車体の各部からバッテリーのマイナスに配線を増やすだけですが、これの何がすごいのか？
基本を知らずに議論に参加しては恥をかくのですよ。
この手の文章は書いてて疲れるし、突っ込まれることも多いのですが、出来るだけわかりやすく書きました。
「GND。」とは基準電位のこと
何のことだかわかんない人は当記事を良く読むように。
「GND。」は電気の知識の「きほんのき。」です。
「GND。」は回路動作の基準となる電位を表すため、回路図には必ず必要なのです。
GNDの記号。
基板の配線図や車やバイクの配線図などによく出てきます。
バイクや車の場合はバッテリーのマイナスから出てる配線の先にある記号が「GND。]を示しています。
もう少し専門的に書くと、
「GND。」とは基準電位のことです。
「基準電位っつってもわかんねえよ！」
という すぐに癇癪を起こす 短気な人もいるようですが、まあ落ち着け。
凄く単純にそして誤解を恐れずに書くと、
「車やバイクで電装を使う際のマイナス側。」
です。
車やバイクの電気回路は、
ことで電気回路を完結させます。
電圧は高い方から低い方に流れます。
ということなのですよ。
基準電位とはなんだ？
バイクや車のバッテリーの電圧を測ってみます。
バッテリーに異常が無ければ電圧計は12Vくらいを示すはずです。
この時の(-)側が「GND。」です！
テスター
普通バッテリーの電圧を計測する際はこうしますな。
これは、
バッテリーの(-)極を基準としたときに、(+)側は12Vの電圧の差があるということなのです。
珍しく我ながらスゲエ分かりやすい文章。
自画自賛♪
ここから応用です
「GND。」はいつも一定じゃないのです。
なんだそれは？
まあ落ち着け。
次はバッテリーを2個用意して直列に接続します。
右側の(-)極と左側の(+)極を測定すれば、およそ24Vくらいになります。
テスター
良いな、直列だと電圧は足されるのだぞ。
義務教育でやったな？
こういう回路だと何処をどうとっても24V電装しか使えない。
・・わけではないのです。
この回路でも「GND。」の位置を変えると電圧は変わるんですよ。
この状態で、
右側のバッテリーの(+)極(2個目の(-)極にも接続あり)。
と
左側のバッテリーの(+)極を測定するとどうなるか？
テスター
こういうことです。
電圧計は12Vを示すはずです。
あれあれ？
バッテリーを2個使っても、電圧が12V？
こういうことを意図的に起こせます。
この時の「GND。」は右側の(+)極(2個目の(-)極)です。
要するに「GND。」の位置が変わることで取り出す電力は買えることが可能です。
「GND。」の位置は任意に設定可能です。
これが基準電位の考え方の基本です。
つまり、
直列回路の発端から終端迄の電圧が24Vでも、12Vで区切られた途中に「GND。」を設けてやると12Vを取り出せるということです。
つまり、
「GND。」はどこを測定するかによって可変します。
電圧計はあくまでも「GND。」を基準(0V)として(+)側との電圧差が何Vあるかを測定するのです。
ではこれを踏まえたうえで面白い実験を。
電圧計のマイナスプローブを右側の(+)極(2個目の(-)極)に当てます。
電圧計のプラスプローブは右側の(-)極に当てます。
テスター
この時、電圧計が示すのは何V？
・・
答えは、-12Vです。
この時、「GND。」となる基準点はマイナスプローブの当たってる右側の(+)極(2個目の(-)極)です。
この基準点から見れば、
プラスプローブの当たる右側の(-)極との電位差は-12Vというわけです。
※普通に生活してたら電圧がマイナスになるなんてことは テスターの使い方を間違えない限り ほぼないですがね。
ここまではよいかな？
ワタクシも最初は何のことかよくわからなかったものです。
でもバッテリーを使って考えるとわかりやすいのです。
※電池でいろいろやってみるといいよ。
「GND。」は基準電位。
コレだけは覚えて帰ってくれ。
以上が「GND。」とは基準電位であるということの説明でした。
ちなみに・・
ご家庭用のコンセントは交流なので、どちら向きにプラグを挿しても問題ないです。
が。
当然コンセントにも「GND。」側は存在します。
コンセントの向かって左側が「GND。」です。
音響関係の人ちゃんと「GND。」を意識してプラグを挿さないとノイズが入ると言ってこの向きにメチャメチャこだわりますよね。
※よく見ると、プラグに▼マークがあったりします。
あと、海外のプラグは明らかに「GND。」側が少し幅広に作られていることもあります。
※米国製のミキサーとか結構これ多いです。通信販売で買ったスライサーがこれだった。
