Rは、所謂抵抗です。電流を通しにくい素子です。
Lは高い周波数は通しにくくて低い周波数はよく通す素子です。
Cは低い周波数は通しにくくて高い周波数はよく通す素子です。
( ﾟ∀ﾟ)つかこの辺は激しくｷｿですからまぁ（ｒ
一言で言うと電流を通しにくい素子ですね。使ってる材料とか作り方によって色々種類有りますが省略。 単位はΩ（ｵｰﾑ）。大きい方が電流を通しにくいです。 電圧=R*電流 が成り立ちます。この式もまぁ有名なんでみんな知ってると思いますが、ちゃんと覚えてｸﾀﾞｻｲ。 回路では最重要の式ですので。
このRって素子は単純な割には色々使い道がありますね。以下列挙。
- 電流制限 電圧が決まってれば、R使って電流を制限できるわけです。例えばﾀﾞｲｵｰﾄﾞとかですね。 まぁRの一番簡単な使い方ではないでしょうかね。
- 電圧分割 電圧を、2つ以上のRで決まった比率に分割出来ます。ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの増幅回路とか、ｱﾅﾛｸﾞ分野では山程使いますね。 まぁﾛﾎﾞｺﾝみたいなﾃﾞｼﾞﾀﾙ的な回路ではあんまり使わないんではないでしょうか。
- EX. 終端 長い配線とかの最後に、ちょっと小さめのRを付ける事があります。長い配線ってﾉｲｽﾞ乗りやすいですから、 配線全体のｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ下げてﾉｲｽﾞが乗りづらい様にする訳ですね。
- EX. 電流を電圧に変換する 文字通りです。電流とRが決まってれば、電圧も自動的に決まりますね。電流制限と逆な訳です。 ﾌｫﾄﾀﾞｲｵｰﾄﾞとか、出力が電流とか言う捻くれたｾﾝｻの信号を扱いやすい電圧に変換する時とかに使いますね。
他にも使い方はありますが・・・まぁこの辺にしておきましょう。面倒なので（ｒ
低い周波数を通しにくくて高い周波数を通しやすい素子です。単位はF（ﾌｧﾗｯﾄﾞ）で、大きいと低い周波数も通しやすくなります。 電流の通しにくさは抵抗と同じΩと言う単位で表します。但し記号はRでなくてZです。電圧=Z*電流と言う式が成り立ちます。 ZはZ=1/(2*円周率*流そうとする電流の周波数*C)で表せます。まぁそんなに深く考えなくて良いです。（何
Cには幾らかの種類があります。
左側が無極性型、右側が有極性電解型の記号です。てもこれは説明要りませんね。他にも無極性電解型とか、
半導体型（と言うかこれはﾀﾞｲｵｰﾄﾞか）があります。で、それぞれの種類の中でも又色々あります。以下列挙。
- ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻ
無極性型。一番使われるんじゃないですかね？外形は黄色や灰色の円盤形、青いﾓｰﾙﾄﾞ品、茶色で四角い表面実装品等。 表面実装型とか青ﾓｰﾙﾄﾞ品は積層型っつって、何層にも重なっててｻｲｽﾞの割に値が大きいです。 - ｱﾙﾐ電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ
