JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
söndag 21 juli 2019 VECKA 29
Guidelines for contributing Technical Papers: download PDF
Oavsett om IoT lever upp till sin hype eller inte, så har idén i sig satt fart på folks fantasi. Det finns allt från radikala koncept som ”Internet of Everything” till lite mer ­fokuserade idéer som ”Industriellt Internet” – en term som först började användas av General Electric och idag används i betydelsen automation av industriella miljöer med hjälp av sensorer och M2M-kommunikation.

Accessoarer som smarta klockor, träningsarmband, smarta glasögon eller funktionskläder skulle vara otänkbara utan Mems, mikromekaniska sensorer. Men de höjer också värdet på industriprodukter, medicinteknisk utrustning och spelkonsoler. Det gäller särskilt för sensorsystem – hubar och applikationsspecifika sensorsystem – som har upp till nio frihetsgrader med en treaxlig accelerometer, ett treaxligt gyro, en treaxlig magnetometer och en styrkrets i samma kapsel. Ansluter man externa sensorer för tryck eller ljus kan det blir tio frihetsgrader eller mer. Även under svåra förhållanden ger det exaktare och robustare sensordata än med individuella sensorer. Andra pluspoäng är att de är mycket mindre och effektivare än diskreta lösningar och att användaren inte behöver kalibrera för temperatur och andra faktorer. Man minskar också designarbetet, kan fokusera på det som tillför värde och blir snabbare färdig.

Energimyndigheten beräknar att elmotordrivna system står för runt 65 procent av elanvändningen inom industrin och nästan 40 procent av Sveriges totala elanvändning. Därför är produktgruppen utpekad av EU som den grupp där man kan åstadkomma störst energibesparing. Sedan juni 2011 omfattas den också av ekodesignkrav. I vissa fall då motorer utsätts för en varierande last kan mycket energi sparas om en frekvensomriktare används.

Det är en stor utmaning att utveckla och testa tillämpningar för Internet-of-Things (IoT) av den enkla anledningen att det handlar om stora system som innehåller väldigt många enheter. Det är svårt att trycka in hundratals noder i ett vanligt mjukvarulab för testning, och det är svårt att förse alla dessa noder med intressanta och realistiska indata. Frågan är hur man rent praktiskt ska gå tillväga för att testa mjukvara när den ska köras på hundratals eller kanske till och med tusentals IoT-noder? Simulering är ett bra svar på den frågan.

MICROCHIP:

Energiskördning för trådlösa sensornoder

Det behöver varken vara komplicerat eller dyrt att använda energiskördning för att driva trådlösa sensornoder. Noga genomtänkta kommunikationsprotokoll och bandbredder, tillsammans med de energi­besparande egenskaper som de senaste RF-kretsarna erbjuder, kan utnyttjas för att minska förbrukningen och kan ge en trådlös sensornod som kan fungera nästan hur länge som helst helt utan, eller med bara lite grand av mänsklig medverkan.

En av de största fördelarna med koppla upp dina industrianläggningar på Internet (Industrial Internet of Things) är att de data du samlar upp i den fysiska världen via trådlösa sensornätverk (WSN), både kan öka effektiviteten och strömlinjeforma dina affärsmetoder. De krav som ställs på trådlösa sensornät är många och varierande eftersom sensorer  kan placeras nästan överallt: i byggnader, i industrianläggningar, i tunnlar, på fordon i rörelse, på stadsgator och broar, och på avsides belägna platser som längs rörledningar eller i väderstationer.

Med Altium Designer kan man hantera alla parametrar för en flex-rigid konstruktion i en och samma miljö. Detta berättar Robert Huxel mer om, i en artikel författad i Elektroniktidningens serie Technical Papers.

De förändringar som sker inom områden relaterade till medicin och konditionsträning, och den elektronikutrustning som utnyttjas, kan verkligen kallas revolutionerande. De krav som ställs på dagens sjukvårdsutrustning är omfattande, varierande och knepiga att tillgodose. Utrustning som förr användes mest på sjukhus, används nu för tillämpningar i hemmet och för konditionsövervakning.

Den 3:e utgåvan av standarden ANSI/AAMI ES 60601-1:2005/ IEC 60601-1 är så komplex och mångskiktad, och i många fall mångtydig och motsägelsefull, att de som konstruerar system och spänningsaggregat må vara förlåtna om de tappat kontakten med standardens ursprungliga syfte.

Även om det finns en allt större acceptans för outsourcing i den medicintekniska branschen är även stora produktägare (Original Equipment Manufacturers, OEM) ibland förvånade över alla de komplexa produkter och nyckelfärdiga lösningar som man kan hitta hos kontraktstillverkare (Electronic Manufacturing Services, EMS). För små och medelstora OEM-företag kan dessa lösningar vara ännu mer användbara eftersom de tillåter att företaget fokuserar på sin kärnverksamhet med avseende på design och produktstrategi. Dagens EMS-företag har mycket större kapacitet än tidigare och kan vara en verklig tillgång, särskilt de som designar mycket komplexa medicintekniska produkter.

