インテリジェント受動センサーはどこにもいない感知に新しい選択をもたらし、圧力、温度、湿度または距離を監視することができ、体積、消費電力とコストなどの伝統的なインテリジェントセンサーが考慮する問題を解消した。デバイス設計者は、サイズの制限や価格の制約を受けることなく、スマートシステムとIoTを、従来は近寄りがたい領域やアプリケーションに拡張できるようになりました。

*テクノロジーとIoT（IoT）への依存度が高まり、少量から大量への導入が容易になり、拡張コストが低くメンテナンスフリーなセンサのニーズが高まっています。

技術の進歩により、多くの異なるタイプのデバイス間の相互接続が可能になった。スマートフォンからの相互接続は、温度制御器、家電、車両、その他のモノのインターネット（IoT）デバイスと呼ばれるネットワークに進化している。ユビキタスネットワークは、さまざまなインタフェースを介してデータをやり取りする多くのデバイスで構成され、ワイヤレスクラウドインタフェースは一般的なインタフェースです。相互接続デバイスの数が増加するにつれて、より多くのデータの需要が増加しています。

データを生成するソースは多く、電子センサは通常、相互接続デバイスのデータを収集するために使用されます。センサは温度や湿度などの物理的または環境的特性を電気信号に変換する装置である。

データの需要は、システムに動作に必要なデータを提供する温度、湿度、圧力、距離センサーなど、異なるタイプのセンサー市場の成長を促している。ユビキタスネットワークの運動エネルギーは異なるチャネルからのデータを処理するため、電子センサはさらに普及するだろう。Markets and Marketsの研究によると、センサー市場は2022年に380億ドルを超えると予測されている。より多くの場所からより多くのセンサデータを取得する必要があることで、容量が小さく、消費電力が低く、大量かつ狭い空間への導入が容易な新しいセンサの開発が推進されます。

電子センサ構造

従来の電子センサは、設計にかかわらず、同じ機能モジュールを含んでいる。センサのコアモジュールは実際の感知素子である。センサ素子はセンサの一部であり、センサ環境に応答し、環境条件を電気パラメータに変換する。センサにはセンサ内部の電子部品やデータ処理、相互接続回路のための電源が必要です。電子センサの大部分は、感知素子、電源モジュール、および各感知ノードに配置されたデータ処理モジュールを含む。より多くのセンシングデータが必要になるにつれて、複数のセンシングノードに拡張するために必要なコストはいくつかのアプリケーションの障害となっている。センサ電源と通信モジュールに必要なデバイスの物理的なサイズは、小サイズのセンサの選択を制限し、バッテリから電力を供給するセンサはメンテナンスと環境問題に関連し、また、特定のアプリケーションにおけるセンサの配置を制限します。従来の電子センサのコストとサイズは、センサネットワークの拡張やインテリジェントなセンシングを行うマルチセンサシステムや使い捨てセンサの配置を制限し、IoTのさらなる発展を阻害している。

したがって、重くて高価なバッテリ、マイクロ制御ユニット（MCU）、および関連回路に依存しないことが望ましい代替方法が必要である。多くの接続されたセンサーは、ほとんどの時間をスタンバイまたはスリープモードにしてバッテリー持続時間を延長し、起動されてホストシステムと小さなパケットを交換する間だけ、電源とインテリジェントを必要とします。センサが一時的に外部電源から電力を供給でき、データ処理の大部分が外部で完了すれば、価値比の高いセンサネットワークの拡張を実現し、多感センサや使い捨てセンサなどの革新を経済的に実行可能にすることができる。

無線受動センサはメモリにロードされ、無線リーダーを介して問い合わせたり書き換えたりすることができ、リーダーによって送信されるRFフィールドのエネルギーによって活性化されるソリューションを提供することができる。従来のRFID通信規格は検証され、安定的で信頼性があり、センシング機能と従来の電子センサに必要な電源と制御回路を分離し、新しいインテリジェント受動センサを開発する強力なプラットフォームを提供している。

インテリジェント受動センサインテリジェント受動センサは、便利でエネルギー効率の高い無線データ交換をサポートするために、RFID技術と標準に備えられた潜在力をより大きく発揮することができる。図1は、アンテナ、刺激検出器、センサブロック制御ICを含むインテリジェント受動センサの重要な機能要素を示し、プリントアンテナと刺激検出回路と無線周波数ICを統合することにより受動センサタグ機能を実現する。

