Drage bralke in bralci. Kot običajno, bi tudi letos v uredništvu revije Svet elektronike izvedli avtobusni prevoz na sejem in nazaj. Veliko vas zvestih naročnikov se je gotovo veselilo tega dogodka, vendar nam je letos to preprečil Covid-19.
Zaradi Covid-19 situacije je bil tudi sejem electronica 2020 v virtualni obliki, ki pa je seveda imela svoje dobre, pa tudi slabe strani. Dobre strani so gotovo to, da je bilo prihranjenih ogromno stroškov zaradi razstavnih prostorov, ki so jih zasedali razstavljavci. Da ne govorimo o stroških namestitev, prevoza in drugih stroškov, povezanih z izvedbo takšnega sejma. Okolje nam je gotovo hvaležno. Malo manj hvaležni pa smo lahko obiskovalci sejma, saj noben virtualni dogodek ne more nadomestiti klasičnega stiska rok, pogleda v oči in tega, da z osebo neformalno poklepetaš o tem in onem. Hkrati pa izveš še kakšno insajdersko informacijo, ki utegne priti prav pri nadaljnjem poslovanju.
Kakor koli, podjetje München Messe, organizator sejma electronica 2020, se je zelo potrudilo z grafično obliko sejma. Morda celo preveč, saj nisem bil edini, ki je imel težave s počasnim »premikanjem po sejmu«. Sprva sem mislil, da bo potrebno nabaviti nov PC, ker je grafična podoba sejma resnično upočasnila navigacijo. Kasneje sem na družbenih omrežjih videl, da nisem bil edini s temi težavami…
Če pustimo te težave ob strani, pa lahko zapišem, da so se posamezni razstavljavci res potrudili, da smo od njih dobili obilico informacij o novih proizvodih in storitvah. Predstavitve so potekale na znani Zoom platformi, kjer smo srečevali udeležence praktično z vsega sveta. Zanimivo je bilo videti udeležence iz Amerike, ki so se komaj dobro prebujali ob skodelici kave, medtem, ko se je pri nas že že bližal večeru in se je že pošteno temnilo.
Letos je na virtualnem sejmu sodelovalo 209 razstavljavcev iz 25 držav, organizatorji pa so našteli nekaj čez 8,200 udeležencev iz 79 držav. Pa poglejmo za primerjavo malce v pretekle izvedbe electronice. Če je bilo leta 2012 na electronici 2.669 razstavljavcev (leta 2010 skoraj 2.595), leta 2014 že 2.773 in leta 2016 že 2.913, jih je bilo leta 2018 že 3.100 iz več kot 50 držav. Že na daleč se vidi, da je Covid-19 naredil veliko poslovne škode, tako zaradi manjšega števila razstavljavcev in tudi obiskovalcev. Da ne govorim o tem, da določeni razstavljavci niso imeli ustreznega obiska, kot so ga običajno imeli in so obiskovalce preko štirih dni trajanja sejma šteli na prste ene roke.
Jasno je, da bo za digitalno izvedbo sejma narediti še več – precej več. Še bolj jasno pa je, da strokovni dogodki, pa naj bodo to konference, sejmi ali predavanja, imajo največji učinek, če so izvedeni v živo – kot smo bili vajeni pred Covid-19 situacijo.
Dokler človek nima lastne izkušnje o tem, kako lahko sejem s tako dolgo tradicijo poteka prek spleta, si ne predstavlja, kako lahko tak sejem sploh poteka. No, organizatorji so se res potrudili in naredili virtualni sejem, ki je bil za vse nas posebna izkušnja in vstop v virtualno dogajanje, ker smo v to pač prisiljeni. Koliko truda, inovativnosti, znanja in kreativnosti je bilo potrebno za ta dogodek, si ne predstavljam! Prepričan pa sem, da je pri tem sodelovala prava mala armada strokovnjakov, ki so dali vse od sebe, da se je electronica 2020 resnično zgodila, kot se je dogajala že desetletja pred tem. electronica 2020 ostaja v svetovnem merilu sejem vseh sejmov na področju elektronike, kljub oviram, in trud, ki so ga organizatorji letos vložili v ta dogodek je dokaz, kako pomemben je ta sejem za razstavljavce, obiskovalce in organizatorje.
Aspencore, eden največjih medijskih partnerjev sejma elektronica je v sodelovanju z Messe München v času sejma od 9. do 12. novembra organiziral virtualni forum Power Electronics in virtualni Embedded Forum. Oba virtualna foruma sta imela vse štiri dni konferenčni program s predstavitvami o tehničnih in tržnih trendih, novih izdelkih, strategijah, aplikacijah in drugih pomembnih temah.
Močnostna elektronika
Forum Power Electronics na spletnem mestu electronica virtual je predstavil tehnične prispevke o inovativnih aplikacijah in tehnologijah, trendih in novi ponudbi izdelkov, ki zajemajo celotno paleto komponent, napajalnikov in baterij.
Shranjevanje energije samo po sebi ni nov koncept. Že več desetletij je sestavni del proizvodnje, prenosa, distribucije in porabe električne energije. Zdaj pa se to področje močno spreminja z naraščajočo proizvodnjo energije iz obnovljivih virov. Vendar ta prehod na obnovljive vire zajema tudi zanesljivo dobavo energije, kjer in kadar je to potrebno, kar predstavlja večji izziv kot kdaj koli prej. Obravnavane so bile različne možnosti uvajanja ESS (Energy Storage Systems, sistemi za shranjevanje energije) v realno omrežje, skupaj s splošno arhitekturo ESS in njenimi glavnimi bloki. Poleg tega so tekle tudi razprave o različnih tehnologijah shranjevanja in pomenu sistemov za upravljanje baterij (BMS) in razvrstitev ESS.
