JP2638142B2 - センサ実習用測定台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はセンサについて学習するための測定台に係
り、特に、複数種類のセンサについて学習できる測定台
に関するものである。

従来の技術 センサについて学習するためのセンサ実習装置が、学
校や企業の教育現場等において広く用いられている。こ
れは、センサおよびそのセンサによって測定される物理
量を変化させるための測定対象、例えば超音波センサの
場合には反射板，ホールセンサの場合には磁石等を測定
台に配設したもので、その測定対象をセンサに対して接
近離間させながら測定を行い、原理や働き，使い方など
を学習するものである。

発明が解決しようとする課題 ところで、かかる従来のセンサ実習装置は、センサや
測定対象が測定台に着脱不能に設けられ、センサ毎に別
々のものが用意されていた。このため、複数種類のセン
サについて学習しようとすると、それ等のセンサに関す
る学習装置をそれぞれ用意しなければならず、保管のた
めに大きなスペースが必要であるとともに経済的負担も
大きいなどの不都合があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、そ
の目的とするところは、１台のセンサ実習装置で複数種
類のセンサの学習が行えるようにすることにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明は、センサにつ
いて学習するために、そのセンサおよびそのセンサによ
って測定される物理量を変化させるための測定対象が配
設されるセンサ実習用の測定台であって、（ａ）予め用
意された複数種類のセンサの中から任意の一つが選択さ
れて着脱可能に配設されるセンサ配設部と、（ｂ）前記
複数種類のセンサに対応して予め用意された複数種類の
測定対象の中から前記選択されたセンサに対応する一つ
の測定対象が着脱可能に配設される移動テーブルと、
（ｃ）その移動テーブルを前記センサ配設部に対して接
近離間する方向へ直線移動させる駆動機構とを有するこ
とを特徴とする。

なお、前記センサが、そのセンサの検出回路が形成さ
れた基板に設けられ、その基板と共に前記センサ配設部
に着脱可能に配設されるものである場合には、その基板
およびセンサ配設部に、前記検出回路を電源に接続する
とともにその検出回路からの測定信号を取り出すコネク
タを設けておくことが除ましい。

また、前記測定対象が鉄製プレートに取り付けられて
いる場合には、前記移動テーブルを、その鉄製プレート
を磁石によって着脱可能に吸着するように構成すること
が望ましい。

作用および発明の効果 このようなセンサ実習用測定台においては、複数種類
のセンサの中から一つを選択してセンサ配設部に配設す
るとともに、そのセンサに対応する測定対象を移動テー
ブルに配設し、駆動機構によって移動テーブルを移動さ
せながら測定を行うことにより、そのセンサに関する原
理や使い方などを学習することができる。また、上記セ
ンサおよび測定対象を取り替えることにより、１台の測
定台で複数種類のセンサについて学習できる。なお、移
動テーブルは必要に応じて駆動機構により移動させれば
良いのであり、例えば色を識別するカラーセンサや赤外
線放射量を測定する赤外線センサ等について学習する際
には、必ずしも移動テーブルを移動させる必要はない。

このように、本発明のセンサ実習用測定台によれば、
センサおよび測定対象を複数種類用意しておくことによ
り、１台で複数種類のセンサの実習を行うことができる
ため、保管のために必要なスペースが小さくて済むとと
もに経済的負担も軽減されるのである。

また、前記センサが、そのセンサの検出回路が形成さ
れた基板に設けられ、その基板と共に前記センサ配設部
に着脱可能に配設されるもので、その基板およびセンサ
配設部に、前記検出回路を電源に接続するとともにその
検出回路からの測定信号を取り出すためのコネクタが設
けられている場合には、電源や記録装置，表示装置など
の共通化が可能となり、センサおよび検出回路が設けら
れた基板を複数種類用意するだけで、複数種類のセンサ
の実習を容易に行うことができるとともに、コネクタに
脱着するだけでその取替えができるようになる。なお、
上記検出回路は、センサを駆動するための駆動回路，セ
ンサからの出力信号を増幅するための増幅回路，出力信
号からノイズを除去するための回路，温度差を補償する
ための回路など、そのセンサによって測定を行うために
必要な特有の回路を意味する。

