電源にはいくつかの種類があります。したがって、実行する内容に応じて適切な電源を選択する必要があります。これは、電源を適切に選択して接続する必要があるという意味ではありません。
代表的な電源の種類を以下に示します。
| 電源の種類 | 電源供給機能 | |
|---|---|---|
AC100V(AC) | AC電源 | 商用電源などの交流を発生する電源。 |
DC12V（直流） | 直流電源 | 電源は、一次電池や充電池などの直流電流を生成します。 |
| スイッチ電源 | 商用電源をスイッチング回路などを用いて直流に変換する電源です。 | |
| シリアル電源 | リニア電源の1つは、シリーズレギュレータを使用して商用電源を直流に変換します。 | |
| 基準電源 | 電源は、主電源電圧、温度、素子の変化などに関係なく、一定の電圧を生成します。 | |
デバイスが直流で動作するか交流で動作するかを確認することは非常に重要です。デバイスの接続は次のように動作します。 AC電源とDC電源 またはその逆の場合、デバイスまたは電源が損傷する可能性があります。 DC 電源が必要な場合でも、直列電源は線形であり、熱を発生するため、熱に弱いデバイスの近くでは使用しないでください。一方、スイッチング電源は発熱を防ぐことができますが、ノイズが多く発生するため、ノイズにより誤動作する可能性のある機器の接続は避けた方がよいでしょう。
さらに、デバイスが電圧変動の影響を受けやすい場合、または測定に安定した電源が必要な場合は、基準電源を使用する必要があります。実は基準電源は出力電圧を安定させるためのスイッチング電源としても使われています。
適切な電源を選択したら、動作範囲を確認する必要があります。 12 V で動作するデバイスを出力電圧 120 ～ 240 V の電源に接続する場合、問題が発生します。電源の出力範囲が、使用する電圧と電流をカバーしていることを確認する必要があります。もちろん出力が大きすぎると機器の破損につながります。実際に動作したとしても、パフォーマンス測定を行うための解像度が十分ではない可能性があります。
何よりも、電源について注意を払う必要がありません。接続時の負荷を確認することが重要です。接続される抵抗負荷、誘導負荷、容量負荷、LEDなどの負荷特性が目的に適しているかご確認ください。
以上のことに気を付ければ機材選びは大丈夫です。その後配線を接続しますが、高電圧や高電流を使用する場合、配線材の容量が不足する場合があります。電力が不足すると配線が発熱し、正確な測定ができなくなります。また、配線の絶縁体が溶けて、最悪の場合、発火する可能性があります。電流と電圧に適した電源コードを使用するようにしてください。
配線容量不足により発熱し、火災の原因となることがあります。
電流と電圧に適した導体を使用してください。
接続の際は極性を確認してください。理科の実験で使う豆電球など、極性を気にせず接続する電球もありますが、ダイオードなどは極性を逆に接続すると動作しません。多数の回路を接続する場合は、それぞれの回路の極性を確認しながら接続しないと正常に動作しません。
次に、回路をグランド(GND)に接続するかどうかを検討します。アースに接続することで電位差の安定化効果とノイズ低減効果があります。アースは通常、固定デバイスに使用されますが、場合によっては金属フレームである場合もあります。
ショートバー接続時の電位はグランド(GND)を基準とします。
接地されていない場合、電位は独立（フローティング）となります。
次に、装備の準備以外に注意すべき点を紹介します。おそらく、低電圧機器を扱うだけではないでしょう。高電圧機器を取り扱う場合は、作業環境に注意する必要があります。まず、ワークスペースには必要なもの以外は何も置かないでください。作業スペースに機器が乱雑に置かれていると、ミスの原因になったり、作業効率が低下したりする可能性があります。また、先ほど説明したように、電圧が高すぎると発火する可能性があります。このとき作業場に可燃物が放置されていると火災が発生します。火災に至らなくても絶縁皮膜が溶けると漏電や感電の危険があります。そのため、漏電や感電を防ぐために作業環境を整え、絶縁材や耐火材への取り組みが必要です。
万が一に備えて火災予防を考慮した方が良いでしょう。電気機器に関わる火災には、再通電による火災も含まれます。再通電火災は、電気機器に通電すると発生します。地震が発生すると停電が起こることがよくわかりますが、停電が復旧すると、倒れた電気ストーブが周囲の可燃物に引火します。職場では、特に機器が可燃性物質と接触する場合には注意してください。また、作業場が湿っていると漏電の危険性があります。
さらに、電気火災に対してさまざまな予防措置を講じる必要があります。また、ほこりの多いプラグをコンセントに差し込んだまま通電したときに発生する蓄積や、不適切な絶縁配線による電気的短絡によって発生することもあります。
電気火災を防止するために必要な措置を講じてください。絶縁不良の配線による監視や短絡は避けてください。火災や爆発の原因となる可能性もあります。
詳細については、「安定した AC 電源の供給」セクションを参照してください。
電源の電源スイッチを入れる前に必ず動作確認を行ってください。一人で作業する場合は別ですが、複数のメンバーで作業する場合は、配線箇所で動作している部品やショートしている部品がある可能性があります。したがって、事故を防ぐために、負荷を接続する前に総合点検と動作確認を行う必要があります。また、普段使用している電源ではなく、長年使用していなかった電源を接続する場合は、その電源の動作が適切かどうかを事前に確認する必要があります。電源の故障により定格電力に達しない場合や、整流不良によりリップルが発生する場合があります。また、不要な電圧変動や周波数変動が発生する場合がありますので、発生しないように注意してください。
電源のテストが完了し、職場の安全項目のリストがすべてクリアされたので、いよいよ電源出力スイッチがオンになります。ただし、運用前に確認が必要な項目がございます。たとえば、電圧と電流の設定を確認します。電圧や電流の設定が大きいままだと、接続機器に急激に高電圧が印加されてしまいます。試験内容にもよりますが、最初は電圧と電流を絞って徐々に上げていくのがおすすめです。電圧と電流を徐々に安全に増やすにはどうすればよいでしょうか?
一定の電流を流し続けながら徐々に電圧を上げていくCC制御と、一定の電圧を印加しながら電流を増やしていくCV制御があります。両方を組み合わせて動作する CV/CC コントローラーもあります。 CV/CCは細かい制御が必要ですが、安定した電力を供給する手段として非常に便利です。
それでも、実験によって機器や積載物が損傷する可能性があります。これを防ぐには、不要な電圧がかからないようにするか、電気が流れている場合は配線を切断して一瞬電流が流れないようにする必要があります。
たとえば、LEDに流れる電流がチップの最大電流値を超えないように制限抵抗を挿入します。車両で 12 V バッテリーを使用する場合、5 V の LED を 2 つ直列に使用すると、必要な電圧は 10 V、つまり 2 V 以上になります。この場合、この抵抗は 2 V (または 2 V 以上) に対応する制限抵抗を取り付けてください。より高い）。
制限抵抗の抵抗値は次式で計算されます。
抵抗値 = 電圧 -> 電流
そこで、流れる電流に応じて抵抗値の異なる抵抗を用意します。ダイオード（ツェナーダイオード）を使って電圧を制御する方法もあります。さらに、定格を超える電流が流れた場合に内蔵合金部品を溶断できるヒューズを内蔵することで、電流と電圧の両方を制御することができます。
Semiki の概要と詳細については、次を参照してください。 ACおよびDCプログラミングソース