Z naraščajočim zanimanjem podjetij in potrošnikov za obnovljivo energijo se industrija sooča z izzivi oblikovanja kritičnih sistemov za shranjevanje energije (ESS). Brez shranjevanja namreč energije ni mogoče distribuirati na zahtevo. Inženirske zasnove današnjih rešitev se morajo razvijati tako, da so končni izdelki bolj preprosti, bolj učinkoviti in manjši. Večja trajnost, zanesljivost in bolj učinkovite pretvorbe energije predstavljajo priložnost za revolucijo v tej industriji – in ima celo vpliv na spreminjanje sveta. Najpomembnejša novost na tem področju so prav gotovo močnostni tranzistorji iz galijevega nitrida (GaN), ki bodo igrali glavno vlogo v tej revoluciji, saj bodo omogočili ustvarjanje manjših, lažjih, cenejših in učinkovitejših elektroenergetskih sistemov brez omejitev, ki so jih je postavljale zdaj že pretekle rešitve na osnovi silicija. V množici predavanj smo lahko spoznali podrobnosti o tem, kako se tehnologija GaN uporablja pri shranjevanju obnovljivih virov energije tudi na drugih trgih, kot so industrijski, vesoljski sektor, podatkovni centri, avtomobilska industrija in potrošniška elektronika.
Vsesplošna tehnologija hitrega polnjenja in prednosti, ki jih prinašajo širokopasovna stikala, so privedle do spremembe v velikosti in zmogljivosti napajalnikov. Potrošniki so nad tem navdušeni in zdaj pričakujejo vse manjše modele napajalnikov. Power Integrations so napovedali integrirano vezje MinE-CAP ™, ki močno zmanjša velikost teh izdelkov, hkrati pa nudi večjo izhodno moč. Z uporabo tehnologije stikal PowiGaN ™ novi IC omogoča zmanjšanje volumna vhodnih kondenzatorjev do 50%, ne da bi se zaradi tega povečalo valovanje izhodne napetosti. Novo vezje je idealno za prostorsko omejene aplikacije, kot so polnilniki, različne naprave in stenske vtičnice, ter zmanjšuje potrebo po visokonapetostnih kondenzatorjih za podporo napajalnikom izredno širokega razpona za regije z zelo nestabilnimi omrežnimi napetostmi.
SiC FET-i zagotavljajo prodorno zmogljivost pri stikalnih pretvornikih moči. Širjenje elektrificiranih vozil je meje zmogljivosti polprevodnikov pomaknilo na naslednjo raven. Silicijeve napajalne naprave se tradicionalno uporabljajo za krmiljenje različnih elektronskih sistemov moči v avtomobilu, kot so glavni pogonski motorji, črpalke, kompresorji HVAC, zavorni in krmilni sistemi. Nedavni napredek sestavljenega polprevodniškega elementa s silicijevim karbidom (SiC), je omogočil večjo učinkovitost večine sistemov v vozilu.
Diskretni usmerniki v močnostni elektroniki so odločilni sestavni deli, ki vplivajo na učinkovitost, zanesljivost in dimenzije najpomembnejših enot, kamor spada tudi “vgrajeni polnilnik” v električnih avtomobilih. V zadnjih letih so bile silicijeve karbidne (SiC) Schottky diode uveljavljene kot najsodobnejša usmerniška tehnologija v močnostni elektroniki. Vendar se usmerniki SiC običajno uporabljajo pri 650 V in več in imajo v primerjavi z rešitvami na osnovi silicija neprimerljivo visoko ceno.
Kljub temu obstajajo številne aplikacije močne elektronike pod 650 V, ki zahtevajo stroškovno učinkovito rešitev brez kakršnega koli ogrožanja zanesljivosti in zmogljivosti naprave. Nexperia je razvila novo usmerniško tehnologijo na osnovi silicijevega germanija (SiGe) za aplikacije v območju 100-200V in jo kot novost predstavila na enem izmed predavanj.
Ugnezdeni sistemi
Ali se glede varnosti ugnezdenih naprav lahko česa naučimo tudi iz preteklosti? Zahteva se najvišja raven varnosti povezanih avtomobilskih, letalskih, medicinskih in industrijskih življenjsko pomembnih naprav. Naša sposobnost razvijanja robustnih sistemov, ki lahko zagotavljajo našo varnost in zaščito, ne bo vplivala le na to, ali bo le potrošnik sprejel ali zavrnil to tehnologijo, ampak tudi industrija kot celota. Nek modrec je nekoč dejal: “Tisti, ki se ne spominjajo preteklosti, so obsojeni, da jo ponovijo.” Zagotovo pa zdaj živimo v dobi, ki ima grožnje brez primere, s katerimi se našim prednikom ni bilo treba soočati, zato nas preteklost ne more ničesar naučiti. Pa je tako razmišljanje pravilno? Z obravnavanjem primerov iz preteklosti lahko spoznamo, česa nas lahko naučijo in jih nato uporabimo pri izzivih v zvezi s programsko opremo, s katerimi se soočamo danes.
Do nedavnega se o varnosti ugnezdene programske opreme ni veliko razpravljalo. Če se boste danes udeležili katerekoli konference v zvezi z IoT, boste to temo gotovo našli na dnevnem redu vsake predstavitve. Ponudniki novih okvirov, procesov ali komunikacijskih protokolov omenjajo varnost, tudi če le mimogrede, v smislu: “Oh, in seveda je varna!” Glede na to, da je vaš sistem varen le toliko, kot vaša najšibkejša povezava, je nujno razumeti in načrtovati varnostne grožnje, na katere lahko naletite, ko sistem povežete z internetom stvari.
Danes so ugnezdeni sistemi (sistemi z ugnezdeno inteligenco, ki še niso povezani z internetom) v podobni stiski, kot pred 20 leti: brez protivirusne programske opreme, brez požarnih zidov in brez zaščite. Izkušnje so lahko odličen učitelj. Ne moremo si privoščiti enakih napak, kot smo si jih privoščili takrat, ker je danes delež varnostnih kršitev veliko večji. Uporabiti moramo znanje in razumevanje, pridobljeno v dobi osebnih računalnikov. Toda pri tem moramo razumeti, da teh najboljših praks, ki so se v tem času že dobro dokazale, ni mogoče vključiti v svoj sistem s preprosto uporabo miselnosti izberi-kopiraj-prilepi.
