Eckdaten

Der japanische Elektronikhersteller Alps ist in Entwicklung, Produktion und Vertrieb von elektronischen Bauteilen wie Schaltern, Sensoren und Kommunikationsmodulen tätig. Die neueste Entwicklung ist das Multifunktionsmodul IoT Smart Modul Development-Kit, eine Fusion aus Sensor- und HF-Kommunikationstechnologien.

Mithilfe eigener Werkstoff- und Verarbeitungstechnik entwickelt Alps verschiedene Sensoren und integrierte ICs zur Funktionssteigerung und Verkleinerung der Module selbst. Außerdem wird die bei der früheren Produktion von Schreib-/Leseköpfen von Festplatten entwickelte Produktionsmethodik genutzt, um hochsensible, sehr zuverlässige Sensoren herzustellen. Dazu gehören optische, piezoelektronische, kapazitive, widerstands- und kontaktbasierende, magnetische Sensoren sowie Radarsensoren und Kombinationen aus diesen Technologien.

Kombination verschiedener Sensortechnologien

Bild 1: Die MEMS-Drucksensoren der HSPPAD-Serie zeichnen sich durch eine Absolutdruckgenauigkeit von ±0,7 hPa und eine Relativdruckgenauigkeit von ±0,05 hPa aus

Bild 1: Die MEMS-Drucksensoren der HSPPAD-Serie zeichnen sich durch eine Absolutdruckgenauigkeit von ±0,7 hPa und eine Relativdruckgenauigkeit von ±0,05 hPa aus Alps

Bild 4: Die HSCD-Serie kombiniert Beschleunigungs- und geomagnetischen Sensor in einem winzigen Gehäuse.

Bild 4: Die HSCD-Serie kombiniert Beschleunigungs- und geomagnetischen Sensor in einem winzigen Gehäuse. Alps

Die SMD-MEMS-Drucksensoren der HSPPAD-Serie sind beispielsweise mit einer Temperatur-Korrekturfunktion ausgestattet und zeichnen sich durch eine hohe Sensibilität (Absolutdruckgenauigkeit ±0,7 hPa, Relativdruckgenauigkeit ±0,05 hPa), einen geringen Stromverbrauch (1,8 µA im Energiesparmodus) sowie eine hohe Messgenauigkeit (Auflösungsvermögen 8 cm) aus. Den Drucksensor gibt es auch in einer wasserdichten Variante mit der Montagemöglichkeit auf einer flexiblen Leiterplatte. Diese äußerst kleinen Drucksensoren ermöglichen sehr präzise Druckmessungen und kommen deshalb häufig in Mobiltelefonen und Sportuhren zum Einsatz.

Die hochempfindlichen Magnetsensoren der HGDE- HGDF-, HGPR- und HGAR-Serie werden auch in der Automobilindustrie verwendet. Je nach Ausführung sind sie als Schalter, analoger oder digitaler Drehgeber oder zur Winkelerkennung einsetzbar.

Aufgrund ihrer LGA- Verpackung von lediglich 1,6 mm × 1,6 mm × 0,7 mm sind die dreiachsigen geomagnetischen Sensoren der HSCD-Serie nach Angaben von Alps die kleinsten ihrer Kategorie. Durch den Einsatz hochempfindlicher magnetischer Elemente sind sie besonders sensibel. Die Sensoren besitzen eine magnetische Messgenauigkeit von ±2,4 mT in Richtung jeder X-, Y- und Z-Achse sowie eine Ausgabeauflösung von 0,15 µT/LSB. Dieses hohe Detektierungsvermögen des Erdmagnetfelds ermöglicht ihnen eine präzise Azimutberechnung. Die Sensoren reduzieren Störungen von anderen Magnetfeldern und haben einen geringen Stromverbrauch. Zum Fertigungsprogramm gehören zudem Feuchtigkeitssensoren und widerstandsbasierende Wegsensoren.

Bereits im Jahr 1954 (Tuner für Fernsehgeräte) hat Alps damit begonnen, Hochfrequenzprodukte zu entwickeln. Seitdem ist es an der Entwicklung von Hochfrequenzschaltkreisen mittels CAE für verschiedene Kommunikationstechnologien beteiligt. Im Angebot sind Kombinationsmodule von Wireless LAN/Bluetooth sowie LTE-Module.

