センサーの存在と発展により、物体には触覚、味覚、嗅覚などの感覚が与えられ、物体が生き生きとした存在になってきました。センサーは人間の五感の延長です。センサーには、微型化、デジタル化、インテリジェント化、多機能化、システム化、ネットワーク化といった特徴があり、自動検出と自動制御を実現するための第一の要素です。センサーは、特定の測定対象を感知し、一定の法則に従って使用可能な出力信号に変換するデバイスまたは装置です。センサーにはさまざまな種類があり、先進測定技術の授業では多くのセンサーが紹介されました。特に自動化された製造プロセスにおいて、さまざまなセンサーを使用して製造プロセスの各パラメータを監視・制御し、設備を正常状態または最適状態で運転させ、製品の質を最高のものにする必要があります。このため、優れたセンサーがなければ、現代的な生産は基盤を失うと言えます。多くの基礎科学研究の障害は、まず対象情報の取得に困難があることであり、新しいメカニズムや高感度の検出センサーの出現は、しばしばこの分野での突破をもたらすことになります。 センサーは私たちの生活のあらゆるところに存在し、さまざまな物理量の変化を鋭敏にキャッチし、それを電気信号やその他の形式の出力に変換して、私たちに豊富な情報源を提供します。本稿では、センサーの世界に足を踏み入れ、その種類や原理を探り、私たちの周囲の世界をよりよく理解する手助けをします。 センサーとは何ですか？センサーは、物理的な環境からの特定のタイプの入力を検出し、応答するデバイスです。入力は光、熱、運動、湿度、圧力、またはその他の環境現象である可能性があります。出力は通常、センサーの位置で人間にとって読み取り可能なディスプレイに変換される信号であるか、ネットワークを通じて電子的に転送されて読み取られたり、さらなる処理のために使用されたりします。センサーはIoTで重要な役割を果たしています。特定の環境に関するデータを収集および処理するエコシステムを作成し、それをより簡単かつ効率的に監視、管理、制御できるようにします。IoTセンサーは、家庭、野外、車両、航空機、産業環境、その他の環境で使用されています。センサーは物理的な世界と論理的な世界の間のギャップを埋め、計算基盤の目と耳として機能し、センサーから収集したデータを分析して行動を取ります。センサーの分類1.感度素子の分類：物理的分類：力、熱、光、電気、磁気、音などの物理効果に基づくもの。化学的分類：化学反応の原理に基づくもの。生物的分類：酵素、抗体、ホルモンなどの分子認識機能に基づくもの。 通常、基本的な感知機能に基づいて、温度感知素子、光感知素子、気体感知素子、力感知素子、磁気感知素子、湿気感知素子、音感知素子、放射線感知素子、色感知素子、味感知素子の10種類に分けることができます。 2. 用途による：圧力センサーと力センサー、位置センサー、液位センサー、エネルギー消費センサー、速度センサー、加速度センサー、放射線センサー、熱センサー。3. 出力信号によるアナログセンサー：測定対象の非電気量をアナログ電気信号に変換します。デジタルセンサー：測定対象の非電気量をデジタル出力信号に変換します（直接および間接変換を含む）。スイッチセンサー：測定信号が特定の閾値に達したとき、センサーは設定された低レベルまたは高レベル信号を出力します。 4.構成による分類 基本型センサー：最も基本的な単一変換装置です。 組み合わせ型センサー：異なる単一変換装置を組み合わせて構成されたセンサーです。 応用型センサー：基本型センサーまたは組み合わせ型センサーと他の機構を組み合わせて構成されたセンサーです。 接近センサー 接近スイッチとも呼ばれ、運動部品と機械的に直接接触せずに動作できる位置スイッチです。物体が接近スイッチの感知面に近づくと、物理的な接触や力を加えることなくスイッチが動作し、直流機器を駆動したり、コンピューター（PLC）装置に制御命令を提供したりします。 接近スイッチは、接点のないスイッチであるスイッチ型センサーの一種で、ストロークスイッチやミクロスイッチの特性を持ちながら、感知機能を兼ね備えています。動作が信頼でき、性能が安定しており、周波数応答も早く、長い使用寿命と強い耐干渉能力を持っています。また、防水、防振、耐腐食などの特徴もあります。 接近スイッチの分類： 1) 感応式接近スイッチ 2) 静電容量式接近スイッチ 3) ホール効果式接近スイッチ 4) リードスイッチ式接近スイッチ センサーとは、電子機器の中で重要な役割を果たす要素ですが、具体的にはどのようなものでしょうか？