ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT

IN FOCUS

IoT-piireillä päästöt kuriin

IoT-teknologia on nousemassa keskeiseksi työkaluksi kestävän kehityksen ratkaisuissa. Vaikka laitteiden valmistus ja käyttöönotto vaativat energiaa, pitkän aikavälin säästöt ylittävät kulut moninkertaisesti. Tuoreiden analyysien mukaan IoT voi säästää jopa kahdeksankertaisesti sen energiamäärän, jonka se itse kuluttaa elinkaarensa aikana.

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

logotypen

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

Askelmittari syntyy kolmesta piiristä

Tietoja
Kirjoittanut Zhang Feng, Microchip Technology
Julkaistu: 08.02.2018
  • Komponentit
  • Suunnittelu & ohjelmointi

Rannekemallisen askelmittarin voi rakentaa helposti kolmesta piiristä. Tässä esiteltävä demolaite on tarkoitettu lopullisen tuotteen evaluointiin ja kehitystyöhön. Se koostuu mikro-ohjaimesta, 3-akselisesta kiihtyvyysanturista, Bluetooth LE -moduulista ja muutamasta oheiskomponentista.

Artikkelin kirjoittaja Zhang Feng toimii mikro-ohjaimiin perustuvien sekasignaalijärjestelmien ja erityisesti lääketieteellisten mittausjärjestelmien sovellusinsinöörinä Microchip Technology -yhtiössä.

Puettava teknologia ei ole koskaan ollut yhtä paljon esillä julkisuudessa kuin viime aikoina. Ihmiskehon eri toimintoja tarkkailevien, puettavien elektronisten laitteiden esiinmarssi näyttää loppumattomalta.

Tämän kehityksen kärjessä ovat kehon aktiivisuutta seuraavat laitteet, jotka mittaavat käyttäjän ottamien askelten lukumäärää ja kannustavat liikkumaan riittävästi päivittäin, mikä puolestaan auttaa alentamaan kohonnutta verenpainetta ja painoindeksiä. Rannekemalliset aktiivisuusmittarit, joissa yhdistyy askelmittari ja Bluetooth LE -tiedonsiirto (Low Energy), ovat nousseet suosituiksi motivointivälineiksi niille, jotka haluavat lisätä liikuntaa ja kohentaa näin terveydentilaansa.

Digitaalinen askelmittari on kannettava elektroninen laite, joka laskee jokaisen otetun askeleen mittaamalla henkilön liikkeitä kiihtyvyysanturin avulla. Tällainen laite voidaan rakentaa käyttäen 8-bittistä mikro-ohjainta, Bluetooth LE -moduulia ja digitaalista 3-akselista kiihtyvyysanturia.

Tässä esiteltävää demolaitetta voi pitää ranteessa kuten kelloa tai rannerengasta. Siihen kuuluva Bluetooth LE -moduuli mahdollistaa kommunikoinnin älypuhelimen tai tabletin kanssa. Niiden avulla käyttäjä voi seurata oman harjoitusohjelmansa edistymistä.

Kuvassa 1 nähdään tällaisen askelmittarin lohkokaavio. Siinä käytetään Microchipin mikro-ohjainta PIC16LF1718 ja Bluetooth LE 4.1 -moduulia RN4020, Bosch Sensortecin 3-akselista kiihtyvyysanturia BMA250E sekä kolmen voltin CR2032-tyyppistä litium-nappiparistoa.

 

Kuva 1. Askelmittarin demolaitteen lohkokaavio.

Laitteen toiminta

Laitteen 10-bittinen digitaalinen kiihtyvyysanturi ilmaisee käyttäjän liikkeet kolmen akselin suhteen. Mikro-ohjaimen laiteohjelmisto sisältää Bosch Sensortecin kehittämän askelilmaisu-algoritmin. Laitteen käyttösovellus kutsuu toistuvasti tätä askelilmaisutoimintoa.

Mikro-ohjain lukee kiihtyvyysdataa anturin x-, y- ja z-akseleilta I2C-liitännän kautta aina, kun askelilmaisutoimintoa kutsutaan. Sen jälkeen askelilmaisutoiminto analysoi kertyneen kiihtyvyysdatan ja määrittelee askelten lukumäärän kuviontunnistuksen perusteella.

