産業用センサーの概要

半導体の進歩により、どんなに小さな機器でも加速度センサー、モーションセンサー、静電容量式タッチスクリーンを搭載できるようになり、これによってスマートフォンやタブレットなどのデバイスがこれまで以上に使いやすくなりました。

しかしながら、近接センサーやスイッチは産業環境やプロセスにおいても極めて重要です。これらのデバイスは機械の安全性だけでなく、それを操作する人々の安全性も確保する役割を果たしています。

「センサー」という用語は、通常、物体や環境の特定の物理的なまたは化学的なパラメーターや特性を独立して検出するためのあらゆる技術コンポーネントを指します。例えば、温度、明るさ、加速度などが該当します。

この文脈では、センサーは私たち自身の感覚器官に似ていますが、重要な違いは、目に見えないものや人間にとって危険なものを検知できるという点です。

センサーの重要な特性は、測定データを信号や視覚的な表示に変換する能力です。これらの変換されたデータは、オペレーターや電子機器によって意味のある情報として解釈されます。

言い換えれば、センサーは常にトランスデューサーであり、ある形のエネルギーや刺激を別の形に変換する装置なのです。

産業機械にモーションセンサーを組み込み、安全スイッチに接続することは、機械の異常な動きを検知して安全なシャットダウンを可能にします。これにより、機器の損傷や作業員への危険を防ぐことができます。モーションセンサーが異常を検知した場合、これは信号に変換され、安全スイッチによって機械が停止されます。

センサーが測定した値を非人間的な装置への信号に変換するだけでなく、多くのセンサーベースのシステムは測定値を人間のオペレーター向けの目盛りやディスプレイにも変換します。例えば、水銀温度計は水銀の膨張や収縮を読み取り可能な目盛りに変換し、温度を示します。水銀が膨張または収縮すると、温度目盛りが上昇または下降します。

センサーの重要な特性の一つは、直線性です。温度計や熱電対などのセンサーは、物理的変化が測定対象物、力、動き、放射線の変化に正比例するという特性を示します。これにより、センサーは確立された尺度に適合するように注意深く校正されます。

エレクトロニクスの進化する世界では、センサーは様々な領域で不可欠な役割を果たしています。加速度センサーは携帯電話のディスプレイを正しい向きで表示するために使用され、医療機器、航空宇宙工学、自動車の安全性、ロボット工学など多岐にわたる分野で広く活用されています。

センサーの影響を最小限に抑えるためには、センサーの小型化が一つの解決策となります。物理的に小さなセンサーは、測定対象に対する物理的な影響を最小限に抑えることができます。この小型化は、マイクロエレクトロメカニカル・システム（MEMS）技術によって実現されています。MEMS技術は、微細なスケールでセンサーを構築することを可能にし、これらのセンサーは通常、大型のものに比べて応答時間が速く、感度が高い特徴を持っています。

MEMSセンサーは、例えば加速度センサーやジャイロスコープなど、様々な種類があります。これらの小型センサーは、スマートフォンやウェアラブルデバイス、自動車の安全機能など、多岐にわたる応用分野で使用されています。MEMS技術の進展により、センサーの小型・高性能化が促進され、新たな可能性が開かれています。

エンジニアリングの分野では、センサー・ソリューションが最も独創的な方法で使用され、効率を改善し、人件費を削減するために役立っています。例えば、RFIDセンサーはスマートフォンに組み込まれ、カードレスの決済システムを実現し、セキュリティ手続きを大幅に簡素化しています。これにより、必要なRFIDチップが提示されたときに、安全なエリアのゲートやドアを自動的に開けるシステムの自動化が可能になっています。また、RFIDは物流や輸送、クロスドッキングプロセスの革新にも貢献しています。

産業用センシング・ソリューションは、以下に詳述するように、多くの異なるタイプのアプリケーションで使用されています：

• 加速度センサーは、デバイス・ディスプレイの自動回転だけでなく、最新の航空宇宙機器のナビゲーションシステムにも広く使用されています。
• 赤外線センサーは、重機や電気機器に組み込まれ、異常で危険な温度が発生した場合に安全なシャットダウンを作動させることがあります。赤外線センサー（および赤外線カメラ）は予防保全にも使用されています。
• モーションセンサーは、シャットダウンスイッチに配線されている場合、機械部品の潜在的に危険な動きを検出し、商業用セキュリティシステムで侵入者検知にも使用されています。
• 温度センサー（例：熱電対）は、化学工学プラントで使用され、非常に高い温度に耐え、微小な熱変化を監視するのに理想的です。
• 光電センサーは、貨物用エレベーターなどで固形物体を検出するために使用されます。

最先端のスマートセンサーは、産業オートメーションやIoTアプリケーションに不可欠です。