また、前記測定対象が鉄製プレートに取り付けられ、
前記移動テーブルが、その鉄製プレートを磁石によって
着脱可能に吸着するように構成されている場合には、測
定対象の取付けや取替えを極めて簡単かつ容易に行うこ
とができるようになる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図はセンサ実習装置の一部を切り欠いた斜視図で
あり、測定台10にはセンサ配設部12および移動テーブル
14が設けられている。センサ配設部12は、一対の側壁1
6,18と後部壁面20とによって形成された、前方および上
方に開口する四角形状の凹所によって構成されており、
その凹所に四角形状のセンサモジュール22が着脱可能に
挿入されるようになっている。また、後部壁面20には、
測定台10に内臓されているセンサ用電源やマイクロコン
ピューター等の処理装置，測定台10の上面に配列された
接続ジャック23等に接続された雌型コネクタ24が埋設さ
れており、上記センサモジュール22が上記凹所内におい
て後方へ押し込まれることにより、そのセンサモジュー
ル22に設けられた雄型コネクタ26と接続されるようにな
っている。これにより、センサモジュール22は予め定め
られた位置に位置決めされる。上記処理装置は、センサ
モジュール22から供給される信号を予め定められたプロ
グラムに従って処理し、パソコン等の外部機器が接続さ
れる外部機器インターフェイスに出力するものである。

センサモジュール22は超音波によって距離を測定する
ので、第２図に示されている基板28を備えている。この
基板28には、超音波を発射する送信器30および反射波を
受信する受信器32と、その送信器30を駆動したり受信器
32から出力される出力信号を増幅したりするための検出
回路34とが設けられている。上記送信器30,受信機32,お
よび検出回路34の各種電気部品36は基板28の表面に配設
されており、各種電気部品36は基板28の裏面に設けられ
たプリント配線によって接続されているが、基板28の表
面には検出回路34の回路図が電気部品36に対応させてシ
ルク印刷等により印刷されており、検出回路34が一目で
認識できるようになっている。また、検出回路34には予
めテストポイント「TP1」，「TP2」（図示せず），「TP
3」が設定されており、それ等のテストポイントと「GN
D」と記されている部分、すなわち接地箇所にはワイヤ3
7がループ上に引き出され、必要に応じてその部分の信
号波形を取り出し得るようになっている。なお、上記送
信器30および受信器32はセンサに相当する。

また、かかる基板28には前記雄型コネクタ26が一体に
設けられており、上記検出回路34はその雄型コネクタ26
の接点に接続され、前記雄型コネクタ24を介して測定台
10に内蔵されたセンサ電源や処理装置，接続ジャック23
等に接続される。これにより、センサ電源から必要な電
力が供給されるとともに、検出回路34からは受信器32か
ら出力された出力信号に対応する測定信号や、超音波を
発射する際のタイミング信号、或いは前記ワイヤ37が引
き出されている部分の信号等が処理装置や接続ジャック
23等に供給される。接続ジャック23の近傍には、ワイヤ
37が引き出されたテストポイントに対応する「TP1」等
の記号が付記されている。なお、テストポイントは、
「GND」を除く接続ジャック23の数と同じ８箇所まで設
定できる。

そして、このような基板28は、第３図に示されている
ようにケース38内に収納されている。ケース38は、基板
28と略同一の四角形状を成す保持部材40と、同じく四角
形状を成す透明なカバー42とから構成されており、保持
部材40は基板28の裏側に４本のねじ44によって固定され
ている。ねじ44は何れも鉄製で、基板28の四隅において
その基板28と保持部材40とを固定しているが、図では２
本のみが示されている。上記カバー42は容器形状を成
し、その開口部が保持部材40の周縁部に嵌め合わされる
ことにより、基板28の表側を覆蓋するようになっている
とともに、前記ねじ44に対応する４箇所には円柱46が設
けられて下端部に磁石48が埋設され、その磁石48がねじ
44を吸着することによって保持部材40に着脱可能に固着
されている。保持部材40の周縁部およびカバー42の開口
部には互いに嵌め合わされる嵌合突起50,52が設けられ
ているとともに、カバー42の前記送信器30,受信器32に
対応する部分には開口54,56が形成されている。また、
それ等の保持部材40およびカバー42の後部、すなわち第
３図における右上部分には切欠58,60が形成され、基板2
8の雄型コネクタ26が外部に突き出している。かかる第
３図および前記第１図においては、基板28上の電気部品
36等が省略されている。

なお、上述したのは超音波によって距離を測定するた
めのセンサモジュール22に関するものであるが、この
他、温度を測定する熱電対やサーミスタ，光を測定する
CdSセルやフォトダイオード，色を識別するカラーセン
サ，歪みを測定する歪みゲージ，磁気を測定するホール
センサや渦流センサ，赤外線を測定する赤外線センサな
ど、種々のセンサモジュールが予め用意されている。こ
れ等のセンサモジュールも、図示は省略するが上記セン
サモジュール22と同様に構成され、測定台10のセンサ配
設部12に着脱可能に配設されて使用される。

