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ホームサポートスイッチの基礎

今さら人に聞けないスイッチの基礎1

第1回 スイッチって何?

「スイッチ」って聞いてどういうイメージが浮かびますか?
日本語でスイッチ、昔風に言えば開閉器というと、おそらく「電源をONーOFFするもの」というイメージではないでしょうか。
これは決して間違いではありませんが、英語のswitchは、電源をON-OFFするというより、「何かを(急に)切り替える」という意味です。
電子部品としてのスイッチは電源スイッチ以外にも、この英語の意味のとおり、2つの回路を切り替える役目をするものもあります。

第2回 ONとOFFその1

豆電球の導線を乾電池のプラスとマイナスにつなぐと光ります。
こういう風に回路がつながった状態をON(状態)、導線を電池から離すと光は消えますが、これをOFF(状態)といいますね。
ON-OFFを日本語で言うと、「開閉」になりますが、ここでご注意!
ONが「開」でOFFが「閉」ではなくて、逆です!
「ONが閉」、OFFが「開」です。
そういう意味では開閉器ではなく、閉開器ですね。

第3回 ONとOFFその2

英語ではまた、ONの状態を回路が「閉じている」として、closeともいいます。
逆にOFFの場合は、回路が「開いている」ので、openです。
オープンサーキットというと、回路のどこかが断線しているという意味です。
スイッチの専門用語としてそれ以外に、スイッチがONになる動作をmake(メーク)、OFFになる動作をbreak(ブレーク)といいます。
スイッチの接点がくっつくのがメーク、離れるのがブレークです。

第4回 スイッチの起源

スイッチの起源は、おそらくモールス信号の打鍵器(あのトントンツーツーとSOS信号なんかを打つやつです)あたりが元祖ではないかと思います。
その後、ラジオが発明されると、真空管で作られたラジオに今のトグルスイッチと同じようなものが使われたようです。
そこから色々なスイッチへ発展していきました。

第5回 スイッチの種類

スイッチには、人間が操作するスイッチと、何かの動きを検出する検出用スイッチの2種類があります。
検出用スイッチは、このように扉の開閉を検知しているのが検出用スイッチです。
たとえば冷蔵庫の扉を開けると中の明かりがつきます。検出用スイッチです。
NKKでは、人間が操作するスイッチを製造・販売いたしております。

第6回 操作用スイッチの種類1

操作用スイッチは、人が触って操作するスイッチですから、主にその操作する部分の形状や動きに注目して分類されています。
操作用スイッチの種類としては、トグルスイッチ、ロッカスイッチ、押ボタンスイッチ、ロータリスイッチ、スライドスイッチ、キーロックスイッチ、タクティルスイッチなどがあります。

第7回 操作用スイッチの種類2

トグルスイッチの「トグル」は、帽子などをかける「止め釘」という意味です。
そう言われればスイッチから突き出したレバーがそんな感じですね。
ロッカスイッチの「ロッカ」は荷物を入れるロッカーではなく、ロッキングチェアの「ロック」という意味です。
その操作部の形状がロッキングチェアーの脚のところのように反っているのでこう言います。
波形スイッチとかタンブラースイッチとも言います。

第8回 操作用スイッチの種類3

押ボタンスイッチは一番おなじみでしょう。
文字通りボタンを「押す」スイッチです。
ロータリスイッチは、その名前の通り、回転することでON-OFFしたり、回路を切り替えたりするスイッチです。
アナログ回路用と、デジタル回路用のDIPロータリスイッチの2種類があります。
スライドスイッチは、操作部を「スライドさせる」ことで操作するスイッチです。
ロータリと同じくデジタル回路用のDIPスライドスイッチというものもあります。

第9回 操作用スイッチの種類4

キーロックスイッチは、「カギ(鍵)」を使って操作するスイッチです。
鍵を抜いてしまえばスイッチの操作ができなくなるので、そういうセキュリティが必要な機器で使われます。
タクティルスイッチは、メーカーによってはタクトスイッチ、タクタイルスイッチと呼んだりします。
基本的には押しボタンスイッチですが、パソコンのキーボードのキーのように、押すときのストロークが短く、また独特のクリック感(タクティルフィードバックと言います)があるものを言います。
タクティルは「触わった感じの」という意味です。

