RF、高周波、マイクロ波、ミリ波、EDA、映像配信・データ伝送機器などの輸入販売なら株式会社アイ・エム・シー

概要：

このXidasのマイクロリレーは世界初の機械構造式リレーで構造は一般的なリレーとほぼ同等です。コンタクトマテリアルはアプリケーションや使用環境に応じカスタマイズも可能です。入出力も様々な形式で設計可能です。例えばDPDT等も多少のモディファイで対応できます。

構造：

Xidasのマイクロリレーは従来型のリレーと電気的構造は同等です。異なる点は接点ではなく伝送線路でリレーのOn/OFFの状態を動的に再構成する点です。ポイントコンタクトではなく下記の無損失のマイクロストリップライン構造の伝送線路を構成します。マイクロストリップ線路はマイクロ波領域では理想的な伝送線路です。

製造方法：

Xidasの小型化異種材料成型に薄膜形成の様な、又は半導体製造の様な連続ラインでは製造しません。
長い線形ラインは不要な代わりに、非連続な製造ラインが必要で、最後にアッセンブリ工程に進みます。利点としては、半導体の様な高額なレクチルが不要、モディファイが容易、派生品種を同時に製造できるなどがあげられます。しかしながら、非連続製造ラインでは、各工程の受け持ちのレシピが複雑になり多くのラインを同時に運転しないといけません。半導体の最低数量は10万個以上/ロットに対し中規模の製造も可能な事がMEMSに対する利点です。

機能：

SMT　4ｍｍX4ｍｍX2ｍｍ
DC-6GHz 挿入損失＜ 0.2dB VSWR ＜1.15 アイソレーション＞ 30dB
高電力スイッチング
DC抵抗　0.15Ω
低消費電力

応用例

測定器 計測システム
自動計測測定 半導体テストシステム インサーキットテスタ
通信
衛星通信 VSAT 5G基地局 5Gスマートフォン Wi-Fi
中長距離無線システム ビデオ切り替え
メディカル
医療システム MRI
航空宇宙 防衛
フェーズドアレーシステム VSATアンテナ VSAT地上局 防衛無線通信

Xidasマイクロ波リレー誕生の背景

Xidasが開発しAmargaで小型化に成功した最初の製品がMEMS業界で永年要求され実現に至らなかったマイクロ波（ミリ波）用の高性能な機械式リレーでした。
このリレーは世界的に有名な航空宇宙・防衛企業である「ロッキード・マーティン社」が気付き世界最初の顧客となりました。当時の会社名インテグラ・デバイセズはスタートアップ企業としては珍しく、事業開始の早い段階で顧客からの資金提供を受けることができました。機械式リレー（スイッチ）は、高周波信号を制御する切り替え用で、主に第5世代（5G）通信ネットワークは従来から、さらに周波数の高いマイクロ波で通信することで高速接続を可能にする通信技術です。Xidas社のミリ波リレーで解決しようとしている問題は、さらに高い周波数での伝送可能な特性を持ちます。
レーダー、EW、軍事通信システムは様々な周波数、帯域幅、パワーレベルで動作します。
海軍、陸軍、空軍は、フェーズドアレイや無人航空機システム等の用途で、小型で高性能な製品を求めています。SWAPc（サイズ、重量、電力、コストの削減）は、次世代RFマイクロエレクトロニクスの研究開発において、引き続き大きな優先事項となっています。Xidasの防衛用マイクロ波/ミリ波マイクロコンポーネントは、これまでの大型機械ソリューションに比べ極端に小さく、軽く、低コストです。

概要：

環境発電向け教育用開発キットEH-EDU-1は、エネルギーハーベスティングを電子機器の電源供給に活用しようと検討中の全てのお客様対し、導入及び試験・評価用の優れたツールキットです。

このキットは、環境発電の初心者や学生から環境発電素子のプロフェッショナルまで、誰にでも試験確認が即座に実行できる、多くの発電方法に最適になる様に企画された商品です。

この教育用開発キットには、以下の部品が含まれています。
1. 評価プリント基板
2. Xidas製UNIV-1：電源管理用エネルギーハーベスティングモジュール
3. Xidas社製VEG：振動エネルギーハーベスティング発電機
4. パワーフィルム社製の「LL200-2.4-37」屋内用ソーラ電池
5. Xidas社製バッテリー「RHB-1530」

基板実装済のUNIV-1は太陽電池、圧電素子、MEMS、熱電発電機等の少量のエネルギーを取り込み、リチウムイオン二次電池、薄膜電池、従来のコンデンサなどの蓄電素子に連続的に充電するように設計した、ターンキー方式の表面実装モジュールです。この電源モジュールは、特にIoTやバッテリーレスシステムの電源として有用です。またこの開発キットには、振動実験や応用検討の為のXidas VEG（環境振動発電機）と、ソーラ応用のためのPowerフィルム社製の高性能屋内ソーラーパネルが付属しています。
このキットでお客様は一般的で実現可能な2種類のエネルギーハーベスティングを試す事が可能です。どの様な環境発電が対象になる、アプリケーションに最適かを柔軟に判断することができます。この評価ボードには、システム出力と安定化出力の両方が確認可能です。負荷や接続する予定のセンサー等に応じてユーザーが電圧などを選択できます。

