__MAIN_TEXT__

Page 1

NR 7–8 AUGUSTI 2020

ELEKTRONIK TIDNINGEN

TEMA: TEST & MÄT

ÅTERSKAPAD YTTERLIGHET FÖRENKLAR ANTENNMÄTNINGARNA Den enkelkrökta reflektorn från Ranlos gör det möjligt att flytta in landsvägskörningen i labbet. /10–11

AI Mee:

COMBAIN MOBILE:

Testlabb för robotik retar aptiten

Snarlikt GPS fast inomhus

/16–17

/12–13

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS


INNEHÅLL: ETN 7–8/20

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 08-644 51 20 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127 redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan Tångring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se

4

annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se

18

prenumeration: webb: etn.se/pren | e-post: pren@etn.se telefon: 08-644 51 20

25

Anna Wennberg Bevakar analogt, opto och kommuni­kation, kraft, sen­so­rer, distri­bution, medicinsk elektronik och minnen. anna@etn.se | 0734-17 13 11

8 Per Henricsson Bevakar test & mät, rf och kom­munikation, produktion, FPGA, EDA och passiva komponenter. per@etn.se | 0734-17 13 03

22 Jan Tångring Bevakar in­byggda system, mjukvara, processorer, kort och skärmar. jan@etn.se | 0734-17 13 09

4 6 6 8 14

Digital antenn för millimetervåg Genom att ersätta dagens analoga ­antenn­matris med digitala antennmoduler blir det betydligt enklare att forma antennloben. USA-jätte köper Ascatron Materialtillverkaren II-VI har förvärvat kiselkarbidspecialisten Ascatron i Kista.

Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sälj- och ­marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2020 upplaga: 13 000 ex (exkl. emagasin) Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingen­jörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks på miljövänligt papper av Pipeline Nordic. omslagsbilden: Tester i labbet ersätter landsvägskörning. bild: Ranlos



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

Apple byter Intel mot ARM Om två år har Apple bytt alla Intel­ processorer mot Armprocessorer av egen konstruktion. Volvo låter Waymo ta ratten Waymos styrning hamnar i Volvos robottaxi efter att den egna utvecklingen misslyckats.

Eneryield ser störningarna komma Uppstartsföretaget Eneryield har ­utvecklat algoritmer för maskin­inlärning som förbättrar kvaliteten i elnätet.

14 18 22

EXPERT: Knappcellers batteritid i Loratillämpning Björn Rosqvist på svenska Qoitech demonstrerar hur en noggrann profilering av knappcellsbatterier för en IoT-sensor kan genomföras. EXPERT: 5G:s ambitiösa mål ställer höga krav på testningen För att möta kraven på i det närmaste obegränsad flexibilitet är 5G-standarden oerhört mycket mer komplex än 3G och 4G, ­skriver Reiner Stuhlfauth på Rohde & Schwarz.

25 28

EXPERT: Drönare kan göra mätningar av 5G-nät Möjligheten att mäta även i höjdled gör dem överlägsna de traditionella 2D-metoderna, skriver Saki Omi på Anritsu. EXPERT: Strömmätning med ppm-precision För tillämpningar som kräver mycket hög noggrannhet är zero-flux tekniken den erkänt bästa lösningen, skriver Loic Moreau, Danisense.

3


STARTBLOCKET

Digital antenn öppnar millimet Egentligen är det själv­ klart: om man ersätter dagens analoga lös­ ningar med digitala dito blir det billigare, energi­ snålare och enklare att forma ­antennloben. Därmed kan mobilerna dra nytta av den enorma bandbredd som finns på millimetervågsområdet. Lösningen baseras på små digitala antenn­ moduler och kommer från uppstartsföretaget BeammWave i Lund.

I

dén är från 2013. De två grundarna Per Olof Brandt med erfarenhet från bland annat Ericsson och Markus Törmänen på LTH funderade mycket kring millimetervågsteknik. Där finns det mycket spektrum men de insåg att det inte skulle vara enkelt att göra millimetervågsteknik i mobilerna, säger Stefan Svedberg som är vd på BeammWave. På den tiden var 5G fortfarande i sin linda så fokus låg ursprungligen på wifi och Wigig. – De kom på att man borde bryta sönder antennarrayen på något sätt och lägga ut

Antennloberna påverkas av hur man håller mobilen.

