マルチセンサモジュールで空気質設計を加速

産業および住宅用アプリケーションにおいて、空気質モニタリングの需要が高まっています。設計者にとっての課題は、粒子状物質、二酸化窒素、オゾン、その他の危険物質を含む、増加する汚染物質に対処するためのソリューションを開発することです。

従来のモニタリングシステムでは、これらのパラメータをすべて追跡するには、個別のセンサと複雑な統合が必要になることがよくあります。これに対し、RenesasのRRH62000-A1Vセンサモジュールは、統合されたマルチセンサソリューションを提供します。これにより、空気質の問題を即座に検出し、長期的な汚染削減戦略を策定できるため、製品の迅速な市場投入が可能になります。

単一モジュールによる包括的なセンシング

RRH62000-A1Vでは、複数のセンサを1つのコンパクトなモジュールに統合することで、環境モニタリング技術を大きく進化させています（図1）。このモジュールは、温度、湿度、粒子状物質（0.3～10マイクロメートル（µm））、総揮発性有機化合物（VOC）、一酸化炭素、オゾンを継続的にモニタします。

図1：RRH62000-A1Vは空気質を継続的にモニタし、重要な閾値を超えた場合に信号を発します。（画像提供：Renesas）

RRH62000-A1Vの特長は、複数のセンサを1つのモジュールに統合し、すべての測定で高い精度を維持していることです。このモジュールは、限界値を超えた場合にI/O経由でさまざまな信号を出力し、空気質の問題に即座に対応することができます。

このような統合により、システム設計が簡素化され、すべての環境パラメータにおいて信頼性の高い測定が可能になります。このモジュールの高度な粒子検出システムは、健康と空気質に最も影響を与える微粒子物質のモニタリングに特に効果的です。

エネルギー効率に優れた産業用アプリケーション

RRH62000-A1Vは、産業環境における2つの重要な課題、すなわち空気質の維持とエネルギー使用の最適化に対応します。このモジュールは、空気質パラメータが指定の閾値を超えた場合にのみ換気システムを起動させるデマンド制御換気（DCV）を可能にします。

粒子濃度やVOCレベルの上昇をセンサが検出すると、換気システムを自動的に作動させることができます。さらに、このモジュールは、そのデータを中央の場所に転送して処理を行い、施設全体のモニタリングと、空気質問題への自動対応を可能にします。

このインテリジェントなアプローチにより、ホルムアルデヒドや一酸化炭素などの汚染物質の有害な濃度を防止し、不要な換気システムの稼働を削減することができます。その結果、職場の安全性を損なうことなく、大幅なエネルギー削減を実現できます。

さらに、RRH62000-A1Vは外部モニタリングシステムにリアルタイムのデータを提供することができます。これにより、作業者は遠く離れた施設の状況を把握できるようになり、全社的な安全規制の遵守が可能になります。

スマートホームとの統合

RRH62000-A1Vは、住宅用アプリケーションにプロフェッショナルグレードの空気質モニタリングをもたらします。スマートホーム環境では、このモジュールは複数のパラメータを継続的にモニタすることができます。

• 温度
• 湿度
• 粒子状物質（0.3～10μmを高精度で検出）
• VOC
• 一酸化炭素
• オゾン
• カビリスク指標

このモジュールは、ホームオートメーションシステムに統合すると、リアルタイム測定値に基づいて接続された機器をインテリジェントに制御することができます。そのシステムでは、気温が30°Cを超えると自動的に空調が作動し、粒子状物質のレベルが許容閾値を超えると空気清浄機が起動し、VOC濃度が空気質の悪化を示すと換気が開始されます。さらに、継続的な湿度モニタリングによりカビの繁殖を防止し、より健康的な生活環境を実現します。

このモジュールは、0.3μmの微粒子を検出できるため、室内空気質のモニタリングに特に有効です。これらの微粒子は、吸い込むと健康に重大なリスクをもたらす可能性があります。この精密な測定機能と自動制御機能により、住宅所有者は常に手動で介入することなく、最適な空気質を維持することができます。

評価キットを使ってみる

Renesasは、空気質モニタリングソリューションの実装を検討している開発者向けに、RRH62000-EVK評価キットを提供しています（図2）。このキットは、環境センサ通信（ESCom）ボードとRRH62000センサモジュール、USB接続（Type-AとType-C間）を組み合わせたものです。これにより、RRH62000センサモジュールの迅速な構成と評価が可能になります。その中核には、Renesas ArmベースのRA4M2マイクロコントローラユニット（MCU）がプロトコル管理を行い、コンポーネント間のシームレスな通信を確保します。

図2：RRH62000-EVKでは、RRH62000センサモジュールの迅速な構成と評価が可能です。（画像提供：Renesas）

この評価キットの主な特長を下記に挙げます。

• バッテリ駆動アプリケーション向けの超低電力構成を含む、複数の動作モード
• システム統合を容易にするシンプルなI2Cインターフェース
• さまざまな環境センサ派生品に対応するPMODボードの互換性
• Windows対応環境センサ評価（ES-Eval）ソフトウェア（アカウントが必要）
• サンプルプログラム
• Renesasウェブサイトからの無料ソフトウェアのダウンロード

ESComボードは評価キットの基盤として機能し、RA4M2 MCUを使用してさまざまな通信プロトコルを処理します。このMCUは、以下の機能を提供します。

• PC接続のためのUSBプロトコル処理
• インターフェース間の通信変換
• I2Cインターフェースとの通信同期
• 他のセンサ製品との統合

ESComボードは、明確にラベル付けされたジャンパ設定により、包括的な接続オプションを提供し、迅速な試作とテストを可能にします（図3）。このボードの設計は、開発とテストに必要な柔軟性を提供しながら、既存のシステムとの統合を容易にします。

図3：ESComボードは、明確にラベル付けされたジャンパ設定により、包括的な接続オプションを提供し、迅速な試作とテストを可能にします。（画像提供：Renesas）

用意されているES-Evalソフトウェアは、以下の機能を提供することで、開発作業を向上させます。

• センサ構成用のユーザーフレンドリーなグラフィカルインターフェース
• 全センサパラメータのリアルタイムモニタリング
• データロギング機能
• カスタムアプリケーション開発用のプログラミング例
• さまざまなセンサ動作モードのサポート
• 他のRenesas環境センサとの統合例

まとめ

RRH62000-A1Vは、複数の高精度センサを単一のモジュールに統合し、包括的な開発ツールを提供することで、空気質モニタリングソリューションの効率的な実装を可能にします。このモジュールは、エネルギー効率に優れた動作を実現し、高度な測定機能と、接続された機器を直接制御する能力を備えています。そのため、スマートホームおよび産業用アプリケーションに最適です。