開発の背景：

1.1 エネルギーハーベスティングとモノのインターネットについて

エネルギーハーベスティングとは？

エネルギーハーベスティングとは日本では環境発電と呼ばれています。環境中に存在するエネルギー源からのエネルギーを収穫して使用する迄の一連の技術です。エネルギーハーベスティング素子又は発電器を使用する利点は、捨てられたエネルギーや単に浪費されたり、使用されないエネルギーを利用する事が出来る様になる事です。太陽エネルギーや風力エネルギーの様な自然現象だけでなく人工的な環境からも得ることができます。

モノのインターネット（IoT）は、インターネット上で無線接続された物理的なセンサーやデバイスのネットワークと表現することができます。ワイアレスIoTの応用は家庭だけに留まらず、無限の応用が可能であり、日々その数を増やしています。将来的には、環境に関するあらゆることを判断できるセンサーでいたるところにある統合「スマート」シティも出現するかもしれません。ワイアレスIoTセンサーにとって、なぜエネルギーハーベスティングの概念が重要なのでしょうか？IoTセンサーが開発多く使用される規模になると「これらのセンサーを動かすのは何か？　"どの様にしてセンサーを動かすのか？"　という疑問が出てきます。ワイアレスIoTセンサー利点を生かすには電源はどうやって確保するのでしょうか？

従来は解決策としてセンサー用の電池搭載や充電式電源が使用されていました。しかし、電池の寿命は短く、時には電池切れになり交換が必要でした。場合によっては1年以内に消耗してしまうこともあります。例えば、温室の中にセンサーがあって 温室内の空気や湿度が植物に適しているかどうか、環境測定を行うセンサーがあるとします。センサーは、温室の天井に取り付けられています。一度取り付けてしまうと手が届きにくい場所だと思います。どうすればいいのか？解決策は？これまでの質問で述べたように、エネルギーハーベスティング発電機は、電池交換は嫌だ！という基本的課題に対応できます。温室の場合は太陽エネルギーの量を考えると、太陽電池を使用するのが明らかな解決策です。この分野では多くの蓄電に関する改善がなされています。Xidasはこの目的のために、簡単に実装でき、低コストの電源管理ソリューションを提供する最前線にいます。

XidasのVEGや太陽電池はセンサーに直接接続するのは非効率的です。また、出力を制御する方法がないため、以下のような問題が発生する可能性があります。例えばセンサーへの過電圧または低電圧の供給を含む多くの問題があります。
確かにエネルギーハーベスティング発電機は、ソーラーパネルに接続されたLEDのような回路に電力を供給することができます。しかし、それだけでは効率が悪く電源として使用はできません。パワーマネジメントIC（通称：PMIC）を使用することで、発電機で生成されたエネルギーを蓄え、回路に十分な電力を供給することができます。エネルギーハーベスティング発電機が回路に電力を供給してはならない理由の一つは発電量と電力消費量が一致しない場合があるからです。もう一つ大事な事は、蓄電池などは、必要なときに安定した電力をセンサーに供給する為に、接続された蓄電デバイスが常に一定の条件で動作する事を常に確認し、蓄電デバイスの破損や寿命の低下を防がなければなりません。この教育用キットには、モジュールとバッテリーだけでなく、2種類のエネルギーハーベスティング発電機も含まれています。振動エネルギー発生装置「VEG-xxHz」と、屋内用ソーラーパネル「PowerFilm」です。

特徴

■DC又はAC 入力ソース（整流機能内蔵）
■最大電力点追跡（MPPT）
■短絡およびESD保護付き高電流及/低電流出力
■過充電および放電保護
■Li-Ionバッテリおよびスーパーキャパシタ充電コントローラを内蔵
■コンパクトサイズ
■プラグアンドプレイ設計

付属品VEG（振動発電機）の仕組み

電磁振動による周囲の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するものです。これはXidasのエネルギーハーベスター製品であるVEGシリーズで紹介されているコンセプトです。振動エネルギーハーベスタは、電磁コイルトランスデューサを使用してAC電圧を生成します。

VEGの仕組みは？

VEGは、電磁コイル変換器を用いてACの電圧を発生させます。
磁束密度Bが一定の電磁コイル変換器が、辺の長さlと巻き数Nの長方形のコイルに対して移動する場合、コイルに発生する起電力（emf）は次のようになります： emf = -NBlv ここで、vはコイルに対する磁石の速度であり、誘導されるemfの極性はこの運動方向と反対になります（左図参照）

この誘導起電力は振動の速度に比例するため、トランスデューサの機械的アセンブリは特定の共振周波数に調整されており、特定の振動応答で振動します。振動エネルギーの収集は圧電トランスデューサでも行うことができますが、圧電式では高い共振周波数でしか効果がありません。実際の想定アプリケーションでは、このエネルギーハーベスターは常時稼働している大型の機械がある産業環境を想定しました。結果素晴らしい選択肢となる事が分かりました。ほとんどの産業機械は20Hzから60Hz程度の共振周波数を持っています。共振周波数は振動の振幅が最大となる、筐体等の自然共振における振動のことです。機械が長時間稼働する場合には、この振動エネルギーハーベスタを使用して、周囲の振動エネルギー、つまり「無駄な」振動エネルギーを集めることができます。