おもしろかろう。
また飲み屋で語れる 得難いが使いづらい 知識が増えたな。
当ブログはこのような クソみたいな役に立たない 知識を得られる場所として町内会で有名になることを目指しています。
「GND。」と「アース。」について
では、
次に問題なのは「アース。」だ。
「GND。」は何が違うのか？ということですな。
「アース。」とは地面に電路を接続すること文字通り「接地。」のことです。
「「GND。」もグランドなんだから地面じゃねのえか？」
という人もいます。
確かに、アースには一応「保安グランド(保護接地)。」という別名もありますが、あんまり使われませんな。
確かに混同しやすい。
実は一番安定している電位は地球の大地です。
マイナス側の配線を大地に直接接続することができない場合があります。
その場合、出来るだけ電気的な容量の大きな導体に接続することが望ましいのです。
電気的な容量が大きいほど、電位差が小さくなり電気が流れやすくなるためです。
大地の代替品として「GND。」があるのです。
アースの記号。
回路図の記号が違います。
電気の世界では「アース。」と「GND。」は完全に別物なのです。
一般的には、家電製品などコンセントにもう一極ついてたりしますな。
ここに緑の線をネジ止めしたりしますね。
これが「アース。」です。
※よく見ると回路図の記号が明記されているはずですよ。
「アース。」は地球なので、超安定した絶対的な0Vなわけですよ。
可変する「GND。」とはちょっと違うのです。
※↑すごい大事です。コレだけで飲み屋で語れます。
「アース。」は値が可変する「GND。」と違って絶対値的に0V近いものがあって、
電位差が最高に高くなるので何があっても電気はそっちに流れたがるのです。
※何せは母なる大地ですので。
ゆえに、
「アース。」の存在目的は電化製品などがトラブルを起こし漏電した場合に、
人が感電しないようにするために設置されることが多いです。
大抵緑色の「アース。」線を電化製品のしかるべき位置に繋いでおけば、
電気は人間より先に流れやすい地面に流れることで感電を防げるということです。
もっと言うと、
漏電した家電には電気の逃げ場がないので「アース。」線がない状態で人が触れると触れた人やモノに流れて感電するというわけです。
※冷蔵庫とか洗濯機とか、コンセントのアース端子に緑の配線つけてる？意外と軽視しがちですが大事ですよ。
説明文が難しくなってきたけど電気は漏電してても見えないんだから仕方ない、と割り切ってください。
大体わかればいいんだよ、こんなもん。
※もっと専門的に小難しいことを知りたければ別のサイトに行くといいよ♪
話がアーシングからずれたのでちょっと戻します。
※でも大事なことなので書いておきます。
車やバイクは「フレームGND。」
もちろん、
一番安定している電位は地球の大地です。
理論的には電装品には最も容量の大きな通電する導体である大地を基準に電気を流せば効率よく電気を流せるのです。
が。
大地に接続することができない場合もある。
ゆえに、
出来れば電装品を使ったあとは、その車体の中で電位差が生じるバッテリーの(-)極に繋ぐのがベストです。
容量が大きいほど電流の変化による電位の変化が小さくなるためです。
ただし、
色々な理由でバッテリーの(-)極の代わりにその状況で取りうる最も容量の大きな通電する導体に接続しています。
これが一般的な車やバイクの「GND。」で「フレームグラウンド。」と呼ばれます。
弱ったバッテリーはあっさり交換しましょう。
バッテリーの寿命が短いのは、きちんとGNDができてないという原因もあるのです。
電力を流しっぱなしで回収量が少ないとか、同じ電装使うにも余計な電力使うとかね。
フレームグラウンド
車やバイクの場合、
「GND。」はバッテリーの(-)端子の次に電位差が大きくて安定していて基準にしやすい電気を通す金属製のフレームにつなげます。
これを「フレームグラウンド。」と呼びます。
バッテリーの(-)極には太い線が一本繋がってるだけです。
その配線はフレームに接続してあります。
電装品から「フレームグラウンド。」された電気はこの配線を通って、
車体でもっとも電位差のあるバッテリー(-)極に戻るという回路になっています。
モノコック構造の車の場合、フレームがないのでボディ部分を「GND。」としてる場合もあります。
その場合、
厳密には「シャシグランド。」と呼んだりしますが、現場では「GND。」で呼ばれることが多いです。
※エンジンやサブフレームに「GND。」してる車種もあるのですがその場合なんて言うのか知りません。
ちなみに・・
