ラズパイでパトライトを動作させる外部接点容量について

初めてのラズパイに挑戦中です。外部接点容量なるものについて教えて下さい。

ラズパイでSRD-05VDC-SL-Cという４連リレーを作動させ、パトライトの回転とブザーを制御させます。
目的となる動作は既に実現できました。

お聞きしたいのはパトライトの外部接点容量についてです。
取説にはこのよう書かれておりました。

耐圧　45V以上
電流容量　300mA以上 （ブザー部）
電流容量　 50mA以上 （回転灯部）

これはどのように見れば良いのでしょうか？

パトライトは100V駆動で回転部が２段＋ブザー。
同時に動かす際は50mA＋50mA＋300mA＝400mA？

ラズパイで動作させるのに余裕があるのか足りないのか。
Raspberry Piの仕様の理解が必要？
どこを見れば良いのかご指導よろしくお願いいたします。

質問者からの補足コメント

• 使用している物はNo.4の方にご指摘頂いたものです。
  このボードを見ると抵抗２つ、ダイオード、トランジスタ、その他と思われるものがついています。
  もしかしてこのボードならそのままGPIOを繋いでも使える！？
  
  なおダイオードの意味が分かりました。
  中学校で習ったモーターの逆起電力ですね！

  No.5の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2019/04/25 16:18

• 

  皆様ありがとうございます。
  おかげさまで問題が解決するだけでなく周辺のことも学ぶことができました。
  
  ベストアンサーはほんとーーーーーに迷ったのですが
  詳しい仕様書の読み方を教えてくださったxpopo様にさせて頂きました。
  他の方も本当にありがとうございます。

    補足日時：2019/04/30 09:36

No.5 ベストアンサー 回答者： xpopo 回答日時： 2019/04/25 15:22

＞お聞きしたいのはパトライトの外部接点容量についてです。

＞取説にはこのよう書かれておりました。
＞
＞耐圧　45V以上
＞電流容量　300mA以上 （ブザー部）
＞電流容量　 50mA以上 （回転灯部）
＞
＞これはどのように見れば良いのでしょうか？

回答＞＞まずリレー、SRD-05VDC-SL-Cの仕様を確認します。このリレーの仕様は　http://www.circuitbasics.com/wp-content/uploads/ …　に記載されてます。　まずリレーコイルを駆動する定格電圧は型名の　-05VDC-　より　５V　であることが分かります。
次に、リレーコイルを駆動するのに必要な電流は仕様書の　6. COIL DATA CHART (AT20℃)　の下の表から　Coil Sensitivityの項目でSRD(High　Sensitivity)の右側の　Coil Voltage Code(VDC)の欄の
05を探してその横の方の　Nominal Current(mA)の値が必要な電流は　71.4mA　になります。
　次にリレーの接点の仕様ですが、仕様書の　7. CONTACT RATINGの表に記載されてます。お使いのリレーの型番からFORM C であることが分かりますのでFORM Cの欄がこのリレーの接点の仕様になります。パトライトは１００VACという事ですので、表から　抵抗負荷の場合は　10A　125VAC　が適用されます。パトライトの負荷電流は最大400mAという事ですのでリレー接点は十分すぎるくらいに余裕があるという事になります。電圧も45Vに対して125VまでOKという事になりますのでこれも余裕十分です。

　ところで、このリレーを動かすにはラズパイのGPIO直接では問題があります。GPIOの電気的な仕様はこちら（https://tool-lab.com/make/raspberrypi-startup-22/　）を参考にしてください。
問題はGPIOの電圧は３．３V　なのにリレーに必要なのは　５V　ですので電圧が足りません。
また、電流は　GPIOが流せる最大電流は　16mA　ですが　リレーに必要なのは　71.4mA　ですので電流も足りません。
　この対策としてはリレーの駆動にトランジスタを使用し、かつリレーを駆動する電源に別に５V電源を用意します。５V電源はラズパイの電源電圧が5Vですのでそれを使えばよいでしょう。
参考にトランジスタでリレーを駆動する回路を添付しておきます。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

データシートの詳しい読み方勉強になります！

後半部分も載せて頂いたページを読み、３割ぐらい理解できた気がします（汗

ラズパイのGPIOの電圧は3.3Vなのにリレーに必要なのは５V
ラズパイのGPIOの電流は16mAなのにリレーに必要なのは71.4mA
ぜ、全然足りない…

回路図はGPIOをリレーに直接繋ぐのではなく、
トランジスタをスイッチとしてワンクッション挟めの意味と理解しました。
まだR1やR2、D1の意味は１割ほどしか分かっておりません（泣

