JPH02106784A - センサ実習用基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はセンサの検出回路が設けられたセンサ実習用の
基板に係り、特に、その検出回路を容易に学習できるセ
ンサ実習用基板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
は、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接続されている。

発明が解決しようとする課題 ところで、上記センサ実習においては検出回路について
も学習するのが普通であるが、前記基板に設けられた実
装部品やプリント配線等を見ても、回路図との対応関係
を把握することは初心者には必ずしも容易でなかった。

また、検出回路の各部の働きや機能を知るためには、実
際に各部の信号波形等を取り出して観察することが望ま
しいが、従来の基板からそのような信号を取り出すこと
は困難であった。

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、検出回路の学習を効果的に行い得
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、センサの検出
回路が設けられてそのセンサに接続され、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
いて学習するために用いられるセンサ実習用の基板であ
って、表面に前記検出回路の回路図が描かれ、且つその
回路図に描かれている構成素子の位置に、その構成素子
に対応する実装部品が配置されていることを特徴とする
。

また、上記表面に描かれた回路図の予め定められた位置
には、前記検出回路に接続された接続端子を設けておく
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基板によれば、基板の表面に検
出回路の回路図が描かれているとともに、その回路図に
描かれている構成素子の位置にその構成素子に対応する
実装部品が配置されているため、実装部品と検出回路と
の関係を容易に把握できて、効果的な学習を行うことが
できるようになるのである。また、表面に描かれた回路
図の所定の位置に接続端子を設け、オシロスコープ等を
検出回路に接続できるようにしておけば、検出回路の各
部の信号波形等を取り出して観察することより、各部の
働きや機能について容易に学習できるようになる。

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１６．１８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２
２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の回路図がシルク印刷等により
印刷されているとともに、その回路図に描かれている構
成素子の位置にその素子に対応する電気部品３６が配置
されている。第３図は基板２８に印刷された回路図であ
り、電気部品３６が取り付けられる前の状態のものであ
る。

上記送信器３０および受信器３２はセンサに相当し、電
気部品３６は実装部品に相当する。

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
続された接続端子としてのワイヤ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ｒＴＰｌ」、ｒＴＰ２」、ｒＴＰ３」の文字が
記載されているとともに、前記接地箇所にはｒＧＮＤＪ
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ｒＴＰ】Ｊ等の記号が付記されている。

なお、テストポイントは、ｒＧＮＤＪを除く接続ジャッ
ク２３の数と同し８箇所まで設定できる。

そして、このような基板２８は、第４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と路間−の四角形状を成す保持
部材４０と、同し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。ねし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ζいるが、図でば切欠によって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４図における
右上部分には切欠５Ｂ、６０が形成され、基板２８の雄
型コネクタ２６が外部に突き出している。かかる第４図
および前記第１図においては、基板２８上の電気部品３
６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Ｃ
ｄＳセルやフォトダイオド、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、検出回路が設けられ
た基板の表面には実装部品に対応させて回路図が印刷さ
れているとともに、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１
０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■−■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
角形状を成ず凹所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７
６が着脱可能に配設されるようになっている。反射板７
６は、上記凹所７２と同じ四角形状を成す鉄製のプレー
）７８にねし止めされており、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に七ノドする。センサモジュールを
セントする際には、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
おけるセンサ実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
られた電源スィッチ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１
４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の回路図が印刷されているとともに、その回路
図に対応して電気部品３６が配置されているため、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１−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
ャンク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、本実施例のセンサ実習装置によれば、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、そのセンサ千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、−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の基板２８の表
面には、検出回路３４の回路図が印刷されているととも
に、その回路図に描かれている構成素子の位置にその素
子に対応する電気部品３６が配置されているため、検出
回路３４を容易に把握できて、効果的な学習を行うこと
ができる。また、基板２８上に描かれた回路図の予め定
められたテストポイントにはワイヤ３７が設けられ、オ
シロスコープ等を検出回路３４に接続できるようになっ
ているため、検出回路３４の各部の信号波形等を取り出
して観察することにより、各部の働きや機能について容
易に学習できる。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エ４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、前記実施例のセンサ実習装置はセンサモジュール
および測定対象が着脱可能とされているが、それ等の取
替えが不能な単機能のセンサ実習装置のセンサモジュー
ルに本発明を適用することも可能である。

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は必ずしも必要なものではなく、また、
送信器３０および受信器３２を基板２８とは別個に設け
るようにしても差支えない。

また、前記実施例では接続端子としてループ状のワイヤ
３７が設けられているが、棒状の導体を設けるだけでも
差支えないなど、他の種々の接続端子を採用できる。な
お、かかる接続端子は必ずしも必要なものではな（、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（影響な
いのである。

その他−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同は本発明の一実施例であるセンサ実習用基板が取
り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図の装置に取り付けられた基板を
示す斜視図である。第３図は第２図の基板に印刷された
回路図を示す図である。・第４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５図は第５図における■−■断面図である。 ２８二基板　　　　　　３０：送信器（センサ）３２：
受信器（センサ）３４：検出回路３６：電気部品（実装
部品） ３７：ワイヤ（接続端子）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）センサの検出回路が設けられて該センサに接続さ
   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ために用いられるセンサ実習
   用の基板であって、 表面に前記検出回路の回路図が描かれ、且つ該回路図に
   描かれている構成素子の位置に該構成素子に対応する実
   装部品が配置されていることを特徴とするセンサ実習用
   基板。
2. （２）前記表面に描かれた回路図の予め定められた位置
   には、前記検出回路に接続された接続端子が設けられて
   いる請求項１に記載のセンサ実習用基板。