センサ工学

センサとは，様々な物理量を電気信号に変換するデバイスであり，ロボティクスやIoTでキーとなるデバイスである．本講義では，センサに必要な電子回路，センサにおける原理と特性を基礎として述べるとともに，様々な物理量に対応するセンサを紹介する．

1/ 清水 4/12ガイダンス
授業の進め方，センサとは
2/ 清水 4/19電子回路（復習）
オームの法則，キルヒホッフの法則
定電圧源，定電流源
2抵抗分圧回路，ブリッジ回路
3/ 清水 4/26電子回路（計測）
2端子回路と4端子回路（ケルビンセンス）
高抵抗計測と低抵抗計測
外来ノイズ（商用電源，SWノイズ，機械系ノイズ）対策
4/ 清水 5/10電子回路（センサ後段回路）
アナログ動作とデジタル動作
アンプ（信号増幅）回路，バッファ（緩衝）回路
エミッタ接地回路，オープンコレクタ
ACカップリング，ゼロドリフトアンプ（チョッパー回路）
5/ 清水 5/17センサ
センシング方法（受動非接触，接触，プローブ）
センサの5要素（検出素子，後段回路，パッケージ，デジタル処理，取り付け）
ON/OFFメカスイッチ（タッチセンサ）
2抵抗分圧回路への適用
6/ 清水 5/24センサ（信号変換）
検量線，ダイナミックレンジ，感度
破壊耐性，応答速度（時定数），ヒステリシス
センサの電気特性（R抵抗，C静電容量，L誘導，V電圧，I電流）
R抵抗型センサ（サーミスター等）
7/ 清水 5/31センサ（電子回路）
R抵抗型センサ（気圧センサとブリッジ回路）
C静電容量型センサ（マイクロフォン，近接）
L誘導型センサ（金属検出）
V電圧型センサ（ダイナミックマイクロフォン，熱電対，ホール素子）
I電流Q電荷型センサ（フォトダイオード，イメージセンサ，圧電素子）
8/ 清水 6/ 7センサ（組み合わせ）
RGB-IRセンサ（分光器），ロータリーエンコーダ（2相）
超音波センサ（送信部，受信部）
ガスセンサ，イオンセンサ（感応膜）
MEMS技術
9/ 清水 6/14センサ（実装）
アナログフィルタ回路，デジタルフィルタ
1点アース（保安接地，信号接地，動力源接地）
DAC回路，ADC回路，I2C，SPI，RS485（差動）
誤検出対策
10/ 清水 6/21まとめとテスト
オンラインでのテストとその解説
11/ 平井 6/28抵抗センサとその応用
原理，分圧回路，ホイーストンブリッジ回路，ひずみセンシング
12/ 平井 7/ 9静電容量センサとその応用
原理，LCRメータ，力覚センシング，近接センシング
13/ 平井 7/19磁気センサとその応用
原理，コイル，ホール素子，分力センシング
14/ 平井 7/12光学センサとその応用
原理，力センシング，接触点センシング，アプリケーション
15/ 平井 7/22まとめとテスト
講義内容のまとめ，テスト
評価
参考書
センサ・デバイス活用ノート トランジスタ技術SPECIAL編集部，CQ出版，978-4789849111
CPUの創りかた 渡波 郁，毎日コミュニケーションズ，978-4839909864
よくわかるディジタルIC回路の基礎 松田 勲，伊原 充博，技術評論社，978-4774108049
センサ工学の基礎 第3版 山﨑 弘郎，オーム社，978-4-274-22449-2
電気・電子計測 第4版 阿部 武雄，村山 実，森北出版，978-4-627-70544-9
電気電子機能材料 改訂3版 一ノ瀬 昇，オーム社，978-4-274-21594-0
[教育]