Kertynyt askelmäärä voidaan näyttää kolminumeroisella 7-segment-ledinäytöllä tai Bluetooth LE -yhteyden kautta älypuhelimessa tai tabletissa pyörivässä sovelluksessa.

Kuvassa 2 nähdään askelmittaridemon mittausprosessin kulku vuokaaviona.

Kuva 2. Askelmittaridemon laiteohjelmiston vuokaavio.

Askelmittarin Bluetooth LE -moduuli noudattaa yhdessä laiteparinsa kanssa Bluetooth 4.1 -määrityksiä ja tukee 13 julkista profiilia sekä 17 julkista palvelua, jotka perustuvat yleiseen GATT-määriteprofiiliin. Tuetuista julkisista profiileista neljä liittyy terveydentilaan: sykkeen, ruumiinlämmön, veren glukoositason ja verenpaineen valvonta.

Moduuli tukee myös käyttäjän määrittelemää yksityistä profiilia tai palvelua, joka sopii täsmällisesti käyttäjän omaan sovellukseen. Tässä tapauksessa demoratkaisu määrittelee yksityisen palvelun askelmittarisovellukselle.

Kaikki konfiguroinnit tallennetaan Bluetooth LE -moduulin sisäiseen haihtumattomaan muistiin, joten käyttäjän tarvitsee tehdä asetukset moduulille vain kerran.

Mikro-ohjain aktivoi moduulin, kun Bluetooth LE -yhteys on otettu käyttöön painamalla käynnistyspainiketta. Moduuli paritetaan sen jälkeen älypuhelimen tai tabletin kanssa. Mikro-ohjain lähettää toistuvasti askelmäärää moduulille UART-liitännän kautta onnistuneen parituksen jälkeen. Tämän jälkeen moduuli lähettää askelmäärän paritetulle mobiililaitteelle, jonka yhteensopiva Bluetooth LE -sovellus esittää askelmäärän näytöllä.

Erillistä sovellusohjelmaa ei välttämättä tarvita, jos paritettavassa laitteessa on asennettuna Applen HealthKit-ohjelma, joka on ollut saatavissa iOS-käyttöjärjestelmään versiosta 8 lähtien. Ohjelma noudattaa Bluetooth LE:n GATT-määrityksiä. Toisin sanoen HealthKit tukee luonnostaan useaa RN4020-moduulin avulla toteutettua lääketieteellistä mittausta kuten sykkeen, verenpaineen, ruumiinlämmön ja veren glukoositason seurantaa. Näin ollen erillisen sovellusohjelman kehittämisen sijasta laitevalmistaja voi sallia Applen HealthKit-ohjelman hallitsevan automaattisesti laitetta tai oheislaitetta, kun se on paritettu Bluetooth LE -moduulin kanssa.

Askelmittarin toimintojen ohjaaminen käy nopeasti yhdellä painikkeella IOC-liitännän (Interrupt-On-Change) kautta. Ledinäytön kytkemiseksi päälle tai pois käyttäjän tulee painaa painiketta ja vapauttaa se alle sekunnissa. Bluetooth LE -yhteyden salliminen tai estäminen tapahtuu painamalla painiketta yhtäjaksoisesti yli sekunnin mutta alle neljä sekuntia. Yli neljä sekuntia kestävä painaminen nollaa askelmittarin lukeman.

Tehonsyöttö

Askelmittarin käyttöteho syötetään kolmen voltin litium-nappiparistosta. Ledinäyttö sammutetaan automaattisesti aina kymmenen sekunnin jälkeen virrankulutuksen hillitsemiseksi.

UART-tiedonsiirron nopeus on asetettu 2400 kilobittiin sekunnissa niin, että Bluetooth LE -moduuli voi pysyä syvässä lepotilassa, kun UART-dataliikennettä ei ole.