所謂普通の電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ。使われる数はｾﾗﾐｯｸと良い勝負ですね。円筒形が多いです。殆どは極性有りますが、無極性型も有り。 ｻｲｽﾞの割には容量が大きいです。 その代わり、高い周波数（数10kHz以上とか）は通しにくいと言うｺｲﾂ本当にｺﾝﾃﾞﾝｻか?と思わせるような所もあり。 高い周波数が必要な所とかに使う時は、ｾﾗﾐｯｸと並列に使うとか、或いはﾀﾝﾀﾙと交換したりします。破裂すると臭いです。 数年〜十数年で劣化します。電化製品の故障原因としては、半田不良の次位に電解ｺﾝﾃﾞﾝｻの劣化が多いんじゃないですかね？ - ﾀﾝﾀﾙ固体電解ｺﾝﾃﾞﾝｻ
電解ｺﾝﾃﾞﾝｻで、ｾﾗﾐｯｸに近い周波数特性でｱﾙﾐ電解に近い容量があります。要はｾﾗﾐｯｸとｱﾙﾐ電解の間を埋める訳です。 材料のﾀﾝﾀﾙは希少品なので、最近ﾆｵﾌﾞに乗り換えようという動きがあります。このｺﾝﾃﾞﾝｻは化学的に不安定らしいので 破裂したり毒ガスはいたり（何 するらしいです。なった事無いので判りませんが。 - EX. 電気二重層ｺﾝﾃﾞﾝｻ
最近流行の奴です。電極に炭素使ってるらしいです。よく判りませんが、同じｻｲｽﾞのｱﾙﾐ電解ｺﾝﾃﾞﾝｻの10万倍位の容量があります。 最新型は携帯のﾊﾞｯﾃﾘｻｲｽﾞで700Fとか何とか。その他はｱﾙﾐ電解とそっくりです。但し耐圧が凄く低くて、簡単に破裂させられます（何 - EX. ｵｲﾙｺﾝﾃﾞﾝｻ
間に挟む絶縁体に油を使ったｺﾝﾃﾞﾝｻです。最近は使われていませんね。PCB含む物が有るので注意。昔のｵｲﾙｺﾝﾃﾞﾝｻは触らないようにしましょう（何 - EX. その他ﾏｲｶ・ﾏｲﾗ・ｴｱ・etc...
つか種類が多すぎて説明してられません(；´ﾟДﾟ`)
この素子も使い道が沢山あります。でも基本的にはRやLと組み合わせて使う事が殆どです。
- 電源ﾗｲﾝのﾃﾞｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞ（ﾊﾟｽｺﾝ） 電源の電圧が変化するのはﾀﾞﾒですよね。ICが誤作動したりとか。で、電圧が変化する=交流な訳です。ｺﾝﾃﾞﾝｻは交流を通す素子です。 つまり、電源にｺﾝﾃﾞﾝｻ入れれば、交流がｺﾝﾃﾞﾝｻ通って流れるのでICの電源に交流が流れない=電源電圧が変動しない様に出来る訳です。 本当はもっと面倒なんですが、詳しく語り出すと本1冊書けるので止めます。そんなに語れる訳じゃないし( ﾟ∀ﾟ)
- EX. 信号ﾗｲﾝのｶｯﾌﾟﾘﾝｸﾞ 電源と逆に、交流だけを通したい回路ってのがあります。例えば交流しか増幅出来ない増幅回路とか。そう言う時には、 信号線にｺﾝﾃﾞﾝｻ入れます。ｺﾝﾃﾞﾝｻは直流は通さない素子なので、そうすると直流がｶｯﾄされて交流だけが流れます。 これを応用して、ｵﾌｾｯﾄ付けたりする訳です。上の回路は、信号に1Vのｵﾌｾｯﾄ付けてる例ですね。
殆どの場合はRとかLと組み合わせて使うので、単体で使う使い方って言うのは殆どありません。つか厳密にはﾊﾟｽｺﾝもRとかLと 組み合わされてるんですよ。本当は。
ｺﾝﾃﾞﾝｻ・ｺｲﾙってのは部品の名前としてよく聞きますよね。んで、ｷｬﾊﾟｼﾀ・ｲﾝﾀﾞｸﾀって呼び方も聞くと思います。 結局どっちが本当なんですかｺﾗって話なんですが。要は、ｺﾝﾃﾞﾝｻ・ｺｲﾙは物理的な部品の呼び方で、ｷｬﾊﾟｼﾀ・ｲﾝﾀﾞｸﾀってのは 回路理論的な呼び方って事です。
( ﾟ∀ﾟ)これだけだと何なんだか判りませんね。つまり、普通CやLは、純粋にCとかLとして扱いますよね。 つまり、Cは高い周波数は全部通すと考えるし、Lには全然通さないと考えますね。が、現実の部品は、どうしても純粋なCやLにはなりません。 どうしても余計なRやLやCがどんな部品にも含まれます。すると、CやLが有る条件下で期待通りの特性を示さなくなるんですね。 この、余計なRLCを含めた部品をｺﾝﾃﾞﾝｻ・ｺｲﾙと呼び、こう云うのがない、理論通りの特性を示す理論的な素子をｷｬﾊﾟｼﾀ・ｲﾝﾀﾞｸﾀと呼ぶのが 通例ですね。
