「近接センサの基礎知識：産業用オートメーションにおけるその選択と使用」 　 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、物理的に接触せずに物体や人の存在を感知する近接センサについて解説した記事をご紹介します。

■近接センサの基礎知識：産業用オートメーションにおけるその選択と使用

　産業用機器では、物理的に接触することなく物体や人の存在/位置を感知することが常に要求されますが、その役割を担うのが近接センサです。近接センサには、誘導、磁気、光、超音波、静電容量などを利用したさまざまな方法があり、検知対象により適切なものを選ぶ必要があります。
　【アプリケーションラボ】では、それぞれの近接センサの原理と特長を解説し、具体的な製品の例を紹介しています。

　誘導近接センサは、センサが生成する磁界に対象物が入ったときに発生する電磁誘導を利用するもので、金属の存在を非接触で検出できます。ただし、ガラスや木材などの非金属は検出できません。誘導近接センサは、磁界を発生させる検出コイル、発振回路、発振回路の周波数や振幅の変化を検出する検出回路などで構成されています。

　移動する金属の位置や速度を測定するには、磁気近接センサが使用されます。磁気近接センサには、ホール効果を利用するアクティブデバイスと可変リラクタンス(VR)センサのようなパッシブデバイスがあります。VR近接センサは、電気回路内の電気抵抗に相当する磁気リラクタンスの変化を測定するもので、永久磁石とセンシングコイルを円筒形のケースに収めたものです。センサの表面を通過する強磁性体により磁場の強度が変化し、それによりコイル内に誘発された電圧を検出します。磁気近接センサで感知するためには、対象となる物体が動いている必要があります。

　光近接センサは、赤外線や可視光を用いて物体を感知します。光を遮ったり反射させるだけなので、ターゲットが磁気を持つものや金属でなくてもよいという利点があります。

　数メートル離れた場所のようなより大きな検出距離が必要な場合は、超音波を使った近接センサを利用できます。超音波近接センサは、チャープ信号と呼ばれる超音波パルスを発して物体の存在を検出します。

　静電容量式近接センサは、電界を利用した非接触型のセンサで金属や固体に限らず、液体や粉体、非金属などあらゆるものを検出できます。検出対象が電界に入ったときの静電容量の変化を検出するため、構造は発振回路で電界を発生させること以外は、誘導近接センサと似ています。検出距離は、水のような比誘電率が高いものは長く、紙のような比誘電率が低いものは短くなります。

　ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

差動誘導近接スイッチ 【LDC0851HDSGT】 ￥211.43(税込￥232.57)
磁気ピックアップ＆インラインプリアンプ 【MP62TA00】 ￥11,132.96(税込￥12,246.25)
55100近接センサー 【55100-3H-02-A】 ￥1,793.19(税込￥1,972.5)
反射型フォトマイクロセンサー 【EE-SY1200】 ￥597.34(税込￥657.07)
EZシリーズ超音波距離計 【MB1634-000】 ￥5,134.1(税込￥5,647.51)
静電容量式レベル検出器 【CD50CNF06NO】 ￥6,140.91(税込￥6,755)

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■産業用オートメーションにおけるPoE(Power over Ethernet)について

　イーサネットケーブルでデータと電力を送るPoEは、産業用途にも使用が広がっています。ここでは、PoEの適用方法やPoEを構築する際に使用するデバイスなどについて解説します。

■M2M/IoT機能に対するアプリケーション層プロトコルの選択肢

　現在は産業機器もネットワークに接続して運用されています。ここでは、最適なプロトコルを簡単に選択できるように、様々なプロトコルの機能とそれらのプロトコルで利用可能なオプションについて解説します。

　マルツエレックは、ZEPエンジニアリングが企画し、善養寺薫氏(ディスクリテック)が設計した「USB-C対応Bluetooth5.0 DIPモジュール」を発売いたしました。

　この製品は、Microchip Technology社のBM83SM1-00AAを搭載したBluetooth5.0オーディオDACボードで、Bluetoothによるワイヤレスオーディオ環境を容易に構築することができます。BM83は、Bluetooth5.0の認証を取得済みのスタンドアロンオーディオモジュールで、24ビット/96kHzの高解像度オーディオフォーマットをサポートし、忠実度の高いワイヤレスオーディオを実現します。DSPを搭載することで、A2DPのSBCやAACコーデックのデコード、広帯域音声処理、音響エコーキャンセル、ノイズリダクションなどの高度な音声処理を実行します。A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)は、Bluetoothで定義されている高音質オーディオのためのプロファイルです。

＜ USB-C対応Bluetooth5.0 DIPモジュール ＞

　「MZ-BM83A」は、ブレッドボードやユニバーサル基板を使って簡単に実験や試作を行うためのモジュールです。2.54ピッチのスルーホールにBM83の端子が引き出されています。ただし、ピンヘッダ―は実装されていません。半円状の端面スルーホールが用意されているので、直接マザー基板にはんだ付けで直付けすることもできます。本モジュールを使用すると、ワイヤレスで左右のスピーカーから同期したオーディオを再生すること(ステレオモード)や複数のスピーカーを鳴らすこと(コンサートモード)ができます。また、本モジュールに直接ヘッドホンを接続して楽しむこともできます。

　「MZ-BM83A」は、USB Type-Cによりパソコンと接続することで、BM83内のファームウェアを変更することができます。Microchip社は、AT(Audio Tranceiver)、PBAP(Phone Book Access Profile)、GFP(Google Fast Pairing)、SPP(Serial Port Profile)というファームウェアを用意しています。これらはBluetoothのプロファイルを用途により組み合わせを変えたものです。また、BM83には出荷時に書き込まれるファームウェアの違いにより、BM83SM1-00AA、BM83SM1-00AB、BM83SM1-00TAの3品種がありますが、Microchip社のサポートページからそれぞれのファームウェアを入手して書き換えることもできます。

　詳細は こちら を参照してください。

USB-C対応Bluetooth5.0 DIPモジュール 【MZ-BM83A】 ￥5,400(税込￥5,940)