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モーションセンサーは、所定の検知範囲内における人や物体、あるいは機械部品の動きを検知します。

これらは、必要に応じて照明、ドア、警報システム、機械の機能、あるいは自動化されたプロセスを制御するために使用されます。測定原理に応じて、熱放射、電磁波、超音波、光の変化、あるいは磁気・機械部品の動きに反応します。
代表的な用途としては、ビルオートメーション、セキュリティ技術、産業オートメーション、コンベア技術、ロボット工学、自動車技術、機械、生産プラントなどが挙げられます。
適切なモーションセンサーの選定は、動きの種類、必要な検知範囲、検知角度、環境条件、および希望する出力信号などの要因によって決まります。
以下では、モーションセンサーの代表的な構造、用途、利点、制限事項、および重要な選定基準について概説します。

モーションセンサーの種類

受動型赤外線センサー

一般に PIR センサーとして知られる受動型赤外線センサーは、監視エリア内の熱放射の変化を検知します。
人や温かい物体が複数の検知ゾーンを通過すると、受信される赤外線信号が変化します。センサーはこの変化を動きとして解釈します。
PIR センサーは、照明制御、警報システム、ビルオートメーションシステムなどで頻繁に使用されています。能動的な放射源を必要とせず、比較的低消費電力が特徴です。
ただし、対象物とその周囲のわずかな温度差や、検知に不向きな移動方向によって、その性能が影響を受ける場合があります。

高周波およびレーダーセンサー

高周波センサーは電磁波を放射し、その反射波を分析します。
検知エリア内で物体が移動すると、反射信号の周波数や位相が変化します。これにより、センサーは動きを検知することができます。
レーダーセンサーは、ごくわずかな動きも検知でき、薄い非金属素材を透過して動作することも可能です。
ビルオートメーション、自動ドア、産業用存在検知、およびモバイル用途に適しています。ただし、感度が高いため、対象範囲外の動きも検知してしまう場合があります。

超音波モーションセンサー

超音波センサーは、人間の可聴範囲を超える音波を放射し、その反射信号を分析します。
反射の伝播時間や周波数が変化すると、センサーは動きを検知します。
超音波モーションセンサーは、わずかな動きも検知でき、光学センサーの効果が限定的となる部屋や密閉された空間に適しています。
気流、大きな温度差、吸音材、または不適切な部屋の形状は、検知に影響を与える可能性があります。

光学式モーションセンサー

光学式モーションセンサーは、可視光または赤外線を使用して、動く物体を検知します。
設計に応じて、光電バリア、反射型センサー、カメラ、または画像処理手法を用いて動作します。
単純なセンサーは、光ビームが遮断されたかどうかを検知します。より高度なシステムは、画像データを比較し、物体の方向、速度、大きさ、形状を判別することができます。
光学式モーションセンサーは、コンベヤシステム、アクセスシステム、交通監視、品質管理などの用途で使用されています。

誘導式および磁気式モーションセンサー

誘導式モーションセンサーは、電磁界の変化を通じて、移動する金属物体を検知します。
磁気式モーションセンサーは、磁石や磁性部品の動きに反応します。
これらのセンサーは、ピストン、シャフト、ギア、フラップ、ドア、その他の機械部品の監視によく使用されます。
堅牢で非接触の検出が可能ですが、金属製または磁気的に検出可能な対象物が必要です。

加速度および振動センサー

加速度センサーは、1 つ以上の空間方向における部品の動きの変化を検出します。
始動、制動、傾斜、衝撃、振動などを検出することができます。
加速度センサーは、特にモーター、ベアリング、ポンプ、その他の回転機械の状態監視に使用されます。
異常な動きのパターンを特定し、摩耗、不均衡、または機械的損傷の兆候を知らせることができます。

複合モーションセンサー

複合モーションセンサーは、パッシブ赤外線や高周波技術など、複数の測定原理を採用しています。
設計によっては、両方の測定原理で一致する結果が得られた場合にのみ、動きが報告されます。
これにより、誤作動を減らし、さまざまな種類の動きの検出精度を高めることができます。
このようなシステムは、セキュリティ技術、ビルオートメーション、および要求の厳しい監視用途で頻繁に使用されています。

