logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...
" "

Esineiden internet eli IoT avaa laitteille mahdollisuuden tehdä älykkäitä ratkaisuja, jotka helpottavat ihmisten elämää. Arkimaailmamme ei ole kuitenkaan digitaalinen. Nykyaikaiset järjestelmät nojaavat siihen, että anturit syöttävät takaisin informaatiota ympäristöstä ja sen avulla laitteet voivat tehdä päätöksiä. Kun suunnitellaan ”älykkäitä” laitteita, anturin valinta on keskeisessä osassa.

Artikkelin kirjoittaja Cliff Ortmeyer vastaa Premier Farnellin ratkaisujen kehittämisestä. Ortmeyer tuli Farnellin palvelukseen vuonna 2011. Sitä ennen hän työskenteli STMicroelectronicsilla liiketoiminnan kehityksessä yli 13 vuotta. Ortmeyerillä on elektroniikkainsinöörin tutkinto Iowa State Universitystä.

Kun katsotaan komponenttijakelijoiden kuten Farnell element 14:n tarjontaa, näkee heti, että tarjolla on valtava valikoima erilaisia antureita. Itse asiassa antureissa voidaan määritellä 19 pääkategoriaa sekä lisäkategorioita, joihin kuuluvat esimerkiksi ultraäänianturit ja enkooderit.

Laajasti ottaen anturit voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin, joista jokainen aistii tai mittaa erilaisia fyysisiä parametreja ja joista jokainen sopii erilaisille markkinoille ja erilaisiin sovelluksiin:

Fyysisen sijainnin ja liikkeen anturit, mukaan lukien läheisyyttä mittaavat, lineaariset ja kulma-anturit, kiihtyvyysanturit liikkeen ja suunnan aistimiseen (esimerkiksi älypuhelimissa) sekä moottorinohjauksessa ja robotiikan sovelluksissa käytettävät sijaintianturit.

Valosensorit ja -skannerit, mikä kattaa laajan valikoiman sovelluksia valon päälläolon yksinkertaisesta aistimisesta rakennuksessa tai ajoneuvossa aina hienostuneisiin konenäköjärjestelmiin tehdasautomaatiossa.

Neste- ja kaasuanturit, kuten tason, paineen ja virtauksen kaltaisten parametrien mittaamiseen sekä mahdollisten vikatilanteiden havaitsemiseen tarkoitetut anturit teollisuuden prosessinohjausjärjestelmissä.

Lämpötila-anturit, joilla voidaan monitoroida ja ohjata prosesseja teollisuudessa, sekä lämmitys- ja ilmastointijärjestelmiä taloissa, ajoneuvoissa ja rakennusautomaatiojärjestelmissä.

Voimaa, iskuja ja tärinää mittaavat anturit – valikoima käyttökohteita teollisuuden monitorointi- ja ohjausjärjestelmissä, mutta myös autoteollisuuden ajoneuvotestauksessa, sekä kuljetus- ja avaruussovelluksissa.

Ultraäänianturit, joita usein käytetään etäisyyden mittaamiseen – robotiikan ollessa ilmainen sovellusalue.

Virta-anturit: näillä optimoidaan teholähdeyksiköiden tai moottorinohjausjärjestelmän hyötysuhde sekä havaitaan ongelmia moottoreissa ja moottorikäytöissä.

Magneettianturit: Hall-vaikutusta mittaavien antureiden kaltaisia laitteita, joilla saadaan tietää asema ja pyörimisliike autoteollisuuden ankarissa olosuhteissa.

Anturien valinta

Kun miettii anturin valintaa, pohdittavat tekijät vaihtelevat suuresti sovellusalueen mukaan. Monissa anturisovelluksissa avainparametrit voidaan koota yhteen näin:

Herkkyys: määriteltynä lähtökäyrän kaltevuutena, tai yleisemmin fyysisen parametrin minimisyötteenä, joka tuottaa havaittavan muutoksen lähtösignaalissa.

Herkkyysvirhe: luonteenomaisen käyrän ideaalisesta kaltevuudesta poikkeama.

Ala: käytetyn parametrin mitattavissa olevat maksimi- ja miniarvot.

Dynaaminen alue: anturin mittausalueen kokonaisuus.

Tarkkuus: mittauksen toistettavuuden aste.

