Letošnja IKTEM konferenca bi se morala odvijati v živo na Rogli 17. in 18. junija. Ko smo v začetku leta razmišljali o Covid-19 situaciji, smo pravilno ocenili, da bo Covid-19 situacija junija dovolj umirjena, da bo dovoljevala srečanja in konferenčne dejavnosti.
AX elektronika d.o.o.
Avtor: Jurij Mikeln
E-pošta: stik@svet-el.si
2021-299-11
Življenje je pokazalo, da udeleženci še niso pripravljeni na konferenco v živo, zato smo jo pripravili v virtualni obliki. Konferenca je potekala preko Zoom platforme v dveh delihz vmesno 5 minutno pavzo.
V prvem delu so bila na sporedu naslednja predavanja:
- Kaj prinaša omrežje malih satelitov Starlink? Avtor: doc. dr. Boštjan Batagelj, LTFE Ljubljana
- Pregled Quectel LPWA modulov z praktičnim primerom priključitve na Cat-M omrežje. Avtorja: Tomaž Rehar in Radu Igret, Quectel
- NB IoT ali LTE-M, Boštjan Snoj, A1
- Detektor obrazne maske, Grega Močnik, Danilo Zimšek, FERI Maribor
- Avtomatizirano opremljanje tiskanih vezij za razvoj in male serije, Mitja Zupan, TivTec
- Pisanje Android aplikacij za vsak mikrokontroler, Matjaž Skubic, Altea
V prvem predavanju nas je doc. dr. Batagelj popeljal v vesolje med Starlink satelite. Projekt Starlink se je pričel januarja 2015, ko je Elon Musk predstavil Starlink projekt. Cilji Starlink projekta so zelo ambiciozni: prvi cilj je prenesti 50% globalnega internetnega prometa na satelite in drugi cilj je prenesti 10% lokalnega interneta na ruralnih območjih. Po besedah predavatelja je prvi cilj precej optimističen, saj vemo, da trenutni promet preko satelitov ne dosega 1% in da globalni internetni promet raste.
Starlink je pričel z izstrelitvijo satelitov leta 2019 in od takrat naprej izstreljujejo po 60 satelitov v orbito. Tako imajo do danes v orbiti 1635 satelitov od predvidenih 1737 – nekaj satelitov je že padlo nazaj na Zemljo.
Prva izstrelitev 60 satelitov je bilo zelo odmevna, saj smo na Zemlji lahko pred sončnim vzhodom ali po sončevem zahodu na nebu opazili vrsto svetlečih satelitov, ki so drug za drugim hiteli po nebu. Seveda so se takoj oglasili astronomi, saj bi takšno svetlikanje na nebu močno motilo njihovo opazovanje neba. Strokovnjaki pri Starlinku so to težavo rešili s temnimi premazi ohišij satelitov ter z ustreznim premikanjem sončnih celic na satelitih, da celice niso več odbijale sončne svetlobe proti površju Zemlje.
V končni konstelaciji bo v orbiti približni 12000 satelitov z življenjsko dobo 5-6 let, kar pomeni, da bodo vsako leto morali nadomestiti približno 2000 satelitov. Zato so se pri Starlinku zavezali k preoblikovanju satelitov tako, da bodo v celoti zgoreli ob vračanju na Zemljo.
Bistvena prednost satelitskega interneta je zakasnitev signala (PING), ki v optičnem kablu in opremi (od Ljubljane do Amsterdama in nazaj – 2500 km) znaša 29 ms. Pri geostacionarnem satelitu je situacija še slabša, saj signal potrebuje do 280 ms. Pravzaprav je pri geostacionarnih satelitih situacija še slabša, saj nimamo neposredne povezave med sateliti, kar dodatno upočasni signal. Pri Starlink omrežju pa so sateliti povezani med seboj in na ta način bomo dobili veliko omrežje, ki bo imelo zelo majhne zakasnitve (1,8 ms).
Sistem predvideva 22 satelitov na razdalji približno 2000 km v vsaki od 72 tirnic in vsi ti sateliti bodo imeli medsatelitske zveze preko laserskega žarka. V primeru izpada enega od satelitov je predvideno, da se bo vzpostavila laserska povezava do naslednjega satelita na razdalji 4000 km. To je precej inovativen pristop, hkrati pa je inovativen tudi pristop zemeljskega sprejemnika, ki ima majhno satelitsko anteno, ki se sama nastavi in poišče satelit ter mu s spremenim snopom sledi (satelitski krožnik se ne premika). Sateliti potujejo precej hitro (7,5 km/s) kar pomeni, da so uporabniku 5 minut na razpolago, kar spet pomeni, da je potrebno hitro slediti satelitom. To omogoča inovativna tehnologija antenskega polja s faznimi sukalniki, kar je prikazano na sliki 2.