Varnost je temeljni element katere koli povezane naprave. Varnosti ni mogoče dodati na koncu izdelka, pač pa jo je treba skrbno premišljevati od samega začetka. V kolikor o tem ne bi razmišljali vnaprej, si razvojna skupina ne more zagotoviti, da bi imela vgrajene komponente in imela na voljo ustrezno strojno opremo za uspešno izolacijo svoje programske opreme. Nihče tudi ne bi smel pričakovati, da bodo v njihovi aplikaciji, integriranem razvojnem okolju, obstajali ustrezni programski okviri za preprosto dodajanje »Varnosti« in dobro zaščito njihovega izdelka.
Pri programskih in sistemskih inženirjih, ki razvijajo ugnezdene sisteme, je opaziti pomanjkanje zanimanja za varnostne teme, kar je nekoliko zastrašujoče. Vendar so inženirjem na voljo številni viri, ki jim pomagajo pri učenju glede varnosti in spodbujajo k začetku izvajanja. Že nekaj prvih korakov, na primer učenje analiziranja sistemskih groženj in razvoj modela groženj z varnostnimi cilji, nam lahko to zelo pomaga, da začnemo varnost dejansko načrtovati.
Dokazano se Covid-19 pogosto prenaša v prenatrpanih in slabo prezračevanih notranjih prostorih, zato so CO2 senzorji zelo koristni pri spremljanju kakovosti zraka v zaprtih prostorih, kar zagotavlja možnost neprekinjenega pravilno prezračevanje in posledično čiščenje zraka v zaprtih prostorih pred nevarnimi patogeni. Infineon Technologies je s pomočjo svoje napredne tehnologije MEMS razvil CO2 senzor, ki temelji na fotoakustični spektroskopiji (PAS). XENSIV ™ PAS CO2 bo odprl novo dobo manjših CO2 senzorjev, ki omogoča širjenje možnosti njihove uporabe, ki bodo vplivale na kakovost našega življenja v notranjih prostorih, od energetsko učinkovitejših prezračevalnih sistemov, delovne produktivnosti in celo do celo zmanjšanja tveganja za prenašanje virusa Covid-19.
V PCB modul senzorja XENSIV ™ PAS CO2 so vgrajeni fotoakustični (PAS) pretvornik, mikrokontroler z algoritmi za obdelavo signalov in MOSFET. Pretvornik PAS vključuje Infineonov lastni infrardeči oddajnik s sevanjem črnega telesa, ki ga periodično vzbuja MOSFET, ozkopasovni optični filter, nastavljen na valovno dolžino CO2 in Infineonov MEMS mikrofon, ki deluje kot senzor tlaka in je optimiziran za delovanje pri nizkih frekvencah.
Za podjetja, ki si prizadevajo za večjo digitalizacijo, je IoT lahko zelo koristen v smislu racionalizacije poslovanja in zbiranja podatkov, pogosto olajša upravljanje in omogoča znatno znižanje stroškov. Ko v zadnjih desetletjih naraščajo zahteve po IoT v industriji, se močno povečuje tudi število povezanih IoT naprav. Vendar osebje, odgovorno za vzdrževanje opreme, ne more več obvladovati tega hitro rastočega števila naprav interneta stvari, dodatno pa se pojavijo še nepričakovani dejavniki, npr. globalna pandemija Covid-19. Zdi se, da je vse težje pravočasno vzdrževati in popravljati opremo. V zvezi s temi izzivi, je podpredsednik Centra za raziskave in razvoj DFI, Steven, spregovoril o tem, kako se ugnezdena računalniška rešitev DFI uporablja za predpisano oddaljeno upravljanje v dobi IIoT.
Da bi se spopadel s temi izzivi, je DFI lansiral RemoGuard, rešitev za resnično upravljanje na daljavo, ki ne le, da nadzira opremo na daljavo, temveč tudi aktivira hitro obnovitev OS v primeru, da se OS v napravi sesuje. RemoGuard izkorišča Innodiskove tehnologiji innoAge in out-of-band (OOB) in lahko pravočasno napove stanje opreme pred zaustavitvijo ter učinkovito aktivira samodejno varnostno kopiranje in obnovitev OS kljub sesutju na gostitelju. Poleg tega se podatki o zdravstvenem stanju naprave samodejno zbirajo v oblaku, uporabniki pa lahko enostavno prilagodijo vse povezane naprave prek prilagodljive UX nadzorne plošče. Ker so te naprave popolnoma avtomatizirane, lahko prodajna mesta, npr. prodajni avtomati in samodejni kioski zahtevajo pristop za nadzor stanja naprave s katerekoli lokacije. Če se ustavijo, ne bodo visoki le stroški popravila, temveč v času nedelovanja izgubimo tudi veliko transakcij. Pošiljanje tehnikov na teren, da bi popravili te stroje, povzroči dodatne stroške za prevoz in stroške dela. RemoGuard zagotavlja sprotne posodobitve in predvidevanje vzdrževanja, ki preprečuje nepričakovane okvare in omogoča obnovitev OS in samodejno varnostno kopiranje, da zmanjša možnost izgube pomembnih podatkov.
Inteligentni sistem za zaznavanje in inovacije v kabini
Varnostne funkcije v kabini vozil in najsodobnejši informacijsko-zabavni sistemi so za sodobne proizvajalce avtomobilov ključni za prodajo. ADI senzorji lahko nadzorujejo in zaznavajo morebitne ovire za varno vožnjo in koncentracijo voznika. Integriranje tehnologije, kot so napredni sistemi časa gibanja (ToF), skupaj s tehnologijami povezljivosti in obdelave signalov omogočajo izpolnjevanje zahtevanih varnostnih funkcij v vozilu.
Fuzija senzorjev, praktično zaznavanje in spremljanje vitalnih znakov preko naprednega algoritma natančno določijo varnost potnikov, skrbijo za preverjanje pristnosti in spremljanje zdravstvenega stanja voznika in njegove sposobnosti za upravljanje vozila na cesti.
Sistem za spremljanje voznikov (DMS), zaznavanje držanja volana (HoD) in zaznavanje potnikov postajajo standardna oblika pomoči vozniku pri upravljanju vozila s stopnjama asistence L2 (delna avtomatizacija vožnje) in L3 (pogojna avtomatizacija vožnje).
Ključni dejavniki za uvajanje teh sistemov v vozila so:
- Hitro staranje populacije voznikov
- Dejstvo, da se 90% prometnih nesreč zgodi zaradi človeške napake, zaradi voznikovega vedenja, na katerega vplivajo utrujenost, zaspanost in motnja iz okolice.
