logotypen
 
 

IN FOCUS

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Lue lisää...

Jos mikro-ohjain on varustetuttu edistyneillä analogiatoiminnoilla, voidaan säästää sekä korttialaa että järjestelmäkustannuksia paristokäyttöisissä sovelluksissa. Esimerkiksi sopii infrapunasäteilyä aistiva liikeilmaisin.

Turvallisuusjärjestelmien ja langattomien lääketieteen valvontalaitteiden kaltaisten sovellusten kehitystyössä on otettava huomioon monia tekijöitä suunnittelun onnistumisen varmistamiseksi. Näistä tekijöistä etenkin suunnittelun kompleksisuus ja tehonhallinta ovat tärkeässä asemassa akku- käyttöisten ja verkkoon liitettävien sovellusten suunnittelun yhteydessä. Mitä pidempää akun käyttöikää lopullinen sovellus vaatii, sitä pienempää täytyy sen tehontarpeen olla.

Tällaisten sovellusten tehovaatimusten täyttäminen luotettavissa ja pitkäikäisissä suunnitteluissa edellyttää, että suunnittelijat käyttävät pienikokoisia ja tehokkaita mikro-ohjaimia, jotka on varustettu älykkäillä ja kehittyneillä sisäänrakennetuilla ominaisuuksilla ja toiminnoilla. Tällaiset mikro-ohjainyksiköt pystyvät suorittamaan suurimman osan sovellukselle asetetuista tehtävistä, jolloin ulkoisten passiivikomponenttien tarve vähenee anturisolmujen suunnitteluissa ja joustavuutta ja helppokäyttöisyyttä saadaan lisättyä pienen tehonkulutuksen ja sisäänrakennettujen ominaisuuksien ansiosta.

Esimerkiksi suunniteltaessa paristokäyttöisiä anturisolmuja kodin turvajärjestelmien tapaisiin sovelluksiin, passiivinen infrapunaan (PIR) perustuva liikeilmaisin asennetaan usein kiinteistön sisä- ja ulkopuolelle. PIR-anturi havaitsee anturielementtien ”näkemät” muutokset infrapunasäteilyn määrissä, jotka vaihtelevat anturin edessä olevan kohteen lämpötilasta ja pintaominaisuuksista riippuen.

Kun ihminen kulkee anturin ja taustan välistä, anturi havaitsee ympäristön lämpötilan ja ihmiskehon lämpötilan välillä tapahtuvan muutoksen ihmisen etenemisen aikana. Se muuttaa tuloksena saatavan tulevan infrapunasäteilyn muutostiedon lähtöjännitteen (VPIR(t)) muutokseksi. Muut kohteet, joiden lämpötila on sama kuin taustalla, mutta jotka poikkeavat pinnan ominaisuuksiltaan taustasta, aikaansaavat sen, että anturi ilmaisee erilaisen säteilykuvion.

PIR-anturin lähtösignaalin tasot ovat tyypillisesti matalia ja alle 1 mV:n luokkaa. Liikkeen havaitseminen ja virheilmaisun välttäminen edellyttää analogiasignaalin vahvistamista ennen kuin AD-muunnin ottaa siitä näytteen. Tyypillisissä PIR- ratkaisuissa tämä saavutetaan käyttämällä useita suuren vahvistuksen omaavia operaatiovahvistinasteita, mikä puolestaan lisää suunnittelun kompleksisuutta, komponenttimäärää, tehon tarvetta, hintaa jne. Seuraavaksi tässä artikkelissa käydään läpi, miten pieniä ja tehokkaita mikro-ohjainyksiköitä käyttämällä edellä mainittuja ominaisuuksia saadaan suitsittua.

SUUNNITTELUN KOMPLEKSISUUS

Kun PIR-anturisolmujen suunnittelun perustana käytetään pienikokoisia mikro-ohjainyksiköitä, jotka on varustettu tarvittavilla ominaisuuksilla kuten ohjelmoitavalla vahvistinyksiköllä (PGA) varustetulla 12-bittisellä differentiaalisella AD-muuntimella, tarvitaan vähemmän ulkoisia komponentteja ja tilaa piirikortilla sekä säästetään materiaalikustannuksia. Ajatellaan esimerkiksi MickroE:n PIR Click -anturia.