第１図に戻って、前記移動テーブル14はスライダ62に
固定されている。スライダ62の下端部は、測定台10に固
設されたブロック64の蟻溝に摺動可能に嵌め入れられ、
前記センサモジュール22に対して接近離間する左右方向
の移動可能に支持されている。また、スライダ62の下面
にはラック66が固定され、手動ノブ68のシャフトに配設
されたピニオン70と噛み合わされている。手動ノブ68の
シャフトは上記ブロック64に軸心まわりの回転可能に支
持されており、手動ノブ68が回転操作されることによっ
てスライダ62、更には移動テーブル14は左右方向へ直線
移動させられる。上記ラック66,手動ノブ68,およびピニ
オン70は移動テーブル14を移動させる駆動機構に相当す
る。

また、移動テーブル14は、第４図およびそのＶ−Ｖ断
面を示す第５図から明らかなように、平面視において四
角形状を成す凹所72を備えているとともに、その凹所72
の底部にはゴム磁石74が貼り付けられ、反射板76が着脱
可能に配設されるようになっている。反射板76は、上記
凹所72と同じ四角形状を成す鉄製のプレート78にねじ止
めされており、そのプレート78が凹所72内に嵌め入れら
れることによって位置決めされ、且つゴム磁石74に吸着
されることによって着脱可能に取り付けられる。

上記反射板76は、センサモジュール22によって測定さ
れる物理量、すなわち距離を変化させるための測定対象
であるが、測定対象としては、前述した複数種類のセン
サモジュールに対応して複数種類のものが用意されてい
る。第６図および第７図はその一例であり、第６図はホ
ールセンサの測定対象である磁石80を鉄製プレート82に
取り付けたもので、第７図は歪みゲージの測定対象でそ
の歪みゲージに当接して変形させる押圧ピン84を鉄製プ
レート86に取り付けたものである。プレート82,86は前
記プレート78と同一形状を成していて、移動テーブル14
の凹所72内に着脱可能に配設される。この他、熱電対や
サーミスタの測定対象としてドライヤー,CdSセルやフォ
トダイオードの測定対象として電球等が用意され、鉄製
プレートを介して移動テーブル14に配設されるようにな
っている。

次に、以上のように構成されたセンサ実習装置の作動
を説明する。

先ず、予め用意された複数種類のセンサモジュールの
中から所望する一つを選択してセンサ配設部12にセット
するとともに、そのセンサモジュールに対応する測定対
象を移動テーブル14にセットする。センサモジュールを
セットする際には、雄型コネクタが後方に位置する状態
でセンサ配設部12の凹所内にセンサモジュールの下端部
を挿入した後、後方へ押し込んでその雄型コネクタを後
部壁面20に埋設された雌型コネクタ24に嵌め込めば良
く、測定対象をセットする際には、その測定対象が取り
付けられた鉄製プレートを移動テーブル14の凹所72内に
嵌め入れてゴム磁石74に吸着させるだけで良い。第１図
は、超音波センサのセンサモジュール22およびその測定
対象である反射板76がセットされた状態で、以下、超音
波センサについてセンサ学習する場合におけるセンサ学
習装置の使い方の一例を説明する。

このようにセンサモジュール22および反射板76を測定
台10にセットしたら、次に、その測定台10に設けられた
電源スイッチ88をON操作する。これにより、センサモジ
ュール22の検出回路34に電力が供給され、送信器30から
超音波が発射されるとともに、反射板76によって反射さ
れた反射波が受信器32によって受信される。そして、そ
の受信器32から出力された出力信号は検出回路34によっ
て増幅された後、測定信号としてコネクタ26,24を介し
て測定台10に内蔵されている処理装置に供給される。処
理装置にはまた、超音波を発射するタイミング信号が供
給されるようになっており、これ等の信号を予め定めら
れたプログラムによって処理した後、外部機器インター
フェイスに接続されたパソコン等の外部機器に出力す
る。これにより、その外部機器には超音波の送信波形お
よび受信波形が表示され、その状態において手動ノブ68
により移動テーブル14を移動させながらそれ等の波形の
変化を観察し、反射板76の位置と波形との関係などから
距離が測定できることを学習する。

また、センサモジュール22の基板28の表面には検出回
路34の回路図が電気部品36に対応させて印刷されている
ため、その回路図から測定回路34の各部の働き等を学習
することができる。また、カバー42を外して、基板28上
に引き出されたワイヤ37からテストポイントの信号を取
り出すか、或いは測定台10の上面に設けられた接続ジャ
ック23からテストポイントの信号を取り出して、その信
号波形をオシロスコープ等に表示させることにより、検
出回路34の理解を一層深めることもできる。