バッテリーの(+)極と一番電位差があるのはバッテリーの(-)極です。
バッテリーの(+)極から出た電力は、
電装品ので消費された後、
バッテリーの(+)極に配線を繋ぐのが最も効率よく電気を流せるのです。
ですが、
軽量化や部品の省略等を考えると「バッテリーの(-)極に戻る配線。」は出来るだけ省略したい。
でもそんな配線組んでたら配線が多くなるし、重くなるし、コストがかかります。
というわけで、
電装品のマイナス配線を電気的な容量のでかいフレームに接続して、
バッテリーのマイナスにまとめて戻す「フレームグランド。」が利用されることが多いのです。
ここまでの基礎知識がないと「アーシング。」とは何かわからないハズなんですよ。
ようやくアーシングの話
ここまでは全て前振りですが全部大事なことなので省略できないのです。
「アーシング。」については諸説ありますが、基本的な考え方を知らずに騒いでも仕方ないのです。
前述したとおり、
電気回路上、車やバイクののバッテリーの(-)極は、フレームなどの車体に接続しています。
車体を「GND。」でマイナスとして扱う「フレームグラウンド。」なわけです。
が。
車くらいデカくなると、
バッテリーに近い部分とバッテリーから遠い部分が出てきます。
フロントにバッテリーを置く場合、
フロントウインカーとリアウインカーで「GND。」をフレームに設置して灯火させたとしても、バッテリー迄の距離が違うってことです。
同じ「フレームグラウンド。」ではあるのですが、
車体の前の部分と、車体の後ろの部分では電位差が生まれることがあります。
一般に送電端と受電端の距離が離れれば離れるほど、電圧降下は大きくなります。
バッテリーから遠い電装品ほど電気が流れにくくなってるわけです。
さらに、
時間が経過すれば金属が劣化したり錆びたりしてフレーム自体に抵抗が生じることがあります。
こうなると更なる電圧降下につながります。
電圧降下が発生すると、電位差が減って電気が流れにくくなるのですよ。
Z1-R。妙にこざっぱりしたバッテリー回り。
旧車にはアーシングが有効な場合が多い。
よく見ると(-)端子側に追加した平織りのアースラインが見えるはず。
二点の電圧の差が電位差なわけですが、電位差があるほうが電気が勢いよく流れやすいのです。
※電圧は高い方から低い方へ流れるので、下がった電圧より下がる前の電圧の方が「GND。」に流れやすい。
極端な場合、
「フロントウインカーはリアウインカーよりバッテリーに近い分、電気が流れやすい。」
ということは結構あるのです。
当たり前ですが、
12Vの灯火類は12Vの電力が供給されて本来の性能が出るように作られています。
電圧降下が発生して11.5Vしか供給できなければ灯火類は暗くなったり熱を持ったりするのです。
車やバイクでは、
ということがあげられます。
こんな記事もあります▼
逆に、
各部とバッテリー(+)極の電位差を均等にして流れやすくすると、
などなど割といいことづくめなのです。
フレーム前後での電位差を均等にして流れやすくするには、
「全ての電装品のマイナス端子を電位差が最も低いバッテリーのマイナス端子に直接つなぐのが最良。」
なのですが、前述した通りコストや重量増、配線の複雑化などで現実的ではありません。
というわけで、
が「アーシング。」です。
※「アーシング。」って言うくせに実際は「GND。」の適正化を行って電位差を均すことなのでさらにわかりにくい。
うむ、いい説明だ。
と、誰も言ってくれないのでワタクシが自ら書く。
この辺、しっかり覚えておくと飲み屋で語れます。
※しっかり若者たちに怪訝な顔をされますが 気が付かないふりをして 話し続けて嫌われてください。
車やバイクの世界では、
オイルを血液と例えることがありますがワタクシに言わせれば電力や電装は神経なのです。
神経が健全でないと電装品は想定される性能を発揮できません。
実際に旧車ではチューニングパーツを付けるより、神経のリフレッシュをした方が効果がわかりやすい場合があるのですよ。
ちなみに・・
旧車の場合、バッテリー → スイッチ → 電装品 → GND というわかりやすい回路だったりします。
ライトとか点火系とかが割とそんな感じです。
こういう場合、
配線自体やスイッチが抵抗になって電位差が小さくなることがあるのです。
「旧車はライトが暗い。」
と言われる原因の一つはこういうことなのです。
この場合、
リレーを組んでバッテリーから直でライトに電力供給がベストと考えます。
※今どきの車やバイクはみんなそうなハズ・・でもLEDは大電力使わないのでリレーは不要なのかも。
というわけで、旧車オーナーでライトが暗くて悩んでいる人は関連記事を読むが良い。