Ellei liikettä ilmene 16 sekuntiin, kiihtyvyysanturi lähettää ’ei liikettä’ -keskeytyksen mikro-ohjaimelle IOC-liitännän kautta. Kun keskeytys tapahtuu, mikro-ohjain konfiguroi kiihtyvyysanturin ’high-g’-keskeytysmuotoon ja asettaa sen virransäästötilaan. Sen jälkeen mikro-ohjain itsekin siirtyy lepotilaan niin, että koko järjestelmän tehonkulutus on mahdollisimman vähäinen.

Alhaisen tehonkulutuksen tilassa kiihtyvyysanturi vaihtaa toistuvasti tilaansa lepotilan ja hereilläolon välillä. Lepotilan aikana kiihtyvyysanturin koko analogisen osan tehonsyöttö on kytketty pois päältä. Hereilläolon aikana kiihtyvyysanturi toimii taas normaalisti ja ’high-g’-keskeytystoiminto on käytössä määrittämässä, milloin pitää herätä ja nousta alhaisen tehonkulutuksen tilasta.

Kiihtyvyysanturi tuottaa ’high-g’-keskeytyksen mikro-ohjaimen herättämiseksi, kun käyttäjän liike ylittää ennalta asetetun kynnyksen suurta kiihtyvyyttä vastaavan tapahtuman kuten kävelyn, askelmittarin nostamisen, heiluttamisen tai ilmassa pyörittämisen vuoksi. Askelmittari palaa normaaliin toimintaansa heräämisen jälkeen.

Kuva 3. Askelmittarin demolevy edestäpäin nähtynä.

MORE NEWS

Kiinalaisryhmä hyökkää Windows-palveluilla ja Google Drivella

Tietoturvayritys Check Point Research on paljastanut Silver Dragon -nimisen kybervakoiluryhmän, joka kohdistaa hyökkäyksiä hallituksiin Kaakkois-Aasiassa ja Euroopassa. Tutkijoiden mukaan ryhmä on suurella varmuudella Kiinaan kytkeytyvä ja todennäköisesti osa APT41 -kokonaisuutta.

Botit generoivat jo kolmasosan verkkoliikenteestä – myös tekoälybotteja aletaan estää

Lähes kolmasosa globaalista verkkoliikenteestä on jo bottien tuottamaa. Tämä käy ilmi Fastlyn Threat Insights -raportista, jossa analysoitiin heinä–syyskuun 2025 aikana triljoonia sovellus- ja API-pyyntöjä yhtiön verkossa.

Nokia ja Ericsson tiivistävät yhteistyötä autonomisissa verkoissa

Nokia ja Ericsson syventävät yhteistyötään älykkäässä verkkoautomaatiossa. Yhtiöt avaavat rApp-sovellusekosysteeminsä toisilleen ja sitoutuvat vahvistamaan avoimia standardeja, erityisesti R1-rajapintaa, jonka kautta rAppit keskustelevat SMO-järjestelmän kanssa.

Kännykän massamuisti on pian yhtä nopea kuin työmuisti

Kioxia on aloittanut UFS 5.0 -yhteensopivien sulautettujen flash-muistien arviointinäytteiden toimitukset. Taustalla on yksi selkeä ajuri: päätelaitteissa ajettavat suuret kielimallit ja muu generatiivinen tekoäly nostavat tallennuksen suorituskykyvaatimukset täysin uudelle tasolle.

Tutkimusdata haastaa sähköauton lataamisen ohjeet

Sähköautojen akkujen kestävyydestä on keskusteltu pitkään, ja erityisesti arkilataamisen ohje “pidä varaustaso 20–80 prosentissa” on vakiintunut lähes itsestäänselvyydeksi. Tuore laajaan reaalimaailman dataan perustuva analyysi kuitenkin osoittaa, että kuva on aiempaa monisyisempi.

Qualcomm tuo tekoälyn älykelloihin

Qualcomm Technologies on julkistanut uuden Snapdragon Wear Elite -alustan, jonka tavoitteena on tuoda varsinainen reunatekoäly älykelloihin ja muihin puettaviin laitteisiin. Yhtiö puhuu Personal AI -laitteista, jotka eivät enää ole pelkkiä älypuhelimen jatkeita vaan itsenäisiä, kontekstia ymmärtäviä laitteita.