付属品VEGの利点

高性能 - 100Hz以下、0.5g以下の低振動で大きな出力を得ることができます。
低コスト – 現実的な価格を実現!
信頼性 - 一般の環境ではVEGとVP3は10年以上の寿命があります。
最適化 - 共振周波数別の商品を選択することで、最も最適化されたVEGで、接続されたデバイスに最大限のパワーを与えることができます。

デメリット

エネルギー源が必要 - 振動エネルギーを得るためには、VEGが取り付けられた機械が稼働していなければなりません。

Xidas EHM-UNIV-1 は太陽電池、圧電、電気機械、熱電発電機などのソースから少量のエネルギーを取り込み、充電式リチウムイオン電池、薄膜電池、または従来のコンデンサなどの蓄電素子を連続的に＊トリクル充電するように設計された小型のターンキーモジュールです。このモジュールは小型電子機器やバッテリーフリーシステムの電源として特に有用です。Xidasの小型ハイブリッドスーパーキャパシタ/リチウム電池RHB-1530と併用することで、ワイヤレスセンサーの駆動に理想的なソリューションを提供します。

＊トリクル充電（継足し充電）微弱な電流で充電し続けることを言います。充電池時間の経過で少しずつ放電され蓄電量が減ってきます。

入力

EHM-UNIV-1は最先端パワーマネージメント集積回路(PMIC)とそれをサポートする回路を組み合わせたもので、必要な外付け部品の数を減らし、環境発電の開発コストを削減します。信号コンディショニングは、DC入力ソース（太陽電池など）用の直接入力、またはACソース（電磁変換器など）用の内蔵整流回路を提供します。この入力コンディショニングとPMICにより380mVという低い信号からのエネルギーハーベスティングが可能になります。

Xidasについて

Xidas IoTは画期的な特許技術とアーバイン校の専門知識を活用し、インテリジェンス、ゼロパワー（エネルギーハーベスティング）を組み合わせたエッジソリューションを設計および製造します。
Xidasは数十年にわたる3D製造とマイクロエンジニアリングの専門知識を備えており、IoTイノベーションのための米国国立科学財団のパートナーです。
同社は、IoTテクノロジーの価値について米国議会で証言した5社のうちの1社でした。
この製品は、世界では初めてのものであり、IoTを活用した社会の可能性を妨げる従来の制限を打ち破ります。

ワイヤレスセンサーは独特の電力消費特性を持ち、電池に大きな負担をかけています。インテリジェント・センシングの増加に伴い、センサーは機械の異常を分析し、アラームや環境を監視しネットワークを意識してネットワークに送信することが可能になりました。その結果、監視中の小さな電流消耗（1mA未満）から送信時の大きなパルス（WiFiの場合は150mA～250mA）に至るまでの電力要求が発生し、電池出力電圧を使用不可能なレベルまで低下させ、標準的な電池寿命を大幅に短縮します。このバッテリーは長寿命で大電力と小電力が時間と共に変化するIoT向けに開発したものです。

Xidasについて

Xidas IoTは画期的な特許技術とアーバイン校の専門知識を活用し、インテリジェンス、ゼロパワー（エネルギーハーベスティング）を組み合わせたエッジソリューションを設計および製造します。
Xidasは数十年にわたる3D製造とマイクロエンジニアリングの専門知識を備えており、IoTイノベーションのための米国国立科学財団のパートナーです。
同社は、IoTテクノロジーの価値について米国議会で証言した5社のうちの1社でした。
この製品は、世界では初めてのものであり、IoTを活用した社会の可能性を妨げる従来の制限を打ち破ります。

電磁技術を利用して微小な振動を電力に変換

環境（産業機械など）などの揺れを電気エネルギーに変換する発電機で100Hz以下の低振動プロファイルと1g以下の加速度でも、この業界初エネルギーハーベスタは10ｍW以上の電力を発生できます。Xidasは数十年にわたる3D製造の研究を活用しIoT市場の最大の課題バッテリー寿命問題に費用対効果の高いソリューションを提供します。
IoT使用されるワイヤレス・デバイスはすべて、エッジ・デバイスの駆動とバッテリの電力容量とのバランスをとる必要があります。ワイヤレス・センサ寿命、電池寿命はワイヤレスIoT製品にとって最も重要な仕様となります。
IoTセンサーから電池や配線を外すにはエネルギーハーベスティングソリューションが最適解です。Xidasは振動の大きな20Hz (VEG-20)、30Hz (VEG-30)、50Hz、(VEG-50)、60Hz (VEG-60)、および70Hz (VEG-70)用VEGを提供しています。振動源の共振周波数を調べ最適な共振周波数のVEGを選択できます。その他の対象共振周波数についてはご相談いただければ対応させていただきます。VEGユニットは、お客様のワイヤレス・センサー筐体内での使用を考慮し製造されています。