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ビギナー・ノート・シリーズ 【シリーズ一覧へ】

センサ応用回路の設計・製作

実戦のための応用ノウハウを身につけよう

松井 邦彦 著
A5判 256ページ
定価1,782円(税込)
JAN9784789830638

1990年5月10日発行

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 本書は“作って学べる本”をめざし,ポピュラなセンサについて概要を説明したのち,もっとも基本的な回路を紹介して,最後に実用的な回路を設計するような構成にしました.できるだけすぐ作れるように,回路図といっしょに簡単な部品表も載せています.


目次

第1章 センサ回路事始め
 1.1 センサ回路を設計する前に
    センサって何
    特性のばらつきの小さいセンサが良い
    温度ドリフトはどうしようもない
    バッテリ動作をするには低消費電流でなくてはならない
    互換性が高いと調整が楽
 1.2 センサ駆動の回路と部品
    センサを動かすのに必要な回路は
    センサ特有の回路
    回路を作るために必要な部品は…

第2章 熱電対の使い方
    熱電対を説明する前に
 2.1 熱電対の原理と測定方法
    熱電対は温度差に比例した電圧を発生する
    熱電対の最高使用温度は素線径によって違う
    熱電対は裸線のまま使うと寿命が短い
    補償導線の使い方
 2.2 熱電対の基本回路を理解する
    熱電対の増幅回路
    リニアライズ回路を追加する
    2乗回路には演算専用ICを使用する
    基準接点補償回路も必要
    基準接点温度の測定には2端子IC温度センサを使用する
 2.3 熱電対を使った温度測定回路を作ろう
 * J型熱電対用温度計(2レンジ,測定範囲0〜300℃,300〜600℃)を作る
    熱電対専用ICを使用する
    リニアライズ回路と断線検出回路
    300〜600℃でリニアライズするには
    部品配置上の注意
 * K型熱電対用温度計(2レンジ,測定範囲0〜100℃)を作る
    AC電圧の平均値と実効値
    熱変換型 RMS-DCコンバータIC LT1088
    RMS-DCコンバータの基本回路
    実際の特性

第3章 白金測温抵抗体の使い方
 3.1 白金測温抵抗体とは
    白金測温抵抗体は抵抗の温度変化を利用する
    JIS(日本工業規格)とDIN規格(西独工業規格)に白金測温抵抗体
    温度係数のばらつきが精度に大きく影響する
 3.2 白金測温抵抗体の基本回路を理解する
 * 定電流動作
    基本回路の動作
    定電流動作での非直線誤差
    リニアライズ回路が必要
 * 定電圧動作
    基本回路の動作
    出力電圧は…
    定電圧動作でのリニアライズ回路
 3.3 白金測温抵抗体を使って温度測定回路を作ろう
 * DMM用温度計アダプタ(測定範囲 0〜200℃)を作る
    レギュレータには3端子レギュレータを使用する
    OPアンプにはTLC27M2CNを使う
    調整方法
 * DMM用温度計アダプタ(測定範囲 0〜500℃)を作る
    OPアンプには358を使う
    定電流回路
    リニアライズの動作
    電源回路
 * 4〜20mA 電源ループで0〜600℃を測定する
    増幅用ICにはAD693ADを使用する
    AD693ADの基本回路と特性
 * リニアライズ付き(測定範囲 0〜600℃)電流ループ回路を作る
    センサは定電圧動作で使用する
    リニアライズは出力電流を使用する
    調整方法について
    ほかの温度スパンで使うには
    3線式配線のメリット
    配線抵抗の影響を受けない4線式配線

第4章 フォト・センサの使い方
 4.1 フォト・センサの種類と特徴
    フォト・ダイオードの短絡電流と開放電圧
    フォト・ダイオードの暗電流
    フォト・ダイオードの分光感度特性
    フォト・ダイオードの応答特性
    フォト・トランジスタの特徴
    フォト・トランジスタの分光感度特性と応答特性
 4.2 フォト・センサの基本回路を学ぼう
    フォト・ダイオードの基本は照度測定
    フォト・ダイオードにはBS500Bを使う
    照度計の回路は簡単
 4.3 フォト・センサで携帯用照度計を作ってみよう
    フォト・センサにはTFA1001Wを使う
    ダイナミック・レンジを広げるには対数出力型を使う
    赤外発光LEDにはGaAs発光ダイオードを使う
    フォト・ダイオードにはPINダイオードを使う
    波形を見てみよう
    温度変化を検出する
    焦電型赤外線センサの構造
    実際の波形を見てみよう
 * 非接触温度計の回路設計
    サーモ・パイルの原理
    サーモ・パイル専用IC MAC4050を使用する
    センサにはMIR100を使用する
    調整方法
 * 4乗根回路の作り方
    乗算用IC AD538を使用する
    4乗根回路は簡単に作れる
    実際の特性を測ってみる
    AD538で2〜5乗回路を作る

