e
LA TUA RIVISTA DI ELETTRONICA
06
NUMERO 4
Come in uno specchio Il futuro dell’interfaccia utente rswww.it/elettronica
PASSA A APEM Apem è un marchio consolidato per quanto riguarda gli interruttori, è sinonimo di innovazione, qualità e affidabilità. Provvista di omologazioni secondo la maggioranza delle normative europee ed internazionali in materia, APEM offre interruttori per circuiti stampati e pannelli, tastierini in acciaio inox, LED, indicatori da pannello e joystick rispondenti alle specifiche di tutti i progettisti, che ne adottano l’uso in assoluta sicurezza. APEM dispone di strutture a livello mondiale disponibili a fornire assistenza tecnica.
rswww.it/apem PULSANTI PER AMBIENTI DIFFICILI
SERIE IR - Sigillata in conformità a IP67 - Illuminata o non illuminata - Versioni a montaggio posteriore bistabile, momentanee - Attuatore con cornice tonda o quadrata - Vasta scelta di colori attuatore - Vasta scelta di colori illuminazione - Morsetti a vite, con cavo o con saldatura - Versioni microinterruttori con potenza nominale da 5A 250V c.a. - Morsetti a vite con potenza nominale da 2A 250V c.a.
RM OG EN
AC E
4
F ER T N GEBRUIKERSI
E SCHAKElV
VOO R 4G?
2
06
A
AR
14 BENT U Kl Welkom bij de nieuwe editie van eTech. Het thema van dit nummer is gebruikersinterfaces (UI) en mobiele technologie, met focus op de toekomst van UI, 4G en batterijen voor mobiele apparaten.
We introduceren ook een nieuwe rubriek, ‘Markttrends’, in samenwerking met iSuppli, waar we kijken naar toekomstige technologische trends en het toenemende gebruik van bewegingssensoren in mobiele telefoons – zie pagina 22. De wereld van de elektronicatechnologie ontwikkelt zich in razend tempo, dit is nergens duidelijker dan op de forums en blogs van DesignSpark. com. DesignSpark.com is de ingang naar online hulpmiddelen en ontwerpondersteuning voor technici, aangeboden door RS. DesignSpark.com biedt ons allemaal een perfect forum om op de hoogte te blijven van de nieuwste trends, tools en nieuwtjes waarvan enkele zelfs hebben bijgedragen aan dit nummer van eTech. Met uw feedback hebt u aangegeven geïnteresseerd te zijn in meer ontwerprecensies. We hebben deze rubriek daarom uitgebreid met de ARM mbed-recensie op pagina 20 en de recensie van embedded systemen op pagina 34. Algemene voorwaarden: op al onze leveringen zijn de Algemene Verkoopvoorwaarden van RS Components B.V. van toepassing. Dit nummer is geldig vanaf oktober 2010 tot en met december 2010.
Uitgegeven door: RS Components| Bingerweg 19 | 2031 AZ Haarlem |
[email protected] |
[email protected]
We voelen ons nu nog meer met u verbonden dan ooit tevoren! Blijf met ons in contact via DesignSpark.com of stuur mij een e-mail via
[email protected]. Glenn Jarrett Hoofd Electronics Marketing
INHOUD 04 05 06 10 12 14 16 20 22 24 26 29 32 34 38 40 42
ELE_0010_1010
iSAy RS NIEUWS DE TOEKOMST VAN GEBRUIKERSINTERFACES PRODUCTNIEUWS BATTERIJEN VOOR MOBIElE APPARATEN BENT U KlAAR VOOR 4G? RIJBAANDETECTIE ONTWERPRECENSIE: ARM mbed MARKTTRENDS: BEWEGINGSSENSOREN SCHAKElVERMOGEN EPD-UPDATE : DRAADlOOS ONTWERPTIPS: ElEKTOR ESSENTIAlS ONTWERPRECENSIE: EMBEDDED SySTEMEN KlANTPROFIEl lUNCHPAUZE SECTORNIEUWS: FRAUNHOFER eTech - NUMMER 4
03
iSAy
RS NIEUWS
PROF. FERNANDO AGUADO, UNIVERSITEIT VAN VIGO, SPANJE, ZEGT:
“
Waarom nu
3D CAD-archief van RS blijft groeien RS introduceert 3D CAD-modellen van nog meer producenten
het beste moment is de ruimte in
te gaan
Het nieuwe en voordelige lanceervoertuig van het Europees Ruimteagentschap, Vega, is de voorbode van “de democratisering van de ruimte” en uitdagende mogelijkheden voor elektronicabedrijven om hiervan een graantje mee te pikken. Zo gaat dat in zijn werk. Door de kleinere satellieten wordt het haalbaar missies uit te voeren die slechts enkele jaren geleden nog ondenkbaar waren. Met CubeSats, één van de populairste normen voor kleine satellieten, kunnen wetenschappers met zeer beperkte budgetten experimenten uitvoeren in de ruimte. Het ontwerpen van één enkele satelliet betekende altijd grote investeringen, langdurig ontwerpen en testen en een uitgebreid en gespecialiseerd team, maar CubeSats heeft de regels van het spel volledig omgegooid. Ze zijn kleiner, eenvoudiger en goedkoper te lanceren en kunnen door een klein team van technici in een tijdsbestek van een paar jaar, en dus niet van tientallen jaren, worden ontwikkeld. Door de lagere lanceerkosten en lagere kosten per vlucht is het financieel haalbaar meer en kortere missies uit te voeren. Dit betekent op zijn beurt weer dat elektronische componenten aan boord niet stralingshard hoeven te zijn en ook niet de tijdrovende procedures voor ruimtekwalificatie hoeven te doorlopen. In plaats daarvan kunnen commerciële, kant-en-klare componenten worden gebruikt. In deze “vicieuze cirkel” helpen moderne COTS te voldoen aan de strenge voorwaarden wat betreft gewicht, vermogen en afmetingen van CubeSats, maar dan goedkoper. Dit alles
04
eTech - NUMMER 4
”
Met de uitbreiding van het 3D CAD-archief introduceert RS nog eens 5.000 nieuwe modellen die nu kunnen worden gedownload vanaf de website. Het assortiment modellen van de toonaangevende producent Tyco Electronics bevat de populaire Mate-n-lok- en MODU-series, samen met de supersnelle Z-Pack- en Multigig-connectoren. Er wordt ook een reeks sensor- en relaismodellen van Schneider Electric geïntroduceerd, ideaal voor gebruik voor het ontwerpen van veiligheidsapparatuur. Met deze uitbreiding biedt RS nu een groot aantal 3D CAD-modellen in meer dan 20 verschillende bestandsformaten, geschikt voor de populairste 3D-ontwerpsoftwarepakketten. Alle modellen zijn gratis te downloaden, klaar om te worden geïntegreerd in uw nieuwe ontwerp.
maakt CubeSat zeer competitief voor commerciële toepassingen. Deze kleinere satellieten trainen nieuwe technici ook op het gebied van ruimtetechnologie en maken ruimtemissies betaalbaar voor vele onderzoeksgebieden. Het XATCOBEO-project, een gezamenlijk onderzoeksproject van INTA en de Universiteit van Vigo, bevat bijvoorbeeld drie spannende en uitdagende experimenten: een herconfigureerbare radio aan boord, gebaseerd op standaard FPGA's, een stralingsdosissensor en een mechanisme voor het plaatsen van panelen. Dit pionierswerk zal de weg vrijmaken voor vele toekomstige projecten met kleine satellieten waarin de Universiteit van Vigo een sleutelrol speelt: voorbeelden zijn HUMSAT - een goedkope wereldwijde infrastructuur voor communicatie voor humanitaire hulp en rampen of voor de monitoring van klimaatverandering, GENSO – een wereldwijd netwerk van grondstations voor onderwijs en radio-amateurs en European Student Earth Orbiter (ESEO) en European Student Moon Orbiter (ESMO). In al deze gevallen biedt het gebruik van COTS-componenten mogelijkheden voor de Europese elektronica-industrie de technologie te testen en een rol te spelen in de ontwikkelingen.
Om 3D-modellen van RS te downloaden gaat u naar www.rsonline.nl/3d of www.rsonline.be/3d.
“
Door de lagere lanceerkosten en lagere kosten per vlucht is het financieel haalbaar meer en kortere missies uit te voeren.
”
Als u ook uw mening wilt geven en kans wilt maken op een plek op de spreekstoel, stuur dan een e-mail van ongeveer 300 woorden naar
[email protected]
Energy Micro Cortex M3assortiment nu verkrijgbaar. Siliconen- en ontwikkelkits voegen een alternatief met extreem laag energieverbruik toe aan het ARM-aanbod bij RS Het toevoegen van Energy Micro aan het toch al brede aanbod ARM-apparaten bij RS brengt de wereld van extreem energiezuinige toepassingen nog dichter bij technisch ontwerpers over de hele wereld. De uitbreiding van het assortiment omvat 128k Flash-versies van alle apparaten in de Gecko-productreeks. Naast siliconenproducten is er zowel Gecko als Tiny
Gecko beschikbaar, waardoor ontwerpers de geavanceerde 32-bits Cortex M3-core en de geïntegreerde randapparaten met laag energieverbruik in de praktijk kunnen testen. De combinatie van extreem laag energieverbruik en de standaard core zullen zich bewijzen als een aantrekkelijk alternatief voor energiebewuste technici over de hele wereld.
Aanbod ontwikkelkits en accessoires verdubbelt naar meer dan 1.300 RS zoekt daarom recensenten voor ontwikkelkits
RS tekent nieuwe distributieovereenkomst met Bourns Samenwerkingsverband omvat EMEA en APAC, als aanvulling op het bestaande VS-contract Het samenwerkingsverband met Bourns, een toonaangevende producent van passieve componenten, formaliseert de langdurige relatie met RS. De twee bedrijven zullen gaan samenwerken voor een aantal initiatieven, van assortimentontwikkeling tot promotieactiviteiten, die wereldwijd zullen worden doorgevoerd. Er zijn meer dan 700 nieuwe producten toegevoegd aan het RS-assortiment, waaronder TBU™beveiligingscomponenten met hoge snelheid. Meer informatie kunt u terugvinden op www.rsonline.nl of www.rsonline.be
Door een grote investering van RS in hoogwaardige ontwikkeltools is het aanbod aan ontwikkelkits en -accessoires uitgebreid naar meer dan 1.300. RS is nu actief op zoek naar recensenten die een bijdrage kunnen leveren aan het groeiende bestand onafhankelijke recensies op DesignSpark.com. Voor meer informatie over ontwikkelkits gaat u naar www.designspark.com Als u geïnteresseerd bent in het schrijven en posten van een recensie, e-mail uw gegevens dan naar
[email protected]. Wij sturen u dan informatie over hoe u gratis een ontwikkelkit in uw bezit kunt krijgen.
eTech - NUMMER 4
05
Kijk naar ons kijk naar hen
De toekomst van gebruikersinterfaces Ontwerpers van desktop-computers en consumenttechnologie weten dat succes grotendeels afhankelijk is van de vraag of ze een perfecte gebruikerservaring kunnen bieden. Gameconsoles, smartphones en zelfs PC's ontwikkelen zich snel en bieden nu naadloze intuïtieve interactie waar consumenten niet alleen om vragen, maar zelfs nodig hebben als ze het beste willen halen uit de groeiende diversiteit aan krachtige features. Om dit te realiseren laten ontwerpers de technologie “uit het zicht verdwijnen”. Toenemende touch-bediening Mechanische knopjes, draaischijven en schuifregelaars, die in het afgelopen decennium nog heel normaal waren, zelfs op muziekspelers, zijn nu ineens achterhaald. Mobiele telefoons kwamen met het concept van 'soft keys', waarmee gebruikers contextafhankelijk toegang krijgen tot grote aantallen functies en opties. De huidige MP3-spelers en mobiele telefoons hebben dit concept verder uitgewerkt en bieden nog flexibelere gebruikersinterfaces met touch-bediening. Een nog recentere ontwikkeling is de multi-touchfunctionaliteit van smartphones, waardoor gebruikers hun gadgets nog vrijer en natuurlijker kunnen bedienen. Met de basisfunctionaliteit 'two-touch sensing' worden functies zoals pinch-to-zoom mogelijk, waardoor mensen
het groeiende aanbod aan content die nu beschikbaar is voor mobiele telefoons, nog spontaner en natuurlijker gebruiken en delen dan ooit tevoren. De volgende ontwikkeling is werkelijke multitouch, dat in staat is tien of meer aanraakpunten tegelijkertijd te registreren en ons binnenleidt in een nieuwe wereld van toepassingen voor één en meerdere gebruikers, niet alleen voor toestellen zoals mobiele telefoons en game-consoles, maar ook voor professionele toepassingen zoals tekenpakketten, management- en logistieksoftware en tools voor collaboratief ontwerp. Om de volgende technologische sprong voorwaarts voor touchscreens mogelijk te maken, heeft het Engelse bedrijf Peratech een voordelige touchscreentechnologie met druksensor ontwikkeld, die het verschil tussen een zachte en een harde aanraking herkent. Met behulp van de zogenaamde Quantum Tunnelling Composite (QTC) kan een touchscreendisplay zeer efficiënt vaststellen waar en hoe hard het scherm wordt ingedrukt. QTC van Peratech heeft de regels van het spel omgegooid wat betreft mens-machine-interfaces, met de mogelijkheid werkelijke 3D-gebruikersinterfaces in te bouwen in kleine energiezuinige apparaten. Door gebruik te maken van producten met een embedded QTCschakelaar kunnen gebruikers deze derde dimensie gebruiken om dieper in een bestandenstructuur te zoeken, gewoon door harder te drukken, een avatar tijdens het gamen nog natuurlijker te laten bewegen of dunne en dikke lijnen te maken die essentieel zijn voor karakters uit het Verre Oosten. Optische waarneming Ondanks negatieve recensies van enkele zelfbenoemde computernerds en televisiefreaks heeft het verdwijnen van technologieën ook grote gevolgen voor de gaming-sector. Nintendo Wii, met MEMS-bewegingssensoren die zijn ingebouwd in draadloze controllers, heeft de gebruikersinteractie naar een hoger level getild dan mogelijk was met de traditionele gamepad met alleen besturing via knoppen en joysticks. De recente aankondiging Vervolg op pagina 08>
06
eTech - NUMMER 4
eTech - NUMMER 4
07
< Vervolg van pagina 06 van Microsofts Kinect voor de Xbox 360 beweert nog een stapje verder te gaan in het concept van uiterst toegankelijk en overtuigend gamen. Kinect gebruikt optische waarnemingsen herkenningstechnologieën die zijn ontwikkeld door het Israëlische bedrijf PrimeSense, om daarmee te realiseren wat wordt beschouwd als de ultieme besturing van games: het eigen lichaam van de gamer. Optische 3D-waarneming kan op een aantal manier gebeuren. Sommige systemen detecteren de positie van het lichaam of de ledematen van de gebruiker door de “overdrachttijd” van een lichtpuls te berekenen. PrimeSense gebruikt wat het “lichtcodering” noemt, op golflengtes die dicht bij infrarood liggen, om scherptediepte te berekenen. Hierdoor is er geen enkele vertraging, wat betekent dat deze benadering zeer geschikt is voor supersnelle consumentapparaten. Het 3D-opnamesysteem van PrimeSense laat zien hoe machines door visuele herkenning, dat voortbouwt op componenten zoals CMOSbeeldsensoren, kunnen
“
Een nog recentere ontwikkeling is de multitouch-functionaliteit van smartphones, waardoor gebruikers hun gadgets nog vrijer en natuurlijker kunnen bedienen.