やはり動けばいいのではないのですね。質問してみて良かったです。

しかし回路設計のプロはこんなに難しいことをされているのですね…。
ただただ尊敬するばかりです。

お礼日時：2019/04/25 16:07

No.8 回答者： fakeflake 回答日時： 2019/04/26 10:32

ANo.2,3です。

今手元にある4chリレーモジュールがNo.6のお礼欄にあるリンクのもの（これは8ch）と同じ仕様だとすれば、そこから飛んだ先にある資料からさらに飛んだ先に回路図があり、JD-VCCのジャンパはリレーのコイル電源につながっていることになっていました。だからこれを引っこ抜けばリレーが動作しなくなります。思い当たる用途としては、ここにスイッチをつなげておくと、全てのリレーを強制OFFにできることでしょうか。

また回路図に制御入力の説明があり、

Input control signal voltage:
0V - 0.5V Low stage (relay is ON)
2.5V –5V High state (relay is OFF).

Input control signal LOW state current:
2.5V: 0.1mA.
3.3V: 0.18mA.
5V: 0.35mA

と書かれているので、リレー制御部分は最低2.5Vで動作することになっています。当然、3.3Vでも普通に動きます。それに3.3V動作での必要な電流は0.18mAだからGPIO直結でも余裕で動かせます。トランジスタを用意する必要はありません。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

どこに書いてあるのだろうと必死に探してみました。
飛んだ先の英語サイトにある圧縮ファイル内なんですね！
まさかこんな細かな情報までみなければ回路を組めないなんて…。
気軽に回路を楽しめるかも？なんて甘く考えていた自分が恥ずかしいです。

それにしても勉強になることばかりです。
fakeflake様、xpopo様、他の皆様も本当にありがとうございます！

お礼日時：2019/04/26 11:31

No.7 回答者： xpopo 回答日時： 2019/04/25 19:45

回答NO.5です。

下記補足コメントについてコメントいたします。

＞使用している物はNo.4の方にご指摘頂いたものです。
＞このボードを見ると抵抗２つ、ダイオード、トランジスタ、その他と思われるものがついています。
＞もしかしてこのボードならそのままGPIOを繋いでも使える！？

コメント＞＞このボードは入力に抵抗とLEDが直列に接続されてフォトカップラに入力されてます。そしてフォトカップラの出力は抵抗を介してNPNトランジスタのベースへ接続されてます。そのNPNトランジスタのコレクタにリレーのコイルのマイナス側が接続され、一方、リレーのコイルのプラス側はVCC端子につながってます。NPNトランジスタのエミッタはGNDに接続されてます。またリレーのコイルのプラス側とマイナス側の間にはダイオードが並列の接続されてます。このボードのGNDとVCCの間に５Vの電源を繋げればRaspberry PiのGPIOを直接接続して使えそうですね。

＞なおダイオードの意味が分かりました。
＞中学校で習ったモーターの逆起電力ですね！

コメント＞＞モーターの逆起電力とは違います。リレーのコイルはインダクタンスをもってます。インダクタンスに電流を流しておいてその電流を急にOFFすると、インダクタンスのOFFされる直前に流れていた電流を維持しようとして非常に高い電圧に跳ね上がります。ダイオードを入れておかないとその電圧がOFFになったトランジスタのコレクタに加わり、トランジスタは耐圧オーバーで破壊されてしまいます。ダイオードを接続しておけば、このインダクタンスのOFF時に発生する電圧（これを一般にLの逆起電力と呼ばれています）をVccへ逃がして電圧が跳ね上がるのを吸収して押さえてくれます。それでダイオードを並列の接続することでトランジスタを破壊から保護してるという訳です。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

ダイオードを入れておかないとトランジスタが破壊される件、理解できました。
色々調べたらこんなページもみつけました。
http://www.nteku.com/coil/coil_pulse.aspx

リレーやコイルも含め、電気回路は難しいです。
えらいものに手を出してしまったかも。

お礼日時：2019/04/26 02:14

No.6 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2019/04/25 16:56

そもそも、外部電源を使うの前提のボードのようですけど、

そうだとすると、ジャンパーピンは何のためにあるのかよくわからなくなりますね。
回路図か、説明書ほしいですね。

この回答へのお礼

こんなの見つけました
https://tosadenshi.co.jp/pdf/relay_module_8.pdf

６ページ目に
VCCとJD-VCCの両方に電圧を流さないとリレーが動作しないため、ジャンパピンは必ず装着して使用してください。
とあります。ご指摘の通り、何の為にあるのでしょうね…。

