JP2638143B2 - センサモジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はセンサ実習用のセンサモジュールに係り、特
に、取扱いや保管が容易で回路部品等の損傷が少ないセ
ンサモジュール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、例えば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を測定台に配設
し、物理量を変化させながら測定を行うことにより、原
理や働き，使い方などを学習するものであるが、上記セ
ンサを、その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
な検出回路が設けられた基板に配設し、センサモジュー
ルとして前記測定台に着脱可能に配設するようにしたも
のがある。このようなセンサモジュールによれば、基板
に設けられた電気部品やプリント配線等を見たり、回路
の各部にオシロスコープ等を接続してその信号波形を観
察したりすることにより、検出回路の各部の働きや機能
などを学習することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来のセンサモジュールは、基
板に設けられた検出回路やセンサが露出していたため、
センサモジュールの着脱時における取扱いや保管が不便
で、回路部品を損傷したりする問題があった。

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、検出回路に関する実習の作業性
を損なうことなく、取扱いや保管が容易で回路部品等の
損傷が少ないセンサモジュールを提供することにある。

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、センサおよ
び該センサの検出回路が設けられた基板を有して測定台
に着脱可能に配設され、そのセンサによって測定される
物理量を変化させつつそのセンサについて学習するセン
サ実習用のセンサモジュールであって、（ａ）磁石に吸
着される材料製の複製のねじにより前記基板が表向きで
取り付けられる保持プレートと、（ｂ）前記ねじに対応
する位置に磁石を備え、該磁石がそのねじを吸着するこ
とにより前記基板の表側に着脱可能に取り付けられて該
基板および前記センサを覆蓋する透明なカバーとを有す
ることを特徴とする。

作用および発明の効果 このようなセンサ実習用のセンサモジュールによれ
ば、検出回路やセンサが設けられた基板が保持プレート
に取り付けられるとともに、透明なカバーによって覆蓋
されるようになっているため、測定台に対する着脱時や
保管の際に回路部品やセンサに手が触れるなどしてそれ
等を損傷することがなく、その取扱いや保管が容易とな
るのである。特に、カバーは磁石によって吸着されてい
るため、簡単に外れることがなく、回路部品やセンサが
良好に保護される。しかも、その磁石は、基板を保持プ
レートに取り付けるためのねじを吸着するようになって
いるため、保持プレート側にも磁石等を設ける場合に比
較して、構造が簡単で安価に構成され得るのである。

一方、上記カバーは透明であるため、基板の表面に設
けられた回路部品やセンサを見て検出回路の学習ができ
るとともに、カバーを外してオシロスコープ等を接続す
ることにより検出回路の各部の働きや機能等を学習でき
ることは従来と同様であり、基板をカバーで覆蓋したか
らといってセンサ学習に支障を来すことは全くないので
ある。

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に内蔵されているセンサ用電源やマイクロコン
ピュータ等の処理装置，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
もので、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、超音波を発射する発信器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,受信器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、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
れている。上記送信器30および受信器32はセンサに相当
する。

また、上記印刷された回路図には、電気部品36の種類
や規格等が併せて記載されているとともに、予め定めら
れたテストポイントと接地箇所には、プリント配線に接
続されたワイヤ37がループ状に引き出されている。テス
トポイントは、検出回路34の中で特にその機能や働きを
理解する上で信号波形等を観察することが大切な場所に
設定されており、そのテストポイントには「TP1」，「T
P2」（図示せず），「TP3」の文字が記載されていると
ともに、前記接地箇所には「GND」の文字が記載されて
いる。この他、基板28の表面には、センサの種類を表す
「超音波センサ」の文字や、送信側，受信側を表す「送
信」，「受信」の文字等が記載されている。