実際ｺﾝﾃﾞﾝｻでないｷｬﾊﾟｼﾀ成分とか、ｺｲﾙでないｲﾝﾀﾞｸﾀ成分とか有りますからね。 混ぜて使っても問題ないですが、機能を示す時はｷｬﾊﾟｼﾀ・ｲﾝﾀﾞｸﾀ、部品そのものを呼ぶ時はｺﾝﾃﾞﾝｻ・ｺｲﾙと言い分けた方がﾌﾟﾛっぽいです（何
書くの久しぶりで何書きたかったのか覚えてないのは置いておいて説明に入りますか。
で、ﾏｼﾝは完全無線だからﾊﾞｯﾃﾘを積まないとならん訳です。ﾊﾞｯﾃﾘにも色々ありますが以下列挙。
- マンガン乾電池
( ﾟ∀ﾟ)乾電池と言ったらこれ。充電不可。性能はお察し下さい。 - アルカリ乾電池
重さまで考えると実は出力はNi-Cdとﾀﾒ張れる位優秀だったりする。でも充電不可( ﾟ∀ﾟ) - Ni-Cd充電池
充電池では一番多い型。扱いが比較的簡単で、内部抵抗が小さく大電流が取り出せるので比較的よく使われる。最もよく使われる。但し化学電池でﾒﾓﾘ効果を起こすので充電する時は多少注意が必要。 - Ni-MH充電池
容量を大きくしてその分内部抵抗が増えたNi-Cdとほぼ同義。電流重視ならNi-Cd、容量重視ならNi-MHか。大抵ﾒﾝﾄﾞｲのでどっちかに統一されるけど。Ni-Cd用充電器では兼用出来るのが多い。 - 鉛蓄電池
湿式電池。重い代わりに容量がでかい。湿式なので密閉型を買わないとロボコン用途では危険( ﾟ∀ﾟ)。内部抵抗はそんなに小さくない。因みに完全放電させるとあの世に逝くので常に継ぎ足し充電しなければならない。Ni-CdやNi-MHとは全く扱いが異なるので注意。電流リミッタ付の定電圧電源で簡単に充電出来たりする。 - Li-ion充電池
軽い割には大容量。マンガン並の軽さでNi-MH並みの容量か？（何 但し扱いが非常に難しく、放電・充電方法を間違えると即逝く。特に充電は注意。安全回路内蔵していないセルむき出しの奴は命が惜しいなら手を出さない方が無難。専用の充電器必須。
Bi-Trってのは所謂普通のトランジスタです。俺FETすっごい好きなのでわざと区別してみました。どうでも良いですねえぇ。
基本的な半導体、ダイオードとトランジスタです。以下図記号。
左端がダイオードです。次はLEDっつって光るダイオード。次の2つがトランジスタです。電流の向きと端子名を示してあります。
で、ダイオードってのは一方向にしか電流を通しません。さらに、電流が流れてる時の端子間電圧がほぼ一定になります。トランジスタはﾍﾞｰｽの小さい電流を大きいｺﾚｸﾀ電流に増幅する素子です。トランジスタが2種類有るのは電流の流れる向きが違うからです。
ロボコンで普通のダイオードを使うのは希なので此処では割愛。逆によく使うであろうLEDについて。基本回路を以下に表示。
はい此処で注目。豆電球と違ってR入ってますね。これが無いとLEDが萌え燃えます。何故か。
ダイオードってのは電流を流すと端子間電圧がほぼ一定になります。つまりどー言うことかというと、電流を流すと見境無く流そうとします。意味判りませんね。乱暴に言えば、此奴らは拘りが強くて「俺の両端の電圧は〜Vだ。それ以上は認めない。それ以上電圧掛けようとするなら俺は自分が燃えてでも電流を沢山流して電圧を下げる。」とこー言う訳です。で、電源と直結すると、電源：「俺の出力は(ﾟ∀ﾟ)Vだてめぇら従え」D：「うっせーﾎﾞｹ俺の両端は(´_ゝ`)Vよりでかいのは認めねぇｺﾞﾙｧ」電源：「電流流しまくって電圧上げてやんぞﾓﾙｧ」D：「電流流しまくって電圧下げてやんぞｳﾙｧ」っつー感じで電流がガンガン流れてどっか燃える訳です。
