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昇圧回路について
電気回路についての質問です。 現在、装置Aと装置Bを連動させることを考えています。 具体的には装置Aから出力される信号を装置Bに入力したいと考えているのですが、装置Aから出力される信号が2Vの直流で、装置Bが入力信号と認識する電圧が20V以上です。 そこで、装置Aから来た2Vの信号を受け取ったときに24Vの信号を出力する変換回路(増幅回路?)を考えています。 装置A→(2V)→変換回路→(24V)→装置B (回路に関しては高校物理程度の知識でなので、的外れな考えかもしれませんが) 装置Bはフォトカプラで信号認識をしているので、おそらく変換回路から出力する信号の電圧変動はあまり気にしなくて良いと考えています。 以上の場合、どういった方法を用いるのが適切でしょうか？ (部品の名称や、参照すべき書籍のページ数など具体的な情報があれば特に嬉しいです）
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＞希望通りの応答をしてくれました それは良かったですね。 ＞トランジスタを２つ使うのは何故でしょう？ 以下のように、トランジスタ１個だけだと、装置Aが 0V のときに出力が 24V、装置Aが 2V のときに出力が 0V と、入出力電圧の大小関係が反対になってしまいます。それに、トランジスタがOFFのとき（装置Aが0Vのとき）、出力電圧は 10kΩ の抵抗を介して出てくるので、出力端子に低い入力インピーダンスのものをつなぐと、出力電圧が低下してしまいます（出力電流を大きく取れない）。 +24V │ 10kΩ ├─ 出力（0～24V） c 装置A ─ 10kΩ ─ b ← NPN e GND(0V) ─────┘ ところが、下図のように、もう１つトランジスタ回路をつなぐことで、反対になっていた入出力の大小関係が元に戻ります（装置Aが0Vのときに装置B側は0V）。さらに上の回路と違って、出力電流も大きく取れます。 +24V │ ├───────────-┐ 10kΩ e ├────── 10kΩ ─ b ← PNPトランジスタ c c 装置A ─ 10kΩ ─ b ← NPNトランジスタ ├── 出力（装置B） e 10kΩ GND(0V) ─────┴───────────-┴── GND(0V) 装置Aが 0V のとき、２個のトランジスタはどちもOFFなので、出力（装置Ｂ）のところは、下図の（Ａ）のように電源から切り離され、10kΩの抵抗を介してGNDに接続された状態（電圧0V）になります。一方、装置Aが 2V のとき、トランジスタはどちもONとなるので、下図の（Ｂ）のように、24Vと10kΩの抵抗がつながり、そこが出力になるので、出力電圧は24Vになります。ON状態でのトランジスタの内部抵抗は充分小さいので、出力端子に低い入力インピーダンスのものをつないでも、出力電圧の低下は少なくなります（出力電流はトランジスタが流せるだけ大きく取れる）。 24V 24V │ │ ← 離れている │ ← つながっている ├── 出力（0V） ├── 出力（24V） 10kΩ 10kΩ └── GND(0V) └── GND(0V) （Ａ） 装置Aが0Vのとき （Ｂ） 装置Aが2Vのとき このように、トランジスタを２個使えば、入出力の電圧の大小関係が同じになり、さらに出力電流も大きくとれるので、そういう構成にしているのです。
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- inara1
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＞早速試してみます 「 PNPトランジスタの最大コレクタ電流 > 装置Bの消費電流 」 となるように、適切なトランジスタを選定してください。また、装置Bがリレーやモータなどの誘導負荷の場合、逆起電力によってトランジスタが破壊しないように、PNPトランジスタのコレクタ-エミッタ間に保護ダイオードを入れてください。
お礼
ご親切にありがとうございます。 実はまだ都合上、製作には取り掛かれていないのですが、装置Bはフォトカプラによるリレー(?)なので、逆起電力の心配は無いと考えています。 今後実際に製作にあたり問題点等が出ましたらここで改めて質問させていただく予定です。