”
reageren op bewegingen van gebruikers. Waargenomen acties kunnen op het scherm worden gereproduceerd en gebruikt om de daaropvolgende gebeurtenissen in het spel te bepalen. Er is geen mobiel toestel en zelfs geen controller die op het lichaam moet worden gedragen nodig. Voortbouwend
08
eTech - NUMMER 4
op het concept van motion-awaregaming, dat door Nintendo Wii vast is verankerd in het bewustzijn van de consument, kondigt de technologie van PrimeSense een belangrijke nieuwe mijlpaal aan: het tijdperk van controllers zonder controllers. De reikwijdte van dit concept zal echter veel verder gaan dan alleen gaming. PrimeSense voorspelt dat televisiekijkers met handbewegingen, in plaats van met een traditionele afstandsbediening zenders selecteren, door interactieve functies kunnen bladeren en online diensten bezoeken. De CEO van het bedrijf, Inon Beracha, heeft gezegd dat de technologie kan zorgen voor een verschuiving in de manier waarop mensen reageren op, en werken met consumentenelektronica. Het doel van PrimeSense is dan ook gebruikers door middel van herkenningstechnologieën in staat te stellen apparaten op een simpele en intuïtieve manier te besturen. Implicaties voor professionele technologie Natuurlijk is dit de richting waar vele eigenaren van professionele technologie, zoals industriële, medische en kantoorapparatuur, in willen slaan. Het realiseren van een meer natuurlijke en intuïtieve gebruikerservaring wordt door bedrijven als een van de belangrijkste middelen gezien om hun productiviteit te verhogen, hun trainingsbudget te verlagen en kostenposten zoals productiestops en menselijke fouten te vermijden. Het is ook belangrijk op te merken dat de gebruikers van moderne apparatuur een betere gebruikerservaring verwachten: het zijn ook steeds meer technisch onderlegde consumenten, ze zijn gewend aan eenvoudige interactie met apparaten thuis en onderweg, waarom zouden ze dan op hun werk moeten worstelen met lompe en onbevredigende industriële technologie? De voordelen van goede ergonomie bij industriële
ontwerpen zijn natuurlijk al lang bekend. Ontwerpers van apparatuur hebben bijvoorbeeld altijd sterk voortgebouwd op bestaande PC-technologie, niet alleen om te profiteren van de beschikbare geavanceerde verwerkingscapaciteiten en schaalvoordelen, maar ook van de vooruitgang op het gebied van gebruikersinterfaces zoals menu's , aanwijzers en touchscreens. Een nadere blik op de meest geavanceerde machines van vandaag, zoals productielijnapparatuur voor elektronicaproducenten, laat zien hoe vereenvoudigde grafische toepassingen en touchscreens met succes worden toegepast om gebruikers te helpen complexe processen snel en nauwkeurig in te richten, ondanks de economische druk die werkgevers dwingt hun werknemers alleen korte en oppervlakkige trainingen aan te bieden. Wijdverbreid gebruik van beeldinstructies, in tegenstelling tot tekstmateriaal, overwint ook de taalbarrières, een groot voordeel voor zowel eigenaren als verkopers van apparatuur in de geglobaliseerde economie van vandaag. Een hernieuwde blik op de belangrijkste ontwikkelingen in de consumentensector, en in het bijzonder op technologieën zoals multitouch, bewegingswaarneming en optische 3D-technieken, kunnen toekomstige generaties ontwerpers van professionele apparatuur inspireren tot het creëren van productievere, eenvoudiger te gebruiken en meer bevredigende ontwerpen.
switch solutions Omron
Introductie van de Nieuwe A9 serieschakelaars Deze nieuwe reeks schakelaars van Omron heeft een schommelmechanisme welke een hoge contactbetrouwbaarheid levert gecombineerd met een snelle elektrische wisseling die het risico van vonken en klapperen minimaliseert. ■ Tweepuntig klemcontact mechanisme gecombineerd met schommelactie ■ Verguld klemcontact en schoonmaakmechanismen verzekeren hoge betrouwbaarheid ■ Speciaal ontworpen om te voorkomen dat vet het contactgebied binnendringt ■ Verzegeling tegen binnendringen van stroom en een ingebouwde ‘O’ ring garanderen
waterdichtheid bij onderdompeling ■ Wasbare Modellen (IP64)
A9P Drukknopschakelaar Beschikbaar met rechte, haakse of verticale montage, met of zonder een 5mm dopkap. A9S Schuifschakelaar Deze schakelaar is beschikbaar met twee posities (wissel) of drie posities (uit-aan-uit). A9T Penschakelaar Aangeboden in de vorm van drukknop en vergrendelschakelaar met twee of drie posities en een standaard, platte of anti-elektrostatische actuator. Hij is ook verkrijgbaar met rechte-, haakse-, verticale- of klemversies.
Bekijk de nieuwste producten van RS ter ondersteuning van nieuwe gebruikersinterface ontwerpen op RS Online.
Omron’s reeks van schakelaars omvat kwaliteit, precisie-microschakelaars voldoend aan de meeste industrieën, gevoelige schakelaars waaronder de kleinste positieve klikactieschakelaar in de industrie en DIP-schakelaars passend voor de meeste productieprocessen. Omron ontwerpt al haar schakelaars op bedienbaarheid, gebruiksvriendelijkheid en klantvoordelen. Bezoek www.omron-rs.eu om het aanbod te bekijken
PRODUCT NIEUWS
product NIEUWS
Agilent 33500-serie Golfvormgenerator Agilent Technologies kondigt 30 MHz functionele/ willekeurige golfvormgeneratoren aan met ongeëvenaarde signaalnauwkeurigheid en compacte verbindingen. n De Agilent 33500-serie van golfvormgeneratoren biedt de laagste totale harmonische vervorming, werkelijke puntsgewijze willekeurige golfvormen en de laagste instabiliteit in zijn klasse voor de meest veeleisende meettoepassingen. De generatoren beschikken ook over USB 2.0, 10/100 Base-T-ethernet (LAN), LXI-C (optioneel) en GPIB (optioneel) voor snelle en eenvoudige verbinding met een PC of een netwerk. RS Online zoekterm: Agilent, 30MHz*
JTAG-programmeren en boundary-scan-testproducten Verhoog uw dekking met JTAG master n JTAGMaster is een Boundary Scan-tester en systeeminterne programmeerder van ABI Electronics. De ABI JTAGMaster is een complete en krachtige oplossing voor het testen, foutzoeken en programmeren van complexe printplaatassemblages met JTAG‑apparaten. RS Online zoekterm: JTagMaster
RS THERMISCHE INTERFACE
Molex Mini-Fit H20-reeks
Zorgt ervoor dat warmte effectief kan worden gecontroleerd en effectief worden weggeleid van gevoelige componenten
Het verzegelde Mini-Fit H2O™ IP67gekwalificeerde systeem voldoet aan de vraag naar waterbestendige en compacte connectoren n De Mini-Fit H2O™ mid-range power connector is ontworpen voor gebruik in weerbestendige toepassingen. Het heeft een klein profiel en kan 9,0 A per schakeling aan. RS Online zoekterm: molex H2O minifit
n RS Components is erg blij een assortiment thermische interfacematerialen, gapfillers, vetten en gels te kunnen introduceren. Het assortiment biedt waar voor zijn geld, zonder in te leveren op de prestaties. RS Online zoekterm: RS Thermally Conductive Insulators
RECOM REC3.5 en REC6 geïsoleerde DC/DC-converters Versterkte DC/DC-converters bieden compacte verbindingen met 10 kV DC-isolatie
DESCO EMIT IONISATOR Nulvolt-ESD-apparatuur voor het werken met gevoelige elektronische componenten n Ionisatiesystemen zorgen voor het neutraliseren van elektrisch geladen onderdelen zoals printplaatmaterialen en bepaalde verpakkingen. De ionisatoren van Desco Emit zijn zeer klein, hebben twee ventilatorsnelheden, zichtbare en hoorbare indicatoren voor voeding en alarm en hebben een fabrieksgarantie van 5 jaar. RS Online zoekterm: ESD zero ioniser
n De Recom Re³inforced-serie biedt gebruikers het drievoudige voordeel van versterkte isolatie, een hoge scheidingsspanning en hoge efficiëntie. De REC3.5-R8/R10 biedt 3,5 W vermogen en de REC6-R8/ R10 6 W vermogen, beide met 10 kV DC-isolatie in een DIP24-pakket. RS Online zoekterm: recom, rec35*, rec6*
NIEUW Voordelige passieve componenten van RS RS-reeks dikke filmweerstanden, formaat 0402 / 0603 / 0805 / 1206
Schaffner VOEDINGSFILTER 9244x-serie
n RS-reeks met dikke filmweerstanden, formaat 0402 / 0603 / 0805 / 1206. De anti-overspanningskarakteristieken van de RS dikke film chipweerstanden zijn superieur vergeleken met de standaard metaalfilmweerstanden en ze zijn zeer betrouwbaar. Ze zijn zowel geschikt voor vloei- als voor aanvloeisolderen en hebben een consistente omvang waardoor ze met pick-and-place-machines kunnen worden gebruikt. RS Online zoekterm: RS Resistor
FN 9244 IEC voedingsfilter n De FN9244-serie van IEC voedingsfilters van Schaffner vormen een handige oplossing die u helpt in korte tijd EMIsysteemgoedkeuring te krijgen. Deze filters combineren een IEC voeding- en netfilter met superieure filterdemping met een kleine vormfactor. RS Online zoekterm: schaffner FN9244*
Microchip MCP2200EV-VCP Hall-effect joysticks van Apem Contactloze joysticks voor veeleisende omgevingen n De 3000-reeks bestaande uit contactloze joysticks met hoge precisie. Ze zijn beschikbaar met één, twee of drie assen. Gegarandeerde lange en probleemloze levensduur met de nieuwste Hall-effect-technologie. RS Online zoekterm: Heavy duty Apem
10
eTech - NUMMER 4
Meer informatie online: elke maand worden meer
MCP2200 USB-naar-RS232 ontwikkelen evaluatieboard n De MCP2200EV-VCP is een USB-naar-RS232 ontwikkel- en evaluatieboard voor het MCP2200 USB-naar-UART-apparaat. Met de bijbehorende software kunnen de speciale apparaatfuncties worden geconfigureerd en aangestuurd. Het board krijgt zijn voeding via USB. RS Online zoekterm: MCP2200
dan 5.000 nieuwe producten toegevoegd op RS Online
RS-reeks koolfilm-loodweerstanden, axiaal 0,25 W / 0,5 W / 1 W / 2 W formaat n De RS geagglomereerde koolweerstand bestaat uit een vast cylindrisch weerstandselement met ingebouwde draaduitlopers waaraan de draden worden verbonden. RS Online zoekterm: RS Carbon Resistor
eTech - NUMMER 4
11
Batterijen
voor mobiele apparaten gaan langer mee Door Vincent Bannigan, Product Manager, RS Components
Mobiele apparaten ontwikkelen zich steeds verder en ze worden kleiner en intelligenter. De mobiele processoren met hoge prestaties van vandaag vragen om nog meer vermogen en gebruikers willen batterijen die langer meegaan en sneller worden opgeladen, in een nog kleiner en lichter jasje. De batterijen voor gebruik in dergelijke toepassingen ontwikkelen zich ook steeds verder met hogere energiedichtheden, terwijl producenten nieuwe oplaadbare chemische verbindingen zoals lithiumion en lithium-polymeer gebruiken voor professionele en industriële apparaten en voor consumentenproducten. Lithium-ionbatterijen, niet te verwarren met de gewone en niet-oplaadbare lithiumbatterijen, zijn met recht populair voor draagbare consumentenelektronica, omdat hun verhouding tussen energie en gewicht tot de besten behoort, ze geen last hebben
12
eTech - NUMMER 4
van geheugeneffect en slechts langzaam leeglopen wanneer ze niet worden gebruikt. Naast deze voordelen krijgen lithiumionbatterijen door hun hoge energiedichtheid ook steeds meer erkenning voor militaire toepassingen en toepassingen voor elektrische voertuigen en de ruimtevaart. Producenten werken aan een reeks R&Dverbeteringen van de technologie, waarbij ze zich concentreren op energiedichtheid, duurzaamheid, kosten en veiligheid. Enix Energies biedt RS-klanten bijvoorbeeld een reeks li-ionbatterijen in cylindrische en platte prismatische hard- en soft-pack-
formaten, met vermogens tussen 3,7 V, 1840 mAh en 15 V, 6800 mAh, in accu’s tot 12 cellen. Ze bieden allemaal een hoge energiedichtheid en een lange levensduur, hebben geen onderhoud nodig en beschikken over ingebouwde kortsluitbeveiliging. Verbeteringen ten opzichte van lithium-ion: Lithium-polymeertechnologie is een ontwikkeling die een stap verder gaat dan lithium-ionbatterijen, waarbij het lithiumzoutelektrolyt wordt vastgehouden in een vaste polymeersamenstelling en niet in een organisch oplosmiddel, zoals het geval is bij
li-ion. Voordelen van deze benadering zijn onder andere lagere productiekosten, een robuustere constructie en bredere aanpasbaarheid op verschillende pakketvormen. Dit houdt in dat ze, net als lithiumionbatterijcellen, kunnen worden gebruikt voor het maken van accu’s met een grote verscheidenheid aan spanningen en vermogens, en allemaal zeer licht in verhouding tot hun vermogen. Varta’s innovatieve EasyPack-serie, gebaseerd op hun toonaangevende PoLiFlex®-technologie, biedt een kant-en-klare en voordelige oplossing met hoge prestaties. De groeiende RS-catalogus bevat onder andere vier 3,7 V EasyPack-modules met vermogens tot 2000 mAh. Ontwerpen was nog nooit zo eenvoudig, dankzij de beschikbaarheid van een EasyPacklaadevaluatiekit. Deze wordt compleet geleverd met een voorbeeld van ieder model uit de EasyPack-serie, plus een externe voeding, een open op printplaat gemonteerd laadcircuit en connectorset. De kit, die is gebaseerd op de Texas Instruments BQ24014 laadmanagementchip, bevat tevens 14 testpins waarmee metingen eenvoudig kunnen worden uitgevoerd en elementen aan het circuit kunnen worden toegevoegd.
Batterij-innovaties zullen blijven doorgaan, aangedreven door de R&D-inspanningen van batterijproducenten. Dat zegt Herbert Schein, Managing Director en CEO bij VARTA Microbattery. “Het aanbod aan steeds krachtigere batterijen groeit en bijvoorbeeld op het gebied van oplaadbare batterijen is er een behoefte aan technisch geavanceerde en hoogstaande energie-opslag. VARTA Microbattery komt met fundamenteel onderzoek tegemoet aan deze vereiste.” De uitdagingen van de toekomst worden aangegaan door een versterkt team in een nieuw centrum voor onderzoek en ontwikkeling. De juiste keuze – het breedste assortiment Desondanks kunnen traditionele oplossingen voor sommige toepassingen nog steeds de beste blijken. De schaduwzijde van li-ion- en li-polymeerbatterijen is de beperkte uitgangsstroom, met name in combinatie met de noodzaak voor een beveiligingscircuitmodule. Ook transportkwesties moeten in overweging worden genomen voor lithium-verbindingen. Vaak bieden meer traditionele technologieën een geschiktere oplossing: een loodbatterij van 2,7 kg kan bijvoorbeeld meer dan 300 A
produceren. Het is met de hand te dragen, maar toch krachtig genoeg om een groot voertuig te starten. RS heeft letterlijk honderden verschillende soorten batterijen op voorraad, van tientallen producenten, variërend van back-upknoopcellen tot en met zuur-loodaccu's, wat garandeert dat er voor iedere toepassing altijd de perfecte oplossing aanwezig is. Onafhankelijk van de technologie blijft de fundamentele vraag voor de ontwerper altijd gelijk: het vinden van de oplossing die het beste voldoet aan de vereisten voor omvang, spanning, stroom, levensduur, gewicht, temperatuurbereik, herlaadbaarheid en overwegingen op het gebied van milieu en veiligheid.
Bekijk het volledige assortiment batterijen die geschikt zijn voor mobiele apparaten op RS Online. eTech - NUMMER 4
13
Bent u klaar voor
4G?