Resoluutio: pienin havaittava muutos syöttöparametrissa, joka voidaan havaita lähtösignaalissa.

Täsmällisyys: todellisen (ensisijaisen tai hyvän toissijaisen standardin mukaan mitatun (arvon ja anturin lähtöarvon välinen maksimiero.

Poikkeama (Offset): olemassaoleva lähtöarvo, vaikka sen pitäisi pöa nolla, tai vaihtoehtoisesti todellisen lähtöarvon ja spesifioidun lähtöarvon ero tietyissä olosuhteissa.

Lineaarisuus: kuvaa sitä, miten todellinen anturin mitattu käyrä eroaa ideaalisesta käyrästä.

Hystereesi: kuvaa sitä, miten hyvin ultraäänianturi pystyy seuraamaan syöttöparametrin muutoksia riippumatta siitä, mihin suuntaan muutos tapahtuu.

Vasteaika: kuinka kauan anturin lähtösignaalilta vie aikaa siirtyä edellisestä tilasta lopulliseen asettuneeseen arvoon oikean uuden arvon toleranssialueen sisällä.

Dynaaminen lineaarisuus: mittaa anturin kykyä seurata nopeita muutoksia syöttöparametrissa.

Liittäminen

Muut keskeiset ominaisuudet anturinvalinnassa ovat kustannukset ja anturilähdön helppo liittäminen mittaus- ja ohjauselektroniikkaan – yleensä mikro-ohjaimeen. Anturin liittäminen IoT-sovelluksiin on suhteellisen suoraviivaista, koska on vain kolmentyyppisiä lähtösignaaleja: analogisia, moduloituja (käyttäen tekniikoita kuten pulssinleveysmodulaatio PWM) ja digitaalisia, joissa käytetään standardeja digitaalisia liitäntöjä kuten SPI tai I2C.

Analog Devicesin Blackfin-prosessori on suunniteltu vastaamaan nykyaikaisten teollisuuden sovellusten ankarimpiin vaatimuksiin. Se perustuu tehokkaaseen, skaalautuvaan, ohjelmoitavaan 16/32-bittiseen sulautettuun arkkitehtuuriin, joka on yhdistelmä mikro-ohjainta (MCU) ja digitaalista signaalinprosessointia (DSP) yhdellä ja samalla sirulla. Blackfin-prosessorit ovat ihanteellinen yhden prosessorin ratkaisu sovelluksiin, joissa kyvykkyyksien lähentyminen on välttämätöntä, kuten anturipohjaisissa mittaus- ja ohjaussovelluksissa.

Sovellusesimerkkejä

Alla on esitelty joitakin tyypillisiä sovellusskenaarioita, jotka kuvaavat miten yleisiä anturityyppejä voidaan käyttää reaalimaailman teollisuussovelluksissa.

Ultraäänivirtausmittarit

Ultraääneen perustuvia virtausmittareita käytetään mittaamaan nesteiden, kaasujen tai höyryjen virtausta. Niitä löytyy yleisesti öljy-, kaasu-, lääke- sekä elintarvike- ja juomateollisuudesta. Virtausmittarit käyttävät lentoajan mittaukseen tai Doppler-ilmiöön pohjaavia tekniikoita mitatakseen virtauksen määrää. ToF-mittauksessa (time-of-flight) käytetään anturipareja tai useita anturipareja. Ultraääniaaltojen kulkuaika mitataan molempiin suuntiin ja tästä informaatiosta voidaan laskea virtausarvo. Tämä menetelmä edellyttää tyypillisesti suhteellisen puhdasta ainetta ja alle 5 prosentin partikkelipitoisuutta. Menetelmällä voidaan kuitenkin päästä yhden prosentin mittaustarkkuuteen.

Doppler-mittauksessa ultraäänipaineaallot heijastuvat virtauksessa liikkuvista partikkeleista. Näiden partikkelien liikkumisnopeus luo Doppler-siirtymän kaikusignaalissa, mitä käytetään määrittelemään virtauksen voimakkuus. Tämän mittaustavan tarkkuus on tyypillisesti rajoitettu kolmeen prosenttiin reaalimaailman toteutuksissa.

Kuva 1. Ultraääneen perustuva virtausmittausprosessi.

Honeywell ja OMRON ovat kaksi johtavaa valmistajaa, jotka tarjoavat valikoimaa virtausantureita (https://uk.farnell.com/c/sensors-transducers/sensors/flow-sensors), joilla voidaan toteuttaa monenlaisten virtausmittarien anturiosa.

