logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Uudenlainen primääriakun, superkondensaattorin ja tehonhallinnan yhdistelmä parantaa älykkäiden IoT-anturiverkkojen luotettavuutta sekä pidentää akkujen vaihtoväliä. Tämä puolestaan vähentää laitetoimittajien ja operaattorien kustannuksia. Microchipin ratkaisu tarjoaa parhaan kompromissin kustannusten, koon ja suorituskyvyn välillä.

Artikkelin kirjoittaja Furqan Noor toimii sovellusinsinöörinä Microchip Technology -yhtiössä.

Kapeakaistainen NB-IoT on keskeinen langaton tekniikka pitkän matkan luotettavien viestintäyhteyksien tarjoamiseksi älykkäisiin kytkettyihin antureihin. Näiden anturien eri kohteisiin sijoittamisen haasteet ovat johtaneet kookkaiden ja kalliiden ei-ladattavien eli primääriakkujen valintaan NB-IoT-järjestelmien teholähteeksi, jotta antureille voitaisiin varmistaa luotettavat datayhteydet pidemmäksikin ajaksi.

Tämä on johtanut korkeampiin kustannuksiin sekä itse järjestelmän että paristojen vaihdon osalta. Lisäksi tämä kasvattaa kokonaisjärjestelmän fyysistä kokoa, mitä taas ei haluta nykyajan pienikokoisiin sovelluksiin. Järjestelmissä käytetään usein litium-tionyylikloridiin (Li-SOCl2) perustuvia primääriakkuja. Akkupakettien tulisi kestää etäisissä kohteissa mahdollisimman pitkään ilman vaihto- tai huoltotoimia, jotta IoT-verkkoratkaisu toimisi luotettavasti ja riittävän pitkään.

Näin on pitänyt toimia, koska anturi tarvitsee isokokoisen akkupaketin, jotta langattoman NB-IoT-linkin lähetysvaiheen vaatima huippuvirta voidaan varmistaa. Suuri virtapulssi vaatii akun ja superkondensaattorin (supercap) muodostaman yhdistelmän, joka kykenee tarjoamaan riittävän suuren huippuvirran langattomalle lähetykselle.

Superkondensaattorille valittu kapasitanssiarvo on usein ylimääritetty, mikä on seurausta supercap-rakenteen sisäisistä vuotovirtahäviöistä ja suorituskyvyn vaihteluista muuttuvissa käyttölämpötiloissa. Toisin sanoen sekä akku että superkondensaattori ovat arvoiltaan ylimääritettyjä, mikä johtaa suurikokoiseen, kalliiseen ja vähemmän energiatehokkaaseen ratkaisuun.

NB-IoT-spesifikaatio toimii pitkillä etäisyyksillä lisensoiduilla taajuuksilla hyödyntäen 4G LTE -matkapuhelinverkkoa. Käytettävissä on kuitenkin kaksi erilaista toimintamallia ja useita eri tehotasoja, jotka vaikuttavat tehonsyöttöjärjestelmän suunnitteluun ja akun spesifikaatioihin.

Protokollan alkuperäinen NB1-muunnos tarjoaa datansiirtonopeutta 26 kb/s alaspäin ja 66 kb/s ylöspäin kapealla 180 kHz radiokaistalla, ja tyypillisesti anturista ladataan dataa kerran päivässä. Tämän vuoksi modeemi on lepotilassa 99,9 % ajasta.

Uusin NB2-spesifikaatio puolestaan nostaa nopeudeksi 127 kb/s alaspäin ja 159 kb/s ylöspäin sekä lisää lähetysteholle uuden teholuokan 14 dBm pitemmän kantaman älykkäitä anturiyhteyksiä varten. Tämä tarkoittaa 155 mA virrankulutusta uusimmissa IoT-moduuleissa, joissa huippuvirta on tyypillisesti 275 mA.

Microchip on kehittänyt optimoituun tehonhallintaan referenssimallin, joka tarjoaa luotettavan, energiatehokkaan ja edullisen tehoratkaisun erilaisille NB-IoT-järjestelmille kuten teollisuusantureille, älymittareille ja maatalouden älykkäille anturisovelluksille. Referenssimalli pienentää dramaattisesti superkondensaattorin kokoa, mikä vähentää mihin tahansa NB-IoT-tehoratkaisuun tarvittavien akkujen määrää. Näin voidaan vähentää laitteiden tehonkulutusta ja myös fyysistä kokoa esimerkiksi älykkäiden mittarien ja älykotien sovelluksissa.

