78. センサの種類と特長

バネによって可動するピンによって、接点の開閉が行われるスイッチ。物体の有無によってピンを動作させることによって検出します。

電流の流れている半導体片に、電流に垂直な磁界をかけると、電流と磁界に直行する方向に起電力が現れ（ホール効果）、 この起電力による電位差を測定し、磁界を検出します。磁力を持った物体の有無の検出が可能となります。

光電センサは、光を出す投光部と光を受ける受光部から構成されています。 投光された光が検出物体によってさえぎられたり反射したりすると、受光部に到達する量が変化し、 受光部はこの変化を検出して電気信号に変換して出力します。使用される光としては、可視光（主に赤、色判別用に緑、青）と赤外光です。

検出コイルに交流電流を流し交流磁界を発生させ、この磁界によって生じる被検出体の渦電流による磁気損失をインピーダンスで測定し、被検出体の有無を検出します。被検出体は渦電流を発生させる導体である必要があります。

被検出体とセンサの間に生じる静電容量は、その距離によって変化します。この変化する静電容量を測定し、被検出体の有無を検出します。被検出体は金属などの導体のみではなく、樹脂や水などの物質も検出できます。

強磁性体の金属が不活性ガスと共に容器内に封止された構成をしています。通常状態では接点は開いていますが、 外部磁界が加わると内部の磁性体が磁石となり引き合うことで接点が閉じることで、磁気や磁気を帯びた物質を検出します。

バネによって可動するピンによって、接点の開閉が行われるスイッチ。物体の有無によってピンを動作させることによって検出を行います。

電流の流れている半導体片に、電流に垂直な磁界をかけると、電流と磁界に直行する方向に起電力が現れ（ホール効果）、 この起電力による電位差を測定し、磁界を検出します。磁力を持った物体の有無の検出が可能となります。

光電センサは、光を出す投光部と光を受ける受光部から構成されています。投光された光が検出物体によってさえぎられたり反射したりすると、 受光部に到達する量が変化し、受光部はこの変化を検出して電気信号に変換して出力します。使用される光としては、可視光（主に赤、色判別用に緑、青）と赤外光です。

検出コイルに交流電流を流し交流磁界を発生させ、この磁界によって生じる被検出体の渦電流による磁気損失をインピーダンスで測定し、被検出体の有無を検出します。被検出体は渦電流を発生させる導体である必要があります。

被検出体とセンサの間に生じる静電容量は、その距離によって変化します。この変化する静電容量を測定し、被検出体の有無を検出します。被検出体は金属などの導体のみではなく、樹脂や水などの物質も検出できます。

強磁性体の金属が不活性ガスと共に容器内に封止された構成をしています。通常状態では接点は開いていますが、 外部磁界が加わると内部の磁性体が磁石となり引き合うことで接点が閉じることで、磁気や磁気を帯びた物質を検出します。

構造は可変抵抗器と同じで、角度と抵抗値の間に相関関係があることを利用して、抵抗値を測定することで回転角を検出します。

１次コイルと２次コイルの間のコア（鉄心）を可動式にし構成をしています。この可動コアが被測定物と連動して動いたときに変化する誘導起電力を測定することで、被測定物の変位を検出します。

エンコーダとは変位量をパルスの形で出力し、それをカウントすることで検出するものです。リニア・エンコーダは直動型エンコーダとも呼ばれ、直線的な変位量を検出します。

金属の線や箔を変形させると断面積が変化し電気抵抗が大きくなります。この特性を生かし、非測定材料に歪みゲージを接着しその抵抗を測定することで、材料の歪みや伸縮を検出します。

pn接合や金属‐半導体接触（ ショットキ）ダイオード の接合部に集中圧力を加えると順・逆両方向ともに電流が増大することを利用し圧力を検出します。 この現象は、半導体結晶に圧力を加えると電気抵抗が変化するピエゾ効果と呼ばれます。