antennelementen var för sig i terminalerna. Gör man det får man väldigt stor flexibilitet och lösningen blir mycket mindre. År 2016 fick de första patentet godkänt och 2017 startade de BeammWave. – Vårt namn speglar väl vad vi gör, Beamforming och mmWave, säger Bengt Lindoff som är systemarkitekt. F Ö R E TAG E T H A R NYL I G E N tagit in de första pengarna och verksam­ heten håller på att skalas upp. Samtidigt byggs de första 5Gnäten på 28 GHz och 39 GHz i framförallt USA och Sydkorea. Operatören Verizon är en av förespråkarna. – Även Qualcomm pushar det här våldsamt mycket. De avstånd man kan köra över är större än man räknat med och man får bättre inomhustäckning än man trott, säger Stefan Svedberg. Det fåtal 5G-mobiler för

Den analoga lösningen – till vänster – med åtta antennarrayer upptar en stor del av mobilens yta. I den digitala till höger har de 16 antennmodulerna placerats ut på lämpliga ställen längs kanten.

4

millimetervågsområdet som hittills lanserats använder analog teknik för att forma loberna. De innehåller ett antal antenn­ arrayer som upptar en yta på 18 × 25 millimeter vardera och innehåller 2 × 4 antennelement. För att inte handen ska störa förbindelsen bör mobilerna ha mellan fyra och tolv antenner för att tillräckligt många alltid ska ha fri sikt. D E S S U TO M Ä R S I G N A L E N ­mellan antennerna och basbandet analog och ligger runt 3 GHz vilket ställer väldigt höga krav på ledningsdragningen. BeammWaves lösning är digital och baseras på en 3 × 3 mm stor antennmodul med sändare och mottagare. Kommunikationen med basbandsprocessorn sker med en datatakt på 200–400 MHz. – När man gör lobformningen digitalt kan man lägga ut varje antennelement var man vill på kretskortet, sedan är det bara signalbehandling för att kombinera signalerna, säger Bengt Lindoff. Därmed slipper man de fasvridare som används i analoga lösningar för att signalerna ska kunna kombineras på rätt sätt. Fasskiftarna tar dels plats, dels tappar man mellan 7 och 8 dB. F Ö R U TO M A N T E N N med vertikal och horisontell polarisation innehåller modulen även en radiokrets i CMOS med komplett sändar- och mottagarkedja. Det innebär AD/DA-omvandlare, filter, blandare, lågbrusförstärkare och effektförstärkare. Uteffekten är upp till 15 dBm. Till det adderas förstärkningen i det näst intill rundstrålande antennelementet som ligger mellan 3 och 5 dBi. Ju fler antennelement man har

desto stabilare blir förbindelsen men en rimlig nivå för mobiltelefoner är runt 16 stycken för att minst åtta inte ska täckas av handen. Då blir den totala utsända effekten 30 till 35 dBm vilket är i paritet med dagens mobiler som nyttjar frekvenser upp till 2,5 GHz. För att bestämma vilka av antennelementen som ska användas mäter man signalstyrkan från de pilottoner som skickas ut enligt definierade mönster. A N T E N N T E K N I K E N är dock inte allt. Går den inte att koppla till basbandet i mobilplattformarna riskerar det att bli en skrivbordsprodukt. Och dagens basband från exempelvis Qualcomm eller HiSilicon har inte tillräckligt många ingångar för att koppla in så många antennmoduler som det egentligen behövs. – Vi har en patenterad lösning som gör att det går att lösa med huvudsakligen bibehållen funktionalitet. Vi behöver bara uppdatera algoritmerna. I nästa release av basbandet kan vi få in fler ingångar och full funktionalitet. I S O M R A S TO G F Ö R E TAG E T in 6,5 miljoner kronor varav 2,8 kom från Almi Invest. I emissionen deltog även LU Holding och affärsänglar, däribland Thomas Rex med bakgrund i Ericsson, Fingerprint Cards och Acconeer. – Innan dess har vi dragit oss

Bengt Lindoff

Stefan Svedberg

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


STARTBLOCKET

tervågsområdet för 5G-mobiler BASSTATION

MOBIL

Varje modul i mobiltelefonen innehåller förutom antennen även en CMOS-krets med komplett sändar- och mottagarkedja inklusive AD och DA.