Siinä on piirikortilla kaikki toimivan PIR-anturisolmun passiivikomponentit. Kortti perustuu operaatiovahvistinratkaisuun, joka sisältää AD-muuntimet, vastukset ja kondensaattorit, ja joka on helppokäyttöinen, heti toimiva ratkaisu prototyyppi- ja evaluointisovelluksiin.

Tyypillinen kokoonpano prototyypin tekoa varten saadaan, kun käytetään PIR Click -korttia yhdessä Microchipin Curiosity Nano Base for Click Boards- ja Curiosity Nano Evalution Kit - tuotteiden kanssa. PIR-anturisolmuratkaisussa voidaan hyödyntää Microchipin 12-bittisellä differentiaalisella AD-muuntimella ja PGA-vahvistimella varustettua ATtiny1627-mikro-ohjainta.

Ulkoisten komponenttien määrää voidaan merkittävästi vähentää, kun ei tarvita ulkoista operaatiovahvistinta signaalin vahvistamiseen. Sen lisäksi ulkoisen AD- muuntimen käyttäminen mahdollistaa useiden muiden passiivisten komponenttien kuten vastusten ja kondensaattorien pois jättämisen.

Käyttämällä edellä mainitun kaltaista mikro-ohjainyksikköä PIR Click -kortin pinta-alaa saadaan pienennettyä merkittävästi. Huomautettakoon, että tässä esimerkissä modifikaatioiden perustana on käytetty PIR Click - korttia, koska se on ollut käytännöllisempää kuin uuden piirikortin suunnittelu tarvittavine komponentteineen. Tämä modifioitu ratkaisu ei kuitenkaan kilpaile Click-korttien käyttö- tarkoituksen kanssa.

Yllä mainituilla modifikaatioilla sisäänrakennettua 12-bittistä differentiaalista AD-muunninta ja PGA-vahvistinta hyödyntämällä laitteisto- ja piirikorttisuunnittelu saadaan selkeäksi ja kompaktiksi, koska laitteiston suunnittelussa ei tarvitse ottaa huomioon ulkoisten komponenttien sijoittelun tuomia haasteita. Lisäksi ohjelmistot ja laiteohjelmistot saadaan kompakteiksi ja tehokkaiksi, kun suuri osa tehtävistä hoituu mikro-ohjaimessa. Ajastus ja synkronointi ovat myös helpompia hallita.

Kun anturisolmun suunnittelussa suuri osa laitteiston kompleksisuudesta siirretään mikro-ohjain- yksikköön ja keskusyksikköön laiteohjelmistolla ohjattavaksi, muutosten tekeminen ja toimintojen lisääminen kehitystyön aikana muodostuu hyvin joustavaksi, eikä aikaa tarvitse kuluttaa piirikortin sijoittelun (layout) uudelleen suunnitteluun, jolloin säästetään sekä suunnitteluun kuluvassa ajassa että kustannuksissa.

Samalla saadaan myös lisää joustavuutta muiden tekijöiden kuten tehonhallinnan koodaamiseen. Helposti parametriasetuksia muuttamalla voidaan suunnitteluvaiheessa sovelluskoodia muuttamalla joko lisätä toimintoja tai optimoida koodia tehonkulutuksen vähentämiseksi. Koodia voidaan myös optimoida ympäristöolosuhteiden vaikutuksen eliminoimiseksi esimerkiksi tilanteissa, jossa ympäristön lämpötilan yli 30 asteeseen anturit tulkitsevat muutoksen ihmisen läsnäoloksi. Toisena esimerkkinä toiminnallisuuden lisäämisestä voisi olla koneoppimisen lisääminen liikekuvioiden tunnistamista varten ja järjestelmän opettamiseksi erottamaan, mikä on pelkkää kohinaa tai esimerkiksi erottamaan ihmisen liikkumisen eläimen liikkumisesta.

