レーダー ベースのセンサ IC は、位置センシングや近接センシングの設計で一般的な技術になりつつあります。長距離対応、優れた動体感度、プライバシー保護という特長があるからです。レーダー センサは精度が高いので、車載や産業用の分野でも、死角検知、衝突検知、乗員検知、動体検知などのアプリケーションで一般的になっています。

近年は 60GHz と 77GHz の各レーダー センサが 24GHz レーダー センサを置き換え、分解能や精度の向上と、フォーム ファクタの小型化を実現しています。60GHz と 77GHz の各レーダー帯域を採用した結果、自動車内での幼児置き去り検知や、病院内での高齢者の転倒検知のような新しいアプリケーションも実現可能になりました。

レーダー センサにはこのような利点がある一方で、60GHz と 77GHz の各高性能 SoC (システム オン チップ) センサは従来、消費電力要件の厳しいアプリケーションでの採用には制限がありました。IWRL6432 や IWRL6432AOP など、より新しい各種レーダー センサは低消費電力アーキテクチャを採用しているので、従来製品より消費電力が小さく、産業用、パーソナル エレクトロニクス、車載の各アプリケーションでレーダーの導入を実現できます。スリープ モードを搭載し、効率的なデューティ サイクル動作に対応しているため、低消費電力レーダーを採用したセンシング システムでは、電力要件が 5mW 未満という条件下で、動きを検知し、いつ作動するかをインテリジェントに判断することができます。このような能力があるので、バッテリ駆動アプリケーションや、ライン (商用電源) 電力が限定されているアプリケーションのように、以前はレーダー センシングを活用できなかった用途でも、高性能レーダー センシングを導入できます。

アンテナ設計は、レーダー センサ ベースのシステムの重要な要素であり、最大距離や視野などの主な性能特性に影響を及ぼします。IWRL6432AOP は、アンテナ設計の簡素化に役立つアンテナ オン パッケージを内蔵しています。この内蔵アンテナにより、エンジニアは独自のアンテナ パターンを設計する必要がなくなり、RF 設計の経験が豊富になるだけでなく、プリント アンテナも最小限に抑えることができます。プリント アンテナには、信号損失を最小限に抑えるために特別な高コストの材料が必要です。その結果、IWRL6432AOP を使用して設計を行うときに性能の低い PCB 材料を使用することで、BOM コストを削減できます。

この記事では、家庭、ビル、工場、パーソナル エレクトロニクスが低消費電力レーダー センサを活用する方法を紹介します。

ビル オートメーション向けの低消費電力レーダー センシング

家庭、都市、オフィス空間のスマート対応、効率性、安全性、快適性を向上させるには、その環境に継続的に注意を払う必要があります。よりエネルギー効率が高く、インテリジェントなセンシングに関する需要を満たすために、IWRL6432 および IWRL6432AOP のようなセンサが役に立ちます。この種のデバイスには複数のディープ スリープ モードがあるため、デューティ サイクルがより低い場合は平均消費電力が 2mW 未満で済みます。より長期間にわたって継続的にセンシングを行う必要がある家庭やビルにとって、これらのモードは重要な機能です。これらの新しい低消費電力デバイスは、以前の世代のミリ波 (mmWave) レーダー センサに比べて少ない消費電力で、スマート ホームやスマート シティ向けの各種最新アプリケーションが必要とするインテリジェンスを、オンチップのデータ処理能力を通じて実現します。具体的には、動体検知、ジェスチャ認識、エッジ側での意思決定などです。

サポート対象アプリケーションの例：

• 家庭とオフィスのセキュリティに適したモーション検出センサと存在検出センサ、高齢者介護監視向けの転倒検出センサ、スマート サーモスタット。
• 人の検知率に基づく自動環境制御を実現するためのスマート サーモスタットと HVAC (エアコン) システム。
• 暗闇でも小さな物体を検知でき、高い効率によってユーザーの快適性向上に貢献する芝刈り機、掃除機、サービス ロボット。

ファクトリ オートメーション向けの低消費電力レーダー センシング

世界各地への出荷に伴う需要に対応できるように、メーカー各社は製造プロセスのオートメーションとインテリジェントな輸送を通じて効率を高める必要があります。スマートで信頼性の高いセンサを活用すると、機械が高精度かつ迅速に物体を検出できるセーフティー ネットを構築し、人と機械の連携をいっそう安全にすることができます。

複数のセンサを搭載した無人搬送車 (AGV) や自律型移動ロボット (AMR) は、人間を含めた各種の障害物を認識して回避しながら、計画済みのルートに基づいて地点 A から地点 B に移動することが可能です。テキサス・インスツルメンツの低消費電力ミリ波センサを活用すると、AGV や AMR の動作時間を延長できるほか、コストが低いので、テクノロジーの採用が容易になります。また、ミリ波センサは、物体検出、衝突回避、高度監視のような自律型機能を実装し、ドローンで使用することもできます。

住宅向けの場合、ロボット芝刈り機や掃除機に搭載されている IWRL6432 および IWRL6432AOP センサは、他のセンシング技術では検出に失敗する可能性のある、より小さい障害物を検出することができます。消費電力を低減しているので、バッテリの再充電が必要になるまでの動作時間を延長できます。

パーソナル エレクトロニクス向け低消費電力レーダー センシング

小型フォーム ファクタの 60GHz センサを統合すると、各種ノート PC は周囲にいる人の有無をセンスできるようになりました。テレビは人が近くにいることを検知して電源をオンにし、ジェスチャを認識するほか、カスタマイズ済みのユーザー環境を表示することもできます。フィットネス機器やスマート ウォッチは、心拍数や呼吸回数を推定できます。

まとめ

従来は消費電力要件の厳しさが原因でセンシングに制限があった状況でも、低消費電力 60GHz レーダー センサを活用すると、各種市場で新しい各種センシング アプリケーションを実現できます。この分野では革新が続いているので、設計エンジニアはより小型でより能力の高いアプリケーションを開発できます。その結果、私たちを取り巻く世界、家庭、ビルはいっそうスマート化が進むでしょう。

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