スマートコネクティビティの時代では、家電製品もその動きに加わります。メーカーが洗練されたスマートな家電製品を革新するのに役立つ、電子機器ソリューションと設計戦略のポートフォリオが拡大しています。
次世代の静電容量技術により、今日のハイテク中心の消費者である住宅所有者にとって、家電製品がより機能的で楽しいものになるよう、強化された機能を組み込む自由度が高まり、経済的な方法も実現します。
ソリッドステート静電容量式液面検知
液面レベル検知は、さまざまな現代の家電製品に不可欠な技術です。浸漬型機械システムは、従来、製氷機、食器洗い機、洗濯機、水ろ過システム、飲料ディスペンサータンクなどでこの役割を果たしてきました。これらのシステムで使用される センサー、フロート、スイッチは液体に浸されているため、過度の摩耗、腐食、さらには相互汚染を引き起こす可能性があります。従来の機械式流体検知システムは、一貫した測定結果を得るために、標準的な円筒形または長方形のタンク形状での使用に限定されています。液体に常にさらされると、時間の経過とともに機械の精度が低下し、センサーの寿命が短くなる傾向があります。
より優れた設計戦略を求める家電メーカーは、静電容量式液面レベルセンサーを使用してこれらの課題を克服できるようになりました。静電容量センサーは、カスタマイズされたエンドツーエンドのソリューションと簡単にインストールできる校正ソフトウェアを利用して、より高い精度と低いセットアップ コストで正確な液面測定を保証します。この技術により、従来の機械システムよりも設計の柔軟性が高まり、機器の動作の耐久性と効率が向上します。スマートフォンの画面を指のタッチに反応させるのと同じ基本概念で、静電容量式液面レベルセンサーは容器の外側に簡単に取り付けることができ、ほぼすべての非金属材料を通して液体または粒状物質を測定できます。飲料ディスペンサーから食器洗い機まで、さまざまな機器アプリケーションに合わせてカスタム設計および最適化できます。静電容量式液面レベルセンサーは可動部品のないソリッドステートであり、リザーバータンクに浸す必要がないため、より正確な測定が可能で製品寿命が長くなります。
従来のプリント基板は、平面のリザーバーに取り付けられた静電容量式液面センサーに使用できますが、曲面のタンクの表面やスペースが限られたアプリケーションに対応するには、薄いポリエステルまたはポリイミドのフレキシブル回路が適しています。フレキシブル回路を使用すると、設計者は従来とは異なる形状の貯水タンクを使用して利用可能なスペースを最適化できるようになります。静電容量式液面レベル ソリューションには通常、カスタマイズされた組み込みソフトウェアが含まれており、簡単にインストールできるように自動キャリブレーションを設定することも、精度を最大限に高めるために手動キャリブレーションを設定することもできます。単一の静電容量式液面センサーは、タンク上の特定のレベルでの液体の有無を示すポイントセンサーとして使用できます。あるいは、低レベルと高レベルで2つのセンサーを連動させて使用することで、補充をトリガーし、希望のレベルに達したら流れを止めることで、リザーバー内の液体を調節できます。
静電容量式液面レベルセンサーの出力インターフェースには、アプリケーションに応じて、USB、I2C、または個別の信号が含まれる場合があります。マイクロプロセッサと組み合わせることで、センサーは信号データを制御ユニットにワイヤレスで送信できます。静電容量式液面レベルセンサーは、IoT (モノのインターネット) を介してユーザーデバイスに接続する家電製品やホームシステムが増え、フィルターの交換や液体の追加を促すアラートや、家庭でのタスクのスケジュール設定などの強化された機能によりメンテナンス機能を効率化するとともに、メーカーに直接接続してサービスに関するFAQやソフトウェアの更新情報を入手するための有効なテクノロジーを提供します。
目を引く、効率的で経済的な静電容量式ユーザーインターフェイス
第一印象について何と言われているかご存知でしょう。家電製品の買い物も例外ではありません。高品質の機能とデザインが第一印象を与えます。当然のことながら、家電製品のデザインにおいて、静電容量式タッチ スクリーンは、ボタンやスイッチが乱雑な機械式インターフェースや抵抗式タッチ コントロールを上回っています。静電容量技術により、全体的な信頼性が向上し、より直感的なユーザー インターフェイスが実現します。ブランドの観点から、多くのメーカーは、魅力的で目を引くタッチ スクリーン デザインによって消費者により高い「コストパフォーマンス」を提供するために、静電容量式タッチ スクリーンに切り替えています。カスタム静電容量式タッチ スクリーンには、個別のスイッチ、スライド スイッチ、ロータリー ホイール、触覚製品と非触覚製品の組み合わせなど、複数のスイッチ形式とレイアウトを組み込んで組み合わせることができます。
