JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi. ECF

Esineiden internet perustuu usein paristokäyttöisiin laitteisiin, jotka osaavat kerätä tarvitsemansa energian ympäristöstään. Tähän on olemassa jo koko joukko pitkälle valmiita, modulaarisia alustoja, kuten ON Semiconductorin IDK.

Artikkelin on kirjoittanut ON Semiconductorilla IoT-strategian kehityksestä vastaava Pavan Mulabagal. 

Esineiden internetin toteuttaminen kasvattaa suosiotaan anturitekniikan uuden teknisen kehityksen ja nousevien tietoliikenneprotokollien ansiosta, jotka auttavat vauhdittamaan sen yleistymistä. IoT:n monialainen luonne vaatii laajaa osaamisvalikoimaa, joka voi olla haastavaa sellaisille organisaatioille, joilla on rajoittuneet resurssit tai kokemus laitteiden liittämisestä pilveen. Akunkesto ja laitteiden itsenäisyys voi olla toinen haaste, kun yritetään varmistaa IoT:n nopeaa käyttöönottoa eri liiketoiminta-alueilla.

IoT-solmut verkon reunalla, jossa datankeruu ja/tai aktuaattorien toiminta tapahtuu, ovat usein paristokäyttöisiä. Paristojen jatkuvan vaihtamisen epäkäytännöllisyys ja sen ylläpitokustannus estää monien IoT-sovellusten käytön. Etäisissä paikoissa sijaitsevat solmut entisestään pahentavat tätä ongelmaa.

IoT:n potentiaalisille käyttäjille ja ratkaisujen toimittajille onkin keskeistä ymmärtää liitäntätekniikat, jotka tuovat hyötysuhteeltaan tehokkaan toiminnan, kuten Bluetooth Low Energy eli BLE tai LWAN-tekniikat (Low Power Wide Area Network). Lisäksi innovatiiviset paristottomat anturit kuten ON Semiconductorin SPS-anturit (Smart Passive Sensors), jotka toimivat keräämällä UHF RF -energiaa, eliminoivat kaikki huolet paristojen elinkaaren hallinnan osalta. Ne mahdollistavat huoltovapaan toiminnan ja monitoroinnin myös hankalasti saavutettavissa kohteissa.

BLE-ekosysteemi

Bluetooth Low Energy -tekniikka on yksi suosituimpia tietoliikenneprotokollia älykodeissa, rakennusautomaatiossa, älykkäässä vähittäiskaupassa, digitaalisessa terveydenhuollossa ja muilla IoT-alueilla. Bluetooth on mukana lähes kaikissa älypuhelimissa ja tableteissa, ja protokollan parannukset tekevät siitä ihanteellisen käytettäväksi IoT-verkkojen reunalla.

BLE toi markkinoille idean pienten datapakettien lähettämisestä ja sen jälkeen unitilaan siirtymisestä, mikä pienentää dramaattisesti kokonaistehonkulutusta. Tämä toimintatapa on ihanteellinen anturisolmuissa, joissa jatkuvat datastriimit ovat tarpeettomia. Yhteydettömällä mallillaan, leveämpien kanavien, lyhyempien pakettien ja yksinkertaisemman ohjelmistopinon ansiosta BLE on saatu optimoitua energiatehokkuuden suhteen. IoT-paradigmaa edelleen auttaakseen tekniikkaan on tuotu uusia topologioita kuten broadcast, mesh ja vahvempia tietoturvaominaisuuksia kuten ”Man in the Middle” -suojaus ja AES-128 -salaus.

Viimeisin päivitys - Bluetooth 5 – oli iso askel eteenpäin IoT-toiminnallisuudessa ja suorituskyvyssä. Bluetooth 5 kasvattaa linkin huippudatanopeuden kahteen megabittiin sekunnissa ja kantaman 4-kertaiseksi, jolloin se yltää teoriassa jopa 300 metriin. IoT-sovellusten kannalta erityisen mielenkiintoista on kyky konfiguroida Bluetooth 5 -verkko mesh-tyyppiseksi sen sijaan, että verkossa tarvittaisiin keskeinen hubi tai reititin. Tämä kasvattaa mahdollista verkon kokoa ja peittoa dramaattisesti ja tekee verkosta paremmin pystyssä pysyvän.

