エンジニアの電気屋さん

現役エンジニアが電気のトピックについて現物交えてご紹介します。

どうもミソジです。

今回は前回選定したオムロン製のスイッチング電源を使ってみた記事「オムロン(OMRON)製のスイッチング電源(DC24V電源)を使ってみた」を紹介します

目次
1.オムロン製スイッチング電源の入出力端子
2.AC100V入力のケーブルを作成する
3.スイッチング電源に入力ケーブル・テスターを接続する
4.スイッチング電源に電源を入れてDC24V出力する
5.スイッチング電源の電源調整をしてみる
6.まとめ・感想

1.オムロン製スイッチング電源の入出力端子
今回使うスイッチング電源はオムロン製で型番はS8JX-N03024CDです。
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入出力端子は下記のような構成となっています。
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※入力端子に関しては上記は今回接続する「AC100V」と表記していますが実際は工場電源にも対応できるようにAC100V~AC240Vまで入力できます。(むしろ世界的な使い方ではAC200Vを入力に入れるケースが多いと思います)
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2.AC100V入力のケーブルを作成する
この章は入力端子へのコンセントからつなぐAC100V入力ケーブルを作成していきます
※ここからはAC100V接続箇所がありますので接続を間違えると短絡、地絡が起こり、感電の危険性があります。実施する場合は自己責任でお願いします。
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以前書いた下記記事で作成したものと同じものになります
作り方の詳細は下記記事を確認お願いします

3.スイッチング電源に入力ケーブル・テスターを接続する
2章で作成したAC100V入力ケーブルを接続していきます
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(今回はデバッグのためアース端子の接続は無しで対応します。)

今回はY端子接続なので端子台のネジに接続するのが楽です。
下記のようにドライバでネジを締めてケーブルを接続しましょう
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そして今回は電圧確認用にテスターも接続しておきます。
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端子台の透明なプラスチックカバーは忘れずにはめておきましょう。
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4.スイッチング電源に電源を入れてDC24V出力する
それではAC100Vのコンセントを入れて、DC24Vを出力してみましょう。

コンセントOFF時はもちろん出力電圧は0Vです。
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コンセントON時は出力電圧はしっかり24V出ていますね。OKです
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正常に出力している場合には端子台上の緑LEDが点灯しています
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5.スイッチング電源の電源調整をしてみる
今回DC24Vを出力しましたが、このオムロン様のS8JXの出力電圧可変範囲として「-10~+15%」となっています。つまりスペック上では「24V-10%~24V+15%」=「21.6V~27.6V」が出力可能ということです。実際に確認してみたいと思います
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調整するには、LED上にある「出力電圧調整トリマ」をドライバで回していきます
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それでは出力電圧を調整してみましょう。

・最小設定に調整した場合
調整トリマを左(反時計回り)に回して出力電圧を下げていきます「1目盛=約1Vぐらい」で出力電圧が変わります。約2目盛ぐらい進むと出力電圧が22Vとなります
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調整トリマ左周り(反時計回り)の最終地点の出力を最小設定にした場合は「出力電圧=約20.4V(24V-15%)」となりました。
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・最大設定に調整した場合
最後に調整トリマ右周り(時計回り)の最終地点の出力を最大設定にした場合は「出力電圧=約28.6V(24V+20%)」となりました。一応最大・最小ともにスペック以上の設定ができたことになります
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Youtubeに今回の電圧調整に関しての動画をアップしておきました。リンク先はこちらです。よろしければご確認ください。



結果的にスペック以上の出力電圧設定ができましたが、メーカスペック値を守るべきですので電圧調整する場合でも基本は「24V-10%~24V+15%」=「21.6V~27.6V」内で使用するのが良いかと思います

6.まとめ・感想
安定したDC24Vを簡単に作れるのがご覧いただけたかと思います。USB5Vから昇圧してDC24Vを作るのもいいですが、安定したDC24V電源がほしい場合はやはりスイッチング電源を使うのが楽ですね。

但し2章にも書きましたが
※AC100V接続箇所がありますので接続を間違えると短絡、地絡が起こり、感電の危険性があります。実施する場合は自己責任でお願いします。

今日はここまでにしたいと思います
どうもありがとうございました

アマゾンでの製品・詳細ページは上記リンク先となります
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どうもミソジです。

