• 2018年08月24日(金) 10:30 ~ 17:30

１．諸言　IoT、コネクテッドインダストリ時代の到来とセンサへの期待

２．今何故IoTなのか、課題は何か？
　　（１）．センサやＭＥＭＳのスマホへの搭載と、その衝撃
　　（２）．IoTでの無線との融合、それによる新しい価値
　　（３）．センサデータをどう収集し、伝達し、活用するのか？
　　（４）．IoT実用化の課題

３．IoTの全体構成と、その活用
　　（１）．システム化の例
　　（２）．マイコンによるスマート化
　　（３）．Arduinoの活用による簡単プロトタイピング
　　（４）．超小型コンピュータの利用
　
４．センサの基礎
　　（１）．トランスジューサとしての分類
　　　　a. センサの分類、センサとトランスジューサ
　　　　b．物理センサ（位置センサ、モーションセンサ）
　　　　c. 化学センサ（ガスセンサ、VOCセンサ）
　　　　d. バイオセンサ（アッセイ、DNAや蛋白質）
　　（２）．センサの応用面からの紹介
　　　　a. センサネットワークで使われるセンサ（温度、モーション、照度等）
　　　　b．環境モニターで使われるセンサ（化学センサ、雨量、微粒子、気圧他）
　　　　c. インフラモニタリングで使われるセンサ（振動、非破壊センサ）
　　　　d. 農業分野で使われるセンサ（雨量、水分、照度、気温、PH等）
　　（３）．なんでもセンサに変身！
　　　　a. 既存のセンサ素子を有効活用
　　　　b．状態を見るセンシング
　　　　c. 材料物性を活用したセンサ
　　（４）．注目を浴びる自動運転やロボット用センサ
　　　　a. 高速距離計測センサ
　　　　b．触覚・力覚・タッチセンサ
　　　　c. スマホが変えたセンサの常識
　　　　d. 自動運転が変えるであろうセンサの常識

５．センサシステムの要素技術の基礎
　　（１）．回路構成の基礎
　　（２）．オペアンプの利用
　　　　a. バイポーラ型
　　　　b．CMOS型
　　　　c. JFET型
　　（３）．オペアンプの動作
　　　　a. 基本原理・理想ＯＰアンプ特性
　　　　b．センサ回路に利用する場合の課題

６．高性能を実現する信号処理とシステム
　　（１）．初段回路の選択
　　　　a. ホイーストンブリッジと差動アンプ
　　　　b．計装アンプの使用
　　　　c. 容量の計測
　　　　d. 時間の計測
　　（２）．センサで良く使う様々なアナログ信号処理
　　　　a. 基準電源
　　　　b．各種フィルター
　　　　c. 対数アンプ
　　　　d. 可変ゲインアンプ
　　（３）．アナログーデジタル変換
　　　　a. ADコンバータ
　　　　b．カウンター回路
　　　　c. 周波数変換

７．益々重要になるセンサのデジタル化、インターフェース技術
　　（１）．アナログセンサとデジタルセンサ
　　（２）．デジタルインターフェースとは
　　（３）．シリアルインターフェース
　　（４）．USBインターフェース
　　（５）．SPIインターフェース
　　（６）．I2Cインターフェース
　　（７）．インターフェース機能をセンサに搭載するには？

８．センサの性能を決める信号・雑音比
　　（１）．センサの性能を決めるもの信号・雑音比
　　（２）．内なる雑音と、外部からの雑音
　　　　　　a. センサ自信の雑音、抵抗と容量
　　　　　　b．電源からの雑音
　　　　　　c. 電磁ノイズ
　　　　　　d. デジタルノイズ
　　（３）．理論限界を支配する３つの雑音
　　　　　　a. 抵抗のノイズ：ジョンソンナイキスト原理
　　　　　　b．切り替え時容量ノイズ：KTCノイズ
　　　　　　c. 周波数、カウンターのノイズ：位相ノイズ
　　（４）．超低雑音回路の実装方法、その考え方
　　　　　　a. 初段OPアンプノイズの計算
　　　　　　b．OPアンプの実装方法
　　（５）．温度依存性の低減
　　　　　　a. 温度係数の少ない部品の選択
　　　　　　b．温度の影響を受けない設計

９．マイコンによるセンサシステムのスマート化
　　（１）．スマート化の必要性
　　（２）．ワンチップマイコンによるスマート化
　　　　　　a. マイコンによる高性能化
　　　　　　b．アクティブセンシン
　　　　　　c. ゲイン調整やVGA
　　　　　　d. デジタルセンサとの共存
　　（３）．マイコンによる信号処理
　　　　　　a. デジタル回路の置き換え
　　　　　　b．内臓AD変換や周波数カウンターを使う

１０．高性能化の道筋：超低雑音回路搭載センサの例
　　（１）．マイクロケルビン分解能温度計
　　（２）．ピコ-ナノテスラ磁力計
　　（３）．フェムト容量計　
　　（４）．市販の圧力センサを使ってｃｍの高度分解能

１１．工作機械・社会インフラモニタリング機器の例
　　（１）．振動モニタリングと、その課題
　　（２）．1個50円のコンデンサマイクを振動センサに活用
　　（３）．アナログで周波数解析を行う
　　（４）．マイコンを活用して超低消費電力と、スマート化の実現
　　（５）．振動モニタリング装置のモニタリング

１２．エネルギーマネージメント
　　（１）．エネルギーハーベスト素子の採用
　　（２）．エネルギーマネージメント回路の重要性
　　（３）．システム的な発想の重要性

１３．デモ（Arduinoマイコンの活用）
　　（１）．Arduinoマイコンの簡単なプログラミング
　　（２）．Arduinoマイコンを使ったアナログ処理とデジタル処理
　　（３）．Arduinoマイコンを使ったセンサシステム
　　（５）．ArduinoマイコンとEthernetモジュールを使ったセンサWebサーバ化

１４．終わりに　
　　（１）．IoT時代での課題
　　（２）．IoT時代での差別化

日本テクノセンター研修室