Das neueste Modul der Serie Bluetooth Smart UGMZ2AA hat eine Baudichte von 4,7 mm × 4,7 mm × 2,0 mm, einen geringen Stromverbrauch (RX = 5,1 mA, Ruhezustand = 0,6 µA) und kann deshalb mit einer Knopfzelle über einen langen Zeitraum betrieben werden. Das Produkt verfügt über eine eingebaute Antenne und erkennt verschiedene Kommunikationsstandards wie FCC (USA), ETSI (EU) und den japanischen Standard. Eine Lizensierung durch den Kunden ist daher nicht erforderlich.

Neues Konzept IoT Smart Modul Development-Kit

Die MEMS-Drucksensoren der HSPPAD-Serie zeichnen sich durch eine hohe Sensibilität aus.

Die MEMS-Drucksensoren der HSPPAD-Serie zeichnen sich durch eine hohe Sensibilität aus. Alps

Mit Hinblick auf die wachsende Nachfrage im IoT-Bereich hat Alps durch die Fusion der Sensor- und HF-Kommunikationstechnologien das neue Multifunktionsmodul IoT Smart Modul Development-Kit entwickelt. Dieses Modul beinhaltet insgesamt vier Sensoren zur Messung von Druck, Temperatur/Feuchtigkeit, UV-Licht, Erdmagnetfeld und Beschleunigung (mit dreiachsigem geomagnetischen und dreiachsigem Beschleunigungssensor) und wird von einer Knopfzelle betrieben. Außerdem ist das bereits erwähnte Bluetooth-Smart-Modul mit verbaut, sodass die gemessenen Daten einfach übertragen werden können.

Zur Konfiguration von Sensoren und Kommunikationseinstellungen des IoT-Moduls steht eine App zur Verfügung. Mittels dieses PoC-Tools kann der Benutzer sein IoT überwachen.

Die SMD-MEMS-Drucksensoren der HSPPAD-Serie ermöglichen sehr präzise Druckmessungen.

Die SMD-MEMS-Drucksensoren der HSPPAD-Serie ermöglichen sehr präzise Druckmessungen. Alps

Außerdem kooperiert Alps mit verschiedenen Unternehmen, um die Entwicklung von Systemen und Gateways zur Sammlung, Verarbeitung und Auswertung der mittels Sensorknoten gewonnenen Daten voranzutreiben und die Sicherung dieser Daten in einer Cloud zu ermöglichen. Für das Cloud-Konzept nutzt das Unternehmen beispielsweise eine Datenverbindung, die das MQTT-Protokoll im IoT-Bluemix-Service von IBM Japan benutzt.

Das Development-Kit geht konform mit verschiedenen Kommunikationsstandards wie Telec (Japan), CE (Europa), SRRC (China) und FCC (USA). Es lässt sich damit länderübergreifend einsetzen.

Das Multifunktionsmodul „IoT Smart Modul Development-Kit“ beinhaltet vier Sensoren zur Messung von Druck, Temperatur/Feuchtigkeit, UV-Licht, Erdmagnetfeld und Beschleunigung.

Das Multifunktionsmodul „IoT Smart Modul Development-Kit“ beinhaltet vier Sensoren zur Messung von Druck, Temperatur/Feuchtigkeit, UV-Licht, Erdmagnetfeld und Beschleunigung. Alps

Anwendungsspektrum der Magnetsensoren der „HGDE“- „HGDF“-, „HGPR“- und „HGAR“-Serie. Alps

Anwendungsspektrum der Magnetsensoren der „HGDE“- „HGDF“-, „HGPR“- und „HGAR“-Serie. Alps

Durch die Kooperation mit der Firma Uniadix, die zur Nihon Unisys Gruppe gehört, soll es ermöglicht werden, mit dem IoT-Modul Nutzerdaten in Echtzeit zu sammeln und zu verarbeiten. Damit ließen sich beispielsweise Versorgungsengpässe für verschiedene Applikationen im Haus- oder Bürobereich vorhersagen.

Das IoT Smart Module wurde seit dem Verkaufsstart im Oktober 2015 etwa 2000 Mal verkauft und wird von vielen Unternehmen vor allem zu Demonstrationszwecken verwendet. Das IoT-Modul ist bei Alps Europe beziehungsweise bei den Distributoren des Unternehmens erhältlich.