Kuva 1. Optimoitu tehonhallinnan referenssimalli järjestelmään kytkettyjen anturien NB-IoT-linkeille.

Tämä referenssimalli pienentää superkondensaattorin kokoa kummassakin lähetystilassa kertoimella 1/20, mikä mahdollistaa entistä pienemmän akun, pitemmän käyttöiän ennen vaihtoa ja paremman luotettavuuden. Tämä on arvokasta kaikille pitkän matkan sovelluksille, jotka hyödyntävät NB-IoT-yhteyttä vaikkapa omaisuuden seurantaan tai maatilan älykkäisiin antureihin.

Referenssimallin avaintekijöitä ovat erilliset suuri- ja pienitehoiset polut yhdistettyinä ohjelmoitavaan kuormakytkimeen. Tätä ohjaa 16-bittinen mikro-ohjain, joka voi kytkeä toimintamuodon niukkatehoisesta lepotilasta suuritehoiseen tilaan lähetystä varten. 

Syvässä lepotilassa tai kuuntelutilassa suuritehoisen polun käyttö estetään ja alhaisen lepovirran (IQ) omaava tehopiiri aktivoituu. Tämä perustuu LDO-regulaattoriin (Low Dropout) ja suuritehoisen puolen tehokytkimeen. Niiden toiminnan avulla voidaan pidentää akun käyttöikää ja parantaa järjestelmän yleistä energiatehokkuutta.

Suuritehoisen tilan aikana tarvittavan huippuvirran aikaansaamiseksi referenssimalli käyttää hinnaltaan edullista mutta tarkkaa lineaarista virtalähdettä MIC2039 superkondensaattorin esilataamiseen juuri ennen suureen tehoon siirtymistä. Näin voidaan välttää esilatausprosessin vaatimien erityisten välineiden tarve järjestelmän tuotantovaiheessa ja samalla säästää kustannuksia ylläpidossa. Tämän tarkan virtalähteen käyttäminen 470 millifaradin (mF) superkondensaattorin lataamiseen johtaa deterministiseen lataus- ja palautumisaikaan, jolloin lähestytään paristojännitettä nopeammin kuin tavallista RC-piiriä käyttämällä.

MIC2039-piirin lähdössä on säädettävä virranrajoitus, joka on ohjelmoitavissa välille 0,2 – 2,5 A. Lisäksi mukana on kickstart-toiminto, joka mahdollistaa hetkelliset korkeat virtapiikit toisiopuolen virtarajaan asti käynnistyksen aikana tai vakaassa toimintatilassa.

Tämä on hyödyllistä ladattaessa kuormia, jotka vievät suuren syöttövirran. Näitä ovat esimerkiksi kondensaattorit NB-IoT-linkin siirtojakson aikana. Toiminnon avulla voidaan optimoida superkondensaattorin koko.

Tehonsyötön uudessa mallissa suuritehoinen polku hyödyntää primääriakkua, joka lataa superkondensaattorin lähelle akkupaketin jännitettä (noin 3,6 V). Superkondensaattori kompensoi akkupaketin jännitehäviöitä ja virransyötön rajoituksia. Supercap syöttää tehoa synkroniselle boost-muuntimelle MIC2875, joka toimii joko ohitustilassa tai boost-tilassa riippuen superkondensaattoriin ladatusta jännitteestä.

Kahden megahertsin taajuudella toimiva synkroninen boost-muunnin reguloi suuritehoisen polun lähtöjännitettä 4,8 ampeerin kytkimellä. Siinä on myös kaksisuuntainen kuorman katkaisutoiminto, joka estää vuotovirran tulon ja lähdön välillä, kun muuntimen käyttö on estetty.

Tämä DC-DC-tyyppinen boost-muunnin antaa akkukapasiteetin sataprosenttisesti käyttöön, mikä pidentää entisestään akun käyttöikää tai antaa mahdollisuuden käyttää pienempää akkua. Boost-ominaisuuden ansiosta referenssimalli toimii silloinkin, kun akku tyhjenee alle nimellisjännitteen. Tämä estää myös akun ylikuormituksen ja varmistaa mahdollisimman nopean ja tarkan latauksen. Kuormakytkin irrottaa superkondensaattorin akusta vuotovirran vähentämiseksi, kun suurta tehoa ei tarvita.

Akkukemian valintakin on tärkeä tekijä. Referenssimallissa käytetään Li-SOCl2-rakenteisia (litium-tionyylikloridi) primäärikennoja, koska ne tarjoavat parhaan kompromissin kustannusten, koon ja halutun suorituskyvyn kesken, erityisesti erittäin alhaisen itsepurkautumisvirran ansiosta. Näitä akkuja on helposti saatavissa sekä AA- että AAA-kokoisina sovelluskohteen käyttöikävaatimuksista riippuen.

