私は最近、ロータリースイッチを使用して3つのユニークな出力を互いに別々に制御し、各出力の個別の切り替え中に他の出力を妨害せずにスイッチの4番目のポジションで出力2と3をオンにする方法があるかどうかを尋ねられました。
これを達成するための私の最初の解決策は、1つの4ポジションロータリースイッチ、1つのnpnトランジスタ、2つのショットキーダイオード、1つの12VDCリレー、適切な抵抗を備えた3つの異なるLED、１つの1000オーム抵抗、1つの12VDC 500mA電源、および2.1x5.5mmのバレルコネクタの使用です。
回路の動作：設計の説明
最終の回路を、何が起こるのかを分析せずに見ると混乱する場合があります。上記の回路には、使用したすべての部品に品番が付けてあります。 つぎの各ステップで、ロータリースイッチを作動させたとき、この回路がどのように動作するかを説明します。
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ポジション１：LED1 単独
私が書いた「Xのマーク」は、連続性がないために電流が特定の方向に流れないことを示しています。 この場合、XはNPNトランジスタのあるところにある1つだけです。 R4には電圧または電流がないため、トランジスタをオンにすることはできません。 そのため、NPNを介してリレーに電流を戻すことはできません。 -
ポジション２：LED2 単独
電流が流れない場所を示す「Xのマーク」が増えます。 この場合もまた、NPNはオンにならず、リレーはこのポジションでは電力を受け取ることができないため、スイッチがオープンであり、電流を流すことはできません。
- ポジション３：LED3 単独
今回は、分岐パスはオープン状態のリレースイッチの反対側に進みます。 リレーに電力が供給されておらず、NPNはオンになっていないため、逆方向の電流を再びブロックしています。 また、ダイオードD2は、電流がリレーに逆流することをブロックします（ダイオードの逆方向ブレークダウン電圧は20Vであるため、問題はありません）。
- ポジション４：LED2 とLED3がともにON
ポジション4はさらに進んでいますが、説明するのは簡単です。 パス4は、ゲートを介してトランジスタを飽和させることによってNPNトランジスタをオンにします（選択したトランジスタは10mAで60のゲインを持ち、その前にある1K抵抗は電流を12mAの飽和保証電流に制限します）。 トランジスタがオンになっているため、電流はリレーを通過でき、リレーはJ1からの12VDCで作動します。 リレーコイルはオフになった後にキックバックする傾向があるため、ダイオードD1は単に保護用です。
電流はNPNトランジスタを通過してグランドに戻り、完全な経路を確保できます。 また、電流はダイオードD2に分岐され、LED 2および3を利用可能にする電圧を減らしても十分な電圧（ダイオードのVfは、1Aで450mV）があるために前に進みます。リレーが作動しているため、リレースイッチが閉じられます。 これにより、LED 2に電流が流れるようになります。電流は、ダイオードD2の後、LED 3に分岐され、同様に点灯します。
回路の機能を示す写真
ロータリースイッチのポジション1：
ロータリースイッチのポジション2：
ロータリースイッチのポジション3：
ロータリースイッチのポジション4：
部品表と共有カートリンク
| 数量 | Digi-Key 品番 | メーカー品番 | 1品目の値段 |
|---|---|---|---|
| 1 | KC14A10.001NPS-ND | KC14A10.001NPS | ¥666 |
| 2 | CMF500HY-ND | CMF55500R00FEBF | ¥74 |
| 1 | 993-1391-ND | PSAA06A-120L6-R-CR1 | ¥1,149 |
| 1 | 486-3381-ND | 4840.2201 | ¥213 |
| 1 | S1KHCT-ND | CFM12JT1K00 | ¥12 |
| 1 | 2N5550TARCT-ND | 2N5550TAR | ¥25 |
| 1 | 497-2493-1-ND | BAT41 | ¥55 |
| 1 | Z1229-ND | G6L-1P DC12 | ¥338 |