“
De overstap van 3G naar 4G is veel kleiner dan die van GSM naar 3G waar ontwerpers van geïntegreerde schakelingen (IC's) mee te maken kregen
Draadloze connectiviteit van de vierde generatie (4G) is in stilte van start gegaan, maar de overstap naar sneller mobiel internet is al onderweg. Steden zoals Atlanta, Chicago en Las Vegas beschikken al over 4G-diensten en de Amerikaanse operator Sprint voegt steeds meer steden toe aan zijn lijst. In Stockholm en Oslo werd eind vorig jaar de eerste 4G-service in gebruik genomen door operator TeliaSonera. Er zit echter, net zoals bij de 3G-services die hieraan vooraf gingen, een addertje onder het gras. Deze services vallen allemaal onder de vlag 4G, maar deze Amerikaanse en Europese netwerken gebruiken verschillende protocollen. Sprint en een aantal operators in Azië hebben gekozen voor services gebaseerd op een mobiele vorm van de Wimax-norm, die oorspronkelijk was ontwikkeld om breedband draadloze connectiviteit voor privé gebruik aan te kunnen bieden, en er zijn al minstens 250 in gebruik. TeliaSonera en andere grote operators zoals Verizon Wireless in de VS en NTT DoCoMo in Japan hebben gekozen voor de Long-Term Evolution (LTE), de norm die vandaag de dag op veel plaatsen wordt gebruikt in Europa en Japan. Net zoals het geval is bij 3G zijn er grote technische overeenkomsten tussen LTE en Wimax en zijn de verschillen vaak het gevolg van hun verschillende afkomst. Hoewel de wereld uiteindelijk drie verschillende 3G-protocollen rijk was, waren ze allemaal gebaseerd op de kerntechnologie van code-division multiple access (CDMA). CDMA2000, grotendeels gebaseerd op technologie van Qualcomm, werd de voorkeursnorm voor de VS en Korea. In Europa en Japan kreeg breedband-CDMA de overhand. TDS-CDMA werd als laatste gelanceerd, net voor de start van de Olympische Spelen in Peking in 2008.
14
eTech - NUMMER 4
Er was één ding overduidelijk bij de ontwikkeling van de 4G-normen. De 4G-netwerken zouden gebruik maken van een vorm van orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM), dezelfde basistechnologie die wordt gebruikt in draadloze WiFi-netwerken en ADSL voor bedrade internettoegang. De situatie is iets eenvoudiger als bij 3G het geval was, omdat de eigen opvolger van Qualcomm op de CDMA2000 geen groot succes was: operators kozen voor LTE of Wimax. Er is goed nieuws voor iedereen die LTE wil implementeren in industriële communicatie. In termen van de hoeveelheid ruimte die het in beslag neemt, is de overstap van 3G naar 4G veel kleiner dan die van GSM naar 3G waar ontwerpers van geïntegreerde schakelingen (IC's) tien jaar geleden mee te maken kregen. Volgens Professor Gerhard Fettweis van de Technische Universiteit van Dresden, is er voor een modem met 2G, 3G en LTE, en waarin de moderne siliconentechnologie is geïmplementeerd, niet meer dan een kwart van een dobbelsteen nodig, terwijl er voor een 3G-modem tien jaar geleden een complete IC nodig was. Daarom is de kans groot dat deze functies in de toekomst worden gecombineerd in toepassingen en grafische processoren. Dat zorgt er niet alleen voor dat 4G-telefoons goedkoper worden, het betekent ook dat u extra bandbreedte en lagere wachttijden van LTE heeft, samen met snelle CPU's die kunnen worden gebruikt voor embedded processoren.
Het gevolg voor ontwerpers van industriële systemen is een reeks draadloze normen die snelle internettoegang ondersteunt tegen lagere kosten dan bij de eerste introductie van 3G het geval was. Analysten verwachten ook dat de markt voor draadloze communicatieapparatuur veel belangrijker is tijdens de eerste fasen van de ontwikkeling van 4G dan voor 3G het geval was, met name omdat de netwerken die 4G ondersteunen gebaseerd zijn op het Internet Protocol (IP) in plaats van te zijn ontwikkeld rond de behoeften van spraakcommunicatie. De ontwerpkeuzes achter de 4G- normen helpen bij toepassingen zoals beveiliging, real-time-monitoring en aansturing. Veel netwerkprotocollen hebben baat bij de lage wachttijd en de hoge bandbreedte en met name LTE is ontwikkeld om de wachttijd in
”
vergelijking met 3G te verlagen. De helpt de kans op time-outs en vergelijkbare problemen door onderbreking van de communicatie te verminderen. Daarnaast helpt het bij toepassingen zoals videoconferenties, waarbij vertraging in beeld en geluid gebruikers irriteert. In toepassingen zoals telegeneeskunde hebben LTE en Wimax hogere maximale bandbreedtes dan hun 3G-voorgangers, wat bidirectionele video van hoge kwaliteit mogelijk maakt. Daardoor kunnen artsen betere diagnoses op afstand stellen. Wimax kan downlink-transmissiesnelheden
ondersteunen rond 50 Mbit/s, terwijl LTE veelbelovend is met 100 Mbit/s, hoewel de hogere maximale snelheid van LTE pas recent werd aangetoond door Telstra in Australië. Dit zijn echter snelheden die, voor gebruikers in de buurt van een basisstation, goed kunnen concurreren met ADSL zonder de kabels, waardoor een breed scala aan nieuwe toepassingen mogelijk is.
Meer informatie online... Voor meer informatie over 4G en uw mening over hoe de invoering ervan verloopt gaat u naar www.designspark.com
eTech - NUMMER 4
15
Rijbaandetector
filtert de ruis eruit
Door Yifei Wang, Naim Dahnoun en Alin Achim Department of Electronic and Electrical Engineering, Universiteit van Bristol
Tijdens de afgelopen twee decennia is veelvuldig onderzoek gedaan op het gebied van rijbaandetectie om de veiligheid van motorvoertuigen te verhogen. Deze systemen voorkomen dat bestuurders per ongeluk van hun rijbaan raken en op de rijbaan van andere auto’s terechtkomen.
Het is niet een probleem dat gemakkelijk kan worden opgelost, zelfs niet met duidelijk gemarkeerde rijbanen, want beelden die worden vastgelegd door een camera bevatten een groot aantal externe factoren die het algoritme voor rijbaandetectie kunnen verwarren. Kenmerkbepaling is een belangrijk onderdeel van rijbaandetectie: met behulp van beeldverwerking wordt bepaald welke vormen in het kader deel uitmaken van de feitelijke rijbaan waarover het voertuig zich verplaatst. Door de karakteristieke kenmerken van de rijbanen en informatie over hun vorm te gebruiken is een nieuw kenmerkbepalingsalgoritme ontwikkeld, dat kan nagaan of kenmerken in een verwerkt beeld tot de rijbaan behoren of externe ruis zijn. Normaal gesproken zal, wanneer iemand op een rechte weg rijdt met continue markering, de positie van de rijbanen vanuit het gezichtspunt van de bestuurder binnen korte tijd niet significant veranderen. Het algoritme maakt gebruik van dit fenomeen en probeert niet-bewegende elementen in het beeld te herkennen. Om dit te kunnen doen wordt gebruik gemaakt van digitale interpolaties. Door zorgvuldig een deel van het beeld te selecteren en dit gebied terug te interpoleren naar de oorspronkelijke beeldomvang, kan het gezichtsveld van de bestuurder worden
16
eTech - NUMMER 4
gesimuleerd waarbij de rijbanen op het geïnterpoleerde en het oorspronkelijke beeld met elkaar overeen zouden moeten komen. De eerste taak is het selecteren van het juiste gebied voor interpolatie. Op een vlakke, rechte weg, rijdt het voertuig in de richting van een verdwijnend punt, daar waar de linker en rechter rijbaan bij de horizon bij elkaar komen. Er wordt een Sobel-filter gebruikt om lijnen te genereren voor iedere duidelijke rand in het beeld. Het snijpunt van iedere lijn en de 'verdwijnlijn' van de horizon is een mogelijk plaats voor het verdwijnpunt van de rijbaan. Een kiessysteem kiest het punt op de verdwijnlijn waar de meeste randen naartoe gaan. Deze techniek werkt voor vlakke, rechte wegen, maar de meeste wegen zijn dat niet. Om deze techniek uit te breiden naar rijbanen met bochten wordt het beeld gesplitst in een aantal horizontale stroken en wordt de verdwijnpuntdetectie voor elk van deze beeldstroken uitgevoerd. Het aantal randen dat tot de rijbaangrenzen behoort die door het Sobel-filter zijn gevonden, wordt groter met de afstand, zodat het verdwijnpunt van de laagste en dichtstbijzijnde beeldstrook als eerste wordt gedetecteerd. De verdwijnpunten van de bovenste stroken worden gedetecteerd op basis van de positie van de verdwijnpunten van de lagere stroken, om de detectieafwijking en de hoeveelheid benodigde verwerkingscapaciteit te reduceren. De nauwkeurigheid van de detectie wordt ondersteund door de positie van het verdwijnpunt beeld voor beeld te volgen, op basis van het feit dat de positie van het verdwijnpunt Vervolg op pagina 18 > eTech - NUMMER 4
17
Voeg USB-aansluitingen toe aan uw applicatie zonder het systeem volledig opnieuw te ontwerpen
niet dramatisch zal veranderen.
Het systeem is geïmplementeerd op een digitale mediaprocessor Texas Instruments TMSD6437, gebaseerd op de C64+ core die tot acht 8-bits multiply-accumulate (MAC)bewerkingen per klokcyclus kan uitvoeren. De processor kan worden geklokt tot 700 MHz. , hoewel wij hem met 600 MHz gebruiken. In verband met de vereiste hoge nauwkeurigheid voor sommige algoritmes is een combinatie gebruikt van 8 × 8-bits en 4 × 16-bits MAC's, die door de processor wordt ondersteund.
18
eTech - NUMMER 4
De vastgelegde frames (testvideo's zijn in NTSC-formaat) worden geschaald naar 352 × 240 pixels om de verwerking terug te brengen, met on-chip schaalhardware. De schaalfunctionaliteit kan uitvoerbeelden genereren van 1/4× tot 4× de oorspronkelijke beeldomvang in stappen van 256/N waarbij N een geheel getal is tussen 64 en 1024. Het geïmplementeerde systeem kan worden opgesplitst in drie hoofdcomponenten. Het eerste is de rand- en verdwijnpuntdetectie, wat 16% van de totale verwerkingscapaciteit in beslag neemt. Het afhandelen van meerdere verdwijnpunten neemt 2% van de verwerkingscapaciteit in beslag. Het laatste onderdeel van het proces, de digitale interpolatie en kenmerkbepaling, neemt het grootste deel van de processor in beslag en gebruikt 82% van de totale verwerkingscapaciteit. Omdat er voor het repeterende zoomproces normaal gesproken tien stappen nodig zijn, moeten tien verschillende zoomgebieden worden overgezet naar het interne geheugen voor interpolatie en randvergelijking, naast de in kaart gebrachte randen van het oorspronkelijke beeld. Omdat de maximale
zoomverhouding normaal gesproken is ingesteld op 0,9, hebben de geselecteerde zoomgebieden bijna dezelfde omvang als het oorspronkelijke beeld. Daarom moet er een grote hoeveelheid data worden overgezet. Een groot deel van het beeld is echter een herhaling voor ieder paar naast elkaar gelegen gebieden. Het opnieuw gebruiken van de repeterende gebieden zorgt voor een aanzienlijke besparing in geheugenoverdracht. Tijdens experimenten bevatte de eerste hellingskaart zeer veel ruis door een groot aantal ongewenste elementen. Het schaal- en ruisverwijderingsalgorithme verwijdert met succes de meeste ongewenste elementen met behoudt de rijbaankenmerken, waardoor wordt aangetoond dat de resultaten van de implementatie overeenkomen met de theorie en solide zijn. De mogelijkheid voor het gebruiken van de on-chip schaler voor het interpoleren van de zoomgebieden moet verder worden onderzocht. Het complete systeem loopt vandaag echter in real-time met meer dan 23 frames per seconde zonder dat daarvoor code voor hoeft te worden geschreven op assemblageniveau en alleen door het geheugen efficiënter te beheren. Het kan verder worden geoptimaliseerd door het identificeren van de langzame onderdelen in de code en deze te optimaliseren met behulp van intrinsieken, lineaire assemblage of assemblage.
Memory
Omdat er op gesegmenteerde beelden meerdere verdwijnpunten aanwezig zijn, heeft iedere beeldstrook zijn eigen corresponderend verdwijnpunt en de resultaten van de randdetectie van iedere sectie worden afzonderlijk vergeleken. De beeldinhoud boven de verdwijnlijn, die geen bruikbare informatie bevat, wordt niet verwerkt om de complexiteit van de berekeningen te beperken.
Deze processor biedt ook een videosubsysteem. Dit zorgt voor een naadloze interface met de standaard videodecoder en weergave op de display. De combinatie van het videosubsysteem en de verbeterde directe geheugentoegang (enhanced direct memory access, EDMA), ondersteund door de processor, vereenvoudigt de gegevenstransmissie van de camera naar de verwerkingsbuffer en van de uitvoerbuffer naar de display aanzienlijk. Als de EDMA en de centrale verwerkingsunit (CPU) perfect zijn gesynchroniseerd, wordt de geheugentransmissieoverhead gereduceerd tot een minimum.
Analog
Het proces van inzoomen en randen vergelijken wordt uitgevoerd bij verschillende zoomverhoudingen, totdat de meeste ongewenste elementen zijn verwijderd. Normaal gesproken blijven de rijbanen intact, omdat ze op een rechte weg ongeveer dezelfde positie op het beeld zullen houden, onafhankelijk van de schaalfactor. De andere objecten verdwijnen omdat ze niet in alle gevallen overeenkomen. Op basis van experimenten is gebleken dat tien herhalingen normaal gesproken voldoende zijn, zelfs in zeer zware omstandigheden. Tijdens het randvergelijkingsproces worden gesegmenteerde rijbaanmarkeringen korter door de verandering in de lengte en de positie veroorzaakt door het schalen van het beeld. Hoewel ze op dezelfde lijn blijven na de interpolatie, wordt het bovenste gedeelte van de lijn gewist.
Digital Signal Controllers
Om de rijbaankenmerken te extraheren en ruis van randen die niet tot de rijbaanmarkeringen horen te onderdrukken wordt pixel voor pixel een logische AND-bewerking toegepast op de in kaart gebrachte randen en op de in kaart gebrachte randen van het oorspronkelijke beeld vanuit het geschaalde en geïnterpoleerde beeld. Als de geïnterpoleerde randen overeenkomen met de randen van de oorspronkelijke beelden, worden de randen bewaard. Er kunnen nog meer randen worden verwijderd door randen af te keuren die duidelijk een verkeerde hoek hebben om een rijbaanmarkering te kunnen zijn.
Microcontrollers
Heeft uw productontwerp behoefte aan een USB-uitbreiding?
< Vervolg van pagina 17
Microchip biedt ontwerpers een complete, kant-en-klare oplossing die het eenvoudig maakt om USB-aansluitingen aan bestaande systemen toe te voegen. De MCP2200EV-VCP USB-naar-RS232 demonstratiekaart is een goedkoop evaluatiehulpmiddel dat wordt ondersteund door softwarebibliotheken en op een PC gebaseerd configuratiehulpmiddel. Hierdoor hoeven systeemontwerpers zich niet uitvoerig te verdiepen in de werking van het USB-protocol, hetgeen het toevoegen van klantspecifieke USB-functies aan bestaande ontwerpen aanmerkelijk vereenvoudigt.
Bestel uw MCP2200EV-VCP bij RS vandaag nog!
De kaart doet dienst als een complete USB-naar-RS232 omzettingsoplossing (dongle) en biedt USB-naar-GPIO voorzieningen, zodat ontwerpers de I/O op de chip kunnen manipuleren met de meegeleverde software, zodat ze verschillende functionele configuraties kunnen programmeren en testen. De hele oplossing is ontwikkeld om het op de markt brengen van producten te versnellen voor diverse applicaties als aanvulling op de bestaande RS232-toepassingen.
