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トラ技ジュニア教科書(トランジスタ技術SPECIAL 2021年10月号増刊)

実用センサ&回路大事典

身の回りにある「測る仕組み」を解説

B5判 480ページ
定価3,740円(税込)
2021年9月15日発行
トランジスタ技術編集部 / 編
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センサとは,物質の特性を利用して,さまざまな物理量を電気信号に変えてくれる電子部品です.その基本的な原理や技術は,すでに確立されているものも多く,今後はIoTとの連携やデジタル化によって進化をしていくものと考えられます.
本書では,各種センサを1冊にまとめ,その基本的な原理や動作,応用例や製作事例を詳細に解説します.
目次

イントロダクション
まんがでわかる 電気信号を作るセンサ入門
第1章 温度,重さ,回転などの「物理量」を電気信号に変える「センサ」
  マンガ センサで熱さなどを読み取るセンシング
  マンガ マイコンとセンサを組み合わせてオートマチック天国へGO!
第2章 千差万別! センサ図鑑
 2-1 光/色/画像を検出するセンサ
  マンガ 光を検出するセンサ
 2-2 温度/湿度/気圧を測定するセンサ
  マンガ 温度を電気信号に変えるセンサ
 2-3 振動/力/ひずみ/加速度を検出するセンサ
  マンガ 振動/力/ひずみを電気信号に変えるセンサ
 2-4 音/超音波を検出するセンサ
  マンガ 音を電気信号に変えるセンサ
 2-5 位置/距離/角度を測るセンサ
  マンガ 位置/距離を電気信号に変えるセンサ
 2-6 携帯機器で使われているセンサ
  マンガ スマホに入っているセンサのいろいろ

センサを本格的に使うためのプロの技
第1部 光・色を検出するセンサ
第1章 光センサ「フォトダイオード」基礎編
 コラム1 フォトダイオードの受光エネルギ量の表し方
 コラム2 センサ信号が小さいときはガードあるいはテフロン端子が有効
第2章 光センサ「フォトダイオード」回路編
 コラム1 光センサの代表格「フォトダイオード」
 コラム2 フォトダイオードは光量と出力電流がきれいに比例する
第3章 帯域50MHz! レーザ・ダイオード・ドライブ回路
 コラム1 高速OPアンプAD8055の代替
第4章 フォトダイオード用I-V変換回路の実験
 コラム1 FM変調回路に使う高周波VCO ICの代替品
第5章 人体検出の定番「焦電型赤外線センサ」
 コラム1 非接触で物体の温度が測れる「サーモパイル」
第6章 サーモパイル・センサによる非接触温度計の設計と製作
第7章 超高感度光センサ 光電子増倍管
第8章  指先サイズのチップ型光電子増倍管「マイクロPMT」内蔵モジュールの使い方
 コラム1 光電子増倍管の電圧分割比
第9章 ガイガー・ミュラー計数管を自作したガイガー・カウンタ
【センサ・ア・ラ・カルト】
生体内で反射した光を利用する「脈波センサ」BH1792GLC
赤色,緑色,青色,赤外対応! カラー・センサIC S11059

第2部 温度を検出するセンサ
第1章 温度センサ「熱電対」 基礎編
 コラム1 ダイオードと銅線を使って電圧を発生させる
 コラム2 熱電対で未来の腕時計は電池要らず?
 コラム3 熱電対用グッズ
第2章 温度センサ「熱電対」 回路編
 コラム1 熱起電力の温度特性は非直線…高精度の測定をするには?
 コラム2 狭い温度範囲ならワンチップのセンサICがオススメ!
第3章 ペルチェ素子の使い方とその駆動回路
 コラム1 ペルチェはCPUの冷却に使える?
Appendix 温度精度±2℃の小型温度調整回路の試作
第4章 高精度温度センサ「白金測温抵抗体」 基礎編
 コラム1 白金以外の金属測温抵抗体も使い方次第
 コラム2 数ミリ〜十数センチまでサイズも形もいろいろ! 写真で見る測温抵抗体
第5章 高精度温度センサ「白金測温抵抗体」 回路編
 コラム1 長距離でも高精度測定! 配線の影響を受けない3導線式と4導線式
 コラム2 白金測温抵抗体の放熱定数と測定誤差
第6章 高感度温度センサ「サーミスタ」 基礎編
第7章 高感度温度センサ「サーミスタ」 回路編
第8章 気化熱で動くディジタル温湿度計
 コラム1 温度差10℃以上で2400μW! KELK社の熱電デバイス
 コラム2 低起動電圧の昇圧型DC-DCコンバータのいろいろと使いこなし
第9章 ワンチップ温度センサICの実用知識
 コラム1 センサICの取り付け方に注意
Appendix 3 1/2桁A-Dコンバータを利用する方法
【センサ・ア・ラ・カルト】
ディジタル・インターフェース温度センサIC STTS751
2線インターフェース・ワンチップ温度センサIC LM73

第3部 湿度を検出するセンサ
第1章 電気抵抗式湿度センサの基礎と使い方
第2章 CMOSセンサ SHT11による温度&湿度計の製作
 コラム1 通風乾湿計による湿度の測定
第3章 「2温度法」を使った基準湿度発生装置の設計と製作
【センサ・ア・ラ・カルト】
0〜100%,-40〜+125℃の温湿度センサIC HTU21D

