FORTSAT FRA SIDE 17: tiden, og gennem en optimering af strømforbruget i deep sleep-mode kan man opnå en forbedring af den samlede batterilevetid. Duty-cycling baner vejen for deep sleep-mode Duty-cycling i et IoT modul er som nævnt en af de populære teknikker til enabling af deep sleep mode. Når en trådløs sensor-node befinder sig i deep sleep-mode, vil de flere periferienheder været deaktiverede eller befinde sig i shutdown mode, hvor de kun forbruger nogle få nA. En time-keeper enhed som en real-time clock (RTC) kan vække IoT modulet op efter en programmeret timeout. Med denne teknik vil microcontrolleren være helt lukket, når systemet er i deep sleep mode. Der vil efterfølgende være en opstarts boot-up tid, som uundgåeligt vil give anledning til en forsinkelse. Der er således tale om et trade-off, hvis betydning for de operative egenskaber vil være afhængige af specifikke karakteristika for hver node samt duty-cyclen for applikationen. I en konventionel løsning vil der blive benyttet en load-switch og en RTC til henholdsvis at aktivere og lukke den trådløse sensor-node ned. Med denne tilgang er det kun load-switchen og RTCen, der er aktiv, hvilket sænker den totale hvilestrøm til nA-området. Den tid, hvor sensor-noden er lukket ned, kan programmeres med microcontrolleren, der er en del af den trådløse sensor-node. Der kan kobles en ekstern trykknap controller til load-switchen, som kan enable ship-mode funktionen, og denne eksterne trykknap bruges også, når den trådløse sensor-node skal bringes i normal operation. Functional Part Block Number RTC MAX31342 Load TPS22916 Switch Battery MAX16150 Freshness Total System Current (Typ) Figur 3. En integreret løsning baseret på brug af MAX16163. Forbedret løsning til deep sleep-mode og ship-mode MAX16163/MAX16164 hedder Analog Devices nanopower controllere med on/off controllere og programmerbar sleep time. Enhederne integrerer en power-switch med et output, der kan levere op til 200mA strøm til belastningen. MAX16162/MAX16163 kan erstatte en konventionel load-switch, en RTC samt en såkaldt battery freshness seal IC, så man på den måde både kan reducere antallet af nødvendige komponenter og BOM-omkostningerne. Den trådløse sensor-enhed er forbundet til batteriet via MAX16162/MAX16163. Sleep time kan programmeres af microcontrolleren eller sættes op med en ekstern modstand fra PB/SLP til ground eller en I2C kommando fra microcontrolleren. Den eksterne trykknap bruges, når der skal skiftes fra ship-mode til aktiv mode. Sammenligning af ydelsen En ydelsesmæssig sammenligning mellem de to implementeringer vil være afhængig af den anvendte duty-cycle for applikationen. Hvis der er tale om en lille duty-cycle, vil Sleep Mode Shutdown Current Current (nA) (Typ) (nA) (Typ) 150 6 10 10 10 10 170 26 Tabel 1. Strømforbruget i de forskellige blokke i en konventionel løsning. 18 ED1122_3-24.indd 18 strømmen i sleep-mode være en målestok for, hvor effektiv systemet er, når IoT-enheden kører, mens shutdown strømmen repræsenterer ship-mode effektforbruget. For at demonstrere denne løsning har vi valgt at opbygge en systemløsning, der består af en RTC (MAX31342) med industriens laveste hvilestrøm, MAX16150, der er en ekstrem low-power trykknap on/off controller (battery freshness seal) samt en lille load-switch, TPS22916. RTCen programmeres via en I2C-opkobling, der opsætter sleep-time for IoT applikation, og når timeren løber ud, vil interrupt-signalet trække PBIN pinen på MAX16150 ned, hvilket sætter OUT højt og aktiverer load-switchen. I løbet