4.2センサとアクチュエータ

組込み機器の設計者が「モータを動かす」と一口に言っても、位置決めの精度が必要か、連続回転の速度制御だけでよいか、フィードバック（現在位置の検出）が要るかによって最適なアクチュエータは大きく異なります。センサも同様に、測定対象の物理量・応答速度・消費電力の要求から適切な方式を選ぶ必要があります。この節では、代表的なセンサ・アクチュエータの特性を踏まえ、要件に応じてどれを選び、どう駆動するかを判断する視点を養います。

4.2.1センサの種類と選定

• 温度センサ（サーミスタ・熱電対・IC温度センサ等）は応答速度・測定範囲・出力形式（アナログ電圧/デジタル）が方式ごとに異なる。加速度センサ（MEMS方式が主流）は振動・傾き・衝撃の検出に使われ、静止時の重力加速度から傾斜角も算出できる。光センサ（フォトダイオード・CdSセル等）は照度検出のほか、近接センサとして物体検出にも応用される。
• センサ選定で重要なのは「精度が高いほど良い」という単純化ではなく、応答速度・消費電力・コストとのトレードオフを要件に照らして判断すること。例えばバッテリ駆動の間欠動作機器では、常時通電が必要な高精度センサより、必要時のみ起動できる低消費電力なセンサが適することが多い。

4.2.2DCモータ・ステッピングモータ・サーボモータ

• DCモータ＝印加電圧に応じて連続的に回転し、構造が単純で安価・高速回転に向くが、現在の回転角度（位置）をモータ自身は把握できず、位置決めが必要な用途では別途エンコーダ等のフィードバックセンサが必要になる。ステッピングモータ＝入力パルス1つごとに一定の角度（ステップ角）だけ回転し、パルス数を数えるだけでフィードバックなしにオープンループで正確な位置決めができるが、脱調（負荷が大きすぎて追従できない）のリスクがあり高速回転や高トルクには不向き。
• サーボモータ＝内部にエンコーダ等の位置センサとフィードバック制御回路を持ち、PID制御などで目標位置・速度に閉ループで追従する。外乱（負荷変動）があっても指令通りの位置・速度を維持できる点でステッピングモータに勝るが、フィードバック回路の分だけ構造が複雑でコストが高い。ロボットアームの関節など高精度かつ外乱耐性が必要な用途に向く。