| 1 | 1N5817-TPCT-ND | 1N5817-TP | ¥37 |
| 1 | BC4161CT-ND | MRS25000C4300FCT00 | ¥34 |
| 1 | 365-1201-ND | OVLLB8C7 | ¥40 |
| 1 | 160-1659-ND | LTL1CHKGKNN | ¥43 |
| 1 | 160-1661-ND | LTL1CHKRKNN | ¥37 |
上記のすべての部品の小計費用は2,797円です。 基本的な22AWGソリッドコアワイヤを使用して、すべてを接続しました。 使用したパーツのリストへのリンクは次のとおりです。
ご参考ください。
https://www.digikey.jp/short/zptc40
設計用の部品の選択に関するクイックノート
特定の部品の選択に関していくつかの最後の説明をします。 回路内のすべての損失を考慮して、少なくとも500mAの電流を持つ12V電源を選択しました。 これは、回路で実際に使用されている量を十分に超えています。 2つのLEDが48mAを消費し、1Kの抵抗が12mAを消費するため、何かをすると75mA近くに、限界を押し上げることになることはわかっていました。 ダイオードの消費電流は非常に小さいため、電圧降下を無視しました。
リレーはコイルに約15mAを消費し、合計で75mAになり、トランジスタは最大約625mWしか処理できません（コレクターからエミッターへの電力をどんな方法によっても最大化することはできません）。 トランジスタの消費電力も非常に低くなりますので、これも無視しました。 私が選択した電源は、実験することを選択した場合に追加実験用に十分な余剰電力を残します。 また、実際には小さい最大電流で必要とする特定のコネクタを持つ電源は多くはないということも知っています（いくつかのパラメータでフィルタリングチェックを行いました）。
私が選んだNPNは、トランジスタを使って多くの回路を設計していないので、私にとってやや新しいものでした。 この部品は、冗長な安全性の選択です。 技術的にこの回路は、電流が逆流してもリレーを作動させない程度に電流と電圧を低下させます。 リレーコイルに逆流する電流を明示的に禁止（あるいは極端に小さく）したかっただけです。 たくさんの抵抗器を保有していましたので、都合の良いものを選択しました。
12mAは、典型的なNPNトランジスタを飽和させるのに典型的な電流量の範囲内と思われ、1Kオームは適切な値に思われました。 12mAレベル（トル）に近い電流レベルでゲインを持つトランジスタを見つけるために、いくつかの検索を行いました。 私が見つけたものは10mA、5Vで60のゲインを持っています。 私はこれが、12V電源からの12mAの電流がトランジスタを確実に飽和させるという要件を十分に満たしていると考えます。 他のすべての定格は、12Vの最大定格および最大消費電流を大きく上回っています。（Vce、Vceブレークダウン、600mAコレクター電流）
回路をキックバックから保護するために使用したダイオードは、一般的なショットキーダイオードです。 気をつけなければならないのは逆電圧だけです。逆方向に電圧がかかりすぎて、電流が流れ短絡が発生するのは望ましくありません。 コイルのキックバックは通常非常に高い電圧ですが、ダイオード自体に大きな損傷を引き起こすには速すぎます。 ダイオードは、キックバックを、他の敏感な部品を損傷する危険なレベルではなく、回路に存在する電圧に制限します。
もう1つのダイオードは、LED 2および3へのパスを提供するためにさらに考慮しました。電流と逆電圧に注意する必要がありました。 明らかに、2つのLEDにより多くの電流が必要でありましたが、低逆電圧による頭痛の種はありませんでした。 また、LEDがほぼ同じ明るさであることを確保するために、過度の順方向電圧降下を望みませんでした。 私が選択したショットキーダイオードの平均順方向電流は1A（必要以上）で、20Vの逆電圧は12Vを大きく上回り、最終的に順方向電圧は1Aでわずか450mVです。
スイッチとジャックについては、使用する電流と電圧を取り扱うことができることを確認する必要がありました。 どちらもこの回路に十分な容量があります。