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、前記雌型コネクタ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図およびそのIV−
IV断面を示す第４図に示されているように、アクリル樹
脂等の合成樹脂製のケース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平板状の保持
プレート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、基板28は４本のねじ44によって保
持プレート40上に表向きで取り付けられている。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
持プレート40とを固定しているが、第３図においては切
欠によって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、その開口部が保持プ
レート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
よって保持プレート40に着脱可能に固着されている。保
持プレート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
持プレート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28の雄
型コネクタ26が外部に付き出しているとともに、カバー
42の前部にはそのカバー42を取り外す際に指を掛けるた
めの切欠61が設けられている。かかる第３図，第４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と同様にセンサおよび検出回路が設けら
れた基板をケース内に収納したもので、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。

また、移動テーブル14は、第５図およびそのVI−VI断
面を示す第６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予め用意され
ている。例えば、ホールセンサの測定対象としては磁
石，歪みゲージの測定対象としてはその歪みゲージに当
接して変形させる押圧ピン，熱電対やサーミスタの測定
対象としてはドライヤー,CdSセルやフォトダイオードの
測定対象としては電球等が用意され、それぞれ鉄製のプ
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実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
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、その回路図および電気部品36等を見て測定回路34
の学習することができる。また、カバー42を取り外し
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の各部の働きや機能等について学習
することもできる。

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実習を行うことができ
るのである。

一方、本実施例のセンサモジュール22は、検出回路34
や送信器30,受信器32が設けられた基板28がケース38内
に収納されているため、測定台10に対する着脱時や保管
の際に電気部品36等に手が触れるなどしてそれ等を損傷
することがなく、その取扱いや保管が容易となるのであ
る。特に、ケース38のカアー42は磁石48によって吸着さ
れるようになっているため、簡単に外れることがなく、
電気部品36等が良好に保護される。しかも、その磁石48
は、基板28を保持プレート40に取り付けるためのねじ44
を吸着するようになっているため、保持プレート40側に
も磁石等を設ける場合に比較して、構造が簡単で安価に
構成され得るのである。

また、上記カバー42は透明であるため、基板28上の電
気部品36や回路図などを見て検出回路34の学習ができる
とともに、カバー42を外してオシロスコープ等を接続す
ることにより検出回路34の各部の働きや機能等を学習で
きることは従来と同様であり、基板28をケース38内に収
納したからといってセンサ実習に支障を来すことは全く
ないのである。

なお、このことは他のセンサモジュールについても同
様である。

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、測定対象は必ずしも移動テーブル14に設けて移
動させる必要はなく、温度や光などを測定するセンサモ
ジュールの場合には、測定対象としての熱源や光源の温
度や明るさを変化させるようにしても良い。

また、前記実施例では基板28上に回路図が描かれてい
るとともに、所定のテストポイントにはループ状のワイ
ヤ37が設けられているが、これ等は必ずしも必要なもの
ではない。特に、前記実施例では各テストポイントに接
続される接続ジャック23が設けられているため、テスト
ポイントさえ表示されておればワイヤ37を省略しても全
く影響ないのである。

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モジュールが取
付けられ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１図のセンサモジュールの一
部を切り欠いた斜視図である。第４図は第３図における
IV−IV断面図である。第５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６図は第５図におけるVI−VI断面図で
ある。 10:測定台、22:センサモジュール 28:基板、30:送信器（センサ） 32:受信器（センサ）、34:検出回路 40:保持プレート、42:カバー 44:ねじ、48:磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福岡 鉦夫 愛知県名古屋市緑区鳴海町字姥子山157 ―４ (72)発明者 大饗 健児 愛知県大府市中央町１―82 (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 (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センサおよび該センサの検出回路が設けら
   れた基板を有して測定台に着脱可能に配設され、該セン
   サによって測定される物理量を変化させつつ該センサに
   ついて学習するセンサ実習用のセンサモジュールであっ
   て、 磁石に吸着される材料製の複数のねじにより前記基板が
   表向きで取り付けられる保持プレートと、 前記ねじに対応する位置に磁石を備え、該磁石が該ねじ
   を吸着することにより前記基板の表側に着脱可能に取り
   付けられて該基板および前記センサを覆蓋する透明なカ
   バーと を有することを特徴とするセンサモジュール。