お礼日時：2019/04/26 01:54

No.4 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2019/04/25 15:00

https://www.amazon.co.jp/dp/B07BGWNY5P/ref=asc_d …

こういうものなら、右側のスイッチで外部電源（VCC）に切り替えることができそうな気配。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

まさにこのボードを購入しました！
JD-VCCとVCCのジャンパを外して、外部電源のJD-VCCに５Vをつなげれば安定する？の意味でしょうか。

お礼日時：2019/04/25 15:42

No.3 回答者： fakeflake 回答日時： 2019/04/25 12:18

ANo.2です。

> ネット検索すると電力が足りないとOSごと落ちてしまう

それは1つのACアダプタでリレーとラズパイとを共有してて、かつACアダプタの容量が足りてない場合の話です。

ラズパイも3B以降はACアダプタが2.5A推奨になり、2.1Aだと微妙なことがあるという話もよく見かけるので、そこにリレーの消費電流が乗っかるわけだから…

リレーのデータシートによれば5V動作時の消費電流は89.3mA（約90mA）、それが4つで360mAだけど周辺回路があるから400mA見なければ危ないでしょう。そう考えると2.5Aのアダプタでも400mAをリレーに取られたら、微妙と言われている2.1Aしか残らない計算になります。

ただしデスクトップを表示させずCUIで動かしたりヘッドレス運用している場合は、GPUが動かないので消費電流はかなり減るはずです。またUSBポートを無効化するのも節電効果があります（以下URL）。ただしネットワーク機能がUSB配下にいるので、USBを止めすぎると接続できなくなるし、ヘッドレス運用してる場合はそれ以降操作不能になっちゃうので、やりすぎ注意ってことで。

https://vogel.at.webry.info/201711/article_2.html

電源が足りなさそうだったら、もっと大きいACアダプタを用意するとか、リレーだけ専用電源を用意するなどの対策が必要です。

パトライトは5V電源じゃなくて多分24Vとかだろうからラズパイとは独立した電源から供給するはずだし、接点容量は余裕で足りてるから、そっちは無視していいです。

この回答へのお礼

ご指導ありがとうございます。

ものすごく勉強になります！データシートはそのようにみるのですね！

ラズパイは貰い物。古いと聞いております
調べたらB型（初期？）。でもHDMIがついています。
古いからこそ消費電力も控えめなようですね。

現在はテスト環境の為、アダプタなしのUSBハブで繋いでおります。
電源極貧状況で動いているのでACアダプタを使う本運用は余裕そうですね。

パトライトは100Vです。
ディスプレイを使わず、WindowsからCUIでいじっているのでそちらも大丈夫そうですね。

本当に勉強になります。ありがとうございます。

お礼日時：2019/04/25 12:55

No.2 回答者： fakeflake 回答日時： 2019/04/25 10:14

リレーを経由して動かしており、すでにマイコンからリレー動作ができているなら、注目すべきはリレーの接点容量だけですよ。

250VAC/30VDC 10Aだから余裕です。

https://bit.ly/2ZyNo6P

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます
ネット検索すると電力が足りないとOSごと落ちてしまうとの記事がありました
安定させて動作させる電力は？と疑問に思い質問させて頂きました

> 250VAC/30VDC 10Aだから余裕です。

50mA＋50mA＋300mA＝400mA=0.4A
10A以下だから余裕と判断すればよいのでしょうか？

お礼日時：2019/04/25 10:54

No.1 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2019/04/25 10:09

リレー側の規格の問題ですよね。

単独のリレーの場合は、
https://www.rlocman.ru/i/File/2018/02/21/SRD--T7 …
リレーを駆動させる十分な電力（0.36ｗ）がラズパイから供給されているなら、
出力接点側は、10A　250VACということで、問題はないように思います。

リレーを組み込んだボードを利用される場合については、説明書を参考にしてください。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます
私はラズパイ側の仕様とリレーの仕様の区別がついていなく恥ずかしいです（汗

ボード上にご指摘頂いたリレーが４つ並んでいる物を購入しました
ボードの仕様書？をネットで探してみます

お礼日時：2019/04/25 10:50