fram på kvällar och helger och i viss mån på mjuka pengar. Det här är första gången vi plockar in riktiga investerarpengar, säger Bengt Lindoff. Företaget sysselsätter motsvarande sex heltidstjänster och pengarna gör det möjligt att öka tempot. Bland annat håller man på att slutföra designen av rfkretsen och räknar med att göra tape-out inom kort. Sedan tar det ungefär sex månader innan

kretsarna är tillverkade och det går att testa konceptet praktiskt. – Vi lever på simuleringar idag. Vi har våra första diskussioner med kunder och partners som snurrar på vilket stärker oss. M Å L E T Ä R AT T T E K N I K E N ska finnas i mobiler år 2023 vilket i praktiken betyder att den måste finnas i mobilplattformarna ett till ett och ett halvt år tidigare. BeammWave tänker dock inte

sälja egna antennmoduler utan siktar på att licensiera tekniken till det relativt fåtal företag som utvecklar rf-delar eller kompletta mobilplattformar. – Det finns lite olika integrationsmodeller vilket gör att vi vill lämna det öppet för kunderna att integrera på olika sätt, säger Stefan Svedberg. E X A K T H U R M YC K E T det kommer att kosta att addera antenntek-

niken vill han inte svara på men den ska blir billigare, kompaktare och energisnålare än dagens analoga lösningar. – Vår ambition är att se till att om man gör 5G-terminaler så vill man ha den. Tittar man på användarfallen så bygger Verizon millimetervåg på alla fotbollsarenor i USA. Köper man då en 5G-mobil och inte får ­millimetervågstjänsterna blir man besviken. M E N A N T E N N T E K N I K E N kan också passa andra tillämpningar som kräver trådlös uppkoppling med stor bandbredd. Två givna kandidater är AR- och VR-glasögon. – Vi tror att vi är först. Vad vi sett har ingen kommit längre, så vi har ett tidsfönster, säger Bengt Lindoff.

PER HENRICSSON per@etn.se

DRIFTSÄKER I TUFF INDUSTRIELL MILJÖ Pålitliga anslutningar för alla applikationer Stabila elektriska kontakter med Högsta tillförlitlighet Bästa strömkapacitet Flest matningar Standard och kundanpassade kontakter

Pålitlig kontaktteknologi för problemfri drift

ODU-MAC®

Modulsystem för kraft, signaler, data, fiberoptik, vätskor och luft

www.odu.se 

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

5


STARTBLOCKET

Ascatron får ny ägare Den amerikanska material­ tillverkaren II-VI köper Kistaföretaget Ascatron, som utvecklar epitaxistrukturer för komponenter i kiselkarbid liksom egna kretsar. På pappret passar företagen som hand i handske.

För ett år sedan köpte II-VI optoföretaget Finisar. Därmed blev företaget i ett slag dubbet så stort – idag har det 22 000 anställda världen över. II-VI är specialiserat på material, men gör även komponenter i mer komplexa material. Inom kiselkarbid är företaget känt som leverantör av skivor. – II-VI var tidigt med SiCsubstrat i 6 tum med hög kvalitet. En av de första vid sidan av Cree, säger Christian Vieider, vd på Ascatron. D E T Ä R S Å A S C AT R O N kom i kontakt med II-VI; som leverantör av SiC-skivor. Däremot har det amerikanska företaget inte tidigare haft epitaxi för SiC-kom-

– För att kunna närma ponenter, vilket Ascatron oss fordonsindustrin är specialiserat på. behöver vi en stark part– Detta känns jättebra. ner, förklarar Christian Vi är forskningsinriktade Vieider. mot materialkompetens och de förstår utmaningarna med kiselkarbid. A L LT H A R G ÅT T mycket Likaså är det ett visionärt Christian Vieider fort, kommenterar företag, med tydligt Christian Vieider, så fokus på prestanda. någon långsiktig plan har ännu Köpet inkluderar hela det inte spikats, men förhoppningsvenska bolaget – teknik, patent arna är stora. och personal. – Kortsiktigt blir det inga förändringar för oss här i Kista, men vi hoppas på att verksam­ A S C AT R O N H A R L E TAT efter en heten kommer att accelerera på långsiktig ägare eller investerare lite sikt, säger han. under en längre tid. Strax innan Ingen köpeskilling uppges. Corona bröt ut var företaget när att skriva på ett avtal med en industriell part, men det avbröts ANNA WENNBERG anna@etn.se med pandemins framfart.

Officiellt: Apple överger Intel Apple överger sin gamla processorleverantör Intel och börjar använda egen­tillverkade processorer i sina persondatorer. Det meddelade företaget i juni under inledningen av sin utvecklarkonferens WWDC.