この記事では、定義、原理、応用に至るまで詳しく解説し、センサーのすべての重要ポイントを簡単に理解できるようにします。 01 センサーの定義と原理 センサーは、さまざまな物理的、化学的、または生物的信号を感知し、応答できる電子デバイスであり、現代の電子システムにおける重要な構成要素です。その動作原理は、さまざまな物理的効果、化学的作用、または生物的反応に基づいており、これらの信号を電気信号や他の処理可能な形式に変換することによって、情報の取得と伝送を実現します。 センサーというこの電子デバイスは、その独特の感知と応答能力によって、現代の電子システムにおいて重要な役割を果たしています。それは、さまざまな物理的、化学的、または生物的信号を感知し、変換することによって、情報の取得と伝送に重要な支援を提供します。その動作原理は、豊富な物理的効果、化学的作用、および生物的反応に基づいており、信号が効率的かつ正確に電気信号や他の処理しやすい形態に変換されることを保証します。 センサーの基本構成には、感知要素、変換器、信号処理回路、出力インターフェース、外殻、および電源部品が含まれています。これらのコンポーネントは協力して、収集された様々な情報を効率的にデバイスが処理できる電気信号や他の形式のデータに変換します。人間が視覚、聴覚、嗅覚、触覚を通じて情報を取得して行動するのと同様に、デバイスもセンサーによって取得した情報に依存して、正確な制御やデータ処理を行います。 02 センサーの動作原理センサーは内部のコンポーネントの協働作用を通じて、外部からの情報を効率的に電気信号または他のデータ形式に変換します。その動作原理は、人間が感覚を通じて情報を得ることに似ていますが、センサーは物理的、化学的、または生物学的効果を利用してこの変換を実現します。このプロセスには、感知素子が外部情報を捉え、変換器が感知素子によって捉えられた情報を電気信号に変換し、信号処理回路が電気信号を加工処理し、出力インターフェースが処理された信号を適切な形式で出力することが含まれます。同時に、外殻と電源部品は、センサーが複雑な環境で安定して動作できることを保証します。 センサータイプの多様性センサーの種類は多岐にわたり、それぞれのタイプには独自の動作原理と応用シーンがあります。変換方式の違いに応じて、センサーはアナログセンサーとデジタルセンサーに分けられます。また、感知対象によっては、温度センサー、圧力センサー、光センサー、音声センサーなどがあります。これらのセンサーは、産業、医療、環境保護など多くの分野で重要な役割を果たし、人々の生産と生活に大きな便利さを提供しています。分類 -温度：温度センサーは、環境または物体の温度を測定するために特化しています。圧力：圧力センサーは、気体または液体の圧力を測定することに焦点を合わせています。 光: 光センサーは光の強度、波長、色など、さまざまなパラメータを検出できます。位置と運動: 位置センサーと加速度センサーは、物体の位置、姿勢、運動状態を共同で監視します。ガスと化学物質: ガスセンサーと化学センサーは、ガス濃度と化学物質の成分を監視するために使用されます。水位と流量: 水位センサーと流量センサーは、水位と流体の流量の測定に特化しています。生体認証: 生体センサーは、心拍数、血圧、血糖値などの人体の生理的特徴を検出するために使用されます。03光センサー 光センサーは光の強度、波長、色など、さまざまなパラメータを検出できる装置です。これらのセンサーは、カメラの自動焦点、明るさ調整、色補正など、さまざまなアプリケーションで重要な役割を果たしています。光センサーを使用することで、光環境に対する正確な認識と応答が可能になります。 センサーの重要性光センサーはさまざまなアプリケーションにおいて重要な役割を果たしています。それらは光の強度、波長、色などの複数のパラメーターを正確に検出することができるため、光環境を正確に認識し迅速に対応することが可能です。カメラのオートフォーカス、画面の明るさ調整、または色補正など、光センサーの正確な測定と制御が欠かせません。センサーの重要性センサーは産業製品の最前線のデバイスとして、物理的な世界を感知する重要な役割を担い、まるでプロセスを守る最初の衛兵のようです。それらは生産プロセスをリアルタイムで監視し、必要な検出と報告を提供します。センサーから収集されたデータを通じて、プロセスの正確な制御と深い分析が実現できます。特定の特性に異常が発見されると、センサーは直ちに電気信号を発信して報告します。