モーションセンサーの用途

ビルオートメーション

建物内では、モーションセンサーが、実際の使用状況に応じて、照明、換気、暖房、その他の技術設備を制御します。
人が部屋に入ると照明が自動的に点灯し、一定時間動きが検出されなくなると再び消灯します。
これにより、利便性とエネルギー効率の両方を向上させることができます。

セキュリティおよび監視技術

警報システムでは、モーションセンサーが保護区域内の人や車両を検知します。
これらは、音響や視覚による警告を発したり、制御センターに信号を送信したり、カメラを作動させたりすることができます。
屋外での使用の場合、センサーは、動物、植物、降水、気温の変化などの影響と、監視対象となる動きとを区別できる必要があります。

機械およびプラントエンジニアリング

機械において、モーションセンサーはスライド、シャフト、フラップ、工具、その他の可動部品を監視します。
モーションセンサーは、動きが開始されたか、終了したか、あるいは正しく完了したかを判断することができます。
検知された信号は、シーケンス制御、位置検出、故障診断、または安全監視に使用されます。

自動化および組立技術

自動生産システムにおいて、モーションセンサーはワークピース、輸送コンテナ、グリッパー、およびハンドリング機器を検知します。
これらは、個々のプロセスステップの同期をサポートし、欠落、詰まり、または不適切な動きのあるコンポーネントを報告します。
機械のサイクルレートが高い場合、応答時間の短さと信頼性の高いスイッチング信号が特に重要になります。

コンベヤおよび物流技術

モーションセンサーは、コンベヤベルト、ローラーコンベヤ、および仕分けシステム上で搬送される貨物を監視します。
これらのセンサーは、コンベヤベルト、ローラーコンベヤ、仕分けシステム上で搬送される貨物を監視します。製品の移動、混雑、停止、あるいは個々の物体間の許容範囲外の距離を検知します。
倉庫システムでは、車両、リフト設備、移動中の荷役ユニットも検知することができます。

自動ドアおよびアクセスシステム

自動ドアでは、モーションセンサーが入口に接近する人や車両、搬送機器を検知します。
センサーの信号によりドアが開き、人が通過している間はドアが閉まるのを防ぐこともできます。
検出エリアと応答時間は、確実かつ安全なアクセスを確保できるように設計する必要があります。

車両および交通技術

車両および交通システムにおいて、モーションセンサーは車両、人、または構成部品の動きを検知します。
これらは、駐車支援、車内監視、ドア制御、交通流量測定、障害物検知などの用途に使用されています。
モバイル用途では、強い振動、温度変化、さまざまな環境条件に耐える必要がある場合が多くあります。

状態監視

加速度および振動センサーは、稼働中の機械やプラントを監視します。
振動挙動の変化は、ベアリングの問題、不均衡、部品の緩み、その他の機械的故障を示している可能性があります。
状態監視加速度および振動センサーは、稼働中の機械やプラントを監視します。振動挙動の変化は、ベアリングの不具合、不均衡、部品の緩み、その他の機械的故障を示している可能性があります。

モーションセンサーの利点

• 人、物体、機械部品の非接触検出
• 技術プロセスの自動制御
• 手動操作の必要性の低減
• エネルギー効率の高い建物および照明制御の支援
• 動作シーケンスおよび機械の状態の監視
• 検知領域内の変化に対する迅速な対応
• コントローラ、警報システム、通信システムへの統合
• 故障、停止、および許容範囲外の動きの検知
• 屋内、屋外、および産業施設での使用
• さまざまな検知範囲および検知角度への適応

モーションセンサーの制限事項

• 受動型赤外線センサーは、主に熱放射の変化を検知します。人がセンサーに向かって直進する場合や、周囲との温度差が極めて小さい場合、検知能力が制限されることがあります。
• 高周波センサーは、薄い壁やドア、その他の非金属素材越しに動きを検知することができます。これにより、意図した監視エリア外で誤作動が発生する可能性があります。
• 超音波センサーは、気流、開いたドア、吸音性のある表面、または反射条件が悪い場合に影響を受ける可能性があります。
• 光学式センサーは、検知エリアへの視界が遮られていないことが必要です。ほこり、汚れ、霧、周囲の光、または隠れた物体によって、性能が低下する可能性があります。
• 動く植物、動物、カーテン、機械部品、または熱源は、センサーの種類によっては意図しない作動を引き起こす可能性があります。
• 多くのモーションセンサーは、完全に静止している人や物体を検知しません。明確な動きを伴わない存在検知を必要とする用途では、より高感度の存在検知センサーまたは複合システムが必要となります。
• モーションセンサーは、機械や動きが危険をもたらす状況における完全な安全システムの代わりにはなりません。安全に関連する用途には、適切に試験されたコンポーネントが必要です。

