スイッチとリレー
Sept 9, 2001.
単純に「スイッチ」と言った場合は、手動で「パチンっ」と切り換え操作をする事で電源のON・OFFや極性の反転など、電子回路・電気回路の切り替えをするモノを指します。これらの動力源？は指先と言うか、手動で切り替え動作をするものです。要するに「配線切り換え器」です。
これに対して「リレー」は電磁石を切り換えのための動力源として内蔵しています。動力源が電磁石ですから、電線さえ繋いでおけば遠隔操作も可能です。手が届かない離れた場所にあるスイッチでもリレーさえ使えば自由に操作する事が出来ます。
目次
スイッチなど
Feb 1, 2024.
電源の断・続に使うための部品を「スイッチ(Switch)」と呼びます、、、とまぁ、この辺りは私が説明するまでもない事ですが、スイッチには本当に無数と言っても良い程の種類があります。どれを使っても乗用には使わない程度の電流しか消費しない鉄道模型で あれば致命的な結果になる可能性は少ないと思いますが、率直に言って設計者のセンスが問われる部分でもあります。
トグルスイッチ・スナップスイッチ
Feb 1, 2024.
スイッチ類の中で、一番基本的な「トグルスイッチ(Toggle switch)」は辣韮(らっきょう)をうんと細長く引き伸ばしたような操作用の棒？のようなものを持っています。鉄道模型の世界ではパワーパックの逆転スイッチなどに使用されます。以前には「スナップスイッチ」と呼ばれていましたが、最近ではトグルスイッチと呼ぶのが普通です。鉄道模型の電源機器などに使うスイッチは、このトグルスイッチさえあれば、それ以外の種類は不要じゃないかと思うくらいです。
通常、トグルスイッチなどはφ12.7かφ6.3の穴を一つあけるだけで取り付けられるようになっている場合が殆どで工作が簡単です。「φ12.7かφ6.3」と言うのは些か半端な数字に思えますが、元来が12.7mm≒1/2インチ、6.3mm≒1/4インチ、です。この辺りの事情は日本製スイッチでもアメリカ製スイッチでも同様です。
上の写真はNKKスイッチズ(旧・日本開閉器)製のS-332型・S-7A型と言うごく一般的なトグルスイッチです。同じ形状ですが仕様違いが色々とありますので買い求める際はお間違いにならないように。定格が違っても仕様が同じモノや、逆に定格が同じでも仕様が違うものなど、色々とあります。好みで選択すれば宜しいでしょう。
上の写真のトグルスイッチは電線をハンダ付けするための一番安直で確実な仕様の品物です。恐らくは1.25スケア(＝1.25㎣)か2.0スケア(＝2.0㎣)程度の電線を使う事を想定しているのでしょう。頑張れば3.5スケア(＝3.5㎣)は使えるでしょうけれども、5.5スケア(＝5.5㎣)のモノは止めた方が宜しいでしょう(太過ぎて作業しにくい)。中にはR端子やY端子を使って端末を処理してある電線を接続するためのネジ止端子仕様などと言うものもあります。尤も、その種の仕様の品物を扱っているのは所謂FA屋さんになってしまいがちですけど。
スライドスイッチ
Apr 1, 2024.
接点同士が擦りあうようにして切換動作をするのがスライドスイッチで、大昔に宮沢模型が取り扱っていた西澤工業製のパワーパックが逆転スイッチに使用していた事で、かなり知られるようになりました。
上の写真は西澤工業製パワーパックに使用されていたスライドスイッチ。悪いモノではないのですが、スライドノブの穴が角穴なので加工が面倒で、それ以外にも取り付けビスの穴を2つ開けなければならず、トグルスイッチに比べると加工箇所が3倍になります。どうにもこの辺りが厄介なので、自作の装置にスライドスイッチを使う人はかなりの少数派です。
上の写真は西澤工業製パワーパックに使用されていたスライドスイッチの裏面、と言うか、パワーパックとかに取り付けた際にケースの内側になる部分です。スイッチ自体は普通のDPDTスイッチで、使い方は前述のトグルスイッチなどと大差ありません。
波動スイッチ・パドルスイッチ
こちらは「波動スイッチ」と呼ばれるものです。パドルスイッチなどと呼ばれるものもありますが、これらも「パチンと切り替わって動作する」と言う点ではトグルスイッチと同様ですから、スイッチの基本形の一種であると考えて良いでしょう。但し、多くの場合は取り付け穴は角型なので「所定の直径のドリルで穴あけ一発だけ」と言うわけには行かないので、工作は多少面倒です。
左端が「ロータリースイッチ」、右の2つが「押しボタンスイッチ」です。右端のものは自照式で、ボタンの中に照明用のLEDが仕込んであるものです。ロータリースイッチはその名前のように、つまみをグルグル回して接点を切り替えるもの、押しボタンスイッチは「押してオン／戻ってオフ」「押している間だけオン／オフ」と言った動作をさせるものです。スイッチの構造次第ですが、普通のトグルスイッチなどよりも相当に回路数を多くできるのが特徴です。鉄道模型用に使われる機会は比較的少ないのですが、覚えておいて損はありません。
リレー
June 16, 2002.
