ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ETNdigi-superbanner
2026  # megabox

IN FOCUS

3D-piirit pakottavat suunnittelun huomioimaan lämmön, tehon ja mekaniikan

3D-IC-arkkitehtuureihin siirtyville suunnittelutiimeille suorituskyvyn ja luotettavuuden jatkuva parantaminen tuo mukanaan tuttuja mutta yhä monimutkaisempia haasteita: miten hallitaan tehonkulutusta, poistetaan lämpöä ja otetaan huomioon erilaisten fysikaalisten ilmiöiden monimutkainen vuorovaikutus pinotuissa rakenteissa?

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

ETN

Oct Nov # TME square
TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

OPINION

Kuinka mitata iskuja?

Tietoja
Julkaistu: 25.02.2015
  • Suunnittelu & ohjelmointi

Sudden Impact -haaste on täydessä vauhdissa ja kisaan osallistuvat kehittävät erilaisia laitteita urheilukäyttöön. Päävammat ja sisäiset vammat ovat kaksi eniten puhuttanutta aluetta, mutta miten suunnitteluinsinöörit voivat “mitata” näiden vammojen vaikutusta?

Miten “vaikutus” määritellään ja mitä ovat sen rajat? Nämä ovat vain osa kysymyksistä, joita kisaan osallistuvien pitää ratkaista jo ennen kuin ryhtyvät toteuttamaan omia innovaatioitaan.

Sudden Impact -finalistit ovat kaikki eri puolilta maailmaa. Yksi heidän avaintehtäviään on varmistaa, että suunnittelut vastaavat kotimaan standardeihin, joilla vammat ja niiden mittaaminen määritellään. Kilpailijat huomasivat nopeasti, että ennen kuin ideat viedään käytäntöön, suunnittelujen täytyy olla tieteellisten ja lääketieteellisten sääntelyjen mukaisia, jotta kaikki tuotettu diagnostiikka olisi tarkkaa ja muuttumatonta. Viimeksimainittu on erittäin tärkeää valmistajille ja urheilijoille, jotka nojaavat näiden käsintehtyjen laitteiden tuottamaan dataan.

Toisin sanoen suunnittelijoidemme täytyy varmistaa, etteivät heidän ratkaisunsa tuota käyttäjille väärää informaatiota vammoista. Virheellisellä informaatiolla voisi olla vakavia seurauksia, erityisesti mikäli vammaa ei havaita tarkasti ja oikein.

Päävammojen kriteerit: jalkapalloilijat ja hiihtäjät

Saksalaissyntyisen Henrdik Lipkan suunnittelu on suunnattu hiihtäjille ja jalkapalloilijoille. Sillä on kaksi keskeistä funktiota: monitoroida urheilijan sykettä harjoituksen aikana ja toisaalta monitoroida kypärään asennettuna iskuja kilpailujen ja ottelujen aikana. Hendrikin tutkimus laitetta varten keskittyi biologiaan ja lääketieteeseen ja tätä kautta hän löysi HIC-päävammakriteerit (Head Injury Criterion), kuten ne yleisesti tunnetaan.

HIC:tä käytetään havaitsemaan kiihdytyksen ja pysähtymisen voima ja kesto päähän kohdistuvan iskun hetkellä. Siitä on tullut suosittu tapa testata urheilu- ja turvavälineiden kestävyyttä ja turvallisuutta.

HIC-kaavio käyttää kiihtyvyyskäyrää keskimääräisen kiihtyvyyden laskemiseen tiettynä ajanjaksona. Tämä on yleensä 15 millisekuntia, mutta aika voi vaihdella kolmesta millisekunnista aina 36 millisekuntiin asti. Maksimiarvo lasketaan koko aikajakson ajlata, jotta voidaan määritellä päähän kohdistuneen iskun kiihtyvyysvoima. Mielenkiintoista on se, että kaavioon voidaan vaihtaa muita muuttujia niin, että sitä voidaan hyödyntää myös muualle vartaloon osuvien iskujen analysointiin. Yhdessä käytännön esimerkissä HIC-kaaviolla voitiin havaita nopea hidastuminen kahden jalkapalloilijan välisessä törmäyksessä pelin aikana.