On Semiconductorin Bluetooth 5 -sertifioidun SoC-moniprotokollapiirin RSL10:n unitilan ja vastaanoton tehonkulutus ovat alan alhaisimmat, joten se on ihanteellinen paristokäyttöisiin BLE-sovelluksiin. Sulautettujen laitteiden standardissa ULPMark-testissä (https://www.eembc.org/ulpmark/index.php) piiri kirjasi vaikuttavasti yli 1000 pisteen lukeman. Cortex-M3 -ydin yhdessä 32-bittisen vähävirtaisen DSP-ytimen kanssa, laajalla syöttöjännitealueella, sulautetulla Flash-muistilla ja ultrapienellä koteloinnilla RSL10 tuo suunnittelijan käyttöön joustavuutta.

Älykkäät passiiviset anturit avaavat uusia IoT-mahdollisuuksia

On Semiconductorin SPS-tekniikka on täysin langaton sekä datan että minimaalisen tarvittavan virrantarpeen suhteen, joten se laajentaa edelleen ultravähävirtaisen toiminnan ja käyttömukavuuden konseptia.

Kuva 1: SPS-teknologia on täysin paristototon ja langaton.

SPS-tagit voivat monitoroida ympäristöparametreja kuten lämpötilaa, painetta ja kosteutta, jotka ovat tärkeitä monissa IoT-sovelluksissa. Ne sisältävät ultraohuen IC-piirin, joka hallitsee virransyöttöä, RF-liitäntää ja anturitoimintoja ilman, että näihin tarvitaan mikro-ohjainta. Nämä laitteet keräävät tarvitsemansa virran UHF-alueen RF-signaaleista, joten niiden toiminta edellyttää vain sitä, että RF-lukija tuodaan tagin lähelle.

Pienen kokonsa ansiosta edulliset SPS-tagit lupaavat mullistaa koko IoT:n mahdollistamalla anturoinnin aiemmin vaikeapääsyisillä alueilla. Ne ovat erityisen käyttökelpoisia alueilla, joilla paristokäyttö ja niiden vaihtaminen on epäkäytännöllistä, kuten esimerkiksi seiniin tai lattioihin integroituina.

Kuva 2: SPS-teknologia mahdollistaa aivan uuden lähestymistavan IoT-anturointiin.

SPS-tagit ovat täysin turvallisia käytettäviksi potilaaseen kiinnitettävissä lääketieteen sovelluksissa ja niiden alhainen hinta takaa sen, että niitä voidaan käyttää suuren skaalan kertakäyttöisissä sovelluksissa, kuten ruokakuljetusten monitoroinnissa. Kertakäyttöisissä sovelluksissa se, etteivät SPS-tagit tarvitse paristoa säästää sekä kustannuksia että ympäristöä, kun paristoista ei tarvitse hankkiutua eroon.

Auttava käsi IoT-kehitykseen

Parempi energiatehokkuus, kustannussäästöt ja kasvava liikevaihto toteutuvat niillä aloilla, jotka ottavat IoT:n omakseen. Monet organisaatiot, jotka näkevät IoT:n potentiaalin, odottavat kuitenkin yhä kentän laidalla. Tämä johtuu osin jyrkästä oppimiskäyrästä, joka tulee toimivan IoT-ratkaisun rakentamisen vaatimien tekniikoiden laajuudesta.

Vaikka erityishaasteet riippuvat kulloisestakin sovelluksesta, niihin sisältyvät luultavasti oikean verkkoyhteyden valinta, anturointi, aktuaattorit, tehonhallinta sekä pilvipalvelujen ja datan turvallisuuden ratkaisut. Eri vaihtoehtojen nopean kokeilun mahdollistama alusta on korvaamaton, kun halutaan saavuttaa erilaisten toiminnallisten lohkojen optimaalinen valikoima. Näin voidaan saavuttaa sovelluksen tavoitteet.

Jo luonteensa takia IoT on joustava ja jokaisen menestyksekkään kehitystyökalun täytyy vastata tähän joustavuuteen, jotta suunnittelijat voivat räätälöidä suunnittelunsa ja yhdistää laitteiston ja ohjelmiston siten, että sovelluksen tavoitteet täytetään yhdessä integroidussa kehitysympäristössä.

ON Semiconductorin palkittu, modulaarinen, solmusta-pilveen -protoalusta IoT Development Kit (IDK) on erittäin joustava ja mahdollistaa erilaisten IoT-käyttötapausten helpon kehittämisen. IDK tarjoaa monta tapaa liittää sovellus verkkoon sekä erilaisia anturi- ja aktuaattorivaihtoehtoja, jotka tuovat käyttäjälle joustavuuden räätälöidä ratkaisu oman liiketoiminta-alueen vaatimusten mukaisesti. Kattava alusta mahdollistaa laitteiden kehityksen ”laitteesta pilveen” suoraan paketista ja se pitää sisällään IDE-ympäristön, useita pilviliitäntävaihtoehtoja ja yli 40 erilaista käyttötapausta, joiden pohjalta asiakkaat voivat rakentaa omat ratkaisunsa.

