IoTセンサーを簡単に導入する方法

もしあなたのIoTアプリケーションに様々なセンサー、強力なIoT接続プロセッサ、そして迅速なプロトタイプ作成までの道筋が必要であれば、TE Connectivity（TE）のセンサー・メザニンボードとSD 600evalが完璧なソリューションとなります。

はじめに

センサーは、モノのインターネット（IoT）の「目」と「耳」です。センサーがなければ、IoTアプリケーションの鍵となるビッグデータ分析を支える情報はどこから来るでしょうか？環境センサーはスマートビルディングにおいてエネルギー効率の高い暖房や冷房を可能にし、大規模な農業アプリケーションでは湿度や土壌状態を測定して効率的な作物管理、害虫検知、収穫、さらには輸送を推進します。センサーデータを変換して新しいビジネスやビジネスモデルを牽引する知識へと変える機会は増え続けており、市場に新しいアイデアを最初に届けることが新しいIoT製品の成功において最も重要な要素となる可能性があります。

市場投入までの時間を短縮する最善の方法のひとつは、既存の開発用ハードウェアを活用し、動作するコードや高レベルのオペレーティングシステム、アプリケーションのサポートを利用することです。IoTアプリケーションの場合、通常、Android、Linux、またはWindows IoT Coreが既に稼働している標準的なプロセッサボードを入手することを意味します。環境や位置情報など、幅広いセンサー機能を備え、メインのプロセッサボードと互換性のあるセンサー拡張ボードを使用することで、アプリケーションを開発するための完全なシステムを提供できます。Arrow SD 600evalプロセッサボードとTE Connectivity（TE）のSensor Mezzanine Boardを使用することは、短期間でIoTソリューションを開発するための最適な方法となるかもしれません。

センサー開発ボードを使用して設計をスピードアップする

デザインを迅速に開始する最も効果的な方法のひとつは、設計に必要なセンサーを搭載した開発ボードを使用することです。これにより、最終的なターゲットハードウェアのフォームファクタが完成する前に、ソフトウェア開発を早く始めることができます。人気のある96board標準のような開発キットの標準フォームファクタが普及するにつれ、Arrow SD 600evalのようなメインボードを簡単に見つけることができるようになりました。これらのボードは、複雑なIoTアプリケーションに必要な処理能力、オンボードメモリ、そして周辺機器セットを備えています。以下の図1に示すTEのSensor Shield開発ボードは、96board標準に対応する標準フォームファクタに、3つの人気センサーを搭載しています。

TEのセンサーシールドに搭載されているセンサーには、MS8607 圧力、温度、湿度センサー、TSYS01 温度センサー、そしてKMA36 回転および線形位置センサーが含まれています。これらのセンサーは標準的なシリアルインターフェースを使用しており、マイクロコントローラーに簡単に接続できる上、高度な機能により、Internet of Things（IoT）アプリケーションに理想的です。

コンパクトなMS8607コンビネーションセンサー

多くのIoTアプリケーションでは、小型サイズと低消費電力が重要な要件です。圧力、湿度、温度を1つの小型パッケージで提供するコンビネーションセンサーは、サイズや電力が制約されたアプリケーションに最適な選択肢となり得ます。TE製のMS8607は、超小型の5 x 3 x 1 mm QFNパッケージを採用しており（以下の図2を参照）、コンパクトであるだけでなく、10～2000 mbarの圧力、0% RH～100% RHの湿度、-40～85 ℃の温度という広い動作範囲を提供します。TEのMS8607は、IoTアプリケーションで一般的な0.016 mbar、0.04% RH、0.01 ℃といった高い解像度も提供します。供給電圧は1.5V～3.6Vの広範囲で動作し、低消費電力運用をサポートします。さらに、I2Cシリアルインターフェースを使用することで、MS8607を標準的なマイクロコントローラーに簡単に接続することが可能です。

高分解能の圧力機能と高圧、湿度、温度 (PHT) の直線性を組み合わせることで、MS8607 はスマートフォン、タブレット、PC の高度計としての環境モニタリング、および暖房、換気、空調 (HVAC)、気象観測所、精密3Dプリンター、家庭用電化製品、加湿器などの PHT アプリケーションに最適な選択肢となります。MS8607 は、10年以上にわたり広く使用されてきた実績のあるMEMS技術を用いて製造されています。

高精度なKMA36回転および線形位置IC

位置検出は、モーター、バルブ、ロボットアームなどの機械部品の位置が複雑なプロセスを制御する産業IoTアプリケーションにおいて、重要な要素となる場合があります。これらのアプリケーションでは、非接触操作、高精度、耐摩耗性、環境変化への耐性が重要な要件となることがしばしばあります。TEのKMA36は、高信頼性、高精度、汎用磁気位置センサーICです。このセンサーは最大13ビットの分解能を使用して、最大0.04度の精密な回転または線形測定を提供します。以下の図2に示されているように、マグネト抵抗要素をアナログ・デジタルコンバータおよび信号処理機能と組み合わせ、一般的でコンパクトなTSSOPパッケージに完全統合されています。