Om två år använder alla Apples produktlinjer egentillverkade processorer. Liksom Iphone, Ipad, Iwatch och ITV ­baseras de nya processorerna på arkitekturen Arm, där Intel använder x86. Elektroniktidningen konstaterar att det faktum att Apple från och med nu kan skräddarsy systemkretsar för sina datorer – istället för att använda standardprocessorer från Intel – öppnar helt nya möjligheter för Apple att bygga datorer med högre prestanda, lägre energiförbrukning och nya funktioner för exempelvis AI och mixad verklighet. Ö V E R G Å N G E N T I L L en egen datorprocessor är något som övervägts på Apple under många år. Flera gånger har rykten sagt att övergången närmat sig. Den här gången

6

blev ryktena alltmer envetna allteftersom WWDC närmade sig – och visade sig till slut stämma. Apple presenterar övergången som ett naturligt steg från den erfarenhet företaget samlat på sig från sina existerande sex Armbaserade processorfamiljer. De används som såväl huvudprocessorer som styrkärnor i företagets klockor, telefoner, pekplattor och teveboxar. ”Apple Silicon” är ett nytt varumärke som Apple stämplar på sin storfamilj av processorer. D E N F Ö R S TA D ATO R N med Appleprocessor ska släppas i år. Spekulationerna säger att det är en 13,3 tums-Macbook pro. Den sista Intelbaserade Apple­datorn är ännu inte lanserad. Om två år ska övergången vara fullbordad – då har Apple släppt produkter med egna processorer inom alla sina segment. Stora programvarubolag som Adobe och Microsoft har redan porterat sina produkter till den nya arkitekturen och till det kommande operativsystemet Big Sur. Apple gör sitt bästa för att

upprätthålla programkompatibilitet åt alla håll. För utvecklare ska en omkompilering göra det mesta av jobbet. De flesta programutvecklare ska bara behöva ”några dagar” för porteringen, enligt Apple. Kompilatorn genererar ett program som kan köras på både x86 och Arm. F Ö R D ATO R A N VÄ N D A R E finns emulering att tillgå för de gamla programmen. Apple återanvänder namnet ”Rosetta” från den förra arkitekturväxlingen år 2006 från PowerPC till x86. På köpet kastar Apple in virtualisering av operativsystemet Linux. I en demo startas en Linux-webbserver i ett fönster på datorn, som genast kan besökas av webbläsaren i samma dator. Också appar från Iphone och Ipad kommer att kunna köras virtuellt på Appledatorer efter uppdateringen till Big Sur. A L L A D E M O N S T R AT I O N E R under genomgången igår kväll kördes på en Mac Mini med Apples egen processor A12Z Bionic som lanserades i en Ipad Pro i mars. Detta demonstrerar att

Apple strävar efter att göra sina produktfamiljer kompatibla. Utvecklare kan hyra denna Mac Mini för 500 dollar. Den har 16 Gbyte RAM och 512 Gbyte flashminne och kör det nya operativsystemet Big Sur. I PA D P R O C E S S O R N A12Z Bionic är en 64-bitars ARMv8‑A-processor med åtta cpu-kärnor på 2,49 GHz i ett big-littlekluster med fyra starka och fyra snåla cpu:er. Det är en systemkrets med åtta grafikkärnor och acceleratorblock för AI, video, krypto, kamera, skärm, med mera. Den är byggd i 7 nm av TSMC. A12Z har bättre prestanda än de flesta laptops av samma årsmodell, enligt Apple. Ryktet säger att den första helt skräddarsydda Apple­ datorprocessorn har tolv cpu-kärnor.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


NEW MODELS

HIGH POWER DENSITY, PACKED WITH VALUABLE FEATURES AND EASY TO USE Programmable Power Supplies Series GENESYS+™ • 1.5kW in 1/2 19”, 1.7kW-5kW in 1U, 10kW in 2U, 15kW in 3U

• Arbitrary waveform functions and profiles

• Scalable Operation up to 30kW

• Internal resistance control

• Output voltage up to 600V, current up to 1500A

• Options: Blank Front Panel, dust filter cover

• RS232/485, USB, LAN (

1.5) built-in, isolated analog

Optional: IEEE, Modbus TCP, EtherCAT • Additional constant power operation mode

TDK-Lambda Denmark +45 8853 8086 · info@dk.tdk-lambda.com www.emea.lambda.tdk.com/dk/genesysplus

Trusted · Innovative · Reliable

Follow us


STARTBLOCKET

Snyggare och effektivare i solen Den svenska solcellsstolt­ heten – Midsummer i Järfälla – har tagit ytterligare effektivitetskliv i sommar. Dels har företaget lanserat en ny teknik för kontaktering som ökar solcellernas effekt och samtidigt ger ett mer diskret utseende, och dels har det presenterat sin första 500 Watts-solpanel.

