世界を認識するためのセンサーソリューション

MEMSマイクロフォンは、機械がクリアな音声を「聞く」ことを可能にします

業界をリードするテクノロジーのおかげで、インフィニオン（Infineon）は、先進的な自動車品質基準であるAEC-Q103-003に適合した高性能のマイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）マイクロホン、レーダーベースの運転支援システム用77 GHz RASIC™ チップ、そして高性能なスマートホームおよびビルオートメーションアプリケーション向けの光音響分光法（PAS）CO2センサーなど、自動車、産業、民生用途向けのさまざまなXENSIV™ センサーを発表しました。   インフィニオンの新しいXENSIV™ IM73A135 MEMSマイクロホンは、73 dBの一級の信号対雑音比（SNR）と、135 dB SPLの高い音響過負荷点（AOP）をサポートし、クリアで明瞭な音声収音を可能にします。この高ダイナミックレンジのマイクロホンは、4×3×1.2 mm³というコンパクトなサイズで、インフィニオンの新しい密閉ダブル膜（SDM）MEMS技術に基づいており、組立工程での取り扱いが向上しています。IM73A135は、従来エレクトレットコンデンサーマイク（ECM）でしか達成できなかった高い音声性能を、MEMS技術の利点を活かしながら実現することを可能にします。   インフィニオンのSDM MEMS技術は、ミニチュア化された対称マイクロホン設計に基づき、ハイエンド録音スタジオで使用されるマイクロホンに似た動作原理を使用して、高度に線形な出力信号を実現します。インフィニオン製XENSIV™ MEMSマイクロホンの主な用途には、カメラ、ビデオカメラ、会議システム向けの高品質な音声取得、スマートスピーカーの音声ユーザーインターフェース、ホームオートメーションやIoTデバイス、ヘッドフォンのアクティブノイズリダクション、予知保全、セキュリティ、または安全用途向けの音声パターン検出などがあります。

MEMSマイクロフォンは、機械がクリアな音声を「聞く」ことを可能にします

動き検出アプリケーションにおいて、レーダーは受動赤外線（PIR）技術よりも多くの利点を持っています。その中には、検出された物体のより高い精度とより精密な測定が含まれ、速度検出や動き検知に関する新しい機能を可能にします。これらの高度な機能により、ロボット、車両、スマートホームデバイス、さらには照明器具などのさまざまな「もの」が周囲の環境を「見る」ことが可能になり、動的な反応を行うことができます。   インフィニオンは、産業用途、家庭用および消費者向けアプリケーションを幅広くサポートするXENSIV™ mmWaveレーダーセンサーの豊富なポートフォリオを提供しています。これには、現在市場で入手可能な最も小型かつ統合性が高い24 GHzレーダートランシーバーシリーズに属する24 GHz MMICが含まれます。さらに、インフィニオンは、自動車用レーダー24/77/79 GHzフロントエンドモノリシックマイクロ波集積回路（MMIC）（RASIC™）のフルレンジも導入しており、安全Critical Applications（例えば自動緊急ブレーキ）から運転支援に至る、あらゆるアプリケーションをサポートします。   インフィニオンのXENSIV™センサーシリーズには、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。この製品ポートフォリオには、現在市場で入手可能な最もコンパクトな24 GHz MMICと、現時点で最も統合性が高く最大の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、動き検出トリガーシステムに基づいた様々なアプリケーションを対象としています。例えば、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、またはスマートホームデバイスなどです。レーダー技術は、システムサイズが小さく、高い精度を持ち、検出対象物のより正確な測定が可能です。それに加えて、移動物体の方向、速度、距離を決定することができ、アンテナ構成に応じて移動物体の位置を特定することさえ可能です。

二酸化炭素を「嗅ぐ」ことができる高精度センサー

COVID-19パンデミックの影響で、室内空気の質に対する人々の意識がさらに向上しました。具体的には、二酸化炭素（CO2）は健康や生産性に悪影響を及ぼす可能性があり、眠気や頭痛を引き起こします。スマート室内空気質センサーは、CO2濃度の上昇を感知して、ユーザーに通知したりシステム応答を促したりすることができます。CO2濃度とエアロゾル濃度の相関を考慮すると、CO2センサーは感染症の拡大を抑えるのに役立ちます。さらに、CO2センサーは需要制御型換気を可能にし、エネルギー効率の向上とエネルギーコストの大幅な削減につながります。   インフィニオンのPAS CO2センサーは、基板（PCB）上に統合された光音響型トランスデューサを備えています。この基板には音響検出器、赤外線光源、光学フィルター、信号処理用マイクロコントローラー、赤外線光源を駆動するためのMOSFETチップが含まれています。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デザインにより、占有スペースを75%以上削減することができます。   インフィニオンのPAS CO2センサーは、非常に小型で高品質、高精度、そしてコスト効率に優れたCO2センサーです。インフィニオンがリードするMEMS技術は、このユニークかつ正確なCO2検出手法の基盤となっています。信頼性の高いCO2測定は、室内空気の質をスマートに監視し、健康、生産性、および全体的な幸福感の向上を促進します。これらの特長により、PAS CO2センサーはビルオートメーション用途や空気清浄機、サーモスタット、ベビーモニタリングデバイス、目覚まし、スマートスピーカーなどの家庭用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型の手法で、シンプルな「存在する/存在しない」という論理を提供したり、物体までの正確な距離を測定することができます。近接センサーには、超音波、光電、レーザー距離計、誘導センサーなど、さまざまな市場の検知技術をカバーしている多くのオプションがあります。これらのセンサーは数インチから数十フィートにわたる中範囲の検知に非常に適しています。導入コストや展開の課題を考慮すると、超音波センサーが通常最良の総合的なソリューションであり、低コストで、存在や距離を検知し、使いやすい特徴があります。   Same Skyは業界で著名な超音波センサーの供給業者で、0.2メートルから18メートルまで対応する超音波センサーのファミリーを提供しています。これにはアナログ出力付きの送信機、受信機、および送受信一体型のオプションがあります。超音波トランスデューサモデルはコンパクトなアルミニウムまたはプラスチック製の筐体に取り付けられており、スルーホールマウンティングが可能で、80 Vdcから180 Vdcの範囲で動作し、多種多様な検知、距離測定、および近接用途において正確な測定を提供します。   Same Skyの超音波受信機は、超音波波を電気信号に変換するために使用され、ビーム角度は75度または80度、最大検知距離は18メートル、動作周波数は39 kHzに対応します。Same Sky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、最大検知距離は18メートル、動作周波数は23 kHzから40 kHz、ビーム角度は75度または80度に対応します。同社の超音波送受信一体型は、送信と受信の機能を単一のパッケージに統合し、距離測定、物体検知、近接検知に対する簡易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架け橋となるKNX技術