V zakonodaji so tudi časovni roki, kdaj naj bi zagotavljali določene sisteme v novih vozilih:
- Leto 2020: Obsežna uvedba DMS za izpolnjevanje EuNCAP
- Leto 2021: HoD mora izpolnjevati določila zakonodaje UN(R79), ki se nanaša za sisteme pomoči za sledenje mejni črti;
- Leto 2022: v ZDA bodo sistemi za zaznavanje prisotnosti otrok postali obvezni
Vizija podjetja Analog Devices (ADI) je inovativen in celosten vmesnik človek-stroj (HMI). Intuitivna interakcija z vozilom zmanjša moteč vpliv na voznika ter poveča udobje in varnost. Geste, spremljanje voznika in potnikov, vključno s posameznimi parametri vitalnih znakov, zagotavljajo ugodno potovalno izkušnjo v običajnem načinu vožnje, pilotirani vožnji ali pri avtonomnem delovanju vozila.
Mercedes Benz je objavil svoje raziskave glede tržnih trendov, v katerih ugotavlja, da blagovna znamka proizvajalca, diferenciacija in zvestoba kupcev spodbujajo neprestano potrebo po izboljšani uporabniški izkušnji. Poleg tega ugotavljajo tudi to, da personalizacija in razširjena resničnost („intuitivno vozilo“) postajata ključni sestavini odlične uporabniške izkušnje.
Na slikah so prikazani primeri uporabe posameznih namenskih čipov ADI za določene aplikacije, vendar to seveda še zdaleč ni vse.
C2B tehnologija prenosa video signala
ADI ponuja široko paleto izdelkov za video povezljivost namenjenih prav avtomobilski industriji, ki zajema številne aplikacije, vključno s povezljivostjo kamer, povezljivostjo zaslona in povezljivostjo potrošniških naprav. Ti izdelki podpirajo vmesniške tehnologije, kot so HDMI, MIPI-CSI, APIX, OLDI in C2B.
Car Camera Bus (C2B) je nova lastna inovativna tehnologija povezovanja kamer podjetja ADI, ki omogoča prenos HD video signala prek navadnih neoklopljenih bakrenih paric (Unshielded Twisted Pair, UTP) in neoklopljenih konektorjev. To omogoča enostavno nadgradnjo iz SD na HD kamere brez spreminjanja obstoječe kabelske in priključne infrastrukture.
C2B omogoča nižje sistemske stroške in težo ter večjo robustnost in prilagodljivost z zagotavljanjem bočnopasovne komunikacije prek istega UTP kabla.
Rešitve avtomatizacije zgradb za inteligentno trajnostno zgradbo, ADI
Brezžična senzorska omrežja za avtomatizacijo zgradb
Komercialne zgradbe, poslovne zgradbe, prodajna mesta, hoteli, bolnišnice, univerze, lahke industrijske zgradbe in raziskovalni centri vedno bolj izvajajo programe za varčevanje z energijo z uvajanjem sistemov za avtomatizacijo zgradb (BAS), upravljanjem z energijo in varnostnimi tehnologijami. Ob tem je treba omeniti prednosti brezžičnih senzorskih omrežij za avtomatizacijo stavb, s katerimi se znižajo stroški ožičenja (do 80 odstotkov nižji od žične izvedbe), ob tem so hkrati odpravljene okorne tehnike ročnega nadzora, kar zmanjšuje stroške dela. Pospešuje izvajanje projektov vgradnje s poenostavitvijo širjenja omrežja in dodajanja dodatnih možnosti in sprememb in odpravlja stroške in omejitve, povezane s ponovnim ožičenjem in rekonfiguracijo tako zgrajenega omrežja.
Pametne zgradbe
Z eksplozijo senzorjev v poslovnih zgradbah temeljni komunikacijski mehanizem med napravami in nadzornim sistemom zato vedno bolj temelji na brezžičnem povezovalnem omrežju – zahvaljujoč dramatičnemu znižanju stroškov, zanesljivosti in nizkim zahtevam po moči, ki jih brezžična omrežja omogočajo. Poleg tega konvergenca IT spletnih sistemov in vseh drugih BAS, vključno z glasovnimi, video, podatkovnimi, varnostnimi, okoljskimi in vzdrževalnimi sistemi, pomaga spodbujati premik v tej smeri.
Energijsko učinkovite stavbe so že dolgo cilj zagovornikov trajnosti, vendar mora današnja inteligentna stavba združevati vpoglede iz številnih natančnih virov podatkov, ter se prilagoditi ali sprožiti v realnem času. Optimizacija prostora in štetje ljudi sta le del teh kritičnih potreb. Te vpoglede lahko uporabimo za optimizacijo energetske učinkovitosti, pa tudi za podporo v smislu dobrega počutja in varnosti delavcev. Rešitev vidnega zaznavanja ADI EagleEye™ omogoča izkoriščanje prostora in merjenje številčne prisotnosti. ADI EagleEye ™ je rešitev senzorjev v oblaku in omogoča pestro izbiro vsega, kar je mogoče izvesti na podlagi razpoložljivih podatkov. Poleg tega omogoča, da različne senzorje, na primer CO2, alarme za svetlobo, temperaturo, vlago in dim, integriramo in povežemo z drugimi rešitvami za avtomatizacijo stavb.
Integriranje ADI EagleEye ™ daje vašim rešitvam inteligenco
ADI EagleEye ™ omogoča popolno celovito, robustno zasnovano strojno in programsko tehnološko rešitev za nadzor zasedenosti stavb. Sistem za štetje ljudi omogoča enostavno integracijo, tako da lahko v že obstoječih modelih rešite večje probleme svojih strank.
Sistemsko zbiranje podatkov odklepa informirane vpoglede in analitiko z natančnim in varnim štetjem ljudi. Ti podatki lahko zagotovijo potreben vpogled za izboljšanje upravljanja premoženja in ljudi, socialnega oddaljevanja, varnosti, angažiranosti zaposlenih, izkoriščenosti prostora, produktivnosti dela in energetske učinkovitosti.