Vaikka HIC-kaavio näyttäisi sopivan Hendrikin suunnitteluun täydellisesti, hän on myöntänyt että teoria on osin ongelmallinen. Analog Devicesin ADXL-sarjan kiihtyyvyysanturi tekee vain 800 tai 1600 mittausta sekunnissa, joten haluttu mittaustarkkuus on paljon vaikeampi saavuttaa. Ihanteellisessa tapauksessa mittaukset tehtäisiin kerran millisekunnissa, jotta kokonaiskiihtyvyys tiettynä ajanjaksona voitaisiin helposti laskea yksinkertaisilla kerto- ja jakolaskuilla.

Niinpä Hendrikin suurin haaste on ohjelmoida kypäränsä laskemaan kiihtyvyys nopeasti ja riittävän tehokkaasti ilman, että toiminta-aika akkuteholla lyhenisi liikaa.

Peräkkäiset aivotärähdykset kontaktilajeissa

Kas Lewis Kanadasta on yksi Sudden Impact -finalisteista. Hänen ideassaan kypärä mittaa sydämensykettä, sydänkohtauksia ja aivotärähdyksiä. Vaikka kisan aikana esitettiin useita kypäriä, Kasin idea erottui joukosta, koska se kykeni mittaamaan toistuvia iskuja päähän eli peräkkäisiä aivotärähdyksiä.

Vaikka yksittäisillä iskuilla on ajateltu olevan pitkäaikainen vaikutus aivoihin, ollaan yleisesti samaa mieltä siitä, että peräkkäiset aivotärähdykset ovat paljon vaarallisempia, koska ne eivät annan aivoille tarpeeksi aikaa palautua yhdestä iskusta ennen seuraavaa. Siten Kasin kehittämä kypärä sopii parhaiten kontaktilajeihin kuten jalkapallo, jossa vammat ovat yleisiä ja niillä voi olla pitkäaikaisia seurauksia pelaajalle.

Kasin suunnitteluun sisältyy lämpötila-anturi, joka havaitsee epänormaalit ruumiinlämpötilat, sekä kaksi erillistä kiihtyvyysanturia, joilla yksittäisten aivotärähdysten vakavuutta voidaan monitoroida hyvin tarkasti. Laitteeseen kehitettiin myös monitorointi- ja raportointiominaisuudet käyttämällä CC3100-piiriä yhdessä MSP430F5529-mikro-ohjaimen kanssa reaaliaikaisen informaation keräämiseen ja lataamiseen pilvipohjaiseen järjestelmään kuten Plot.ly.

Mutta, kuten Hendrik, myös Kas kohtaa useita haasteita, koska tiedeyhteisö ei ole vielä täysin määritellyt sitä miten peräkkäisten aivotärähdysten vaikutus pitäisi mitata. Lääketieteen ammattilaiset myöntävät, että näiden vammojen diagnostisointia ja monitorointia koskeva tutkimus on vielä kesken.

Perinteisten aivotärähdysten ohdalla tiedämme tärkeimmät oireet - muistinmenetykset, päänsäryt - sekä työkalut jotka helpottavat diagnostista testaamista kuten magneetti- ja röntgenkuvaus. Vielä ei ole kuitenkaan tarkasti tiedetä peräkkäisten aivotärähdysten ominaispiirteitä, joten Kasin täytyy hyvin tarkkaan harkita, riittääkö pelkkä vamman yksinkertainen monitorointi.

Tarve joustaville suunnitteluille

Tekniikan suunnitteleminen vastaamaan lääke- ja terveyssektoreiden vaikutus- ja vammakriteereitä on jatkuva puheenaihe ammattilaisten kesken, ja on ollut sitä jo useiden vuosien ajan. Hendrikin ja Kasin kohtaamat haasteet ovat todellisia esimerkkejä siitä, miten näitä keskusteluja pitää käydä jos haluamme, että suunnittelijat yrittävät ratkoa oikeita käytännön ongelmia uusilla ja innovatiivisilla ratkaisuilla.

