗する接点を使わず、油や粉じんがある場所でも状態を電気信号に変えられます。 この磁気検出の中心にあるのが、磁…

「マイコンの3.3V信号を、200V系の回路へそのままつないでよいのか」と迷う場面があります。 直接つなぐと、ノイズやサージだけでなく、故障時の高電圧まで制御回路へ回り込み基板破損にもつながります。 フォトカプラとは、入力と出力を電気的に切り離した…

センサ出力が数mVしかなく、PLCやマイコンで読み取りにくい場面は珍しくありません。 その小さなアナログ信号を、扱いやすい電圧まで整える中心部品がオペアンプです。 ただし、反転増幅と非反転増幅の違いを曖昧にすると、ゲインだけでなく入力抵抗やノイズ…

電源ラインに一瞬だけ数千Vのサージが入ったとき、ICの耐圧だけで受け止めるのは危険です。 通常時は何もしないのに、過電圧の瞬間だけ電流を逃がす部品が必要になります。 その代表が、電圧で抵抗値が大きく変わる保護素子であるバリスタです。 バリスタは…

「センサがON、かつ非常停止がOFFのときだけ動かす」。 このような条件判断は、工場設備にもマイコンにも必ず登場します。 論理回路とは、0と1の入力を組み合わせ、決められたルールで0か1を出力する回路です。 基本はAND・OR・NOTですが、実際の設計ではNAN…

「5Vのマイコン入力に、12Vが一瞬入ったらどうなるでしょうか。 電源や信号線の電圧は、理想どおりに一定ではなく、負荷変動やノイズでふらつきます。 ツェナーダイオードとは、逆方向の降伏領域を利用して、一定の電圧を作る半導体素子です。 小さな基準電…

「抵抗器はただ電流を妨げるだけの地味な部品、と思っていないでしょうか」 電子回路で最も多く使われる部品でありながら、抵抗器は奥が深い存在です。 その役割と選び方を基礎から整理してくれるのが、本記事のテーマである抵抗器です。 抵抗器は電流を制限…

「トランジスタは現代の電子機器の主役、と聞くけれど、実際に何をしているのか」 ダイオードの次に学ぶ半導体部品が、トランジスタです。 その働きを基礎から整理してくれるのが、本記事のテーマであるトランジスタです。 トランジスタは、小さな信号で大き…

「電流を一方向にだけ流す、とはどういうことなのか」 抵抗・コンデンサ・コイルの次に学ぶ半導体部品が、ダイオードです。 その働きを基礎から整理してくれるのが、本記事のテーマであるダイオードです。 ダイオードは電流を一方向にだけ流す部品で、交流を…

「コンデンサは電気をためる部品、とは聞くけれど、具体的に何がどう役立つのか」 電子回路を学び始めると、抵抗の次に必ず出会うのがコンデンサです。 その働きを基礎から整理してくれるのが、本記事のテーマであるコンデンサです。 コンデンサは電荷をため…

「コイルはただ導線を巻いただけなのに、なぜ特別な働きをするのか」 抵抗・コンデンサと並ぶ基本部品でありながら、コイルは少しイメージしにくい存在です。 その働きを基礎から整理してくれるのが、本記事のテーマであるコイルです。 コイルは磁気エネルギ…