Vsekakor je naš cilj zmanjšanje emisij CO2, energetske potrebe stavb pa predstavljajo približno 28% svetovnih emisij CO2, povezanih z energijo. S spremembami v povpraševanju potrošnikov, naraščajočimi količinami toplogrednih plinov, naraščanjem temperature okolja ter naraščajočim številom povezanih naprav, svetovnim zahtevam po energiji ni videti konca. ADI-jev napredni sistem štetja ljudi lahko zmanjša porabo električne energije in poveča učinkovitost stavbe.
Rešitev so učinkovitejše zgradbe s porabo energije, ki temelji na povpraševanju. Razsvetljava in HVAC porabijo 64% energije v stavbah. Če imamo vpogled v uporabo in število ljudi v določenih prostorih, lahko upravniki stavb sprejemajo bolj utemeljene odločitve, na primer za zmanjšanje razsvetljave ali potrebe po ogrevanju in ohlajevanju prostorov na podlagi zmanjšanega povpraševanja.
Poleg zmanjšane porabe energije sistem za štetje ljudi ADI EagleEye™ omogoča boljše počutje zaposlenih z dodatnim udobjem. Ljudje preživijo 90% svojega časa v zaprtih prostorih, zato je te prostore treba optimizirati za največjo stopnjo udobja in zdravja. Ko je prostor oblikovan bolj inteligentno in se uporablja bolj učinkovito, izboljša dobro počutje in zadovoljstvo delavcev, kar vodi tudi k večji produktivnosti.
ADIN1100 fizična plast Etherneta prek prepletene bakrene parice z nizko porabo energije za povezljivost oddaljenih senzorjev
Na terenu nameščene naprave ali take, ki so razporejene po proizvodnih obratih, je zdaj mogoče povezati in napajati neposredno prek ene bakrene žične parice s pomočjo Ethernet 10BASE-T1L. To pa s sprostitvijo nekoč mirujočih oddaljenih naprav omogoča komunikacijo z možnostjo novih vpogledov v spremenljivke procesov in stanje sredstev za krmiljenje sistemov. Omogoča tudi konfiguriranje nameščenih naprav iz centralnih nadzornih enot, kar pomeni hitrejši zagon. Poleg tega podpira tudi učinkovite posodobitve sistema. Tehnologija ADIN1100, ki je del ADI Chronous ™ družine rešitev »Industrial Ethernet solutions«, pomaga optimizirati procese in povečati izkoriščenost oddaljeno nameščenih senzorjev in aktuatorjev ter pospešuje prehod k industriji 4.0.
Paket izdelkov Industrial Ethernet vključuje tehnologije, rešitve, programsko opremo in varnostne zmogljivosti, namenjene povezovanju resničnega sveta s tovarniškimi omrežji in zunaj njega v oblak. ADI izkorišča 50 let izkušenj pri oskrbi tovarn z industrijsko povezljivostjo in z naslednjo generacijo industrijskih Ethernet tehnologij, ki rešujejo velike izzive v zvezi z neprekinjeno in varno povezljivostjo od roba do oblaka.
Izdelki družine Industrial Ethernet vključujejo stikala, fizične oddajnike in sprejemnike, krmilnike in omrežne vmesniške module s popolnimi sklopi programskih protokolov. Portfelj ADI Chronous™ družine izdelkov je zasnovan za podporo prilagodljivemu in razširljivemu razvoju sistema, ponuja več vrat, nizko porabo energije in prilagodljivo pasovno širino. Ker so te rešitve večprotokolne, so združljive z vsemi obstoječimi protokoli, hkrati pa omogočajo tudi zaščito TSN funkcij v prihodnosti. Načrtovanje izdelkov z robustnimi ADI Industrial Ethernet rešitvami vam zagotavlja hiter razvoj in vstop na trg s predvidljivimi, zaupanja vrednimi rezultati, na katere se lahko vedno zanesete.
Rešitve ADI Chronous so zasnovane in preverjene za zanesljivo delovanje v težkih industrijskih okoljih in ponujajo učinkovito varnost na vsakem vozlišču v sistemu. ADI-jevo razumevanje omrežnih arhitektur, skupaj z njegovim aplikacijskim znanjem o tem, kako se podatki zbirajo, obdelujejo in uporabljajo v celotni operaciji, služijo obveščanju o varnosti in robustnih ADI Chronous funkcijah, ki jih ponujajo. Zaradi teh lastnosti je ADI Chronous idealna izbira za številne trge, kjer je na ključnih področjih uporabe potrebno posredovanje zaupanja vrednih podatkov.
Deterministična omrežja in gigabitna zmogljivost sta zahtevi za tovarne prihodnosti ali sistemov za avtomatizacijo procesov. ADI Chronous ponuja popolne rešitve s popolnimi funkcijami, ki zmanjšujejo razvojni napor, tveganje in čas do trženja z uvedbo tega novega standarda.
ADI-jev Chronous pri povezovanju pogonov in v robotiki omogoča sinhronizacijo prek meja omrežja v aplikacijo pod 1 μs pa vse do PWM izhodov znotraj servo motorja. To izboljša natančnost obdelave in izdelave v večosnih aplikacijah, kot so robotika in CNC stroji.
ADI Chronous pri obravnavi zahteve v zvezi večkratno pasovno širino obstoječih in prihodnjih inteligentnih zgradb zagotavlja zanesljive, varne in zaupanja vredne digitalne komunikacije na vseh ravneh takih omrežij. Prav zato je odlična izbira tudi pri avtomatizaciji stavb.
Novi senzorji magnetnega polja
Novi senzorji magnetnega polja lahko služijo kot izjemno občutljiv merilnik enosmernega in izmeničnega toka. Hkrati pa jih lahko uporabite tudi kot izjemno občutljiv senzor magnetnega polja. Pri podjetju Analog Devices merjenje električnega toka s temi novimi senzorji imenujejo AMR merjenje električnega toka. Kratica AMR pa pomeni Anisotropic Magnetic Resistors .
In tudi ko pogledamo notranjo zgradbo senzorja vidimo, da se v njem nahajajo upori, katerim se vrednost upornosti spreminja glede na magnetno polje, v katerem se nahajajo. Upori so vezani v mostični vezavi, kot je to velikokrat tako v senzorskih elementih.