これらの特徴は、プロセスの効率、製品の品質を向上させ、プロセスがベストプラクティスに従うことを確保する上で、センサーが重要な役割を果たすことを意味します。言うまでもなく、センサーがなければ、現代の生産はその堅固な基盤を失うことになります。日常生活におけるセンサーの広範な応用センサー技術は、日常生活において重要な役割を果たしています。それらは産業分野だけでなく、私たちの衣食住のあらゆる側面に深く浸透しています。スマートホームでの環境モニタリングから、自動車の運転における安全保障、医療機器での精密測定に至るまで、センサーは欠かせない役割を果たしています。その至る所に存在する姿は、現代生活におけるセンサーの不可欠な地位を示しています。 センサーの概要 【温度センサーの分類と応用】 温度センサーは、温度に関する情報を収集する役割を担っています。温度センサーは接触型と非接触型に分けられ、例えば、ガラス水銀温度計は熱膨張と収縮により温度を測定します。前者は測定対象と直接接触する必要があり、固体、液体、気体の温度を監視するのに適しています。一方、後者は物理的接触を必要とせず、主に非反射性の固体と液体を監視しますが、気体には適していません。 1.2 【赤外線センサーの動作原理】 赤外線センサーは赤外線放射を発射または検出することで、環境中の特定の相位を感知します。赤外線センサーは赤外線放射を発射または検出することで環境を感知し、その電圧信号はアンプを介して測定される必要があります。赤外線放射は全ての物体から発せられる熱放射の一部であり、赤外線センサーは目に見えないこの放射を捕捉することができます。 1.3 【異なるタイプの温度センサー】 さらに、熱電対、抵抗温度センサー（RTD）、およびサーミスタなど、異なるタイプの温度センサーが存在し、それぞれ独自の動作原理と用途があります。例えば、熱電対は接合部の電流を測定することで結点の温度を決定し、抵抗温度センサー（RTD）は熱抵抗の抵抗の変化を利用して温度を感知します。熱電対やRTDなど、それぞれ独自の動作原理を持ち、産業や環境監視に広く利用されています。 1.4 【赤外線センサーの応用分野】 赤外線センサーは多くの分野で広く利用されています。例えば、熱画像技術は赤外線センサーを利用して可視光の有無にかかわらず観察でき、黒体放射法則に基づいて動作します。加熱分野では、赤外線は料理や食品加熱、さらには飛行機の翼の霜を取り除くために使用されます。同時に、印刷染色、プラスチック成型、プラスチック溶接などの産業分野でも広く利用されています。赤外線センサーは、熱画像、加熱、スペクトロスコピーなど、多くの分野で使用されています。 紫外線とタッチセンサー 2.1 【 紫外線センサーの応用 】 紫外線センサーは、入射する紫外線の強度または出力を測定するために特別に設計されています。この電磁放射の波長は、X線と可視光の間にあります。紫外線センサーは、強い紫外線を測定するために使用され、薬局、自動車などの分野で応用されています。ポリクリスタルダイアモンドなどの活性材料は、信頼性のある紫外線センサーに広く使用されており、紫外線センサーが環境中の紫外線放射状況を検出できるようにしています。 2.2 【 タッチセンサーの特性と応用 】 タッチセンサーは、タッチ位置に基づいて可変抵抗器として機能します。そのコンポーネントには、全導電性物質、絶縁スペーサー、部分導電性材料が含まれます。電流が通過しなければならない材料の長さが変化すると、材料の抵抗もそれに応じて変わります。このセンサーは、ソフトウェアと接続されることが多く、「最後の接触位置」を記憶し、アクティブ化後に「最初の接触位置」を記憶します。タッチセンサーは低コストで長寿命であり、消費電子機器などの分野でよく使用されています。近接センサーの原理と応用近接センサーの種類と原理近接センサーは物体の存在を検出し、測定対象物とは非接触であるため、長寿命で高い信頼性を持っています。その原理は、電磁または静電場または電磁放射束を発射し、返送信号または場の変化を待つことです。近接センサーは非接触で目標を検出します; 種類には誘導型と容量型があります。誘導型近接センサーは、そのコアコンポーネントがオシレーターであり、導電性媒体に接近することで損失抵抗を調整し、金属目標の検出を実現します。一方、容量型近接センサーは、検出電極と接地電極間の静電容量の変化を通じて動作しており、この変化は振動周波数に近い物体に接近すると発生します。