で、そこで此奴の登場ですR：「ﾏｧﾏｧﾁﾐ達ﾎﾞｷが間に入って電圧差を吸収してあげようじゃないか」と。まぁそう言う訳です。
さて実際LED使う場合にはRの大きさを決めないといけませんね。で、LEDは電圧に異常な拘り見せますが実は電流も最適範囲ってのがあります。我が儘ですね。で、Rは電源とLEDの電圧差を吸収して尚かつ電流がLEDの最適範囲になるように設定しないといけません。具体的には、電圧差分の電圧がRに掛かった時にLEDの最適範囲の電流が流れる大きさにします。電源が5V、LEDの順方向降下電圧が2V、最適電流が10mA前後とすると、電圧差3Vが掛かった時に10mA流れる抵抗値にすればいいから、つまり300Ωですね。あ、ダイオードの決まった電圧のことを順方向降下電圧と言います。
因みに赤外線LEDなんかだと、出力を増やすためにわざと最適範囲以上の電流を流すことがあります。なのに何故LEDは逝かないのか。LEDの最適電流ってのは大抵発熱の問題から一番上が規定されてます。つまり発熱を減らせば電流沢山流せる訳です。で、通信に使う赤外線LEDだとパルス信号で発光するので休み時間がある分、発光する時に無理が効くんですね。単純に言って光ってる時間が半分なら電流は倍まで、光ってる時間が10%なら電流は10倍まで。まぁパルス発光の時の電流の最大値を規定してるLEDが殆どなので、詳しくは使うLEDのデータシート読んでくだしい。
さて、ここらで実際にﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ使う方法を示します。ここではﾛﾎﾞｺﾝで使うであろうｽｲｯﾁ的な使い方に限ります。ｱﾅﾛｸﾞ増幅したいというﾏｿﾞな方は次節が完成するまで永久にお待ち下さい( ﾟ∀ﾟ)
で、まずﾄﾗﾝｼﾞｽﾀをﾃﾞｼﾞﾀﾙ的に使う場合の等価回路に見えなくもない物を示します。
ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀをｽｲｯﾁとして捉える時に限りこの等価回路らしき物は有効です。
さて図を見て貰えば判りますが、BとEの間にﾀﾞｲｵｰﾄﾞが入っています。そしてCとEの間には降下電圧がない理想ﾀﾞｲｵｰﾄﾞとｽｲｯﾁが入っています。ここで、B-E間のﾀﾞｲｵｰﾄﾞに電流を流している間だけｽｲｯﾁが入るようになっています。実際の使用例を以下に示します。
ｽｲｯﾁを入れる為にはB-E間のﾀﾞｲｵｰﾄﾞに電流を流せば良い訳です。で、ﾀﾞｲｵｰﾄﾞには電流制限のための抵抗必要なのは上に書きましたね？なので5kΩの抵抗がﾍﾞｰｽに入っています。次出力側も此処ではLED繋いでるので電流制限のために抵抗を入れています。
( ﾟ∀ﾟ)簡単ですね。因みにこのｽｲｯﾁを高速で使いたい場合、ﾍﾞｰｽの抵抗に並列に20pF位のｺﾝﾃﾞﾝｻを入れましょう。理由は説明ﾒﾝﾄﾞｲから省略('A`)
次間違ってる例
( ﾟ∀ﾟ)これたまーに見掛けますが間違っています。何故か。まずMPUから+5Vの信号が来ます。するとB-E間に電流が流れます。するとｽｲｯﾁがONになってEの電圧がCの電圧と等しくなります。するとB-E間に電位差が無くなって電流が流れなくなります。するとｽｲｯﾁが切れて以下略
