プログラミングリレー【H10Lite】

STAGEA H10Liteは、ESP-IDFやArduinoで作ったプログラムを書き込むことで、リレー（電磁石の力でスイッチ接点を開閉する電気仕掛けのスイッチ）を思いのまま操ります。
入力用の接点も２系統搭載。
スイッチを押したら５秒後にONにするといったトリガー制御も可能です。
さらには、Wifiを使用してクラウドと連携した動きをプログラミングすることも可能です。

STAGEA H10Liteのプログラム開発は、ESP-IDFはもちろん、ホビー向けマイコン開発で定評のあるArduinoソフトウェアが使用可能です。
別途高価な開発ソフトを購入することなく、プログラム開発からマイコンへのプログラム転送までできます。

マイコンにプログラムを書き込む時、普通であればデバッガーと呼ばれる専用の書き込み装置が必要で、４〜６本のコードで煩わしい接続なども必要となります。
STAGEA H10Liteは、普段マイコンに馴染みのない方やお子様にとっての使いやすさを追及。
USBケーブル一本でパソコンと接続してプログラムの書き換えができるようにしました。

クラウドやインターネットリソースとの連携を可能とするWiFiを搭載。
プログラムから簡単に呼び出すことができます。
入力の状態をインターネット上のCGIやクラウドサービスに記録したり、LINEと連携したり、時刻や気象情報などのデータを活用したスイッチ動作をさせることが可能です。

トランジスタやダイオード、マイコンの特性などが理解できていなくても、ただつなげば使える仕組みにすることで、細かいことを気にせず使える仕組みを実現しました。
電源の逆接続や、過負荷に対する保護回路も搭載。
初心者の方はもちろん、お子様にも安心して与えることができます。

左右の足や腕、関節などを意のままにコントロールして、ロボット工作を楽しむことができます。

留守中に開けられてくない引き出しの奥に本機を設置。
文具用のクリップなどを使って、引き出しが動いたら接点がつながるスイッチを作って目立たない場所に貼り付けることで、誰かが引き出しを開けたらLINEで教えてくれるような装置を作ることができます。
室内のドアに取り付けると簡易型の侵入検知装置としても使えます。
インターネット経由で電磁石のスイッチを入り切りすることで、スマートフォンを鍵として引き出しのロックを施錠／解錠するような使い方をすることも可能です。

本機のリレーに、さらに100V用リレーをつなぐことで、家電の電源制御も行えるようになります。
例えば、外出先から室内の電灯の入り切りなどを行うことができます。

NTPサーバー（パソコンやスマートフォンで自動的に時刻修正をする機能を提供するサーバー）にアクセスするようにプログラミングすれば、現在時刻がわかるので、夕方になったら自動的に庭園灯の入り切りなどを行うなど、時間を使用した制御を作ることも可能です。

例えば、自動車のドアロックスイッチの回路に本機のリレー出力を割り込ませる形で取り付ければ、外出先で鍵を紛失しても、お手持ちのスマートフォンやモバイルルーターと接続することでインターネット経由で解錠することができます。
自動車に限らず、本人認証（持ち物認証）で緊急解錠をしなければいけないようなシーンで活用できます。
大手鍵メーカーから発売されている電気錠シリンダーなどに接続することで、本格的な電気錠を作ることができます。

気象情報サイトを定期的に確認して、間も無く雨が降ることがわかったら、物干しにつながったワイヤーをOUT1につながったモーターでポーチの中に引き寄せます。
IN1には、リミットスイッチがつながっているため、ポーチの中に物干しが取り込まれたことを検知したら、モーターをストップさせます。

通常このような製品を設計する時、トランジスタを使用して出力端子のマイナス極側を電源のマイナス極につなぐ／切り離すことで制御します。
しかしながら、小学生はもちろん一般の方の理解では、プラス極を電池の（＋）に接触させて制御することが常識ですので、マイナス極側の制御では感覚的に使用することができません。
プラス極側で制御するタイプのトランジスタ（NPN型とPNP型のトランジスタをダーリントン構成にしたもの）を組み合わせれば、この問題は解決できるものの、トランジスタには流せる電流（A＝アンペア）も電圧（V＝ボルト）も決まっており、こちらを子どもが理解することは容易ではなく、誤って逆方向に接続した場合は、それだけで故障の原因となることがあります。
リレーを使うことで、これらの心配をすることなく、楽しむことができるようになります。

