重要な設計上の考慮事項、IoTセンサーの将来

このブログの目的は、これらの変化がセンサー設計の制約にどのように影響するか、そしてこれらのトレンドが進むにつれてセンサー モジュールの消費者が何を求めるようになるかについて、概要レベルではありますが議論することです。

センサー IoT

事実上あらゆるセンサーが IoT センサーとして考えられます。出典: onsemi

センサー設計における重要な考慮事項 IoT

IoT 市場の新たな要因により、センサー設計は統合へと向かっており、複数のセンサーと処理技術が 1 つのチップに統合されています。このアプローチにより、スペースの使用量が削減され、センサー フュージョン機能が強化されます。

しかし、加速度計やジャイロスコープなどの慣性センサーは MEMS 製造を活用して半導体プロセスと統合できますが、高周波センサーや磁気センサーには特殊な材料と複雑な SiP 開発が必要であり、多額の投資が必要です。

さらに、現代のセンサー設計は、固有のエラーや干渉の問題に直面しています。たとえば、圧電センサーは、衝撃、振動、電磁干渉の影響を受けやすいです。平均化やウィンドウ化などのデータ処理技術によってエラーを減らすことはできますが、より高いデータ伝送速度でデータの精度と忠実度を向上させるには、より高度な信号処理技術が必要です。

スマートセンサー接続を実現するための3つのステップ

    1. 無線接続規格の選択

    2. IoT接続/アンテナモジュールの選択

    3. 認証およびコンプライアンステスト

の未来 IoT センサー設計

高周波エレクトロニクスとセンサーを高速デジタル信号処理エレクトロニクスと統合することで、この技術で構築されたセンサーの応答時間と忠実度が大幅に向上します。これには、自動車レーダー、レーダーベースの近接センサー、マイクロ波/ミリ波イメージング システムが含まれます。

また、センサー トランスデューサーと信号処理機能を強化するために、より複雑なメタマテリアル (メタ構造) をオンチップで実現することに重点を置いた研究と研究活動も増えています。例としては、オンチップ フォトセンサーのトポロジ最適化のために導波路偏光子の代わりに使用されるメタマテリアル偏光子があります。センサーの横に統合されたメタ構造は、センサー データ信号に大幅な遅延を加えないパッシブ信号調整を提供することで、センサー データのエラーとノイズを削減する重要な要素になる可能性があります。

他の多くの技術と同様に、IoT センサー技術の将来的な要求は、小型化、効率性の向上、精度の向上です。多くのセンサー技術は小型化の可能性や処理技術または通信技術との統合に限界があるため、これはますます大きな課題となっています。したがって、IoT システムのコンパクトで高度に最適化されたフォーム ファクターに適合するようには作られていない従来のセンサー技術を、より統合しやすい新しいセンサー技術に置き換える余地があると考えられます。