リレーシーケンス（ハード）の問題の考え方を教えてください

質問

問題
１つのモメンタリの押しボタン、１つの表示ランプを使用して、１度押すとランプが点灯して指を離すとランプは自己保持、再度押すと消灯する回路の考え方を教えてください。
条件：リレーは何個使っても構いません。
出来れば解り易くリレーの数を最小限の使用でお願いします。

回答No.2

saru1234 · ベストアンサー

ANo.1です。

「課題ですか」とお尋ねしたのは、宿題等の丸投げであれば答え方を変えるためです。
(丸投げは禁止されてるので)

> 回路の考え方を教えてください。

私は普段は半導体の論理回路を扱っていて、リレーで作成した経験はありません。
そんな普段から使っているロジックシンボルで説明します。
これをリレーを使って実現する手段は次のステップで考えるといいと思います。

ただしこの方法は、リレーで実現する際にはチャタリングを考慮する必要が随所で生じるので、
効率悪い方法なのかも知れません。

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質問文にある論理回路の動作を確認します。

押釦　　離→０、押→１
ランプ　消灯→０ 点灯→１
とし、時系列で表すと

押釦　　００１１１０００１１１００ (以下繰り返し)
ランプ　００１１１１１１０００００
　　　　　　↑　　↑　　↑　　↑
　　　　　　1.　　2.　　3.　　4.

という具合になります。
ランプの点灯を確認すると、2.～3. はボタンを離しているのに点灯が継続しています。
つまり「点灯させる」事を記憶しています。
よく見ると、1. のタイミングで「点灯せよ」を記憶し、3.で「消灯せよ」を記憶しています。
それぞれ、次の変化点までは記憶が継続しています。

フリップフロップは、２入力の論理回路を２個タスキがけのように配線し、
記憶する機能を持たせたものです。１個のON/OFF 情報を記憶します。

Wikipedia フリップフロップ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%97%E3%83%95%E3%83%AD%E3%83%83%E3%83%97

の中の 「D型」回路を使うと実現できます。
CLK 入力は押ボタンスイッチで与えます。
D 入力は、自分のQバー出力をつなぎます。こうすると、Q出力が１だったら次の変化点で０に、０だったら１に、と
「必ず反転する」動作をします。
Q、またはQバーのどちらかでランプを点灯させます。

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ところで、実際の回路を作る際に注意点があります。
押ボタンスイッチもリレー接点もメカ接点ですから、ONする際にチャタリング(バウンス)が発生します。
押ボタンを１回押しただけなのに、チャタリングの為に数回押されたものとして動作してしまうことに
なります。
これの対策として「デバウンス回路」「チャタリングキャンセラ」のような回路を付加したりします。
リレー使用の場合、多数のメカ接点の全てにチャタリング対策が必要、というわけではないと思いますが、
それでも結構な手間になりそうな気がします。

また、最初の電源投入時に記憶状態がどうなるのかは不定なので、必ず消灯にしたければ
「パワーオンリセット回路」によって初期状態を確定させます。

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もっとよい方法があるかも知れません。

お礼

saru1234さんご回答ありがとうございます。
　ただ、私は半導体が解りません。すみません。
ですが、解り易く書いていただいたような、なんとなく解るような気がします。この機会に少し勉強してみます。
　あと、宿題ではありません。ただのリレーシーケンス初心者です。
ロジックシンボル等もいずれ勉強する予定でしたので頑張ってみます。
　全部含めて考えてみます。ありがとうございました。

回答No.1

saru1234

> 考え方を教えてください。

補足願います。
・これは課題ですか？
・以下の用語がわかりますか？
　　・フリップフロップ
　　・チャタリング

補足

回答ありがとうございます。
補足いたします。
　フリップフロップを完全に知っているわけではありませんが、押して保持再度押して解除「０を１　１を０」といった感覚で覚えています。違ったら教えてください。
　チャタリングも完璧ではありませんが、知っているのは実配線の回路を動作確認した際、設計ミス又は誤配線による２つ以上のリレーが交互にON,OFFを繰り返すものと思っていました。
　最後に課題ですか？に対しては、長い間、私が引っ掛かっている部分です。ハード（リレーなどの実在するもの）回路を組めない人はソフト（シーケンサプログラミング）は出来ない、及び考えられないといった意見より自分の思想を作ろう勉強しようと思っているところで質問させていただきました。以上です。