KNXは、柔軟性、個別対応、安全性、信頼性を兼ね備えた、世界をリードするビルオートメーションの技術規格です。また、時間節約かつ容易なインストールが可能な、将来を見据えたソリューションを統合しています。KNXは、オートメーションの夢を実現するための国際的な規格です。さらに、KNXは電気自動車の充電ステーションをスマートビルのエネルギー管理にシームレスに統合することができます。このようにして、KNXは電気自動車とビルオートメーションの間に革命的な橋を築いています。   KNX技術は、スマートホームや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を実現するため、またスムーズな設定および運用のために、ETSツールに基づいています。ETSとは、Engineering Tool Software（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、インテリジェントな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製造業者に依存しない設定ソフトウェアツールです。ETSはWindows©プラットフォーム対応のコンピュータ上で動作するソフトウェアです。   スマートホームやビルのKNXエネルギー管理システムに充電ステーションを知的に統合することで、ユーザーはKNXを介して太陽光発電システムなどの自家発電源を利用して電気自動車を充電することができます。同じシステムで異なるメーカーの最大5つの充電ポイントを接続し、電気自動車にクリーンエネルギーを効率的に利用することにより、地域のネットワークや電力網の安定性を確保することが可能です。   さらに、KNX技術を活用すれば、オートメーションを実現することができ、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、サービスおよびビル制御システムのインターフェース、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、何を制御したい場合でも、1つのシステムで共通の言語を介してすべてのコンポーネントの通信を確保できます。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、ホームおよびビル制御をより便利にします。

電圧レギュレーター付き小型KNXトランシーバー

KNXアプリケーション向けに、STMicroelectronicsはSTKNXを導入しました。このSTKNXは、電圧レギュレーターを備えた小型のKNXトランシーバーです。KNX TP通信向けのトランシーバーデバイスであり、小型パッケージに収められており、外部部品を最小限に抑えて非常にコンパクトなKNXノード設計を可能にします。また、マイクロコントローラーとのシンプルなインターフェースを提供し、物理層の分離コンポーネントの容易な置換が可能です。   STKNXデバイスは、外部アプリケーション向けに2つの統合レギュレーターを備えています。これには、3.3 V/5 V-20 mAの線形レギュレーター、および1 Vから12 V-150 mAの高効率DC/DC降圧型スイッチングコンバーターが含まれます。統合されたKNXバス電力抽出機能は最大30 mAのバス電流をサポートしており、外部デバイスやSTKNXトランシーバー自身の電力要件を供給できます。同時に、バス電流のスルーレートはKNX仕様に従って制限されています。STKNXは、バスとの安全な結合を確保し、バスが停止した際にはバスモニタリング警告を提供します。   また、STMicroelectronicsはEVALKITSTKNXを導入しました。これは、STKNXトランシーバーの評価と開発用の小型キットで、STMicroelectronicsの小型STKNXトランシーバーの回路基板を統合しています。また、STKNX回路性能を評価し、TP1-256標準に基づいてツイストペア媒体上で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が含まれています。このキットはArduinoおよびMorpho拡張コネクターを使用することで、ユーザーが既存のSTM32拡張ボードと接続したり、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現することができます。   さらに、STMicroelectronicsはST-LINK/V2-1オンボードデバッガ/プログラマを導入しました。これにより、ソフトウェア環境をデバッグおよびプログラムするために必要なすべての機能がユーザーに提供されます。別途プローブを準備する必要はなく、USB接続を通じて利用可能です。また、Serial Wire Debugging（SWD）やJTAGインターフェースを使用して、任意の代替デバッグ環境を利用できるHE10 20ピンコネクターも提供されています。

結論

さまざまなセンサーを通じて、機械は環境の状況を感知し、それに応じた反応をする能力を持つことができるため、人々の生活により多くの利便性を提供します。本記事で紹介されているさまざまな種類のセンサーは、システムが周囲の環境の状態を完全に把握するのを助け、知能的な制御システムと組み合わせることで関連するデバイスを簡単に制御し、完全な自動化を実現した理想的な生活を達成します。