Eigenschappen: • • • • •
Voeding via USB Testpunten voor alle GPIO-pennen RS232-apparaat en 9-pens sub-D connector voor koppeling met RS232 toepassingen Tx en Rx LED’s voor het aangeven van USB naar UART verkeer (indien geactiveerd) Software voor het configureren van speciale eigenschappen van de component
MCP2200EV-VCP : RS Stock No 699-0448 : ~ €19.00 MCP2200-I/MQ : RS Stock No 698-8990 : €1.84 MCP2200-I/SO : RS Stock No 698-8993 : €1.69 MCP2200-I/SS : RS Stock No 698-8997 : €1.69
Intelligent Electronics start with Microchip Bekijk ons volledige en direct uit voorraad leverbare aanbod digitale mediaprocessoren van TI op www. rsonline.nl/ti of www.rsonline.be/ti
www.rsonline.be/microchip www.rsonline.nl/microchip De Microchip naam en logo, het Microchip logo en PIC zijn gedeponeerde handelsmerken van Microchip Technology Incorporated in de VS en andere landen. Alle andere hierin genoemde handelsmerken zijn eigendom van de betreffende bedrijven. © 2010, Microchip Technology Incorporated. Alle rechten voorbehouden. ME276Dut/08.10D
ONTWERP RECENSIE
ARM mbed
gebruiken
Door Dr William Marshall, RS Components
op het internet
De lancering van het mbed-ontwikkelsysteem voor ARM-ondersteunde microcontrollers staat voor een revolutie in de manier waarop computersoftware en firmware wordt ontwikkeld. De kostbare aanschaf van softwareontwikkeltools zoals IDE’s en compilers wordt geëlimineerd door het gebruik van hulpmiddelen op het internet. Dit artikel beschrijft mijn eerste ervaring met deze nieuwe manier van werken: het doel is te ontdekken hoe snel ik een prototype kan maken van een simpel botsingsvermijdingssysteem met behulp van de NXP LPC1768-gebaseerde mbed-module en een commerciële ultrasone sonar-unit. De mbed-kit-hardware Bij het openmaken van de doos treft u het volgende aan: de minuscule mbed-module zelf, een USB-kabel, een instructiekaart ter grootte van een bankpas waarop de pinfuncties van de module staan vermeld en één pagina met startinstructies. En niet te vergeten: ook nog een handige mbed-sticker. Er zit geen CD bij met vele megabytes aan software die op uw PC moet worden geïnstalleerd, geen kleine lettertjes waarin staat dat u de volledige versie van de ontwikkeltools moet kopen als u iets wilt maken dat groter is dan een programma dat een LED laat knipperen. In plaats daarvan wordt u alleen verteld dat u de module met de meegeleverde USB-kabel moet aansluiten op een PC met internettoegang en dan naar de mbed-website moet gaan. De module krijgt zijn voeding via de USB en heeft geen afzonderlijke voeding nodig.
20
eTech - NUMMER 4
ONTWERP RECENSIE
Online gaan Zodra u de module via de USB aansluit op uw PC, worden de stuurprogramma’s geïnstalleerd en de mbed-module verschijnt in Windows Explorer als een nieuwe schijf. De schijf bevat op dit moment slechts één bestand: mbed.htm. Wanneer u daarop dubbelklikt wordt uw webbrowser gestart op de homepagina van mbed. Wanneer u daar voor ‘Signup’ kiest, wordt u doorgestuurd naar het registratiescherm. Zodra uw module is geregistreerd hebt u toegang tot de compiler. Dit is een sociaal netwerk voor technici, u hebt dus een eigen homepage, een ‘notitieboekje’ of blog waar u uw gedachten en ideeën kwijt kunt over een project en bestandsruimtes voor uw programma’s. Ik vind het ook prettig dat ik op iedere plek met een internetverbinding aan het project kan werken: ik doe gewoon het proefbord bij mijn laptop in de tas en ik ben niet langer aan het laboratorium gebonden! De hardware verzamelen Mijn testproject ging over de interface tussen een SRF08 ultrasone afstandsmeterunit en een eenvoudige DC-motor en de mbedmodule. De SRF08 heeft een I2C-bus, daardoor bestond het koppelen van één van de twee beschikbare I2C‑poorten slechts uit een paar kabelkoppelingen en een paar
afstopweerstanden. De mbed-module heeft een uitgangsspanning van +5V (van de USB‑poort), dit is de voeding voor de afstandsmeter. Voor de motor is meer stroom nodig dan de mbed kan geven, daarvoor is een afzonderlijke voeding nodig, maar dit kan in de vorm van een accupack om het geheel draagbaar te houden. De populaire L293D H-brugbesturingschip wordt gebruikt om de motor aan te sturen vanuit één van de zes PWMout-lijnen. Programmeren Voordat ik code ging schrijven, realiseerde ik mij dat debuggen een stuk gemakkelijker zou zijn als de uitvoergegevens van het programma konden worden weergegeven op de PC met behulp van een seriële terminalemulator zoals Windows Hyperterminal. Er moet eerst een stuurprogramma voor een seriële poort worden geïnstalleerd op de PC, deze is zeer attent meegeleverd in de sectie ‘Handbook’. Hierdoor kunnen de C-functies printf en scanf worden gebruikt in een programma. Klik op ‘Compiler’ waardoor een nieuw venster wordt geopend met een IDE-typescherm, maar dan veel eenvoudiger en zonder debugging-functies. Kies ‘New’, type een programmanaam en u kunt al enkele programmaregels toevoegen. De taal is C met de objectklassen van C++. De eerste regel van een C-programma is normaal gesproken #include “stdio.h” wat een bibliotheek met standaard functies oplevert, maar in dit geval gebruiken we #include “mbed.h” voor hetzelfde doel. De bibliotheek bevat de noodzakelijke stuurprogramma’s voor alle poortpinnen, waaronder I2C, PWM en DigitalOut. Het programmaschema in fig. 1 is voor mijn sonarsysteem.
// mbed test program using I2C and PWMout: WGM 6/2010 // Uses SRF08 Ultrasonic Range Finder #include “mbed.h” I2C sonar(p9, p10); Serial pc(USBTX, USBRX); PwmOut motor(p21); const int addr = 0xE0; char cmd[2]; char echo[2];
// // // //
Define SDA, SCL pins Define Tx, Rx for PC Define PWM pin I2C device address for SRF08
int main() { // Set up SRF08 max range and receiver sensitivity over I2C bus cmd[0] = 0x02; // Range register cmd[1] = 0x1C; // Set max range about 100cm sonar.write(addr, cmd, 2); cmd[0] = 0x01; // Receiver gain register cmd[1] = 0x1B; // Set receiver gain sonar.write(addr, cmd, 2); // Set up PWM frequency motor.period(0.01);
// Set PWM frequency = 100Hz
while (1) { // Get range data from SRF08 // Send Tx burst command over I2C bus cmd[0] = 0x00; cmd[1] = 0x51; sonar.write(addr, cmd, 2); wait(0.07); // Read back range over I2C bus cmd[0] = 0x02; sonar.write(addr, cmd, 1, 1); sonar.read(addr, echo, 2);
// Command register // Ranging results in cm // Send ranging burst // Wait for return echo // Address of first echo // Send address of first echo // read two-byte echo result
// Generate PWM mark/space ratio from range data float range = (echo[0]<<8)+echo[1]; range = range/100; // Turn range into PWM ratio motor.write(range); // Update PWM pulse-width pc.printf(“range = %0.2f\n”, range);// Send PWM ratio to PC display
}
}
wait(0.1);
Fig. 1. Broncode sonarprogramma
Wanneer u uw broncode hebt gemaakt kiest u ‘Save’ om het in uw mbed-map te bewaren. Selecteer nu ‘Compile’ en wacht op het bericht ‘Success!’ of, en die kans is groter, de lijst met fouten. Wanneer u alle bugs hebt opgelost en er zijn geen fouten meer, wordt een bericht getoond waarmee u wordt gevraagd het binaire bestand op te slaan. Hiermee wordt de download naar de mbed-module gestart. Druk op de reset-knop en uw programma wordt uitgevoerd. De ontwikkelcyclus is echt zo simpel: een paar uur voor het monteren van de hardware en het schrijven van de eerste programmacode. Daarbij inbegrepen natuurlijk het vertrouwd raken met het systeem. Testprogramma Het voorbeeldprogramma laat zien hoe stuurprogramma’s van apparaten uit het webhandboek worden gehaald en waar nodig ingevoegd. Het programma meet de afstand tot een obstakel tot een maximum van 100 cm vanaf de SRF08-module via een I2C seriële
buskoppeling. Een PWM-signaal stuurt de motor op volle snelheid aan bij de maximale afstand en brengt de snelheid geleidelijk terug wanneer het obstakel dichterbij komt. De eerste versie van het programma was veel langer dan nodig door een bug in één van de hoger I2C-stuurprogramma’s. Ik heb het forum gebruikt om het probleem te bespreken en uiteindelijk werd de bug opgespoord en werden wijzigingen doorgevoerd, waaronder de volgende release van het header-bestand van de mbed-bibliotheek. Interactieve ontwikkeling Dit is ontwikkeling via het internet: snelle toegang tot experts uit de praktijk en interactie met andere technici en ontwerpers die aan soortgelijke problemen werken. Men wordt gemakkelijk meegesleept door het concept van open ontwikkeling, maar het is niet geschikt voor iedereen die in een commerciële omgeving werkt. Het probleem van de beveiliging van uw briljante nieuwe ideeën
Fig. 2. pinfuncties mbed
ligt voor de hand, maar ook de praktische beperkingen van de ontwikkelsoftware en -hardware. U hebt bijvoorbeeld geen toegang tot debugging-functionaliteiten zoals breekpuntanalyse en stap-voor-stap uitvoering. Voor het controleren van ontwerpideeën met kleine hoeveelheden programmacode is mbed ideaal, waardoor het perfect is voor studenten en kleine bedrijven die zich de grote investeringen die nodig zijn bij complete ontwikkelsystemen niet kunnen veroorloven. RS Embedded Development Platform (EDP) RS Components heeft een adaptermodule (RS stocknummer 703-9235) voor mbed op de markt gebracht waardoor dit type op internet gebaseerde ontwikkeling kan worden toegepast op een EDPsysteem. Er is ook een toepassingsgerichte processormodule voor de LPC1768 op de markt gebracht (RS stocknummer 703-9229) die de mbed-unit kan vervangen wanneer er een meer geavanceerde ontwikkelomgeving nodig is. Dit wordt behandeld in de ontwerprecensie in één van de volgende nummers. Extra materiaal Het schakelschema voor de botsingsvermijdingshardware, samen met een bestandsversie van de broncode van het programma, kan worden gedownlad op eTech online. De LPC1768 mbed-module die voor dit artikel is gebruikt is beschikbaar bij RS Components: RS stocknummer 703-9238.
Meer informatie online... Download de broncode van het sonarprogramma en het bedradingsschema van de ontwerprecensie via www.rsonline. nl/etech of www.rsonline.be/etech eTech - NUMMER 4
21
MARKT TRENDS
Verkoop van bewegingssensoren voor mobiele telefoons vervijfvoudigd tot 2014
Niet de eerste de beste testtafel Complexe debugging is eenvoudiger dan ooit tevoren
Versnellingsmeters, kompassen, gyroscopen en druksensoren dringen de markt van de smartphones binnen. Volgens iSuppli Corp mag worden verwacht dat de wereldwijde verkoop van bewegingssensoren voor mobiele telefoons in 2014 vervijfvoudigd zal zijn, omdat smartphones en hun besturingssystemen steeds vaker bewegingscommando's en navigatietoepassingen ondersteunen, waarvoor deze componenten nodig zijn. De verkoop van bewegingssensoren voor mobiele telefoons – d.w.z. versnellingsmeters, kompassen, gyroscopen en druksensoren – zal stijgen van 435,9 miljoen eenheden in 2009 naar 2,2 miljard in 2014. De inkomsten zullen iets meer dan $1 miljard zijn in 2014, vergeleken met $316 miljoen in 2009. Bewegingssensoren zoals versnellingsmeters en kompassen spelen al een belangrijke rol in de functionaliteit van smartphones zoals de iPhone of Android-phones. Versnellingsmeters detecteren wanneer een telefoon met een groot touchscreen wordt gekanteld, waardoor het apparaat overschakelt van staande naar liggende weergave. Ze spelen ook een sleutelrol bij gaming en navigatie, en ze worden steeds meer gebruikt in toepassingen met augmented reality en omgevingsdetectie.
Bovendien kan de groeiende aanwezigheid van versnellingsmeters in mobiele telefoons worden teruggezien in de honderden onafhankelijke ontwerphuizen (Independent Design Houses, IDH's) in China die in 2009 bewegingssensoren hebben toegepast. iSuppli schat dat bijna 20 procent van de wereldwijde verkoop van versnellingsmeters voor mobiele telefoons in 2009 naar China ging, waar het overgrote deel werd gebruikt door de Chinese grijze markt voor mobiele telefoons. Versnellingsmeters nog sneller vooruit In 2014 zullen versnellingsmeters 44 procent uitmaken van de totale inkomsten uit bewegingssensoren voor mobiele telefoons. Tegen die tijd zal 65 procent van alle telefoons versnellingsmeters bevatten, vergeleken met 2 procent in 2007 en 28 procent in 2009. Dalende prijzen voor 3-assige onderdelen stimuleren de groei van de verkoop van versnellingsmeters. Verwacht wordt dat de prijzen voor low-end, 6-bits 3-assige versnellingsmeters van 90 cent in 2008 zullen dalen naar 34 cent in 2014. Het aandeel high-end 12-tot14-bits versnellingsmeters gaat omhoog omdat deze essentieel zijn voor meer geavanceerde handbewegingsherkenning en nagivatietoepassingen.
Verkoop van bewegingssensoren in mobiele telefoons
Miljoen units
Afzonderlijke bewegingssensoren Bewegingssensoren als onderdeel van een multi-sensor chipset
Kompassen wijzen naar het noorden De verkoop van kompassen voor mobiele telefoons explodeerde in de tweede helft van 2009. In 2009 gebruikte 19 procent van de GPStelefoons een kompas, vergeleken met 4 procent in 2008. Kompassen ondersteunen navigatie, waarmee het automatisch roteren van kaarten mogelijk wordt gemaakt zodat deze overeenkomt met de richting waarin de gebruiker kijkt. Augmented realitytoepassingen die het kompas, het GPS-signaal en de camera combineren zijn eveneens een belangrijke drijfveer achter Androidtelefoons en de iPhone 3G's. Deze kenmerken zijn zo aantrekkelijk voor consumenten, dat concurrerende smartphoneplatforms, waaronder Google's Android en Microsoft's Windows Phone 7, deze kenmerken promoten of er zelfs licenties voor verstrekken. Hierdoor zal de verkoop van kompassen voor mobiele telefoons de komende jaren explosief toenemen. Gyroscopen gaan van start Producenten van mobiele telefoons toonden weinig interesse in gyroscopen tot aan het begin van 2009. Dat veranderde echter in de loop van 2009, als gevolg van het succes van de Nintendo Wii Motion Plus en de komst van een groot aantal nieuwe gyroscopen met 2 en 3 assen van IvenSense en STMicroelectronics.
Er werd verwacht dat gyroscopen deze zomer voor het eerst in smartphones gebruikt zouden gaan worden. De belangrijkste toepassingen in 2010 en 2011 bestaan uit een gebruikersinterface die gebruik maakt van een gyroscoop in combinatie met een versnellingsmeter, gevolgd door beeldstabilisatie en GIS-navigatie voor vaste navigatie in voertuigen. Vanaf 2012 zullen gyroscopen gebruikt gaan worden voor navigatie binnenshuis in combinatie met een versnellingsmeter, kompas en druksensor voor verdiepingsnauwkeurigheid. Tegen 2014 zal de markt voor gyroscopen in mobiele telefoons naar verwacht oplopen tot $190 miljoen. Semi-kansen Met de verwachte plotselinge toename van de verkoop van bewegingssensoren de komende jaren worden extra kansen gecreëerd in de toeleveringsketen voor leveranciers van halfgeleiders, waardoor ook producenten van processoren, microcontrollers en navigatiechips de kans krijgen om deel te nemen, aldus iSuppli. Op dit moment worden nieuwe architecturen onderzocht die de toepassingsprocessor kunnen ontlasten, het energiegebruik op systeemniveau optimaliseren en de responstijd kunnen verbeteren. Door Jérémie Bouchaud, directeur en eerste analyst van MEMS bij iSuppli Corp.
