IoT技術の特許権と審査

2021/9/14

IoTの特許を取得しよう!特許権と審査、IoT関連技術を解説

IoTによりこれまでにはなかったアイディアがどんどん商品化されてきています。 ビジネスにおいて、発明を防御するためにも特許の取得はとても重要です。 今回はIoTの特許を取得する上での特許権と審査について解説します。 IoT特許権を取得する必要性はあるのか特許権を得るメリット他社によるコピーを防ぎ、他社の製品開発方針を変える効果がある損害賠償・侵害の差し止めを請求できるライセンス料が得られる技術力の誇示 、顧客・提携先への安心感特許情報の公開で産業界の発展を促すどういうものが特許になるの発明として特許になる ...

ReadMore

通信モジュールの選び方と注意点

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使える通信モジュール徹底比較・総集編!

IoTを実現しようと思ったとき、利用可能な通信規格は多数存在します。 それぞれに特徴があって迷いやすいです。 ですから、様々な通信規格について、利点と欠点をまとめた比較記事をお探しの方もいることでしょう。 本記事では、まさにそのようなお悩みを解決するための情報を提供します。 本記事を参考にして頂くと、様々な通信規格の利点と欠点を素早く比較することができ、IoT製品を設計するにあたっての基礎となる情報が簡単に手に入ります。 その結果、製品調査の焦点を絞ることができるので、調査時間を短縮できます。 IoT用通 ...

ReadMore

LoRaWan

2021/9/8

【2021年度版おすすめ】IoTに使えるLoRaWANモジュール徹底比較

LoRaWANは、LPWA(Low-Power-Wide-Area)と呼ばれる規格の一種です。 920MHz帯のアンライセンスバンドを使用する規格であり、日本国内でも積極的に導入されています。 本記事では、このLoRaWANとは何か、他の規格と比較して、利点・欠点はどのようなものなのか、入手しやすいモジュールは何か、という点について、詳しく解説します。 本記事を参考にして頂けば、LoRaWANモジュールを使って独自のIoT製品を設計する場合の利点と欠点が明確になります。 それにより、基本的なコストパフォー ...

ReadMore

5Gモジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使える5Gモジュール徹底比較

5Gは、4G-LTEの後継規格としてより高性能化されており、携帯キャリアを中心に都市部で導入が進んでいます。 また、携帯電話公衆網としての利用以外に、企業の自営通信網としての構築も可能です。 本記事では、5Gとは何か、5G対応の通信モジュールをIoTに適用する場合の利点や欠点、通信モジュールの特徴などについて、詳しく解説します。 本記事を参考にして頂けば、5Gモジュールを使ってIoT製品を設計する場合の主要な情報をまとめて入手することができ、調査時間を短縮できます。 なぜIoTの通信に5Gが必要なのか?5 ...

ReadMore

ドローン

2021/8/30

ドローンIoT活用事例!ビジネス活用の方法と規制について徹底解説

インダストリ4.0と呼ばれる第四次産業革命で重要なポジションを担うアイテムには、IoTやドローン、AI、ロボット、ビッグデータ、ゲノム編集など様々なものがあげられます。 これらの技術は今後の世界のあり方を、パラダイムシフトさせる強力な技術として注目されています。 ここでは、インダストリー4.0で注目されているアイテムの中でも、ドローンとIoTを組み合わせたドローンIoTにフォーカスを当て解説します。 この記事を読めば、ドローンIoTに関する知見や概要を理解することができるでしょう。 ぜひ最後までご覧いただ ...

ReadMore

920MHz帯無線モジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使える920MHz帯通信モジュール徹底比較

920MHz帯は、あらかじめIoTを想定した法整備と通信規格の帯域です。 テレメトリ・モニタリングなど、IoT向けデータ通信用途に関する通信基盤整備のため、総務省が2012年7月から、新たに免許不要で利用可能にしました。 また、国際通信規格としても、IoTを想定した各種LPWA(Low-Power-Wide-Area)が存在します。 本記事では、IoT製品の通信モジュールを検討中の方に向けて、920MHz帯に関する国内の規制の現状や、通信規格の外観、対応通信モジュールについて、解説します。 本記事を読んで ...

ReadMore

Wi-SUNモジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使えるWi-SUNモジュール徹底比較

Wi-SUNモジュールは、日本のスマートメーター用規格として普及しており、さらに家電製品と接続できます。 ですから、Wi-SUNをIoT用途で利用するメリットは大きいです。 本記事では、Wi-SUNとは何か、どのようなモジュールが入手できるのか、という点について、詳しく解説します。 本記事を参考にして頂けば、Wi-SUNモジュールを使ってIoT製品を設計する場合に必要な情報がわかります。 なぜIoTの通信にWi-SUNが必要なのか?Wi-SUNの利点・欠点利点1. 920MHz帯は回り込みに強い利点2. ...

