世界を認識するためのセンサーソリューション

MEMSマイクにより機械はクリアな音声を「聞く」ことができる

インフィニオンは、業界をリードするテクノロジーを活用して、自動車、産業、民生用アプリケーション向けのXENSIV™ センサーのラインアップを発表しました。これには、最先端の自動車品質基準AEC-Q103-003に適合する高性能マイクロ電気機械システム (MEMS) マイク、レーダーベースの運転支援システム向けのRASIC™ 77 GHzチップ、大容量のスマートホームおよびビル自動化アプリケーション向けの光音響分光法 (PAS) CO₂ センサーが含まれます。

Infineonの新しいXENSIV™ IM73A135 MEMSマイクロフォンは、73 dBの最高クラスの信号対雑音比 (SNR) と135 dB SPLの高音響過負荷ポイントをサポートし、非常にクリアな音声を拾うことができます。この高ダイナミック レンジ マイクは、4×3 x 1.2 mm³ と小型で、Infineonの新しい密閉型二重膜 (SDM) MEMSテクノロジーに基づいており、組み立て工程での取り扱いが容易になります。IM73A135を使用すると、設計者はMEMSテクノロジ固有の利点を活用しながら、これまでエレクトレット コンデンサー マイク (ECM) でのみ達成できた高いオーディオ パフォーマンス レベルを実現できます。

小型の対称型マイクロフォン設計をベースにしたインフィニオンのSDM MEMSテクノロジーは、ハイエンドのレコーディング スタジオで使用されるマイクロフォンと同様の動作原理を使用して、非常に線形性の高い出力信号を実現します。Infineon XENSIV™ MEMSマイクロフォンの代表的な用途としては、カメラ、ビデオカメラ、会議システム向けの高品質オーディオ取得、スマート スピーカー、ホーム オートメーション、IoTデバイスの音声ユーザー インターフェイス、ヘッドフォンのアクティブ ノイズ低減、予知保全、セキュリティ、安全アプリケーション向けのオーディオ パターン検出などがあります。

レーダーセンサーは機械に「見る」能力を与える

モーション検出アプリケーションでは、レーダーはパッシブ赤外線 (PIR) 技術に比べて、検出された物体の精度や測定精度が高いなど多くの利点があり、速度検出やモーション センシングの新しい機能への道を開きます。これらの高度な機能により、ロボット、自動車、スマートホームデバイス、さらには照明など、さまざまな「モノ」が周囲の環境を「見て」、動的に反応できるようになります。

インフィニオンはXENSIVの幅広いポートフォリオを提供しています™ mmWaveレーダー センサーは、現在市場で入手可能な最大かつ最も統合された24 GHzレーダー トランシーバー ファミリの中で最小の24 GHz MMICを含む、幅広い産業、家庭、消費者向けアプリケーションをサポートします。さらに、インフィニオンは、車載レーダー24/77/79GHzフロントエンドモノリシックマイクロ波集積回路（MMIC）（RASIC）のフルレンジも発表しました。™) は、安全性が重要なアプリケーション (自動緊急ブレーキなど) から運転支援まで、あらゆるアプリケーションをサポートできます。

インフィニオンのXENSIV™ センサー ファミリには、ドップラー レーダーや周波数変調連続波 (FMCW) レーダー システムも含まれます。製品ポートフォリオには、市場最小の24 GHz MMICと、現時点で最も統合され最大の24 GHzレーダー トランシーバー シリーズが含まれています。

これらの24 GHzおよび60 GHzレーダー センサーは、照明ソリューション、自動ドア、カメラおよびセキュリティ システム、スマート ホーム デバイスなど、モーション検出トリガー システムをベースにした幅広いアプリケーションをカバーしています。レーダー技術は、システムサイズが小さく、精度が高く、検出された物体をより正確に測定できるほか、移動物体の方向、速度、距離を判定したり、アンテナの構成に応じて移動物体の位置を判定したりすることもできます。