Nu beschikbaar: onderzoek naar MEMS en sensoren via www.isuppli.com of door contact op te nemen met iSuppli via
[email protected]. Copyright 2010 iSuppli Corporation.
Debuggen is al moeilijk genoeg. Ziet u met uw verzameling instrumenten soms door de bomen het bos niet meer? Van sneltoetsen voor veelgebruikte functies tot USB-poorten voor het opslaan van gegevens: onze testtafel biedt het geweldige gebruiksgemak dat u van onze oscilloscopen gewend bent. Maak uw complexe taken gemakkelijker door uw testtafel aan te sluiten op uw pc met de meegeleverde LabVIEW SignalExpress™-software van National Instruments. Gebruik en beheer uw Tektronix-instrumenten rechtstreeks vanaf uw pc. Automatiseer metingen en analyseer gegevens van meerdere instrumenten. Meet signalen en sla de meetresultaten op. Genereer rapporten. Til de mogelijkheden van uw testtafel naar ongekende hoogten. Basisoscilloscopen
Digitale multimeters NIEUW!
n
Bandbreedte van 40 MHz tot 500 MHz
n
Resolutie van 5,5 digits en 6,5 digits
n
Tot 25 automatische metingen
n
Dubbel display
n
Mogelijkheid tot accuvoeding*
n
Statistieken, histogram en trendingmodi
* Afhankelijk van het model.
Tafeloscilloscopen n
Bandbreedte van 100 MHz tot 200 MHz
n
Tot 4 analoge en 16 digitale kanalen
n
Analyse via parallelle en seriële poorten
n
Wave Inspector ® voor snelle navigatie door de gegevens
Functie-/willekeurige-golfvormgeneratoren n
Bandbreedte tot 240 MHz
n
Een- of tweekanaals modellen
n
12 standaard golfvormen, waaronder willekeurig
Voedingen NIEUW! n
Uitgangsspanning tot 72 V
n
Resolutie tot 0,5 mV en 0,1 mA
Timers/tellers/analyzers NIEUW! n
Frequentieresolutie van 12 digit/s
n
Tijdresolutie van 50 ps
n
Meetstatistieken, histogram en trendplots
Maar liefst 3 jaar garantie op alle Tektronix-tafelinstrumenten.
www.rsonline.nl/tektronix www.rsonline.be/tektronix © 2009 Tektronix, Inc. Alle rechten voorbehouden. Voor Tektronix-producten zijn Amerikaanse en buitenlandse octrooien verleend en aangevraagd. TEKTRONIX en het Tektronix-logo zijn gedeponeerde handelsmerken en LabVIEW SignalExpress is een handelsmerk van National Instruments.
22
eTech - NUMMER 4
Een wereld aan
schakelcapaciteiten Door Jerry Abraham Central Product Manager, RS Components
Ontwerpers richten hun aandacht nu nog meer dan ooit op mens-machineinterfaces, aangespoord door de stijgende diversiteit in ontwerpen en technologieën bij de schakelaarsproducenten. Nieuwe aanraakgevoelige schakelaars en toetsenborden maken naam in de medische, industriële, beveiligings-, defensie-, telecom-, computer-, transport- en consumentenelektronica. Producenten moeten niet alleen inspringen op de uitdagingen van diversiteit, maar ook op die van kostenbesparing, ruimtebesparing, regelgeving, betrouwbaarheid en levensduur van producten.
biedt kleine oppervlakken en variabele hoogtes vanaf het board tot de bovenkant van de schakelaar. Het is mogelijk de schakelaars te vloeisolderen en ze zijn, wanneer gewenst, verkrijgbaar in productielijnverpakkingen.
Kleinere tact-schakelaars Een compact formaat en kwaliteitsproducten, dat zijn de drijvende krachten achter de MEC micro miniatuur aanraakgevoelige schakelaars, die ontwerpers aanzienlijk meer boardruimte en opties voor oppervlakmontage voor geautomatiseerde assemblages met hoge volumes bieden. MULTIMEC-schakelaars zijn IP67-verzegeld en geschikt voor tot wel 10 miljoen bewerkingen. De MULTIMEC-serie
Grote schakelaars voor de minder ervaren gebruiker Aan de andere kant van het spectrum wat betreft omvang vormen regelgevingen en ergonomie de achtergrond voor de nieuwe LPI-serie van APEM, die het grootste positioneringselement en laagste interne diepte in het assortiment biedt. De LPI is ontwikkeld op basis van een modulair concept, waardoor het ruimte biedt voor grote
24
eTech - NUMMER 4
aantallen combinaties die exact inspelen op de behoeften van de klant. Deze aanraakgevoelige schakelaars zijn beschikbaar in twee uitgangsversies, voor montage aan de voor- en aan de achterkant: een 5 A gecombineerde afzonderlijke NO/NC-versie en een 0,5 A NO-versie. Door de lage interne diepte kunnen ze worden geïnstalleerd op plaatsen waar de ruimte beperkt is. Door het grote positioneringselement is deze serie ideaal voor alle toepassingen waar de drukknop snel moet worden gezien. Omdat het voldoet aan de vereisten van de EN81-70-norm (Europese norm voor toegankelijkheid tot liften voor personen met een handicap) hebben
gehandicapten gemakkelijker toegang tot liften en gebouwen. Innovatie membraanschakelaars OEM’s die op zoek zijn naar meer complexe mens-machine-interfaces komen steeds vaker terecht bij membraanschakelaars om hun eindproducten te verfraaien en te beschermen. Medische apparatuur, voedselverwerkende machines en apparatuur voor buitenshuis zoals
kiosken hebben allemaal baat bij de simpele aanpasbaarheid, de hoge veiligheid en betrouwbaarheid en reinigingsgemak. De APEM membraanschakelaars, die zijn opgebouwd uit lagen polyester en lijm, kunnen eenvoudig worden gemonteerd en worden met een flexibel staartuiteinde direct verbonden met de elektronische apparatuur. Er kan aanraakgevoelige feedback worden gegeven door het gebruik van een metalen klikkapje onder het flexibele oppervlak, of door de toplaag zelf van een reliëf te voorzien. APEM gebruikt een breed scala aan materialen en plakmiddelen, waaronder types met Microban® antimicrobiële bescherming voor medische apparatuur. De laatste toevoeging aan de opties voor schakelpanelen komt in de vorm van elektroluminescente backlights. Door de elektroluminescente film, die is ontworpen als een integrale laag achter de afbeelding aan de voorzijde, kunnen
membraanschakelpanelen worden gebruikt in verduisterde ruimtes of ‘s nachts, waardoor ze ideaal zijn voor vele toepassingen in de automobielindustrie, navigatie, scheepvaart en medische apparatuur. Er kan transparante inkt worden geprint over het elektroluminescente element waardoor licht van iedere kleur kan worden gemaakt. Met innovaties zoals deze is het geen wonder dat het aantal opties dat beschikbaar is voor ontwerpers explosief is toegenomen.
RS heeft in de afgelopen zes maanden meer dan 800 nieuwe componenten van APEM toegevoegd. Bekijk ons volledige en direct uit voorraad leverbare aanbod op RS Online. eTech - NUMMER 4
25
EDP UPDATE
EDP gaat draadloos Doordat de groei van de vraag naar draadloze connectiviteit onstuitbaar is, heeft EDP zijn ondersteuning uitgebreid naar de snelle ontwikkeling van RFID of GSM/GPRS gebaseerde toepassingen. Door de introductie van twee draaloze modules kunnen ontwerpteams die werken met EDP en de mbed-module snel RFID, GSM/GPRS of beide technologieën toevoegen aan hun volgende toepassing. De beide draadloze technologieën worden nu volledig ondersteund door EDP, inclusief een uitbreiding van de softwareontwikkelomgeving met draadloze telemetrie en een kant-en-klare softwarebibliotheek met draadloze modules die zijn ontwikkeld door ARM ten behoeve van de nieuwe RFID- en GSM-/GPRS-modules. EDP Het RS Embedded Development Platform (EDP) biedt technici toegang tot geavanceerde technologieën in een configureerbaar en flexibel formaat, voor snelle R&D met kant-en-klare software en beproefde referentieontwerpen. Eén van de grootste krachten van EDP is zijn nauwe relatie met mbed van ARM: de processormodule die ontwerpteams eenvoudig toegang geeft tot de Cortex-M3 32bits embedded microcontroller core, via de LPC1768 van NXP. Deze modules woden volledig ondersteund door EDP, inclusief de softwarebibliotheek die is opgezet om het groeiende aantal beschikbare EDP-modules te ondersteunen. De samenwerking met ARM heeft twee technologische referentieontwerpen opgeleverd die gebruik maken van de nieuwe draadloze modules.
Onze online offerte-tool is zo snel dat het lijkt alsof u meer uren in een dag heeft.
De nieuwe draadloze modules De nieuwe EDP draadloze modules zijn ontwikkeld door RF Solutions en zijn exclusief verkrijgbaar via RS Components. De RFID-modules worden met EDP verbonden via een generieke interface, waardoor alle MicroRWD (HITAG) RFID-modules die zijn ontworpen door de gespecialiseerde leverancier IB Technologies direct aan EDP kunnen worden gekoppeld. IB Technologies biedt een reeks kant-en-klare modules en met ondersteuning van EDP kunnen technici nu eenvoudig toepassen wat in snel tempo één van de meest toegepaste draadloze technologieën in de sector aan het worden is. De GSM/GPRS-modules worden ook met EDP verbonden via een generieke interface en worden geleverd met volledige materiaallijsten en schakelschema's, waardoor klanten dezelfde oplossing in productievolumes kunnen implementeren. De modules zijn gebaseerd op de Huawei GTM900-modules. Deze bevatten tri-band-toepassing bij 800, 900 en 1800 MHz, packet-dataservices van GPRS klasse 10, een maximale bandbreedte van 115,2 kbit/s en ondersteuning voor spraakcodering. Door draadloos toe te voegen brengt EDP nu een nog breder pakket aan geavanceerde technologieën bij elkaar, waardoor de combinatie van elkaar aanvullende oplossingen in een enkele ontwikkelomgeving mogelijk wordt en de ontwikkelcycli versnelt en systeemontwerpen vereenvoudigt.
Meer informatie online... Ga naar www.designspark.com/ theme/edp om softwarebibliotheken en schakelschema’s voor het ARM-project te downloaden. Blijf up-to-date met de nieuwste producten in het RS EDP-assortiment op RS Online
26
eTech - NUMMER 4
Online OFFERTES Binnenkort op RS Online
Schakelende R-78spanningsstabilisatoren. Al meer dan vijf jaar onbetwist aan de top De R-78xx-0.5-serie, waarop in zekere zin al onze schakelende R-78-spanningsstabilisatoren zijn gebaseerd, biedt een uitgangsspanning van 1,5-15 Vdc, een maximale uitgangsstroom van 500 mA en een ingangsspanning van 32 Vdc. Met zijn SIP-3-behuizing van slechts 11,5 x 10 x 8 mm levert de component tot 7,5 W. De spanningsstabilisatoren zijn ook verkrijgbaar in een SMD-uitvoering. De R-78AAxx-0.5SMD-serie en de R-78AAxx-1.0SMD-serie voldoen aan RoHS 6/6 en zijn dus 100% loodvrij. De belangrijkste kenmerken van de R-78-serie in vogelvlucht: ✔ ✔ ✔ ✔ ✔
Efficiëntie van maar liefst 97% Allesomvattende kortsluitbeveiliging Pincompatibel met LM78-langsstabilisatoren Aanvullend ingangsspanningsbereik (4,75 V-32 V) Geen koellichaam nodig
Ontdek meer producten op www.rsonline.nl www.rsonline.be
R-78-serie. Schakelende R-78spanningsstabilisatoren worden vaak gebruikt voor low-power microprocessorcircuits.
Doordat de spanningsstabilisatoren van de R-78-serie een efficiëntie van maar liefst 97% bieden, is een koellichaam overbodig.
UTS Hi seal Dynamische IP68/IP69K-bescherming Waterdichte connectoren, zowel gekoppeld als losgekoppeld Bescherming van de elektrotechniek en elektronica in de apparatuur/schakelkasten bij onderhoud, in losgekoppelde toestand of wanneer de kabel is beschadigd
eld = Losgekospcph dicht hermeti
e dig en ing t s z be hui e sie rro tof b o C sts n ku
■ Operationele veiligheid - ESD · kunststof behuizingen ■ Snel en veilig vergrendelsysteem · snel loskoppelen ■ Geschikt voor overmoulding · hermetisch dichte isolator en contacten ■ Beschikbaar: · 4 behuizingsformaten Conform · 16 verschillende bezettingen RoHS · meerdere polarisatiemogelijkheden · standaard connectoren geleverd met vooraf gemonteerde soldeer- en printplaatcontacten ■ Uv-bestendig · geschikt voor buitengebruik
SOURIAU, uw partner voor succes www.souriau-industrial.com
ONTWERP TIPS
IN SAMENWERKING MET
BOOSTER VOOR AUDIOSIGNAlEN
Geeft bass & treble een zwaai Door Markus Aebi (Zwitserland)
Een dof en verlept geluid? Met moderne opnametechnologieën is de kans daarop erg klein. Toch zijn er altijd situaties waarin een nog voller geluid geen kwaad kan (bijvoorbeeld live muziek, maar ook goedkope koptelefoons kunnen er baat bij hebben). Een klein beetje ‘effect’ kan de geluidservaring precies ‘perfect’ maken. Zwakke bass- en een doffe treble-frequenties behoren met deze schakeling tot het verleden. Het ingenieuze principe van het hier beschreven project maakt geluidsreproductie verfijnder, voller en subjectief luider. De oorspronkelijke bedoeling was dit circuit in een mengtafel in te bouwen (direct voor de Master Fader), maar hij werkt net zo goed als losstaand apparaat wanneer de in- en uitgangsspanningen correct worden ingesteld (ongeveer 1,5 Vp/0 dB bij de eerste op-amp). Het principe De hoge en lage frequenties worden onafhankelijk van elkaar verwerkt. De linker en rechterkanalen zijn identiek, met uitzondering van het deel van de schakeling die de versterking van de lage frequenties regelt, welke wordt gebruikt voor beide kanalen en daarom niet twee keer hoeft te worden geïmplementeerd (zie figuur 1). Na het high-pass-filter met C4 (C15 voor het rechter kanaal) worden de hoge frequenties ‘snel en slordig’ versterkt met de schakeling rond T1 (T2). Het diodepaar D1, D2 (D3, D4) genereert meer harmonie, wat wordt toegevoegd aan het oorspronkelijke signaal met potentiometer P1A (P1B). Dit maakt het geluid ‘frisser’. De lage frequenties worden van het oorspronkelijke signaal gescheiden met het netwerk rond IC1B (IC2B) en vervolgens doorgestuurd naar de stroomgestuurde, operationele transconductante versterker (operational transconductance amplifier, OTA), die hier als een VCA wordt geconfigureerd (Voltage Controlled Amplifier, Vervolg op pagina 30> eTech - NUMMER 4
29
ONTWERP TIPS
ONTWERP TIPS frequenties). De waarden van het RC-paar zijn van invloed op de afstelling van het filter. De gekozen weerstand van 33 kΩ in combinatie met een condensator van 22 nF zorgt voor een optimale fijnafstelling.