Ennen kuin potilaiden tilasta on päästy pätevään lääketieteelliseen nälemykseen, suunnittelijoiden ratkaisujen täytyy olla joustavia niin, että ne mukautuvat muutoksiin lääketieteellisissä standardeissa, joista ei olla vielä päästy sopuun. Tämä on yksi vaikeita kysymyksiä, joihin Sudden Impact -finalistiemme pitää vastata. Seuraavassa blogissa tutkimme, miten paljon nämä kompromissit vaikuttavat suunniteltavien laitteiden toiminnallisuuteen.

Kirjoittaja Christian DeFeo on Farnellin 260 tuhannen suunnittelijan ja tekniikasta kiinnostuneen element14-verkkoyhteisön innovaatiojohtaja. Vastikään hän veti Beyond the Phone -haastetta, jossa element14-jäsenet keittivät langattomia lääketieteen laitteita. Tällä hetkellä hän toimii Sudden Impact -suunnittelukilpailun johtajana.

“Sudden Impact” Wearable Design Challenge -kilpailun verkkosivut.

Huom. Tämä on toinen osa element14:n Sudden Impact -suunnittelukilpailua esittelevistä blogeista. Ensimmäinen osa löytyy täältä.

MORE NEWS

Siemens tuo sirujen tuotantotestauksen PCIe- ja USB-väyliin

Puolijohteiden monimutkaistuessa niiden tuotantotestaus vie yhä enemmän aikaa ja rahaa. Siemens pyrkii ratkaisemaan ongelman uudella Tessent Silicon Executable -ohjelmistolla, jonka avulla sirujen testikuvioita voidaan suorittaa suoraan nopeiden PCIe- ja USB-liitäntöjen kautta. Ratkaisu tuo samat testit piirin suunnittelusta tuotantolinjalle ja valmiiseen järjestelmään.

Mikro-ohjaimen rajat murtuvat – tekoälylle satoja megatavuja muistia

Mikro-ohjainten ja sovellusprosessorien välinen raja alkaa hämärtyä. Synaptics on esitellyt yhteistyössä Googlen kanssa uuden Astra SR200 -piirisarjan, joka tuo mikro-ohjaimeen tehokkaan tekoälykiihdyttimen ja jopa satoja megatavuja DRAM-muistia. Tavoitteena on ajaa aiemmin Linuxia ja erillistä muistia vaatineita tekoälysovelluksia pienissä, vähän energiaa kuluttavissa laitteissa.

Datakeskusten energiantarve puhutti Energiamessuilla

Datakeskusten kasvava sähkönkulutus, energian varastointi ja teollisuuden sähköistyminen nousivat keskeisiksi aiheiksi Tampereella järjestetyillä Energiamessuilla. Kolmipäiväinen tapahtuma kokosi yhteen 7800 energia-alan ammattilaista ja asiantuntijaa.

Tämä työkalu löytää virheet, jotka jäävät testeissä piiloon

Sulautettu järjestelmä voi läpäistä kaikki testit ja sisältää silti virheitä, jotka aiheuttavat ongelmia vasta todellisessa käytössä. Ruotsalainen Percepio pyrkii löytämään tällaiset piilevät ongelmat ennen tuotteiden päätymistä asiakkaille. Nyt tekniikka on tuotu myös Zephyr-reaaliaikakäyttöjärjestelmän kehittäjien ulottuville.

Renesas vaihtaa flashin MRAM-muistiin uusissa ohjaimissaan

Renesas ottaa merkittävän askeleen 32-bittisten mikro-ohjaintensa kehityksessä. Uudet RX74M- ja RX74N-piirit ovat RX-perheen ensimmäiset 22 nanometrin prosessilla valmistettavat mikro-ohjaimet, joissa perinteinen sulautettu flash-muisti on korvattu MRAM-muistilla. Samalla kellotaajuus nousee 600 megahertsiin, mikä on yli kaksinkertainen edeltäjiin verrattuna.

60 gigahertsin tutkat voidaan testata ilman mittauskammiota

Millimetriaaltotutkien tuotantotestaus voi jatkossa onnistua ilman suuria ja kalliita kaiuttomia mittauskammioita. Japanilaiset Anritsu ja Candox Systems ovat osoittaneet, että 60 gigahertsin tutkien mittaukset voidaan tehdä lähikenttäanturilla siten, että tulokset vastaavat riittävän hyvin virallisissa hyväksyntätesteissä käytettäviä kaukokenttämittauksia.

