センサとは
測った量を電気信号にして、マイコンへ渡す部品

センサとは

センサは、温度・光・圧力・加速度など、現実世界の量を測って、電気信号に変える部品です。IoTデバイスの「入口」にあたり、測った値は、マイコンで処理できる形にして取り込みます。

センサそのものの役割は、アクチュエータとの対比で「センサとアクチュエータの違い」にまとめています。ここでは、どんなセンサがあり、測った値がどう流れるかに絞ります。

信号が流れるしくみ

センサの出力には2通りあります。

• アナログ出力: 測った量に応じた電圧などを出します。マイコンで扱うには、A/D コンバータでデジタルの値に変えます。A/D コンバータを内蔵したマイコンなら、センサを直接つなげます。
• デジタル出力: センサの中で変換まで済ませ、デジタルの値を通信で送ります。温湿度センサの中には、シリアル通信のコントローラを内蔵し、I2C や SPI でマイコンと直接やり取りするものがあります。マイコンの汎用ポート（GPIO）につなぐ使い方もあります。

測るものごとの種類

試験では、センサの名前と、測る量・単位の組み合わせがよく問われます。

• 環境を測る: 温度（IC 温度センサ、サーミスタ）、湿度（土壌に挿して測る土壌湿度センサもあります）、気圧（hPa。高度計にも使えます）、照度（lx）、流量（m3/s）。超音波式の流量センサは、配管に触れずに測れるのが特徴です。
• 動きと向きを測る: 加速度センサ（m/s2）、ジャイロセンサ（角速度。rad/s）、磁気センサ（地磁気で方位）。加速度とジャイロの値から現在位置を推定するのがデッドレコニング、タイヤの回転から移動距離を出すのがオドメトリです。
• 距離と光・画像を測る: 超音波測距センサ（超音波や赤外線を送り、反射して戻るまでで距離を測る）、RGB カラーセンサ（赤・緑・青のフィルタで色を測る）、カメラの撮像素子（CCD 型と CMOS 型）、奥行きまで測る RGB-D カメラ、レーザで測る LiDAR。

測った値には誤差が入ります。外部の環境、センサの品質のばらつき、設計ミスなどが原因で、完全にはなくせません。複数回測って平均を取る統計処理と、測定精度を手動で調整するキャリブレーションで小さくします。

試験での問われ方

IoTシステム技術検定 基礎では、第3章「IoTデバイスを理解する」で出ます。もちこ道場の第3章の問題では、センサを含む問題が43問あります。穴埋めが12問、2つの空欄の組み合わせが12問、誤った記述を選ぶ問題が19問です。

• 穴埋め: 説明文からセンサの名前を選ぶ。回転を測るのはジャイロセンサ、重量の検知は圧力センサ、アナログからデジタルへ変えるのは A/D コンバータ、のように1対1で答えます。
• 組み合わせ: 「センサは [1]、アクチュエータは [2]」や、「統計処理と [2]（キャリブレーション）」のように、2つを一度に問う。
• 誤った記述を選ぶ: 角速度の単位を m/s2 とする、ガスセンサを物理センサとする、化学センサは変質しにくいとする、超音波測距を光の速度で説明する、のように、単位や分類を入れ替えた文を見抜く。

似た用語との違い

覚え方

• 「何を測るか」と「単位」をセットで覚えます。角速度は rad/s、加速度は m/s2、気圧は hPa、照度は lx、流量は m3/s です。
• 出力は「アナログなら A/D を通る、デジタルなら通信で直接」。この分かれ道を思い出せれば、接続の問題も読み解けます。
• 誤差は「なくせない」。「完全に防げる」とある記述は誤りです。

第3章のほかの用語は「第3章 IoTデバイスを理解するの要点」にまとめています。