+15V 3k9
R6
T1
D1
1k 3n9
P1A
IC4A
11 2
8 C11 22n
100n
8
C26
4
C28
100n
4
C30
+15V
C12 220n
2
100k
R
3 R19
IC2A
1
R22 1k
C15 3n9
1n
C16 10p
T2
BC550C
220n
1N4148
-15V
C17
R23 390k
IC3 = NE5532
C18
D4
1N4148 D3
470p R25
R26
1N4148 P1B
R20
5
C14
4k7
47k
7
R28 100R
10u 50V
R
39k R34
9 C22 22n
R35
-15V
080094 - 11
Figuur 1. Het schakelschema kan nogal omvangrijk overkomen, maar de afmetingen van de printplaat zijn absoluut redelijk.
< Vervolg van pagina 29 respectievelijk IC4A en IC4B). De ‘Dynabass’-potentiometer P2A (P2B) bepaalt hoeveel van het oospronkelijke signaal wordt verwerkt. Het RCnetwerk R16/C11 werkt als een variabele low-pass-filter (en heeft ook een variabele faseverschuiving met betrekking tot het oorspronkelijke signaal, wat resulteert in een subjectieve versterking van de lage
+3
Constructie Bij het monteren van de printplaat volgt u de traditionele procedure: eerste de ‘kleine’ onderdelen zoals weerstanden en diodes, daarna de ‘grotere’ onderdelen zoals condensatoren en transistors. We gebruiken aansluitingen voor de IC’s zodat het verwisselen van de versterkers voor een ander geluid zeer eenvoudig is. De constructie is niet zo moeilijk omdat er geen SMD-componenten zijn gebruikt.
4k7
2k2
4k7 log.
10n
C21
1u
R33 10k
C13
R32
7
C20
13
P2B
IC3B
220p
15
16
IC2B
6
R27
14 R31
12 10
6
R30 1k5
R29
92k
5
C19
IC4B
47n
33k
92k
4k7 log.
R21
IC4 = LM13700
R36
10k
-15V
10k
-15V
IC2 = NE5532
C23 D5
BC547B
R24
100n
100n
10u 63V
IC1 = NE5532
T3
1N4148
C24
100n
Wanneer beide potentiometers zijn ingesteld op hun minimale posities, dan passeert het signaal onveranderd. Een externe symmetrische voeding van ±15 V maakt het verhaal compleet. Het stroomverbruik bij deze spanning is ongeveer 40 mA voor de positieve voedingsrail en 35 mA voor de negatieve voedingsrail. Iedere IC is voorzien van ontkoppelcondensatoren en de printplaat wordt daarnaast uitgerust met 100 µF electrolytcondensatoren.
R18
R38
R37 470R
3k9
100u 25V
C29 8
IC3
IC2
4
D6
+15V D7
-15V
10k 100n
R17
10k
R16
4k7
+15V
4k7
1
5 7
6 2k2 C27
C25 8
IC1 C32
R15
-15V
R39
C31
L
C9
+15V
100u 25V
R10 100R
De stuurstroom van de VCA, die de versterking van deze IC bepaalt,wordt gegenereerd door de schakeling rond T3. Deze schakeling werkt als een soort limietschakeling (quasi-limietfunctie) en laat via LED D7 zien hoeveel ‘regeling’ is toegepast. Het verwerkte signaal wordt direct na de ‘harmonie’-potentiometer (resp. P1A en P1B) aan het signaal toegevoegd.
1u
R14
4k7 log.
10n
C10 10u 50V
R9
3
4
P2A
C2
1
39k
R13
IC3A
2
10k
47k
7
IC1B
1k5
92k
5 6
R12
R11
4k7
47n
C8 220p
10k
92k
C3
3
4k7 log.
+15V
R3
0
R8
1N4148
BC550C
R2
+15V
470p R7
In ons prototype hebben we gekozen voor voor headers en contacten voor de verbindingen met de twee dubbele potentiometers. Deze worden genoemd in de onderdelenlijst. Het is uiteraard ook mogelijk deze headers weg te laten en de potentiometers direct aan te sluiten op het board met behulp van bedrading. De dubbelzijdige printplaat is zo compact mogelijk gemaakt (88 × 69 mm) en is niet ontworpen voor een specifieke behuizing (zie figuur 2). De indeling van de printplaat kan worden gedownload vanaf de eTech-website. Metingen De twee grafieken lagen zien hoe de schakeling het signaal beïnvloedt. De grafiek in figuur 3 laat de amplitudekarakteristieken van de low-passfilter zien. Dit laat zien dat het gedeelte van de schakeling voor lage
Elektor
-3
-12
d B -18
THD + N %
-24 -27 -30 -33 -36 -39 100
200
500
Hz
1k
2k
5k
10k
20k
080094 - 12
-10 -15
0.5
-20
0.2 0.1
-25
0.05
-30
0.02
-35
0.01 -40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
+0
dBV
Figuur 3. Hier is het frequentiebereik in de het lage frequentiegebied van de schakeling duidelijk te zien.
30
eTech - NUMMER 4
RS stocknr. 434-138 668-9520 495-8537
Condensatoren RS stocknr. C1, C12, C23 = 220 nF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 622-4218 C2, C13 = 10 nF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 312-1431 C3, C14 = 47 nF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 622-4555 C4, C15 = 3,9 nF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 622-455 / 312-1661 C5, C16 = 10 pF, keramisch, aansluitafstand 5 mm 538-1360 C6, C17 = 1 nF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 622-4268 C7, C18 = 470 pF, keramisch, aansluitafstand 5 mm 683-2112 C8, C19 = 220 pF keramisch, aansluitafstand 5 mm 683-2109 C9, C20 = 1 µF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 483-3933 C10, C21 = 10 µF 50 V, radiaal, bipolair, aansluitafstand 2,5 mm, diam. 8,5 mm max. 440-6547 C11, C22 = 22 nF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 334-164 C24 = 10 µF 63 V, radiaal, aansluitafstand 2,5 mm, diam. 6,3 mm max. 365-4240 C25–C30 = 100 nF, aansluitafstand 5 of 7,5 mm 652-9995 C31, C32 = 100 µF 25 V, radiaal, aansluitafstand 2,5 mm, diam. 8,5 mm max. 684-1942
frequenties werkt bij ongeveer 100 Hz. Bij de hoge frequenties werkt de schakeling vanaf ongeveer 5 kHz, gebaseerd op de uitsnede van T1 (T2).
-5
1
V -21
Overige 11 stuks printplaat-soldeerpinnen 4 stuks 3-weg pin-header (P1,P2) 4 stuks 3-weg contact Printplaat, # 080094-1 Ga naar ‘Ontwerptips’ op www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech
+0
2
-15
RS stocknr. 652-7343 228-5916A 545-2254 454-2232 810-188 533-9656 / 533-9656a
+5
5
-9
Halfgeleiders D1–D6 = 1N4148 D7 = lage stroom LED, rood, 3 mm T1, T2 = BC550C T3 = BC547B IC1, IC2, IC3 = NE5532, 8-DIP kast IC4 = LM13700 16-dip
+10
10
-6
50
RS stocknr. 151-303 151-117 157-446 683-3594 151-016 150-928 151-325 683-2705 148-893 151-094 151-000 151-088 148-893 683-5518 387-896
Elektor 30 20
+0
-42 20
Weerstanden R1, R19 = 100 kΩ R2, R3, R20, R21 = 92 kΩ R4, R22 = 1 kΩ R5, R23 = 390 kΩ R6, R24 = 3,9 kΩ R7, R8, R15, R18, R25, R26, R33, R36, R39 = 10 kΩ R9, R27 = 39 kΩ R10, R28 = 100 Ω R11, R29 = 47 kΩ R12, R30 = 1,5 kΩ R13, R17, R31, R35, R38 = 4,7 kΩ R14, R32 = 2,2 kΩ R16, R34 = 33 kΩ R37 = 470 Ω P1, P2 = 4,7 kΩ logaritmisch, stereo
Figuur 2. De componenten zitten dicht bij elkaar, zodat het circuit op een compacte printplaat past.
Figuur 4. De versterking en de vervorming van de lage frequenties hangen af van de ingangsspanning.
+5
+10
-40
080094 - 13
dBV
1
IC1A
100k
2
C4
D2
1N4148
10k
R1
R4
C7
C6 1n
33k
220n
L
3
C5 10p
10k
R5 390k C1
Componentenlijst
De tweede grafiek (figuur 4) laat de verhouding zien tussen de amplitudes van de ingangs- en de uitgangssignalen van de VCA (groene lijn), gemeten bij pin 9 van IC4. Het laat zien dat de boog lineair is tot ongeveer –10 dB, daarna treedt de compressie in werking. Het effect hiervan is dat de lage frequenties iets meer worden geaccentueerd en het hele geluid voller klinkt. Dezelfde grafiek laat ook de vervorming zien van het uitgangssignaal bij 60 Hz en 1 V ingangsspanning, gemeten bij pin 9 van IC4 (blauw). De –10 dB-waarde is ook te zien in deze grafiek, doordat de vervorming exponentieel toeneemt vanaf dat punt omhoog (dit is logisch omdat het signaal boven die waarde wordt gecomprimeerd).
Dit is natuurlijk geen schakeling die bijzonder interessant is voor audiofielen. Maar zij gebruiken sowieso waarschijnlijk alleen pefrecte audiobronnen. Voor ieder ander die een frisser en levendiger geluid wil is deze booster-schakeling een goed alternatief voor een equalizer.
Meer informatie online... Download de printplaatillustratie bij de ‘Ontwerptips’ op www.rsonline.nl/eTech of www.rsonline.be/eTech
eTech - NUMMER 4
31
BASISPRODUCTEN
BASISPRODUCTEN ANTISTATISCHE HANDSCHOENEN Voor montage/inspectie van gevoelige elektronische componenten n Een niet snel pluizende witte antistatische handschoen met PU‑coating in de handpalm voor een strakkere pasvorm en maximale bewegingsvrijheid en aanraakgevoel. Antistatisch conform EN1149 deel 1:1995, klasse 1000 cleanroomcompatibel. Geleverd per paar, hygiënisch verpakt. RS Online zoekterm: 622-6955
PRINTPLAATINSPECTIELOEP 8x vergrootglas met acryl lens voor printplaatinspectie n Deze heeft een integraal metrisch/engels coördinatensysteem voor directe metingen. De bodemplaat bevat kijkopeningen voor 35 mm filmnegatief en 35 mm dia. RS Online zoekterm: 544-083
NYON AFSTANDHOUDERS MET SCHROEFDRAAD Een breed assortiment metrische geïsoleerde afstandhouders in een grote diversiteit aan typen
EXTERNE VOEDINGEN VOOR LICHTNET
n M3 tot M6 afstandhouders in verschillende lengtes, zowel van de typen male naar female als female naar female. De inzetstukken kunnen van nylon, koper of vernikkeld koper zijn. RS Online zoekterm: Nylon threaded spacers
n Of u nu AC- of DC-uitgangsspanning nodig hebt, of Britse of Europese stekkers, RS heeft een assortiment voedingen in huis die precies op uw behoeften aansluiten, van 1,5 V tot 24 V. RS Online zoekterm: RS linear external power supplies
STIJLVOLLE ELEKTRONICABEHUIZINGEN TEKTRONIX TAFEL-MULTIMETER Met 5,5-cijferige resolutie, tot 1 μV of 1 nA
LABJAS Ontworpen met comfort en praktisch nut in het achterhoofd
n Meet spanning, weerstand, stroom en frequentie. Bevat diode- en continuïteitstests. Met 2 × 4 Ω 4-draadse meettechniek, toepassingsgerichte DC-lekstroommeting, zes toepassingsgerichte knoppen voor snelle toegang voor instrumentinstellingen em limietvergelijkingsmodus voor Pass/Fail-tests. Kan via RS-232 of USB worden verbonden met testsystemen via meegeleverde interface-adapterkabel. Bevat LabVIEW SignalExpress™ TE Limited Edition-software van National Instrument. Met 3 jaar garantie. RS Online zoekterm: 697-4196
n Een nieuwe serie in het oog springende aluminium behuizingen in console-formaat en verschillende maten met zilveren of grafietgrijze poedercoating en IP65-geseald. RS Online zoekterm: Bopla as*
LAGE NOODSTOPSCHAKELAARS n EAO 84-reeks verlichte en onverlichte 22,5 mm noodstopschakelaars voor montage in gaten. Lage contactblokconstructie met 300 mm lintkabeleinde. Ideaal voor gebruik in draagbare apparatuur of wanneer de ruimte beperkt is. RS Online zoekterm: EAO 84 e-stop
n Door de ruime snit met rits aan de voorkant, gebreide boorden en zakje aan de binnenkant is het ideaal voor gebruik in productielijnen en laboratoria. De stof is een meerlaags, ademend materiaal met antistatische eigenschappen conform EN1149-1 en is brandwerend conform EN533 index 1. RS Online zoekterm: Candour lab coat
ESD-SCHROEVEDRAAIER- EN BITJESSET SAFESHIELD KARTONNEN DOOS n Deze kartonnen doos met een handig formaat heeft een schuimrubberen bekleding om alles wat u wilt transporteren te beschermen. RS Online zoekterm: 443-9929
32
eTech - NUMMER 4
Meer informatie online: elke maand worden meer
n 16-delige set voor gebruik in gevoelige elektronicatoepassingen. Set bestaat uit telescopische houder met platte, kruiskop-, torx- en inbusbits. RS Online zoekterm: 706-4815
dan 5.000 nieuwe producten toegevoegd op RS Online
eTech - NUMMER 4
33
ONTWERP RECENSIE
ONTWERP RECENSIE
Embedded Systemen
Draaien, slapen, diep slapen…
NEC Electronics
Microchipxx
Texas Instruments
Run-/Dynamische/Normale modus
Run-/Dynamische modus
Actieve modus
Stop-modus (hoofdmodus) alle randapparaten aan
Slaapstand met WDT
Haltmodus (subklok) enkele randapparaten aan
Slaapstand met RTC of RTCC
LPM3 LFXT1 stand-bymodus
Stopmode
Slaapstandmodus
LPM4 RAM-retentie
N.V.T.
Diepe slaapstand met RTCCxxxx
LPM5 afsluitmodus
N.V.T.
Diepe slaapstand met RTCC
N.V.T.
Door Siegfried W. Best Redactioneel team, elektronica-industrie
Vandaag de dag hebben niet alleen apparaten op batterijen zoals game-consoles, draadloze weerstations, bloeddrukmeters en rookalarmen behoefte aan zuinige microcontrollers. Voorbeelden van andere toepassingsgebieden waarvoor laag energieverbruik noodzakelijk is zijn meetapparaten die het gebruik van gas, water en elektra meten.
xxx
LPM3 VLO stand-bymodus
x
Afhankelijk van de subklok, gedeeltelijke randapparatuur (LCD/RTC etc., WDT met eigen frequentie, RAM-dataretentie) Microchip heeft ook een lichte slaapstandmodus, waarin de CPU-frequentie lager is dan de frequentie van de randapparatuur LPM = Low Power Mode xxxx = xx
xxx
Tabel 1: een poging om de verschillende definities voor energiebesparende modi te vergelijken van de fabrikanten NEC Electronics, Microchip en TI
Run-/Dynamische/ Normale modus
Slaapstand modus
Slaapstand modus
Diepe slaapstand
Ontwaaktijd
Energy Micro
EMF32
195 µA
900 nA
600 nA
20 nA
2 µs
NEC Electronics
µPD78Kx2-L
220 µA
580 nA
730 nA
300 nA
2 ... 3 µs
NEC Electronics
µPD78Kx3-L
190 µA
700 nA
900 nA
330 nA
Microchip
PIC16F193X
150 µA
440 nA
540 nA
80 nA
1 µs
Microchip
PIC24F16KA102
195 µA
400 nA
500 nA
28 nA
1 µs
TI
MSP430x1xx
220 µA
500 nA
900 nA
100 nA
1 µs
x
Ub 3 V, 1 MHz; xx met BOD+WDT;
xxx
met BOD, WDT+RTC;
xxxx
xxxx
23,3 ... 30,7 µs
totdat de CPU start, randapparatuur staat al aan
Tabel 2: vergelijking van de significante metingen voor laag energieverbruik van zuinige microcontrollers van de fabrikanten NEC Electronics, Microchip en TI
‘Low power’ beschrijft een toepassingsgebied of marktsegment waar de microcontroller slechts actief is voor een klein deel van zijn levensduur, met een bedrijfscyclus die vaak niet hoger is dan 10%. Volgens een EG-richtlijn mogen zelfs in een geparkeerde auto de gecombineerde controleapparaten niet meer energie verbruiken dan 150 µA wanneer de motor niet loopt. Andere verordeningen (EG-verordening 1275/2008 van 17 december 2008 voor de implementatie van richtlijn 2005/32/ EG) houden in dat vanaf 7 januari 2010 voedingsstekkers en alle huishoudelijke apparaten (met uitzondering van apparaten met een digitale display) slechts 1 W mogen verbruiken in stand-bymodus. Vanaf
34
eTech - NUMMER 4
2013 wordt dit nog verder verlaagd naar 0,5 W. Alle producenten van zuinige microcontrollers proberen de lekstroom van de halfgeleiderprocessen als gevolg van temperatuur en de bedrijfsspanning zo laag mogelijk te houden, omdat dit een duidelijk effect heeft op het energieverbruik in de energiespaarmodi. Het probleem is echter dat de trend in de richting van nog kleinere constructies met hogere klokfrequenties en kleine chipoppervlakken verhoogde lekstromen tot gevolg hebben.