第10回 操作用スイッチの構造

スイッチの生命線は「接点」です。
接点には、動かない「固定接点」と、スイッチ操作によって動く「可動接点」の2種類があります。
可動接点が動いて、固定接点にくっついたり離れたりすることで、電気を流したり、切断したりします。
もっともポピュラーな構造はシーソー式といって、可動接点がシーソー状に動いて、固定接点にくっついたり、離れたりします。

第11回 スイッチの専門用語「投」

スイッチを「入れる」操作を、特にトグルスイッチをイメージしていると思われますが、英語ではthrowという動詞で表現します。
このthrowを直訳して「投」というスイッチ専門用語があります。
単投式、双投式、三投式などと使います。
この場合、「投」はそのスイッチが制御している回路の数をいいます。
スイッチを「入れる」回路が何個あるかということです。

1回路だけが単投式、2回路をそれぞれON-OFFできるのは双投式です。
ON-OFFのスイッチは一投式です。
ON-ONというスイッチは双投式です。
ON-ONというとOFFが無いようですが、ON-OFFが2つ逆向きに組み合わさったと考えてください。
実際に双投式のスイッチは、単投式スイッチとしても使うことができます。

三投式はON-ON-ONという三回路を制御できるちょっと珍しいスイッチで、トグルスイッチとスライドスイッチに品揃えがあります。
赤青黄色の信号機の切り換えをイメージしてください。

第12回 スイッチの専門用語「極」

これも一つのスイッチが制御できる回路の数のことを指しますが、一つのスイッチが「同時に」制御できる回路の数を「極」といいます。
たとえば、音楽プレーヤーでステレオの右信号と左信号を同時にON~OFFしたい時は「2極」のスイッチを使います。
特に電源用スイッチでは、2極のスイッチのことを「両切り」と呼んだりします。
3回路や4回路同時に制御できるスイッチがあり、それぞれ3極、4極のスイッチとなります。

第13回 スイッチの専門用語「極と投」

「投」と「極」は組み合わせて使って、スイッチを指定します。
一番単純なON-OFFのスイッチは、スイッチが制御している回路は1回路、同時に制御している回路も1回路です。
このタイプのスイッチを単極単投式のスイッチといいます。
英語では極がPole、投がThrowですから、単極単投はSingle Pole Single Throw、省略してSPSTと呼びます。
投と極がそれぞれ2つある場合は、2極2投ですが、通常2極双投式と呼びます。
英語ではDouble Poles Double Throws でDPDTです。
他に単極双投、3極双投など色々な組み合わせがあります。

第14回 スイッチの専門用語「極と投」

単極のスイッチで、単投式は足=端子の数が2本です。
双投式(ON-ON)は足の数が3本です。
2極双投だと、3X2で6本足になります。
なお、スイッチの中で、端子の数がもっとも多いのはロータリスイッチですが、ロータリスイッチの場合だけ、「極」と「投」を使わないで、「回路」と「接点」を使います。
3極3投式のスイッチはロータリスイッチでは3回路3接点のスイッチということになります。

第15回 スイッチの専門用語「オルタネートとモーメンタリ」

主に押ボタンスイッチで使われる用語ですが、「オルタネート」と「モーメンタリ」という用語があります。
「オルタネート」は、「交代する」という意味で、の意味の通り、スイッチのボタンを押す度に「ON」状態と「OFF」状態が入れ替わるタイプです。
昔はこのタイプが多かったですが、最近は「ロック式」といって、「ON」の時は、ボタンが押し込まれた状態でロックされ、もう一度押すとロックが解除され元の高さに戻るものが多いです。
これは「オルタネート」の「ロック式」になります。
他に、押ボタンスイッチで一番多いのは、押している間だけ「ON」または「OFF」になるもので、「モーメンタリ」といいます。
「モーメンタリ」は「瞬間の」という意味で、その意味の通り「押している瞬間だけ」「ON」または「OFF」になります。
「モーメンタリ」タイプは、トグルスイッチに(ON)や<ON>と書かれてあれば、それはモーメンタリの意味です。