第5章 ホール・センサの使い方
 5.1 ホール・センサの動作原理と特徴
    ホール・センサは4端子素子
    ホール・センサの出力は磁界の強さに比例する
    ホール・センサの直線性
    GaAsホール・センサとInSbホール・センサの特徴
 5.2 ホール・センサの基本回路を学ぼう
    回路が簡単な定電圧動作
    高精度測定に適した定電流動作
    ホール・センサの増幅回路の基本は差動アンプ
    トランスの漏れ磁束を測定してみよう
 5.3 ホール・センサで何かを作ってみよう
 * 汎用タイプのガウス・メータを作る
    ホール・センサにはTHS103Aを使う
    ホール・センサの出力電圧を計算する
    増幅器には差動アンプを使用する
    ホール・プローブを作る
 * 磁極チェッカを作る
    センサにはInSbホール・センサを使う
    本器の使い方
    オフセット電圧の小さいホール・センサを選別するのがいちばん確実
    オフセット電圧が不安定なときは熱起電力と思え
    熱起電力を取り除くには制御電流をACにする
    ホール・センサのノイズについて

第6章 磁気抵抗素子の使い方
 6.1 磁気抵抗素子の動作原理と特徴
    半導体磁気抵抗素子の特徴
    強磁性体磁気抵抗素子の特徴
 6.2 磁気抵抗素子の基本回路と出力波形
    半導体磁気抵抗素子の基本回路と出力波形
    強磁性体磁気抵抗素子の基本回路と出力波形
 6.3 磁気抵抗素子で何かを作ってみよう
 * 非接触型AC電流モニタを作ってみよう
    センサには半導体磁気抵抗素子を使う
    出力電圧を計算する
    磁界と磁束密度
    B-H特性曲線を見てみよう
    実際に磁界を測ってみる

第7章 圧力センサの使い方
 7.1 圧力センサの特徴と基本回路
    半導体ストレイン・ゲージは感度が高い
    半導体ストレイン・ゲージで半導体圧力センサを作る
    圧力センサには定電圧動作用と定電流動作用がある
    ゼロ点の温度特性
    ゲージ圧センサと絶対圧センサ
 7.2 半導体圧力センサの基本回路を学ぼう
    定電流動作用圧力センサの基本回路
    定電圧動作用圧力センサの基本回路
 7.3 半導体圧力センサを使って何かを作ってみよう
 * マノメータを作る(ディジタル表示)
    定電流回路
    増幅回路
    センサの出力電圧を計算する
    OPアンプの選定
    電源回路
    表示器
 * マノメータを作る(アナログ表示)
 * 自動車用圧力モニタを作る
    圧力センサにはKPZ20Gを使う
    アダプタが必要
    出力電圧を計算してみる
    定電圧回路
    アンプ
    ディスプレイ用ICにはTA7612Pを使う
 * 高度表示付き気圧計を作る
    センサにはKP100を使用する
    センサは定電圧動作で使う
    増幅回路
 * 高度計を作る
    高度計の原理
    回路を設計する
    表示器にはTA7612APを使用する

第8章 AC電流センサの使い方
 8.1 非接触電流センサの原理と測定法
    抵抗の電圧降下を利用する
    CT型電流センサを使用する
 8.2 AC電流センサの基本回路を学ぼう
    抵抗を使用する
    AC電流センサの出力波形
    負荷抵抗値の選び方
    OPアンプを使った電流電圧変換回路(I-Vコンバータ)
 8.3 AC電流センサで何かを作ってみよう
 * はんだごて用警報回路(はんだごてアラーム)を作る
 * パソコン用電源切り忘れ警報回路を作る
    AC電流センサの負荷抵抗値は300Ωとする
    10〜100Wの範囲でセット・ポイントを変えられる
    タイム・インターバルにはプログラマブル・タイマICを使う
    電源はAC100Vから作る
    AC電流センサの取り付け場所
 * オーディオ用ピーク・パワー・メータを作る
    AC電流センサの周波数特性
    スルー・スケール・パワー値は30Wとする
    入力部の設計
    乗算器にはNJM4200を使用する
    ピーク・レベル・メータICにはIR2E04を使用する
    AC電流センサ出力波形と乗算器の出力波形
    電源部
 * テーブル・タップ型電力計を作る
    入力部の設計
    乗算器にはNJM4200を使用する
    表示にはパネル・メータを使用する
    電源電圧はAC100Vを使う

第9章 超音波センサの使い方
 9.1 超音波センサの動作原理とその種類
    超音波センサの等価回路
    超音波センサの種類
 9.2 超音波センサの基本回路を学ぼう
    超音波センサの駆動回路
    超音波センサの受信回路
 9.3 超音波センサで何かを作ってみよう
 * 物体検知回路を作る
    直接型検出方式による物体検知回路
    反射型検出方式による物体検知回路

付録 3 1/2桁A-Dコンバータを利用する方法
    A-DコンバータにはMAX138を使用する
    センサに適した差動入力が特徴
 * 白金測温抵抗体用温度表示回路を作ってみよう(リニアライズなし)
    レシオメティックな動作をさせる
    調整方法
    センサの非直線誤差はいぜんとして残っている
    リニアライズ回路を追加する
    電源電圧特性
 * 圧力センサ圧力表示回路を作ってみよう
    圧力センサには2S5Mを使う
    調整方法
 * ホール・センサ用磁束密度表示回路を作ってみよう



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