APDahlen Applications Engineer
「アイスキューブ」という用語は、産業制御およびオートメーションアプリケーションで一般的に見られるさまざまな制御リレーの非公式な呼び名です。アイスキューブ制御リレーは、制御盤の中で整然と並べられた小さな角氷のようなものです。一般的に透明なプラスチックで作られているため、この例えはさらに説得力があります。最後に、ソケット接続可能なリレーを非公式に分類します。代表的な例を図1に示します。
図1： さまざまなアイスキューブリレーをソケット付きとソケットなしで示します。
技術的なヒント： トラブルシューティングに数時間かかると、どのアイスキューブリレーも同じように見えてきます。おそらく最大の自己誘発的トラブルシューティングエラーは、間違ったコイル電圧のリレーを取り付けることです。これは即座にリレーの破壊につながります。さらに悪いことに、機器の動作の信頼性が低くなることもあります。例えば、間違った制御リレーは、将来システムが何らかの障害に反応しなくなるまで気づかれない可能性があります。この潜在的な問題に気付く1つの方法は、リレーのコイル電圧を黒の油性マーカで書き加えることです。
アイスキューブ制御リレーの使用目的は何ですか？
アイスキューブ制御リレーは汎用デバイスです。その用途の一部をご紹介します。
シンプルな制御
リレーロジックを使えば、さまざまな簡単な論理演算を行うことができます。ANDやORなどの組み合わせ演算は簡単に実装できます。より複雑なシーケンシャル演算は、リレーベースのメモリ回路を使用して実行することができます。この場合、各リレーのラッチ回路は1ビットの情報を保持します。歴史的には、複雑な回路はリレーベースの回路を使って構築されてきました。しかし、今日では、最も単純なリレーロジック以外についてはプログラマブルロジックコントローラ（PLC）やプログラマブルリレーが使用されます。
ドライ接点
ドライ接点は、ある機器から別の機器へのインターフェースとして機能します。「ドライ」という用語は、電気的に絶縁されていることを表す簡単な言い方です。この回路では、信号がリレーの接点を通過しますが、この接点は信号が発生した機器とは電気的にまったく接続されていません。
インターポージング
これは間違いなく、現代の制御システムにおけるアイスキューブリレーの最も重要な役割です。インターポージングという用語は、2つの回路の間に配置される制御リレーを表します。たとえば、インターポージングリレーは、PLCの24V DCソリッドステート出力を120V ACに変換し、大型モータスタータを起動できるようにするために使用されます。インターポージングリレーについてはこちら、モータースタータについてはこちらをご覧ください。
コンピュータ
お楽しみとして、アイスキューブリレーを紹介している動画1をご覧ください。DAVIAC-1コンピュータは何百ものリレーを備えています。それらが角氷（アイスキューブ）のように見えることに納得していただけますでしょうか？このコンピュータや類似のリレーベースのコンピュータに、より小さな「シュガーキューブリレー」が見られますでしょうか？
技術的なヒント： リレーは可動部品を持つ電気機械デバイスです。DAVIAC-1コンピュータの動画を見ながら、リレーが故障し始めるまでにこのようなコンピュータがどのくらい動作するか想像してみてください。実際の故障までの時間は状況に依存し、アーマチュアヒンジの物理的な摩耗と接点のアーク放電/孔食の2つの要因で決まります。このためリレー出力付きのPLCを使ってパネルランプを点滅させることはありません。リレーの寿命の大部分は、数週間の連続運転で失われます。
動画1： リレーベースコンピュータDAVIAC-1の動作映像
このコンピュータには何百ものリレーが搭載されており、その多くはアイスキューブリレーとも言えます。
アイスキューブ制御リレーを選ぶ際には、どのような注意が必要ですか？
コイル電圧
技術者は適切なリレーを選択するよう注意しなければなりません。ソケットを共有する多くのデバイスは同じように見えます。おそらく最大の危険は、間違ったコイル電圧のリレーを取り付けることであす。これは、電圧が混在しているシステムでは特に問題となります。複数のリレーを引き抜いて、間違った位置に戻してしまったという経験がどれほどあるでしょうか？
ロック機構
一部のリレーには、リレーをアクティブ状態にロックできる機械的ロック機構が搭載されています。これはトラブルシューティングには有効です。しかし、リレーを機械的にロックしたままにしておくと、意図しない結果を招くことがあります。このような自己誘発的なエラーを追いかけるために、何千時間もの工数が費やされているのだと思います。図2に示すリレーのうち2つが、この機械的ロック機構を備えていることに注意してください。
サージ抑制
リレーコイルOFF時に伴うフライバック電圧を適切に処理することが重要です。これは、コイルが半導体で駆動されている場合に特に重要です。たとえば、ソリッドステート出力のPLCは、フライバック電圧を適切に処理しないと損傷する可能性があります。
フライバック電圧を処理するには多くの方法があります。
- サージ抑制ダイオードがリレー本体に内蔵されているリレー内蔵型
- 図1に示すようなリレーソケットにダイオードを組み込んだソケット内蔵型
- 設置者がダイオードを外付けすることを前提とした外付け型。代表例はDC24Vシステム用の1N4001です。
リレーを慎重に見極め、適切なダイオード保護を備えたものに交換する必要があります。関連して、同様のLED表示付きリレーに交換することも試みるべきです。
図2： 右側の2つのアイスキューブリレーは、リレー接点の機械的ロック機構を備えています。
DigiKeyが提供する製品の中で、アイスキューブリレーを見つけるにはどうすればよいですか?
DigiKeyの検索バーから「アイスキューブ」という用語を検索すると、このフォーラムの投稿がヒットします。パワーリレー、2A以上で検索すると、より良い結果が得られます。この記事を書いている時点で、このカテゴリには27,000を超える製品情報があります。ソケット式またはDINレールマウントのデバイスを選択することで、「アイスキューブ」カテゴリに近づきます。これにより、分野が約9,000製品に制限されます。各リレーがこの口語的定義に当てはまるかどうかを判断するのはあなた次第です。
リレーを選ぶ際には、非常に多くの密接に関連したオプションがあるため、十分に注意してください。先に述べたように、例えばコイル電圧、ロック機構、ダイオード保護、LED表示などは重要であり、見落とされがちです。
おわりに
リレーは、現在も産業用制御およびオートメーションにおいて重要なコンポーネントです。「アイスキューブリレー」や「シュガーキューブリレー」という言葉は、小型リレーに関連する楽しい用語です。
特にコンポーネントに類似した呼び方がある場合は、フィードバックをお待ちしています。
ご健闘をお祈りします。
APDahlen
著者について
Aaron Dahlen 氏、LCDR USCG（退役）は、DigiKeyでアプリケーションエンジニアを務めています。彼は、技術者およびエンジニアとしての27年間の軍役を通じて構築されたユニークなエレクトロニクスおよびオートメーションのベースを持っており、これは12年間教壇に立ったことよってさらに強化されました（経験と知識の融合）。ミネソタ州立大学Mankato校でMSEEの学位を取得したDahlen氏は、ABET認定EEプログラムで教鞭をとり、EETプログラムのプログラムコーディネーターを務め、軍の電子技術者にコンポーネントレベルの修理を教えてきました。彼はミネソタ州北部の自宅に戻り、このような記事のリサーチや執筆を楽しんでいます。 LinkedIn | Aaron Dahlen - Application Engineer - DigiKey