検知デバイス(距離・環境量センサー)

超音波センサーは、人の耳に聞こえない高い周波数の音 (超音波) を出し、物に当たって戻ってくるまでの時間から距離を求めるセンサーである。

音は空気中をほぼ一定の速さ (常温で秒速約 340 m) で進むので、往復にかかった時間に音速を掛けて 2 で割れば距離になる。光を使わないため、ガラスのような透明な物や暗い場所の物も検知しやすい。車の駐車支援や、タンクの中の液面の高さの計測などに使われる。

たとえ山に向かって叫び、こだまが返るまでの時間で山までの遠さを見積もるのと同じ仕組み。

覚え方「超」は人に聞こえる音の範囲を超えるという意味。暗闇を飛ぶコウモリが壁をよけるのも、同じ反響の原理による。

温度センサーは、周囲や物体の温度を測り、その値を電気信号に変えて出力するセンサーである。

例えばサーミスタは、温度によって電気抵抗が変わる素子で、その変化を電圧として読み取ることで温度を知る。エアコンや冷蔵庫の温度制御のほか、IoT で室温を見守る機器の入力部として組み込まれる。

たとえ肌で感じる暑さ寒さを、機械が読める数値に置き換える温度計の役目。

覚え方サーモスタットやサーモグラフィーの「サーモ」は熱を表す。サーミスタも同じ語根で、熱で性質が変わる部品と覚える。

この用語の過去問 1 題 温度センサー →

湿度センサーは、空気中に含まれる水蒸気の量にかかわる値 (湿度) を測り、電気信号に変えるセンサーである。

多くは、その温度で空気が含むことのできる水蒸気の最大量に対する割合である相対湿度 (%) を出力する。相対湿度は温度によって値が変わるため、温度センサーと 1 つにまとめた温湿度センサーとして使われることが多い。加湿器や除湿機の自動運転、農業用ハウスや倉庫での結露・カビの予防などに使われる。

たとえ洗濯物の乾き具合で空気のじめじめ加減を感じ取るのを、数値で行う装置。

覚え方天気予報の「湿度 60%」は相対湿度で、水の量そのものではなく、空気という入れ物がどれだけ満ちているかを表す。

圧力センサーは、気体や液体の圧力、または面に加わる力を検知し、電気信号に変えるセンサーである。

例えば、圧力でわずかにたわむ薄い膜 (ダイアフラム) のひずみを、電気抵抗や静電容量の変化として読み取る方式がある。タイヤの空気圧の監視、気圧の変化から高さを推定するスマートフォンの気圧計、血圧計などに使われる。

たとえ風船を指で押したときの張りの強さを、数値で教えてくれる装置。

覚え方山の上でお菓子の袋が膨らむのは、外の気圧が下がるから。高さと気圧が結び付いているので、気圧から高さが分かる。

煙センサーは、空気中の煙の粒子を検知し、火災の発生を早く知らせるためのセンサーである。

例えば光電式は、内部で光を出し、入り込んだ煙の粒子で光が散らばって受光部に届くことを利用して煙を検知する。住宅用の火災警報器や建物の防災設備に組み込まれ、煙が一定の濃さを超えると警報を鳴らす。

たとえ霧の夜に車のライトの光の筋が見えるのは、細かな粒が光を散らすから。その現象を小さな箱の中で起こして気付く仕組み。

覚え方「火のない所に煙は立たぬ」を逆から読み、煙が見えたら火を疑う見張り役と覚える。