Parameters voor laag energieverbruik/werkingsmodi Niet alleen door de aankondiging van Energy Micro’s Gecko werd de discussie over de verschillende energiezuinige werkingsmodi aangezwengeld, maar andere producenten van energiezuinige microprocessoren, met name NXP en TI, lijken wel wakker te zijn geworden sinds de komst van Gecko. Wanneer we de informatiebladen van verschillende leveranciers bekijken, wordt de lezer overspoeld door een stortvloed aan termen voor energieverbruik, die moeilijk met elkaar kunnen worden vergeleken. U vindt bijvoorbeeld waardes voor energieverbruik in de run-modus, in stand-by, in de slaapstandmodus, in diepe slaapstandmodus, in stopmodus, in de afsluitmodus in de stand-bymodus, in uitgebreide stand-bymodus, in niet-actieve modus, uitgeschakeld, in energiebesparing, in RTC-modus, in RAMretentionmodus, etc. Vergelijken is moeilijk omdat verschillende fabrikanten vaak hetzelfde bedoelen maar het een andere naam geven (zie tabel 1). In run- of actieve modus gaan het energieverbruik en de klokfrequentie omhoog. De klokfrequentie wordt zo laag mogelijk gehouden om het verbruik te minimaliseren. De klokfrequentie wordt echter ook beïnvloed
door andere factoren, zoals gekoppelde randapparatuur, de architectuur en de instructieset. Een efficiënte instructieset draagt aanzienlijk bij aan een laag energiegebruik. RISC-controllers werken normaal gesproken in een frequentiecyclus, maar sommige architecturen (zoals CISCcontrollers) splitsen de frequentie op voordat het de CPU bereikt. Dit zorgt voor verwarring over de vraag welke klokfrequentie werkelijk nodig is om de toepassing uit te voeren. Ontwerpers van schakelingen moeten daarom de architectuur van de instructieset goed bekijken voordat ze de energieverbruikgegevens van microprocessoren met elkaar vergelijken. Zoals hierboven al is aangegeven, is het onmogelijk de waarden van verschillende energiebesparingsmodi met elkaar te vergelijken. Daarom zullen we op basis van de terminologie van de leveranciers Microchip, NEC en Texas Instruments, enkele van de grootste spelers in de energiezuinige markt, de belangrijkste energiebesparingsmodi nader onderzoeken om een goede vergelijking te kunnen maken tussen de waarden voor de verschillende energiezuinige microcontrollers in de tabellen 1 en 2. Vervolg op pagina 36> eTech - NUMMER 4
35
ONTWERP RECENSIE
ONTWERP RECENSIE
< Vervolg van pagina 35 Run-modus De energiefactoren in run- of dynamische modus (Microchip), ook bekend als actieve modus (TI) of normale modus (NEC), zijn bedrijfsspanning, frequentie, architectuur, de tijd die nodig is voor het uitvoeren van instructies en technologie. Met andere woorden, energieverbruik is het product van Ub x Idd x uitvoertijd. Een kortere uitvoertijd zorgt voor een kortere actieve tijd en daardoor tot lager energieverbruik. Aan de andere kant wordt de uitvoertijd bepaald door enkelvoudige cycluscommando's, de architectuur van de instructieset en de klokfrequentie en wordt uitgedrukt in MIPS. Op de informatiebladen moeten daarom voor de run-modus de klokfrequentie en de bedrijfsspanning worden vermeld zodat ze kunnen worden vergeleken. Het is bijvoorbeeld vreemd wanneer waarden vermeld staan voor de spanning van 1,8 V. Geen enkele batterij levert deze spanning maar het leidt wel tot laag energieverbruik. En wat heb je eraan deze waarde te vermelden als de AD-converter op de chip alleen werkt bij een minimale spanning van 2,2 V? In beide gevallen kunnen we aannemen dat deze waarden alleen zijn vermeld uit marketingoogpunt. Wanneer we het energieverbruik meten in run-modus is het ook relevant of de PLL die de klokfrequentie bepaalt wel of niet actief is en welke delingsfactor deze gebruikt.
Slaapstandmodi In veel toepassingen draait de controller niet permanent en ook de randapparatuur is meestal niet actief (Fig. 1). In dit geval kan het totale energieverbruik worden gereduceerd door middel van de verschillende slaapstandmodi. In de slaapstandmodus worden de CPU en de randapparatuur van spanning voorzien, maar ze hebben geen klokfrequentie en bovendien wordt de inhoud van het RAM vastgehouden. Tussen de verschillende slaapstandmodi zijn enkele minieme verschillen zichtbaar. In tabel 1 geven we een overzicht van hoe de fabrikanten NEC, Microchip en Texas Instruments hun slaapstandmodi definiëren. Idle-modus De Idle-modus lijkt niet veel aandacht te krijgen en wordt op slechts enkele informatiebladen vermeld. Afhankelijk van de fabrikant zijn de CPU en het niet-vluchtige geheugen inactief in deze modus. Aan de andere kant blijven de randapparatuur, waaronder de onderbrekingsbesturing, het gebeurtenissensysteem en de DMAcontroller actief. Iedere onderbreking laat het systeem ontwaken.
16-bits TIMER/ EVENT-CONTROLLER 00
TO00/TIO10/PO1 T1000
8-bits TIMER H1
INTERNE OSCILLATOR LAGE SNELHEID
10% bedrijfscyclus
TIMER MET KLOKONDERBREKING RxD6/P61
Slaapstand Icc
OSC2/CLKO
OSC1/CLKI
AMP0+ /P22 NOTE AMP0- /P20
INTP1/P30, INTP2/P31, INTP3/P32
EEPROM
POORT C
POORT D
Timer 2
Timer 4
Timer 6
Comparatoren
LCD
ECCP 1
ECCP 2
ECCP 3
CCP 4
CCP 5
MSSP
EUSART
POORT E
Fig. 2: Architectuur van de PIC16F193x. (Afbeelding: Microchip)
36
eTech - NUMMER 4
INTERNE RAM HOGE SNELHEID
P30, P35
POORT 6
2
P60, P61
POORT 12
3
P121, P122, P125
VOEDING AAN VRIJGEGEVEN / INDICATOR LAGE SPANNING
POC/LVI BESTURING
TOOLCO/X1, TOOLC1/P31 TOOLDO/X2, TOOLD1/P32
SYSTEEM BESTURING
SPANNINGSREGULATOR
3
Maxim biedt de MAXQ2000 aan, een 16-bits microcontroller met een LCD-interface voor het aansturen van tot 100 RGB-segmenten. Dit is oorspronkelijk ontwikkeld voor bloedglucosemonitors, maar het is evenzo geschikt voor andere energiezuinige toepassingen met hoge prestaties. Het kan worden geklokt op 14 MHz (Ub = 1,8 V) of 25 MHz (Ub = 2,25 V) en gebruikt slechts 190 µA bij 8 MHz en 2,2 V. Maxim geeft als waarde voor de stopmodus met het laagste verbruik een typische 700 nA, daarnaast is er ook een laag vermogen 32 kHz-modus en een “Delen door 256”-modus.
RESET/P125 X1/P121 INTERNE OSCILLATOR HOGE SNELHEID
X2/EXCLK/P122
REGC
ONDERBREKINGSBESTURING VDO
MCLR
Timer 1
3
OPERATIONELE VERSTERKER 0
RxD6/P61
INTP0/P00
POORT B
Timer 0
P20, P25
POORT 3
RESETBESTURING
6
NOTE
CPU
ADC 10-bits
SERIËLE INTERFACE IICA
AMP0OUTNOTE / PGAINNOTE/P21
POORT A
SR Vergrendeling
6
ON-CHIP DEBUG
SDAAO/P61 SCLAO/P60
ANIO/P20 naar ANI5/P25
Timinggeneratie INTRC Oscillator
POORT 2
A/D-CONVERTER
Fig. 1: Omdat microcontrollers zich voor langere tijd in slaapstandmodus bevinden, moeten de waarden voor deze werkingsmodus zeer laag zijn, dat verbetert de totale energievoetafdruk. (Afbeelding: Atmel)
RAM
FLASHGEHEUGEN
AVREF
Tijd
Programma Flash Geheugen
78K/0 CPU CORE
SERIËLE INTERFACE UARTS
TxD6/P60
Gemiddelde stroom
P00, P01
Mensen die Elektronik Industrie regelmatig lezen hebben al kennis gemaakt met de 8-bits/16-bits AVRXmega-controller van Atmel in het high-tech speelgoed dat we voor ieder nummer uit elkaar halen. Voor de controllers is 365 µA nodig bij 1 MHz in run-modus en 1,8 V of 790 µA bij 3 V. In de Idle-modus zijn deze waarden 135 µA en 255 µA. Voor de power-down-modi worden de volgende waarden gegeven: 0,1 µA (alle functies gedeactiveerd) of 1,1 µA (WDT, gesampelde BOD). Als laatste zijn de waarden voor de energiespaarmodus van Atmel 0,55 µA bij 1,8 V of 1,15 µA bij 3 V.
8-bits TIMER S1
TOH1/P30
Actieve Icc
2
RxD6/P61 T151/P30
Stroomverbruik
POORT 0
Typische energiezuinige microcontrollers De drie series microcontrollers die met de minste problemen kunnen worden vergeleken zijn geproduceerd door Microchip, NEC en Texas Instruments. Hiervan wordt een overzicht gegeven in tabel 2. In de volledige tekst van het artikel dat beschikbaar is op de eTech-website geven we hiervan een kort overzicht in alfabetische volgorde. De waarden die hier worden vergeleken zijn afgeleid van de informatiebladen van de fabrikanten. De processor heeft in slaapstandmodus 2 mA (12 MHz) nodig. Dit daalt naar 6 µA in diepe slaapstandmodus en nog verder naar 220 nA in deep-power-down-modus. De 32-bits LPC1343 met Cortex-M3core heeft 330 µA (1 MHz, 3 V) nodig in run-modus, 30 µA in diepe slaapstandmodus en 0,2 µA in deep-power-down-modus.
VSE
Fig. 3: Architectuur van de µPD78Kx2-l. (Afbeelding: NEC Electronics)
Ontwaaktijd Een andere factor in de energievoetafdruk is de ontwaaktijd, d.w.z. de tijd die de controller nodig heeft om te ontwaken uit de slaapstandmodus. In het simpelste geval kan het ontwaken in gang worden gezet door het indrukken van een toets, of het kan worden veroorzaakt door busactiviteit, een signaal ontvangen vanaf een IR-bron, Bluetooth-activiteit etc. Het is belangrijk dat de CPU in ieder geval ontwaakt, wat betekent dat de slaapstandmodus niet te diep mag zijn. Er moet aan een aantal voorwaarden worden voldaan voordat de CPU weer kan gaan draaien, waaronder de aanwezigheid van een klokfrequentie. De frequentie kan heel snel worden geleverd door een RC-oscillator op de chip, tot 1000 keer sneller dan door een externe of geïntegreerde kwartsoscillator. Daarom gebruiken enkele energiezuinige microcontrollers een dubbele opstart waarbij de RC-oscillator eerst wordt gebruik om de opstarttijd te verkorten waarna de CPU later, wanneer meer nauwkeurigheid nodig is, zijn frequentie krijgt van de kwartsoscillator.
De 8-bits-controller ML610Q4xx van Rohm is splinternieuw. Deze ultrazuinige controller met RISC-architectuur en een pijplijn met drie niveaus verwerkt één instructie per klokcyclus en gebruikt embedded Flash met 3,6 V tot 1,1 V. Hij bevat LCD-drivers voor 144 tot 1.536 segmenten, tot 64 KB flash/ROM en 4 KB RAM. Het beschikt over uitgebreide randapparatuur en interfaces plus debugging op de chip. Het aangegeven stroomverbruik is 0,5 µA in haltmodus en 0,15 µA in stopmodus Seiko Epson biedt de S1C17701, een 16-bita RISC-microcontroller met C-geoptimaliseerde code en seriële ICE-ondersteuning. Deze controller heeft ook LCD-drivers voor 56 x 32 segmenten alsmede 64 KB flash en 4 KB RAM. Hij is ontworpen voor klokfrequenties tot 8,2 MHz en de lage bedrijfsspanning van 1,8 V. De hoeveelheid randapparatuur is uitgebreid. De IR-controller is de moeite van het vermelden waard. De gegeven waarden voor laag stroomverbruik zijn 1 µA in slaapstandmodus en 2 µA in halt- of stand-bymodus. Silicon Labs heeft de C8051F93x/92x-controllers in hun productassortiment. Deze kunnen werken met spanningen van 0,9 V tot 3,6 V en zijn daarom bedoeld voor toepassingen met één of twee batterijencellen. In toepassingen met één batterijcel wordt een DC/ DC-converter gebruikt. De 8051 core levert 25 MIPS bij 25 MHz en 70% van alle instructies worden verwerkt in één of twee klokcycli. De controller met 10-bits ADC, 64 KB of 32 KB flash en 4 KB RAM beschikt over SmartRTClock, wat betekent dat hij, naast een interne 24,5 MHz oscillator (2% nauwkeurig) ook een oscillator heeft voor 32 kHz of
een interne zelf-oscillatemodus. De twee klokken kunnen worden geschakeld terwijl de controller operationeel is, wat handig is voor de verschillende energiebesparingsmodi. De waarden voor stroomverbruik in Idle-modus (CPU inactief) zijn 165 µA bij 1 MHz en 1,8 V of 235 µA bij 3,6 V. Wanneer SmartRTClock wordt gebruikt, gaat dit omlaag naar 84 µA. In de zogenaamde suspendmodus zijn de waarden 77 µA (twee cellen) en voor slaapstandmodus (SmartRTClock aan) worden waarden gegeven van 0,6 µA (1,8 V) en 0,85 µA bij 3,6 V. In absolute slaapstandmodus zijn de waarden 0,05 µA (1,8 V) of 0,12 µA (3,6 V). Het informatieblad van SiLabs geeft een formule voor het berekenen van de stroom die uit de batterij wordt getrokken, dit bevat ook de efficiëntie van de DC/DC-converter. Hiermee moet rekening worden gehouden voor alle controllers met DC/DC-converters of lastpompen. Naast de hierboven genoemde energiezuinige microcontrollers zijn er ook modellen van Freescale (S08LL16 en V1 ColdFire) en STMicroelectronics (STM32F101x8/xB). Samenvatting Het kiezen van de juiste energiezuinige microcontroller is lastig. Uiteindelijk is het het toepassingsgbied dat bepaalt welk type moet worden gebruikt. En vaak zijn het niet de harde technische details, maar de omgevingsfactoren, zoals de omvang van de batterij en de vereiste randapparatuur, die de uiteindelijke keuze bepalen. U moet rekening houden met de omvang van de toepassing, het type en de spanning van de batterij (er is sprake van een trend voor enkele batterijcellen), of de batterij in de afmetingen van de toepassing past, de beschikbare spanningsvoetafdruk en hoe gemakkelijk de batterijen in de toepassing vervangen moeten kunnen worden. Bovendien heeft het vaak weinig zin laag energieverbruik te overwegen wanneer lage spanning een doorslaggevend criterium is, bijv. om de klok voor een lange tijd te laten lopen. Het aantal afgeleiden van de verschillende microcontrollers is enorm door de verschillende vereisten van toepassingen zoals hierboven al is aangegeven. Dit betekent dat ontwikkelaars de informatie van honderden pagina's moeten doorworstelen, vooral omdat de voorpagina's van deze informatiebladen voor marketing zijn bedoeld en weinig nut hebben. Het grote aantal energiezuinige microcontrollers dat hierboven is beschreven geeft aan dat dit segment, dat nu wordt gedomineerd door Microchip, NEC en TI, zich voor een aantal leveranciers ontwikkelt tot een winstgevende nichemarkt.
