センサーライトについて調べています

質問

センサーライトに使われる人体検知センサーはすべて、赤外線を感じる集電タイプのセンサーだと思っていたんですが、ＣｄＳを使っているものもありました。ＣｄＳを使って人間の何を、どうやって検知するんでしょうか。

回答No.9

noname#215107 · ベストアンサー

再度No.４です。

微分回路というのは、電圧の変化部分だけを取り出す仕組みです。

電圧をｙ軸、時間をｘ軸にとったグラフを微分してそれを更にグラフにあらわすと、yの値が変動した時だけ山が出来ます。

自動車で言えば、速度の変化を時間軸であらわしたグラフを微分すると、加速度成分のみ取り出すことが出来ます。
電圧の変化を取り出すのが微分回路です。

具体的には、コンデンサを出力に対して直列に、抵抗を並列に繋いだ回路です。

お礼

今回勉強の為にバラした商品、安いものですし、簡単な溝造かなと思っていましたが、結構奥が深いですね。何人もの人に回答してもらい、非常に有意義でした。皆さんどうも有難うございました。

回答No.10

Teleskope

>>　”微分回路”と言う方式が利用されているんでしょうか。 <<

（大変申しわけありません、アップするのを忘れたままになっていました。）

　微分は数学で習うとおりの微分です。時間で微分します。
自然光の朝→昼→夕の光量変化は大変大きいが変化が
極めてゆっくりです、それに比べれば人の動きによる変化は
桁違いに速いです。

　数学で説明すると；明暗変化が sin(at) だとします。t は
時間です。係数 a が大きいと変化が速いことになります。
サインやコサインは +1～-1 の間を往復しますね、a が大
きくていくら速く振動しても大きさは +1～-1 のままです。
ところがこれを t で微分すると、ｔ の係数が前に出てくるので
　　ａ・cos(at)
となります。大きさがａ倍になるので 速い振動ほど振幅が大
きくなる という話です。これを利用して、自然光のゆっくり変
化は小さく、速い人の動きは大きく、差をつけようという考えです。

　微分回路の実現手段は、アナログとディジタル（マイコン）
に大別されますが、アナログの電子回路での例を紹介します。

　　　+V ──┬──┐
　　　　　　　　｜　　　R２
　　　　　　　 VＲ　　　├─ 出力
　　　　　　　　｜　　　C
　　　　　　　　├──B
　　　　　　　　│　　　E
　　　　　　　 CdS　　 ├─┐
　　　　　　　　｜　　　R1　 C1
　　　　　　　　┷　　　┷　 ┷

　この回路は、CdSの前に人が立てば光をさえぎって暗くな
る（抵抗値が上がる）ので出力が下がります。人が立ち去っ
たあと（暗→明）は出力は上に動きます。立ち去ったあと作
動しても意味ないから 出力が上に動いたときだけ働く回路
を付けます。　警報らしくLEDを点けるためには、例えば20
秒間点灯させるタイマー回路とか点滅させる発振回路など
が、チマチマ必要です。　分解してご覧になった商品は小さ
なマイコン１個だけでやってませんか？（私だったらそうします。）

お礼

ごていねいに有難うございます。
超初心者なもんで、どれが何かよく分かりませんが、直径７ｍｍ位で平たいＩＣチップの様なものが１個、１×２ｍｍ位のトランジスタ、抵抗、そのほか電解コンデンサー（２２０、２．２、０．２２μＦ各１個）等が使われています。今回の件では非常に勉強になりました。どうも有難うございました。

回答No.8

Teleskope

なるほど！面白いものをありがとうございました。
前に立ち止まるから応答がのろくても構わない、なっとくしました。昼夜を問わず作動するのか興味がありますね、夜間は照明が必要だと思います。
　それから、プラスチックレンズでCdSの表面に結像してるか、筒で指向性を持たせてませんか？なにもしないで全方向からの光が入ると距離がとれないような気がします。

　ところで、用途的にLEDを点けるだけなら、前回書いた自励振動も起きないので波長分けする必要もない、焦電センサでなくても良さそうですね。フォトトランジスタとか場合によっては太陽電池でも。

補足

ダミーカメラですので、ご指摘の通り筒とプラスチックレンズがついています。注意書きに「５０ルクス以下では作動不安定」ともあります。
やはり”微分回路”と言う方式が利用されているんでしょうか。

回答No.7

Teleskope

おお、そういう商品もあるんですか。微分回路で時間変化分だけを取り出して大きく増幅してるのかも知れませんね。
　CdSを人の動きセンサーに使ったのは、ホビー工作でしか見たこと無かったです。その製品は防犯目的ではないのかな、よく似たもので常夜灯なら昔からあるんですが。

　その素子の表面は、CdSによくあるクネクネした導体パターンが見えますか？
　向学の為に、そのセンサーライトの型番とかメーカーを教えてくれませんか。

補足

ｋｋオーム電機の「ダミーカメラＵＦＯ　人が近ずくと」型番ＨＣＤ－０８です。　「ホームセンターコーナン」で売っています。
クネクネパターンがあり、典型的なＣｄＳです。微分回路とか始めて知りました。
一度メーカーに電話して聞いてみようと思っています。

回答No.6

Teleskope

>>　CdSを使って人間の何を、どうやって検知するんでしょうか。 <<

　商品の話だと思いますが、人間を検知してるのではなく、回答No.2にあるように「その場の明るさを検知して、日中は作動しないように」してます。
焦電効果は、昼から夜に変わるような ゆっくりした変化では電気が起きないので、別にわざわざCdSを付けてるのです。

