電気とセンサー

すべての物質は原子と呼ばれる小さな粒子からできています。 原子は、陽子、中性子、電子というさらに小さな粒子からできています。 原子の中にある陽子は正の電荷を持ち、電子は負の電荷を持っています。 これらの電荷が互いにバランスをとることで、原子は全体として中性電荷を帯びています。

電流

電気は、電子または電荷の流れとして現れることがあります。 電子または電荷の流れは電流として知られています。

電気回路は、その経路のすべてで電子をゆるやかに保持します。 電気エネルギーが回路に供給されると、電界が設定され、回路内のこれらの電子がパイプやホースの中を流れる水のように一斉に流れる。 電気回路は特定の電気部品、電源、接続線から構成され、電流を切り替えたり変化させたりすることができる。 回路内の電荷の流れは、使用する材料の電気伝導度、構成要素、回路の設計によって制御される。 3696>

エレクトロニクスは、電荷の流れを制御したり機能を実行するために、電気回路に半導体デバイスなどの小型コンポーネントを使用することである。 これは、電流を増減させたり、流れを完全に停止させたりすることで行われます。 3696>

伝導性

電荷が何かの中を流れることを電気伝導と呼びます。 電荷が流れる物質は導体と呼ばれます。

異なる材料は異なる電気伝導度を持っています。 これは、電流がその物質を通過するのがいかに容易であるかを示す指標である。

金属のような一部の材料は、その原子構造で電子を緩く保持しているため、電荷が流れやすく、回路のさまざまなコンポーネントを接続するワイヤとして非常に有用です。 金属銅は良導体の例で、接続線としてよく使われます。

電荷の流れを許さない物質は絶縁体と呼ばれます。 たとえば、ゴム、プラスチック、空気は導電性が低いので、電荷の流れを遮断する絶縁体として有用である。

その他、良導体と絶縁体の中間の導電性を持つ物質、たとえばシリコンは半導体と呼ばれている。 その電気伝導度は、不純物をドープする原子の種類によって変えることができる。 ダイオードやトランジスタなどの半導体部品は、電圧などの条件によって電荷の伝わりやすさが変化する。 例えば、サーミスタと呼ばれる熱センサは、温度に応じて電荷の流れやすさが変化します。 電気回路にサーミスタを配置することで、空気が熱くなりすぎたらヒーターを切るなど、回路の別の部分で電流のオン・オフを切り替えることができるのです。 3696>

センサーの仕組み

センサーは、その電気的特性を変化させることで、物理的条件の変化に反応します。 したがって、ほとんどの人工センサーは、環境に関する情報を捕らえ、分析し、伝えるために、電子システムに依存しています。 これらの電子システムは、動作するために電気回路と同じ原理に依存しているため、電気エネルギーの流れを制御する能力は非常に重要である。 これらの信号は、バイナリ コードに変換するインターフェイスに渡され、これをコンピュータに渡して処理します。

多くのセンサーはスイッチとして機能し、回路を通る電荷の流れを制御します。 スイッチは回路の状態を変化させるので、電子機器にとって重要な部分である。 集積回路（チップ）、トランジスタ、ダイオードなどのセンサーの部品はすべて半導体材料を含んでおり、スイッチとして働くようにセンサー回路に含まれています。 たとえば、トランジスタは、回路の一部で小さな電流を使用して、回路の別の部分で大きな電流をオンにすることで機能します。

アクティブおよびパッシブセンサー

ほとんどのセンサーは、光やレーザーなどの放射線、赤外線、超音波などの他の波を使用して物体やその環境の変化を検出することができます。 これは、センサーの内部にエネルギー源を持ち、対象物に向けて放射線を放出することで実現されています。 この放射は、対象物によって反射され、センサーによって検出されます。これは、たとえばレーダーを使用する場合、アクティブセンサーと呼ばれます

受動センサーは、それ自身の放射または波を送信しません – 彼らは、熱や熱赤外線など、ターゲットオブジェクトによって放射される放射を検出したり、オブジェクトに反射する太陽などの外部ソースからの放射を検出します。 3696>

センサーを使用する価値は、非侵入型で、離れた場所でも感知できることです。 アクティブおよびパッシブセンサーは、地球を周回する人工衛星に搭載して、環境に関する情報を取得することができる。 センサーが検知した放射線や波などの物理現象は、電気信号に変換されてコンピュータで処理されます。

MARVIN the robotには、赤外線センサー、超音波センサー、レーザーセンサーなどのアクティブセンサーが搭載されています。 3696>