Donut Labin kenno kesti 100 asteen kuumuuden

VTT on julkaissut toisen riippumattoman testiraportin Donut Labin Solid-State Battery V1 -kennolle. Tällä kertaa tarkasteltiin purkukäyttäytymistä korkeissa lämpötiloissa, +80 ja +100 asteessa. Tulokset ovat kaksijakoiset. Sähköisesti kenno selvisi testeistä hyvin. Rakenteellisesti 100 asteen koe jätti jälkensä.

Nokian Hotard: mobiililiikenne ei ole enää lineaarista

Mobiiliverkkojen liikenne ei Nokian toimitusjohtajan Justin Hotardin mukaan enää kasva lineaarisesti, kun tekoälystä tulee verkon uusi pääasiallinen kuormittaja. Pelkkä “putken kasvattaminen” ei hänen mukaansa enää riitä.

Rohde ja Qualcomm venyttävät radiolinkin 6G-taajuuksille

Rohde & Schwarz ja Qualcomm Technologies ovat demonstroineet MWC Barcelonassa carrier aggregation -yhteyden, jossa yhdistetään perinteinen FR1-taajuusalue ja niin sanottu FR3-alue. FR3 ei kuulu nykyisiin kaupallisiin 5G-verkkoihin, vaan sitä valmistellaan osaksi tulevaa 6G-taajuusarkkitehtuuria.

Uusi eRedCap vie älymittarit 5G-aikaan

Nordic Semiconductor esittelee Barcelonan MWC-messuilla joukon uusia ratkaisuja, joista strategisesti merkittävin liittyy 5G eRedCapiin. Yhtiö tekee yhteistyötä avainasiakkaiden kanssa seuraavan sukupolven eRedCap-teknologioiden kehittämiseksi. Tavoitteena on laajentaa 5G:n käyttö ultra-matalatehoisiin IoT-laitteisiin.

Xiaomi nousi fitness-rannekkeiden ykköseksi

Omdian mukaan globaalit puettavien laitteiden toimitukset ylittivät 200 miljoonaa kappaletta vuonna 2025. Kasvua kertyi kuusi prosenttia edellisvuoteen verrattuna. Fitness-rannekkeissa markkinajohtoon nousi Xiaomi 18 prosentin osuudella. Apple oli toisena 17 prosentilla ja Huawei kolmantena 16 prosentilla. Samsung Electronics ja Garmin täydensivät kärkiviisikon.

Ericsson ja Intel haluavat tekoälyn 6G-radioverkkoon

Ericsson ja Intel kertovat laajentavansa yhteistyötään, jonka tavoitteena on vauhdittaa siirtymää kohti kaupallista, tekoälyyn natiivisti perustuvaa 6G-verkkoa. Yhtiöiden mukaan 6G ei ole pelkkä seuraava mobiiliversio, vaan infrastruktuuri, jossa tekoäly on sisäänrakennettuna radioverkkoon, ytimeen ja reunalaskentaan.

IoT-laitteiden siirto toiselle operaattorille helpottuu

IoT-laitteiden elinkaaren aikainen operaattorin vaihto helpottuu, kun Telenor IoT tuo markkinoille uuden SGP.32-standardin mukaiset eSIM-kortit. Yhtiö ilmoittaa aloittavansa kaupalliset toimitukset 17. huhtikuuta 2026.

Aliro 1.0 julkaistiin: Älypuhelimesta tulee universaali avain

Connectivity Standards Alliance (CSA) on julkistanut Aliro 1.0 -spesifikaation, joka määrittelee ensimmäistä kertaa yhteisen protokollan älypuhelimessa olevalle digitaaliselle avaimelle. Standardin tavoitteena on mahdollistaa, että sama mobiilissa oleva kulkuoikeus toimii eri valmistajien lukijoissa NFC:n, Bluetooth LE:n ja UWB:n kautta. Aliroa tukevat muun muassa Apple, Google ja Samsung.

Voisiko kalsium korvata litiumin?