MEMS-pohjaiset liikeanturit

MEMS-tekniikkaa (Micro-Electro-Mechanical Systems) on käytetty autoteollisuudessa noin 20 vuoden ajan esimerkiksi ilmatyynyissä ja ajoneuvojen paineantureissa, mutta tarvittiin Nintendo Wiin ja Applen iPhonen kaltaiset liikkeen aistimiseen perustuvat käyttöliittymät, jotta liikeanturien kyvykkyydet tulivat laajempaan tietoisuuteen.

Kun katsotaan, mikä on tulossa mahdolliseksi viidessä liikkeentunnistuksen luokassa - kiihdytys (mukaan lukien sijainti ja asento), tärinä, isku, kääntyminen ja pyöriminen – tämän päivän MEMS-sovellusten mahdollisuudet laajenevat suuresti.

Esimerkiksi monimutkaiset ohjaimet ja fyysiset napit korvataan elekäyttöliittymillä, joita ohjataan sormen napautuksin. Joissakin tapauksissa lopputuotteiden toiminta tarkentuu, kuten esimerkiksi kompassissa, jossa toimintaa voidaan kompensoida käyttäjän käden asennon perusteella.

On olemassa joukko anturikehityspaketteja (https://uk.farnell.com/c/development-boards-evaluation-tools/sensing-development-kits), jotka auttavat liikkeentunnistukseen perustuvien sovellusten suunnittelua.

Lopuksi

Antureita on joka lähtöön ja ne vaikuttavat elektroniikan sovellusten koko kirjoon raskasteollisuudesta uusimpiin kulutus- ja tietoliikennelaitteisiin. Esineiden internetin evoluution myötä anturit vaikuttavat ihmisten elämään monin eri tavoin. Kun yhä useammilla antureilla on nyt digitaalinen liitäntä, niiden suunnittelu on helpompaa kuin koskaan aikaisemmin. Sen myötä voimme kehittää yhä enemmän uusia sovelluksia.

 

MORE NEWS

Kännykkämarkkina kasvoi vain 3 prosenttia alkuvuonna

Älypuhelinmarkkinoiden globaali kasvu jäi vaatimattomaksi vuoden 2025 ensimmäisellä neljänneksellä, kertoo tutkimusyhtiö Counterpoint Research tuoreessa raportissaan. Markkinatulot nousivat vain 3 prosenttia vuoden takaisesta, mikä vastaa kasvua myös toimitusmäärissä.

Uuden polven SiC-tekniikka kutistaa sähköauton invertterin

Infineon esittelee tehoelektroniikan PCIM-messuilla Nürnbergissä uraauurtavan piikarbidikomponentin, joka tehostaa sähköautojen vetojärjestelmiä – pienemmät, kevyemmät ja energiatehokkaammat invertterit ovat askeleen lähempänä.

Nokian privaattiverkko seuraa jatkossa Maerskin rahtilaivoja

Nokia on solminut merkittävän sopimuksen tanskalaisen logistiikkajätti Maerskin kanssa toimittaakseen privaattiverkkoratkaisunsa yhtiön 450 rahtialukseen. Kyseessä on osa Maerskin uutta IoT-alustaa, OneWirelessia, jonka tavoitteena on parantaa reaaliaikaista rahtiseurantaa, toimitusketjun näkyvyyttä ja operatiivista tehokkuutta.

Piinanolanka-akku siirtyy vihdoin tuotantoon

Kalifornialainen vuonna 2008 perustettu Amprius Technologies on valmis siirtymään sarjatuotantoon uudenlaisen akkukenno­tekniikkansa kanssa. Yhtiön "Sicore"-niminen kenno käyttää pii-nanopilareihin perustuvaa anoditeknologiaa ja saavuttaa huipputason energiatiheyden: 450 Wh/kg painon mukaan ja 950 Wh/l tilavuuden mukaan.

6G vaatii uutta radiotaajuussuunnittelua

Suomalaiset huippuyritykset ja tutkimuslaitokset ovat yhdistäneet voimansa uuden sukupolven mobiiliverkkojen kehittämiseksi. Oulun yliopiston vetämä RF ECO3 -hanke tähtää tulevaisuuden 6G-teknologian kriittiseen osa-alueeseen: tehokkaampaan ja kestävämpään radiotaajuussuunnitteluun.

