第 5 回ＬＴ講習センサ回路
2 年 機械工学科 北村響太
１.センサとは
センサとは人間の五感にあたる素子で，物理的・化学的現象を電気的変化に変換します．メカ
トロの対象となりそうな量は，
「ほどほど」には大抵のものを測る手段があります．
今回使用する LBR-127HLD という素子は，LED とフォトトランジスタを合わせた素子で，人間
の目の部分に相当します．
図 1, LBR-127HLD
2.センサの基礎知識
発光ダイオード（Light Emitting Diode）
，通称 LED は電気を流すと発光する半導体の一種
です.
また，トランジスタとは，弱い電気信号を強い信号に変える増幅器としての役割や，電気信号
の流れを高速に ON/OFF するスイッチとしての役割を果たす小さな電子素子です．
今回のフォトトランジスタは光を受けると電流がながれるトランジスタです．仕組みとして
は発光素子と受光素子が同方向を向いた構造になった光センサで，発光素子からの光を検知物
に当て，反射してくる光を受光素子で受けて検知します．地面の色が白に近いほど電流が多く流
れます．
熱に非常に弱いので，はんだ付けの際に は暖め過ぎないよう気を付けてください．
3.A/D 変換
A/D 変換とは，アナログの信号をデジタルの信号に置き換える操作のことを言います．
一般にコンピューターは，1 か 0 か，有るか無いか，といったデジタル情報しか取り扱うこと
ができず，連続的な中間量を含むアナログデータを扱うのは苦手です．そこで，A/D 変換を行い，
入力されたアナログ量を，最も近いデジタル量に当てはめて取り込みます．
多少語弊がありますが，
「曲線でできたグラフを値が読みやすいよう棒グラフの連なりに置き
換える」イメージです．概念図を図 2 に示します．
基本用語
分解能…アナログ信号をどの程度の細かさでデジタル表現できるかを示します．
変換速度（サンプリング周期）…アナログ信号をどの程度の時間間隔の細かさでデジタル変換
できるかを表します．
A/D コンバータ…アナログ信号をデジタル信号に変換する電子回路．連続量であるアナロ
グ電気信号の強度を一定時間ごとに記録（標本化,サンプリング）し，その値を一定のビット
数の値で表現する（量子化）．
図 2, A/D 変換概念図
4.可変抵抗
抵抗値を変えられる抵抗です．今回は半固定抵抗という種類の可変抵抗を使います．
回路設計で抵抗・コンデンサ・トランジスタ・などをデータシートをもとにして回路を作りま
すが実際の組み立てた条件とは部品のバラツキなどで違っています．そこである程度，回路設計
に余裕を持たせ必要な部品にこの半固定抵抗を使う事により設計通りに動作させることができ
ます．
図 3 に半固定抵抗の画像を示します．2 番の足と中央のつまみ,内部の抵抗がつながっており，
1 と 2 もしくは 2 と 3 を繋ぐとつまみを回して抵抗値を調整できます．また 3 本の足を利用す
ることで，2 番から出る電圧を調整するなどの応用もできます. センサの微調整に使います．
図 3,半固定抵抗と回路記号
5,配線
ユニバーサル基板は基板裏で配線します．配線は部品の余ったリード線や，スズメッキ線で配線
します．
隣り合った穴同士を接続するときや，接続箇所が近い場合は，半田でブリッジさせることで接続
できます．
部品リード線を切り取らずに曲げて配線した場合，間違いや実験で取り外す必要があるときに，
外すのが大変になってしまうので注意してください．
スズメッキ線のつけ方
① 部品の脚をランドにはんだ付けをする．
② スズメッキ線を，部品の脚に，つめやラジオペンチ等で押し付けながらはんだを溶かします．
この時，スズメッキ線に直接肌が触れないように注意してください．とても熱いです．
③ もう片方の余った部分を切断し，はんだ付けすれば完成です．
図⒋スズメッキ線のはんだ付け
6,センサ回路制作
以上の事を踏まえて，トランジスタから来る信号を，マイコンに流す回路を作成します．図 4 に
実体配線図を掲載します.フォトトランジスタはセンサが下になるように取り付けます．
また表面と裏面では部品の位置が左右反対になるので注意してください．
表面
裏面
図 5,センサ実体配線図
6，参考文献
センサの基礎
www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/contents/.../RMSeminar_No06_s8.p
時：2016 年 3 月 15 日 15:12
トランジスタの仕組み
http://www.intel.co.jp/content/www/jp/ja/innovation/transworks.html
時：2016 年 3 月 15 日 15:40
A/D 変換
http://www.sophia-it.com/content/A/D%E5%A4%89%E6%8F%9B
時：2016 年 3 月 15 日 17:02
電子工作
http://www.eleclabo.com/denshi/make/universal_board/
時：2016 年 4 月 8 日 23:02
半固定抵抗
http://part.freelab.jp/p_resist.html
時：2016 年 4 月 9 日 1:16

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