Avtor predstavitve je med zaključki navedel tudi še dodatne članke za vse tiste, ki bi o Starlink sistemu želeli vedeti več [1], [2].
V naslednjem predavanju je g. Tomaž Rehar iz podjetja Quectel predstavil najnovejše IoT module podjetja Quectel za uporabo v industriji in široki potrošnji.
Predstavitev je nadaljeval njegov sodelavec g. Radu Igret, ki je prikazal praktično povezavo LPWA modula v CatM omrežje.
Radu je prikazal, kaj vse je potrebno nastaviti za uspešno povezavo, prikazal pa je tudi praktični primer, ko s posebnim ukazom pokažemo GPS lokacijo oddaljenega modula, kar utegne biti zelo zanimivo za celo vrsto aplikacij.
Sledilo je predavanje z naslovom NB-IoT ali LTE-M, ki ga je pripravil g. Boštjan Snoj iz podjetja A1. V njem je g. Snoj prikazal tako možnosti kot tudi razlike NB-IoT in LTE-M tehnologije. Na začetku predavanja je opisal obe tehnologiji in za katere primere uporabe sta primerni.
Obe tehnologiji sta bili razviti za manjši prenos podatkov v komunikacijah med napravami (M2M: angl. Machine to Machine), ki naj bi nadomestili 2G in 3G tehnologiji, kar se počasi dogaja tudi pri nas v Sloveniji. V osnovi sta si torej tehnologiji NB-IoT in LTE-M zelo podobni, razlike so seveda v tehničnih podrobnostih in na podlagi teh razlik se je potrebno odločati, katera tehnologija je ustrezna za posamezno aplikacijo. Na hitro rečeno bi NB-IoT lahko primerjali s telegrafijo (Morsejevo abecedo), saj omogoča relativno počasen prenos podatkov v relativno dolgih intervalih brez prenosa podatkov.
Na sliki 8 se vidi, da Slovenija še ni v celoti pokrita z LTE-M tehnologijo, kar se bo slej kot prej zgodilo.
Na koncu predavanja je prikazal tudi napake, ki so jih zaznali pri uporabnikih teh tehnologij. Ena takšnih napak je, da razvojniki NB-IoT naprav uporabljajo TCP protokol. Da je zadeva še hujša, TCP protokol lepo deluje v laboratoriju, ne pa na terenu. Zato je g. Snoj poudaril, da TCP protokol ni primeren za NB-IoT naprave! Zato je g. Snoj predlagal bodisi uporabo LTE-M tehnologije ali UDP protokola.
Druga napaka je uporaba serverske aplikacije na strani NB-IoT, kar pomeni večjo porabo električne energije. Rešitev je spet uporaba LTE-M tehnologije oziroma prilagoditev aplikacije z namestitvijo strežnika na drugo stran. Naslednja napaka je pogosto pošiljanje podatkov preko NB-IoT omrežja, ki pa za to ni predvideno. Zopet je rešitev prehod na LTE-M oziroma prilagoditev pogostosti pošiljanja podatkov.
Na koncu predavanja je g. Snoj podal še primere dobre prakse.
Sledilo je predavanje avtorjev Grega Močnik-a in Danilo Zimška iz FERI Maribor, ki sta predstavila detekcijo obrazne zaščitne maske.
Detektor obrazne maske je shematsko prikazan na sliki 9 in je bil nameščen na vhodih v FERI, kjer ni bil prisoten varnostnik.
Sistem je sestavljen iz kamere in ekrana. Kamera v video toku poišče obraz, ki ga ustrezno procesira in med tem postopkom bodisi na obrazu najde masko ali pač ne in to ustrezno signalizira na ekranu.
Princip delovanja je bil izveden s strojnim vidom in je tekel na Nvidia Jetson razvojni plošči.
Sistem strojnega vida ugotavlja, ali je maska prisotna oziroma tudi, če je pravilno nameščena. V primeru, da je nos viden, se izpiše opozorilo, da maska ni pravilno nameščena.
Rezultati obdelave slik so zajeli 1.500 fotografij obrazov in 500 slik obrazov z zaščitnimi maskami. V laboratoriju je bilo zajetih tudi 2.000 slik, ki niso prikazovale obraza. Izmed vseh slik je bila uspešnost zaznave maske 82,33%.
Sam sistem se je v življenju pokazal kot uspešen, čeprav malce počasen, saj je sistem potreboval 2-3 sekunde, da je zaznal obraz študenta in ustrezno reagiral. Cilji so, da sistem pohitrijo in dodajo nekatere funkcionalnosti (npr. merjenje temperature).
Sledilo je predavanje z naslovom: Avtomatizirano opremljanje tiskanih vezij za razvoj in male serije avtorja Mitja Zupana iz podjetja TivTec.