モーションセンサーの重要な選定基準

検出対象となる動きの種類

まず、検出対象が人、車両、ワークピース、機械部品、あるいは振動のいずれであるかを定義します。
移動の方向、速度、対象物のサイズ、周囲との温度差も、測定原理の選択に影響を与えます。
非常に遅い動きやわずかな動きには、高速な搬送や機械の動きとは異なる要件が課されます。

検知範囲と検知エリア

必要な検知距離は、監視対象となるエリアの大きさに依存します。
最大距離に加え、検出角度、検出ゾーンの形状、および死角の可能性も考慮する必要があります。
センサーは、関連する動きを確実に検知しつつ、隣接する領域を可能な限り除外するように配置する必要があります。

感度と応答特性

感度が高いと、わずかな動きも検出できますが、誤作動のリスクも高まります。
応答時間は、それぞれのプロセスに適したものでなければなりません。自動ドアや高速の機械動作では、単純な照明制御よりも短い応答時間が求められます。
調整可能なセンサーでは、感度、オフ遅延、およびスイッチング閾値を調整できる場合が多くあります。

取り付け位置

壁、棚、機械の筐体、ガラス板、その他の障害物は、検知エリアに影響を与える可能性があります。
取り付け高さと向きは、測定原理および検出対象となる動きに合わせて調整する必要があります。
PIR センサーの場合、検知ゾーンを横切る動きは、センサーに向かって直接動く動きよりも、一般的に確実に検知されます。

環境条件

温度、湿度、粉塵、降水、日光、振動、電磁干渉は、性能に影響を与える可能性があります。
屋外や産業環境では、適切な保護等級、堅牢なハウジング、および十分な耐熱性が求められます。
衛生的な環境、腐食性のある環境、または爆発の恐れのある環境では、特殊な材料や認証が必要になる場合があります。

出力信号とインターフェース

モーションセンサーは、リレー接点、トランジスタ出力、アナログ信号、またはデジタル通信データを出力することができます。
出力信号は、コントローラ、ビル管理システム、警報システム、または評価ユニットと互換性がある必要があります。
ネットワーク化されたアプリケーションでは、フィールドバス、ワイヤレス、またはイーサネットインターフェースが必要になる場合があります。

電源および消費電力

電源は、既存の設備と互換性がある必要があります。
主電源駆動のセンサーに加え、電池駆動や低消費電力のワイヤレスセンサーも利用可能です。
バッテリー駆動の場合は、通信範囲、送信周波数、温度、および希望する耐用年数を考慮する必要があります。

パラメータ設定と診断

調整オプションにより、さまざまな部屋、対象物、動作シーケンスに合わせてセンサーを簡単に調整できます。
センサーに応じて、検知範囲、感度、スイッチング遅延、オフ遅延、および検知ゾーンを設定できます。
診断機能は、試運転を支援し、汚れ、通信障害、信号干渉などを通知することができます。

概要

モーションセンサーは、人や物体、機械部品の動きを検知し、制御、監視、自動化のための信号を提供します。
用途に応じて、パッシブ赤外線、高周波、超音波、光学、誘導、磁気、または加速度に基づく測定原理が使用されます。
主な選定基準には、動きの種類、検知距離、検知角度、感度、応答時間、環境条件、インターフェースなどがあります。
誤作動や検知漏れを防ぐため、計画および設置の際には、それぞれの測定原理の限界を考慮する必要があります。

モーションセンサーは、さまざまなメーカーやサプライヤーから入手可能です。世界中のモーションセンサーのメーカーやサプライヤーに関する包括的な情報は、Exportpagesでご覧いただけます。