今まではUSB5Vから昇圧してDC24Vを作っていましたが、「安定なDC12V/DC24V電源が欲しく、オムロン(OMRON)製のスイッチング電源を選んでみた」を紹介します
(むしろ今回のようにAC100V~AC240VからDC24Vを作る方が王道かつ簡単です)

目次
オムロン製スイッチング電源
※電気経験未経験者の方は・・・
①電源容量(電源・電圧)を決める
②メーカと種類決める
③形状を選ぶ(カバー有無,DINレール取付有無)
まとめ・感想

オムロン製スイッチング電源を選ぶ
今回選定したスイッチング電源はオムロン製で型番はS8JX-N03024CDです。
(正直に言いますとかなり適当に選んだ型番ですが、少し理由を付けて記事にしたいと思います)

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普段スイッチング電源使い慣れている人ならば選定は問題ないと思いますが、初めての方が選定するにあたってのポイントを簡単に少しだけ説明しときます

※電気経験未経験者の方は・・・
また電気関係未経験の方はDCジャック型のスイッチング電源を選ぶことを推奨します。
下の写真のようなパソコンのバッテリー形状のものです。(下記は筆者の外付けHDDのスイッチング電源(12V 0.5A)です)

特にDC12Vを取り扱いしたい場合は、筆者のように他の手元にある機器のバッテリが使えるケースも多々ありますのでおススメします。

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DCジャックからは直接電源取り出せませんが、上記のような変換基板を使えば簡単に取り出せます。(また個別に記事にする予定です)
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DCジャックを推奨している理由は大手メーカのスイッチングは基本的に工業用途で接続しやすいように「端子台形状」です。そのため必ず(非常に簡単ですが)入力電源AC100Vの接続をする必要があります。
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AC100Vは短絡、また感電すると非常に危険なの未経験の方は直接DC電源が直接出ていているものを選ぶことを推奨しときます。

但しデメリットとしてはDCジャック型のスイッチング電源(特にDC24V)は大手メーカが取り扱っていなく海外含めたニッチなメーカとなることです。(まぁ基本DC24V取り扱おうとする方は基本電気経験者の方が多数だと思いますので端子台形状を選ぶと考えていますが…)

①電源容量(電源・電圧)を決める
 実際に動作させたいもの電圧を確認して、必要な電流を計算します。メーカの定格を参考にして決めていきます。本当に簡単な例を2例ほどあげておきます。

例(1)_汎用的なオムロン(OMRON)のリレーMY4(24VDC)を30個動かしたい場合
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メーカHPより「コイル定格・・・24V 36.3mA」のため電圧が24V 電流が36.3mA×30個=1089mA以上のスイッチング電源を選べばOKです。
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容量選択する際には1080mAという細かい値はなく大体0.5A刻みが多いので、一番近い電源容量の24V 1.5A」スイッチング電源を選択するケースになります。今回選定したS8JX-N03024CD(24VDC_1.5A)はOKです


例(2)_汎用的なオムロン(OMRON)の「リレーMY4(24VDC)」15個 +「タイマーH3Y-4」15個を動かしたい場合
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先ほどと同様にメーカHPよりH3Y-4のタイマーの定格は「消費電力・・・0.9W(DC24V時)」ということでした。H3Y-4の消費電流としてはI(電流)=W(電力)/V(電圧)=0.9W/24V=37.5mAとなります
(オムロン様がリレー同様に消費「電流」で書いていないのは何か理由があるんですかね?また暇な時に確認してみます)


ということですのでリレー×15個とタイマー×15個の合計の電流値を計算するとが「36.3mA×15」+「37.5mA×15」=1107mA以上を選べばOKです。
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このケースでも前回同様に24V 1.5A」スイッチング電源を選択するケースになります。

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②メーカと種類決める
日本メーカまた海外メーカ含めると数えきれないほどあります。
迷ったらとりあえずオムロン(OMRON)でも選んでおいてください。スイッチング電源を取り扱っているどのネット販売店でもオムロンはあるケースが多いため、手に入りやすいです。オムロンのHPはこちらから

メーカHPを見ても様々な電源があります。最近は「IoT対応」とか「安全2重化対応」とか。特にこだわりが無ければシンプルな汎用電源で端子台形状を選べば構いません。(デバッグ・テスト用としては端子台形状をおススメします。)
オムロンだとS8JXシリーズになります。