ReadMore

Zigbeeモジュール

2021/9/13

【2021年度版おすすめ】IoTに使えるZigBeeモジュール徹底比較

IoTプロジェクトに使用する通信モジュールとして、ZigBeeモジュールを採用すべきかどうかを検討している、という方のために、IoTに活用しやすい各種製品を、表形式でまとめてご紹介します。 ZigBeeは「ZigBeeAlliance」という団体が推進している国際規格であるため、大手メーカーの製品が流通していますし、日本国内でも利用できる製品があります。 本記事では、インターネットで検索出来て、かつ大手販売代理店・ショップに在庫が豊富にある製品をピックアップして比較・紹介します。 本記事を参考にして頂くと ...

ReadMore

IoTで使える温度センサーとは? 仕組みと選ぶポイントを徹底解説

2021年8月11日

IoTで使える温度センサーとは?仕組みと選ぶポイントを徹底解説

IoT関連技術の進展に伴い、温度センサーの価値が見直されていますが、それは一体なぜなのでしょう?

本記事は、温度センサーについて詳しくない方を対象に、IoTで温度センサーが再注目されている理由や、温度センサーの選定方法を解説します。

メーカー各社が提供する温度センサーの比較も掲載していますので、センサー選定の一助としてお役立て頂ければ幸いです。

IoTで温度センサーが注目される理由

一口にセンサーと言っても様々ですが、温度センサーは数あるセンサーの中でも比較的長い歴史を持ちます。

よって、温度センサーの技術は成熟しており、簡単な温度センサーであれば大変安価に購入可能です。

ヒトは「誰かが自分の前を横切った」ということを目で見て感じます。

しかし、温度センサーを備えていれば熱で感じることもできるでしょう。

一般に、温度センサーは光センサーより安価なので、自動ドアの人感センサーに温度センサーが使われていることは、コスト面から見ても合理的な判断です。

熱を発するのは生物だけではありません。

電子回路や産業機械など、身の回りにある様々なものが熱を介して情報を発信しています。

そうした情報を、可能な限り安価・大量に収集し、活用する上で、温度センサーは大変有効なデバイスです。

つまり、温度センサー再評価の一因は「大量にセンサーを設置してビッグデータを活用する」というIoTの要求に合致していたからだと言えるでしょう。

IoTにおける温度センサー活用の具体例

温度センサーは自動ドア以外にも様々な用途で用いられます。

温度センサーのIoT的な活用イメージを持つため、具体例をいくつか見ていきましょう。

冷蔵庫温度管理

新設のレストラン厨房内の冷蔵庫

厳しい衛生管理や品質管理が求められる食品製造分野では、冷蔵庫の温度管理や記録が必要です。

温度センサーとIoTは、これまで人が目視で行ってきた温度チェック作業を自動化し、作業コスト低減に寄与します。

参考事例:食品工場向けに温度測定、管理を自動化するIoTサービス

空調管理

天井エアコン

特に大きな施設や工場において、エアコンによる年間の電気料金は莫大です。

温度センサーで取得した気温情報と各センサーの位置情報を空調システムとリンクさせることで、効率的に暖気や冷気を行き渡らせ、電気代を抑えることができます。

参考事例:エアコンのIoT化による空調温度管理システム構築

化学プラントの配管温度制御

化学工場のパイプ

腐食性の高い薬品・高温の原料を扱う化学プラントではタンクや配管にクラックが生じやすくなっています。

故障や事故が起きる際の温度変化をモニタリングして解析することで、事故が発生する予兆を検知し、事故防止に役立てられます。

また、配管のチェック作業に要する作業員の負担を軽減することも可能です。

参考事例:産業保安のスマート化

温度センサーを選ぶポイント

選ぶポイント

以下では、温度センサーを選定する方法について解説していきます。

目的や用途が決まっているだけでは、温度センサーを1つに決めることはできません。

温度センサーを選定する際には以下3つのポイントに注意してください。

耐用温度域

温度センサーが使用に堪えうる温度域は種類によって異なります。

特に工場など、大きな熱が発生する場所では半導体を使った温度センサーは不向きです。

不適切な温度で使用すれば、潜在的なスペックを発揮できず、故障の原因となります。

要求精度

温度が 1℃違っても大きな問題がない場合もあれば、0.1℃の差が重要となる場合もあります。

不必要にハイスペックなセンサーは価格を圧迫しますので、求められている精度に合ったセンサーを選びましょう。

価格

特にIoTでビックデータを扱いたい場合、センサー1つ1つの値段は、最終的に大きな差になります。

センサーの数が多い場合、故障や保守点検で余計にコストがかさむ可能性もありますので、スペックと価格のバランスに注意しましょう。

IoTに用いられる温度センサーの種類と仕組み