Na sliki vidimo blok shemo AMR senzorja magnetnega polja, v kateri med drugim tudi vidimo vezje za kalibracijo vezja. Zanimivost tega novega čipa je v tem, da je izredno občutljiv, saj na sliki vidimo podatek, da je resolucija senzorja 6 nT pri 1 Hz, kar je vsaj 10x bolje od do sedaj dobavljivih podobnih senzorjev na trgu.
Večkanalni čipi za LiDAR aplikacije
Podjetje Analog Devices je na sejmu predstavilo tudi večkanalne čipe, ki so jih predvideli za LiDAR aplikacije, ki so najbolj razširjene v avtomobilski industriji, še posebej v samovozečih avtomobilih, ki se poleg poleg GPS signala uporabljajo tudi LiDAR senzorje za orientacijo v prostoru. Tipično imajo LiDAR senzorji od 16 pa tudi do 128 neodvisnih senzorjev, katerih izhodne signale je seveda potrebno obdelati v čim krajšem času. To na kratko tudi pomeni, da je potrebna pasovna širina (3dB) tja do 500 MHz. Pri tako hitrem preklapljanju predstavljajo problem tudi močnostne izgube. Naslednji problem pri paralelni vezavi vezij pa je tudi neželena kapacitivnost, ki obremeni uporabljeni transimpendančni ojačevalnik, kar pomeni manjšo pasovno širino. Seveda je to nezaželeno, zato želimo imeti čim manjšo kapacitivnost. Večina LiDAR senzorjev je narejena v IP67 razredu – seveda zato, da delujejo v vseh mogočih vremenskih pogojih. To, da voda ne more vdreti v napravo pomeni tudi to, da toplota, ki se generira znotraj naprave, težje prehaja iz naprave v okolje. Zato je ravno neželena toplota eden glavnih problemov v LiDAR sistemih.
V podjetju Analog Devices so se tega problema lotili s hitrim preklopnim vezjem LTC6563. Na video predstavitvi so prikazali praktični primer uporabe takih vezij. Na sliki vidimo preklopno vezje 16 na 1, ki porabi zgolj 15 mA pri 3,3V.
S pametnim načinom delovanja LTC6563 so dosegli, da se njihovi čipi znotraj LiDAR naprav ne trošijo preveč energije in s tem se ne segrevajo bolj, kot je potrebno. Poprečna poraba energije je približno 160 mW oziroma okoli 10 mW na kanal, kar je najboljše v industriji. Preklopi med kanali se dogajajo v razredu 50 nanosekund, kar je izjemno hitro in pri tako hitrih preklopih takoj pomislimo na neželene motnje, ki nastajajo pri hitrih preklopih signalov. V podjetju ADI so odgovorili, da s pametnim načrtovanjem vezja teh motenj niso opazili.
Zaradi vseh teh odličnih lastnosti so proizvodi podjetja ADI lahko tako konkurenčni na trgu. Na sliki vidimo primerjavo med »klasičnim« vezjem, ki ga uporabljajo konkurenčna podjetja (na levi) in rešitvijo, ki jo uporablja ADI s svojim čipom LTC6563.
Rešitve E-mobilnosti za pospešeno uvajanje EV
Vse večja ponudba in uporaba električnih vozil (EV) bo ključna za zmanjšanje CO2 na svetovni ravni in na poti do trajnostne družbe. Proizvajalcem bo glavni izziv izpolnjevanje pričakovanj potrošnikov glede zmogljivosti, udobja, varnosti in cene vozil. ADI proizvajalcem električnih vozil pomaga pri reševanju teh izzivov z brezžično povezljivostjo, inovativno natančnostjo BMS in novimi tehnologijami na področju izolacije, upravljanja moči in inteligentnega zaznavanja za nove generacije motorskih pogonov.
Večje uvajanje uporabe električnih vozil bo ključni dejavnik zmanjšanja svetovne ravni izpustov CO2 in trajnostne družbe. Izziv bo v izpolnjevanju pričakovanj potrošnikov glede zmogljivosti, udobja, varnosti in stroškov vozila. Podjetje Analog Devices (ADI) proizvajalcem originalne opreme pomaga pri reševanju teh izzivov z brezžično povezljivostjo, inovativno natančnostjo BMS in novimi tehnologijami na področju izolacije in sistemov za upravljanje baterij (BMS).
Sistemi za upravljanje z baterijami
Baterijski trg še naprej poganja povpraševanje po vozilih daljšega dosega, izboljšana funkcionalna varnost ter krajši čas polnjenja in nižji stroški. Sistemi za upravljanje litij-ionskih in svinčevih baterij Analog Devices neposredno ciljajo na te zahteve in ponujajo rešitve, ki ublažijo pomisleke na trgu.
Za razliko od enega samega elementa za shranjevanje energije, na primer posode za gorivo, je baterija EV (električnih vozil) sestavljena iz sto ali tisoč posameznih baterijskih celic, ki morajo delovati skupaj. ADI-jevi sistemi za upravljanje baterij so neposredno povezani z vsako celico in zagotavljajo natančne meritve celic od trenutka izdelave baterijskega paketa do konca njegove življenjske dobe. Ne glede na to, kako so povezane, obsežen portfelj ADI izdelkov za upravljanje baterij ponuja prilagodljivost, ki podpira skoraj vse arhitekture baterijskih sistemov z optimizirano in učinkovito zasnovo.
Ker priljubljenost električnih vozil še naprej narašča, industrija od ponudnikov tehnologije zahteva večjo zmogljivost. ADI sistemi za upravljanje baterij zagotavljajo najboljše meritve napetosti in tokov v svojem razredu, s čimer spodbujajo nove inovacije v EV. Gre za sisteme upravljanja z baterijami (BMS), ki znatno podaljšajo življenjsko dobo baterij.
Upravljanje visokonapetostne akumulatorske baterije dosežemo z združevanjem natančnih meritev napetosti celic prek LTC6810, LTC6811 in LTC6813 s sinhronimi meritvami napetosti in toka preko LTC2949 na enem samem isoSPI vodilu z robustno komunikacijo.
