MOSFETを使った回路について

質問

いつもお世話になります。電子部品初心者ですがよろしくお願いします。
下図のような回路を作成しました。
１．通電し最初は機器からのALARM_ONで予想通りにリレーが作動します。
２．少し時間が経ってから再度確認すると、ALARM_ONでリレーがカチカチと連打してます。
３．その状態を何回か繰り返していると、ALARM_ONでリレーが作動しなくなります。
上記１～３の状態で機器からの電圧出力にバラツキはあまりまりません。

機器(ロガー)からの出力(実測）：通常4.5～4.9V、異常時0.01～0.02A
安定して１の状態を続けるためにはどのような対策を行うべきかご教示をお願い致します。

回答No.5

nowane4649 · ベストアンサー

保護接地とSignal GNDが導通しているかというのは関係ありません。

データロガーのALARM_ON端子があるコネクタには必ずGNDもしくはCOM・COMM(コモン)といった端子が必ずあるはずです。(でないと、ALARM_ONに対する閉回路が形成できない)
それをDC24V電源の-側端子とつなげれば簡単に動くと思います。

リレーのサージ対策は以下を参照。
https://www.fa.omron.co.jp/guide/faq/detail/faq02804.html
https://www.fa.omron.co.jp/selector/guide/03/

お礼

ご回答ありがとうございます。
教えていただいた通りにロガー GND端子とDC24V電源の(-)をつなぎ、コイルサージ対策としてリレーと並列に整流ダイオードを配線しました結果、問題なく作動させることができました。
ありがとうございました。

回答No.6

ohkawa3

回答(4)再出
何度も同じようなことを聞いて済みませんが、
データロガーのsignalGNDと、リレーを駆動するMOSFETのソースは、きちんと電気的に接続されているのでしょうか？
お問い合わせでは、この接続を回路図に表すことができていませんので、ご質問者さんは電気的に接続されているのか否かを確認できていないものと判断せざるを得ません。
繰返しで恐縮ですが、データロガーのsignalGNDと、リレーを駆動するMOSFETのソースがちゃんと接続されていることを確認してください。目視で電線を辿っても結構ですし、テスターで電気抵抗を確認することでも結構ですので、がちゃんと接続されていることを検証して、補足するようにお願いします。

回答No.4

ohkawa3

前のスレッド（https://mori.nc-net.or.jp/qa9628916.html）の回答(2)(5)です。
厳しいことを申し上げますが、今回貼っていらっしゃる図は前回と同じで、データロガー側のsignal GNDと、リレーを駆動する側のFETのソースの電気的な接続が描かれていません。このままでは、データロガー側から、リレーを駆動するFETのG-S間に信号が伝達できることを説明できません。
データロガーの仕様を確認して、データロガー側のsignal GNDと、リレーを駆動する側のFETのソースの電気的な接続関係がどうなっているのか、回路図上に表現しましょう。
このままの回路図では、様々な「不定愁訴」がおきたとしても、「グランドが繋がっていないから仕方がないですね」で終わってしまします。

前のご質問の際は、全くリレーが動かなかったけれども、何か状態を変化させたら通電初期だけはリレーが反応するようになったのでしょうか？ 全く状態を変化させていないのに、リレーの反応が異なったのでしょうか？
この程度の電気回路の動作であれば、きちんと回路接続さえすれば、「不定愁訴」が発生することはありません。きちんと信号が伝わる接続状態になっていないことが「不定愁訴」原因と推測っします。

補足

ご回答ありがとうございます。
「保護接地」と、アラームなどの信号出力の基準となる「signal GND」双方が電気的に接続されているかメーカーに問い合わせ中です。
最初の質問で書かせていただいた《なぜゲートに電圧をかけていないのにドレイン-ソース間が通電していまうのでしょうか？》について、https://mori.nc-net.or.jp/qa9629198.htmlで回答いただき、電圧をかけない≠オープンが分かりました。最初の想定通りに動いていないのではなく、ゲートに電圧をかけない＝オープン状態の認識が違っていたことがわかりましたので、再度最初の配線状態で、ゲートに機器より出力の5Vを繋ぎ、ドレインにDC24V(+)を繋ぎ、ソースにDC24V(-)をつないで、ALARMを作動させたら、ドレイン-ソース間の電流がとまりリレースイッチが切り替わりました次第です。

回答No.3

sailor

先のお答えにもありますが、こうした回路ではリレーに並列に逆方向に（図の回路図でならカソード（線ある方）が上）ダイオード（一般整流用でもスイッチング用でも適当なものでOK）を入れる必要があります。このダイオード（フライホイールダイオードと呼びます）を入れておかないと、FETがオフになった瞬間にリレーのコイルに生じた逆起電力（リレーの種類にもよるが場合によっては数百ボルトに及ぶ場合がある）によって、電源電圧とは逆方向に非常に高いパルスが発生するため、このパルスによってFETを破壊してしまう可能性があります。多分、今回の件では最初の一回目でFETがダメージを受けそのあとのチャタリングでとどめを刺したっていうところではないかと思います。

フライホイールダイオードを入れておけばリレーのコイルで生じた逆起電力はダイオードでショートされてEFTに害を及ぼすことはありません。これはリレー以外の誘導負荷（まぁ、コイルです）に対してトランジスタなどの半導体でスイッチングを行う場合はよほど特殊な場合を除いて入れるのがセオリーです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
逆起電力をあまく考えていました。そのせいでFETを破損していまったので以後は整流ダイオードをリレーと並列（逆方向）に配置いたします。

回答No.2

TIGANS

回答１追記です。

たぶん大丈夫だとは思いますが、
リレーを駆動するMOSには並列に、３０V以上のツェナードイオードを入れて過電圧保護をしたほうがいでしょう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-08040/
カソードがリレー側で、アノードがマイナス側です。

補足

度々すみません。
回答1補足の追記です。
機器内回路で5Vが10kΩと通って機器外に出力されていますので出力電流は0.5mA程度と思いますが、フォトカプラ選定時この0.5mAはどのように考えたらいいのでしょうか？

回答No.1

TIGANS

https://okwave.jp/qa/q9628916.html
で、
double_triodeさんが回答されているようにフォトカプラで接続するべきでしょう。
秋月電子で売っているようなフォトモスを使えば簡単です。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-08266/
入力は５ｍA程度流せばよく、出力は０，５A程度取れる。

入力側の抵抗を１ｋΩにして、ダイオードに位置に入れればいいだけ
出力側は、一応５６Ωくらいの抵抗を入れて接続するだけ。

補足

ご回答ありがとうございます。フォトカプラ性能についてネットで確認しました。とても有効な方法であることがわかりました。せっかく具体的な機器選定と数値まで回答いただいたなか申し訳ないのですが、ブレッドボードで使用したいのと、知識向上のため東芝セミコンダクター社のＴＬＰ２４１Ａで検討を行いました。
入力は10mA設定し機器から5V入力を行うので入力側抵抗=360Ω。出力抵抗の算出方法がよく分からず、ネットで調べた資料ではR=2kΩとありましたが、こんなに大きな抵抗が必要なのでしょうか？
また、出力側はDC24V電源(+)→抵抗器→リレー(並列に整流ダイオード)→フォトカプラ→DC24V電源(-)の配置でよいのでしょうか？抵抗器の位置はリレーの後でしょうか？
すみませんが、教えてください。