センサ回路の基礎と高性能化技術およびスマートセンサ・IoTシステムへの応用 <オンラインセミナー>

~ センサシステムに必要なアナログ回路の基本、センサ信号処理、ノイズ対策、デジタルインターフェース、感染防止のための交流容量式および光学式非接触指先センサ ~

オペアンプ、アナログ回路の基本技術からIoTシステムの活用法までを修得する講座

センサの基礎から信号処理回路技術、デジタルインターフェースや制御回路に必要な知識やノウハウを学び、スマートな製品開発に応用しよう! 

コロナ禍社会に必須となる感染防止非接触センサの事例を通して、センサシステム技術が修得できる特別セミナー!

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講師の言葉

 今話題のコネクテッドインダストリでは、製造業からサービス業まで殆ど全ての産業にネットワークが張り巡らされ、膨大なセンサが収集する有用情報が従来の産業を飛躍的に変容させる概念です。これらの中心技術はセンサ、IoT、AIやロボット技術等ですが、成功の秘訣は最初に情報を引き出すセンシングにあると言えます。何のために、どんな情報を、どのようにして取り出すか?が全ての基本になります。

 このセミナーでは、センサの基礎からセンサ信号処理に必要なオペアンプを中心としたアナログ回路、その設計に不可欠な基本事項、IoTシステムの入力や制御に活用できる信号処理回路技術、デジタルインターフェースや制御回路に必要な知識やノウハウを学習して頂きます。今回はコロナ禍社会に必須となる感染防止・非接触センサを交流容量式・光学式を例題としてご紹介します。

セミナー詳細

開催日時
  • 2020年10月02日(金) 10:30 ~ 17:30
開催場所 オンラインセミナー
カテゴリー オンラインセミナー電気・機械・メカトロ・設備
受講対象者 ・センサの活用、利用に携わる技術者の方
・センサ回路設計、アナログ回路設計に携わる技術者の方
・電子回路設計に関わる技術者の方
・マイコン応用等の組み込み機器設計に関わる技術者の方
・IoTシステムに携わる方
予備知識 ・特に必要としません、基礎から分かりやすく解説します
修得知識 ・アナログ回路の原理から、設計・試作・評価の実践に必要な知識
・センサ、センサ回路、デジタルインターフェース等の設計・試作・評価の実践に必要な知識
・アナログ回路、電子回路、IoTシステムの設計に必要な、基礎知識
・IoTシステムの設計や応用に亘る幅広い知見
プログラム

1.コネクテッドインダストリ、IoT時代の到来とスマートセンサシステムの位置付け

  (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).IoTシステムの全体構成

  (4).IoT実用化の課題

 

2.センサの基礎

  (1).センサとトランスデューサ

  (2).センサの種類

    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.センサシステムに必要なアナログ回路設計の基本

  (1).基本的なアナログ量と法則

  (2).受動素子と能動素子

  (3).電子工作のABC

    a.工具の選び方(半田ごて、ピンセット、精密ニッパ、ワイヤストリッパ)

    b.部品・線材の選び方

    c.ユニバーサル基板と表面実装

  (4).信号処理と増幅回路

    a.トランジスタ増幅回路

    b.オペアンプ増幅回路

  (5).オペアンプの動作

    a.基本原理と内部回路

    b. 増幅回路(反転、非反転、差動)

    c. オペアンプ用電源方式(両電源、単電源、非対称仮想接地)

    d.理想OPアンプと実際の差

    e.発振の防止

    f.センサ回路に利用する場合の課題

  (6).オペアンプの種類

    a.バイポーラ型

    b.CMOS型

    c.JFET型

    d. 単電源とフルスイング型

    e.データシートの見方

  (7).計測器と設計環境

    a.電源とファンクションジェネレータ

    b.デジタルボルトメータ

    c.オシロスコープ

    d. 回路シミュレーション

    e.プリント基板の作成と基板設計ソフト

 

4.高性能を実現するセンシング信号処理回路

  (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.電源回路と基準電源、仮想接地回路

    b.各種フィルターと使用方法

    c.対数アンプ

    d.可変ゲインアンプ

    e.定電流源回路とその利点

 

5.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

(6).低雑音回路を利用したセンサシステムの性能向上の例

    a.マイクロケルビン温度計

    b.LCRメータ並みの精度を持つ容量計測

    c.SQUID並みの感度を持つ磁力計

 

6.スマートセンシングの為の信号処理とシステム

  (1).アナログ-デジタル変換

    a.ADコンバータ

    b.カウンター回路

    c.電子可変器とPWM変換

  (2).マイコンによる信号処理(PICとArduino)

    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

    c.Arduinoを使った簡単なマイコンシステム

    d.M5 stackの紹介

(3).デジタルインターフェースの基礎

    a.アナログセンサとデジタルセンサ

    b.デジタルインターフェースとは

    c.シリアルインターフェース

    d.SPIインターフェース

    e.I2Cインターフェース

    f.インターフェース機能をセンサに搭載する方法

  

7.開発事例 (感染防止・非接触センサ)

  (1).コロナ過で必要となる感染防止・非接触センサの必要性、その種類と原理

  (2).交流インピーダンスを用いた容量式非接触センサ

     ・センサプローブはプリント基板

     ・発振回路はコルピッツ方式

     ・フィルターはパイ型LCフィルター

     ・どんな環境でも動作する指先非接触センサ

  (3).一般的に使われている光学式非接触センサの高性能化

     ・940nmのLEDとホトトランジスタ

     ・LEDはパルス駆動、外光照度によってパルス間隔を変化させ消費電力と

     応答特性をバランス

     ・検出は対数圧縮、同期検波により外光に対して耐性を獲得

     ・同期検波信号と平均値との差動を取ることでロバスト化

     ・直射日光下でもある程度は可能

        

8. まとめと質疑応答

キーワード IoT向けセンサ トランスデューサ スマートセンサ アナログ回路設計 オペアンプ センサ信号処理 信号・雑音比 電源回路 ノイズ対策 マイコン デジタルインターフェース 非接触センサ
タグ 精密機器・情報機器信号処理センサノイズ対策・EMC・静電気ロボット医療機器回路設計・フィルタ車載機器・部品電子機器電子部品
受講料 一般 (1名):49,500円(税込)
同時複数申込の場合(1名):44,000円(税込)
会場
オンラインセミナー
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