Superkondensaattorin jännite voi vaihdella välillä 2,5 – 3,65 V eri tehtävien vaatiman tehon mukaisesti. Supercap-komponentti voidaan kytkeä pois sovelluksesta estämällä kuormakytkimen toiminta. Boost-muunnin toimii ohitustilassa automaattisesti, kun tulojännite on suurempi kuin tavoiteltu lähtöjännite.

Kevyillä kuormilla boost-muunnin siirtyy PFM-tilaan (pulse frequency modulation) hyötysuhteen parantamiseksi. DC-DC-muuntimessa on myös integroitu soimisen (ringing) estokytkin, joka minimoi EMI-häiriöt. Tämä on tärkeää langattomilla linkeillä varustetuissa mittaussovelluksissa.

 

Kuva 2. Ylemmän tason lohkokaavio Microchipin ratkaisuehdotuksesta.

Microchipin validoimassa referenssiratkaisussa yhdistyvät edullinen 16-bittinen mikro-ohjain ja korkeatehoinen polku superkondensaattorin lataamiseksi lähetystä varten sekä alhainen tehopolku lepotilaa ja kuuntelua varten. Ohjelmoitava kytkin ohjaa siirtymistä näiden kahden tehopolun välillä. Tämän ansiosta superkondensaattori voi olla kooltaan noin 1/20 verrattuna muihin vastaaviin sovellusmalleihin. Näin Microchipin referenssimalli tulee toimeen myös merkittävästi muita pienikokoisemmalla akkupaketilla.

Li-SOCl2-kennon käyttäminen primääriakkuna tarjoaa myös parhaan kompromissin kustannusten, koon ja suorituskyvyn välillä. Tämä akun, superkondensaattorin ja tehonhallinnan yhdistelmä parantaa älykkäiden anturiverkkojen luotettavuutta sekä pidentää akkupakettien vaihtoväliä, mikä taas vähentää laitetoimittajien ja operaattorien kustannuksia.

Kuva 3. Luettelo Microchipin referenssimalliin käytetyistä piireistä.

Lisätietoja täällä

MORE NEWS

Yokogawa istutti datankeruunsa PC:n kylkeen

Mittaus- ja testausyritys Yokogawa Test & Measurement on julkaissut uuden SL2000 High-Speed Data Acquisition Unit -laitteen, joka tuo perinteisen ScopeCorderin tehon suoraan PC:n ohjaukseen. Käytännössä kyse on siitä, että aiemman DL950:n ydin on siirretty PC-pohjaiseen järjestelmään, ilman omaa näyttöä, mutta varustettuna tehokkaalla datansiirrolla ja kehittyneillä ohjelmistoilla.

Oikein tehtynä jokainen NFC-liitos on erittäin turvallinen

NFC-teknologia (Near Field Communication) on jo pitkään mahdollistanut langattoman, nopean ja helppokäyttöisen yhteyden esimerkiksi maksutilanteissa, älylaitteiden yhdistämisessä ja tuotteiden tunnistamisessa. Viime vuosina turvallisuusnäkökulma on noussut keskiöön, ja oikein toteutettuna NFC-yhteydestä voi tulla paitsi vaivaton myös erittäin turvallinen.

Läpimurto akkuteknologiassa – litiumionien liike paranee 30 prosenttia

Tutkijat Münchenin teknillisestä yliopistosta (TUM) ovat kehittäneet uuden materiaalin, joka mahdollistaa litiumionien liikkeen yli 30 prosenttia aiempaa nopeammin. Kyseessä on maailmanennätys ionien johtavuudessa ja samalla merkittävä askel kohti tehokkaampia ja turvallisempia kiinteäakkuja.

OnePlus ottaa tietoisen riskin: tilakytkin vaihtuu monitoiminappiin

OnePlus on päättänyt luopua yhdestä tunnistettavimmista ominaisuuksistaan eli fyysisestä Alert Slider -tilakytkimestä ja korvata sen uudella ohjelmoitavalla Plus Key -painikkeella. Muutos on osa yhtiön uutta tekoälystrategiaa, jonka keskiössä on ”käyttäjäkohtaisesti mukautuva älykkyys”.

Nokia tappaa kuparin kuluttajien yhteyksistä

Nokian eilen julkistaman uuden 25G PON -linjakortin voi sanoa merkitsevän kuparikaapelointiin perustuvien kuluttajalaajakaistojen lopun alkua. Yhtiön mukaan uutuus tuo todelliset 10 gigabitin yhteydet koteihin kustannustehokkaasti. Tämä tekee kupariyhteyksistä teknisesti ja taloudellisesti vanhentuneita.

