覚えておきたい基礎(2)

覚えておきたい基礎(1)では単位計算と部品での計算を軽く説明しました。
ここでは、電子工作をする上で知っておいた方が良い計算を説明して行きましょう。

1.W(ワット)について
   エッ? (;゜凵K)ノ マジ? と驚いたでしょ。てっきりオームの法則だと思ったでしょ、でもW(ワット)です。

   W(ワット)=消費電力を表す時の単位
   
   これだけじゃあ、何の事か??分かりませんよね。
   では、身近な物で説明しましょう。
   電球(家庭用)の物で 100V 60W と書いてある物とすると
   消費電力が60W で 100Vの電圧で使う物ですよ と書いてあるのと同じです。

   ここで、本題の W(ワット)ってどうやって計算されているのか?を書くと
   
   W(ワット)=I(電流を表す記号又は A(電流の単位))×V(電圧を表す記号)
   
   となります。
   100V 60W の電球ですから 電流は 60W÷100V=0.6A となります。
   ここで、テーブルタップや延長コードのコンセントや線の部分を見て下さい。
   125V ●A と書いてあると思います。
   これは使える電圧が 125Vまでで、 ●Aまで流せるよって事です。
   とすると 125V 15A だと 実質家庭では 100V なので 15A×100V=1500W (1.5KW)となります。
   この状況で使うと、ぎりぎりの所なので線やコンセントが暖かくなるはずです。
   超えて使った場合は、熱くなり火事にもなる恐れがあります。
   当然、安全装置としてブレーカーと言う物が装着されていますが、それにも動作する時の条件で
   ブレーカーのSWの所に●●Aと書いてあると思います。●●Aを超えると安全のため電気を切ってくれるSWとなるのです。

   とちょっと身近な物での説明をしてみました。何となく理解出来たでしょうか?

2.オームの法則について
   お待ちかね?のオームの法則です。
   オームの法則・・・・法則と聞いて拒否反応出る人も居るのかも?
   でも、凄く簡単です。 上のW(ワット)の計算と同じく 3つの要素でなりたっているだけなんですから

   V(電圧)=I(電流を表す記号又は A(電流の単位))×R(抵抗を表す記号)

   これを、並べ替えて計算したい値を出しているだけなのです。
   d(゜ー゜*)ネッ! W(ワット)と同じで簡単でしょ。
   では、このW(ワット)とオームの法則が電子工作に不可欠なのは、何故でしょうか?
   
   電子工作でW(ワット)が関係するのは、
      1.全体の回路で使う消費電力に見合う電源を考える時(AC−DCアダプター等々)
      2.抵抗値を決めた時に定格のWを超えていないか計算する時
  
   電子工作でオームの法則が関係するのは、
      1.部品に決められた電流(定格電流とか書いてある)を超えない様に抵抗値を計算する時
      2.上の2.と同じでW(ワット)を計算する時

   上記条件で一番使うのは、抵抗に関する事です。
   例えば LEDで 5V 定格20mA となっている場合に
   オームの法則で抵抗値を割り出すと
   5V÷20mA=5V÷0.02A=250(Ω) となります。
   消費電力は
   5V×20mA=5V×0.02A=0.1W となります。
   
   通常抵抗の主流は、カーボン抵抗で 1/4W その次が 1/2W でそれ以上のW数になると種類も色々出て来ます。
   通常の1/4W で考えると 0.25Wですから、上のLEDで250Ωの抵抗を使っても問題有りません。

   5V で 0.25W から逆算すると 0.25W÷5V=0.05A=50mA までのLEDなら問題無いと言う計算も出来ます。

   ここまでで頭が爆発してしまいそうなので、簡単に下記の条件で覚えましょう。
   通常のICが5Vで動作(最近は3Vもあるが)させるので、5V電源を使っての電子工作を前提とします。
   LEDを新規に買おう、使おうと言う時は、
     A)LEDの資料から 電圧と 電流を見る。
     B)W(ワット)の計算から、抵抗の定格(通常主流品1/4W=0.25W)を超えないか計算する。
     C)W数に問題無ければオームの法則から抵抗値を計算する。
   あら? 電流計算か 抵抗計算か W確認の計算 だけですね。
   そうやる電子工作で行うのなんて、個人レベルではこんな程度なんです。
   原理なんて知らなくても、計算が出来ればOK!

3.抵抗分圧について
   抵抗分圧? 何それ? 電子工作に必要なの?
   必要な時が必ず来ると思います。と言うのも全てが、5Vで動作してる訳じゃないって事です。
   例えば可変出来るって事は、何かしらの値が変わってる証拠です。
   車のスピードメータや燃料計など、要するにセンサからの情報(値)に対しての動作する場合は可変してるのです。
   じゃあ、それと分圧って何が関係有るんだよ?
   それは、入力側の電圧が5Vを超えてしまう時に使われます。
   値が固定の場合の例としては、車のSWのON/OFFなんかを繋げたいなどです。
   車だとバッテリ電圧で11〜15V位の電圧だと思います。
   センサによっては動作電圧が高く、出力が 0〜12Vとか言う物もあります。
   こんな電圧の物を繋げたら、ICは壊れてしまいます。
   厳密に言えば、ICやトランジスタを探して、使いこなせれば分圧は不要です。
   そんな、状況でもテストレベル・個人の工作レベルなら分圧って事も可能です。
   分圧は抵抗で電圧レベルを下げると言う物です。
   非常に簡単なので、覚えておいて損はありませんよ。

    
   P1(V)=(V/R1+R2)×R2 
   これで計算が出来るんです。
   仮にセンサーからの出力が 0〜15V だったとして、これを 0〜5Vにしなければなりません。
   5=(15/R1+R2)×R2
   これを考えると 15V に対して 5V なんで 3分の1 にすれば良い訳です。
   単純に R1=2KΩ R2=1KΩ で計算すると 5Vになりますよね。
   5=(15/1+2)×1 ですからなりますね。
   後はW(ワット)数が大丈夫かどうか判断すれば良いのです。

ここだけの話ですが、自分的には回路の消費電流と抵抗値をきちんと計算するのが面倒なので
ある程度の抵抗付けてやってみて、熱くなって来なければOK!
熱くなってくる様なら、そこで始めてW(ワット)計算するパターンです。
と言うのも、今の所5V超えた物の扱いをしてないって事です。
でいや〜っとやるのは良いですが、部品が壊れれる事もりますので自己責任で行って下さいね。


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