詳しく書いてある。
※ライトが暗いと車検も通らなくなるよ。
ついでに、
点火系にもリレーを組むと火花が明らかに強力になり、アイドリングが安定するので参考にするといいよ。
どちらもキットが売ってますので組むのは簡単です。
※自作してもそんなに難しくはないですが。
こんな記事もあります▼
【Z750D1】アイドリングの安定させるイグニッションスタビライザーとはなんだ？ アイドリングでまれに息継ぎする アイドリング中に、 ドドドドドドドッドドドドドドッド・・ と小さい「ッ。」のような音がすることがある。 どうやら ... 続きを見る
参 考 【Z750D1】アイドリングの安定させるイグニッションスタビライザーとはなんだ？
古いバイクのユーザー車検はライトの光量と光軸がポイント 古いバイクは純正のライトが暗くて車検に通らない 今現在、非合法でなくまともに公道を走ってる車検のある旧車バイクはほぼ間違いなくライトの光量対策してるはずです。 光量の対策しないと車検には通らないので。 ... 続きを見る
参 考 古いバイクのユーザー車検はライトの光量と光軸がポイント
まとめ
書くのが非常に疲れるのですよ、この手の記事は。
もう少しワタクシに寄り添え。
電気回路はサーキットとも言います。
ぐるぐる回ってるからです。
車やバイクの電気回路は、
バッテリーの(+)極から取り出した電気を使って電装を稼働させたら「フレームグラウンド。」方式で電気を流しています。
「GND。」に流れた電力をバッテリーに戻して回路を完結させています。
これが車やバイクの電気回路の基本的な考え方です。
「GND。」と違って「アース。」は大地に放電しちゃうので回収できません。
※雷のように電気が一方通行で「かけ流し方式(サーキットではない)。」で良いなら(+)極から出た電力を(-)極に戻す必要はないのです。
バイクや車の場合、電気の逃げ場はバッテリーの(-)極なのです。
凝り始めるときりがないのでたいがいにしておくといいよ。
これを踏まえたうえで、
バッテリーの(+)極から取り出した電気を使って電装を稼働させたら直接バッテリーの(-)極に戻してあげたい。
そのために「フレームグラウンド。」のポイントからバッテリーの(-)極まで抵抗のより少ない配線を増設して流れを助けてやる。
これが「アーシング。」です。
うんと分かりやすい♪
読み返すとイマイチわかりにくい点もあるが書き直す気力も時間もない。気にするな。
まあ当記事の内容が多少違てっても文句を言ってはいかんのだ。
内容はほぼあってるはずなのだ。
それを学者でないワタクシが 当ブログの読者レベルに合わせて 一生懸命わかりやすさを心がけて書いたつもりなのだ。
タダなんだし文句言われる筋合いはないのだ♪
※特に表現とか専門家のそれには遠く及ばないのはわかっていますが、わかりやすさだけ意識しているので勘弁な。
ちなみに・・
いまだに「アーシング。」の効果はどうなんだ？という話はよく聞きますね。
※当ブログにその手のお問い合わせがあったので当記事を書いてみた次第です。
電気は見えないんだから仕方ないんですがネットでは結構みんな言いたいこと言ってますね。
で、有れば。
数値化すりゃ良いんですよ。
実際に、
各電装の「フレームグラウンド。」してるポイントから、バッテリーの(-)極までの抵抗を測定してみる。
これが0Ωに近いほど健全な「GND。」が出来ているということです。
この場合、アーシングは不要です。
逆に、
0Ω以上なら電気がその値の分流れにくくなってるということです。
抵抗があるということは、計測した間の配線で電圧が落ちるということです。
電圧が落ちると電位差が小さくなりその分、電気の流れる勢いが減ります。
そして、
各電装の「フレームグラウンド。」してるポイントから、バッテリーの(-)極までに「アーシング。」として配線を追加してみる。
この結果、少しでも抵抗値が0Ωに近づいたら効果があると言っていいのです。
※たとえ微々たる数値でも、たとえ効果を体感できなくとも、です。
電圧降下は、
という要素で計算できます。。
※計算式は面倒くさいので別サイトを見て。
配線の長さやバッテリーの電流は代えられませんが、配線の断面積を大きくすることは可能です。
ゆえに、
アーシング用の配線は太いんですよ♪
同じ配線でも太い線を使えばアーシング効果は増すのですよ♪
あんまり太いと加工が面倒で重くなるので大概にした方がいいですが。
※そもそもDIYだと太い配線用の端子をカシメられないでしょ？
電圧も抵抗値も測れる。
導通確認もできる。
一家に一台あってもいい。
※この電池、いつまで持つんだろ？10年以上変えてないが。
