メカトロニクス　１１／１７ センサ（その３） メカトロニクス　１１／１７.

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1 メカトロニクス　１１／１７ センサ（その３） メカトロニクス　１１／１７

2 補足：熱電対の材料について コンスタンタンは銅(Cu)　55%，　ニッケル(Ni)45%の組成からなる合金 メカトロニクス　１１／１７

3 超音波センサ 超音波が空間を伝搬し、反射し戻ってくるまでの時間を計測することで対象物までの距離を計測する。 特徴
精度　使用する超音波の波長程度（７０ｋＨｚで0.5ｃｍ程度） 前方から３０°程度の範囲までの物体に反応する。 メカトロニクス　１１／１７

4 超音波センサ メカトロニクス　１１／１７

5 超音波センサ（距離計） 右の写真は超音波センサのキットです。基板の上部に超音波の送信器、受信器が付いています。 送信器 受信器 超音波距離計
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6 ＰＳＤセンサ 投射した特定の波長の光の像の位置を検出し、対象物までの距離を測るセンサ 測る距離の範囲に応じて数種類ある。
（１０ｃｍ～５．５ｍ） メカトロニクス　１１／１７

7 近接センサ 高周波電流をコイルに流すと対象の金属内で誘導された渦電流が発生し、磁束の変化を妨げようとする。その度合いを検出することで物体との距離を計測する。 メカトロニクス　１１／１７

8 近接センサ（動きを検知する） コイルに近接した磁性体が動くとコイルをとおる磁力線に変化が生じ、電圧を誘起する。その電圧から物体の動き（接近、離脱）をセンシングする。 メカトロニクス　１１／１７

9 光センサ（フォトダイオード、フォトトランジスタ）
光によって抵抗値が変化するセンサ。反応が高速（数１００MHz）。フォトトランジスタの方が高出力（数１００倍)。 メカトロニクス　１１／１７

10 光センサ（CdSセル） 受ける光の量によって抵抗値が変化するセンサ。安価で抵抗値の範囲が扱いやすいのでよく使われる。反応はフォトダイオードなどよりは遅い。硫化カドミウム（CdS)を主成分としている。 CdSセル メカトロニクス　１１／１７

11 湿度によって導電率が変化する物質を使ったセンサ。
湿度センサ メカトロニクス　１１／１７

12 ブリッジ回路 センサによる計測でよく用いられる回路。 電源の電圧の変動や外部からのノイズの影響などが抑えられる（０にはならない)。
複数のセンサの動作を合わせた計測が可能。 同じ反応のセンサだけでなく、逆の反応（歪ゲージで引っ張りと圧縮など）のセンサを組み合わせることが可能。 メカトロニクス　１１／１７

13 ブリッジ回路（ホイートストンブリッジ) このようにセンサを含む４つの抵抗でブリッジを作り電圧を測定する。 メカトロニクス　１１／１７

14 （抵抗値が増加するセンサと減少するセンサの組み合わせの場合）
２つのセンサを組み合わせた回路 （抵抗値が増加するセンサと減少するセンサの組み合わせの場合） センサの働きを合成し２倍の出力が得られる。 R(1－x) R(1+x) メカトロニクス　１１／１７

15 ２つのセンサを組み合わせた回路（同じ変化をする場合） センサの働きを合成し２倍の出力が得られる。
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16 （増加、減少するセンサがそれぞれ２つずつの場合） センサそれぞれの働きを合成し４倍の出力が得られる。
４つのセンサを組み合わせた回路 （増加、減少するセンサがそれぞれ２つずつの場合） センサそれぞれの働きを合成し４倍の出力が得られる。 メカトロニクス　１１／１７

17 電気の豆知識 メカトロニクス　１１／１７

18 電池の電圧 単１～単５ （単＊＊） １．５V 積層電池 ９V、６V、３Vなど ボタン電池 １．５V、３V、６Vなど
内部が1つの容器になっていて化学反応で電気を発せしている。 積層電池 ９V、６V、３Vなど 内部に小さな電池を直列につないで単＊電池の複数倍の電圧を取り出せるようにしてある。 ボタン電池 １．５V、３V、６Vなど メカトロニクス　１１／１７

19 各国のコンセントの電圧 世界の電源電圧は、おもに次の３つに大別できます。（国や都市によって電気事情は異なります。）
AC120V地域：アメリカ、カナダ、グァム、ハワイ、中南米等（一部AC110V/127Vの地域もあります） AC220V地域： ヨーロッパ（イギリス除く）、アフリカのほとんどの国、東南アジア、中国 AC240V地域： イギリス、シンガポール、マレーシア、オセアニア等（一部AC230の地域もあります） 日本は100V（世界で一番低い） メカトロニクス　１１／１７

20 各国のコンセントの周波数 国によって５０Ｈｚか６０Ｈｚどちらかの周波数で供給されている。
国内で５０Ｈｚと６０Ｈｚが混在しているのは日本だけ。 メカトロニクス　１１／１７

21 メカトロニクス　１１／１７

22 電気の送られ方 メカトロニクス　１１／１７

23 高電圧で送電する理由 送電線の抵抗で消費される（熱になって空中に放出される）電力を押さえるためで、同じ電力を送電する場合電圧が高いほど電流が少なくて済みPloss=I2Rを低く抑えられる。 メカトロニクス　１１／１７

24 感電について AC-1 ―― 通常は知覚されない AC-2 ―― 通常は有害な生理学的影響はない
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25 静電気について 静電気の電圧(V) 電撃の強さ 1000 全く感じない 2000 指の外側に感じるが痛まない
1000 全く感じない 2000 指の外側に感じるが痛まない 3000 針に刺された感じを受け、チクリと痛む 4000 針で深く刺された感じを受け、指がかすかに痛む 5000 手のひらから前腕まで痛む 6000 指が強く痛み、後腕が重く感じる 7000 指、手のひらに強い痛みとしびれた感じを受ける 8000 手のひらから前腕までしびれた感じを受ける 9000 手首が強く痛み、手がしびれた重みを受ける 手全体に痛みと電気が流れた感じを受ける メカトロニクス　１１／１７

26 下図のブリッジ回路で次の条件の場合出力電圧VOは何Vになるか求めなさい。
課題　１１／１７　 下図のブリッジ回路で次の条件の場合出力電圧VOは何Vになるか求めなさい。 R:350[Ω] 最大荷重での抵抗値の変化量:0.12% ブリッジに印加する電圧:10[V] 荷重:最大荷重の75% 締切り：１１月２４日(木曜) １７：００ 提出場所：６号館授業課事務室レポート提出棚まで。 メカトロニクス　１１／１７

27 レポート提出に関する注意 解答を導く手順が示されていること。 解答がどれであるかきちんと分かるように書かれていること。
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