Kuva 3. ON Semiconductorin IDK on monipuolinen ja modulaarinen alusta.

IDK:n pääprosessointielementti on ON Semiconductorin NCS36510, joka on vähävirtainen, täysin integroitu SoC-järjestelmäpiiri, joka pitää sisällään tehokkaan 32-bittisen Arm Cortex-M3 -prosessorin, ja siihen liittyvät muistit ja oheislaitteet.

Pääkantakorttiin voidaan liittää laaja valikoima tytärkortteja (shields) toiminnallisuuden laajentamiseksi. Verkkoliitäntään suunnittelijat voivat valita tytärkortteja erilaisille langattomille ja kiinteille protokollille, kuten BLE, Wi-Fi, 802.15.4 (ZigBee, Thread), Sigfox, CAN-väylä ja ethernet. Antureille on lisäkortteja, joiden mukana tulee anturit lämpötilalle, liikkeelle, kosteudelle, ympäröivälle valolle, paineelle ja erilaisille biomuuttujille. Lisäksi aktuaattoritoiminta voidaan lisätä harjattomilla askelmoottoreilla, ja lediajurikorteilla.

SPS-lisäkortti nostaa IDK:n arvoa, sillä se mahdollistaa datankeruun paristottomilla langattomilla antureilla. Näin voidaan mitata lämpötilaa, kosteutta ja painetta verkon reunalla hyvin vaivattomasti. Alustaa laajennettiin vähän aikaa sitten uudella monianturikortilla ja mobiilisovelluksella. Uusi tytärkortti yhdisti aiemmin lanseeratut IDK-tytärkortit, mikä mahdollistaa useiden IoT-sovellusten nopean prototypoinnin, oli kyse sitten hyvinvointi-, teollisuus-, älykoti- tai logistiikkasovelluksesta.

IDK-dokumentaatio on kattava ja pitää sisällään piirikaaviot, PCB-sijoittelu- ja Gerber-tiedostot, joiden avulla suunnittelu voidaan nopeasti viedä konseptista tuotantoon.

Yhteenveto

IoT tarjoaa huikeita mahdollisuuksia, joiden avulla organisaatiot voivat nostaa tuotteidensa arvoa ja kykyjä. Menestyksekkäät IoT-toteutukset perustuvat laajaan valikoimaan joskus tuntemattomia tekniikoita, mikä voi osoittautua haastavaksi erityisesti uusille markkinoille yrittäville yrityksille.

Kehitysalustat ja -työkalut voivat tarjota äärettömästi laajennettavan, pitkälle joustavan kehitysekosysteemin, joka auttaa sekä uusia että kokeneita suunnittelijoita. Yhdistämällä monia edistyneitä vähävirtaisia tekniikoita, kuten BLE:n ja SPS:n intuitiiviseksi paketiksi kuten IDK voi tuottaa riskittömän tavan, jolla kehittää nopeasti IoT-ratkaisun laitteisto ja ohjelmisto solmusta pilveen.

ON Semiconductor on sitoutunut tarjoamaan laajan valikoiman alhaisen tehonkulutuksen antureita sekä tehonhallinnan, ohjauksen ja verkkoliitännän ratkaisuja. Kattaviin kehitysalustoihin kuuluu vähävirtaisia ratkaisuja, jotka auttavat asiakkaita protoamaan relevantteja IoT-käyttötapoja nopeasti, lyhentämään markkinoille tuontiin kuluvaa aikaa ja julkaisemaan pitkällä akkukestolla varustettuja tuotteita.

 

IoT-laitteiden tietoturva on retuperällä

Viime syksynä Mirai-haittaohjelma valloitti tuhansia ja tuhansia valvontakameroita palvelunestohyökkäyksiä varten. Barr Groupin tuore kyselytutkimus osoittaa, että sulautettujen laitteiden suunnittelijat eivät vieläkään suhtaudu riittävän vakavasti laitteiden tietoturvaan.

Lue lisää...

Korteilla vauhtia IoT-kehitykseen

Sulautetun laitteen kehitys onnistuu useimmiten helpoiten valmiiden moduulien avulla. Nykyään niitä saa myös tehokkailla Apollo Lake -sarjan prosessoreilla varustettuna.