Hong Kong University of Science and Technologyn tutkijat kertovat kehittäneensä uudenlaisen kalsiumioniakun, joka voisi tarjota vaihtoehdon litiumioniakuille. Tutkimus on julkaistu Advanced Science -lehdessä, ja se perustuu puolikiinteään elektrolyyttiin sekä redoks-aktiivisiin orgaanisiin runkorakenteisiin.

Muuttaako AMD-sopimus Metan AI-yhtiöksi?

Meta ilmoitti tällä viikolla jopa 6 gigawatin GPU-kapasiteettiin tähtäävästä, monivuotisesta sopimuksesta AMD:n kanssa. Kyse ei ole yksittäisestä laite-erästä, vaan usean sukupolven mittaisesta infrastruktuurikumppanuudesta, jossa sovitetaan yhteen GPU-, CPU- ja järjestelmätason roadmapit.

AMD haluaa kantataajuuslaskennan x86-prosessorille

AMD on esitellyt 5. sukupolven EPYC 8005 -palvelinprosessorit, ja sen viesti teleoperaattoreille selvä: kantataajuuslaskenta kuuluu yleiskäyttöiselle x86-prosessorille, ei erillisille baseband-ASICeille tai FPGA-kiihdyttimille.

Perus-PC katoaa markkinoilta ensi vuonna

Gartner arvioi, että muistien raju hinnannousu romahduttaa laitemyyntiä vuonna 2026 ja tekee alle 500 dollarin peruskannettavista taloudellisesti kannattamattomia. Tutkimusyhtiön mukaan tämä ns. entry level -PC-segmentti katoaa markkinoilta vuoteen 2028 mennessä.

Pieniä 5G-tukiasemia nopeammin läpi tuotantolinjasta

Rohde & Schwarz ja LITEON esittelevät Barcelonassa Mobile World COngressissa tuotantotestausratkaisun, jolla 5G-femtosoluja voidaan testata aiempaa selvästi nopeammin. Yhdellä testerillä voidaan karakterisoida neljä laitetta rinnakkain, mikä kasvattaa valmistuksen läpimenoa 50 prosenttia.

Lisää bassoa heti – tai ainakin parannus äänenlaatuun

Samsung hioo täyslangattomia kuulokkeitaan maltillisesti mutta teknisesti kiinnostavasti. Uusi Buds4-sarja ei mullista markkinaa, mutta erityisesti Pro-mallissa äänenlaatuun on tehty konkreettisia laitepuolen muutoksia.

TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Lääkintälaitteet siirtyvät verkkoon, hoito potilaan kotiin

ETN - Technical articleLääkintälaitteiden internet (IoMT) yhdistää diagnostiikan, puettavat anturit ja sairaalalaitteet pilvipohjaisiin järjestelmiin. Etävalvonta, reaaliaikainen data ja koneoppiminen lupaavat parempaa hoidon laatua ja kustannussäästöjä, mutta samalla ratkaistavaksi jäävät yhteentoimivuus, sääntely ja tietoturva.

Lue lisää...

OPINION

Teslalla ei vieläkään ole itseajavaa autoa

Tesla ei muutu itseajavaksi sillä, että siitä poistetaan ratti. Yhtiö on aloittanut ratittoman Cybercabin sarjatuotannon, mutta ratkaiseva komponentti puuttuu edelleen: toimiva itseajaminen, jota ei tarvitse valvoa, kirjoittaa Elektroniktidningenin Jan Tångring.

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Kiinalaisryhmä hyökkää Windows-palveluilla ja Google Drivella
  • Botit generoivat jo kolmasosan verkkoliikenteestä – myös tekoälybotteja aletaan estää
  • Nokia ja Ericsson tiivistävät yhteistyötä autonomisissa verkoissa
  • Kännykän massamuisti on pian yhtä nopea kuin työmuisti
  • Tutkimusdata haastaa sähköauton lataamisen ohjeet

NEW PRODUCTS

  • Suosittu vähävirtainen IoT-yhteys helposti lisäkortilla
  • Tämä ajuri auttaa pitämään auton hengissä pakkasaamuna
  • 40 TOPSia verkon reunalle
  • Erittäin tarkka anturi virranmittaukseen
  • Eikö 8 bittiä enää riitä? Tässä vastaus
 
 

Section Tapet