Meer informatie online... Voor meer informatie over de onafhankelijke recensies gaat u naar Ontwerprecensie op www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech
eTech - NUMMER 4
37
KlANT PROFIEl
S
nelle vragen
Belangrijke feiten Bedrijfsnaam
EquipIC supply chain
Opgericht in
2005
Plaats
Haarlem, Nederland
Aantal werknemers
12
Belangrijkste markten
Kant-en-klare supply chainservices
Website
www.equipic.com
Naam geïnterviewde
Geert Jan Davids
Functie geïnterviewde
Oprichter en CEO
Wat is uw nieuwste product? Wij leveren kant-en-klare supply chain-services voor halfgeleider& systeembedrijven zonder eigen fabriek. Waarin onderscheiden uw producten zich? Ons vermogen om klanten te begeleiden vanaf het ontwerp (wanneer nodig), via de productie, testen en assemblage tot aan volumeproductie. EquipIC onderscheidt zich door zijn sterke achtergrond voor alle aspecten van IC-sourcing: processelectie, ontwerp, productie, testen, allemaal gebaseerd op onze uitstekende samenwerking met ontwerpteams, productiebedrijven en test- & montagebedrijven. Van welke nieuwe technologieën maakt uw product gebruik? We passen het volledige spectrum aan IC-productieprocessen toe, waaronder deep submicron, tot wel 28 nm. Hoe hebt u kennis opgedaan over deze nieuwe technologie? We kunnen terugvallen op vele jaren ervaring met supply chainservices, maar ook op onze goede relaties met onze partners. Dit combineren we met projectmanagement en diepgaande kennis over alle commerciële aspecten. Kunt u een voorbeeld geven van de gevolgen die één van uw producten heeft voor of de voordelen die het biedt aan de eindgebruiker. We hebben meer dan 40 ontwerpen voltooid, waarbij we in veel gevallen de ontwikkeling van de halfgeleiders hebben overgenomen waardoor onze klant zich kon concentreren op de ontwikkeling van hun eigen product en het intellectueel eigendom en de marketing/verkoop. Onze projecten varieerden van satellietterminals tot gehoorapparaten.
38
eTech - NUMMER 4
Geert Jan Davids, oprichter en CEO
Hoe krijgt u informatie over nieuwe technologieën? We zijn vaak vóór de open markt op de hoogte van nieuwe ICproductie-, verpakkings- en testtechnologieën, over het algemeen door onze nauwe contacten met onze technologiepartners. Hoe leert u nieuwe vaardigheden aan? Ieder lid van het EquipIC-team heeft minimaal 20 jaar ervaring in halfgeleiderontwikkeling, testen en assemblage. We werken continu aan het up-to-date houden van onze vaardigheden en we nemen nieuwe ontwerpbenaderingen en -technologieën over zodra ze beschikbaar worden. Welke RS-dienst komt voor u het meest van pas in uw werk en waarom? Als er vandaag op de RS-website staat dat een product op voorraad is, weten we dat we morgen in huis kunnen hebben. Van welke technologie verwacht u dat deze de grootste invloed zal hebben op uw volgende product? Ontwerpen met veel analoge aspecten in grote volumes, die gebruik maken van relatief ver ontwikkelde technologieën zoals 0.35u, 0.18u & 0.13u CMOS. Wat is de grootste bedreiging voor uw sector? Door de zeer hoge kosten van de volgende generatie deep submicron-processen zijn deze niet toegankelijk voor sommige startende bedrijven. Waar ziet u uw sector in 5 jaar? Veel groter dan nu, omdat het steeds moeilijker wordt voor eindgebruikers om direct met de fabrikant zaken te doen.
Veel meer dan alleen maar innovatieve producten. Molex staat erom bekend nieuwe standaarden te zetten en de weg te effenen voor nieuwe oplossingen – van ‘s werelds kleinste interconnectproducten tot connectoren met een van de hoogste dichtheden op de markt. En dit alles om ervoor te zorgen dat onze klanten over de producten beschikken die ze nodig hebben om technologie van de volgende generatie te leveren.
www.rsonline.nl/molex www.rsonline.be/molex
Maar innovatie bij Molex draait niet alleen om producten. We nemen ook een compromisloze houding aan op het gebied van duurzaamheid en het milieu. Milieuvriendelijke bedrijfsvoering voeren we hoog in het vaandel. We hebben onze recyclinginspanningen aanzienlijk opgevoerd, we hebben ons energieverbruik en onze CO2uitstoot teruggedrongen en we streven ernaar producten met een zo klein mogelijke milieu-impact te ontwikkelen.
Bij Molex staat innovatie centraal in alles wat we doen, of het nu gaat om onze zoektocht naar nieuwe oplossingen om de uitdagingen van klanten het hoofd te bieden of onze inzet voor de bescherming van het milieu.
LUNCH PAUZE
WIN
LUNCH PAUZE
een Panasonic Blu-ray-speler met onze killer sudoku
Daily No. 1640 13
Easy 18
16
4
17
8
Naam: Bedrijf:
8
8
Functie:
14
Klantnummer:
9
16
21 E-Mail:
13
26
4
24
16
Stuur uw ingevulde sudoku naar:
17
RS Components, t.a.v. afd. Marketing, Bingerweg 19, 2031 AZ, Haarlem, Nederland Alle inzendingen moeten uiterlijk op 1 december 2010 zijn ontvangen. De winnaar krijgt op 1 januari 2011 bericht.
16
Algemene voorwaarden:
16
Hoe speelt u mee: Net als bij een standaard sudoku moet iedere rij, iedere kolom en ieder blok van 3 x 3 de cijfers 1 tot en met 9 exact één keer bevatten.
In een vorm mogen niet twee dezelfde cijfers voorkomen. Bij een vorm met een totaal van 8 over drie cellen kan dit niet ‘2’, ‘4’, ‘2’ zijn, omdat de ‘2’ dan twee keer voorkomt in de vorm.
De matrix bestaat uit vormen met een stippellijn. Bovenaan iedere vorm staat een getal, dit geeft de som aan van de cellen. Bij een vorm die bestaat uit twee cellen met een ‘3’ in de hoek is het totaal van deze cellen bijvoorbeeld ‘3’. Daaruit kunt u afleiden dat de waarden in de cellen ‘1’ en ‘2’ of ‘2’ en ‘1’ moeten zijn.
Er staan in het begin geen getallen in de matrix, in tegenstelling tot een normale sudoku. U kunt echter ieder getal afleiden zonder te hoeven raden, maar door het gebruiken van logica om de unieke oplossing voor iedere puzzel te vinden.
16
7
15
10
12
Deze prijsvraag is uitgeschreven door RS Components. Om deel te kunnen nemen aan de prijsvraag moet alle informatie op het formulier worden ingevuld. Deelname is gratis, aankoop van een product is geen voorwaarde. De deelnemer is zelf verantwoordelijk voor het krijgen van toestemming van zijn/haar werkgever voor deelname aan de prijsvraag. De prijs is zoals vermeld. De prijs kan niet worden omgezet in contanten. De prijsvraag is uitsluitend voor klanten van RS Components. U bent klant van RS Components als u minimaal 1 order geplaatst heeft en u in het bezit bent van een klantnummer. U vindt dit klantnummer bijvoorbeeld op uw orderbevestiging of factuur. Werknemers van RS Components en hun familieleden mogen niet deelnemen. De sluitingsdatum voor deelname is 01-122010. De trekking zal plaatsvinden in december 2010. De winnaar zal door toevalstrekking worden geselecteerd door RS Components en zal uiterlijk 1 januari 2011 bericht ontvangen. Wij aanvaarden geen aansprakelijkheid voor kwijtgeraakte of beschadigde formulieren of formulieren die bij verzending zijn vertraagd. Onleesbare, gewijzigde of niet volledig ingevulde formulieren worden gediskwalificeerd.
6
3
10
22
11
9
Copyright (c) 2009, killersudokuonline.com
Wat en wanneer: technologiequiz! 1
Wat betekent de afkorting NIR? a.
2 CCD-beeldsensoren worden geleidelijk vervangen
door CMOS-beeldsensoren. Wat betekenen de afkortingen CCD en CMOS? a.
3 Wat zijn ‘thermopower waves’?
a.
4 Wat wordt door InstaLoad voorkomen?
40
eTech - NUMMER 4
5 Een zonnepaneel heeft een waarde van 10 Watt en
a.
Antwoorden kunt u terugvinden op
levert een stroom van 600 mA in helder zonlicht (1000 W m2). Wat is het geschatte afgegeven vermogen van het paneel (in amps/uur)? Ga uit van 8 uur zonlicht. a.
6 Waar staan de volgende batterij
technologieën voor: Li-ion, NiCd, NiMH, LiMnO2, SLA en (SOCl2 met SOCl2)! ? a.
8 Wat was het eerste operationele 1G-systeem en in welk
gebruikersinterfaces (UI). a.
www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech
a.
9 Met betrekking tot toegangstechnologieën, waar staan
de volgende afkortingen voor: (FDMA, TDMA, CDMA)? a.
10 De toekomst van mobiele 4G-apparaten zal eerst en
vooral een computer zijn, daarna een energiezuinige terminal op basis van OWA. Wat betekent de afkorting OWA?
7 Geef drie voorbeelden van besturingen voor
jaar was dat?
a.
eTech - NUMMER 4
41
SECTOR NIEUWS
Robots krijgen een kunstmatige huid Een mobiele robot transporteert voorzichtig een monster door een biotech-laboratorium, waar het is omgeven door de dagelijkse hectiek. Laboratoriumtechnici zijn met elkaar in gesprek, anderen voeren tests uit. Een technicus loopt per ongeluk tegen de robot aan, die onmiddellijk stopt met bewegen. Dit is mogelijk door een kunstmatige huid die de robot bedekt. Het sensorsysteem, dat bestaat uit geleidend schuim, textiel en een intelligent evaluatiecircuit, detecteert contactpunten en kan het onderscheid maken tussen zacht en hard contact. Het detecteert mensen direct. De vorm en de omvang van de sensorcellen die in de huid zijn geïmplementeerd kunnen worden gevarieerd, afhankelijk van de toepassing. Ze detecteren iedere vorm van contact. Hoe hoger het aantal sensorcellen, hoe nauwkeuriger het aanraakpunt kan worden gedetecteerd. Een sensorcontroller verwerkt de gemeten waarden en stuurt ze door naar de robot, een computer, een machine of een productielijn. Onderzoekers bij het Fraunhofer Institute for Factory Operation and Automation IFF in Maagdenburg hebben dit sensorsysteem in 2008 ontworpen en gepatenteerd voor hun assistentrobot LiSA, die incubatoren en meetinstrumenten in biotech-laboratoria met monsterbakjes opruimt en zo het laboratoriumpersoneel dit werk uit handen neemt. Sindsdien hebben technici het sensorsysteem verfijnd voor een breed scala aan toepassingen, zoals industriële robots en vloersystemen. Contact met mensen of objecten kan in de toekomst op betrouwbare wijze worden gedetecteerd. Dit is een eerste vereiste voor de implementatie van robots in menselijke omgevingen zonder afscherming. “Onze kunstmatige huid kan worden toegepast op iedere complexe geometrie, waaronder gebogen en zeer plat. We gebruiken vloersensoren voor grote oppervlakken om veiligheidszones vast te leggen waar mensen niet mogen komen”, aldus Markus Fritzsche, onderzoeker bij het Fraunhofer IFF. “Deze gebieden kunnen dynamisch worden gewijzigd.” De aanraakgevoelige huid werkt nu ook als een invoermedium om bijvoorbeeld robots aan te sturen door contact te vertalen naar beweging. “Hiervoor is maar weinig kracht nodig. Als ik de robot aanraak, probeert het de druk te ontwijken. Daardoor kan ik zelfs een robot van 200 kilo de goede kant op sturen”, zegt Fritzsche wanneer hij de voordelen van het systeem beschrijft. Een andere bijzondere eigenschap van de kunstmatige huid is de geïntegreerde dempende elementen die de impact van botsingen verminderen. Er bestaan nu verschillende varianten van het aanraakgevoelige sensorsysteem met bekledingsmateriaal variërend van ademend tot waterbestendig. “Dit opent allerlei nieuwe mogelijkheden voor toepassingen zoals medische techniek of productie”, zegt Fritzsche. “Drukgevoelige vloersystemen zijn ideaal voor het monitoren van werkplekken in fabrieken of bijvoorbeeld het direct kunnen registreren wanneer een patiënt in een verzorgingshuis op de grond valt. Robots en mobiele apparatuur die zijn uitgerust met kunstmatige huid kunnen iedere botsing registreren en onmiddellijk remmen. Darnaaast kunnen we de robot uitrusten met grijpers met aanraakgevoeligheid, waardoor we kunnen vaststellen of ze werkelijk iets vastgrijpen.” Er zijn al prototypes ontwikkeld van vele varianten van kunstmatige huid. Fritzsche is overtuigd: “In de nabije toekomst zullen we in ons dagelijks leven alle soorten en vormen van kunstmatige huid tegenkomen.”
42
eTech - NUMMER 4
Drukgevoelige vloersystemen detecteren mensen en vertragen of stoppen de beweging van de robot. (© Fraunhofer)
kunstmatige “ Onze huid kan worden
toegepast op iedere complexe geometrie, waaronder gebogen en zeer plat. We gebruiken vloersensoren voor grote oppervlakken om veiligheidszones vast te leggen waar mensen niet mogen komen
”
Markus Fritzsche, onderzoeker bij Fraunhofer IFF
DesignSparkPCB
LIBERA LA TUA CREATIVITA’ Il più potente strumento gratuito al mondo per la progettazione e il layout di PCB, è ora disponibile per il download. Libero da qualsiasi limitazione pratica nella progettazione della scheda del circuito, nel numero degli strati e dei pin, DesignSpark PCB genera file secondo gli standard industriali di produzione. Alcune caratteristiche chiave come il New Component Creation Wizard, la possibilità di importare progetti e librerie da Eagle, l’importazione di file dxf per schede di qualsiasi forma e l’interfaccia con gli strumenti CAD 3D, permettono di velocizzare lo sviluppo. Grazie ad un’interfaccia moderna e intuitiva, il software è semplice da imparare e facile da utilizzare.
Scarica la tua copia gratuita da www.designspark.com/pcb
WIRED BY
vi ro it C lla ne d an St 4, lA al H 7 11
OCCHiO ALLA sCinTiLLA Designspark è la nuova piattaforma online che mette in contatto i progettisti elettronici come te, fornendo le ultime informazioni e risorse. Unisciti a questo gruppo di esperti in continua crescita, per scambiare idee, condividere esperienze, stringere contatti, ampliare la rete e,naturalmente, “far scoccare la scintilla”
www.designspark.com
pOWErED BY