Liikkeen ilmaisun sovelluksissa, joissa käytetään PIR-antureita ja mikro-ohjainyksikköjä kuten ATtiny1627-piiriä, suunnittelutyö painottuu laitteiston suunnittelun sijaan laitteiston ja ohjelmistoon koodaamiseen, koska suuri osa tarvittavasta toiminnallisuudesta on sisäänrakennettuna mikro-ohjaimeen. Näin suunnittelutyön määrä vähenee ja joustavuus lisääntyy.

TEHON HALLINTA

Langattomissa anturisolmuissa tehonkulutus on avainasemassa. Mitä pitempi on akun kesto, sitä pitempi on anturisolmun käyttö- ikä ja näin ollen myös koko anturiverkon muodostaman järjestelmän käyttöikä. Tämä pätee kaikkiin langattomiin anturijärjestelmiin. Kun kymmeniä, satoja tai tuhansia antureita on asennettu erilaisiin valvontatehtäviin, solmun katsotaan olevan toimintakelvoton tai toimivan virheellisesti, jos se kytkeytyy pois päältä.

Laajoissa anturijärjestelmissä pariston tai itse anturin vaihtaminen lisää ylimääräisiä kustannuksia loppukäyttäjälle ja samoin tapahtuu myös, jos järjestelmä on poissa käytöstä tai toimii puutteellisesti solmun ollessa kytkeytyneenä pois päältä. Tällöin epätoivottuja tapahtumia voi tapahtua ilman ilmoituksia. Mitä kauemmin paristo kestää, sitä parempi siis.

Mikro-ohjaimen lepotilojen ja nopean käynnistymisen ansiosta kukin anturisolmu voi kuluttaa niin vähän tehoa kuin mahdollista. Solmu voi olla lepotilassa ja käynnistyä nopeasti, kun liikettä havaitaan anturin ympäristössä tapahtuvien lämpötilan muutosten vuoksi, jonka jälkeen signaali prosessoidaan ja sen jälkeen solmu palautuu lepotilaan, jolloin paristokäyttöisen solun käyttöikää voidaan lisätä tarvitsematta vaihtaa paristoa.

Tehonkulutus riippuu sovelluksesta ja vaihtelee PIR-anturien kokoonpanosta, näytteenottonopeudesta ja suodatusparametreista riippuen, mitkä seikat vaikuttavat myös ilmaisuetäisyyteen ja -herkkyyteen.

Asettamalla nämä parametrit huolellisesti saadaan tehonkulutusta edelleen pienenemään niinä aikoina, jolloin sovelluksen kuormitus on vähäisintä. Älykkäillä ja edistyneillä sisäänrakennetuilla virran kulutusta ja tehonhallintaa parantavilla ominaisuuksilla ja toiminnoilla varustettuja pienikokoisia ja tehokkaita mikro-ohjaimia kuten ATtiny1627:ää käyttämällä saadaan lisättyä paristokäyttöisten verkkoon kytkettävien sovellusten käyttöikää samalla, kun suunnittelun kompleksisuus ja järjestelmän kokonaiskustannukset vähenevät ja sitä kautta tuotteen markkinoille pääsy nopeutuu.

Artikkeli on luettavissa uudesta ETNdigi-lehdestä täällä.

https://issuu.com/etndigi/docs/etndigi2_2021?fr=sNWU4MzE0NTQ5NDc

MORE NEWS

Tänä vuonna jo joka viides uusi auto kulkee sähköllä

Sähköautojen suosio jatkaa kasvuaan haasteista ja epäilyksistä huolimatta. Uusimpien tilastojen mukaan vuonna 2025 jo 18 % maailmanlaajuisista autokaupoista kohdistuu sähköautoihin – kolme kertaa enemmän kuin viisi vuotta sitten.

Microsoft lähti liikkeelle 50 vuotta sitten BASIC-tulkista

Microsoft juhlii tänä vuonna 50-vuotista taivaltaan, ja juhlan kunniaksi yhtiön perustaja Bill Gates julkaisi alkuperäisen ohjelmakoodin, joka käynnisti koko teknologiayrityksen – Altair BASIC -tulkin. Gatesin mukaan kyseessä on "siistein koodi, jonka olen koskaan kirjoittanut".