環境要因は、設計、材料の選択、製造において重要な考慮事項となります。ほとんどの家庭では比較的安定した環境が維持されていますが、家電製品は、頻繁な使用や消費者の住宅所有者による時折の誤用に加えて、毎日の温度と湿度の変化の影響を受けます。PCB、ポリイミド、またはポリエステル基板の選択は、アプリケーションによって異なります。それぞれに、静電容量式インターフェースにおける独自の設計上の課題、製造コスト、および運用上の制限が存在します。
静電容量式タッチベースのアプリケーションがますます普及するにつれ、導電性インジウムスズ酸化物 (ITO) を中心に構築されたテクノロジの使用が進み、その固有の弱点 (脆い、柔軟性に欠ける、パターン化にコストがかかる) により、高い光学的透明性、同様の抵抗率、容易な処理を提供しながら、全体的なアプリケーション コストが低い代替材料の探索が進められています。代替品の中でも、導電性ポリマーが特に注目を集めています。化学名ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）の頭字語であるPEDOTは、静電容量スイッチの設計に最適な、優れた電気化学的、熱的、および溶液処理特性を備えた有望な材料として注目されています。無色で水溶性のこのポリマー混合物は、通常、水中に懸濁したゲル化粒子の分散液として塗布されます。導電性スイッチは、基板の表面に分散液の層をスクリーン印刷し、その後熱で水を乾燥させることによって形成されます。PEDOT分散液は、PET、PC、PMMA、ガラス、その他の材料を含むさまざまな成形基板またはフレキシブル基板にコーティングできます。
PEDOT混合物は接着性に優れ、高い化学的安定性、光学的透明性、電気伝導性を備えていることで知られています。この化合物を使用して特別に派生した配合が開発され、バックライト付き静電容量キー、スライダー、回転ホイール入力など、要求の厳しい光学アプリケーションに対応します。この技術は、通常はプラスチック製のベゼルの背後にある堅牢な自動車アプリケーションに導入されています。バックライト付き静電容量スイッチ用の導電性インクとして、PEDOTを使用すると、薄型でユーザーフレンドリーなインターフェースを低コストで作成できます。PEDOT回路は透明で、優れた柔軟性を備えています (簡単に曲げることができます)。はんだ付けが不要（したがって適用コストが低い）で、フレキシブル回路の薄型化を実現します。PEDOTアプリケーションの汎用性により、高度なタッチパネル用のパターン化された導電性構造も可能になります。
PEDOTベースの静電容量技術は、家電製品やその他の消費者向けアプリケーションにおいて、従来の機械式スイッチやPCB静電容量スイッチに比べて数多くの利点を提供します。完全に認定されたPEDOTベースの静電容量ソリューションは、標準のITO基板に比べて大幅なコスト削減を実現します。バックライト付き静電容量式タッチキーの場合、ユーザーフレンドリーなコントロールとアイコンをPEDOTベースのスイッチに組み込む可能性は事実上無限であり、よりスマートで経済的、そしてより美的に魅力的なデザインを実現します。
図1: ロータリー スイッチと個別のボタンを備えたPEDOTセンサーにより、静電容量式ユーザー インターフェイス上のバックライト付きキーが可能になります。
もはや未来的なビジョンではなく、スマートホームがあらゆる地域に出現しています。おそらく、スマートホーム エンターテイメント メディア、たとえばスマート サーモスタット、目覚まし時計、セキュリティまたは監視システム、洗濯機や乾燥機などをすでにお持ちでしょう。家電業界のリーダーは、実績のあるテクノロジーを活用して新規顧客を引き付け、競争上の優位性を獲得することで、接続性のトレンドに賢く対応しています。静電容量式液面センサーまたはPEDOTベースのインターフェース ソリューションを統合するための戦略を模索しているメーカーは、設計段階の早い段階で信頼できるサプライヤーに相談して、エンジニアリングおよび製造リソースを最も効率的に活用し、設計および機能オプションをカスタマイズしてブランドを差別化し、忠実な顧客を獲得することが賢明です。
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