フォトリレー入門：初心者向け総合ガイド

リレーは、特に高電流が必要なセクションへの電力供給を必要とする設計において不可欠な部品です。しかし、メカニカルリレーとコンタクトレスリレーの選択で悩むことがよくありますが、フォトリレーの登場によりその悩みは解消されます。

以下では、フォトリレーとは何か、その独自性、メカニカルリレーより好まれる理由について学びます。

続きをお読みください。

フォトリレーとは？

フォトリレーを理解するには、まずリレーが何かを明確に理解する必要があります。

簡単に言えば、リレーは電気回路で高電力と低電力の両出力を提供するスイッチです。

リレーモデルは二つのグループに分類されます：

半導体リレー、別名コンタクトレスリレー。

電磁リレー、主にメカニカルリレーとして知られる。

メカニカルリレー

出典：Wikipedia

フォトリレーは光をインパルス信号として使用するコンタクトレスリレーの一種です。つまり、メカニカルリレーとは異なり、負荷に電流を切り替えるために接点を必要としません。

フォトリレーは、電流がLEDを通過すると光を放出します。

放出された光は絶縁境界を越えてPDAチップ光センサーに当たり、接続されたMOSFETペアを駆動します。

MOSFET

出典：Wikipedia

MOSFETペアがオンになると、AC/DCがその電力端子を流れます。

フォトリレーとメカニカルリレーの比較

以下の表で、フォトリレーとメカニカルリレーの特徴を比較します。

フォトリレー	メカニカルリレー
光を使用	可動接点を使用
高速・静かなスイッチング	低速スイッチング、大きなカチカチ音
接点部品がないため長寿命	可動接点の圧力により寿命が短い
低入力消費電力	高入力消費電力

フォトリレーの利点

• 機械的部品がないため劣化が遅く、信頼性が高く長寿命。
• 消費電力が少ない。コンタクトリレーは約100mW消費するのに対し、フォトリレーは0.5mW。
• パッケージスタイルにより小型化。
• 高速スイッチング速度。
• メカニカルリレー交換が不要で安価。
• デバイス機能を向上。

ポータブルフォトリレーの作り方

必要なアイテム

• トランスフォーマー
• NE-2ネオンランプ
• プラスチックケース（推奨 12cm×8cm×3cm）
• 光従属抵抗（LDR）
• レセプタクル
• 7555 CMOSタイマー
• ソリッドステートリレー（2Aモデル）
• チップジャック
• ボトルキャップ
• シリコンゴムシーラント
• チップジャック
• LEDマウントスリーブ

手順

SSリレー、LDRリード、トランスフォーマーをプラスチックケースに配置し、シリコンゴムシーラントで固定します。

ダイオード、コンデンサ、集積回路などの小さな部品を基板に配置します。

基板

その後、基板をプラスチックケースに取り付けます。基板をSSリレーとトランスフォーマーの間、LDRリードの隣に配置します。

2ピンヘッダーをLDRに接続します。

SSリレーを基板に配線し、トランスフォーマーを基板に配線します。

回路トランスフォーマー

出典：Wikipedia

出力レセプタクルをSSリレーに取り付け、トランスフォーマー配線と入力ラインコードを設置します。

最後に、ネオンランプとグランド端子を設置し、トランスフォーマーに接続します。ポータブルトランスフォーマーの完成です。

以下はガイダンスとなる回路図です：

フォトリレー回路

出典：Maxim Carter

フォトリレーには三つのバリエーションがあることに注意してください：

• 240 VAC 単極バージョン
• 防水バージョン
• 大電流バージョン

それぞれ詳しく見て、作り方を学びましょう。

240 VAC 単極バージョン

240 VAC単極バージョンの作成は比較的簡単です。230V/6V×2トランスフォーマーを240VACの代わりに使用し、ネオンランプと抵抗（150k）を取り除くだけです。

抵抗器

防水バージョン

低電圧配線で光センサーを取り外すことで、防水フォトリレーバージョンが作成できます。

ただし、光センサーの一部を半透明の防水缶に収め、残りの回路部品を覆われた場所に配置する必要があります。回路図は以下の通りです。

防水フォトリレー回路図

出典：Wikimedia Commons

密閉リレー

出典：Wikipedia

大電流フォトリレーバージョン

大電流フォトリレーバージョンでは、初期フォトリレー作成時に使用した元の抵抗を、大電流を扱えるより強力な抵抗に置き換える必要があります。

このシステムは夜間のセキュリティ強化に好まれます。

同様に、以下の回路図に従って240VCリレーを駆動できます。

大電流フォトリレー

出典：Wikimedia Commons

ポータブルフォトリレー作成時の安全上の注意事項

デジタルデバイスを扱う際は、自分と電子機器を危害や損傷から守るために安全規則を遵守する必要があります。

いくつかの注意事項：

1. 乾燥した表面と環境で作業し、感電を防ぐ。

2. デバイスに接続された電源をオフにし、フォトリレーに接続されたすべての配線を切り離してから作業する。

3. 極性チェックを行い、すべての導体が非通電状態か確認する。極性テストはショート防止とデバイス機能向上にも役立つ。

4. システムが処理できる電圧のみを使用する。高電圧はフォトリレーを電源接続時に爆発させる恐れがある。

5. デジタルデバイスの配線を二重チェックし、正しく接続されているか確認してからフォトリレーを電源に接続する。

配線を二重チェック

出典：

まとめ

テクノロジーの継続的な進歩により、設計者は品質の高いリレーシステムの開発を模索しています。

タスクを容易にこなせ、耐久性があり、コスト効果の高いリレーシステムです。

したがって、メカニカルリレーから移行しつつあります。

フォトリレーが享受する人気と高い評判を考えると、それらが未来であると言えます。

以上で記事を終わります。ご不明点があればお気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いします。