2020年 理工学部 シラバス - 精密機械工学科
設置情報
| 科目名 | 電気・電子計測 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 精密機械工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 清水 雅夫 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 月曜5 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | G15D |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
| その他 | 実務経験のある教員による授業科目 | ||
概要
| 学修到達目標 | 電気的な量やこれ以外の物理的な量を、電気を仲介として計測するための原理を学ぶ。 メカトロニクスなどで計測を必要としたときに、適切な方法を提案できるようになる。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
まず、電気的な量やこれ以外の物理的な量を、電気を仲介として計測するための原理について説明する。さらに具体的な計測例として、FA、メカトロニクス、ロボットなどのセンサとして多く利用されているオプトエレクトロニクス（光電子工学）素子に関して、素子の動作原理をはじめ、センサに利用されている多種多様な技術内容の詳細な解説を行う。できる限り、動作する現物を持ち込み、その動作を確認できるようにする。プリント資料の配付と板書を併用する。 メーカーでの光学器機設計と電子器機設計の実務経験をもとに、単にテキストを説明するだけではなく、現実世界での使用を前提とした説明を行う。 |
| 履修条件 | 必修科目の他、光工学を受講していることが望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | 電気・電子計測に関する諸説明と授業内容の説明。 シラバスの内容を確認の上、授業に臨むこと。 【事前学習】参考書『電気電子計測』12ページまでを読み、理解できないところを質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】参考書『電気電子計測』12ページまでと、34～52ページまでを読み、計測データの扱いについて理解する。（180分） |
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| 第2回 | 計測。 【事前学習】参考書『電気電子計測』32ページまでを読み、理解できないところを質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】参考書『電気電子計測』52ページまでを読み、計測データの扱いについて理解する。（180分） レポート課題の解説は、次回授業で行う。 |
| 第3回 | 電気・電子計測の具体例。 【事前学習】参考書『電気電子計測』88ページまでを読み、理解できないところを質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】参考書『電気電子計測』88ページまでを読み、アナログ計測について理解する。（180分） レポート課題の解説は、次回授業で行う。 |
| 第4回 | コンピュータを利用した計測。 【事前学習】参考書『電気電子計測』104ページまでを読み、理解できないところを質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】参考書『電気電子計測』126ページまでを読み、AD変換について理解する。（180分） レポート課題の解説は、次回授業で行う。 |
| 第5回 | 距離センサ（１）－距離計測原理－。 【事前学習】Google検索などで「三角測量」について調べて、疑問点を質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】Google検索などでもう一度「三角測量」について調べて、授業での説明と「測量」での手法の違いを確認する。（180分） |
| 第6回 | 距離センサ（２）－発光ダイオード－ 【事前学習】Google検索などで「発光ダイオード」について調べて、疑問点を質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】参考書『オプトデバイスの基礎と応用』で「発光ダイオード」の説明を読み、授業での説明を確認する。（180分） |
| 第7回 | 距離センサ（３）－PSD－ 【事前学習】Google検索などで「PSD」について調べて、疑問点を質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】参考書『オプトデバイスの基礎と応用』で「PSD」の説明を読み、授業での説明を確認する。（180分） レポート課題の解説は、次回授業で行う。 |
| 第8回 | フォトインタラプタ（１）－フォトトランジスタ－ 【事前学習】フォトダイオード、トランジスタ、フォトトランジスタについて調べて、疑問点を質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】参考書『オプトデバイスの基礎と応用』でフォトトランジスタ、PINフォトトランジスタの説明を読み、授業での説明を確認する。（180分） |
| 第9回 | フォトインタラプタ（２）－カラーセンサ－ 【事前学習】Google検索などで「カラーセンサ」について調べて、どのような製品があるか、どのような用途に利用されているかを確認する。（120分） 【事後学習】Google検索などでもう一度「カラーセンサ」について調べて、調べた製品が授業で説明を聞いた方法のどれにあたるのかを確認する。（120分） |
| 第10回 | フォトインタラプタ（３）－２相パルス信号－ 【事前学習】Google検索などで「ロータリエンコーダ」について調べて、疑問点を質問できるように準備する。（120分） 【事後学習】Google検索などでもう一度「ロータリエンコーダ」について調べて、授業での説明を確認する。（120分） レポート課題の解説は、次回授業で行う。 |
| 第11回 | CCD/CMOS撮像素子（１）－動作原理－ 【事前学習】参考書『CMOSイメージセンサ』の35ページまでを読み、疑問点を質問できるように準備する。（120分） 【事後学習】参考書『CMOSイメージセンサ』の60～72ページの説明を読み、授業での説明を確認する。（120分） |
| 第12回 | CCD/CMOS撮像素子（２）－カラー撮影方式－ 【事前学習】参考書『CMOSイメージセンサ』の52～55ページ、136～144ページの説明を読み、疑問点を質問できるように準備する。（120分） 【事後学習】参考書『CMOSイメージセンサ』の52～55ページ、136～144ページの説明を読み、授業での説明を確認する。（120分） レポート課題の解説は、次回授業で行う。 |
| 第13回 | カメラのオートフォーカス（１） 【事前学習】スマートフォンなどのカメラで、ピントが「合う」ものと「合わない」ものを探す。特に、何にピントが「合わない」かを探し、疑問点を質問できるように準備する。（60分） 【事後学習】Google検索などで「コントラストAF」を調べて、授業での説明との違いを確認する。（180分） |
| 第14回 | カメラのオートフォーカス（２） 【事前学習】「信号の相関」について図書館で調べて、疑問点を質問できるように準備する。（120分） 【事後学習】Google検索などで「位相差AF」を調べて、授業での説明との違いを確認する。（120分） |
| 第15回 | 電気・電子計測に関する演習と解説 【事前学習】参考書『電気電子計測』70～88ページ、216～232ページを読み、疑問点を質問できるように準備する。（120分） 【事後学習】参考書『電気電子計測』70～88ページ、216～232ページをもう一度読み、授業での説明を確認する。（120分） |
その他
| 教科書 |
教科書は指定しないが、興味を持つ分野に応じて参考書を薦める。参考書の『電気電子計測』は、とてもわかりやすく良い本。
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| 参考書 |
岡野大祐 『電気電子計測』 オーム社 2011年
『オプトデバイスの基礎と応用』 CQ出版 2005年
『CMOSイメージセンサ』 コロナ社 2012年
『画像入力とカメラ』 オーム社 2012年
いわゆる「電気電子計測」一般的なことは、最初の「電気電子計測」を参考にすること。授業では主なトピックについて解説して、電気電子計測の全ての分野を網羅するわけではない。
オプトエレクトロニクス応用センサについては「オプトデバイスの基礎と応用」を、イメージセンサやカメラに関する新しい参考書としては「CMOSイメージセンサ」と「画像入力とカメラ」を薦める。
各自の関心対象に応じて参考にすること。
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| 成績評価の方法 及び基準 |
６回のレポート課題で評価する。特別な理由がない限り、２回以上課題を提出しないときには不合格とする。不測の事態などでレポート提出ができないときには、できるだけ早くに授業の前後で相談すること。 |
| 質問への対応 | 授業終了後または研究室で。 |
| 研究室又は 連絡先 |
船橋校舎 7号館3階732A室 Email: shimizu.masao@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 12:30 ～ 13:30 7号館3階732A室
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| 学生への メッセージ |