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IoTを分解してみる。その1- センサ編 後編

はじめに

前回のセンサ編 前編に引き続き、今回は、後編をお送りします。

1. 温度センサ
2. 湿度センサ
3. 圧力センサ
4. ジャイロセンサ
5. 画像センサ
6. 光センサ
7. 加速度センサ
8. 地磁気センサ
9. GPS

前回は、1から4まで解説をしました。今回は、5から9までのセンサについて解説していきます。

センサ

5. 画像センサ

イメージセンサとも呼ばれており、画像センサは、光の強弱や色を電気信号に変換しています。
画像センサは幅広く使われており、身近なものではデジタルカメラに利用されており、近年では無人航空機「ドローン」の登場で活躍の場が広がってきています。
さらに、セキュリティ関連では、顔認識技術にも利用されています。
人間の目に相当するセンサですので非常にポテンシャルの高いセンサと言えます。

仕組みとしては簡単に説明すると以下のような構造です。

201701_iot_004_image_sensor

1ピクセルごとにRGBの強弱を個別に計測し電気変換します。
その電気信号を復元することで1ピクセルずつ色が表示されます。
つまり1ピクセルが細かいほど鮮明に描写できるというわけです。

6. 光センサ

光を感知するセンサです。
原理としては光によって電気が引き起こされる光起電力を利用しています。
光の量に応じて生じる電気が異なるため、その電気量を元に距離や方位、大きさ等も検知できます。

代表的な構造としては以下のようになっています。

201701_iot_005_light_sensor

発光素子から発光し、受光素子で反射光を受けます。
例えば自動ドアは通常は床に光が反射しますが、人が通った瞬間は受光する光が変化します。
その変化を元にドアを開けるという仕組みです。
また改札では切符の検知に利用されているようです。

7. 加速度センサ

前回ご紹介したジャイロセンサでは、速度に加えて角度も計測していましたが、
こちらのセンサはある一定方向への加速度、つまり速度の変化を計測します。

最も簡単な仕組みは以下のようになっています。

201701_iot_006_acceleration_sensor

圧力によって電気抵抗(ビエゾ抵抗)が変わるという法則を利用します。
加速度に応じてばねの形状は変化するので、それに応じて電気抵抗値が変化し加速度を計測しています。

利用例としてはエアバックやカメラの補正機能、ロボットなどの姿勢維持などに幅広く活用されています。

8. 地磁気センサ

方位磁石(コンパス)の同じ機能のセンサです。
地球の磁気を測定することで方位を検出します。例えば、飛行機や自動車に搭載することで進行方向を把握します。
さらに、3軸測定により水平方向の検出と方位の測定を行い、コイルなどに電磁誘導によって生じる電圧を測定することで、デジタルな情報へと変換しています。

9. GPS センサ

グローバル・ポジショニング・システムの略称です。
いまではスマートフォンやカーナビに搭載されており、身近なセンサとなりました。

GPSセンサは、衛星軌道からの距離を測定することで現在位置を割り出し、複数の衛星からの距離に基づき現在位置を割り出します。
そのため、電波を受信するため場所によっては精度が下がることもあります。

201701_iot_007_gps_sensor

GPS以外で位置を割り出す方法としてWi-Fiアクセスポイントに接続することで、位置情報を割り出すことも可能です。
Wi-Fiアクセポイントには、位置情報が存在するため、Wi-Fiを接続することで距離や方位を計測し位置情報を割り出しています。
GPS受信用のモジュールも比較的安価に購入できるので、今後もますますIoT分野では、、利用が広がっていくと思われます。

最後に

今回、2回に分けてセンサのご紹介を致しました。
今後もどんどんセンサの精度は向上し、価格も安くなっていくことでしょう。
その結果、これらのセンサが大量のデータを生み出すことで、人間が処理をする能力を超えます。
今後、処理や判断を自動化するためにも、人工知能はますます進化し、いろいろなモノとモノがつながることで、結果、ヒトがデータを活用する範囲も広がっていくでしょう。