シフト・カウンタ回路

フリーサーキット　　シフト・カウンタ（５種類）

014

　「フリー・ソフト」という無料のソフトウェアがある。
　「フリー・サーキット」という無料の電気回路があってもいいじゃないか。・・・・ということです・・・

記号

リレーのコイル　　　　　　　　　　　リレーの接点（スイッチの部分）

初心者にも分かり易いリレー接点の記号を使いました。
（ＪＩＳ記号ではありません。）
　　スイッチの基本をお勉強したい人は接点の基本（スイッチ、リレー）

「ノーマルクローズ」の接点は、リレーが働いていない時（コイルに電流が流れていない時）につながっている接点です。

「ノーマルオープン」はリレーが働くと、つながる接点です。

シフト・カウンタ回路　　普通のリレーを使い、シフトレジスタみたいなカウンタを作る。

　滅多に無い事だが、同じ動作を数サイクル繰返し行なうとき、サイクル毎に異なる制御が必要となる場合に有効な回路である。　　ここに紹介した回路は１つの例に過ぎないので、実際の現場に合わせた工夫が必要。

シフト・カウンタ回路－１
部品は次の通り。　　　　　スイッチ３個　スタート1a、リセット1b、カウント1a1b 　　　　　リレー2c　１個＋（２個）×n（シフト数分）
Ｓ１　スタートスイッチ　Ｓ２　カウントスイッチ　Ｓ３　リセットスイッチ　スイッチは何れも押しボタン。	ＲＳＴ（Ｒ０）　スタートリレーＲ１A、Ｒ１B、Ｒ２A、Ｒ２B　・・・・　ＲnA、ＲnB　リレー緑の枠内は、リレー２個で成り立つこの回路の基本ブロックである。
動作順序　　電源を供給した時点では、全てのリレーがオフ。　　① スタートスイッチＳ１を押す　→　ＲＳＴがオン。　（Ｓ１を放してもＲＳＴは自己保持される。）　　② カウントスイッチＳ２を押す　→　ＲＳＴのＮＯ接点を通し、Ｒ１Aがオン。（同時に自己保持される。）　　③ カウントスイッチＳ２を放す　→　Ｒ１AのＮＯ接点を通し、Ｒ１Bがオン。（同時に自己保持と、ＲＳＴの自己保持を切る。）　　　カウントスイッチＳ２をオン/オフで、この②と③を繰り返し、基本ブロック毎に制御が右に移って行く。　　　一番右までいくと、最後のリレー２個がオンのまま、カウントスイッチＳ２に関係なく停止する。　　　シフト・カウント中は、どこかの隣り合うリレー２個が常にオンの状態です。

シフト・カウンタ回路－２

　下の回路は「スタートスイッチＳ１」を取り除き、電源を入れたとき或いはリセット直後にスタート状態になるようにしたものです。

　この回路をもとにして、アップ･ダウン・カウンタ構成してみたら、こうなった

シフト・カウンタ回路－３

　次の回路は「カウントスイッチＳ２」を1c接点に変更したもの。
　Ｓ２がマイクロスイッチの様に切換が速いときは、下の回路にしなければならない。（この回路の方がいい）

シフト・カウンタ回路－４

　ここまではカウントスイッチＳ２に、１ａ１ｂ（１ｃでも同じ）のスイッチを使ったが、スイッチの都合で１ａでも可能である。
　次に、Ｓ２に１ａスイッチを使った回路を紹介しよう。（但しこの回路は、まだ実験してない。）

　この回路にダウン・カウンタ機能を追加してみたら、こうなった

シフト・カウンタ回路－５

　更に、次はリレーを追加してカウント機能を高めたもの。
　リレーは、ＲＳＴとＲｎＡは２ｃ接点以上、ＲｎＢとＲｎＣは４ｃ接点以上を使用。（出力回路の構成によって変わる。）
　オレンジ色の回路を追加したもので、追加リレーをソケットから抜けば「シフト・カウンタ回路－３」と同じ。
　（緑の枠が一つのブロック。　最初のブロックのＲ１Ｃのリレーは不要。）

