人体感知センサーモジュールの回路

質問

電子初心者です！教えて下さい！
人体感知センサーモジュール（型番TOP３２２４）で電源電圧DC５V～２０V、で出力電圧DC３.３Vはテスターで確認済みです！
３つの端子があり一番左側は電池（1.5ｖ×2本）３Vのプラス側・・・
一番右側は電池（1.5ｖ×2本）のマイナス側
真ん中の端子に出力電圧のDC３.３Vが出ていて、ココの端子にモーターの＋をつないでモーターのマイナス側は電池のマイナスにつなぎました。この回路ではモーターは動かないのですが、どうしてなのか解かりません？
出力電圧DC３.３Vにモーターの＋をつないでマイナス側は電池のマイナス側につないだのになぜうごかないのでしょうか？
教えて下さい。
宜しくおねがいいたします！

補足 モーターに直接乾電池（１．５×２本）３Vをつなげると動きます

回答No.4

inara1 · ベストアンサー

2つ目の回路のベース抵抗は、違った意味で入れています。これは本来入れなくても良い抵抗ですが、万が一、モータがつながっていないとき、ベース抵抗がないと、過大なべス電流が流れるので、センサの出力回路やトランジスタの保護のために入れています。モータがつながっていないとき、エミッタ下の抵抗Rに流れる電流は、ベース電流と同じで、その値は
　　　( 3.3V - 0.6V )/( Rb + R )
になります。Rb がベース抵抗（Ω）です。Rb が入っていない場合（Rb = 0 の場合）、R = 10Ωのとき抵抗 R に流れる電流は 0.27A になります（これは計算上そうなるだけでセンサの出力回路はこんな大きな電流を流せません）。これはセンサの出力端子を、トランジスタのベース-エミッタ間で短絡したような状態なので、センサやトランジスタを劣化させる可能性があります。しかし、Rb = 1kΩなら、モータがつながっていないとき、エミッタ下の抵抗Rに流れる電流はわずか 2.7mA に制限されます。

2つ目の回路で、エミッタ下に抵抗Rを入れているのは、モータ電流を一定にさせるためです。何らかの原因でモータ電流が増えたとき（電源電圧が上がったときなど）、Rに流れる電流が増えますから、エミッタの電圧が高くなります。ベース電圧は一定ですから、エミッタ電圧が高くなるとベース-エミッタ間電圧が下がります。ベース-エミッタ間電圧が下がるとトランジスタのコレクタ電流が減るので、結局、コレクタ電流（モータの電流）は一定に保たれます。このように、エミッタ下に抵抗Rを入れると、ベース電圧によってコレクタ電流を制御できます。１つ目の回路もベース電圧によってコレクタ電流が変わるのですが、エミッタ電圧はコレクタ電流に依らずいつも0Vなので、電流を一定に保持する機能がありません。

2つ目の回路は、電源電圧を変えてもモータに流れる電流は常に一定ですが、電源電圧が高かったり、設定したコレクタ電流が大きいとき、トランジスタがかなり発熱します。
　　発熱量 P(W) = トランジスタのコレクタ-エミッタ間電圧(V)×コレクタ電流(A)
もしモータ電流が100mA以上必要なときは、トランジスタは2SC1815でなく 2SD2012という最大発熱量の大きなものにしてください（リード線配置が2SC1815と異なります）。2SC1815は 最大コレクタ電流が150mA、最大発熱量が 0.6W ですが、2SD2012は最大コレクタ電流が3A、最大発熱量が 2W（放熱器なしのとき） です。なお、１つ目の回路ではトランジスタは完全にONになる（コレクタ-エミッタ間電圧が0.1V以下と小さくなる）のでトランジスタはあまり発熱しませんが、モータ電流が150mAを超える場合は2SD2012に変更してください（2SC1815でもすぐに壊れることはありませんが長期信頼性は保障できない）。

2SD2012（１個40円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02510/
　　　データシート　http://akizukidenshi.com/download/2SD2012.pdf

ちなみに、ANo.3の２つ目の回路で今モータを動かしています（これを書いているPCのそばで回っています）。2SC1815を使ってR = 10Ω としていますがモータ電流は200mAくらいあるので、10Ωの抵抗がかなり熱くなります。抵抗の発熱量(W）は モータ電流（Ａ）^2×R(Ω)です。モータ電流が 0.2A、R = 10Ωのとき、0.4W の発熱量になります。したがって許容電力が1Wくらいの抵抗にしたほうがいいです（目の前で回っている回路の抵抗は1/4Wタイプなので許容電力を超えています）。