本製品は、子どもが工作で使用することを想定しています。
子どもの工作での使用シーンとして真っ先に思いつくものとしては、モーターを使用したロボットや自動車が定番です。
モーターや電磁石などは、電気エネルギーを動力エネルギーに変えるため、電気を流すと磁力を生み出す性質を応用したコイルと、永久磁石を組み合わせたものが中に入っており、これらが反発することで動力を生み出します。
コイルは、電気が送られるタイミングをわずかに遅らせる作用があるため、スイッチを切った瞬間、人が直接認識できない程度の短時間、電気が蓄えられる性質があります。
そして、急にスイッチが切られると、蓄えられた電気が行き場をなくして逆流します。
モーターの中では、回転を維持するため、軸の方向が変わるたびにプラスとマイナスが１回転毎に２回入れ替わる構造になっています。
その度に電気が逆流するため、１秒間に数十〜百程度も逆流しています。
逆流する電圧の大きさは、コイルに流す電気をON／OFFする速度に比例し、その電圧は電源電圧以上になる性質があります。
この時、マイナス極の電圧がプラス極の電圧を大幅に上回ることになるため、瞬間的に電源を逆接続（電池のプラスとマイナスを逆にする）し、加えて大幅に電圧オーバーするという回路にとって過酷なコンディションにさらされることになります。
この状態が続くと、マイコンが誤作動する原因になるばかりでなく、マイコンを焼損させる原因となります。
これを防ぐため、本機で模型用モーターを制御しても大丈夫なようにマイナス極で発生した逆起電力を電源に吸収させるフライホイールダイオードを実装しております。

お子様はもちろん、機械に強い方でも本製品を使用した工作や実験などで何度も電源コードをつなぎ直していると、＋極と−極を間違えることがあります。
誤って逆に接続しても、故障しにくい逆接保護回路を搭載しています。

模型用モーターや電球(*)類は、電源電圧が3V程度の製品が多くを占めています。
システムの電源電圧は4.5〜6.5Vと高く、そのままでは使いづらいため3.3Vの出力端子をご用意しました。
負荷（取り出す電流の大きさ）についての概念を知らないお子様が過負荷状態で使用しても、自動的に電源を遮断する自己復帰型ブレーカーを採用。
お子様の工作にも安心してお使いいただけます。

(*)LEDは、本機も含めてどの電源にも直接接続することはできません。
お子様には、豆電球を与えてください。
止むを得ずLEDを与える場合は、順方向電流を確認して必要な抵抗値を算出し、ご両親が抵抗を半田付けしてからお子様に与えてください。
抵抗を接続せず、LEDを電源に直結すると一瞬で球切れを起こしたり、発熱・発火の原因となります。
※お子様にLEDを与える時は、順方向電流が50mA以下のものを選んでください。
輝度の高いLEDは、温度が100度を大幅に超えるものもあり、非常に危険です。

本機搭載のスイッチ入力は、3.3V〜6Vまで対応しています。
子どもの電気工作は、電圧という理解がないことが多く、それを意識しないまま入力端子に電源をつなぐことが考えられます。
本機搭載のマイコンは、3.3Vで動作していますが、それを上回る電圧を入力すると、即座にマイコンが停止したりフリーズする原因となります。
より大きな電圧を加えると、故障の原因になることもあります。
これを防ぐため、本機の入力端子は降圧してマイコンに入力しています。
抵抗分圧で降圧させると、Hiの時の電圧が一定ではないため、プログラム側でA-D変換処理をしなければなりませんが、初心者にとって敷居が一層高いものになってしまいます。
そこで、入力端子には全て定電圧レギュレータを入れて電圧を一定に保っています。
これにより、初心者でも安心して利用することができます。