出力回路 →

３ブロックで６カウント、４ブロックで１０カウント、５
ブロックでは１５カウントが可能。

注意
この回路の３ブロックでもカウントの１～６全ての
デコード出力は得られない。

リレー接点の個数が足りないから・・・・
　『じゃあ、リレーを並列接続して接点を増やせば
いい。』・・・・『正解！』

必要な出力が少なければ、このままでいける。

スイッチとリレーの動作　（●：オン　　○：オフ）

Ｓ２の動作（カウント数）		RST	R1A	R1B	R2A	R2B	R2C	R3A	R3B	R3C
0		●	○	○	○	○	○	○	○	○
1	●	●	●	○	○	○	○	○	○	○
1	○	○	●	●	○	○	○	○	○	○
2	●	○	○	●	●	●	○	○	○	○
2	○	○	○	○	○	●	●	○	○	○
3	●	○	○	○	○	○	●	●	○	○
3	○	●	○	○	○	○	○	●	●	●
4	●	●	●	○	○	○	○	●	●	●
4	○	○	●	●	○	○	○	●	●	●
5	●	○	○	●	●	○	○	●	●	●
5	○	●	○	○	●	●	●	●	●	●
6	●	●	●	○	●	●	●	●	●	●
6	○	○	●	●	●	●	●	●	●	●

リレー・カウンタ回路のリレー必要個数、その他

　このカウンターというかシフターというか、この回路のリレーの数がカウント出来る数の割りに沢山必要に見えるようだが、スタートリレーＲＳＴを除いて考えると、３カウントでリレー６個、４カウントでリレー８個が必要だ。
　リレー４個で構成するフリップ・フロップでバイナリーカウンタを構成するとして、４カウントの場合は３ビットでリレーは１２個必要。
しかし、シフト式カウンタは５カウントで１０個で良い。　もう一つシフト式が有利な事は、動作が単純で分かり易い。
　

【リレー必要個数表】

カウント数	シフト式	バイナリ式（２進数方式）フリップフロップ使用
カウント数	+1個はRSTの分	ビット数	+nはデコーダの個数
2	4+1=5	2	8+0=8
3	6+1=7	2	8+0=8
4	8+1=9	3	12+1=13
5	10+1=11
6	12+1=13
7	14+1=15
8	16+1=17	4	16+3=19
9	18+1=19
10	20+1=21
11	22+1=23
12	24+1=25
13	26+1=27
14	28+1=29
15	30+1=31

　この表から、カウント数が７と１０以上の場合は「バイナリ式」
の方がリレー個数が少なくて済むことがわかる。

　「バイナリ式」は、２進を１０進に変換するデコーダを構成する
為のリレーが必要。　しかし、使用するカウンタ出力が２つ以
内であれば、フリップフロップの１ビットあたり４個の内出力用
１個を４Ｃ接点リレーにして、デコーダを兼ねることができるか
ら表中の「+n」を省ける。
そのときの必要個数は「ビット数×４」になる。

カウント数	シフト式	バイナリ式（２進数方式）フリップフロップ使用
カウント数	+1個は RSTの分	ビット数	+nはデコーダの個数
16	32+1=33	5	20+7=27
17	34+1=35
18	36+1=37
19	38+1=39
20	40+1=41
21	42+1=43
22	44+1=45
23	46+1=47
24	48+1=49
25	50+1=51
26	52+1=53
27	54+1=55
28	56+1=57
29	58+1=59
30	60+1=61
31	62+1=63
32～ 63	64+1=65 　　　｜　　　｜ 126+1= 127	6	24+15=39

　参考 → バイナリー・カウンタ回路

　操作スイッチについて
　１ａまたは１ｂだけの接点スイッチを制御に使用すると、接触不良が発生した場合にチャタリングによる誤動作が起こり得る。
　この回路のＳ２でいうと、１回のスイッチ操作で２～３回のカウント動作をする。ひどいときはＭＡＸまでいくかも。
　そうならないように、出来るならば１ａ１ｂ接点または１ｃ接点を使い回路を構成した方が良い。

　チャタリング防止回路
　リレーを駆動するときのスナバ回路も参照

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