このように、本実施例のセンサ学習装置によれば、複
数種類のセンサモジュールの中から所望するセンサモジ
ュールを選択して測定台10のセンサ配設部12に配設する
とともに、そのセンサモジュールに対応する測定対象を
移動テーブル14に配設するだけで、そのセンサに関する
学習を行うことができる。しかも、上記センサモジュー
ルおよび測定対象を取り替えることにより、一台の測定
台10を用いて複数種類のセンサの学習を行うことがで
き、保管のために必要なスペースが小さくて済むととも
に経済的負担も軽減されるのである。また、上記センサ
モジュールや測定対象の取付け，取替えが極めて容易か
つ確実に行われるとともに、共通の電源および外部機器
が用いられるため、センサ学習を能率良く効果的に行う
ことができる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では外部機器に信号波形等が表示
されるようになっているが、測定台10にブラウン管や記
録装置等を一体的に組み込んで表示や記録などを行わせ
ることも可能である。

また、逆に測定台10に内蔵されている処理装置を外部
機器等に設けることもできる。但し、センサによっては
必ずしも処理装置を必要としない場合もある。

また、移動テーブル14の位置を検出するセンサを設
け、測定結果と併せて測定対象までの距離を表示，記録
させるようにすることもできる。

また、前記実施例では移動テーブル14を手動で移動さ
せるようになっているが、電動モータなどを用いて自動
で移動させるようにしても差支えない。

また、前記実施例ではセンサとしての送信器30,受信
器32が基板28と共にケース38内に収納されているが、ケ
ース38は必ずしも必要ないのであり、また、基板28につ
いても、予め検出回路34を測定台10の内部等に設けてお
くことによって省略することができる。基板28を省略す
る場合には、複数種類のセンサに関する検出回路を測定
台10の内部等に設けることとなる。

また、前記実施例ではゴム磁石74によって反射板76等
の測定対象が移動テーブル14に取り付けられるようにな
っているが、位置決め穴などにピンを差し込むようにし
たり、ばね力によって固定したりするなど、他の手段を
採用することもできる。

また、前記実施例におけるねじ44やプレート78,82,86
は何れも鉄製であるが、磁石に吸着されるものであれば
他の材料製であっても差支えない。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるセンサ実習用測定台を
備えたセンサ実習装置の一部を切り欠いた斜視図であ
る。第２図は第１図の装置に配設されるセンサモジュー
ルの基板を示す斜視図である。第３図は第２図の基板が
ケース内に収納された状態を示す一部を切り欠いた斜視
図である。第４図は第１図の装置の移動テーブルに反射
板が配設された状態を示す一部を切り欠いた斜視図であ
る。第５図は第４図におけるＶ−Ｖ断面図である。第６
図および第７図はそれぞれ測定対象の他の例を示す斜視
図である。 10:測定台、12:センサ配設部 14:移動テーブル、24:雌型コネクタ 26:雄型コネクタ、28:基板 30:送信器（センサ）、32:受信器（センサ） 34:検出回路、66:ラック 68:手動ノブ、70:ピニオン 74:ゴム磁石、76:反射板（測定対象） 78:鉄製プレート、80:磁石（測定対象） 82:鉄製プレート 84:押圧ピン（測定対象） 86:鉄製プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−48089（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−106784（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−132277（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−79077（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センサについて学習するために、該センサ
   および該センサによって測定される物理量を変化させる
   ための測定対象が配設されるセンサ実習用の測定台であ
   って、 予め用意された複数種類のセンサの中から任意の一つが
   選択されて着脱可能に配設されるセンサ配設部と、 前記複数種類のセンサに対応して予め用意された複数種
   類の測定対象の中から前記選択されたセンサに対応する
   一つの測定対象が着脱可能に配設される移動テーブル
   と、 該移動テーブルを前記センサ配設部に対して接近離間す
   る方向へ直線移動させる駆動機構と を有することを特徴とするセンサ実習用測定台。
2. 【請求項２】前記センサは、該センサの検出回路が形成
   された基板に設けられ、該基板と共に前記センサ配設部
   に着脱可能に配設されるものであり、該基板およびセン
   サ配設部には、前記検出回路を電源に接続するとともに
   該検出回路からの測定信号を取り出すコネクタが設けら
   れている請求項１に記載のセンサ実習用測定台。
3. 【請求項３】前記測定対象は鉄製プレートに取り付けら
   れており、前記移動テーブルは該鉄製プレートを磁石に
   よって着脱可能に吸着するものである請求項１または２
   に記載のセンサ実習用測定台。