手軽にモーターや電線を接続できるよう、ねじ式のターミナルブロックを用意しました。
半田付けなどを行わなくても、手軽に電線を接続できます。

①USBポート
パソコンとつないでプログラムの書き込みや更新を行います。
ESP-IDFやArduinoソフトウェアでプログラムを作ります。
ダウンロードは無料です。

②電源入力端子
本機の制御用電源を接続します。
直流4〜6.5Vで使用できます。
この範囲のACアダプタ(*1)や直列に３〜４本接続した乾電池、USBタイプのACアダプタ(*1)、モバイルバッテリー(*2)などがご利用いただけます。
制御用電源とは、プログラムを解釈して、それ通りに入出力ポートを制御したり、WiFiを駆動させるために必要な電源をいいます。
本機に接続するモーターやLED、電球などで使用する電源は、駆動用電源として分けて理解します。

③入力スイッチ（２系統）
ここにDC3〜6Vの電圧を掛けると、入力スイッチに電圧がかかったことをプログラムに通知します。
IN1、IN2の下に書かれたIO32（#8）、IO33（#9）は、プログラムからこの端子を検出する際に使用するシンボルで、この文字がプログラムに書かれます。

④接点出力端子（３系統）
プログラム側から操作して、スイッチのON／OFFを行います。
正確にはON/OFFではなく、以下の動作をします。

NCは、Normally CLOSEの略です。
何もしないノーマル状態（IO=0）の時、接点が閉じている（＝COMとつながっている）端子であることを意味します。
この場合、リレーコイルに電気が流れる（IO=1）と接点が開きます。（＝COMとの接続が切れます。）

NOは、Normally OPENの略です。
何もしないノーマルの状態（IO=0）の時、接点が開いている（＝COMとの接続が切れている）端子であることを意味します。
この場合、リレーコイルに電気が流れる（IO=１）と接点が閉じます。
（＝COMとつながります。）

本機はリレー制御方式のため、電気が流れる向きに制限はありません。
例えばNCに３ボルト、NOに６ボルトの電源を接続して、COM側に電球やモーターなどを接続することで、プログラム側から出力をコントロールするような使い方もできます。
この場合、３ボルトと６ボルトの切り替えはできるもののOFF（＝０ボルト）にすることができないません。
例えば、OUT1でＯＮ／ＯＦＦの制御を行った後で、OUT2で３ボルト／６ボルトの切り替えを行うというような使い方ができます。


⑤サービス電源出力端子
入力スイッチに電圧を掛ける時や、LEDや電球を光らせたい時などに使用する3.3V電源端子です。
0.7A（700mA）までご利用いただけます。
電流（アンペア）や、突入電流が何かが理解できて、モーターの回転軸をロックさせた時の負荷が把握できる方に限り、モーターや電磁石などを接続することが可能です。
※原則、駆動用電源は大元（乾電池やACアダプタ等）から分岐させて使用するか、別にご用意ください。

１.以下のようにつなぎます。

２．Arduinoソフトウェアを使って以下のプログラムを書き、USBケーブルでパソコンと本機をつないで、プログラムの転送操作をします。

３．USBポートからUSBケーブルを抜いて、本機の電源を入れます。
　　２つのスイッチを押して、意図した通りに動くことを確認します。

プログラム内容の意味は、以下の通りです。

慣れるまで少し時間がかかるかもしれませんが、Arduinoを使ったプログラムの制作例は、たくさんインターネットで公開されています。
制作例を見ながら、実際に使っているうちに慣れてきますので、楽しみながらマスターしてみてください。

※電気・制御・情報処理全てに通じる専門家以外の方は、絶対にリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池は使用しないでください。
その場合であっても、生ずる結果についての責めは負いかねます。

寸法

単位：ミリメートル

STAGEA H10Lite

商品番号　4571509150375
内容物　　STAGEA H10Lite
希望小売価格　¥6,500（税込）

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