Yksinkertainen ratkaisu kasvattaa sähköauton akun eliniän jopa 19-kertaiseksi

Korelaisten POSTECHin (Pohang University of Science and Technology) ja Sungkyunkwanin yliopiston tutkijat ovat löytäneet uuden tavan pidentää sähköautojen litiumioniakkujen käyttöikää jopa 19-kertaiseksi – ilman uusia materiaaleja tai teknologioita. Ratkaisu on yksinkertainen: siinä pitää välttää akun täydellistä tyhjentämistä.

GaN tekee moottorinohjauksesta tehokkaampaa

GaN-teknologian edelläkävijä Navitas Semiconductor on julkistanut uuden GaNSense Motor Drive IC -piirisarjan, joka mullistaa moottorinohjauksen tehokkuuden ja integraation. Uusi ratkaisu yhdistää kaksi galliumnitridi-FET-transistoria (GaN FET), ohjauksen, suojaukset ja virranmittauksen yhteen, täysin integroituun piiriin.

DigiKey alkaa myymään vakiotyökaluja

DigiKey on lanseerannut oman, yksinoikeudella myytävän tuotesarjansa nimeltä DigiKey Standard. Uusi vakiokomponenttien valikoima koostuu sähkö- ja elektroniikkasuunnittelun perustyökaluista ja tarvikkeista, jotka ovat heti saatavilla nopeaan toimitukseen.

Kuutiosentin kokoinen projektori AR-laseihin

Itävaltalainen teknologiayhtiö TriLite tuo markkinoille uuden, vallankumouksellisen Trixel 3 Cube -projektorin, joka esitellään ensi kertaa yleisölle Display Week 2025 -tapahtumassa San Josessa, Kaliforniassa. Trixel 3 Cube on maailman pienin ja kevyin laserkeilaukseen perustuva projektionäyttö.

Lightning-liitäntä katosi Suomesta

Älypuhelinmarkkina Suomessa on käännekohdassa, kun sekä kuluttajakäyttäytyminen että uusi EU-lainsäädäntö muovaavat sitä nopeassa tahdissa. Vuoden 2025 ensimmäisellä neljänneksellä puhelinten ja oheislaitteiden myynti laski kappalemäärissä 1,1 %, mutta myynti euroissa nousi 2,7 prosenttia verrattuna edellisvuoden vastaavaan aikaan.

200 miljoonan käyttäjän avoin ODF täyttää 20 vuotta

Open Document Format (ODF), maailman ainoa laajasti käytetty avoin standardi toimistodokumenteille, on täyttänyt 20 vuotta OASIS-järjestön virallisena standardina. Yli 200 miljoonaa käyttäjää turvautuu ODF:ään arjessaan.

Realme näyttää, että kännykkäakuissa on paljon kehitettävää

Älypuhelinvalmistaja realme julkaisee ensi viikolla uudet realme 14 5G- ja realme 14T -mallit, jotka nostavat erityisesti akunkeston uudelle tasolle. Uutuusmallit on suunniteltu tarjoamaan poikkeuksellisen pitkän käyttöajan, ja ne haastavat kilpailijat keskiluokan älypuhelinmarkkinoilla.

EU:n Chips Act saa kovaa kritiikkiä: tavoitteet epärealistisia

Euroopan tilintarkastustuomioistuin on esittänyt voimakasta kritiikkiä EU:n puolijohdestrategiaa, eli niin sanottua Chips Actia, kohtaan. Tuoreessa raportissaan tuomioistuin toteaa, että ohjelman keskeinen tavoite – nostaa EU:n osuus kehittyneiden ja energiatehokkaiden puolijohteiden maailmanlaajuisesta tuotannosta 20 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä – on nykymenolla saavuttamattomissa.

C++ sopii piirien suunnitteluun, mutta ei aina

Diplomi-insinööri Sakari Lahden tuore väitöskirjatutkimus Tampereen yliopistosta osoittaa, että korkean tason synteesi voi jopa puolittaa piirien kehitystyöhön kuluvan ajan verrattuna manuaaliseen RTL-suunnitteluun. Erityisesti FPGA-pohjaisissa projekteissa HLS tarjoaa huomattavan tuottavuushyödyn, kun aikaa vievät mikroarkkitehtuurin yksityiskohdat jätetään automaattisen työkalun huoleksi.