二酸化炭素の「匂い」を感知できる高精度センサー

COVID-19パンデミックにより、室内の空気の質に対する人々の意識はさらに高まりました。具体的には、二酸化炭素 (CO₂) は健康と生産性に悪影響を及ぼし、眠気や頭痛の原因となります。スマートな室内空気質センサーは、上昇するCO₂ レベルを感知してユーザーに通知したり、システム応答をトリガーしたりできます。CO₂ とエアロゾル濃度の相関関係を考慮すると、CO₂ センサーは流行の拡大を抑えるのに役立ちます。さらに、CO₂ センサーは需要に応じて制御される換気を容易にし、エネルギー効率の向上とエネルギーコストの大幅な節約をもたらします。

InfineonのPAS CO₂ センサーには、音響検出器、赤外線源と光学フィルター、信号処理用のマイクロコントローラー、赤外線源を駆動するMOSFETチップを含む、PCB上に統合された光音響トランスデューサーが搭載されています。非分散型赤外線 (NDIR) CO₂ センサーと比較すると、音響検出器の優れた感度と統合型PCB設計を組み合わせることで、必要なスペースを75% 以上削減できます。

InfineonのPAS CO₂ センサーは、極めて小型のフォームファクター、高品質、高精度、コスト効率に優れたCO₂ センサーです。MEMSテクノロジーにおけるインフィニオンの主導的地位が、この独自の正確なCO₂ 検出方法の基礎となっています。信頼性の高いCO₂ 測定により、室内の空気質をスマートに監視し、健康、生産性、全体的な幸福の向上を促進します。これらの機能により、PAS CO₂ センサーは、ビルオートメーションアプリケーションや、空気清浄機、サーモスタット、ベビーモニタリングデバイス、目覚ましアラーム、スマートスピーカーなどの消費者向けIoTデバイスへの統合に最適です。

周囲を「感じる」超音波センサー

近接センサーは非接触方式であり、単純な「存在する/存在しない」ロジックを提供したり、物体までの正確な距離を正確に測定したりするために使用できます。近接センサーにはさまざまなオプションがあり、超音波、光電、レーザー距離計、誘導センサーなど、市場のさまざまなセンシング技術をカバーしており、数インチから数十フィートの中程度の範囲の検出に非常に適しています。所有コストと導入の課題を考慮すると、超音波センサーはコストが低く、存在と距離を検出でき、使いやすいため、通常は総合的に最適なソリューションとなります。

CUI Devicesは、0.2 ～ 18メートルの定格の超音波センサー ファミリを備えた業界で有名な超音波センサー サプライヤであり、アナログ出力を備えたさまざまな送信機、受信機、トランシーバー オプションを提供しています。超音波トランスデューサ モデルは、スルーホール マウントを備えたコンパクトなアルミニウムまたはプラスチックの筐体に取り付けられており、定格電圧は80 ～ 180 Vdcで、さまざまな検出、距離、近接アプリケーションで正確な測定を提供します。

CUI Devicesの超音波受信機は、ビーム角度が75度または80度、定格距離が最大18メートル、定格周波数が39 kHzで、超音波を電気信号に変換するために使用できます。CUI Devicesの超音波送信機は、電気信号を超音波に変換するために使用されます。定格距離は最大18メートル、定格周波数は23 ～ 40 kHz、ビーム角度は75度または80度です。CUI Devicesの超音波トランシーバーは、送信機能と受信機能を1つのパッケージに統合し、距離測定、物体検出、近接検知のための簡素化されたソリューションをユーザーに提供します。

スマートビルと電気自動車をつなぐKNXテクノロジー

KNXは、柔軟性、カスタマイズ性、安全性、信頼性に優れた、世界をリードするビルオートメーション技術標準です。また、時間を節約し、簡単にインストールできる、将来を見据えた特徴的なソリューションも統合されています。自動化の夢を実現するための国際標準です。KNXは、電気自動車の充電ステーションとスマート ビルのエネルギー管理をシームレスに統合することもできます。このようにして、KNXは電気自動車とビル自動化の間に画期的な架け橋を築きました。

