ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ECF26 infobanner

IN FOCUS

Agenttinen tekoäly tarttuu RTL-verifioinnin tuottavuusongelmaan

Agenttinen tekoäly siirtää RTL-verifioinnin painopistettä yksittäisten työkalujen automatisoinnista koko työnkulun älykkyyteen. Siemens EDA:n tavoitteena on vähentää koordinointiin kuluvaa aikaa ilman, että suunnitteluinsinöörit menettävät kontrollin prosessista.

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

Jun # 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

TECHNICAL ARTICLES

Pienikin ohjainpiiri voi riittää

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 12.11.2021
  • Devices
  • Embedded

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

Windows 10 sai vuoden jatkoajan

Windows 10 virallinen tuki päättyi 14. lokakuuta 2025, mutta miljoonille vanhoille pc-koneille annettiin vielä lisäaikaa. Microsoftin kuluttajille suunnattu Extended Security Updates eli ESU-ohjelma tarjoaa Windows 10 -laitteille kriittiset ja tärkeät tietoturvapäivitykset 12. lokakuuta 2027 asti.

Jo lähes puolet uusista puhelimista tukee generatiivista tekoälyä

Generatiivinen tekoäly on nousemassa nopeasti älypuhelimien perusominaisuudeksi. Counterpoint Researchin tuoreen ennusteen mukaan GenAI-kykyisten älypuhelimien osuus maailman toimituksista kasvaa tänä vuonna 45 prosenttiin. Vuonna 2025 osuus oli 36 prosenttia, ja vuonna 2027 sen arvioidaan nousevan jo 52 prosenttiin.

Halpa koodi oli vain välivaihe

Tekoäly lupasi tehdä ohjelmistokehityksestä halvempaa. Nyt koodia syntyy enemmän kuin koskaan, mutta Gartner varoittaa toisesta suunnasta. Kun koodin generoimisen arvo lähestyy nollaa, todellinen kustannus siirtyy tokeneihin, katselmointiin ja vastuun kantamiseen.

Analoginen signaali on sähköauton invertterin heikko lenkki

Sähköauton virranmittauksessa Hall-anturi ei ole katoamassa mihinkään. Sen sijaan ongelmaksi on nousemassa se, miten anturin mittaustieto viedään mikro-ohjaimelle sähköisesti vaikeassa ympäristössä. Melexiksen uusi MLX91229 tuo tähän ratkaisuksi digitaalisen sigma-delta-lähdön.

Nyt se tapahtui – nanometrin raja murtui mikropiirissä

IBM sanoo kehittäneensä maailman ensimmäisen alle yhden nanometrin piiriteknologian. Kyse ei ole pelkästä viivaleveyden pienentämisestä, vaan uudesta nanostack-arkkitehtuurista, jossa nanosheet-transistoreita pinotaan kolmiulotteisesti päällekkäin.

Muistien hinta näkyy nyt myös Samsungin kansansuosikissa

Samsungin uusi Galaxy A27 5G kertoo hyvin, mihin älypuhelinmarkkina on liikkumassa. Keskiluokan puhelimessa uudistukset ovat maltillisia, mutta hinta nousee nopeasti, jos käyttäjä haluaa enemmän tallennustilaa. Suomessa Galaxy A27 5G 128 gigatavun version suositushinta on 349 euroa, mutta 256 gigatavun mallista pyydetään jo 449 euroa.

RedCap eli kevyt 5G joutuu raskaaseen testiin

5G RedCapin on määrä tuoda viidennen sukupolven yhteydet aiempaa kevyempiin, edullisempiin ja vähemmän virtaa kuluttaviin laitteisiin. Käytännön laitekehityksessä tämä ei kuitenkaan tee testauksesta yksinkertaista. Anritsu on päivittänyt SmartStudio NR- ja SmartStudio NR IP Performance -ohjelmistonsa tukemaan RedCap-laitteiden sovellustason suorituskykytestausta.

Qt vie näyttävät käyttöliittymät mikro-ohjaimiin

Suomalainen Qt Group laajentaa asemaansa sulautettujen käyttöliittymien markkinassa. Yhtiö aloittaa yhteistyön puolijohdevalmistaja GigaDevicen kanssa, jotta Qt for MCUs -kehitysympäristö saadaan optimoitua GigaDevicen GD32H7-mikro-ohjainalustalle.

NXP vie ADAS-laskennan tutkapiirille

Autojen kuljettajaa avustavat järjestelmät eivät voi enää jäädä vain kalliimpien mallien varusteiksi. NXP:n uusi SAF8444-tutkajärjestelmäpiiri pyrkii tuomaan L2- ja L2+-tason ADAS-toimintoja myös edullisempiin automalleihin siirtämällä osan laskennasta suoraan tutka-anturiin.

AI-palvelimissa kellotus nousee uuteen rooliin

Tekoälypalvelimissa, GPU-alustoissa ja SmartNIC-verkkokorteissa suorituskyky ei synny enää yhdestä prosessorista. Järjestelmät rakentuvat useista eri piireistä, kuten CPU, GPU, FPGA-piireistä, ASICeista ja ohjainpiireistä. Tämä tekee myös kellotuksesta aiempaa kriittisempää.

OpenAI suunnitteli oman LLM-kiihdyttimen Broadcomin kanssa

OpenAI on ottanut uuden askeleen kohti täyttä tekoälypinoa. Broadcomin kanssa kehitetty Jalapeno ei ole yleiskäyttöinen prosessori, vaan suurten kielimallien inferenssiin optimoitu ASIC-kiihdytin, jolla OpenAI hakee parempaa energiatehokkuutta, pienempää viivettä ja vähemmän riippuvuutta ulkopuolisista tekoälykiihdyttimistä.