実際にはｱﾅﾛｸﾞ的なｽｲｯﾁなので半分入った状態になります。すると半クラッチと同じ感じでﾄﾗﾝｼﾞｽﾀに負担掛かる上に出力が下がります。下手すると燃えます。気を付けましょう。
( ﾟ∀ﾟ)FETです。FieldEffectTransistor。電界効果ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ。大好きです。えぇ。FETはﾓｰﾀなんかの駆動でよく使われます。何故なら電力のﾛｽが小さいから。例えばﾓｰﾀ出力の3%ﾛｽするとして100Wのﾓｰﾀならﾄﾗﾝｼﾞｽﾀだけで3W発熱する訳です。ﾊﾟﾜｰFETで一般的なTO-220ﾊﾟｯｹｰｼﾞで放熱板無しで3W発熱すると温度が150℃位上がって壊れます。まぁそれ位電力ﾗｲﾝのﾛｽは小さくても無視出来ません。ﾓｰﾀの電力ﾗｲﾝにｽｲｯﾁとか信じられません（何
で、ここではﾓｰﾀ駆動に使うMOSFETのみを扱います。以下図記号。
左側がNch、右側がPchです。FETというのは、ｹﾞｰﾄ−ｿｰｽ間電圧によってﾄﾞﾚｲﾝ−ｿｰｽ間電流を制御出来ます。ｹﾞｰﾄに止め線付矢印方向に電圧を掛けると普通の矢印方向に電流が流れます。MOS型の場合ｹﾞｰﾄには絶縁膜が入っていて電流が流れません。流す必要がありません。電圧でスイッチング出来るからです( ﾟ∀ﾟ)どんな大電流でも電圧だけで制御出来るので前段のﾄﾞﾗｲﾊﾞが簡略化出来、それによってさらにﾛｽが減ります。普通のﾊﾟﾜｰﾄﾗﾝｼﾞｽﾀは増幅率が100以下位しかないので100A流そうとすればﾍﾞｰｽに1A以上流す必要があります。FETなら一瞬100mA程度流すだけで済みます。
因みにNchとPchの違いは、電流を流す方向とｹﾞｰﾄに掛ける電圧の向きです。NchはSに対してGの電位が高くなるように電圧を掛けると、DからSに向かって電流が流れ始めます。逆にPchだと、Sに対してGの電位が低くなるように電圧を掛けると、SからDに向かって電流が流れ始めます。
さてFETをスイッチとして使う使い方ですが、普通のﾄﾗﾝｼﾞｽﾀとほぼ一緒です。FETをｽｲｯﾁとして扱う場合の等価回路のようなものは次の通りです。
GとSの間にｺﾝﾃﾞﾝｻが入ってますね。このｺﾝﾃﾞﾝｻを充電することによってｽｲｯﾁが入ります。普通ﾓｰﾀやﾘﾚｰなんかの誘導性負荷を駆動する時はﾀﾞｲｵｰﾄﾞ入れるんですが、一般的にﾊﾟﾜｰMOSFETには図の通り予めS-D間に大電流に耐える寄生ﾀﾞｲｵｰﾄﾞがあるので不要です( ﾟ∀ﾟ)
この図も当然ｽｲｯﾁとして扱う場合のみ有効なんですが、MOSFETをｱﾅﾛｸﾞ的に使うって言うのは殆ど無いので気にしなくても良いです。
次、実際の使用例。
非常にシンプルです。FETを使えば、540をﾏｲｺﾝの出力で簡単に駆動出来ます。
同じ事をﾄﾗﾝｼﾞｽﾀでやろうとすると、
こうなってしまいます。というかこれでもFET使った時の1/4位しか電流流せません( ﾟ∀ﾟ) ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀが2つ使われているのは、ﾊﾟﾜｰﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの電流増幅率が低いためﾏｲｺﾝで直接ﾊﾟﾜｰﾄﾗﾝｼﾞｽﾀを駆動出来ないからです。さらにﾓｰﾀは誘導性負荷なので大電流に耐える外付けﾀﾞｲｵｰﾄﾞも必要になります。