ルネサス社車載マルチチャネルインピーダンス測定IC　RAA2S4704のご紹介

はじめに

タッチセンサーは人と機械のインターフェースをより直感的・効率的にすることができ、

機械的なスイッチやボタンが不要なためデザインの自由度が高まり、省スペース・高耐久・防水設計が可能になります。

タッチセンサーには静電容量方式、抵抗膜方式などありますが、

インピーダンスセンサーは、物質やシステムの電気的インピーダンス（交流抵抗）を測定し、

抵抗（R）だけでなく、キャパシタンス（C）やインダクタンス（L）などの交流成分も含むため、

より複雑な電気的特性を捉えることができます。

インピーダンスセンサーを車載分野へ使用するメリットとしては、

・ 手袋越しの操作が可能：車内では冬季や作業時に手袋を着用したまま操作することが多く、静電容量方式では反応しにくい

・ 圧力・接触面積の検出：意図的な操作と誤操作を区別しやすい

・ 安全性向上：ドライバーの接触状態や圧力の変化を検出することで、意識レベルや操作意図を判断可能

・ 温度・湿度・振動などの環境変化が激しい車内への高い耐環境性

などがあり、その非接触・高感度という特性から、次世代車両のセンシング技術として注目されています。

本記事ではこれらのニーズに対応したルネサスエレクトロニクス社マルチチャネルインピーダンス測定IC RAA2S4704についてご紹介します。

製品概要

RAA2S4704は、高性能アプリケーション向けに設計されたルネサスのミックスドシグナルセンサICファミリの製品です。 測定されたインピーダンスからキャパシタンスとコンダクタンスの情報を導き出し、広い周波数範囲にわたって正確な判断を可能にします。 この柔軟性により、特定の環境条件やアプリケーション条件に合わせた同相センサコンポーネントと直交位相センサコンポーネントの測定が可能になります。

このデバイスは、接続されたセンサーまたはソースに基づいて測定レートを最大限にする設定可能な測定スキームを備えています。 測定は、事前に定義された一連の設定を使用して、要求に応じて開始することができます。 取得したIQデータは、SPIインターフェースを介して送信されます。(IQデータ：同相成分（In-phase）と直交成分（Quadrature）を含む複素信号データ)

このRAA2S4704は、優れた電磁両立性とさまざまな診断機能を備えているため、要求の厳しい車載環境に最適です。 そのセンサー入力は短絡から保護されており、車載アプリケーションで一般的な過電圧条件に耐えるように設計されています。

特長

ルネサスエレクトロニクス社製RAA2S4704の主な特長

• 最大7つの測定チャンネル（SIO）において、インピーダンスの同相成分および直交相成分に比例した測定値により、インピーダンス計算用のデータを提供
• 7つのチャネルはすべて同等であり、最大3つのチャンネルを同時にアクティブにすることができます
• 測定周波数は50kHzから150kHzまで調整可能
• 内部および外部温度センサを装備
• SIO入力、ゲイン、平均化、励振周波数のオプションを含む、最大16の柔軟な測定スキームを提供
• 最大3200pFの静電容量に対応
• 温度補償（TC）を含む、最大±1.5%FSの高精度な直線性
• 平均化なしで最大5fF/LSBの感度
• 3Vおよび5V電源に対応し、省電力モードも搭載
• 18Vまでの過電圧に耐える堅牢な入力チャネル（最大1時間の寿命）
• ISO 26262 : ASIL-Bセンサーおよび自己監視要件に準拠
• バックグランドデータの取得により、自己監視とセンサー診断が可能
• RC発振器内蔵、外部クロック入力のオプションあり
• ICキャリブレーションデータとトレーサビリティデータ用NVM
• 周囲温度範囲: -40 °C から 105 °C
• AEC-Q100認定QFN24パッケージ

製品仕様

ブロック図

ラインナップ表

型名	RAA2S4704
システム感度	平均化無しで最大5fF/LSB
高速測定レート	変換時間 0.4ms (min.) / Channel
測定設定	Up to 16 setups
内部温度センサー	内蔵 (PTAT)
外部温度センサー入力	2端子
内部RC発振器	内蔵
パッケージ	QFN24 (4mm x 4mm)
供給電圧	3.3V or 5V

 

評価キットおよびドキュメント

• 評価キット：RAA2S4704KIT

RAA2S4704評価ボードは、RAA2S4704マルチチャネルインピーダンス測定フロントエンドICのプログラミング、シミュレーション、およびテスト機能を提供し、最大7つのチャネルをサポートします。

評価キットのパッケージには、ハードウェア、 GUIソフトウエア「Renesas IC Toolbox (RICBox)」、およびRAA2S4704プラグインが含まれています。

• ドキュメント

・RAA2S4704 Evaluation Kit Quick Start Guide

・RAA2S4704 Evaluation Kit Manual

ターゲットアプリケーション

• Hand Off Detection（HOD : ハンズオフ検出）

ステアリングホイールに手が触れているかを検出

• 容量センシングとインピーダンス測定

車内のHMI（ヒューマン・マシン・インターフェース）

まとめ

RAA2S4704は、ルネサスが提供する高精度なマルチチャンネル・インピーダンス測定ICで、主に車載用途に向けて設計されています。

特に、ハンズオフ検出（HOD）や静電容量センサなどのアプリケーションに最適です。

また、評価キット（RAA2S4704KIT）とドキュメントも提供されており、事前評価を容易に行うことができます。

インピーダンスセンサをご検討されている方は、ぜひルネサス製RAA2S4704をご検討ください。

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出典

• ルネサス製品ホームページ：https://www.renesas.com/ja/products/raa2s4704
• RAA2S4704 Short Form Datasheet：https://www.renesas.com/ja/document/sds/raa2s4704-short-form-datasheet?r=25567407
• RAA2S4704KIT：https://www.renesas.com/ja/products/raa2s4704?tab=boards-kits