電線を巻いて作ったコイル＝電磁石に電気を流すと磁束が発生して、この磁束は磁力として働きますから鉄などの磁性体金属を引き付ける作用をします。電磁石で「鉄などの磁性体金属」に電気接点を取り付けてやれば、リレー(＝継電器)が出来上がります。
リレーがどの程度の電力で動作するか、リレーの接点でどの程度の電力を取り扱うことができるかは設計次第です。例えばコイルの定格が12V・100mAで接点の容量が100V・100Aと言うリレーは、別に珍しいものではありません。換言すると12V・100mAの信号を入れると100V・100Aの電力が出てくるとも言えるので、このリレーはアンプ(＝増幅器)のような役目を果たしているとも言えます。
一番一般的と思われるリレーの用途は、一種の有線リモコンでしょう。例えばタッチスイッチなどでほんの僅かな入力信号を入れてやれば大きな機械が動作し始める仕掛けであったり、何等かの危険性があって機器のすぐ近くには人間が近付くべきでないような場合に遠隔操作をするためにリレーは多用されます。前述の100V・100Aのスイッチはかなり大型で、操作に力が必要ですが、これが12V・100mAのスイッチの操作で済むのであれば、操作スイッチ自体は相当に小型のもので間に合わすことが可能となります。
普通にはコイル電圧が12Vとか6Vとかのモノが多いですが、体育館や公会堂などのような大空間の照明を一箇所で操作するためのリレーとかになるとコイル電圧が24V、48Vなどと言うモノもあります。この種のリレーを動作させるためのトランスを殊更に「リモコントランス」と呼ぶ場合がありますが、その場合のリモコントランスは、大抵は24Vとか48Vとかのトランスです。
リレーとリレー用ソケット。メンテナンスをことを考えて配線はソケットの方にしておいて、リレーが自由に脱着出来るようにしてあるものです。このリレーに直接配線することが出来なくはありません(余り勧められませんけど)。この他に、プリント基板に挿し込んでハンダ付けしてしまうリレーとか、ソケット自体がDIN規格のレールに取り付けるようになっていて配線はネジ止めのものとか、大きさや使用方法によって形状は様々です。取り扱い電力が大きくなればなるほど、リレー類の配線部分はネジ止式になる傾向にあります。
直流用スイッチと交流用スイッチ
May 1, 2017.
スイッチには直流用スイッチと交流用スイッチがあります。厳密には区別して使わなければならないですが、鉄道模型のように電圧が低い場合は区別しなくても、、、まぁ大丈夫です。普通に秋葉原・大須・日本橋などの電子部品店の店頭のエサ箱に入れて売られているスイッチは、多くの場合は交流用のスイッチです。直流用スイッチと交流用スイッチを区別するのは直流回路でスイッチを使うと、切り換え動作の際にアークが飛ぶからです。直流用のスイッチにはアークを消すための仕掛けがしてあります。
「鉄道模型のように電圧が低い場合は区別しなくても、、、まぁ大丈夫」と書きましたが、普通のスイッチで定格がAC125Vのものを直流回路でモーターの回転方向を切り換えるような使い方をする場合は、直流12Vであれば定格容量の1/3以下、直流24Vであれば定格容量の1/5以下、直流48Vであれば定格容量の1/12以下の電流しか流せないと言うメーカー指定が一般的です。
尤も、冒頭にお目に掛けたNKKスイッチズ(旧・日本開閉器)製のトグルスイッチはAC125Vの場合の定格容量は25Aなので、直流12Vの普通の鉄道模型用に使う場合、定格容量の1/3の8Aは流せます(25A÷3=8.333、、、)。余り小さなスイッチを使わなければ心配しなくても大丈夫です。乗用の鉄道模型でも無い限りは、8Aのスイッチを使わなければならないような状況には滅多に遭遇することは無いと思います。
スイッチやリレーの並列使用
May 1, 2017.
スイッチやリレーの並列使用は絶対にやってはダメです。接点の容量が1Aで4回路入りのスイッチがあったとして、4回路並列にしたら4A流しても平気なんてことは絶対にありません。それと言うのもスイッチにしてもリレーにしても、接点の開閉動作に機械的な動作を伴っている以上は、僅かではあっても各接点が成極する際に時間差が生じるからです。電流は、そんな機械的な動作が及びもつかないほど素早く流れてしまいます。電流の流れる速度は、光の速さと同じですから。
上述の「1Aで4回路入りのスイッチ」は接点が成極しきっている場合には4A流しても大丈夫ですが、最初の1回路が成極する時点では4回路の内の1回路しか成極していないと言うことです。要は、この時点では本来の定格の4倍の電流が流れてしまうと言うことです。4回路のスイッチであれば、細かい見方をすれば1回路づつが順番に4段階を経て成極して行くと言うことでしかありません。
最悪の状況を考えると、最初の1回路が成極した時点で定格の4倍の電流が流れるのでこの接点は破損して通電しなくなり、2番目の回路が成極して定格の4倍の電流が流れてこの接点も破損して通電しなくなり、、、と言うことを繰り返して最終的に全滅する可能性があるわけです。スキルの低い設計者が「接点の開閉動作に機械的な動作を伴っている」と言う簡単なことを忘れて回路を設計すると、定格通りの電流しか流していないにも拘らず回路が破損すると言う絵に描いたような珍事件が発生することになります。
考え方を換えて、「接点の容量が1Aで4回路入りのスイッチ」と言うのであれば、この回路には最初から1Aしか流さないと言う方法があります。個々の接点の定格までしか流さないのであれば過大電流が流れる心配もありませんし、補助回路が3回路確保できるとも言えますから、信頼性が増すと考えて良いでしょう。