Uudenlainen valoanturi kiihdyttää optisen datansiirron nopeuden jopa 10-kertaiseksi

Elektroniikka- ja materiaaliteknologiayhtiö TDK on esitellyt vallankumouksellisen uuden valoanturin, joka lupaa kiihdyttää optisen datansiirron nopeuden jopa kymmenkertaiseksi nykyisiin teknologioihin verrattuna. Kyseessä on Spin Photo Detector – niminen muunnoselementti, joka yhdistää optiikan, elektroniikan ja magneettisuuden täysin uudella tavalla.

Tämän piti olla melkein mahdotonta – Wi-Fi 7 tulee IoT-käyttöön

Synaptics on rikkonut odotuksia tuomalla Wi-Fi 7 -teknologian kevyisiin ja vähävirtaisiin IoT-laitteisiin. Yhtiön uusi Veros-sarjan piiri tarjoaa huippunopeuden, matalan latenssin ja monipuolisen yhdistettävyyden, mikä avaa uusia mahdollisuuksia älylaitteille.

Uusi eSIM tulee Telenorin IoT-verkkoon

Telenor IoT ottaa käyttöön uuden sukupolven SGP.32-eSIM-standardin syksyllä 2025, vahvistaen asemaansa edelläkävijänä teollisen IoT-yhteyksien hallinnassa. Uusi standardi tuo merkittäviä parannuksia skaalautuvuuteen, hallinnan helppouteen ja energiankulutuksen optimointiin verrattuna aiempiin eSIM-ratkaisuihin.

Olisiko UWB parempi kuulokkeisiin kuin Bluetooth?

UWB-teknologia, joka lähettää dataa nopeina purskeina erittäin laajalla taajuusalueella (3,1–10,6 GHz), tarjoaa useita etuja perinteiseen Bluetoothiin verrattuna. Siinä missä Bluetoothin parhaatkin koodekit, kuten aptX Lossless ja LDAC, jäävät 1–1,2 megabitin sekuntinopeuksiin, UWB voi teoriassa tarjota yli 100 Mbps siirtonopeuden jopa 10 metrin säteellä.

Click-lisäkortti tarkkaan moottorinohjaukseen

MIKROE on julkaissut uuden Power Step 2 Click -lisäkortin, joka tuo erittäin tarkan ja tehokkaan moottorinohjauksen osaksi mikroBUS-ekosysteemiä. Uutuus sopii vaativiin sovelluksiin, kuten robotiikkaan, lääkintälaitteisiin, antennien suuntaukseen sekä turvajärjestelmiin.

​Intelin uusi pomo laittaa tuulemaan – joka viides saa lähteä

Intel on ilmoittanut suunnittelevansa vähentävänsä jopa yli 20 prosenttia henkilöstöstään. San Francisco Chroniclen raportoimat vähennyksen olisivat samalla yhtiön historian suurin irtisanomisaalto.

Rekoistakin pitää tulla hiilivapaita

Maantiekuljetukset ovat elintärkeitä talouselämälle. Kuorma-autoilla kuljetetaan ruokaa, tarvikkeita, materiaaleja ja monia muita tavaroita mihin tahansa paikkaan. Vaikka keskiraskaiden ja raskaiden kuorma-autojen osuus maailman ajoneuvoista on vain neljä prosenttia, niiden osuus tieliikenteen hiilidioksidipäästöistä on 40 prosenttia, tehden niistä kasvihuonekaasupäästöjen päälähteen, joka on otettava huomioon pyrittäessä kohti hiilivapautta.

Lue lisää...

Kovaa käyttöä kestävät koneet voi ostaa palveluna

Kenttätyö vaatii kovia koneita – ja nyt ne saa palveluna. Panasonicin uusi Toughbook Mobile-IT As-A-Service (MaaS) -ratkaisu mullistaa tavan, jolla liikkuvaa työtä tukevat laitteet ja IT-palvelut hankitaan ja hallitaan. Ei enää isoja kertahankintoja, pitkiä IT-projekteja tai laitteiden elinkaaren miettimistä – nyt saat kaiken tarvittavan helposti ja kuukausimaksulla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: 6G
Oulussa 13.5.2025 (rekisteröidy)
Espoossa 14.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article