Xiphera palkittiin laitepohjaisesta salauksestaan

Suomalainen Xiphera on voittanut arvostetun ECSO STARtup Award 2025 -palkinnon Euroopan kyberturvallisuusjärjestön järjestämässä kilpailussa Haagissa. Palkinto myönnettiin yrityksen huippuluokan laitteistopohjaisista kryptografiaratkaisuista, jotka tarjoavat korkean turvallisuustason kriittisille toimialoille, kuten energia-, puolustus- ja tietoliikennesektorille.

Jokainen pörssiasiakas on 65,1 metrin kuituyhteyden päässä

Pörssikauppa Pohjoismaissa toimii yhä tarkasti säädellyissä olosuhteissa, vaikka teknologia loikkaa pilveen. Nasdaqin ja AWS:n huhtikuussa julkistama yhteistyö vie markkinainfrastruktuurin uudelle aikakaudelle, mutta yksi asia pysyy: jokaisella kaupankäyntiosapuolella on edelleen yhtä pitkä matka pörssijärjestelmään – kirjaimellisesti.

Siirtyminen 22 nanometriin on Silicon Labsille iso askel

Silicon Labs on julkistanut uuden sukupolven järjestelmäpiirit (SoC), jotka merkitsevät merkittävää teknologista harppausta yhtiön historiassa. Uudet Series 3 -piirit, SiXG301 ja SiXG302, valmistetaan edistyksellisellä 22 nanometrin valmistustekniikalla, mikä parantaa huomattavasti suorituskykyä, energiatehokkuutta ja integroitavuutta aiempiin sukupolviin verrattuna.

Arm-pohjainen prosessori pidentää selvästi läppärin käyttöikää

Uuden sukupolven kannettavat tietokoneet hyötyvät nyt merkittävästi Arm-pohjaisten prosessoreiden energiatehokkuudesta. HP:n uusimmat OmniBook 5 -sarjan mallit osoittavat, että kannettavan akunkesto voi yltää jopa 34 tuntiin. Tämä tarkoittaa useita päiviä tavallisessa käytössä ilman lataustarvetta.

Tekoäly tekee kyberhyökkäyksistä automatisoituja

Kyberhyökkäysten tahti kiihtyy globaalisti tekoälyn ja automaation myötä. Fortinetin kyberturvatutkimusyksikkö FortiGuard Labsin tuoreen Global Threat Landscape 2025 -raportin mukaan rikolliset hyödyntävät yhä enemmän automatisoituja työkaluja haavoittuvuuksien etsimiseen ja hyödyntämiseen, mikä lyhentää merkittävästi aikaa ensimmäisestä skannauksesta varsinaiseen hyökkäykseen.

Rustin rooli Linuxissa kasvaa

Uusimman Linux-ytimen version 6.15 myötä Rust-ohjelmointikielen tuki ottaa seuraavan askeleen ytimeen integroinnissa. Vaikka Rustin osuus on edelleen pieni, sen laajentaminen esimerkiksi ajastinjärjestelmään (hrtimer) ja ARMv7-arkkitehtuurin tuonti mukaan kertoo, että Rustille on löytymässä todellista käyttöä maailman tärkeimmässä avoimen lähdekoodin ohjelmistoprojektissa.

Mobiilinetti on kaupungeissa selvästi parempi

Liikenne- ja viestintävirasto Traficomin mukaan mobiiliverkon laatu vaihtelee Suomessa huomattavasti alueittain. Bittimittari.fi-palvelun mittausten perusteella suurimmat erot näkyvät yhteysnopeuksissa kaupunkien ja maaseudun välillä.

Telian datakeskus lämmittää 14 000 kerrostalokaksiota

Telian Helsinki Data Center pystyy nyt lämmittämään jopa 14 000 kerrostalokaksiota. Tämä on mahdollista, kun datakeskuksen hukkalämmön talteenoton kapasiteetti nostettiin keväällä 2025 peräti 90 prosenttiin aiemmasta 60 prosentista.

Tekoäly pysäyttää junan vaaratilanteissa

VTT ja teknologiayhtiö ToolTech ovat kehittäneet tekoälypohjaisen sensorijärjestelmän, joka parantaa turvallisuutta ja tuottavuutta haastavissa ympäristöissä – aina sumuisista rautateistä pölyisiin kaivoksiin. Uusi järjestelmä kykenee havaitsemaan esteet, kuten ihmiset ja eläimet, jopa 200 metrin etäisyydeltä ja ilmoittamaan niistä ajoneuvon kuljettajalle reaaliajassa.