Načeloma je znano, da je za polaganje SMD komponent potreben ustrezno izobražen operater. Pri predstavljeni napravi podjetja Mechatronic Systems pa je dovolj neko splošno znanje elektronike in tako je rokovanje z napravo P20 dokaj enostavno.
Naprava vsebuje pametne feederje in pa tudi mesta, kamor vpnemo trak s komponentami. Poleg tega ima naprava tudi prostor za palete z integriranimi vezji. Tiskana vezja se v napravo pritrdijo z magnetnimi nosilci, vgrajeni pa so tudi ustrezni podporniki nameščeni pod tiskanim vezjem, ki preprečujejo, da bi se vezje upogibalo med polaganjem komponent. Naprava omogoča polaganje komponent in z dodatno dispenzirno glavo tudi dispenziranje paste, s čemer se izognemo naročanju šablone. V napravi je vgrajena tudi kamera za prepoznavo komponent iz spodnje strani, kar omogoča tudi polaganje BGA komponent.
Uporaba programske opreme je enostavna. Najprej uvozimo gerber datoteko (BOT ali TOP, pač tisto, kjer se nahajajo komponente), nato uvozimo dimenzije TIV in pa pick&place datoteko, v kateri so navedene vse komponente na TIV-u, naveden je tudi njihov položaj in orientacija.
Vezju je potrebno še določiti referenčne točke, da jih naprava prepozna in pa prijemalne šobe (nozzle) za prijemanje komponent. Večje komponente potrebujejo večje šobe. V nadaljevanju se določi podajalnike komponent, parametre za dispenziranje in dispenziranje ter polaganje se lahko prične.
Naprava ima vgrajeno lastno vakuumsko črpalko, ki jo potrebuje za prijemanje komponent. Omenimo tudi, da naprava lahko dispenzira min. do 0,2 mm pike. Dispenziranje je tudi zelo zanesljivo, saj so pri testiranju naprave na 5000 dispenziranih pik imeli dve slabi piki.
Naprava je tudi cenovno ugodna, saj je na voljo že za 11.000€ + DDV in je zelo konkurenčna ročnim polagalnikom komponent, ki so v rangu 8 do 10.000€ + DDV.
Pred kratkim odmorom je svoje predavanje z naslovom Pisanje Android aplikacij za vsak mikrokontroler predstavil še g. Matjaž Skubic iz podjetja Altea. V predavanju je predstavil Android aplikacijo z imenom GUI-O. Aplikacija omogoča izdelavo Android aplikacij iz katerega koli mikrokontrolerja. GUI-O ni orodje za razvoj aplikacij, pač pa je to že univerzalen in izdelan grafični vmesnik, s pomočjo katerega naredimo svojo Android aplikacijo.
Ker je GUI-O univerzalen grafični vmesnik, ga lahko uporabljamo s praktično katerim koli programskim jezikom, kar prikazuje slika 13.
GUI-O namestimo preko Play trgovine na svoj Android telefon oziroma napravo. Nato je ob zagonu aplikacije potrebno opraviti nekaj nastavitev, ki definirajo komunikacijo z našo napravo, ki jo želimo povezati z našim telefonom.
GUI-O ima že prednastavljenih veliko objektov, ki jih lahko uporabimo, ko pišemo svojo aplikacijo. Podobno je tudi s senzorji znotraj Android naprave, saj GUI-O lahko dostopa do senzorjev, navedenih na sliki 14.
Predavatelj je pokazal tudi nekaj primerov uporabe GUI-O, kot recimo CNC naprave, kar vidimo na sliki 15.
GUI-O podpira množico Android naprav, kar prikazuje slika 16.
V zaključku predavanja je g. Skubic prikazal še nekaj zanimivih primerov uporabe GUI-O.
Zaključek 1. dela reportaže
IKTEM konferenca s tem predavanjem seveda še ni bila končana, pač pa smo po predavanju g. Skubica naredili kratek predah. Predah pa bomo naredili tudi v reportaži, da reportaža ne bo predolga. V naslednji številki bomo predstavili še predavanja iz drugega dela IKTEM konference, ki smo ga poimenovali »Primeri dobre prakse«, kjer smo slišali zanimiva predavanja, kot je kibernetska varnost, celovite EMS in ODM storitve, dinamične lastnosti osciloskopov, virtualizacije na Linux-u, koncept vodenja proizvodnje z IoT, uporabo 3D tiskalnika v Formula dirkalniku ter Machanum samodejni voziček.
V kolikor bi si želeli ogledati predavanja, so vsa predavanja na Youtube kanalu revije Svet elektronike [3].
Viri:
1: https://www.delo.si/novice/znanoteh/starlink-moti-astronome-a-tudi-operaterje/
2: https://www.researchgate.net/publication/351391210_Evaluation_of_the_Starlink_Small_Satellite_Communications_Network_Technical_Specifications
3: https://bit.ly/3qzmIRH
