【ノイズ対策】見えない敵に勝つ！初心者が守るべき「アース（接地）」と「シールド」の鉄則

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「試運転の時は動いたのに、現場でお客さんが使い始めたら誤動作した！」「インバータが回ると、センサーが勝手にONになる…」

これらはすべて、電気設計者の天敵「ノイズ」の仕業です。ノイズは目に見えず、いつ発生するかも分かりません。だからこそ、設計段階で「入らせない」「逃がす」対策をしておく必要があります。

今回は、教科書の難しい電磁気学は抜きにして、現場でこれだけは守りたい「アース（接地）」と「シールド線」の鉄則を解説します。

1. そもそも「ノイズ」って何？

難しく考える必要はありません。ノイズとは「本来の信号に混ざり込んだ、余計な電気の波」です。

加害者（ノイズ源）： 大きな電流を高速でON/OFFするもの（インバータ、サーボ、リレーの開閉など）。ここから「余計な電気の波」が撒き散らされます。
被害者（ノイズを受ける側）： 微弱な電流で動くもの（センサー信号、アナログ信号、通信線）。

対策の基本は、「加害者と被害者を離すこと」そして「被害者にバリアを張ること」です。

2. 鉄則①：アースは「一点接地」が最強

ノイズ対策の基本はアース（接地）ですが、つなぎ方を間違えると逆にノイズを引き込みます。初心者が絶対に守るべきルール、それは「一点接地（スター配線）」です。

❌ ダメな例：「渡り配線（デイジーチェーン）」

「端子台が近いから」といって、アース線を次々と数珠つなぎにしていく方法です。これだと、遠くの機器で発生したノイズ電流が、他の機器のアースを通って戻ってくるため、すべての機器がノイズの影響を受けてしまいます。また、「グランドループ」というノイズのアンテナを作ってしまいがちです。

⭕ 良い例：「一点接地（スター配線）」

すべての機器のアース線を、制御盤内の「メインアースバー（接地母線）」という一箇所に直接つなぐ方法です。これなら、ある機器がノイズを出しても、汚れた電気は最短距離で大地へ逃げていき、他の機器には回り込みません。

現場の合言葉： 「アースはケチるな、横着するな。一本ずつ親元（アースバー）へ返せ！」

【図解：一点接地 vs 渡り配線】

左（良い例）： 各機器からメインアースバーへ個別に配線されています（スター配線）。ノイズの逃げ道が確保され、他の機器への干渉を防ぎます。
右（悪い例）： 機器間でアース線が数珠つなぎになっています（渡り配線）。これにより、赤矢印のような「グランドループ」が形成され、ノイズが循環してトラブルの原因となります。

3. 鉄則②：動力線と信号線は「離す」

これは物理的な距離の話です。インバータの動力線（200Vなど）は、強力な磁界を出しています。その真横に微弱なセンサー線（24V）を這わせると、電磁誘導によりセンサー線にノイズが乗ります。

ルール: 動力線と信号線は、最低でも 200mm（20cm） 以上離す。
ダクト: 可能ならダクトを分ける。分けられない場合は、ダクトの中に「セパレーター（仕切り板）」を入れる。

「きれいな水（信号）」と「汚水（動力）」を同じパイプに通してはいけません。

4. 鉄則③：信号線のシールドは「片端接地」が基本

ノイズに弱い信号（アナログ信号など）には、アルミ箔や編組で覆われた「シールド付きケーブル」を使います。さて、このシールド。両端をアースにつなぐべきか、片方だけか？

結論から言うと、FA（工場自動化）の信号線においては「片端接地（制御盤側のみ）」が基本ルールです。

なぜ「両端接地」だとマズイのか？

工場の大地には、インバータなどから漏れ出たノイズ電流が常に流れています。もし両端をアースにつなぐと、このノイズ電流がシールド線の中を通ってしまい（グランドループ）、シールド自体がノイズを放射するアンテナになってしまいます。本来守るはずの信号線に、自分からノイズを引き込んでしまうのです。

※例外：Ethernetケーブルやサーボのエンコーダケーブルなど、メーカー仕様書で「高周波対策のため両端接地」と指定されている場合はそれに従ってください。

【図解：シールド線の片端接地】

構造: ケーブル内部の信号線が、金属の網組（シールド）で覆われている様子が分かります。
片端接地: 制御盤側（左）のみアースに接続し、センサー側（右）は未接続（オープン）にします。これにより、点線で示したような「グランドループ」が形成されるのを防ぎ、ノイズ電流の流入を防止します。

【コラム】えっ？「両端接地」するケースもあるの？

ここで鋭い読者は気づくかもしれません。「高圧受電設備のケーブルは両端接地だぞ？」と。実は、目的によって正解が変わります。

① 高圧ケーブル（6600Vなど）の場合：

正解：両端接地
理由（安全優先）： ケーブルが長く電圧が高いため、電磁誘導によってシールド自体に危険な電圧（数十ボルト以上）が発生する恐れがあります。人が触れた時の感電を防ぐため、両端をアースに落として電圧をゼロにする「安全」が最優先されます。

② 高周波通信・サーボエンコーダの場合：

正解：両端接地（またはコンデンサ接地）
理由（高周波特性）： EthernetやMHz帯の高周波ノイズに対しては、シールドが「隙間のない金属の筒」として機能する必要があります。両端をつなぐことでインピーダンス（抵抗）を下げ、高周波ノイズを効率よく逃がす効果があります。

結論：

低周波・アナログ信号（FAの主流）： ループ電流を防ぐために「片端接地」。
高圧・高周波通信： 目的（安全・高周波特性）に合わせて「両端接地」。

5. 鉄則④：DC24V電源のマイナス（GND）は必ず落とす！

制御電源（DC24Vスイッチング電源）のマイナス側をアースにつなぐかどうか。昔は「ノイズをもらいたくないから浮かす（非接地）」という流儀もありましたが、現在は「必ずアースに落とす」のが世界標準です。

これは、国際規格 IEC 60204-1（機械の電気装置） でも明確に要求されているルールです。

理由は「地絡事故」の安全対策

もし非接地の状態で、プラス側の電線が切れて金属フレームに触れたらどうなるでしょうか？ヒューズは飛びません。そのまま動き続けます。この状態で、もし別の箇所でも漏電すると、「スイッチを押していないのに機械が勝手に動き出す」という最悪の誤動作（2点地絡）が起こる可能性があります。

マイナス側をアースに落としておけば、プラス側が漏電した瞬間に「ショート」として検知され、ブレーカーや保護回路が働いて安全に停止できます。 「IEC規格準拠と安全のために、マイナス接地（機能接地）！」 これが現代の常識です。センサー選定で一番の落とし穴、「NPNとPNP、どっち選べばいいの問題」。海外装置との接続で火花を散らさないための知識を解説します。