Siemens tuo tekoälypohjaisen piirikorttisuunnittelun myös pienemmille yrityksille

Siemens on julkaissut uudet PADS Pro Essentials ja Xpedition Standard -ohjelmistot, jotka tuovat tekoälyavusteisen piirikorttisuunnittelun (PCB) myös pienempien yritysten ja suunnittelutiimien ulottuville. Työkalut ovat tuttuja Mentorilta, jonka Siemens osti jo vuosia sitten.

Uusi akku jopa kolminkertaistaa sähköauton kantaman

Sähköautojen toimintamatka voi tulevaisuudessa nousta täysin uudelle tasolle, kiitos uuden kiinteäelektrolyyttisen akun, jonka energiatiheys on huikeat 525 Wh/kg. Akun kehittäjä on kiinalainen Gotion, joka on osittain Volkswagenin omistama.

Kiinalaistutkijat kehittivät piilolinssin, jolla näkee pimeässä

Kiinalaiset tutkijat ovat onnistuneet kehittämään maailman ensimmäisen piilolinssin, jonka avulla ihminen voi nähdä pimeässä – ainakin tietyissä olosuhteissa. Innovaatio perustuu infrapunavaloon ja sen muuntamiseen näkyväksi valoksi silmälle.

ST:ltä kova saavutus: kaksi kiihtyvyysanturia samaan koteloon

STMicroelectronics on tehnyt merkittävän teknologisen läpimurron julkaisemalla uuden sukupolven älyanturin, joka yhdistää kaksi erillistä kiihtyvyysanturia samaan poikkeuksellisen pieneen (3 x 2,5 mm) koteloon. Tämä on ensimmäinen kerta, kun samassa moduulissa yhdistyy laajalle G-voima-alueelle skaalautuva mittauskyky, sulautettu tekoäly ja erittäin tarkka liikkeentunnistus.

Näin QR-huijaus toimii

QR-koodit ovat tulleet osaksi arkea: niitä käytetään ravintolamenuihin tutustumiseen, maksamiseen ja nopeaan kirjautumiseen eri palveluihin. Mutta juuri tämä tuttuus tekee niistä vaarallisia. Rikolliset ovat alkaneet hyödyntää QR-koodeja huijauksiin, joissa ihmiset johdatellaan huomaamatta väärennetyille sivustoille. Näillä sivuilla uhrilta kalastellaan henkilökohtaisia tietoja – kuten pankkitunnuksia – tai pyritään asentamaan haittaohjelmia hänen laitteelleen.

Halvoissa Android-televisiobokseissa vakavia tietoturvariskejä

Liikenne- ja viestintävirasto Traficom kehottaa kuluttajia olemaan tarkkana Android TV -medialaitteiden hankinnassa. Markkinoilla liikkuu erityisesti tuntemattomien valmistajien edullisia laitteita, joissa on havaittu vakavia tietoturvaongelmia – osa laitteista on jopa sisältänyt haittaohjelmia suoraan pakkauksesta.

3D-tulostus on tie kestävään elektroniikkavalmistukseen

ETN - Technical articlePerinteinen elektroniikan valmistus perustuu prosesseihin, jotka johtavat usein materiaalihävikkiin, korkeisiin työkalukustannuksiin ja merkittäviin varastointikuluihin. Viime vuosina lisäävä valmistus (additive), erityisesti 3D-tulostus, on kuitenkin alkanut nousta varteenotettavaksi vaihtoehdoksi elektroniikan valmistuksessa, sillä se tarjoaa lisää suunnittelun joustavuutta sekä mahdollisia ympäristö- ja taloudellisia etuja.

Lue lisää...

Näin otat tekoälyn käyttöön teollisuudessa

Vaikka monet organisaatiot ovat jo ottaneet käyttöön perinteisiä tekoälyagentteja, tie täysin autonomisiin tekoälyagentteihin voi sisältää haasteita. Tekemällä strategisia investointeja ja omaksumalla metodisen lähestymistavan agenttien skaalaamiseen, sekä niiden erityisten roolien määrittelyyn, teollisuusyritykset voivat päästä loputtomalta tuntuvien kokeilujen yli ja alkaa nauttia tekoälyagenttien hyödyistä todellisessa elämässä, kirjoittaa teollisuuden ohjelmistoja kehittävän IFS:n tekoälyjohtaja Bob De Cuax.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article