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③形状を選ぶ(カバー有無,DINレール取付有無)
①で決めた電源容量(電流・電圧)を元に型番を決めます。追加で決めることはカバー有無、DINレール取付有無ぐらいです
 
入力のAC100V電源部が裸になっていると危険のためカバーはあった方が良いです。
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仮にカバー無しにしたい場合でもネジ一つで外せますので特に理由が無い場合はカバー付きを選択するのをおススメします
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取り付けタイプは「DINレール」か「正面取付け(ネジ)」がありますが、
こちらも迷ったらとりあえず「DINレール」といった感じで選んでもらえれば問題ないかと思います
理由はこちらも指定のネジ取り外せば変更可能のためです
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「正面取付け(ネジ)」は下記箇所でネジ止めできます。あらかじめ板金取り付けが決まっている方はこちらにした方がいいでしょう。取り付け寸法はこちらのオムロン様HPに載っています。
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「DINレール」型はそのままDINレールに差し込むだけで使えます
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まとめ・感想
①~③の手順より「DC24V」「定格1.5A」「カバー有」「DINレール取り付け有」を選択するとなるとオムロン様のHPより選定するとS8JX-N03024CDとなります。

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本当に簡単に選定しましたがデバッグレベルではこんな感じで選定すればいいのではと考えています。気持ち大き目の電源容量にしといた方が良いと思います

<<20180218追記>>
この記事の続きにあたる「オムロン(OMRON)製のスイッチング電源(DC24V電源)を使ってみた」の記事を書きました。リンク先はこちらから


今日はここまでにしたいと思います
どうもありがとうございました

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どうもミソジです。

今回は前回紹介した12V24V電源の記事にてコメントをもらいましたのでそちらのフォロー含めての記事となります
今回は「DC12V/DC24V電源を可変抵抗で電圧調整する際のポイント」を紹介します


目次
1. 前回の記事で貰ったコメント
2.可変抵抗のカーブとは?
3.出力電圧の計算式・グラフ(可変抵抗のカーブを考慮して)
4.回転角度(%)に対する表とグラフ
5.A>B>Cカーブの順で出力電圧の調整が難しいカラクリ
6.まとめ・感想


1. 前回の記事で貰ったコメント
先日の記事でコメントをいただきました。ありがとうございます。
要約すると
「先日のDCDCの可変抵抗はCカーブ品では?」
・「計算したグラフと現実の辻褄あっていますでしょうか?

等といったものでした。


結論を申し上げますと
正直、筆者も分かっていないです・・・
と、はい適当なこと書いていてすみません…。m(-_-)m 


筆者は結構「知ったか」かましますので、何か間違っている・勘違いしている箇所ありましたら暖かい目で指摘してもらえれば幸いです。


今回はこれに関して可変抵抗のカーブを考慮して再度計算したのを記事にしました。

2.可変抵抗のカーブとは?
可変抵抗はご存じのとおりツマミを回せば抵抗が変わります。
マイナスドライバーなどでツマミを回すことで抵抗値の調整が可能ですが・・・
DCDC_2.png

「ツマミの回転角度」に対して「抵抗値が直線的(リニア)」に変化しない可変抵抗があります。

下記は可変抵抗100kΩを例にしたグラフです。可変抵抗にはAカーブ、Bカーブ、Cカーブとあり、用途で使い分けられています。抵抗値の観点で見ると・・・
青色がAカーブ・・・最初は抵抗値が上がりにくい、最後が上がりやすい
赤色がBカーブ・・・抵抗値の上り方は一定
緑色がCカーブ・・・最初は抵抗値が上りやすい、最後が上がりにくい

可変抵抗.png

上記グラフは筆者がざっくりと作りました。ちなみに計算式は下記となっています
Aカーブ・・・y=(x^2)/100
Bカーブ・・・y=x
Cカーブ・・・y=2x-(x^2)/100

(可変抵抗メーカの値ではないので参考扱いでお願いします)

この抵抗値の変化がどういった形で影響してくるのかを、先日記事で書いたDCDCモジュール例を取って次章から説明していきます

3.出力電圧の計算式・グラフ(可変抵抗のカーブを考慮して)
前回紹介していた下記DCDCの出力電圧はIC3ピンのFB端子に入ってくる電圧で決まってきます。
※これ以降も筆者の主観の説明でメーカの説明ではないので参考扱いでお願いします

