IoTに欠かせないセンサーの種類と活用方法

最終更新日:2021年01月01日

IoT活用に使われるセンサー

センサーはIoTに欠かせないものです。IoTは「モノ」にセンサーをつけてインターネットにつなぐことですが、単に「モノ」をインターネットに接続するのではありません。多くの場合「モノ」に付けられたさまざまなセンサーの情報は、インターネットを通じて価値あるものに変化させることができます。「モノ」に付けられるセンサーの種類は多種多用で、さまざまな組み合わせによって IoT導入に生かされています。ここではIoTに欠かせないセンサーにはどのようなものがあるのかについて説明します。

温度センサー

対象となる物や空間の温度を計測するセンサーです。主に食品の温度管理や工場の機械の危機管理などに使われます。温度センサーにはサーミスター、熱電対、白金測温抵抗体などの種類がありそれぞれの特徴によって使われる用途が異なります。エアコンなどの空調機器、炊飯器、冷蔵庫、湯沸かし器などの家庭用の電化製品などに使用されています。

湿度センサー

空気に含まれる湿度を測定するセンサーです。抵抗方式と静電容量方式があり、抵抗方式は安価ですが測定範囲が10%〜90%程度と10以下と90%以上を測定できないため、エアコンなどの精度が少し低くても差し支えない機器に使われます。静電容量方式は、0%〜100%の湿度が測ることができ、恒温恒湿度を保つ必要があるものに使われています。使用例としては湿度を厳密に保つ必要がある工場などの空調機器、気象データの計測、デジタル時計、また、農業用の自動水撒き機器のセンサーなどとして使われています。

圧力センサー

圧力センサーは気体や液体の圧力を測るセンサーです。ひずみゲージ抵抗式と、静電容量式があります。ダイヤフラムと呼ばれるシリコンなどの弾性の薄膜を使い、圧力で変形するひずみを電気信号に変換します。水圧を計る洗濯機や油圧を計る計測器、血圧計、体重計などに使用されています。

光学センサー

光学センサーは、光を検知・感知するセンサーです。光の強弱を検知して電気信号に変換します。赤外線、紫外線、可視光線、それぞれの光線の種類別センサーがあります。検査する物体は透明なガラス・木材・金属・樹脂など個体、液体に関わらず検出ができます。光を使い物体に触れることなく検出ができるため、検査する物体へのダメージがありません。テレビやエアコンなどのリモコン、バーコードリーダー、自動ドア、自動手洗の蛇口、自動改札機・デジカメなど、多岐にわたって使用されています。

意外なところでは、血糖値が測れるスマートウォッチにも光学センサーが使われています。光学センサーが血液中のグルコース濃度を検出し、採血せずに血糖値を測定することができるため、痛みを伴わず血糖値が測れるようになります。

カラーセンサー

光を検知するセンサーの中でも、色を検知するものをカラーセンサーと言います。色というのは物体から反射する光の色の成分で決まります。人間の目もこの反射光の成分から物の色を判別しています。

カラーセンサーは、人間の目と同じように、光を受けて、その受けたRGBの比率を計算することで色を判別しています。主に工業製品の品質管理などに使われます。微妙な色の差が判別できるため、製造ラインで製品の不良品の判別や、異物混入などの検査に使われます。

カラーセンサーと類似したものに、光沢センサーがあります。光沢度によって違いが出る透明ラベルの貼り忘れや、光沢の出る塗料の塗り忘れなどの不良品判別に使われます。

音センサー

音センサーとは、音の振動を計測するセンサーです。いわゆるマイクロホンのことです。音の振動を拾い、音の大小や高低を判別できます。IoTではスマートフォンやスマートスピーカーのように、音声操作にも使われています。また、音声を認識してテキスト変換する音声入力や音声操作にも使われています。

超音波センサー

超音波センサーは、超音波を発生し対象物までの距離を計るセンサーです。魚群探知機、自動ドア、自動水洗、自動車の衝突防止、病院や介護施設の入浴監視システムなど、人畜無害で環境に優しい超音波センサーは、事業から個人までさまざまな分野で利活用されています。

バイオセンサー

バイオセンサーは生体分子を識別するセンサーです。 生体物質を使って化学反応から生成された物質を基に特定分子を認識し測定します。バイオセンサーには酵素センサー、微生物センサー、免疫センサー、組織センサーなど、多用な種類があります。バイオセンサーは医療、食品産業、環境関連など多くの分野で使われています。

加速度センサー

加速度センサーは加速度を測定するセンサーです。加速度を測定して、傾きや振動、衝撃などの情報が得られます。自動車のエアバッグ、ゲーム機、携帯電話などいろいろな機器に使われています。

GPS

人工衛星を利用して位置情報を計測するGPS (Global Positioning System)もセンサーの一種です。カーナビ・スマートフォン・ノートパソコン・ドローンなどに使われています。

ジャイロセンサー

ジャイロセンサーは、角速度センサーとも呼ばれており、物体の回転を測定するセンサーです。デジカメの手ブレ防止、スマートフォン、ドローンなどに使われています。

タッチセンサー

タッチセンサーは接触センサーとも呼ばれ、対象の物体に直接触って測定するセンサーです。一般的なスイッチもタッチセンサーに含まれます。タッチパネルとして、タブレットパソコン、スマートフォン、ゲーム機、自販機、券売機などに使われています。

スマートフォンとセンサー

上記の使用例で挙げたように、スマートフォンには多種多用なセンサーが使われています。ここで改めて、スマートフォンにどのようなセンサーがどの部分やアプリケーションに使用されているか説明します。

磁気センサー

スマートフォンに磁気センサーが搭載されているため方位が分かります。また、磁石に反応する金属を探すことができる金属探知のアプリが、スマートフォンで使えるのも磁気センサーによるものです。

加速度センサー

スマートウォッチなどの歩数計測機能が付いた機器を使用せず、スマートフォンだけで歩数が図れるのは、スマートフォンに加速度センサーが付いているからです。また、車の移動位置が分かるのもスマートフォンの加速度センサーによるものです。

ジャイロセンサー

ジャイロセンサーは、スマートフォンの回転や向きを測定します。パノラマ写真の撮影や地図アプリなどに使われています。

GPS

スマートフォンに搭載されたGPSユニットが複数の人工衛星からデータを受信し、位置を割り出します。

生体認証センサー

スマートフォンに搭載されている指紋認証システムや顔認証システムもセンサーが使われています。どちらも生体認証センサーと呼ばれています。

タッチパネル

スマートフォンの画面操作を行うタッチパネルもセンサーです。液晶ディスプレイと組み合わせて使用されています。スマートフォンだけではなく、カーナビ、ディスプレイ付きの家電、スーパーや量販店の無人レジなど、多くの機器に使われています。

IoT導入に欠かせないセンサー

現在、生活必需品となったスマートフォンを筆頭に、小さなものから大きなものまで、また、家庭用から工業用までさまざまなものにセンサーが使われています。

センサー技術の向上によって、軽量小型化でコストダウンが進み、センサーが使いやすくなったおかげでIoTという新しい仕組みが進化してきました。

今後、さらに多種多様なセンサーが生み出され、複数のセンサーを組み合わせることで、IoTの応用分野も増えていくことが期待されています。