Rohde lisäsi tehoa EMC-mittauksiin

Rohde & Schwarz on julkaissut päivitetyn version ELEKTRA-ohjelmistostaan, joka tuo lisää tehoa ja automaatiota EMC-mittauksiin. Uusi ohjelmistoversio tukee kaikkia ajankohtaisia EMC-standardeja eri toimialoilla – mukaan lukien kaupallinen elektroniikka, autoteollisuus, langattomat järjestelmät, puolustus ja ilmailu.

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Tamperelaissiru purkaa useampia audiovirtoja kuin mikään muu prosessori

Tamperelainen VLSI Solution on julkaissut uuden sukupolven audioprosessorin, joka asettaa uudet standardit äänenkäsittelylle sulautetuissa järjestelmissä. VS1073-uutuuspiiri pystyy purkamaan ja käsittelemään enemmän äänenpakkausmuotoja kuin mikään muu prosessori markkinoilla – mukaan lukien uudet tuetut formaatit kuten ALAC, DSD, Opus ja AC-3.

Uusi LUMI-supertietokone yllättää: kylkeen tulee kvanttitietokone

Suomeen rakennetaan maailman tehokkainta tekoälysupertietokonetta, ja sen rinnalle kehitetään nyt myös täysin uusi kvanttilaskenta-alusta. LUMI AI Factory -hankkeen johtaja Pekka Manninen vahvistaa, että uusi huippuluokan laskentaympäristö käynnistyy keväällä 2027.

Samsungin uusin tuo tekoälyn jäässä oleville tablettimarkkinoille

Tablettimarkkinat hakevat suuntaa, mutta Samsung uskoo tekoälyyn. Yhtiö julkaisi 2. huhtikuuta uuden Galaxy Tab S10 FE -sarjan, joka tuo älykkäät ominaisuudet yhä useamman käyttäjän ulottuville. Vaikka markkina kokonaisuudessaan junnaa lähes paikallaan, Samsung pyrkii herättelemään sitä AI-pohjaisella tuottavuudella ja kevyellä muotoilulla.

Trumpin tullit aiheuttavat suurta epävarmuutta puolijohdealalla

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on ilmoittanut uusista tullipolitiikoista, jotka uhkaavat horjuttaa puolijohdeteollisuuden globaaleja toimitusketjuja. Trumpin hallinto on määrännyt 10 prosentin perustullin kaikkiin tuontituotteisiin ja jopa 32 prosentin tullit valikoiduille maille, kuten Taiwanille. Vaikka Taiwanin puolijohteet ovat toistaiseksi tullivapaita, alan toimijat elävät epävarmuudessa mahdollisista tulevista muutoksista.

Maailman ensimmäisessä MEMS-kompassissa ei ole liikkuvia osia

Ranskalainen teknologiayritys SBG Systems on esitellyt maailman ensimmäisen MEMS-pohjaisen gyrokompassin, joka kykenee määrittämään suunnan ilman GNSS-apua ja täysin ilman liikkuvia osia. Tämä inertianavigoinnin läpimurto avaa uuden luvun tarkassa ja kompaktissa paikannuksessa, erityisesti merenkulun ja robotiikan sovelluksissa.

Cadence demosi eurooppalaisvoimin kehitettyä ajoneuvojen SoC-piiriä

Euroopassa pitäisi vähentää riippuvuutta sekä kiinalaisesta että amerikkalaisesta tekniikasta. Muutaman viikon takaisilla Nürnbergin Embedded World -messuilla nähtiinkin tähän suuntaan kasvavia versoja. Esimerkiksi Cadence ja saksalainen Dream Chip Technologies esittelivät uuden sukupolven älykkään SoC-järjestelmäpiirin ajoneuvosovelluksiin.