第4部 振動・加速度・超音波を検出するセンサ
第1章 振動・加速度センサ
 コラム1 角速度センサのいろいろ
第2章 振動・超音波センサ「圧電素子」
 コラム1 超音波センサの仕組みと使い分け
第3章 カメラの手ぶれ補正に使われている「角速度センサ」
第4章 衝撃センサを使った警報機能付き防犯装置
第5章 震度1以下も測れる「簡易地震計」の製作
 コラム1 震度の算出方法
【センサ・ア・ラ・カルト】
±2〜±16gの3軸加速度センサIC LSI3DH
姿勢がわかる3 軸ジャイロ・センサIC L3GD20
3軸加速度と3軸地磁気を検出できるセンサIC BMC050
3軸加速度+3軸磁気センサ内蔵! 電子コンパスIC LSM303D

第5部 磁気を検出するセンサ
第1章 磁気センサ 基礎編
 コラム1 世界で通用する磁気の単位系「MKSA」を使う
 コラム2 紙幣に優しい非接触タイプの偽札発見器の開発
 コラム3 着磁の分布が見える特殊フィルム
 コラム4 磁気を集めて強めてくれる強磁性体片「集磁鋼」
第2章 磁気センサ「ホール素子」回路編
 コラム1 ホール素子の応用
第3章 レンジ-50m〜+90mT,分解能0.1mTの手作りハンディ・テスラ・メータ
 コラム1 磁束密度は1テスラ[T]=1wb/m2=1万ガウス[G]=1万マクスウェル/cm2
 コラム2 ホール素子の回路記号
 コラム3 安定した磁界を発生するヘルムホルツ・コイルの作り方
第4章 高感度磁気センサとコイルで作る磁場キャンセラ
【センサ・ア・ラ・カルト】
高感度磁気センサIC HMC5883L

第6部 電流を検出するセンサ
第1章 高感度ホール素子を用いた電流センサの基礎とコアレス電流センサの最前線
第2章 ホール素子型DC電流センサの使い方
第3章 AMR センサICを使ったコアレス電流センサの試作
第4章 非接触電流センサ「カレント・トランス」
 コラム1 手軽で安全,しかも高精度! 非接触測定の三大メリット
 コラム2 AC電流センサの電流検出のメカニズムと使い方
 コラム3 電流検出誤差の原因と高精度AC電流センサの選び方
 コラム4 微小電流の測定に使うAC電流センサの選び方
第5章 フラックス・ゲート型DC電流センサの使い方
 コラム1 フラックス・ゲート型電流センサの移り変わり
第6章 フルスケール1nA,分解能1pAの微小電流測定Arduinoシールド
 コラム1 市販測定器と手作り測定器の決定的な違い「トレーサビリティ」
 コラム2 ユニバーサル基板はノイズを拾う金属でいっぱい
 コラム3 「ガード電位≠グラウンド電位」のときには三重同軸構造のトライアキシャル・コネクタを使う
 コラム4 商用電源の影響を消すテクニック
 コラム5 製作した電流計のゲイン誤差は2%以下
【センサ・ア・ラ・カルト】
交流もOK インテリジェント電流/電力モニタIC INA226

第7部 位置を検出するセンサ
第1章 手作り差動トランスによる誤差6μmの変位検出器
 コラム1 差動トランスのあれこれ
第2章 PICと定番の測距センサで作る充電機能付き姿勢モニタ
 コラム1 赤外線測距モジュール
第3章 3大障害物センサ カメラ/LiDAR/ミリ波レーダ
 コラム1 LiDARとミリ波レーダの出力信号の違い
第4章 自動運転のかぎ! 3次元リアルタイム・ビジョン「ステレオ・カメラ」
 コラム1 目的地までぶつからずに自走するクルマを目指して
 コラム2 両眼立体視のできない動物はどうやって立体物を認識している?
第5章 前方100mの大空間を1cm&1°で高精度スキャン LiDARの原理と実力
 コラム1 自己位置推定と高精度3 次元マッピングを同時に行うSLAM
第6章 視界の悪い300m先を物理計測 ミリ波レーダの原理と実力
 コラム1 自動車におけるレーダの役割
 コラム2 300 mのコースを走る100km/hの移動体を模擬できるレーダ・テスト法
【センサ・ア・ラ・カルト】
タッチ・センサIC AT42QT2160
高度計も作れる高精度大気圧センサIC BMP180

第8部 生体信号を検出するセンサ
第1章 脳波計測
第2章 眼球電図
第3章 大脳と神経
 コラム1 脳の損傷と人格の変化
第4章 筋電図
 コラム1 筋肉の音
第5章 生体用電極
Appendix 高い安全性の確保
第6章 LEDと光センサを搭載したICで作る「指タッチUSB脈波計」

第9部 マルチに使えるセンサ
第1章 M5Stack公式ユニットでお手軽センサ活用
【センサ・ア・ラ・カルト】
挿すだけでIoT化! 今どきセンサはモジュールを使う

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