I takt med att inbyggda system blivit allt mer komplexa har nyckelfaktorn för att förutse utvecklingshastigheten hos ett projekt ändrats. Det har blivit betydligt viktigare att ha tillgång till prisvärda, fullt funktionella utvecklingskort som stöds av ett komplett ekosystem med mjukvaror och kvalitativ teknisk support. För tio år sedan var det möjligt för hårdvaruleverantörer att tillhandahålla enkla utvecklingspaket för styrkretsar och inbyggnadsprocessorer med endast begränsad tillgång till mjukvarustöd. Vanligtvis var storleken på en kunds applikation inte större än att de kunde utveckla all mjukvara i egen regi.

Moderna FPGA-baserade konstruktioner använder allt fler färdiga byggblock (IP-block), både avseende funktioner och antal instanser. I Xilinx utvecklingsverktyg Vivado finns IP Integrator (IPI) som tillsammans med företagets kommunikations-IP gör det enklare att snabbt koppla ihop dessa IP-block.

Den snabbt ökande användningen av NAND-minnen drivs allt från konsument- och mobilprodukter över fordons- och industriprodukter till den färska IoT-trensen. Sedan Toshiba lanserade NAND år 1984 har både tekniken och marknaden utvecklats kraftigt. Packningsgraden har ökat 2 000 gånger när tillverkningsprocessen gått från 700 nm till 15 nm i kombination med teknik för flera bitar per cell. Resultat har blivit ett prisfall mätt kostnad per Gigabit som varit snabbare än teknikutvecklingen vilket gjort NAND till ett förstahandsval för många tillämpningar.

Före 2014 var de flesta LTE-system som byggdes runt om i världen av typen frekvensdelning (FD-LTE). Det var först 2014 som den andra typen av LTE, tidsdelning (TD-LTE), på allvar började uppmärksammas av mobilindustrin. En av de stora fördelarna med TD-LTE är dess möjlighet att hantera lobformning, det vill säga sändarantenner med smala, riktade lober.

Den häpnadsväckande och ­ibland förvirrande mängd tillgängliga trådlösa standarder med sina olika frekvenser, bandbredder, protokoll och format har gett användare oöverträffad uppkoppling och tillgång. Men det har också inneburit att ingenjörer av trådlösa system står inför svåra utmaningar när problem, prestanda och alternativ utformas eller utreds.

Marknaden för kroppsnära produkter – accessoarer – kommer att uppvisa en explosiv tillväxt under de kommande åren för att vara värd runt 30 miljarder dollar år 2018 då det produceras 210 miljoner enheter. Allt enligt analyshuset IHS.

För att robotar ska kunna interagera på ett meningsfullt sätt med objekt i sin omgivning och kunna röra sig själv, behöver de kunna se och tolka vad de ser omkring sig. Drömmen om autonoma, adaptiva robotar är gammal. Idag blir den verklighet med hjälp av avancerade – och kostnadseffektiva – bildprocessorer som matas från 3D-sensorer och kör robusta algoritmer.

Instrumentbrädorna i dagens bilar är ofta fyllda med många olika brus- och temperaturkänsliga utrustningar som radiokretsar, Bluetooth, GPS och mobiltelefonbaserade nätanslutningar. Därför är det viktigt att samtliga kretsar i denna miljö, inklusive kraftenheterna, inte avger för mycket värme eller elektromagnetisk strålning (EMI). Dessutom kan plötsligt förändrad batterispänning väsentligt störa ett system. Trots dessa utmaningar ökar fortfarande intresset för infotainmentsystem i fordon explosionsartat. Bilar innehåller fler och fler, mer avancerade system.

Internet of Things (IoT) eller sakernas internet är ett väldigt brett begrepp vilket gör det en smula trixigt att i en text fokusera på en specifik del av IoT. Här är min syn på systembehovet då fokus ligger på hårdvaran för effekthantering eller power management som det heter på engelska.

Swerea IVF

Vem har ansvaret för tillförlitligheten i kretskort?

Som rapporterades i förra numret av Elektroniktidningen har resultaten från ett FFI-projekt om ”Blyfri elektronik för krävande fordonsapplikationer” visat att det finns en betydande risk för att livslängden av lödfogar till många QFN- och BGA-komponenter inte klarar kraven ens för hytt/kupé-miljö i fordon. Fordonstillverkare har ofta krav på att elektronikenheter ska kvalificeras enligt ISO 16750 men projektet visade att testning enligt denna standard inte är relevant för att upptäcka den här typen av livslängdsproblem. Detta påpekas för övrigt i inledningen av standarden där man anger att ”ISO 16750 inte nödvändigtvis säkerställer att miljö- och tillförlitlighetskraven för lödfogar, lödfria fogar, integrerade kretsar, och så vidare är uppfyllda”.