歪みゲージを利用した力検出器です。検出する力の向きから、圧縮型ロードセル、引張型ロードセル、圧縮引張両用型ロードセルがあります。

ダイヤフラムは薄い平面状の膜です。圧力を受けると中央部に変位や歪みを生じ、これらを測定し圧力を検出します。

ブルドン管接触ブルドン管はCの形をした管状の密閉容器です。この容器が圧力によって変形するのを利用して圧力を検出します。

ベローズは外周に蛇腹状の深いひだをもった薄肉円筒です。この円筒に圧力が加わると伸び縮みすることを利用して圧力を検出します。

誘導交流サーボ・モータと似た構造をしており、ロータとステータの両方に巻き線方向が直交する2相のコイルが巻かれています。 ステータの2相コイルには交流を流し、ロータの回転に伴って2相コイルから出力される電圧の位相変化を測定して、角度を検出します。

構造は可変抵抗器と同じで、角度と抵抗値の間に相関関係があることを利用して、抵抗値を測定することで回転角を検出します。

エンコーダとは変位量をパルスの形で出力し、それをカウントすることで検出するものです。 ロータリー・エンコーダは回転型エンコーダとも呼ばれ、回転変位量を検出します。

検出物体で超音波が遮断された場合や、検出物体の表面で反射して戻ってくるまでの時間を測定して出力信号を得ます。

被測定体にレーザー光を当てた時の散乱光が、ドップラー効果によって速度に応じて周波数が変化することを利用し、 この変化を入射光と散乱光の光ビート信号として測定して、速度を測定します。

速度に比例する回転を発電機に接続し、速度に応じた発電を行いこの発電量を測定し、速度を検出します。

上記ロータリー・エンコーダ参照。

圧電体に圧力を加えると電圧が発生するピエゾ効果を利用し、振動などを電圧に変換し、この電圧を測定することで振動を検出します。

半導体プロセス技術を活かして微細な構造体を作る技術であるMEMS（Micro Eletro Mechanical Systems）を利用して製造された加速度センサです。 検知機構の違いによって、ピエゾ抵抗型、静電容量型、熱感知型があります。

二つの線熱膨張係数の異なる金属を張り合わせた構造をしており、これが温度によって変形する（反る）ことを利用して温度を検出します。

異なった金属を接合したとき、ある接合点と他方の接合点に温度差がある場合に生じる熱起電力（ゼーベック効果）を測定し温度を検出します。

金属線が温度によって抵抗が変化することを利用し、抵抗を測定して温度を検出します。金属には白金が用いられることが多いです。

コバルト、ニッケル、マンガンなどの金属化合物粉末と２本の導線を焼結して作成します。化合物の混合比により特性が変化します。 NTCサーミスタは温度の上昇に対して抵抗が減少し、PTCサーミスタは逆に抵抗が増加します。抵抗測温体に比べ感度が高い特長があります。

物体の熱放射を利用して非接触にて温度測定を行うものです。具体的には、測定器内の測定フィラメントの輝度を被測温体のそれと一致させ、 フィラメントに流れる電流からフィラメントの温度を測定し、これが被測温体の温度と等しいとします。

上記リード・スイッチ参照。

磁石を自由に回転できる構成にしたものです。外部磁界の影響でこの磁石が動くことによって、磁気を検出します。 最も身近な例では方位磁針（コンパス）があります。

上記ホール素子参照。

磁気によって抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した素子です。磁気抵抗効果は普通の金属にも見られる性質ですが、 物質と構造を工夫することにより超巨大磁気抵抗効果と呼ばれる抵抗変化率の増加が発生します。

十分なエネルギーを持った光子がpn接合やpin接合に入ると、電子を励起し自由電子と自由正孔のペアを生成します。 これらのキャリアは光電流となり、この光電流でダイオード特性を変化させたり、トランジスタ動作やサイリスタ動作をさせる素子です。

光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電管を基本に、電流増幅機能を付加した高感度光検出器です。 頭部から光が入射するヘッドオン型と、側方から光が入射するサイドオン型があります。

受光素子に光が当たることで電荷が発生し、この電荷を電荷結合素子 （CCD: Charge Coupled Device） と呼ばれる回路素子を用いて転送を行い、光を検出する撮像素子です。

受光素子のフォトダイオードに蓄積した電荷を、それぞれの画素で電圧に変換して増幅して読み出し、光を検出する撮像素子です。 雑音が大きいことから用途は限られていましたが、小型低消費電力の利点が見直され、頻繁に使用されるようになってきました。