温度センサーには様々な種類があり、その仕組みや特徴もそれぞれ異なります。

温度センサーを使用する温度域・要求精度・価格帯が決まったら、それらを元に「温度センサーの種類」を決めていきましょう。

古くからある温度センサーとしては、水銀の体積膨張を利用したものがありますが、電気信号として出力が得られないのでIoT活用には不向きです。

IoTに活用する場合、出力はほぼ電気信号に限られます。

以下ではIoTに活用できる温度センサーの種類と各温度センサーの仕組みを解説します。

接触式温度センサー

接触式の温度センサーは、体温計や気温計のように、温度を測りたい対象(人体や空気)に直接接触させて使用する温度センサーです。

IoTに利用されるのは、主に「測温抵抗体」・「サーミスタ」・「熱電対」・「IC温度センサー」の4種類です。

測温抵抗体

金属の抵抗値は一定ではありません。

一般に、金属の抵抗値は、低温では大きく(電流が流れにくく)、高温では小さい(電流が流れやすい)という特徴があります。

この性質を利用し、電流値から温度を算出するのが「測温抵抗体」です。

様々な金属が用いられますが、「白金(Pt)」が最も多く用いられます。

白金測温抵抗体は高精度な測温ができ、600℃の高温から極低温(-200℃)まで使用可能です。

貴重な金属を用いるため、他の温度センサーと比べると少々値が張ります。

サーミスタ

サーミスタは、金属ではなく半導体やセラミックを用いた温度センサーです。

基本原理は測温抵抗体と同じく、温度による抵抗変化を利用します。

測温抵抗体は温度が1℃上がったときの抵抗変化が全ての温度域で一定ですが、サーミスタは特定の温度で急激に抵抗が変化します。

これにより、特定の温度域では測温抵抗体よりも精密な温度測定が可能です。

安価ですが、使用できる温度域は限られます(-50℃ ~ 150℃程度)。

熱電対

熱電対とは、2種類の異なる金属導線を接続して回路としたシンプルな構造の素子です。

しかし、温度測定の原理については少々難解なのでここでは割愛します(詳細は「ゼーベック効果」で検索してください)。

測温抵抗体と同じく、広い温度領域をカバーでき、加えて、高級な金属を使わなくてもよいので、比較的安価に購入できます。

IC温度センサー

IC(integrated circuit)温度センサーとは、種々のサーミスタや基準電圧源、アンプなどを集積させた素子です。

特定温度における感度が高いというサーミスタの欠点(利点でもある)を補正し、広い温度域で一定の電流変化を示します。

非接触式温度センサー

非接触式温度センサーは、自動ドアの人感センサーのように、離れたところから測定対象の温度を計測できるセンサーです。

自然界に存在するほぼ全ての物質は「赤外線」という目に見えない光を放射しており、この赤外線のエネルギーは線源の温度に関連します。

非接触式温度センサーは、この赤外線のエネルギーを測定することで対象の温度を計測します。

非接触なので、ほとんどの固体が溶けてしまうような温度(1500℃程度)の測定も可能です。

温度センサーの各社比較

比較

以上を踏まえ、温度センサーメーカー各社が扱う商品を比較してみます。

シース熱電対(名古屋科学機器)

名古屋科学機器では、熱電対を中心とした様々な形の温度センサー(注射型、貼付型、マグネット型など)を販売しています。

用途に合わせた標準品以外の受注生産も行っています。

シース熱電対の詳細を見る

サーミスタセンサ(SEMITEC)

SEMITECは OA機器、車載、医療、家電など、様々な用途に対応するサーミスタの販売を行っています。

安く大量のセンサーが必要な場合には、こちらがオススメです。

サーミスタセンサの詳細を見る

SHT3xシリーズ(SENSIRION)

IC温度センサーを用いた「SHT3xシリーズ」は、温度計のみならず、湿度計も備えており、高湿環境でも動作する高い信頼性が特徴です。

ローコスト版からハイエンド版まで取り揃えられており、様々なアプリケーションに対応できます。

信号処理機能も実装されているので、外部との通信も簡単。試作品として幾つか作ってみる場合には最適なセンサーです。

SHT3xシリーズの詳細を見る

まとめ

ここまでご覧頂きありがとうございます。

温度センサーは実に多種多様で、どのメーカーにすれば良いのか迷うところです。

しかし、その原理や特徴に立ち返れば、自社の目的や用途に合ったセンサー選定がより簡単になることは間違いありません。

自社の要求を3つのポイント(温度域・精度・価格)から抽出し、センサーの種類(サーミスタ・熱電対など)を決めれば、調べるべきメーカーを絞ることができます。

IoT用温度センサーの選定に迷ったら、まずは「自社が何をしたいのか」を考え、その目的に合ったセンサーを選定することを意識しましょう。

-未分類

© 2021 IoT技術ブログ