KNXテクノロジーは、スマート ホームやスマート ビル内のすべてのデバイス、設備、充電ステーションの最適かつ安全な相互作用と、スムーズな構成と試運転を実現するETSツールに基づいています。ETSはエンジニアリング ツール ソフトウェアの略です。ETSは、まったく新しい世代のスマート オートメーション ソフトウェアです。これは、KNXシステムを使用してインテリジェント ホームおよびビル制御設備を設計および構成するための、メーカーに依存しない構成ソフトウェア ツールです。ETSは、Windows^© プラットフォーム ベースのコンピューターで実行されるソフトウェアです。

充電ステーションをスマートホームやスマートビルのKNXエネルギー管理システムにインテリジェントに統合することで、ユーザーは太陽光発電システムなどの独自の発電源を使用して、KNX経由で電気自動車を充電できます。同じシステムで、異なるメーカーの最大5つの異なる充電ポイントを接続でき、電気自動車にクリーンエネルギーを効率的に使用して、ローカル ネットワークと電力網の安定性を確保できます。

さらに、KNXテクノロジーを使用して自動化を実現できるため、照明、シャッター、セキュリティ システム、エネルギー管理、暖房、換気、空調システム、信号および監視システム、サービスおよび建物制御システムのインターフェイス、リモート コントロール、オーディオおよびビデオ コントロールなど、制御する対象が何であっても、すべてのコンポーネントが共通言語を介して通信するために必要なシステムは1つだけです。これらすべての機能は統一されたシステムを通じて動作し、住宅や建物の制御が容易になります。

電圧レギュレータ付き小型KNXトランシーバー

KNXアプリケーション向けに、STMicroelectronicsは電圧レギュレータを備えた小型KNXトランシーバSTKNXを発表しました。これは、外部コンポーネントが少ない小型パッケージのKNX TP通信用トランシーバー デバイスであり、非常にコンパクトなKNXノード設計とマイクロコントローラとのシンプルなインターフェイスを実現し、個別の物理層コンポーネントを簡単に置き換えることができます。

STKNXデバイスには、選択可能な3.3 V/5 V-20 mAリニア レギュレータと調整可能な1 V ～ 12 V-150 mA高効率DC/DC降圧スイッチング コンバータを含む、外部アプリケーション用の2つの統合レギュレータが搭載されています。統合されたKNXバス電源抽出装置は最大30 mAのバス電流をサポートし、外部デバイスとSTKNXトランシーバー自体の電力要件を満たすことができます。同時に、バス電流スルーレートはKNX仕様に従って制限されます。STKNXはバスとの安全な結合を保証し、バスの電源がオフになったときにバス監視警告を提供します。

STマイクロエレクトロニクスは、小型STKNXトランシーバーの評価および開発キットであるEVALKITSTKNXも発表しました。このキットには、STマイクロエレクトロニクスの小型STKNXトランシーバーの回路基板が統合されており、TP1-256規格に従ってツイストペア媒体上でSTKNX回路のパフォーマンスを評価し、KNXデバイスを開発するために必要なすべてのコンポーネントも含まれています。このキットでは、ArduinoおよびMorpho拡張コネクタを使用することで、既存のSTM32拡張ボードを接続したり、カスタム ボードを開発してKNXデバイスの完全なプロトタイプを実装したりすることができます。

STMicroelectronicsは、ソフトウェア環境のデバッグとプログラミングに必要なすべての機能をユーザーに提供するST-LINK/V2-1オンボード デバッガ/プログラマも導入しました。別途プローブは必要なく、USB接続のみで済みます。シリアル ワイヤ デバッグ (SWD) およびJTAGインターフェイスを介して代替デバッグ環境を使用するために、HE10 20ピン コネクタも提供されます。

結論

さまざまなセンサーを通じて、機械は環境条件を感知し、それに応じて反応する能力を持つことができ、人々の生活にさらなる利便性をもたらすことができます。この記事で紹介した各種センサーは、システムが周囲の環境の状態を完全に把握し、インテリジェント制御システムと組み合わせて関連デバイスを簡単に制御し、完全自動化の理想的な生活を実現するのに役立ちます。