センサ受光回路(1)

昨日、サークルの先輩（坂井田さん）からセンサ受光回路についていろいろ教えてもらった。それを基に、センサ受光回路について、いろいろ研究した。

昨晩と今日でセンサ受光回路に関するいろんな計算をやった。パルス駆動の方形波のフーリエ級数展開、ＲＣフィルタ回路のインピーダンス・電圧利得、センサ反応時の出力電圧、センサ反応時の出力電圧ができるだけ安定するための条件、など。

これらの計算を全て雑用紙に書いてしまったため、それをレポート用紙にきれいに書き写すという作業もやった。

２日間で得られた成果をまとめてみた。

＜受光素子＞

立ち上がりが早く、光電流が大きいほうが望ましい。

＜センサ反応の出力電圧＞

ＲＣフィルタに含まれないほうの抵抗の抵抗値は、出力電圧が飽和しないように、（抵抗値）×（光電流）＜（飽和出力電圧）となるようにする。ただし、抵抗値が小さいと出力電圧も小さくなるので、受光素子の光電流に応じて適当に定める。

＜センサ反応の出力電圧安定化＞

ＲＣフィルタに含まれないほうの抵抗の抵抗値は小さいほうが望ましく、ＲＣフィルタに含まれる抵抗の抵抗値は大きいほうが望ましい。（ＲＣフィルタに含まれないほうの抵抗の抵抗値は小さいほうが望ましいということは、受光素子で光電流が大きいほうが望ましいことに結びつく。）

＜センサ反応の出力保持性能＞

両方の抵抗の抵抗値の和とコンデンサの容量の積が大きいほどセンサ反応の出力保持性能がよい。ただし立ち下がりも遅くなるので、積が大きすぎてはいけない。次のセンサ反応に影響が出てしまうからだ。（ＲＣフィルタに含まれないほうの抵抗の抵抗値は小さいほうが望ましいことから、コンデンサの容量をＲＣフィルタの性能も考慮して適度に大きくする。）

＜ＲＣフィルタ＞

ＲＣフィルタに含まれる抵抗の抵抗値とコンデンサの容量の積がフィルタの性能を決める。その値が小さいほどカットオフ周波数は大きくなり、より高い周波数成分のみを通すようになる。ＲＣフィルタのカットオフ周波数は最低限、蛍光灯の50～60Hzより大きく、センサ発光側のパルスの周波数よりも小さい、という条件で定める。また、ＲＣフィルタに含まれないほうの抵抗はフィルタの性能には全く影響しない。