補足
本日無事作製し、テストしてみたところ希望通りの応答をしてくれました。 ありがとうございました。 最後に１点疑問があります。 トランジスタを２つ使うのは何故でしょう？ 私のような素人考えだと、トランジスタはベースに電流が流れるか否かがコレクタエミッタ間の電流のON、OFFを決める、ある種スイッチのように働くものだというイメージがあります。つまり、トランジスタ１つで事足りる気がするのですが…。何か２つ使わないといけない、もしくは２つ使った方が良い理由があるのでしょうか？ よろしければお暇なときに返答いただけるとありがたいです。
ANo.3のinara1さんありがとうございます(^^ 描きたい事を全部表現して戴き感謝します。 snobberyさん、この回路で動作すると思いますが問題は電流容量です。その点いかがですか。
- inara1
- ベストアンサー率78% (652/834)
ANo.2さんの回路は以下の通りです。 +24V │ ├───────────-┐ 10kΩ e ├────── 10kΩ ─ b ← PNPトランジスタ c c 装置A ─ 10kΩ ─ b ← NPNトランジスタ ├── 装置B e 10kΩ GND(0V) ─────┴───────────-┴── GND(0V) 装置Aの電圧が 0V のときに装置Bの電圧は 0V、装置Aの電圧が 2V のときは装置Bの電圧は 24V になります。 NPNトランジスタが2SC1815、PNPトランジスタが2SA1015のとき、ちゃんと動作することを回路シミュレータで確認しました。この回路は、装置Aの電圧が 2V のときに5mA程度の電流を消費します。
お礼
図解の上、シミュレートまでしていただけるとは。本当にありがとうございます。早速試してみます。
図面を描くのは難しいので文章で説明しますと NPNとPNPトランジスター各一個と抵抗４個、直流24Vの電源を用意して ・装置Aの出力を抵抗を介してNPNトランジスターのBにつなぐ ・Eはグランドへ、Cは抵抗を介して＋24Vへ接続 ・Cから抵抗を経てPNPトランジスターのBへ接続 ・PNPトランジスターのEを＋24Vへ接続、Cは抵抗を介してグランドへ ・PNPトランジスターのCを装置Bに接続する と言うわけです。
お礼
ありがとうございます。 トランジスタはすぐに手に入りそうなので、早速試してみたいと思います。
- oosaka_girl
- ベストアンサー率28% (232/814)
増幅という話であれば、DC-DCコンバーターという装置を使用しますが、 通常は、簡単にリレー回路で済ますと思います。 リレーとは、電磁石を使用したスイッチで、たとえば２Vリレーであれば ２V入力されるとスイッチがON（またはOFF）されることになります。 これで20Vの電源をON・OFFさせれば２Vが加わるとリレーがONになり 20Vを出すことが出来ます。 リレーの代わりにサイリスタなどを使う方法もあります。 コンバーターはこちら http://www.kansai-event.com/kinomayoi/koneta2/HT7750.html リレー関係はこちら http://space-town.net/~koba/ryre.html http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B6%99%E9%9B%BB%E5%99%A8
お礼
親切にありがとうございます。 DC-DCコンバータは規格がよく分からないので、リレー回路を検討してみたいと思います。
お礼
ご親切に非常に丁寧な教示、ありがとうございます。 ＞トランジスタ１個だけだと、入出力電圧の大小関係が反対になってしまいます。 なるほど。確かに、反対になってしまいますね。 この図で考えたらすっきりと理解できました。 加えて、トランジスタ×２の回路も、(A)と(B)の場合を自分で再度描いてみて、トランジスタおよび各抵抗の役割を把握することが出来ました。 希望の役割の回路が製作できた上に、自分の作った回路の意味を理解することが出来たので、これにてこの質問を締め切りたいと思います。 本当にご親切にありがとうございました。