回路概念
回路に関するほかにまとめることでもないこと。
電圧
電位差のこと。実はものすごく大事。
マイナスの電圧も存在する。
電荷を動かす力ともいえる。
ある電位を基準とし、その電位をグランド(GND)電位と呼ぶ。基本的な電圧はこことの電位差となる。
電源はVccで表記されるが、これもGNDを基準としての電位差のこと。Vss、Vddなんてものも存在する。
マイコンなどの回路なら、導線でつながっていれば同電位として扱う。
もちろん本当は導線にも抵抗値が存在しているため、電流の最大値は決まっている。
オームの法則で電流と抵抗の積としても計算できる。
基本的な電源は電圧源をさす。電池も電圧源である。
ちなみにNiCdは1S(セル)が1.2V、LiPoは1Sが3.7Vとなっている。鉛蓄電池は1Sが2Vである。
これを数個直列、つまりこれを整数倍したものが発売されている。
ディジタルにおいて、1と0を区別する電圧をスレッショルド電圧という。
物によって違うので注意。
電流
電荷の動きそのものを表すもの。
その名の通り流れる。
電圧があれば電子が動くので電流は流れる。
ただし、電流が流れるということは、エネルギーが使われているということでもある。
ほとんどの場合それは熱に変わるので注意。
抵抗
電流の流れにくさをあらわす値。
電気回路にも書いてあるが、ほかのことを。
電流を制限する目的で使う抵抗を保護抵抗と呼ぶ。
基準電圧を作り出すためなどのためにつなげて用いる抵抗を分圧抵抗と呼ぶ。
どうやっても存在する抵抗を内部抵抗と呼ぶ。
出力電力が最大となる条件が、内部抵抗と出力抵抗が等しいことである。
固定抵抗の抵抗値はE２４系列が発売されている。E２４系列は自分で調べると良い。
それでもない抵抗は可変抵抗を使いましょう。
ちなみに可変抵抗に204と書いてあったら、20x(10の４乗)=200kΩという意味である。
電圧と電流
割ればオームの法則、かければ電力になる不思議な関係。
両方ともエネルギの一種とも考えられる。
１bit
1byte=8bit
1bit=1or0
1bit＝0ビット目
10110110=0xB6=182
ポテンショメータと可変抵抗
ポテンショメータは可変抵抗である。
可変抵抗はポテンショメータであるとは限らない。
ポテンショメータは回ることを基本としたセンサ素子である。
可変抵抗は回せることで抵抗値を変えることができることを基本とした素子である。
増幅回路
トランジスタなどの素子で、多分これが一番の疑問だと思う。
増幅とは何か？
もちろん増幅といってもエネルギーが増えるわけではない。
キルヒホッフの電流則を知ってくれていると話が簡単にわかるはず。
ということで、
スイッチを押すとモータが回る回路を作ってください。
といわれて思いつく回路は次のものかと思う。
結論：動きます
小型のモータなら問題なく動きます。
でも、問題は大型のモータを動かしたいとき。
おそらく何回も動かすとスイッチの接点がこげて動かなくなる。
これは、スイッチの許容できる電力、特に電流に限界があるため。
スイッチにも電気抵抗があるため、電流を流すと発熱が発生することが原因。
発熱は電力、つまり電流×電流×抵抗値で計算できる。
確かに大型のスイッチを積めば問題はないが、そんなものはロボットにはつめない。
というか誰がそんな重そうなスイッチを押せる？
そこで使うのが増幅回路。
直列につなぐと流れる電流は一緒。
スイッチに流れる電流を抑えるためには、直列となるようにつないではいけない。
そこで出てくるのが3端子以上の素子、リレーやトランジスタというわけ。
増幅回路は何を増幅するかといえば、信号を増幅するというのが正しい。
例えば、0～1Vを0～10Vにしたり(比例関係)、1～10mAを1～100Aにしたりする。
ただしいきなり電流は増えない。いきなり電流が沸いてきたら基本的な電気の知識が全部使えなくなります。
よって出力のエネルギーは別の端子から持ってくることになる。ゆえに、増幅回路は電源を必要とする。
モータに流れる電流は1A以上である。
マイコンに1A流したらどうなるか。簡単に壊れます。
そこで、別のものに電流を流させることで、自分が流す電流は少なくてすむことを増幅という。
もちろん例外もあるけど、そこはここでは触れない。
どうしてマイコンは電流を流せないのか
マイコンでモータを回そうとすると、必ずモータドライバが必要になります。
これは単純に増幅が必要ということですが、これをもう少し詳しく。
まず電源からは電圧=力が加えられる。
電源に対して、抵抗や負荷と呼ばれるものは何個でもつなぐことができる。
オームの法則により、並列に同じ電圧が加えられた場合、合計の電流はそれぞれの電流の足し算となる。
つまり電源としては、電圧は制御できても、電流は直接操作できない。
ではマイコンの場合を考えてみる。
マイコンは端子から一定の電圧を出力できる。
大抵の場合、highで5V,Lowで0Vが出力される。
電流は負荷に依存するためマイコンからでは制御できない。
マイコンからモータに直接電流を出力しようとすると、マイコンの出力に使用しているのはトランジスタであり、
トランジスタの抵抗成分と電流によって発熱が発生する。
しかし大きさは小さいので比熱が小さく放熱もできないので、
発熱によってすぐにトランジスタの温度が上昇することになる。
その結果トランジスタの許容温度(接合部温度と呼ばれる)を超えてしまうと、
半導体の結合が溶けて壊れ、トランジスタが故障する。
これを防ぐためには、増幅回路でマイコンから使用する電流を少なくしないといけないということになる。
最終更新：2026年02月12日 11:06