　いっぽう、CdS の方は速い変化には応答が間に合わなくて、光ビームで通過センサを作っても 走り抜けられればそれっきりで、使い物になりません。
　なお、CdSは世界的に使用を止める方向に有ります。ゴミとして埋めても焼いても毒性は永久に残りますから。

　トレビアですが；
焦電効果はどんな波長の光にも応答するのです（波長依存性が無い）。そのままでは、一度警戒ライトを点灯した後、タイマーでオフした時、明→暗の変化に応答してしまい、再びライト点灯、という自励振動（じれいしんどう）におちいります。
　そこで、人間の体温が出す波長と、電球、蛍光ランプ、火災の炎、などが出す波長が はっきり違うことに着目して、焦電センサ素子の窓に「人間の波長だけ通す光フィルタ」を付けてあります。カメラのレンズの反射防止コーティングのようなものです。
　これによって、人間程度の温度（動物やお湯やクルマのボンネット）にしか反応しなくなってます。技術資料に「にんげんセンサー」と書かれてるのは社会風潮に迎合したフレーズではありません。

　余談；
焦電（しょうでん）を漢字登録しましょうｗ　焦電効果のおよそのメカニズムは検索などでお分かりと思いますが、レンズの焦点（しょうてん）=フォーカスの語源も、暖炉の中で一番照りが強くて肉が良く焼ける場所　です。
　焦電素子の「パイロ」は ファイヤ=火の古語です。火にあぶると帯電する物質の研究から始まりました。パイロ・テクニック=花火、パイロマニア=放火魔、パイロキシリン=炎の染め物=ニトロセルロース。

　なお、松下などの焦電モジュールでも、LEDを付けるための回路は少し必要です、電池とLEDをつなげば終わりというのは、あれらの商品群では無理です。LEDを点けるほどの電流供給能力はありませんし、動いてる間だけの短い出力なので。

お礼

詳しい説明、回答ありがとうございます。
ＮＯ．４さんの回答の様に光の量、あるいは光の量の変化による抵抗値の変化を感知して作動させてるようです。もう少し調べてみるつもりです。

回答No.5

noname#11476

センサーライトと書かれているのでもしかしたら夜間のみ点灯するタイプで、日中か夜間なのかの判定にＣｄＳが使われているだけの話を勘違いしていることはないですか？

お礼

回答ありがとうございます。
やはり、人が前を通ると作動するタイプです。他の方の回答を参考にして、もう少し勉強してみるつもりです。
ありがとうございました。

回答No.4

noname#215107

普通に明るい場所で、ＣｄＳの前を人が通ると、
ＣｄＳに入る光の量が変化します。

この変化を見ているのではないでしょうか。

昔、同様の仕組みの電子工作キットがありました。

お礼

回答ありがとうございます。
手元のセンサーライトでいろいろ試してみました。やはりＴＸＶ１２００３さんの言われる通り、入ってくる光の量、あるいは光の量の変化の度合いを感知しているみたいです。　もう少し調べてみます。

回答No.3

dojustice

一般に言われる「人体感知センサー」は、動物が発する「体温」を感知するセンサーで、これは焦電型センサーでないとできません。（「集電」ではなく「焦電」です）
焦電型センサーは最大感知波長が10,000nm(=10μm)付近にあります。

これに対して、CDSはヒトの感度領域よりやや赤外寄りの500-800nm付近に感度領域があります。当然人体温度には感知しません。
これをヒトの感知に使用するには、「通過型」と「反射型」の二種類が考えられます。
通過型は一方から光を照射しておき、光源とＣＤＳの間を物体が横切ったとき、一瞬の光遮断を検出し、警報を出します。（ヒトに限りません）
この形式は、光源とセンサーを離して設置することになります。
反射型は光を反射させ、反射光をCDSで検出します。この方式は、光源とセンサーを一体化することができますが反射鏡が要ります。

一般にこの方式は、800-1000nm付近の赤外光を使用します。しかし、CDSはこの領域の感度はあまりよくなく、また動作も遅いので、こういう用途には不向きです。
この形式の検知器では、受光部には赤外フォトダイオードまたはトランジスタをセンサーに使用するのが一般的です。

ご質問からの情報では、この程度のことしかお答えできません。
間違っていましたら、ご容赦・・・

お礼

回答ありがとうございます。
手元のセンサーライトをばらした所、ｃｄｓだけを使った安価なものでした。「通過型」「反射型」でもないです。入ってくる光の量の変化を感知してるんでしょうか。もう少し勉強してみます。

回答No.2

poor_Quark

Ｃｄｓは環境の明るさを関知しているだけです。それにより明るいときはライトがつきません。それ以外に赤外線センサーがあるはずでそのセンサーが人体の存在を関知します。

Cds
http://altair.comb.kokushikan.ac.jp/lecture/envmeasure/node43.html

赤外線センサーの例
http://www.sherlock-holms.com/catalog/sensarlight.html
昼間は消灯とあります。

お礼

回答ありがとうございます。
最近電子工作を始めましたので勉強の為にセンサーライトをバラした所、ｃｄｓ以外のセンサーが使われていなかったので不思議に思い、ＯＫＷｅｂに質問したしだいです。
どうやら、入ってくる光の変化量を感知しているようです。もう少し調べます。

回答No.1

gugestyper2

以下をご覧ください。

http://www.line.co.jp/senserbook/infrared/infraredlight.htm

お礼

回答ありがとうございます。
赤外線センサーと一口に言っても、いろいろな種類があるんですね。初めて知りました。
最近電子工作を始めましたので、勉強します。