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2009年4月 9日 (木)

電気的センサ

センサと言えば,外界の情報を電気信号に変換する計測装置を連想することが多い。

しかし,今も機械式のセンサも数多く使われている現実がある。

センサを外界の情報を電気信号に変換し,AD変換を行ってマイコンに伝達すると定義するならそれは間違いであろうとアナログエンジニアは考える。

かっては,空気式の温度センサや圧力計などが工業計測の分野で使用されていた。空気式の計装システムは応答は遅いが センサ信号が直接アクチュエータを動かすことが出来る。

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電気信号を出力するセンサは,アナログ電子回路と同時に考えないとその特性を定義できない側面がある。センサの出力が扱いにくいレベルの電圧や電流であるなら,実用化にはアナログ回路抜きで考えることはできない。 

たとえばピエゾ抵抗効果を用いたセンサは機械的構造を工夫することにより,圧力計,変位計,差圧計などさまざまな測定対象を電気信号に変換できる。

基本的にピエゾ抵抗効果は,電気的な抵抗値測定の形になる。同時にこの効果は半導体プロセスに依存するが,作り放しと言う訳には行かない。どこかで校正情報を持つ必要がある。ピエゾ抵抗効果は温度依存性が強いので,感温抵抗を同時に形成し温度補償を行うか定電流励起を行って,感度の温度依存性を消去する手段もある。

耐環境性も半導体センサだけで不十分な場合も多くある。

現在のMEMSの通常の範疇では,比較的軽用途に限られる。センシングにおいては,センサの検出する場を限定する構造物なども必要なのだ。そして機械的部分,アナログ信号処理回路を含めて考えないと確からしさが曖昧になる。電気信号を出力するセンサはアナログ回路抜きでは語ることができないだろう。

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コメント

おつかれさまです。

ピエゾをつかった回路設計は、今までしたことがありません。数あるセンサーの中では、アナログ回路のテクニックが必要と感じました。

ピエゾは、温度依存性があるということですが、
ピエゾにトランジスターをヒータ代わりに密着させ
サーミスターで温度を検出し、高温で安定化させることはしないのでしょうか?

ペルチェで温度制御できないものは、よく上記方法で安定化をはかっています。

おとん@さま こんばんは。

産業用途では,センサの温度制御はふつうやらないと思います。
ゼロ点の補正は,ブリッジの複数辺に,温度係数が0と見なせる抵抗で調整する方法がよく使われます。
感度の温度補正に関しては,2次の非線形項が強いので,汎用ですと定電流励起&無調整がふつうです。

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