第16回 スイッチの専門用語「N/OとN/C」

モーメンタリの押ボタンスイッチには、2種類あります。
操作部=ボタンに力を加えていない時にオープン(=開、OFF)な状態のスイッチをノーマリー・オープン(N/Oと略します)のスイッチといいます。 日本語では「常時開」です。
その逆に、操作部=ボタンに力を加えていないときにクローズ(=閉、ON)な状態のスイッチをノーマリー・クローズ(N/Cと略します)のスイッチといいます。
3つの端子があるスイッチでは、共通端子以外に、N/Cの端子、N/Oの端子と別になっていて、機能が選べるようになっている場合もあります。
この場合、共通端子とN/Oの端子を使えば通常はOFFになり、共通端子とN/Cの端子を使えば通常はONになります。

第17回 スイッチの専門用語「ショーティングとノンショーティング」

その他の用語として、主にロータリスイッチとスライドスイッチの場合に、「ショーティング」と「ノンショーティング」というのがあります。
2つの固定接点の間を、移動する接点(可動接点)が動くとき、2つの固定接点を一度つなぐ(ショートさせる)ように動くのか、それとも可動接点が動く時に一度どちらの接点にもつながらない状態(ノンショーティング)になるのか、という違いです。
ショーティングのスイッチは、テスターの切り換え回路などの場合に、スイッチのどちらの接点にもつながらない状態になると、高電圧が測定回路にかかってしまう、といった場合に使われます。
ショーティングのスイッチは、他に「メーク・ビフォア・ブレーク」ともいいます。
ノンショーティングは、「ブレイク・ビフォア・メーク」です。
それぞれ(接点が)「離れる前にくっつく」、「くっつく前に離れる」です。

第18回 スイッチの専門用語「ポジション」

トグルスイッチで、スイッチのレバーの動く位置が2箇所のものと3箇所のものがあり、それぞれ「2ポジション」「3ポジション」のスイッチと言います。
「投」と「ポジション」は似ているけれども違います。
同じ単極双投のスイッチでも、「ON-ON」の2ポジションのものと、「ON-OFF-ON」の3ポジションのものがあります。

第19回 スイッチの機能動作の種類

トグルスイッチのMシリーズには、単投式、双投式といった機能動作で分類すると、1、2、3、5、8、9形、さらに特殊回路として0、08、09と全部で9種 類もあり、多彩なご要望にお応えしています。
1形は「ON-OFF」(単投式)、2形は「ON-ON」(双投式)、3形は「ON-OFF-ON」(双投式、3 ポジション)、5形は「ON-」(<>はモーメンタリ)といった具合です。
詳しくはカタログをご覧ください。

第20回 スイッチの操作部その1

スイッチの操作部は、人が直接触れるところですから、色々な好みがあり、それに応えるために、多種多様なものが製品化されています。
トグルスイッチでいえば、標準「バット」(その形状から英語ではトグルスイッチのレバーは"bat"といいます。野球のバットと同じです。)以外に、レバーキャップをつけたもの、短いもの、長いもの、フラットレバー、その短いもの、ちょっと変わったものではレバーロックといって、レバーの上部を上に持ち上げるようにしないと操作できないものもあります。誤操作防止用です。
またレバーの所ではなく、パネルに取り付けるブッシング部分を太く大きくした、ラージブッシングタイプというものもあります。
ちなみに、このブッシング部のネジですが、mmピッチになっているものと、インチピッチになっているものの両方があります。
日本向けに販売されているものはミリピッチです。