ADI-jev izjemni BMS natančno meri, ali se celice polnijo ali praznijo, kar omogoča, da se baterija vozila lahko bolj napolni in bolj temeljito izprazni. Preprosto povedano, BMS poveča uporabno zmogljivost baterije, kar je ključno za povečanje dosega, zmanjšanje velikosti ter znižanje cene in teže vozila.
Varnost in zanesljivost vozil je prav gotovo v prvem nizu prizadevanj vseh proizvajalcev električnih vozil, saj prekomerno polnjenje in prekomerno praznjenje celic lahko privede do njihovih okvar ali poškodb (baterije lahko povzročijo celo požar). Prav tako sta glavna vzroka za drastično zmanjšanje zmogljivosti baterij in skrajšanje njihove življenjske dobe. Integrirana vezja Analog Devices, ki so namenjena BMS aplikacijam, odpravljajo pomisleke glede varnosti in zanesljivosti z zagotavljanjem vseh potrebnih meritev, ki zagotavljajo, da vsaka celica deluje v predvidenem območju delovanja.
Rutronik
Rutronik je v sodelovanju z Univerzo za uporabne znanosti Zwickau (WHZ) razvil revolucionarno nov hibridni sistem za shranjevanje energije (H.E.S.S.). Kombinacija baterije in ultrakondenzatorja izboljša najvišje tokovnih zmogljivosti sistema za shranjevanje energije, znatno zmanjša razgradnjo akumulatorja in zagotavlja večjo prilagodljivost zaradi digitalnega nadzora. V najrazličnejših aplikacijah ta tehnologija dodatno prispeva k izjemno visoki stopnji zanesljivosti, hkrati pa zmanjša čas razvoja.
Cilj Rutronikovega projekta je bil dokazati, da je vsak akumulatorski sistem mogoče kombinirati z ultrakondenzatorji tudi v resničnem delovnem okolju. Sklicujejo se na dejstvo, da ta tehnologija omogoča idealno razporeditev delovne obremenitve: medtem ko baterija deluje kot neprekinjen dobavitelj energije, da zadosti stalnim zahtevam po napajanju, pa ultrakondenzator obravnava hipne potrebe po največjih tokovih in napetostih. Tok praznjenja akumulatorja je zato lahko omejen na njegovo nominalno vrednost, s čimer se zagotovi, da nikoli ne preseže nazivnega delovnega območja. Takšno “nežno delovanje” akumulatorja pomaga povečati življenjsko dobo sistema do 100%. Poleg tega v bateriji nastaja manj ali nič toplote, kar brez dvoma podaljša njeno življenjsko dobo.
Ultrakondenzatorji se lahko napolnijo v samo nekaj sekundah in ob praznjenju nudijo izredno visoke stopnje energije. V popolnem nasprotju z baterijami dosežejo življenjsko dobo do 10 let in imajo izjemno visoko življenjsko dobo glede polnilnih ciklov (vsaj 500.000 ciklov). Poleg tega njihovo obsežno delovno temperaturno območje od -40 ° C do 70 ° C pomeni, da so manj temperaturno občutljivi kot baterije. Ena od značilnosti ultrakondenzatorjev je nezmožnost shranjevanja velikih količin energije (gostota energije). Ti kondenzatorji resnično izstopajo po tem, da so sposobni obvladovati pogosto globoko praznjenje. Za razliko od baterij globoko praznjenje ne bo škodovalo delovanju in lastnostim ultrakondenzatorja, vendar se bo zmanjšalo skupno število ciklov polnjenja.
Za tovrstno zasnovo sistema že obstajajo različne osnovne topologije, npr. z vzporedno konfiguracijo akumulatorja / ultrakondenzatorja, z dvosmernim pretvornikom in ultrakondenzatorjem na primarni strani in baterijo na sekundarni strani ali s kombinacijo enosmernega in dvosmernega pretvornika. Vsem tem topologijam pa je skupno to, da so razmeroma zapletene, zato tudi zelo zamudne za razvoj in stroškovno intenzivne.
Paket ultra-kondenzatorskih baterij je mogoče kadarkoli napolniti, ne glede na stanje napolnjenosti, ne da bi poškodoval akumulatorske celice in zagotavlja polno zmogljivost v celotni življenjski dobi. Paket napolnjenih baterij in ultrakondenzatorjev je takoj pripravljen za uporabo tudi po mesecih nedejavnosti, saj imajo ultrakondenzatorji izjemno nizko stopnjo samopraznjenja. Izpraznjeni ultrakondenzatorji se lahko v celoti napolnijo v nekaj sekundah. Poleg tega imajo zelo robustno zasnovo in nudijo odlične zmogljivosti tudi pri temperaturah pod 0 ° C.
To tudi pomeni, da se zanesljivost sistema znatno poveča. Tovrstni hibridni sistem za shranjevanje energije (H.E.S.S.) je zato zanimiv tudi za varnostne aplikacije, npr. medicinski pripomočki, kot so defibrilatorji.
Da bi v enem sistemu združili najboljše lastnosti obeh elementov za shranjevanje energije, je treba naboj in tokove akumulatorja in ultrakondenzatorja izmeriti in uravnotežiti s hibridnim pretvornikom za povečanje napetosti. To temelji na opredelitvi mejnih vrednosti za obe napravi za shranjevanje energije ob upoštevanju ustrezne karakteristične krivulje.
Odločili so se za topologijo enosmernega DC-DC pretvornika, saj je najboljši način za zmanjšanje stopnje zapletenosti vezja. To je omogočilo razmeroma kompaktno in učinkovito strukturo tehnologije vezij. Čas in stroški razvoja ter število potrebnih komponent se s tem ustrezno zmanjšajo. V mnogih pogledih lahko tak sistem zaradi digitalne rešitve veliko hitreje in enostavno prilagodimo specifičnim potrebam.
Naslednja ključna prednost te topologije je dejstvo, da se napetost pretvornika lahko spreminja v zelo širokem območju, ki ga je mogoče določiti. Po potrebi se ultrakondenzator lahko neposredno in dinamično priklopi na pretvornik, da podpira vršne tokove. Pretvornik je omejen le s potrebo po zagotavljanju največjega toka prek krmiljene diode (MOSFET). Da bi zagotovili optimalno prilagoditev napetosti, lahko višjo napetost v vmesnem vezju nastavimo na razmerje 2: 1, kar pomeni, da je napetost na ultrakondenzatorju dvakrat višja kot na bateriji. Z drugimi besedami, energija ultrakondenzatorja se v celoti izkoristi, saj lahko dovaja 75% razpoložljive energije pri 50% napetosti.
