IoTに不可欠なセンサーの種類とその仕組み

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IoTに不可欠なセンサーの種類とその仕組み

すべてのモノがインターネットにつながるIoTでは、家電・車など機器そのものの情報や、人の動き・生体情報など多くのデータをセンサーで自動的に収集しています。今回は、IoT活用に必要不可欠なセンサーの種類とその仕組みをご紹介します。

 

光電センサー


光電センサーは、可視光線や赤外線などの光を発する投光部とその光を受ける受光部で構成され、受光部に届いた光量で物体の有無を判断します。主に通過型、拡散反射型、回帰反射型の3つがあり、投光部から発される光が遮断されたり、反射したりした場合に反応する仕組みです。
光電センサーは「検出対象が広い」「応答時間が短い」「色の識別か可能」などの強みを持ちます。

光電センサーを屋外駐車場や事業所などの出入り口に設置し、車両がセンサーの検知範囲に入った際に出庫時の注意喚起の警報を鳴らす、という事例が数多く見られます。
また、物流業や製造業の分野においては、製品のカウントや破損の検出に役立てることが可能です。

変位センサー(レーザー・超音波)

レーザー変位センサーは、投光部からレーザーを発し、受光部の受光素子における受光位置・時間から物体の位置を検知します。レーザービームは拡散しないため、離れた場所に受光器があっても物体を検出できます。受光素子にはデジタルカメラのイメージセンサーとして欠かせないCMOS(シーモス)やCCDが利用されることが代表的です。

一方、超音波変位センサーは、超音波を物体に向けて発信し、反射した超音波が戻ってくるまでの時間で位置を検出します。「物体の色や材質の影響を受けない」「距離が離れていても検出できる」などのメリットがあります。

変位センサーは、防災にも役立てられています。例えば、河川の水位を計測するデバイスに超音波変位センサーを搭載し、河川の水位を一定時間ごとに測定・監視する、というものです。測定されたデータは自治体などに随時送信され、地域住民の防災情報として活用されます。
他にも、物流業でのベルトコンベアの荷物通過有無の確認などに利用されています。

温度センサー


熱の検出には、サーミスタと呼ばれる温度センサーが利用されることが一般的です。温度変化による抵抗値を読み取り、温度を測定します。エアコン、給湯器、エンジン、火災検知器等に利用されており、私たちの生活にも多く役立っているセンサーです。
温度上昇に伴い抵抗値が低下するNTCサーミスタと、一定温度に達すると急激に抵抗値が上昇するPTCサーミスタの2種類があります。

温度センサーはさまざまな業界で利用されています。
例えば医療業界では、薬品を安全に保管するため、飲食店や食品加工業など食品を扱う業界では、食品を適切に保管するために、温度管理は非常に重要です。
また、スマートビルやスマートハウスを実現するためのシステムにも、温度センサーが役立てられています。

流量センサー

水などの液体が流れる量を測るセンサーが流量センサーです。流量センサーにはさまざまな種類があり、検出したい液体の性質や目的に応じて適切なセンサーを選ぶことが大切です。

電磁式流量センサーの場合、電磁コイルでセンサー内に磁界を作り、その中を流れる液体の流れによって発生する起電力を電極で検出します。起電力の大きさは液体の流速(つまり流量)に比例するため、流量を測定することができます。
液体の温度の影響を受けず、異物が混じっていても測定ができる一方、非導電性液体(電気を通さない液体)の流量は測定できない点がデメリットです。

流量センサーを利用したIoTソリューションとして、浄水器のフィルター交換時期をユーザーに通知する仕組みが挙げられます。浄水器自体を交換するのではなく、流量センサーを内蔵したジョイントを取り付けるだけで、浄水器をIoT化することが可能です。ジョイントを取り付けた箇所を通過した水量を測定し、交換が必要になるタイミングでユーザーのスマートフォンに通知が届くようになります。
ほか、製造現場の測定作業や設備管理などに用いられています。

おわりに

今回は、IoTに欠かせないセンサーの種類と特徴についてご紹介しました。
ご紹介したセンサー以外にも、機械に取り付けることでホイールや軸の回転角度を検出する「角度センサー」や、ドップラー効果を利用して速度を測定する「速度センサー」、物体の回転数を測定する「回転センサー」などがあります。また、速度の変化を測定する機器である「加速度センサー」は携帯電話やカーナビにも採用されており、振動を検知してトラブル防止に役立っている「振動センサー」もさまざまな分野で活用されています。
IoTの仕組みは、さまざまなセンサーなどのデバイスによって支えられています。他にも多くのセンサーがありますが、いずれも今後IoTへ活用されていくことでしょう。

  

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