LUMI-tekoälytehdas on yksi ensimmäisiä Euroopassa

LUMI-tekoälytehdas avaa uuden luvun eurooppalaisessa tekoälyn kehityksessä yhdistämällä huipputeknologian, asiantuntijuuden ja yhteistyön ainutlaatuiseksi kokonaisuudeksi. Tekoälyhubin fyysiset tilat sijoittuvat Espoon Otaniemeen Aalto-yliopiston yhteyteen, ja laskennan ydin toimii Kajaanissa, missä nykyinen LUMI-supertietokone tarjoaa maailmanluokan suorituskykyä tekoälykehitykselle.

Jyväskylän ylioppilaskylään maailman nopein opiskelijanetti

Kotimainen valokuituyhtiö Lounea toteutti Jyväskylän yliopiston ylioppilaskunnan Soihtu-asuntoihin huippumodernit nettiyhteydet. Opiskelijakylä nousi kerralla maailman kärkeen tarjoamalla asukkailleen poikkeuksellisen nopeat verkkoyhteydet. 

Painetun elektroniikan tutkija TactoTekin teknologiajohtajaksi

Oululaistaustainen elektroniikkayhtiö TactoTek on nimittänyt tekniikan tohtori Pälvi Apilon uudeksi teknologiajohtajakseen. Apilo on ollut osa TactoTekin asiantuntijatiimiä vuodesta 2018 ja toiminut viimeksi yhtiön ennakoinnin ja tutkimuksen johtajana.

Linuxista tulee parempi pelaajille

Linux-kernelin tuore 6.14-päivitys lupaa merkittäviä suorituskykyparannuksia Windows-pelejä pelaaville Linux-käyttäjille. Ytimeen on tuotu parannettu NTsync-ajuri, jonka ansiosta Wine- ja Proton-yhteensopivuuskerrosten kautta ajettavat pelit voivat hyötyä jopa satojen prosenttien teholisästä tietyissä tilanteissa.

Eficoden aprillijuttu oli hieno

Yli 600 koodaajan ohjelmistotalo Eficode päätti tänä vuonna aprillipäivän kunniaksi viedä kehittäjähuumorin uudelle tasolle julkaisemalla kuvitteellisen SUAMI-järjestelmän – Single Unified AI Metrics Indicator – joka mittaa kehittäjien tuottavuutta sielunmaiseman, eksistentiaalisen ahdistuksen ja astrologian avulla.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Taivuteltavien älypuhelimien markkina kutistuu ensimmäistä kertaa

Taivuteltavien älypuhelimien maailmanlaajuinen markkina kutistuu tänä vuonna ensimmäistä kertaa historiassaan, kertoo Counterpoint Researchin tuore ennuste. Vuonna 2025 odotetaan neljän prosentin laskua, mikä katkaisee segmentin tähän asti kasvaneen trendin.

Tekoäly havaitsee poikkeamat avaruudessa

AMD on julkistanut uuden avaruuskelpoisen järjestelmäpiirin, Versal AI Edge XQRVE2302:n. Se vie tekoälypäättelyn (AI inferencing) avaruuteen. Piiri on nyt saavuttanut Class B -luokituksen, joka perustuu Yhdysvaltain puolustusvoimien MIL-PRF-38535-standardin vaatimuksiin.

Julkinen Wi-Fi altistaa hakkereille – silti miljoonat ottavat riskin

Julkiset Wi-Fi-verkot löytyvät lähes jokaisesta kahvilasta, junasta ja lentokentältä. Ne houkuttelevat nopeaan nettiyhteyteen liikkeellä ollessa, mutta uuden globaalin tutkimuksen mukaan kyseessä on digitaalinen miinakenttä. Kyberturvayhtiö NordVPN:n teettämä kysely paljastaa, että 69 % matkustajista on huolissaan kyberuhkista matkan aikana – ja pelko on perusteltu.

Uudenlainen fotonitutka sopii moneen käyttöön

Belgialainen mikroelektroniikan tutkimusorganisaatio IMEC on kehittänyt uraauurtavan tutkajärjestelmän, joka voi mullistaa niin autoteollisuuden kuin terveydenhuollonkin tarkan havainnoinnin ratkaisut. Kyseessä on maailman ensimmäinen fotoniikkaan pohjautuva, koherenttiin signaalinjakeluun kykenevä 144 gigahertsin tutkajärjestelmä.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Lue lisää...

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article