af sleepfasen vil det kun være TPS22916, MAX31342 og MAX16150, der trækker strøm. I det praktiske eksperiment er ydelsen (med fast duty-cycle) for henholdsvis den konventionelle løsning med diskrete komponenter og den forbedrede integrerede med brug af MAX16163 blevet analyseret. Batterilevetiden (1) kan beregnes med afsæt i den gennemsnitlige belastningsstrøm og batterikapacitet: Figur 4. Blokdiagram for en diskret løsning. NYHEDSMAGASINET ELEKTRONIK & DATA - Nr. 11 - 2022 30/11/2022 11.08 Nr. 11 13. december 2022 IoT kræver omtanke Foto: He Yujun Dreamstime.com Design af IoT-nodes kan være en kompleks opgave. Der skal tages velovervejede teknologivalg og fokuseres på parametre som kostpris, vedligeholdsomkostninger samt miljøaftrykket for IoT-noden. Læs mere i IoT-temaartiklerne Hvad skal der til? Digi-Key rykker endnu tættere på kunderne Læs side 4 Flere radioer i én IoT-enhed Læs side 8 IoT-netværk med muligheder og udfordringer Læs side 12 Industrivirksomheder skal cybersikres Læs side 15 Sådan forbedres batterilevetiden i IoT-enheder Læs side 16 Embedded udvikling ED1122_3-24.indd 221118_SELCirc_ELEKDA_DK.indd 221118 SELCi ELEKDA 3 DK i dd 1 30/11/2022 11/16/22 3 3:11 11 11.07 PM Digi-Key rykker endnu tættere på kunderne 2022 har været et begivenhedsrigt år for Digi-Key. Der er gennemført en markant udvidelse af lager- og forsendelseskapaciteten og 500 nye leverandører er kommet til. Der fokuseres samtidig på at gøre samhandlen med kunderne endnu mere smidig gennem en udbygn nok også en del kunder, som har opbygget interne lager, som de skal have nedbragt. Men vi forventer helt klart, at væksten vil fortsætte ind i 2023, pointerer Tim Carroll. Vigtig rolle som design-in motor Som leverandør af komponenter i mindre volumenstørrelse til brug i forbindelse med opbygning a FORTSAT FRA SIDE 5: ter. Målet kan være at erstatte komponenter, der er svære at få fat i, eller er for dyre, eller som måske mere eller mindre ubemærket er gået ud eller er på vej ud af produktion. Et redesign kan samtidig ofte bane vej for et teknologispring i de produkter, man ønsker at redesi ED1122_3-24.indd 7 30/11/2022 11.08 Flere radioer i én IoT-enhed Stadig flere IoT-enheder understøtter to eller flere trådløse kommunikationsprotokoller. Det betyder, at der skal integreres flere radioer, hvilket på flere måder kan være en kompleks designudfordring. Af Chris Barratt, CTO og Dr. Nick Wood, Director of Sales & Marketing tooth naturligvis specielt i Bluetooth Low Energy (BLE) varianten udmærker sig med ekstrem lavt effektforbrug og meget lettere ad-hoc konnektivitet. En løsning kan således f.eks. være en BLE Radio-Active funktion til at detektere en forbindelse og måske nogle indledende udvekslinger og i nogle sam betydeligt tab i følsomhed og dermed rækkevidden for Bluetooth-forbindelsen. Et sådant system baner vejen for, at WiFi og Bluetooth kan sameksistere, men der er ikke tale om en robust løsning, fordi de kanaler, der er optaget, kan ændre sig over tid. Det er i en sådan implementering også nødvendigt Èn antenne til to radioer Hvis det er målet at designe en meget kompakt enhed, vil det selvfølgelig være en stor fordel, hvis man kan bruge én antenne til begge radioer. Det introducerer imidlertid to primære tekniske udfordringer: Hvordan designes en dualband antenne, og hvordan isolerer man på pas IoT-netværk med muligheder og udfordringer Der er flere økonomiske, tekniske og miljømæssige årsager til, at IoT-evolutionen på nogle områder går langsommere end tidligere estimeret. Energy-harvesting