光センサの利用

　　　　　　　Ｈ０

　　　　　　　　　　　　光センサの利用

　　　　　　　　　「光センサ」もちろん、「光」を検出するセンサの事である。（当たり前すぎるか　<(_ _)>）
　　　　　　　　　　しかし、検出する「光」には、目に見える可視光線をはじめ、目に見えない紫外線、近赤外線などもあります。
　　　　　　　　　これらの光は、波長を区別する以外に「電磁波の性質もいろいろ異なる。」ようです。
　　　　　　　　　従って、どの様な「光」を検出するか。どの様な「光」を利用するかにより適切な「センサ」が異なってきます。
　　　　　　　　　大きさ、値段、応答速度なども、大切な要因と思います。

　　　　　　　　　　光センサの種類には、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ、ＣｄＳセル、太陽電池　等、
　　　　　　　　　よく利用される種類の物があります。

　　　　　　Ｈ１

　　　　　　　　　　　　　太陽電池（フォトダイオード）の利用

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　太陽電池は、物性的にはフォトダイオードと同じです。
　太陽電池はその出力エネルギーを優先するので、
　「光」　→　「電気エネルギー」の変更率が問題となります。

　　これに対して、フォトダイオードは、リニアリティ、高速応答、
　低暗電流特性などが要求されるようです。

　　参考文献　
　　「メカトロニクスのための　センサ応用回路１０１選」
　　谷腰　欣司　氏著　　　日刊工業新聞社

　　　（図　１　太陽電池）

　　　　　　　　　　太陽電池に当たる光をさえぎことで入力する事ができるます。

　　　　　　　　太陽電池（入力装置）の上で手を静止しさせたり接触させたりしなくても入力は可能です。

　　　　　　　　　また、ボールや布・紙等で光をさえぎっても利用すると、利用範囲は広がると思います。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（図２　太陽電池利用回路図）

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　　　　　　　　Ｈ２

　　　　　　　　　　　　フォトトランジスタの利用（１）　　　　　～～～　トランジスタを利用した回路　～～～

　　　　　　　　　フォトトランジスタは、トランジスタのベースの先にフォトダイオードを逆接続したもので、
　　　　　　　　その特性はフォトダイオードにトランジスタの諸特性が加わったものです。

　　　　　　　　　このフォトトランジスタは、回路構成が比較的シンプルで、かつ出力電流も大きい事から
　　　　　　　　光センサ回路によく利用します。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　（図３　フォトトランジスタ）

　　　　　　　　　フォトトランジスタ利用（１）では、「発光ダイオード」と「フォトトランジスタ」を組み合わせたものを紹介します。
　　　　　　　入力スイッチの仕組みとしては、発光ダイオードの光を遮る事で入力操作となるようにします。

　　　　　　　　　具体的な利用例としては、筒の中の赤外線をボールやお手玉を入れて遮り入力する方法や
　　　　　　　理科の速度計測の時に、２点の通過時間を図ったり振り子の振幅時間を計ったりするのに利用できると思います。
　　　　　　　ここで得られた信号（Signal）をマウスのクリックボタンと接続すると、コンピュータへの入力もプログラムも大変簡単に
　　　　　　　利用する事ができると思います。

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　(図４　フォトトランジスタ回路）　　　　　　　　　　（図５　トランジスタを利用した駆動回路）

　　　　　　　　　　◎簡単な例を紹介します。
　　　

　　（図６）　　
　・ボールを筒の中に入れると、
　赤外線を遮って入力することができます。

　　図５の回路図では、通常が５Ｖの信号が出ていて
　　光を遮ると信号が０Ｖになります。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　『ロウでアクティブ』

　　（図７　塩ビ管を利用しました。）

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　　　　　　　Ｈ３

　　　　　　　　　　フォトトランジスタの利用（２）　　　～～～　ＯＰアンプを利用した回路　～～～

　　　　　　　　　　　　　　

　　　　（図８）　発行ダイオードとフォトトランジスタ

　　　　　　　　　　　　

　（図９）　ＯＰアンプ　ＬＭ２３４の利用

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　　　　　　　　Ｈ４

　　　　　　　　　フォトトランジスタの利用（３）　　～～～　自由な光源の利用　～～～

　　　　　　　　　　ここでは、発光ダイオードを利用せずに自然光や白熱灯などの光を利用した方法を紹介します。
　　　　　　　　　回路構成に関しては「OPアンプ」を利用した回路（図９）とほぼ同じです。
　　　　　　　　　光源を懐中電灯の様な自由に設置できる物に変更できる為、入力装置の設置場所が更に自由になります。
　　　　　　　　　　　しかし、光源の強さやフォトトランジスタに入れる光の角度など、使用する時に多少調節する必要も出てきます。

　　　　　　　　　　例えば、ドッチボールやバスケットボール、大きな台車や車、人など、発行ダイオードでは光源が届かないときに
　　　　　　　　　この回路を利用ことができます。

　　　　　　　　　　　

　（図１０）　自然光の利用

　　　　　　　　　　　　　　

　　　（図１１）　ＯＰアンプ　ＬＭ３５８の利用

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　　　　　　　　Ｈ５

　　　　　　　　赤外線リモコンの受光器の利用　　　～～～　いらなくなったリモコンの利用　～～～

　　　　　　　　　壊れたラジオカセットやテレビなどの赤外線リモコンは、離れた場所から入力操作を行うのに便利な入力機器です。
　　　　　　　　リモコンの赤外線信号をチャンネルごとに識別するのは難しい面がありますが、信号のＯＮ・ＯＦＦ程度の入力であれば
　　　　　　　　赤外線受光器を利用する事で容易に入力スイッチとして利用できます。

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　（図１２）　　　　　　　　　　　　　　　　　（図１３）　　　　　　　　　　　　　（図１４）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　シャープリモコン受信センサ　　「ＩＳ１Ｕ６０」

　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（図１５）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（図１６）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　赤外線リモコン用受信モジュール

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　　　　　　　Ｈ６

　　　　　　　　　　ＣｄＳセルの利用　　　　～～～　自然光の利用　～～～

　　　　　　　　　　「CdSセル」という光センサを利用した入力スイッチを紹介します。
　　　　　　　　　ＣｄＳセルもフォトトランジスタ利用（３）と同じように室内の光の量を利用した入力装置を作ることができます。
　　　　　　　　　フォトトランジスタより受光範囲が広いので、子どもの障害の種類によっては利用しやすいと思います。
　　　　　　　　　　また、値段もかなり安価で、大きさにもよりますが２０円ぐらいから購入できる物もあります。

　　　　　　　　　　　　

　　（図１７）　ＣｄＳセルを利用した入力装置の全体図

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　（図１８）　駆動回路　　　　　　　　　　　　　　（図１９）　　ＣｄＳセル　（光センサ）

　　　　　　　　　

（図２０）　駆動回路図　

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