デバイス(2/2)
アクチュエーター
- 電動アクチュエーターは電気信号を「直進」または「回転運動」に変換する装置(電動ではないが、油圧や空気圧で動かすものも、アクチュエーターの一種)
- ソレノイド:コイルの中に鉄心を通した装置で、通電によって鉄心(プランジャ)を引き込む(吸引)ことで、直進運動する。コイル域からはみ出ないようストッパーがついており、限定された範囲で動く。普通は通電を切ると吸引が終わるだけなので、直進したプランジャはそのままだが、ストッパにバネをつけてバネ動力で元の位置に戻すものもある。
- ソレノイドはこのほか、電磁弁に使用されることもある。水や油、空気などの弁。水道の蛇口など。
- 一方、モーターの回転数に限定域はないため、動力には主にモーターが、制御にはソレノイドが用いられることが多い。
- 逆起電力:モーターをOFFした後、停止までの間の動力によって、モーターが発電機となる。逆起電力とはそこから生み出される電力のこと。逆起電力によって回路が壊れる危険性があるため、ダイオードによって装置を守る必要がある。
電圧と実装技術・製造技術
- 電源:従来、アナログ回路の電源は12V、デジタル回路の電源は5Vが一般的であったが、今般は3.3Vなどが定格化されつつある。FPGAでは、2.5Vや1.8Vのものもある。
- 電池:
- 充電できる電池を2次電池、できない電池を1次電池という。
- 出力電圧の低い順:鉛 < マンガン電池 < ニッケルカドミウム電池 < ニッケル水素電池 < アルカリマンガン電池 < リチウムイオン電池
- ニッケル水素・ニッケルカドミウム電池:大電流特性に優れている(大容量出力時のインピーダンス(内部抵抗)が低く、アルカリ電池の半分程度)
- リチウムイオン電池:携帯電源など。3.7Vなど高電圧出力が可能だが、異常発熱の危険がある。自己放電が少なく黙っていた状態で勝手に減りづらい(ニッケル水素の1割程度)
- マンガン電池は出力電圧がリチウムイオンより低いものの、復活する特性があるので、テレビのリモコンなど非連続的な用途に向いている。
- 無線給電
- MEMS技術:Micro Electro Mechanical Systemの略。1mm以下の微細機械の設計・実装技術を指す。マイクロマシーン技術とも呼ばれる。インクジェットプリンタのヘッド、加速度センサーの部品のほか、HDDのヘッド位置決め部品の開発などで使用される。
アナログ信号のセンサー
- 温度センサー
- 湿度センサー
- 圧力センサー
- ひずみゲージ抵抗式:
- 静電容量式:
- シリコンレゾナント式:
- 光センサー
- 地磁気センサー
- ホール素子:
- MR素子:
- MI素子:
- 音センサー(マイクロフォン)
- 緒音波センサー
- 赤外線センサー
- アクティブセンサー:自ら赤外線LEDを照射し、反射光量をフォトトランジスターなどで測定する。人感センサーとして、自動ドアや防犯用センサーに使用。
- パッシブセンサー:人体が発生している遠赤外線(波長7~14um)の変化で熱源を感知する。トイレの自動点灯などで使用。
- 接触センサー
- イオンセンサーとバイオセンサー
- イオンセンサー:液体中のイオン濃度を計測するセンサ。農業用地の土壌調査、血液分析などにも活用される。
- バイオセンサー:受容体が持つ分子識別能力を利用して化学物質を検出するセンサー。血糖値測定、水質汚染調査などへの利用のほか、味センサー、匂いセンサーなども該当。