baserede IoT-løsninger der kan eliminere brugen af batterier adresserer en række af de væsentligs ofte den trådløse transceiver skal kommunikere med dens tildelte hub. I typiske brugsscenarier vil batterilevetiden sandsynligvis ligge på et sted mellem 18 måneder og 2 år. De enkelte IoT-nodes vil dog typisk forblive i drift i 10 eller muligvis 15 år. Det betyder naturligvis, at batteriet skal ski FORTSAT FRA SIDE 13: platform, der har potentialet til at transformere udviklingen af IoT-nodes. Platformen vil lette udviklingen af energiautonome low-power IoT-nodes, der udmærker sig ved ikke at have ydelsesmæssige begrænsninger eller høje BoM-omkostninger. Det vil med afsæt i platformen være mu Industrivirksomheder skal cybersikres Industriens Fond vil i nyt projekt hjælpe danske produktionsvirksomheder med at blive mere cybersikre. Danske virksomheder digitaliserer i høj grad deres produkter og produktion. Men den øgede digitalisering åbner også døren for hackere med onde hensigter og de Sådan forbedres batterilevetiden i IoT-enheder Effektiv power management er et vigtigt fokusområde i bestræbelserne på at forøge effektiviteten i batteridrevne sensor-nodes, der indgår som en del af en IoT-applikation. Af Suryash Rai, Product Applications Engineer, Analog Devices I de fleste IoT-app der måler jordfugtigheden, kun indsamler data f.eks. én gang i timen. Hvilken rolle spiller ship-mode og sleep-mode? Sleep-mode og ship-mode er almindeligt anvendte begreber, der bruges til at beskrive vigtige aspekter i forbindelse med power management i IoT-applikationer. Ship-mode dækker som na FORTSAT FRA SIDE 17: tiden, og gennem en optimering af strømforbruget i deep sleep-mode kan man opnå en forbedring af den samlede batterilevetid. Duty-cycling baner vejen for deep sleep-mode Duty-cycling i et IoT modul er som nævnt en af de populære teknikker til enabling af deep sleep mode. Når e Specification Discrete Solution Using MAX31342, MAX16150 and TPS22916 Integrated Solution MAX16163 Coin Cell Capacity 250mAh 250mAh Shutdown Current 146nA 30nA Sleep Current 170nA 10nA Number of ICs 3 (RTC + load switch + battery freshness) 1 (MAX16163) Crystal Oscillator Required N Embedded udvikling undergår store forandringer Udvikling af embedded systemer, produkter og applikationer har på mange måder undergået store forandringer både teknisk og organisatorisk. Mark Patrick fra Mouser giver her sin vurdering af udviklingen og udfordringerne. Af Mark Patrick, Mouser Electron De mange avancerede DC/DC konvertere, der findes på markedet, demonstrerer også de kolossale fremskridt, man i gennem de seneste år har set inden for board-level integration. Der er tale om ofte særdeles kompakte moduler med høj power-densitet, som kan honorere de strenge krav med hensyn til pladsfo FORTSAT FRA SIDE 21: et design herunder naturligvis kravene til grundlæggende parametre som datahastigheder, rækkevidde og kompatibilitet. Det er først efter, at disse er blevet identificeret, at den mest passende trådløse protokol og topologi kan identificeres. Antallet og mangfoldigheden af anve E L E K T R O N I K - K O N TA K T E N Software Hardware Mekanik Projektledelse $ZCFS4FDVSJUZ XXXQSFWBTEL We bring fresh perspectives to engineering challenges Hør mere på 7020 3470 (OHNWURQLNNRPSRQHQWHU WLOVWRUHRJVPnSURGXNWLRQHU Product Development Electronics Embedded Software Wireless Communi Husk at tilmelde dig nyhedsbrevet på: www.elek-data.dk/nyhedsbrev ED1122_3-24.indd ED1122_bagside.indd ED1122 b id i dd 24 24 30/11/2022 11 11.08 11.05 05