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計算式としては下記となり、FB抵抗の可変抵抗で出力電圧が決まることが分かります
VOUT = VREF × (1 + R1/R2)
    =  0.6        ×   (1  + A/((100-A)kΩ+2.2kΩ))


※A ・・・可変抵抗100kΩ_1-2区間
※(100-A)kΩ ・・・可変抵抗100kΩ_2-3区間

ブロック図のFB抵抗箇所をより詳細に記載すると下記イメージとなります
DCDC_9

そして今回は2章で説明した可変抵抗のA,B,Cカーブの3例を使って出力電圧を説明していきます

まず下記2例をご確認ください

①例目は横軸が可変抵抗_A(kΩ)、縦軸が出力電圧VOUT(V)となっておりますが
ABCカーブどれも同じグラフとなります。
ABCカーブで変わるのは「抵抗値の上り方」であって「抵抗値」ではないので当然の結果となります
可変抵抗2.png

②例目は横軸が回転角度(%)、縦軸が出力電圧VOUT(V)となっており
A>B>Cの順で回転終わり間際に出力電圧が急上昇していることが分かります。
つまり急上昇する箇所は微細な調整が求められますので
A>B>Cカーブの順で出力電圧の調整が難しいことになります

可変抵抗3.png


まずは②例目を見ていただくことでカーブの方式で調整難易度が変わることが分かっていただけかと思います。次章では一度、グラフと表でまとめて記載します


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4.回転角度(%)に対する表とグラフ
整理するためにも回転角度(%)に対する表とグラフを見てもらった方が分かりやすいので一緒に示していきます。

2章でも説明していた
・回転角度(%)に対する可変抵抗の表とグラフ
を表にすると下記になります。

可変抵抗4.png

可変抵抗.png

こちらは3章で説明したものです。
・回転角度(%)に対する出力電圧の表とグラフ
可変抵抗5.png

可変抵抗3.png


次章では出力電圧が急激に上がる回転角度90%~100%に注目していきます。

5.A>B>Cカーブの順で出力電圧の調整が難しいカラクリ
回転角度90%~100%に注目すると下記グラフとなります。
今回の可変抵抗のデータシートが見つからなかったので、仮に0%⇒100%になる有効回転数を25回転とすると今回の区間は2.5回転分になります
可変抵抗6.png

上記グラフを見てもらえれば「A>B>Cカーブの順で終盤に急上昇する」⇒「調整が難しい」ことが再確認できると思います。

さらに実例として12V⇒24Vに調整する場合、各カーブでどうなるかを示します。
(このグラフは横軸が回転角度80%~100%に変更しています)
可変抵抗7.png
「Cカーブが3回転」でゆっくり直線的に12Vから24Vに上がってくるに対して「Bカーブは0.7回転」、「Aカーブでは0.4回転」で急に上がってくることが分かります。

またCカーブ品が直線的(リニア)に上昇しているため、さらにより電圧調整しやすいと思われます

6.まとめ
今回のようなDCDCモジュールの可変抵抗で電圧調整する際はCカーブにするのがよいかと思います。
(実際設計する際には可変抵抗の位置・出力電圧の計算式でまた異なってくるとは思いますが・・・)

ただし今回の結果は可変抵抗のデータシートも無く、筆者がおおよそのイメージで記載していることも多いので参考扱いで見てもらえれば幸いです。可変抵抗のカーブの仕方、有効回転数、含めて色んな要因で表・グラフ含めて結果が変わってきます。

改めて今回のDCDCモジュールで再度12V⇒24Vの上り方を確認しましたが1回転未満でした。確認した際の動画を下記に貼っておきます。
(電圧の上り具合からCカーブではなさそうな感じですが・・・正直よく分かりません。)




結局のところ、今回のDCDCモジュールの可変抵抗が「何カーブ」で「どういったカーブ」なのかは分からずじまいです。
※Cカーブ(?)となっているのは現実なところ、ここの表記が「カーブを示している」のか「別なもの」なのかも・・・?
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今日はここまでにしたいと思います
どうもありがとうございました


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※5個入り品 上記同等品でHiletgoの流通品
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