Suomen dataverkon pullonkaula on nyt kuitu

Suomen runkoverkot on pitkälti rakennettu aikakaudella, jolloin tekoälyn, datakeskusten ja digitaalisen teollisuuden kapasiteettitarpeita ei vielä tunnettu. Lounean uuden FBBV-hankkeen mukaan ongelma ei ole enää niinkään 400G- tai 800G-siirtotekniikassa, vaan fyysisessä kuidussa ja reittien vähyydessä.

Donut Lab kehuu akkuaan täysin räätälöitäväksi

Donut Lab jatkoi tänään I Donut Believe -videosarjaansa. Odotetut yksityiskohdat esimerkiksi kennon energiatiheydestä jäivät edelleen hämärän peittoon. Tällä kertaa yhtiö esitteli solid state -akkutekniikansa räätälöitävyyttä. Donut Labin mukaan samaa akkukemiaa voidaan sovittaa hyvin erilaisiin sovelluksiin ja muotoihin.

GaN-sotaa kolmella rintamalla

Infineonin ja kiinalaisen Innosciencen välinen GaN-kiista on saanut uuden käänteen. Vielä keväällä asetelma näytti Infineonin kannalta selvältä, kun USA kauppakomissio määräsi Innosciencen tuotteille tuonti- ja myyntikiellon. Nyt Innoscience kertoo saaneensa omia voittojaan sekä Kiinassa että Saksassa.

ST tuo kvanttitason suojauksen älypuhelimiin

STMicroelectronics on esitellyt uuden ST54M-turvasirun, joka on tarkoitettu älypuhelimiin, puettaviin laitteisiin ja muihin henkilökohtaisiin elektroniikkalaitteisiin. Sirun tehtävä on suojata maksamista, digitaalista henkilöllisyyttä, eSIM-yhteyksiä ja muita arjen mobiilipalveluja myös tulevien kvanttitietokoneiden uhkia vastaan.

LUMI on yhä Pohjolan ylivoimaisesti nopein supertietokone

Suomen LUMI on pudonnut maailman nopeimpien supertietokoneiden listalla sijalle 11. Samalla Kajaanissa toimiva kone on Euroopan viidenneksi tehokkain supertietokone ja edelleen ylivoimaisesti Pohjoismaiden nopein järjestelmä.

Kiinalainen LineShine on maailman nopein supertietokone

Kiina on noussut takaisin supertietokoneiden maailmanlistan kärkeen. Shenzhenissä toimiva LineShine ohitti Yhdysvaltain El Capitanin ja nousi kesäkuun TOP500-listauksen ykköseksi.

Kiinalaisessa USB-pikalaturissa sähköiskun vaara

Turvallisuus- ja kemikaalivirasto Tukes on määrännyt markkinoilta poistettavaksi Sunrsonin 35 watin USB-C-pikalaturin. Kyse on ELED 35 W USB-C Pikalaturi 35W / Mini PD Power charger 35W -nimellä myydystä tuotteesta, jonka mallimerkintä on KKY35P941.

5 voltin ohjauksia ei haluta suunnitella uusiksi

Toshiban uudet M4H-mikro-ohjaimet vastaavat varsin arkiseen mutta tärkeään tarpeeseen. Vanhoja 5 voltin ohjausjärjestelmiä halutaan päivittää tehokkaammiksi ilman, että koko laitearkkitehtuuri rakennetaan uudelleen.

Check Point tuo OpenAI:n kybermallit tietoturvatuotteisiinsa

Check Point alkaa tuoda OpenAI:n edistyneitä kybermalleja osaksi omia tietoturvaratkaisujaan. Yhtiön mukaan kyse on rajatusta ja valvotusta tekoälykäytöstä, jolla pyritään vahvistamaan uhkien ehkäisyä, nopeuttamaan korjaavia toimia ja tukemaan tietoturvatiimien päivittäistä työtä.

Jun  # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Tekoäly tuo jakeluun lisää älykkyyttä

ETN - Technical articleTekoäly on jo selkeästi ohittanut kokeiluvaiheen. Avnet Insights 2026 -selvityksen mukaan tekoäly on monilla elektroniikan aloilla jo mukana käytössä olevissa tuotteissa, ja sen soveltaminen yleistyy nopeasti kaikkialla EMEA-alueella.

Lue lisää...

OPINION

Halpa koodi oli vain välivaihe

Tekoäly lupasi tehdä ohjelmistokehityksestä halvempaa. Nyt koodia syntyy enemmän kuin koskaan, mutta Gartner varoittaa toisesta suunnasta. Kun koodin generoimisen arvo lähestyy nollaa, todellinen kustannus siirtyy tokeneihin, katselmointiin ja vastuun kantamiseen.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Windows 10 sai vuoden jatkoajan
  • Jo lähes puolet uusista puhelimista tukee generatiivista tekoälyä
  • Halpa koodi oli vain välivaihe
  • Analoginen signaali on sähköauton invertterin heikko lenkki
  • Nyt se tapahtui – nanometrin raja murtui mikropiirissä

NEW PRODUCTS

  • Bluetooth haastaa UWB:n etäisyysmittauksessa
  • 6 watin DC/DC-muunnin mahtuu tuuman koteloon
  • Lisäkortilla 10 megabitin 4G-yhteys IoT-laitteisiin
  • Yksi anturi korvaa neljä mikrokytkintä autossa
  • Murata kutisti 100 voltin autokondensaattorin 0805-kokoon
 
 

Section Tapet