Yksi verkkopyyntö voi riittää palvelimen kaappaamiseen

Kahdesta kriittisestä PHP-haavoittuvuudesta voi muodostua vakava uhka valtavalle määrälle verkkosivustoja ja verkkokauppoja. PHP2Shell-nimellä tunnetut haavoittuvuudet saattavat mahdollistaa palvelimen kaappaamisen yhdellä verkkopyynnöllä ilman käyttäjätunnuksia tai salasanaa. Korjauspäivitykset on jo julkaistu, mutta suuri määrä palvelimia käyttää edelleen vanhoja PHP-versioita.

Nokian Hotard: Tekoälyverkkojen kysyntä ylittää jo tarjonnan

Toimitusjohtaja Justin Hotard ei usko tekoälyinfrastruktuurin kysynnän jäävän lyhytaikaiseksi kasvupiikiksi. Nokian myynti tekoäly- ja pilviasiakkaille kasvoi kolmannella neljänneksellä 123 prosenttia. Yhtiö ennustaa optisten verkkojen ja IP-verkkojen yhteenlasketun liiketoiminnan kasvavan ensi vuonna jopa 30 prosenttia.

Lovable vie vibekoodauksen yritysten omiin pilviin

Ruotsalainen AI-yhtiö Lovable haluaa tehdä vibekoodauksesta yritysten tuotantokelpoisen ohjelmistokehityksen työkalun. Uuden Deploy on AWS -ratkaisun avulla tekoälyllä luodut sovellukset voidaan ajaa yrityksen omassa pilviympäristössä. Ensimmäisten suurasiakkaiden joukossa on Deutsche Telekom.

Donut Labin kylmätestissä kovat tulokset

Donut Labin kiinteän elektrolyytin akku säilytti lähes 97 prosenttia kapasiteetistaan 30 asteen pakkasessa. VTT tekemässä testissä tulos saavutettiin ilman akun eristystä, lämmitystä tai aktiivista lämmönhallintaa. Tulos jää hieman CES-messuilla luvatusta 99 prosentista, mutta on poikkeuksellisen hyvä verrattuna perinteisiin litiumioniakkuihin.

Nokia lyhentää piirisuunnittelun kuukausista päiviin tekoälyllä

Nokia ottaa käyttöön Cadencen tekoälyagentteihin perustuvan suunnitteluympäristön, jonka avulla monimutkaisia piirisuunnittelun ja analyysin työvaiheita voidaan nopeuttaa jopa viisinkertaisesti. Cadencen mukaan aiemmin kuukausia vaatineita suunnittelukierroksia voidaan lyhentää päiviin.

Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön

Murata on kehittänyt maailman pienimmäksi kutsumansa NTC-termistorin. Uuden NCU01-sarjan komponentin mitat ovat vain 0,25 × 0,125 millimetriä. Niin pientä anturia on jo vaikea erottaa paljaalla silmällä.

Komponenttikauppa käy kuumana – Digikey kasvaa ja investoi

Elektroniikkakomponenttien jakelija Digikey kertoo kasvavansa tänä vuonna yli 50 prosenttia. Voimakkaan kasvun jatkuessa yhtiö investoi seuraavien 18 kuukauden aikana 100 miljoonaa dollaria jakelukeskuksensa kapasiteettiin ja automaatioon.

TI mittaa tekoälypalvelimen sähköhäiriöt nanosekunnin tarkkuudella

Tekoälypalvelimien GPU- ja prosessorikorttien tehonsyötössä voi esiintyä nanosekuntien mittaisia jännitehäiriöitä, jotka aiheuttavat toimintahäiriöitä ja pahimmillaan laitevikoja. Texas Instrumentsin uusi AD-muunnin tekee nämä häiriöt näkyviksi ja mahdollistaa niiden jatkuvan etävalvonnan.

600 megabittiä satelliitin sisällä

Satelliittien sisäinen tiedonsiirto vaatii nopeuden lisäksi poikkeuksellista luotettavuutta ja säteilynkestoa. STMicroelectronics on esitellyt uuden RHFLVDS42-vastaanotinpiirin, joka siirtää dataa jopa 600 megabitin sekuntinopeudella ja kestää avaruuden ankarat olosuhteet.

ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin

Brittiläinen CML Micro on julkistanut ISM-taajuusalueiden langattomiin laitteisiin tarkoitetun CMX90A002-tehovahvistimen. Uusi GaAs-pohjainen piiri tuottaa jopa 1,8 watin lähtötehon, ja sen kotelo vie 44 prosenttia vähemmän pinta-alaa kuin aiemmissa malleissa.

Tekoäly vauhdittaa piirisuunnittelun työkalumarkkinoita

Piirisuunnittelun työkalumarkkinat jatkavat vahvaa kasvuaan. SEMIn tuoreiden lukujen mukaan elektronisen suunnittelun markkinat kasvoivat toisella vuosineljänneksellä 12,2 prosenttia 5,71 miljardiin dollariin. Kasvun taustalla vaikuttaa myös tekoäly, joka lisää sekä uusien piirien suunnittelutarvetta että suunnittelutyökalujen suorituskykyä.

Kalliit muistit ajavat halvat älypuhelimet ahdinkoon

Älypuhelinmarkkinat ovat ajautuneet jyrkkään laskuun muistipiirien ja tallennusmuistien kallistumisen vuoksi. Tutkimusyhtiö Omdian mukaan maailmanlaajuiset älypuhelintoimitukset supistuivat heinä–syyskuussa peräti 20 prosenttia vuodentakaisesta. Erityisen kovaa hintapaine iskee edullisiin puhelimiin, joiden valmistuksessa katteet ovat jo ennestään pieniä.

Vastamelutekniikka haastaa kännyköiden RF-suodattimet

Brittiläinen Forefront RF tuo matkapuhelimiin vastamelukuulokkeista tutun periaatteen. Sen uusi RF-piiri muodostaa lähettimestä vastaanottimeen vuotavasta signaalista vastakkaisvaiheisen kopion, joka kumoaa häiriön. Näin useita kiinteitä RF-dupleksereita voidaan korvata yhdellä säädettävällä moduulilla.

Elektrobit vähentää käsityötä autojen ECU-koodissa

Elektrobit ja amerikkalainen Microchip Technology ryhtyvät yhteistyöhön autojen ECU-ohjainyksiköiden ohjelmistokehityksen nopeuttamiseksi. Tavoitteena on vähentää AUTOSAR-ohjelmistojen integrointiin liittyvää käsityötä ja tarjota autonvalmistajille entistä valmiimpia ohjelmistoalustoja.

2026  # mobox för megabox
Oct Nov   # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Reaaliaikainen moottorinsäätö irrotetaan prosessorin tehtävistä

ETN - Technical articleHumanoidirobottien servokäyttöjen on ohjattava nivelten liikkeitä tarkasti ja nopeasti. Samalla niiden mikro-ohjaimilta vaaditaan yhä enemmän tiedonsiirtoa, diagnostiikkaa ja muita järjestelmätason toimintoja. Ratkaisuna on erottaa aikakriittinen moottorinsäätö muista prosessorin tehtävistä ja siirtää se erillisen laitteiston hoidettavaksi.

Lue lisää...

OPINION

Googlen jätti-investointi: aika on kypsä uudelle ydinvoimalle

Googlen 13 miljardin euron investointi Suomeen on valtava uutinen. Vielä suurempi uutinen saattaa kuitenkin olla se, mitä investointi kertoo Suomen sähköntarpeesta. Tekoäly tarvitsee sähköä. Paljon sähköä, tasaisesti ja ympäri vuorokauden.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Siemens tuo sirujen tuotantotestauksen PCIe- ja USB-väyliin
  • Mikro-ohjaimen rajat murtuvat – tekoälylle satoja megatavuja muistia
  • Datakeskusten energiantarve puhutti Energiamessuilla
  • Tämä työkalu löytää virheet, jotka jäävät testeissä piiloon
  • Renesas vaihtaa flashin MRAM-muistiin uusissa ohjaimissaan

NEW PRODUCTS

  • Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön
  • 600 megabittiä satelliitin sisällä
  • ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin
  • Uusi anturi mittaa satojen ampeerien virtoja ilman mittausvastusta
  • Sama anturi mittaa korkeuden vuoristossa ja syvyyden veden alla
 
 

Section Tapet