Lue lisää...
 
 
ETN_fi Windows 10 market share on desktop grows to 48.9 % as users finally abandon Win7. https://t.co/bor0A9nDCL
ETN_fi Elisa pilotoi privaattiverkkoa Ericssonin kanssa – kysyntä Suomessa kasvaa https://t.co/czaaWNGeeK
ETN_fi @ublox have acquired Rigado´s BLE modules. https://t.co/c7SwncnKvA
ETN_fi Efore sells the telecommunications business unit to Shenzhen Kexin. The decision also means that the joint venture… https://t.co/XM8qiDO8YE
ETN_fi Apple acquires Intel´s modem business. Another iPhone chip to be designed in-house. https://t.co/G86rLHV4yu


Sponsors



Advantech is a leader in providing trusted innovative embedded and automation products and solutions. Advantech offers comprehensive system integration, hardware, software, customer-centric design services, and global logistics support; Advantech has always been an innovator in the development and manufacture of high-quality, high-performance computing platforms.




Arm defines the pervasive computing that’s shaping today’s connected world. Realized in 125+ billion silicon chips, our device architectures orchestrate the performance of the technology that’s transforming our lives — from smartphones to supercomputers, from medical instruments to agricultural sensors, and from base stations to servers.




We offer high value-added engineering services, embedded systems and IoT as well as technical documentation solutions. Etteplan’s extensive offering covers all design engineering service needs for machinery, equipment and plants including embedded systems and IoT solutions.



Presentors


We offer custom, cost-effective solutions to help you fulfil your project. With our wealth of technology expertise, we can provide expert technical support and guidance at every stage of your design.




The number one COMPANY FACT about Altium is: Our Strategic Business Focus is Printed Circuit Board Design Software. Designers need tools that help them make the most of modern technologies, successfully manage projects, and deliver connected, intelligent products. We create the ECAD tools designers need.




congatec is a leading supplier of industrial computer modules using the standard form factors COM Express, Qseven and SMARC as well as single board computers and EDM services. congatec’s products can be used in a variety of industries and applications, such as industrial automation, medical, entertainment, transportation, telecommunication, test & measurement and point-of-sale.




DATA MODUL stands behind its claim as a worldwide leading supplier of professional “visual solutions” and is a reliable premier choice partner in the areas of display, touch, embedded and monitor solutions.




Since 1985, Digi International Inc. (Digi) has been a pioneer in wireless communication, forging the future for connected devices and responding to the needs of the people and enterprises that use them. Today, our IoT offering includes sensor-based solutions, a sophisticated platform for remotely monitoring device deployments of any size, anywhere, as well as professional design, implementation and certification teams to help you carry out your vision, no matter how large or small.



Microchip Technology Inc. is a leading provider of microcontroller, analog, FPGA, connectivity and power management semiconductors. Its easy-to-use development tools and comprehensive product portfolio enable customers to create optimal designs which reduce risk while lowering total system cost and time to market. The company’s solutions serve more than 130,000 customers across the industrial, automotive, consumer, aerospace and defense, communications and computing markets. Headquartered in Chandler, Arizona, Microchip offers outstanding technical support along with dependable delivery and quality.




For more than 80 years, Rohde & Schwarz has stood for quality, precision and innovation in all fields of wireless communications. The group relies on its expertise based on 20 years of experience in IT and network security.




Rutronik has developed from a “one-man-company” into one of the worldwide leading broadline distributors, employing more than 1,600. In the electronic components market, Rutronik currently ranks 11th worldwide and is the third largest European distributor. The product range includes semiconductors, passive and electromechanical components as well as embedded boards, storage technologies, displays and wireless products.




The Qt Company is responsible for Qt development, productization and licensing under commercial and open-source licenses. Qt is a C++ based framework of libraries and tools that enables the development of powerful, interactive and cross-platform applications and devices.



Exhibitors



Our focus is on industrial electronics and producing support services. The main product areas of Mespek are embedded modules, industrial computing, test & measurement modules and server management systems (KVM-switches). Besides our domestic customers we have clients also in several countries such as Benelux, China, Estonia, Ireland, Norway, Russia, Sweden and Switzerland.




Tritech offers standard products, design and support services, as well as custom solutions to the embedded and industrial IoT-markets. Partnering with leading technology companies, we deliver intelligent and connected systems that enable our customers’ applications. We turn technology into business.


ECF template