Synopsys:

Utveckla fordonselektronik i virtuell hårdvara

Dagens fordon kan innehålla tiotals miljoner rader källkod. Kodvolymen växer explosionsartat och ställs dessutom inför nya utmaningar, som övergången till multi­kärnor, AUTOSAR-appar, integration och test av mjukvara och av funktionssäkerhet – och detta är endast några av de utmaningar som är direkt kopplade till den växande kodvolymen. Utvecklare har under många år kunnat luta sig mot väletablerade konstruktionsmetoder på den funktionella nivån, som MIL (model-in-the-loop) och SIL (software-in-the-loop). Det som dessa saknar är att de inte tar hänsyn till den underliggande hårdvaran.

Melexis:

Från hjälpsystem till autonoma fordon

Teknikutvecklingen inom fordonssektorn följer traditionellt en mycket konservativ, inkrementell väg. Riskerna när det gäller säkerhet, företagets rykte och ekonomiska trygghet kräver evolution snarare än revolution. Ändå skapar de senaste ansträngningarna från framsynta teknikföretag ett nytt paradigm, som utmanar dagens ortodoxi.

Ericsson:

Digital kraft förenklar – att tänka på inför parallell kraftmatning

Tillverkare av hårdvara drar nytta av den ökande integrationen och andra tekniska förbättringar som gör att fler funktioner kan packas på ett mindre utrymme. I servrar och kommunikationsswitchar dra de nytta av flerkärnig hårdvara för att hantera lastbalansering. Likaså drar de nytta av tekniker såsom spännings- och frekvensskalning för att finjustera energiförbrukningen i takt med att datakraven ändras. Detta leder till förändringar i hur delsystem som levererar kraft är konstruerade.

Freescale Semiconductor:

Radar och funktionell säkerhet – avancerade assistenter till föraren

Radarteknik på 77 GH gör det möjligt att skapa små och förbättrade kollisionsvarningssystem. I kombination med kretsar för funktionell säkerhet, processorer och analoga kretsar går det att skapa omfattande säkerhetslösningar för avancerad hjälp till bilföraren eller för autonom körning. Utvecklingen drivs av fordonsmarknaden men kan återanvändas i många andra typer av mobila tillämpningar.

Körmiljön i Android – det populära ansiktet till många inbyggda system – får en rejäl uppgradering. ART  – Android RunTime – är den nya exekveringsmiljön för appar i And­roid. Föregångaren – Dalvik – har dragits med flera begränsningar på grund av de tidiga Androidsystemen och nu är det dags för en ersättare.

Övergången till blyfri lödning riskerar att korta livslängden hos elektroniken. Slutsatsen gäller även när klassiskt tennblylod används eftersom komponenttillverkarna bytt ingjutningsplast. För vissa QFN- och BGA-komponenter kan det handla om så mycket som 85 procent kortare livslängd.

Fine-pitch applikationer med små öppningar i stencilerna är vardagsmat vid elektroniktillverkning vilket innebär att prestanda på papperet i stencilrengöringsrullarna är viktigare än någonsin tidigare. Valet av rengöringspapper har stor betydelse för processkostnad och miljö. Rätt duk minskar materialåtgången samtidigt som den ger fler pastatryck per rengöringscykel, minskade stillestånd och dessutom färre omarbetningar av kretskorten.

Varhelst elektronisk utrustning används – i hemmet, på arbetet, i bilen eller i försvarsutrustningar – förväntar sig användaren perfekt tillförlitlighet medan själva tekniken ska vara osynlig eller transparent. Många aspekter hos dagens komponenter härrör från detta mål; allt ifrån moderna nm-processer och kapsling till förbättrade komponenter som kondensatorer.

Två trender dominerar elektronikmarknaden idag: lägre kostnad och miniatyrisering. Kombinationen av dessa har drivit på användandet av elektronisk styrning inom nästan alla områden i våra liv. Vi kommer att se ännu ett språng i antalet tillämpningar genom nya tekniker, såsom Internet of Things (IoT) och cyberfysikaliska system, där digital teknik används för att styra rörelser av elektromekaniska enheter.

Processorer och FPGA:er (Field-Programmable Gate Array) hanteras ofta som en enhet under designfasen. Det ger ingenjören större flexibilitet, både programvaru- och maskinvarumässigt. Xilinx bidrog till utvecklingen genom sin lansering av Virtex II Pro-familjen år 2002.

Den som bara använder vanliga prestandatester för att testa överföringshastigheten till en flashdisk missar den inverkan som kopplingen till datorkortet ger. Till att börja med definierar SATA-specifikationen en datatakt på 6 Gbit/s. Kodning med 8b/10b av sända data leder till en overhead på 20 procent. Protokollet kräver också extra bandbredd för att komprimera data till FIS (Frame Information Structure). Den underliggande förutsättningen är att all data sänds utan fel. För att upptäcka fel och verifiera överföringen definierar SATA-specifikationen en cyklisk checksumma, CRC. Även om CRC är effektivt kan kodningen bara upptäcka fel, den kan inte reparera dem. Om det uppstår ett fel måste sändningen göras om.

Underkategorier

 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)