Farnell element14:n Sudden Impact -suunnittelukisaan osallistujat kehittävät paraikaa asusteisiin kiinnitettäviä ja päällepuettavia urheilu- ja terveyslaitteita urheilijoiden, valmentajien ja treenaajien käyttöön. Tarkoituksena on tuottaa reaaliaikaisesti toimivia, harjoituksissa ja kisoissa mukana kulkevia laitteita.
Töiden viimeinen palautuspäivä oli 20. maaliskuuta, ja 12 kilpailijan joukosta monet ovat jo työn testausvaiheessa – he kiinnittävät protolaitteensa kehoonsa ja lähtevät kokeilemaan niiden toimivuutta radalle, kentälle ja rinteisiin.
Virranhallinta aiheuttaa osallistujille jatkuvasti uusia haasteita – etenkin koekäyttövaiheessa ongelmat tulevat erittäin selvästi esille. Laitteiden on kyettävä keräämään ja välittämään dataa pitkien jaksojen ajan ja reaaliaikaisesti – monien lajien kohdalla puhutaan yli viisituntisesta suorituksesta. Monille osallistujista juuri tästä vaatimuksesta suoriutuvien prototyyppien kehittäminen on haasteista vaikein.
Suunnittelijat kokeilevat erilaisia, sekä vakiintuneita että kokeellisia, virranhallintajärjestelmiä, joihin tutustutaan tarkemmin seuraavassa:
Bluetooth Low Energy
Usein ymmärretään, että Bluetooth 4.0 ja Bluetooth Low Energy tarkoittaisivat samaa asiaa, kuten Sudden Impact -kilpailija Hendrik Lipka totesi. Todellisuudessa nämä ovat kuitenkin kaksi toisistaan eroavaa protokollaa. Tämän Lipka havaitsi kypärään kiinnitettäviä, jalkapalloilijoille ja laskettelijoille tarkoitettuja iskuantureita ja sykemittareita kehittäessään.
Bluetooth 4.0 koostuu kolmesta erillisestä protokollamääritelmästä: Bluetooth classic (alkuperäinen protokolla), Bluetooth High Speed (Bluetooth 2.0:n myötä tullut uudistus) ja Bluetooth Low Energy - tai yleisemmin BLE. Vaikka BLE onkin Bluetooth 4.0 -määritelmän mukainen ja yhteensopiva BL4.0-laitteiden kanssa, BLE-laitteet eivät aina välttämättä toimi aiempien bluetooth-versioiden kanssa.
Bluetooth classic ja Bluetooth High Speed ovat keskenään samanlaisia tiedonsiirtoprosessia lukuun ottamatta, mutta BLE on täysin uusi protokolla, jolle sovellusten muuntaminen ei käy aivan ongelmitta. BLE on suunniteltu erittäin pienitehoisiin sovelluksiin, jotka siirtävät tietoa pienissä osissa purskeittain (jatkuvan yhteyden sijaan). Lipka huomasi, että BLE on suunniteltu nimenomaan tilatietojen (state information) siirtämiseen. Sykemittari siis tallentaa käyttäjän nykyisen sykkeen yhdeksi tilaksi ja määritetyn aikajakson suurimman ja pienimmän sykkeen kahdeksi erilliseksi tilaksi.
BLE riittää protokollaksi, jos urheilija tai valmentaja haluaa käyttää sykemittaria hälytysjärjestelmän tapaan eli ilmoittamaan, kun syke ylittää tai alittaa annetut raja-arvot. Jos tarkoituksena taas on seurata urheilijan sykettä jatkuvasti, BLE ei ole paras mahdollinen valinta. Siispä Lipkan on valittava joko toiminnallisuus tai käyttöikä. Samanlaisia valintoja elektroniikkasuunnittelijat ovat aina tehneet.
Qi-lataus
Sudden Impact -kilpailijoista virranhallinnan kanssa kamppailee myös Douglas Wong. Hän pyrkii ratkaisemaan virranhallinnan ongelman lataustekniikalla. Wongilla on työn alla jääkiekkoilijoille tarkoitettu, kypärään kiinnitettävä iskuntunnistin. Wong haluaa pitää järjestelmän säänkestävänä ja ergonomisena, joten hän on asentanut kypärään litiumpolymeeriakun, joka ladataan langattomasti Qi-laturilla.
Wireless Power Consortiumin kehittämästä Qi-standardista on tullut erittäin suosittu kannettavien laitteiden kehittämisessä. HTC, LG, Motorola ja monet muut merkittävät valmistajat ovat mukana Qi-standardin hyödyntämisessä, ja standardi onkin alkanut levitä laajalle asusteisiin kiinnitettävien terveyslaitteiden markkinoilla. Vaikka Qi-järjestelmä vaatiikin virransiirtoon latausalustan, kohteiden ei kuitenkaan tarvitse koskettaa toisiaan. Qi:n toimintaetäisyys on noin viisi senttiä ja yhdellä alustalla voi ladata useita laitteita samanaikaisesti.
Joukkueen huoltajille tämä tarkoittaa, että koko tiimin kypärien lataukseen tarvitaan vain muutama Qi-latausalusta ottelua ennen tai sen jälkeen. Logistisesti ajateltuna Qi on varsin yksinkertainen ja kätevä terveyslaitteiden latausratkaisu, mutta jopa Wongin kehittämän laitteen lataus saattaa olla Qi-latausalustalle liikaa. Qi-järjestelmän kaltaisten protokollien ura on nyt kuitenkin urkenemassa. Suuremman kokoluokan langattomien latausjärjestelmien kehityksen myötä iskut tunnistava kypärä onkin tulevaisuudessa mahdollisesti yhtä helppo ladata kuin matkapuhelin.
Tällä hetkellä langattomilla latausjärjestelmillä ja muilla uusilla virranhallintajärjestelmillä on kuitenkin vielä monia esteitä ylitettävänä. Farnell element14:n haasteiden myötä tämä on tullut erittäin selväksi. Vaikka Sudden Impact -haasteessa suunnittelijoidemme tielle tulevat esteet eivät välttämättä olekaan ylitsepääsemättömiä, niissä korostuu uuden, entistä ongelmattomammin toimivan tekniikan merkitys. Sitä tarvitaan, jotta peruskäyttäjät voivat kerätä ja välittää tietoja verkostoituneen yhteiskunnan vaatimusten mukaan – niin pelikentällä kuin arjessakin.
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.
Huom. Tämä on kolmas osa element14:n Sudden Impact -suunnittelukilpailua esittelevistä blogeista. Ensimmäinen osa: Päällepuettavat - ratkaiseva isku. Toinen osa: Kuinka mitata iskuja?
Virtaamamittaus on monissa laitteissa kriittinen mutta usein ongelmallinen toiminto. Perinteiset mekaaniset anturit kuluvat ja jäävät sokeiksi pienille virtausnopeuksille. Ultraäänitekniikkaan perustuvat valmiit moduulit tarjoavat nyt tarkan, huoltovapaan ja helposti integroitavan vaihtoehdon niin kuluttaja- kuin teollisuussovelluksiin.