電機関係の会社に入ってしまい、必死で電機の知識を勉強している。あるいは勉強しなければならない転職組や新社会人の方はまず、何がわからないのかわからないという状態に陥るのではないかと思います。
知識を得ようにも小難しい単語が並び、結局のところどういうものなのかただ難しいですよね、電機知識って。順調に覚えていっても、最初に引っかかるのが『オープンコレクタ』という存在です。
これなに？わけわからない……そんな人も多いでしょう。本記事では、わけのわからない説明は抜きにしてオープンコレクタがどういうものなのか、とっかかりとしての概念をお伝えできればと思います。
あくまで超簡単なとっかかりレベルならこんな認識でいいよ、という程度なので詳細を知りたかったり本格的技術者知識が欲しければ専門サイトが腐るほど説明してくれます。技術者レベルではなく営業レベルならこんくらい覚えておけばいいよと思ってください。
本記事が多少でも参考になれば幸いです。
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オープンコレクタはリレー回路の前段階？
さて、本記事をお読みになっている多くの人はすでに『リレー』というものを知っていて、オープンコレクタにつまずいたという少なくても電機の初期知識がおありの方ではないかと思います。
もし、リレーの知識がなくオープンコレクタから勉強しようというのでしたら、ハッキリ言って難しいでしょう。なぜなら、リレーは電機配線における基礎であり、電気の流れに関係するところだからです。
本記事でもこれをご理解いただいたうえでのご説明になるので、もしリレーを知らないという方は下記の記事からまずはリレーというものがどういうものかをご確認ください。
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では、オープンコレクタのご説明に入りましょう。下記の図を見てください。
これがオープンコレクタの回路図です。うん、見たことはあるかもしれませんが「わけわからない！」ですよね。初心者はそれが正常なので安心してください。
ちなみにオープンコレクタで検索をかけると、おそらくトランジスタ回路だの、ドライ接点だの初心者にはチンプンカンプンな単語が並んでいるのではないかと思います。
そうですよね、そんな単語並べられてもわけわからないですし、面倒くさい！としか思えないで思考停止してしまいますよね。
なのでここでは、技術者の方からすれば「あってるけど厳密的には違う」と言われるかもしれませんが、あえてそういったご説明をしたいと思います。まずはとっかかりがないとわけわからないで終わってしまうでしょうからね。
では、下記のオープンコレクタを接続した回路をご覧ください。
オープンコレクタに電源（DC電源）とリレーを加えただけのものですが、オープンコレクタはこれが最初の接続基本となります。
察しのいい方でしたらすぐに気付いたかもしれませんね。そう、これは『リレーを動かす為の回路』なんです。
これがどういうことかというと、リレーという回路は電気を流すことで接点を作り、電流を流せるようにする自動スイッチのような部品のことですよね？
つまり、そのリレーを自動化する為のものと言った方がいいでしょうか。オープンコレクタは元となる基盤と繋がっておりますが、リレーのような接点が入るスイッチ部品がありません。だから外部にリレーを付けてやる必要があるんです。
ですので、オープンコレクタの役割はこれまた外部に設置した”電圧”を通すこと。そして通さないことで外のリレーを動かして接点を入切してその先への回路へと繋げていく役目なんですね。
これがオープンコレクタの基本となるのです。
オープンコレクタのメリットとデメリット
ここまで読んでご理解いただくと「ええ、じゃあやってることは結局リレーと変わらないじゃん。わざわざ外部につけたりしないで最初からリレー付きでやれよ」というご意見もあるのではないかと思います。
はい。確かにそう思うこともあるでしょう。しかし、オープンコレクタにも回路上のメリットとデメリットがあるんです。
【オープンコレクタ メリット】
オープンコレクタのメリットは製造者側が場所を取らないというメリットがあります。いくら半導体技術が向上して一つ一つの部品が小さくなったとしても、基板に乗せられる物は限界があります。
小さなリレーという部品でも乗せきれないことがあるんです。そういった場合に場所を取らないオープンコレクタ出力にすることがあります。
他には、相手側の都合に合わせられるということも考えられますね。オープンコレクタの信号をパルス信号としてそのまま受け取る方法が一つ。そして相手側でリレーを選ぶことができるということ。あるいはその両方のどちらかを選択できるということ。
などなど、双方の利用目的が合致すればいいわけです。とはいえ、オープンコレクタの利用用途を覚えるのは慣れてからのことになると思いますので、すぐに覚える必要はありません。
【オープンコレクタ デメリット】
デメリットの方は、主に使用者側になるでしょう。外部にリレーと電源を余計にもってこなければなりません。しかもオープンコレクタは基板直結の為に大きな容量の電圧は受けられません。
だからこその外部リレーなのですが、リレーとは別に『オープンコレクタを使う為の知識』が必要になってきます。
そして、オープンコレクタを動作させるのは電圧（DC電源）ですので+と-があります。電源の種類や極性があるので気を付けなければなりません。
こちらもまた、慣れてくるとデメリットの部分も見えてくるのではないかと思います。
オープンコレクタ 外部リレー接続方法
では最後に、オープンコレクタの外部リレーの接続方法となります。ダイレクトにオープンコレクタの信号を取るのでしたら問題ありませんが、温度や湿度などの調節に使う場合などにはリレーを付ける必要があるでしょう。
そして、基本的な使い方にもなりますのでご説明しますね。とはいえ、ここまで基本的なところをご理解して読んでいただいたのでしたら、もう言わずともお分かりではないかと思います。
先ほどの画像です。現在は外部リレーを付けたところですね。では、扇風機を回す為の回路を作ってみましょう。
このように、外部リレーから改めて扇風機供給用の電源をとることでオープンコレクタからの信号が繋がっていき、扇風機を入切して回すことができるのです。
まさに自動回路ですね。こういった形が、オープンコレクタによる電気回路の仕組みとなります。
もちろん、説明の為に単純化していますが容量の大きなリレーをさらに通常はつける等をして動作させます。
が、この辺りは知識が頭に浸透してからでいいでしょう。
まとめ
まとめということで、オープンコレクタについてまとめさせていただきました。
あくまで基本的な接続方法と概念ですので、技術者の方からはあれが足りない、これが足りないと言われてしまう部分もあるかと思いますが、初心者がまずはこういうもんだという形で覚えてもらうにはこの程度でいいかと思います。
むしろ、営業的な話であればこれくらいで十分な知識なのです。
もし分かり辛ければ申し訳ありませんが、参考になるのであれば幸いです。