第21回 スイッチの操作部その2

ロッカスイッチの操作部の場合、横から見てTの字やYの字を逆にしたようなものがあります。
「パドル」スイッチと呼ばれます。舟をこぐ時の「櫂(かい)」の意味です。
ロッカスイッチの場合の誤操作防止には、間違って手などが触れたときにスイッチが動くことを防止する目的の「バリア」が付属品として用意されている場合があります。

第22回 スイッチの操作部その3

押ボタンスイッチの場合は、その名前のとおり、通常は「ボタン」が操作部になります。
しかし中にはボタンなしの「プランジャー」(スイッチを押す軸部分)タイプもあります。
お客様の方で独自にデザインされた操作部を使う場合などに用いられます。
押ボタンスイッチの誤操作防止にも、「バリア」があります。
単に押ボタンの周りに囲いをつけただけのものと、開閉できるフタをつけたものとがあります。
そのフタがバネで自動的に閉まるようになっているものもあり、「スプリング・バック」方式といいます。

第23回 スイッチの操作部その4

DIPロータリースイッチは、デジタル回路の設定に利用されることが多く、操作回数は他のスイッチのタイプに比べると少なめになります。
そのために、操作にドライバーが必要なものもありますが、つまみやダイヤルをつけて指で操作できるようにしているものもあります。

第24回 スイッチの端子部その1

スイッチをスイッチとして働かせるためには、ワイヤーをつなぐ必要があります。
ワイヤーは端子につなぎます。
その端子の形状としてもっとも一般的なものは、「はんだ端子」といい、端子板に穴が開いており、そこにワイヤーをからげてはんだ付けを行うようになっています。

第25回 スイッチの端子部その2

はんだ付けをしないで、圧着端子を用いて端子とワイヤーの接続を行うものもあります。
端子(オス)側をタブ端子とかファストン端子と呼びます。
メス側をレセプタクルと呼びます。
スイッチによっては、はんだ端子とタブ端子兼用の端子になっているものもあります。

第26回 スイッチの端子部その3

スイッチをプリント配線板に取り付ける場合は、PC端子付きのものを用います。
端子がプリント配線板の穴に刺さるように、2.54mmピッチになっています。
また、端子を水平または垂直方向に曲げたものがあり、それぞれV端子(VerticalのV)、H端子(HorizontalのV)といいます。
プリント版を縦置きして、スイッチを上部や横から操作する場合にV端子やH端子のものを用います。
また、取り付け強度を上げるために、補助端子が追加されたブラケット付きもあります。
ブラケットは、補強のためだけでなく、Bシリーズのように導電樹脂を使ったスイッチでは、スイッチ表面の静電気をブラケット経由でアースに流す役 目も持っている場合があります。

第27回 スイッチの端子部その4

同じくプリント配線板に取り付ける場合でも、表面実装の場合は、それ専用のスイッチを使います。
端子はJリード形やガルウィング形になった独特のものが用いられます。
表面実装の場合もブラケット付きのものがあります。

第28回 スイッチの端子部その5

その他、スイッチの端子としては、ねじ端子があります。
名前の通り、ねじでワイヤーを端子に固定するもので、大電流用スイッチなどに使われています。

第29回 スイッチの取り付け方法その1

スイッチの取り付け方法もパネル取り付けとプリント配線板取り付けがあります。
トグルスイッチなどで多いのは、ブッシングを使ってパネルに開けた穴にスイッチを挿入し、パネルの表裏からナットで締め付けるものです。
すべりを防止するために、パネルの裏側に内歯座金という爪が出た座金をはさみます。
ブッシングのないタイプのスイッチでは、ねじでパネルに取り付ける場合があります。
その他、ロッカスイッチや押ボタンスイッチでは、スナップインタイプといって、パネルに開けた角穴にパネル表面から挿入して「パチン」と音がするまで上から押し入れるタイプのものがあります。

第30回 スイッチの取り付け方法その2

プリント配線板にスイッチを取り付ける場合は、プリント板にスイッチを挿入するまたは表面実装してはんだ付けすることにより、スイッチへの配線とスイッチの固定が同時に行われます。

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