Poleg ultrakondenzatorjev in Li-Ion baterije, ki je priključena na primarno napajanje, je osrednji del te topologije inovativni regulator preklapljanja moči. Dopolnjuje ga ultra hitra logika smeri toka, ki se vključi takoj, ko začne energija teči iz ultrakondenzatorja. Poleg tega se spremljajo analogni tokovni in napetostni signali Li-Ion baterije in ultrakondenzatorja, da se zagotovijo idealne razmere za optimalno izrabo energije. Mikrokontroler definira specifikacije signala in v skladu s tem generira PWM signale za močnostne MOSFET-je – v tem primeru od proizvajalca Infineona – in s tem za stikalni napajalnik. Kadar vršni tokovi niso previsoki, posebno stikalo usmerja tok na motor naravnost iz Li-Ion baterije. Ultrakondenzator je ustrezno dimenzioniran, da ga lahko akumulator kadar koli med odmori v delovanju napolni.
Rutronik je predstavil svoj prvi razvojni komplet za aplikacije na osnovi umetne inteligence za izvajanje EDGE inteligence na robu
Podatki, ki jih ustvarijo naprave (I) IoT ((Industrial) Internet of Things), se vedno bolj obdelujejo na platformah z mikrokontrolerji znotraj aplikacije ali blizu ugnezdenih sistemov, ki temeljijo na mikrokontrolerjih. To še posebej velja v industrijskih okoljih, bodisi iz varnostnih razlogov bodisi zaradi zahtevanih latenc. Ko gre za izvajanje te Edge AI ali umetne inteligence na robu, Rutronik zdaj ponuja edinstven razvojni komplet, ki vsebuje vse potrebne komponente in tudi vsi posamezni moduli so iz portfelja izdelkov Rutronik.
RUTDevKit-STM32L5 je prvi razvojni komplet, ki ga je razvil Rutronik in je celovita rešitev za aplikacije na osnovi UI (umetne inteligence), ki se izvajajo na mikrokontrolerski platformi. Komplet omogoča razvijalcem strojne in strojne programske opreme, da v kratkem času preizkusijo in dokažejo svoje koncepte, predvsem v zvezi z varnostjo in zaščito podatkov, s kratkimi zakasnitvami, nizko porabo energije in ustreznimi viri za shranjevanje.
RUTDevKit-STM32L5 temelji na ultrazmogljivem mikrokontrolerju STM32L562ZET6Q, ki deluje s 110 MHz taktom. Njegovo 32-bitno RISC-jedro ARM Cortex-M33 z ARM TrustZone ponuja strojno zaščitene funkcije, ki zagotavljajo varnost podatkov EI aplikacije med fazo sklepanja. Zahvaljujoč ARM TrustZone eno jedro zagotavlja dve neodvisni procesni okolji: zaščiteno s kibernetsko zaščito in občutljivo kodo ter nezaščiteno za izvajanje nezaupljive kode. Poleg tega Arm TrustZone podpira tudi Secure Boot, s čimer omogoča varno zaščito pred branjem in pisanjem za integrirani pomnilnik (64Mbit PSRAM in 128Mbit NOR flash) in pospeševanje kriptografije. ARM TrustZone lahko vključuje tudi V/I vrata, zunanje funkcije in območja Flash ali SRAM pomnilnika. Vmesnik Octo SPI za PSRAM in vmesnik Quad SPI za Flash NOR pomnilnik skupaj s hitrim A/D pretvornikom mikrokontrolerja podpirata delovanje z minimalnimi zakasnitvami.
Poleg pomnilnika mikrokontrolerja RUTDevKit-STM32L5 omogoča uporabo SD kartice velikosti več GB in zaščitenega območja za varno shranjevanje tako neobdelanih podatkov kot tudi podatkov za sklepanje s pomočjo UI.
Opremljen je tudi s CAN FD in RS485 vmesnikoma, prek katerih omogoča hiter prenos velikih količin podatkov.
USB-C napajalnik ima vgrajeno integrirano vezje za zaščito, funkcije nizke porabe pa je mogoče preizkusiti z baterijo. Poleg tega je na ploščici vgrajen ST-LINK V2 razhroščevalnik in Arduino podnožje za dodatne plošče, kot je na primer Anybus komunikacijski modul, ki izdelkom omogoča komunikacijo prek vseh običajnih vodil v industriji in v industrijskih Ethernet omrežjih, na primer EtherCat.
Komplet vključuje tudi programsko opremo in vzorčno vgrajeno programsko opremo, vključno s TrustZone predstavitvijo, predstavitvijo preizkusnega načina za CAN FD komunikacijo, predstavitvijo RS485 Modbus, predstavitvijo USB napajanja in zaznavanja nedovoljenih sprememb ter predstavitvijo zagonskega nalagalnika z dvema bankama.
Zaključek
Med več kot 200 razstavljavci virtualnega sejma smo izbrali zanimivosti in novosti, ki bralcem revije dajo prvo informacijo za bolj podrobno raziskovanje področij, ki se jim zdijo zanimiva. Seveda je nemogoče opisati vse, prav tako ni lahko med njimi najti takih, ki res izstopajo. Zato je sejem dogodek, kjer si lahko vsakdo sam najde ponudbo s področja, ki ga zanima, zato sejme tudi obiskujemo, pa naj bodo resnični ali virtualni.
electronica 2020 je pilotni projekt velikega virtualnega sejma, za obiskovalce, razstavljavce, novinarje in organizatorje in bo v bližnji prihodnosti gotovo ostal vzorčni primer vsem, ki se bodo kljub vsem oviram odločili izvesti vsaj virtualno obliko sejma.
Seveda pa vsi upamo, da se bo electronica 2022 dogajala v živo na sejmišču, kot običajno. Glede na odzive na spletno verzijo sejma, ki jih zasledujemo, vsi komaj čakajo, da se sejmi in konference odprejo za zainteresirano javnost. Tudi v uredništvu revije Svet elektronike smo med njimi.
2020_291_13
