＜学習シリーズ＞電子工作編：電子機器の紹介
１．概要
電子工作や製造業において使用する電子機器に関する学習用記事です。
※とりあえず、先出して理解が深まったところから適宜更新していきます。
１－１．電気の法規
電気関係の法律は下記があります（網羅はできておりません）。
「電気設備技術基準における 電圧の区分と施設規制」より、低い電圧(30V以下)は（電気事業法施行令第1条より電気工作物の）規制にはかかならいとのことです。
１－１－１．工事資格：電気工事士
電子工作レベルでは資格は不要ですが、沼にハマってDIYをし始める人のための参考情報となります。
自宅のスイッチやコンセントの設置・交換などには電子工事士の資格が必要になります。電気工事士は1種・2種があり、作業範囲の概要は下図の通りです。
電気工事士でなければ従事してはならない作業は電線の接続や配線工事等です。詳細は「電気工事士法施行規則第2条」をご確認ください。
例えば製造現場においては、装置の電源ケーブルを分電盤に接続する作業にも資格が必要となります。
１－２－２．電気事業法
１－２．電気の規格
電気に関する規格を紹介します。
１－２－１．電気用図記号(JISC0617)
電気回路図を作成する時の記号の記法としてJISC0617がある。
JISC0617-1 電気用図記号－第１部：概説
JISC0617-2 電気用図記号－第２部：図記号要素，限定図記号及びその他の一般用途図記号
JISC0617-3 電気用図記号－第３部：導体及び接続部品
JISC0617-4 電気用図記号－第４部：基礎受動部品
JISC0617-5 電気用図記号－第５部：半導体及び電子管
JISC0617-6 電気用図記号－第６部：電気エネルギーの発生及び変換
JISC0617-7 電気用図記号－第７部：開閉装置，制御装置及び保護装置
JISC0617-8 電気用図記号－第８部：計器，ランプ及び信号装置
JISC0617-9 電気用図記号－第９部：電気通信－交換機器及び周辺機器
JISC0617-10 電気用図記号－第１０部：電気通信－伝送
JISC0617-11 電気用図記号－第１１部：建築設備及び地図上の設備を示す設置平面図及び線図
JISC0617-12 電気用図記号－第１２部：二値論理素子
JISC0617-13 電気用図記号－第１３部：アナログ素子
文字の略称としては下記参照のこと。
２．スイッチング（切り替え）
スイッチング※とは電気回路を切り替える部品です。
※正式名称かは分かりませんが理解しやすいのでこのように呼びます
スイッチングにより、小電流を用いて大電流を流したり、種類の異なる電源(AC/DC, 24/100/200V, 単相/3相)を切り替えることが出来ます。
２－１．リレー
リレーに関しては下記記事の通り。
理解用として動画は下図の通り。
２－２．トランジスタ
トランジスタは小さな電流を用いて接点を作ることで、別のラインから大きな電流を流すことが出来る部品です。これにより増幅機能やスイッチング機能を有します。
トランジスタは半導体の組み合わせや構造によって特性が変わります。
バイポーラ型トランジスタ
ユニポーラ型トランジスタ（電界効果トランジスタ）
フォトトランジスタ
サイリスタ
下記仕様（スイッチング速さ、電流量、環境など）に応じて使う場所を選定します。
２－２－１．バイポーラトランジスタ
バイポーラトランジスタ(NPN型トランジスタ)の仕組みとして、図解は下図の通りです。詳細はYoutube動画を見れば理解できます。
２－２－２．FET：電解効果トランジスタ
FET（Field Effect Transistor）とは電界効果トランジスタです。
FETにおいて、マイコンでよく使用されるのがMOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)です。MOSはその構造が金属 (Metal)、シリコン酸化膜 (Oxide)、半導体 (Semiconductor) の順になっていることから、MOSと呼ばれています。
動作原理に関しては下記Youtubeが参考になります。
２－２－３．IGBT：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
IGBTとはMOSFETとバイポーラトランジスタの組合せであり、それぞれの良い特性を兼ね備えたパワートランジスタです。
２－２－４．サイリスタ
サイリスタは交流（AC）-直流（DC）機器のON/OFFスイッチとして使用され、特に高電圧、大電流向けで使用されます。
構造は下図の通りです。
２－３．フォトカプラ
フォトカプラとは、光信号を用いて入力から出力に信号を伝達できる素子であり、2つの絶縁された回路間で電気信号の伝送を可能にする半導体デバイスです。
フォトカプラは、受光素子の違いにより主に4種類に分類されます。
２－３－１．フォトリレー
フォトリレーは、入力側はLED、出力側にはフォトダイオードとMOSFETなどの素子を組み合わせ、それら2系統を1つの樹脂パッケージ内に封止して構成されています。入出力双方の回路は電気的に絶縁された状態となっていて、いったん光に変換した信号を伝えることで負荷を制御する仕組みです。
この仕組みのためメカリレーと比較して下記特徴を持ちます。
組み込まれている素子が極めて小さく、パッケージ全体もコンパクト
原理上、磁気干渉を受けないので多数のリレーを高密度に配置可能
メカリレーのように接点が物理的に動作することがなく、電磁気やノイズ、音や振動も発生しない
高速スイッチングにも対応でき、消費電力の面でも有利
フォトリレーの出力容量はメカリレーよりは小さくなる（高電圧／大電流用途に不向き）
２－４．電磁接触器（マグネットコンタクタ）
電磁石の吸引カにより接点を開閉できるもので、負荷の自動開閉用として使用される。過負荷保護が必要な場合は、別途保護装置が必要である。
２－５．電磁開閉器（マグネットスイッチ）
電磁接触器（マグネットコンタクタ）にサーマルリレー（熱動形過負荷継電器）を物理的に組み合わせたものが電磁開閉器です。
３．蓄電
３－１．コンデンサ
３－２．キャパシタ
３－３．バッテリー
４．整流
４－１．ダイオード
５．電気・電源の変換
５－１．変圧：トランス
５－２．パワーサプライ
５－３．インバータ
６．スイッチ
スイッチは電気回路の接点をON/OFFする装置です。スイッチには多くの種類があり、下記のようなものがあります。
押しボタンスイッチ
切り替えスイッチ
トグルスイッチ
セレクタスイッチ
カムスイッチ
マイクロスイッチ／リミットスイッチ
光電スイッチ／近接スイッチ
センサスイッチ
温度スイッチ（サーミスタ、感熱素子）
圧力スイッチ
レベルスイッチ
７．表示・警報
７－１．ランプ
７－２．表示灯
７－３．ブザー・ベル
８．安全装置
８－１．配線用遮断器（ブレーカ：MCCB）
８－２．カバー付きナイフスイッチ
８－３．ヒューズ
ヒューズとは電気回路に過大電流が流れたとき、自ら溶断して回路を遮断して機器を保護する部品です。
９．ー
１０．センサ
１０－１．温度センサ
１０－２．圧力センサ
１０－３．流量計
１０－４．レベル計（液面計）
１０－５．濃度センサ/湿度計
１０－６．距離センサ
１０－７．人感センサ
１０－８．赤外線リモコン受信センサ
別添
別添１．参考店舗
福岡
大阪
https://www.sengoku.co.jp/shop_osaka.html
東京
あとがき
全部書いてからだと発効までに時間がかかるため、先出し
履歴
2024年6月1日：初版発行