インテリジェント受動センサーは業界標準のUHF Gen 2プロトコルを用いて通信し、適切なRFIDリーダーで読み取ることができる。一部の固定またはハンドヘルドのビジネスリーダーは、ラベルと機能の検証に合格しています。安森美半導体のインテリジェント受動センサエコシステムは、アンテナ、グラフィカルユーザインタフェース、IoT相互接続機能を内蔵し、センサタグデータを収集するハブとして機能する電池給電の携帯型リーダを提供している。

リーダが通信を開始すると、自己調整センサICは、刺激回路におけるインピーダンス変化を測定することにより湿度または圧力を検出し、これらのデータとオンチップ温度センサからのデジタル温度データをリーダに送信する。センサは、距離、運動または存在を検出する受信信号強度（RSSI）、および温度と湿度を含むいくつかのパラメータを監視する。各センサには、*の識別IDとしてプログラム可能なEPCコードがあります。RFIDフロントエンドは、湿度、圧力、その他のパラメータを感知するために環境変化を自動的に補償する。

図1：インテリジェント受動センサはRFID技術と受動、MCUのない*センシングブロックを結合する。

典型的な用途

低コストまたは使い捨て受動センサーは、多くの重要な応用に利益をもたらすことができる。例えば、データセンターサーバーのラック内または産業用電源スイッチ内の高電力遮断器の接続先の複数の位置の温度を監視することにより、温度変化傾向を監視し、異常に上昇した温度を迅速に検出し、予防的なメンテナンスを行ったり、是正措置を取ったりすることができます。インテリジェント受動センサは金属ハウジング、デバイスパッケージまたはヒートシンクなどの部品に直接接続され、すべてのセンサの無線周波数範囲内のリーダーからの周期的な問い合わせに応答することができる。

図2に示す監視戦略は、インテリジェント受動センサとクラウドに接続されたRFIDリーダー/トランシーバに基づいており、人工的な温度測定や熱イメージングなどの他の方法よりも迅速で、より性的な価格比のデバイスを保護する方法を提供することができる。

図2：複数のインテリジェント受動センサは、いくつかの場所の温度を高コストで監視することができる。

受動知能センサタグは、例えば家畜モニタリング用途において家畜疾患を検査したり、家畜の排卵周期を検証したりすることができるデジタル農業用途にも適している。農民はRFIDタグを用いて動物の識別と追跡も行い、注射可能タグの業界標準が確立された。設備やシステムの面で投資を増やすことで、インテリジェント受動センサーは動物の健康をさらに改善し、養殖業の生産量を高めるのに役立つ。

同様に、インテリジェント受動センサーを用いた湿度や圧力の検出は、医療、工業試験、自動車の快適性と安全性などの面ですでに応用されている。医療分野では、湿度センサーは病院のシーツに目立たず付着して患者の入居率とベッドの残量を検出することができ、非侵入型温度センサーは患者の皮膚に接続し、近くのリーダーを使って無線で監視することができる。

より多くの応用には、自動車業界における漏水テストが含まれている：漏水テストを開始する前にインテリジェント受動センサーのセットを迅速に、自動車に設置し、手間のかかる人工探査を免除し、同時にデータ収集と分析を簡略化した。

また、自動車シートベルトの状態を検出する湿度と圧力感知と追加の距離感知は、従来の座席内の有線またはエアバッグシステムよりもスマートな自動車占有率検出を実現することができる。インテリジェント受動センサーは人体と座席に置かれた物体を区別することができ、わずかな追加コストで、感知を後部座席と可動座席に容易に拡張することができる。

ホームオートメーションと相互接続自動車から工業制御、品質検査、農業、医療、建築、サプライチェーン管理など多くの応用の中で、インテリジェント受動センサーラベルはまた多くの他の漏水検査、占有感測定、温度または湿度レベルの監視を完成することができる。

まとめ

インテリジェント受動センサーはどこにもいない感知に新しい選択をもたらし、圧力、温度、湿度または距離を監視することができ、体積、消費電力とコストなどの伝統的なインテリジェントセンサーが考慮する問題を解消した。デバイス設計者は、サイズの制限や価格の制約を受けることなく、スマートシステムとIoTを、従来は近寄りがたい領域やアプリケーションに拡張できるようになりました。