補足

返信遅くなりましてすいませんでした。
すごく親切で詳しく回答して頂いて有り難うございます。
色々な計算もあって難しくてすぐに納得できないですが、何度も読み返して理解します！
ちなみに（リード線配置が2SC1815と異なります）。とはどの様な配置になるのでしょうか？

回答No.5

inara1

＞どの様な配置になるのでしょうか？
2SD2012のデータシート（http://akizukidenshi.com/download/2SD2012.pdf）の１ページ目の右側にリード線の配置が出ています。向かって左から B、C、Eです（ 2SC1815 は向かって左から E、C、B です）。

お礼

返信遅くなりました！すいません。
2SD2012は逆なんですね！勉強不足でした。
通常は向かって左からE,C,B(ちなみに私は左からエクボと覚えてます。
教えて頂いた通りに人体感知センサーモジュールの回路を作ったら動いてくれました。感動です。
また、質問しますので宜しくお願い致します。

回答No.3

inara1

回路が分かりませんが、出力電圧（3.3V）はたぶんロジックICの出力なので、モータを回すほど大きな電流を出せないのでしょう。以下のように、トランジスタを使ったモータ駆動回路をつけてやると動くと思います。

　センサ電源端子─────┬──┬─── 電源 (5V～20V）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　+│　　　│カソード
　　　　　　　　　　　　　　　　　モータ　　▲ 　←　ダイオード(1N4148など）
　　　　　　　　　　　　　　　　　 - │　　　│アノード
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ├──┘
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　c（コレクタ）
　出力端子 ── 3.3kΩ ─ b（ベース）　　　←　NPNトランジスタ（2SC1815など）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　e（エミッタ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │
　センサGND端子─────┴────── 電源(0V)

上の回路だと電源電圧が変わると、モータの回転数が変わってしまいますが、下のような回路にすれば電源電圧に依らず回転数を一定にできます。抵抗 R の値を変えれば回転数（モータに流れる電流）を調整できます。

　センサ電源端子─────┬──┬─── 電源 (5V～20V）
　　　　　　　　　　　　　　　　　 +│　　　│カソード
　　　　　　　　　　　　　　　　　モータ　　▲ 　←　ダイオード(1N4148など）
　　　　　　　　　　　　　　　　　- │　　　│アノード
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ├──┘
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　c（コレクタ）
　出力端子 ── 1kΩ── b（ベース）　　　←　NPNトランジスタ（2SC1815など）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　e（エミッタ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　R
　センサGND端子 ─────┴────── 電源(0V)

モータに流れる電流は
　　　モータ電流(A) = 2.7/{ R(Ω) + 10 }
で計算できます。R = 220Ωのとき 11mA くらいになります。ダイオードは必ずつけてください（つけないとトランジスタが壊れる可能性がある）。乾電池で動くモータなので電流は小さいと思います。トランジスタとダイオードは以下のようなものでいいと思います。ダイオードの極性の見方やトランジスタのリード線の配置は分かりますか？

1N4148（50本入り100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00941/
2SC1815（20個入り100円）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00881/

補足

すごくご丁寧なご説明有り難うございます。
極性の見方やトランジスタのリード線の配置解かります。
今手元にダイオードとトランジスタがないので買ってきたらご説明して頂いたとおりに試してみたいと思います。
一つ疑問なのですが、教えて頂いた2つの回路図はベースの手前の抵抗が小さくなったことと、エミッタとセンサGND端子の間にRが入っただけで回転数を一定に出来るのが不思議なのですが・・・
宜しければ簡単に教えて下さい。
よろしくお願い致します。

回答No.2

hana-hana3

モーターを廻すだけの出力電流が無いからです。
アンプ（トランジスタ）やリレーを使って出力端子から制御するのです。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1326748958

お礼

電圧があるのに電流が足らないんですね！
なんとなく不思議な感じですね！
有り難うございました。

回答No.1

noname#89072

まず確認。
> ３つの端子があり一番左側は電池（1.5ｖ×2本）３Vのプラス側・・・

これはモジュールに与える電源ですか？だとすると
> 電源電圧DC５V～２０V、
が必要条件なので電圧が足りません。

> モーターは動かないのですが、
出力信号で直接モータまで動かす(ほど大きな電流を流す能力がある)ことは
稀です。
ってか多分その能力がないのです。
センサモジュールの「出力信号に取り出せる電流」を確認してください。
足りない時は外付けにトランジスタを追加するなどして
「大きな電流を制御する回路を追加する」必要があります。

補足

ごめんなさい！
電池（1.5ｖ×2本）は間違いです。電池1.5ｖ×4本です。
説明書では「出力信号に取り出せる電流」が解からないです。
テスターで確認するには出力信号にテスターの＋側をつないでテスターのマイナス側を電池のマイナス側につなげばいいのでしょうか？
初歩的な質問で申し訳ございません。