リレーによる半加算器  （half adder）

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スイッチを組み合わせると、 AND 回路 や OR 回路 などと同じ働きをさせることができます。

AND 回路 　A　 　B　 　X　 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

OR 回路 　A　 　B　 　X　 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

（スイッチをクリックすると動きますから、確かめてください。）

さて、 スイッチに基本論理回路と同じ働きができるのなら、 半加算器 もスイッチで作れるはず、 ですよね。
ただし、 たくさんのスイッチを同時に動かさなくてはならないので、 こうした場合に向いている、 リレー （relay： 継電器） というやや特殊なスイッチを使うことにします。

リレーは、 電磁石とスイッチを組み合わせたものです。
何組かのスイッチの接点を鉄片に取り付け （左図では 4 組）、 電磁石のコイルの電流を ON-OFF すると接点が同時に動くようになっています。
左の写真コイルとスイッチの接点がよく見えるようにリレーのカバーを取り外し、 コイルの電流を ON-OFF させたときの様子を表しています。 4 組の接点 c が同時に動いている様子が見えます。


コイルに電流が流れていないとき、 中央の可動接点 c は右の接点 b に接触していますが、 電流が流れると鉄片は電磁石に吸い付けられて、 接点 c は左の接点 a に接触します。

コイルの電流の ON-OFF と接点の ON, OFF の関係は次の表のようになります。
電流の ON-OFF と接点 c - a とはまったく同じですが、 接点 c - b は逆ですから、 これは NOT 回路 として使うことができます。
したがって、 基本論理回路の AND 回路、 OR 回路、 NOT 回路の機能がリレーですべて揃います。

コイルの電流	c - a	c - b
ON	ON	OFF
OFF	OFF	ON

下図はリレーで作った半加算器です。
図中、 はリレー A のコイルを表しています。 スイッチ A を ON にすると、 電磁石の働きでリレー A の 3 つの接点 A が同時に動きます。 は接点 c - b を使っていますから、 スイッチ A を ON にするとこの接点は OFF になります。
リレー B についても同様です。
下図の、 コイルにつながっているスイッチの付近 や 真理値表 をクリックするとスイッチが動きますから、 半加算器として動作することをお確かめ下さい。

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下図左はリレーによる半加算器、 右は AND 回路、 OR 回路、 NOT回路 を使った半加算器です。

上図左、 リレーの半加算器のピンクの部分は、 接点 A と接点 が直列に接続されていますから、 右の論理回路の加算器のピンクの部分の AND 回路と等価です。
同様に、 左のブルーの部分は右のブルーに対応しています。
そしてこれら全体は、 ベージュで示しているように並列に接続されていますから、 OR 回路 として働きます。
緑の部分は単純な AND 回路 です。 右の図の C を出力する AND 回路 に対応します。

上図のふたつの回路は別物に見えますが、 まったく同じ働きをすることがお分かりでしょうか。

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関連事項：　 半加算器   リレーによる 4bit 加算回路

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update: 2014.06.26