富士エレクトロニクス株式会社

ステップテクニカ技術情報

最終更新日 2018/2/19

装置内のセンサー技術!その種類や用途を紹介します

製造装置

こんにちは!初投稿のBLUEです。

突然ですが、皆さんは〇〇製造装置と聞かれたらどんな機械をイメージしますか?

わたしの場合、〇〇製造装置と言われたら最近までテレビで放送されていた老舗の足袋屋さんが新たなソール開発をしていた際に使っていた巨大な装置が頭に浮かびました。

番組では、試作機だったということもあり途中で故障したり、燃えてしまったり大変ドラマチックな展開でしたが、現実の生産ラインで装置が停止して製品が製造できないとなったら深刻な問題になるのではないでしょうか。

もちろん現実は製造装置には異常検出、安全性、自動化、目標品質を達成するためにさまざまなところにモノの状態を知るコトができるセンサー技術が投入されていて、このような問題が発生しない仕組みが作られているはずです。

そこで、本稿ではステップテクニカのネットワークICと密接に関連するIoTやIIoTなどの技術トレンドをベースに、続々とリリースされてきているインテリジェンスな半導体センサーに着目してみたいと思います。


半導体センサにはどんなものがあるのか??またその種類や用途は?

富士エレではさまざまな半導体メーカーの製品を扱っておりますが、各プロモーション担当を捕まえてどんなセンサーがあるのか聞いて回ってみましたので一部を紹介させていただきます。

 

半導体センサ 目的・用途 説明
加速度センサ 物体の速度変化量を取得

・ドローン

・スマートフォン、ゲーム機

・測量機やひずみ計

揺れ、傾き、振動、衝撃はIC内部のひずみの物量に

変換され、それを電気信号として測定することで

物体の動きの変化を取得できるセンサーです。

ホールセンサ 物体の近接動作を検出

・ドアやカバーの開閉検出

・モーター回転子の位置検出

磁石など磁気をもつ物体を対象とし、センサーICが磁界の強度を検出する事によって対象物との距離や接触を検出することができます。小型化、冗長性といった意味で強みをもつセンサーです
インダクティブセンサ 物体の近接動作を検出

・移動体の近接検出

・移動量の測定

・回転位置検出

測定対象が磁石であれば上のホールセンサーでも同じことができますが対象が非マグネットの金属だった場合、インダクティブセンサーが有効です。これまでのリミットスイッチなど機械的なスイッチの置き換えなど様々な応用技術が期待されています。
静電容量センサ 物体の近接による静電容量変化を検出

・スマートフォン

・ロボット

・液体のレベル計測

・包装確認

対象が磁石でも金属でもない、例えばひとの体や水など非金属製の対象物に対し接触や距離、存在を検出することができます。産業機器においてもまた液体のレベル検出や製造物の品質など様々な応用技術が存在しています
TOFセンサ 対象物までの距離情報を測定

・3D測定器

・ロボット(ジェスチャ認識

・カメラ(オートフォーカス機能)

レーザが物体にあたって反射されるまでの時間を計測することで、対象物までの奥行きを距離情報を取得できます。距離測によってヒトとの距離や存在、障害物の検出など様々な場面で応用が可能です。
温度・湿度センサ 空間の温度、湿度情報を取得

・環境測定器

・製造装置

・医療器

その名のとおり温度情報と湿度情報が取得できる半導体センサーです。そのもののデータ(温湿度)として

使用されたり、温湿度情報が必要な補正データなどさまざまな分野で利用されています。

ガスセンサ 空気品質(AirQuality)を測定

・空気清浄器

・エアコン

・換気システム

建物資材、家具、塗料、シーリングコーキング材、溶剤、室内装飾布、タバコの煙などから発生する

VOC(有機化合物)をセンシングすることで屋内の空気品質を測定する事ができます。

カラーセンサ 物体がもつ色情報を測定

・照明システム

・スマートフォン

・カラー補正技術が必要な製品

RGB各種の色判別が可能なセンサーです。色の検査が必要な表示機器の品質確認や表示機能の色補正に使用されたり、汚れを検出するような検査装置で利用されることもあります。
照度センサ

・照明システム

・スマートフォン

・農作物の環境測定

照明や自然光の明るさの度合いを検出する用途で使われます。周囲の明るさに応じて画面の輝度が

変わるような省エネ目的の製品に搭載されたり、照度による農作物の育成条件などさまざまな場面で利用されます。

GPS(番外編) 地球上での位置情報を取得

・各種ナビゲーションシステム

・自動販売機など

・基地局、衛星時計

衛星システム(GPS・みちびき・Galileo・GLONASS・BeiDou)から得られる情報により高い精度で対象が地球上のどこにいるのか得る事ができます。

 

!!!ちょっと聞いて回っただけでもすごい種類のセンサー情報が出てきました!

※すべて書くと大変なボリュームになってしまうので今回はその一部の製品を紹介させていただきました。

よくセンサーは人間の五感に例えられたりしますが、たしかに半導体センサによってこれだけの「知る・気づく」能力を実現できるのであれば、異常検出や安全化、自動化、品質などさまざまな目的でその恩恵を受けることが出来るはずです。

ヒトがこれらの作業を行うとしたら、集中力、体力、作業者数、能力のバラつき(精度)など制約がでてきますのでとてもじゃないですが同じ精度で作業をし続けることはできませんよね。

フィールドバスとの関係性

実際ここ数十年、自動化が進む計装の世界ではたいへん多くのセンサーが装置内のいたるところに取り込まれ続けています。

このようなセンサはユニットメーカーがセンサを組み込んだものをモジュール化し、業界標準であるアナログ信号(0V-5V、0V-10V)や接点出力(ON/OFF)に変換し、IOユニット装置などへ接続できるようになっています。

それをシーケンサーなどでセンシング結果を活用できる仕組みに作り上げられているという事ですね。

CUnetとセンサー

 

 

 

冒頭でも書きましたが私たちがプロモーションするステップテクニカのフィードネットワークICはこれらのユニット装置などへ集約されるセンサー情報(アナログ信号やON/OFF信号)を、設計者の手間をかけずにホスト側の装置(PLCやPC)や、接続されるすべての※IOユニット間※でデータ共有できる技術です。

※ホスト装置の負担を減らすために、IOユニット同士で自動で通信・データ共有・簡単な処理ができるのがステップテクニカのCUnetの特長です


CUnetとセンサー

もしこのデータ共有のネットワークに興味のある方は、簡単にデータ共有できるフィールドバスが評価できるボードと、無償で使用できるGUIを使って装置内の状態の見える化を検証してみてはいかがでしょうか。

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