精度が重要なアプリケーションにおいて、TEのKMA36に採用されている異方性磁気抵抗（AMR）技術は、外部磁石の磁気角度を機械的接触なしに正確に測定でき、360°全範囲にわたる位置検出を行います。また、磁極ストリップの極長が5 mmの場合の増分位置も正確に測定できます。スリープモードや低消費電力モードに加え、I2Cによる自動ウェイクアップ機能が備わっているため、KMA36はバッテリー駆動のアプリケーションに最適な選択肢となります。位置データはPWMまたはデジタルI2C通信バスを使用して送信でき、単体動作やマイクロコントローラベースのアプリケーションに対応します。プログラム可能なパラメータにより、幅広い設定オプションが提供され、データ処理をさらに簡素化できます。KMA36は、機械的許容誤差、温度変化、または熱応力による磁気ドリフトの影響をほぼ受けません。そのメンテナンス不要の動作と高い帯域幅により、過酷な産業環境でも堅牢な実装が可能です。

TSYS01高解像度温度センサー

多くの産業用IoT処理アプリケーションにおいて、正確な温度測定は不可欠です。産業プロセスにおけるわずかな温度の違いは、成功する結果と失敗する結果の違いとなる可能性があります。さらに、産業プロセスによっては、オペレーターの安全がこれらの正確な測定に依存している場合もあり、精度と堅牢な動作の重要性がさらに高まります。TE社のTSYS01は、単一チップの高解像度温度センサーです。温度感知チップと24ビットデルタシグマアナログ-デジタルコンバーターが組み込まれています。このデジタル24ビット温度値と工場設定された精度キャリブレーション値の組み合わせにより、高精度かつ高い測定解像度を持つ温度測定が可能となります。TSYS01は、I2CまたはSPIインターフェースを使用してどのマイクロコントローラーにも接続できます。通常、マイクロコントローラーはADC値とキャリブレーションパラメータに基づいて温度結果を計算するために使用されます。

SD 600evalボードでクラウドに接続する

センサーによってデータが収集されると、そのデータをさらに処理し、結果を閾値目標と比較し、「ビッグデータ」分析処理のためにクラウドベースのストレージに転送する必要がある場合があります。例えば、工場内のすべてのモーターから取得したセンサーデータは、機械的な摩耗を予測し、ライン停止イベントを事前に防止するために活用することができます。さらに、すべての顧客工場で使用されているモーターに関するデータがモーターメーカーに提供されれば、そのデータを統合してより詳細な分析を行うことが可能になります。場合によっては、モーターメーカーがファクトリーオーナー向けにその分析結果をサービスとして提供し、メンテナンスや修理活動の指針を提供することもできるでしょう。センサーからのデータ分析の活用により、以前は製品のみを販売していた企業が、新たに知識を提供するまったく新しいビジネスモデルと収益源を開拓する道が開かれるのです。

TEのセンサーボードで収集されたデータをクラウドに接続するためには、プロセッサーのベースボードが必要です。設計を迅速に試作して検証するためには、同じ96board接続フォーマットを使用したベースボードが理想的です。以下の図4で示されているArrow SD 600evalボードは、非常にコンパクトな96board標準を使用していますが、強力な処理能力、インターコネクティビティオプション（Wi-Fiを含む）、そして注目すべきオンボードメモリを提供しており、クラウド接続が可能な強固なセンサー処理プラットフォームに必要なすべてを備えています。

SD 600evalの処理能力は、さまざまな携帯電話や接続アプリケーションで使用されている人気のSnapdragonプロセッサに基づいています。Snapdragonのクアッドコアプロセッサを採用することで、SD 600evalはAndroidとLinuxを同時に実行でき、可能な限り幅広い接続性をサポートしています。オンボードの2GB LPDRAMと16GBのeMMCストレージにより、これらのオペレーティングシステムを効率的に動作させることができます。この小型フォームファクタにもかかわらず、2.4 GHzおよび5 HzのデュアルバンドWLAN 802.11a/b/g/n/ac、Bluetooth 4.x + BR/EDR + BLE、GPSを外部アンテナまたはオンボードアンテナで使用可能な形で備えるなど、接続性が驚異的です。また、ギガビットイーサネットおよびSATA接続にも対応しています。

マルチメディア機能は、4レーンのMIPIカメラシリアルインターフェイス（CSI）、2レーンのMIPI CSI、1080p HDビデオ再生を備えており、非常に印象的です。音声処理には、PCM/AAC+/MP3/WMAに加え、ECNSやAudio+後処理が含まれています。さらに、2つのUSB 2.0タイプAコネクタ（ホストモードのみ）および1つのOTG USB 2.0（Micro AB経由）が追加の接続オプションを提供します。 60ピンの高速コネクタと40ピンの低速コネクタにより、簡単に拡張可能です。

ハードウェアの機能は印象的ですが、利用可能なソフトウェアによって、アプリケーションプログラムからこれらのハードウェア機能に直接アクセスするのが簡単になります。AndroidやLinux、そして利用可能なドライバー、フレームワーク、アプリケーションプログラムインターフェース (API) を使用すると、開発が非常に簡単になります。充実したユーザーガイド、ボードサポートパッケージ（ソースおよびバイナリ）、ブートローダーやインストーラーによって、開発を非常に大きく前進させることができます。

結論

もしあなたのIoTアプリケーションに多種多様なセンサーと強力なIoT接続プロセッサ、さらに短期間で動作するプロトタイプが必要であれば、TEのセンサーメザニンボードとSD 600evalが最適なソリューションです。以下の参考セクションに記載されたリンクから、ArrowでSD 600evalと必要なTEセンサーを注文してください。迷わず、今すぐ始めましょう！