Tekniken som Midsummer lanserat kallas Power Mesh Technology. De linjer som annars tydligt syns på solcellerna är ersatta av ett tunt och tätt rutnät. Det fina rutnätet gör att den resistiva förlusten i solpanelerna minskar. Samtidigt banar det väg för en högre ström, eftersom rutnätet skuggar den aktiva ytan mindre än de tjockare linjerna tidigare gjort. Enligt Midsummer ökar förändringen den genomsnittliga moduleffekten med upp till 10 procent. S A M T I D I G T PÅ P E K A R företaget att solpanelerna blir ännu mer attraktiva. Redan tidigare har ett

Midsummer Magnum ger klart bättre effekt per kvadratmeter än företagets tidigare solpaneler.

säljargument för de svenska solpanelerna varit deras utseende – de har ansetts vara diskreta vid en jämförelse med alternativen. – Att de nu blir ännu mer visuellt osynliga och effektiva känns väldigt lovande. Vi tror och hoppas att detta kommer

att skapa ett ännu större intresse för våra produkter, säger Sven Lindström, vd på Midsummer i ett pressmeddelande. Y T T E R L I G A R E E N NYH E T från företaget i sommar är Magnum – här talar vi inte om en glass, utan om

en gigantisk solpanel som kan leverera 500 W, döpt till Magnum Midsummer. Panelen är tänkt för byggnader med stora ytor och den ger företagets hittills klart bästa effekt per kvadratmeter. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Volvo väljer Waymos självkörning Volvo Car Group och Waymo ska utveckla en plattform för eldriven robottaxi. Waymo blir Volvos exklusiva partner för självkörning på SAE-nivå 4.

Den nya plattformen kommer att utrustas med Waymos AI för självkörning. De två företagen har inte presenterat någon färdplan för projektet. – Vårt globala partnerskap med Waymo öppnar upp nya och spännande affärsmöjligheter för Volvo Cars, Polestar och Lynk & Co, säger Henrik Green, teknikchef på Volvo Car Group. – Partnerskapet med Volvo Car Group bäddar för att ­Waymo Driver ska kunna sjösättas utomlands under kommande år, säger Waymos

8

fordonschef Adam Frost. En robottaxitjänst kräver fordon som klarar att genomföra kompletta resor från start till mål. Detta motsvarar den självkörningsnivå som den amerikanska organisationen SAE kallar Level 4. Amerikanska Waymo är det företag som anses ha kommit längst i utveckling av artificiell intelligens för detta. Företaget bedriver sedan flera år utveckling av AI för självkörning i ombyggda Chrysler Pacificabilar. S O M M A R E N 2018 var Waymos framtidsplan att bygga om 62 000 Fiat Chrysler Pacifica Hybrid minivans och 20 000 elbilar från Jaguar Land Rover till robottaxibilar. Waymo har dessutom ett samarbete med

Volvo har även självkörningssamarbeten med Uber och Baidu.

Renault Nissan Mitsubishi Alliance. Waymo lyckades samla ihop tre miljarder dollar i en investeringsrunda tidigare i år. Amerikanska apptaxiföretaget Uber utvecklar sin egen självkörningsteknik på ombyggda Volvobilar och Volvo kommer att fortsätta leverera bilar till det projektet. Volvos eget projekt för L4-självkörning är kraftigt försenat. Det skulle ha startat redan år 2017. I april uppskattade Hans Green att det kanske är moget år 2022.

Vad gäller självkörning som förarassistansfunktion snarare än robottaxi, bedriver Volvo också ett sådant projekt. V O LV O O C H V E O N E E R gick skilda vägar i april efter att tidigare haft en gemensam självkörningsutveckling i bolaget Zenuity. Volvo kommer att fortsätta utveckla självkörning i sin halva av Zenuity. Men där handlar utvecklingen alltså om förarassistans (ADAS) snarare än om robottaxi.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT

Enkelkrökt yta förenklar Fungerar antennen på biltaket som tänkt eller ­påverkas den av karossens utformning? Idag får man köra runt med fordonet för att besvara frågorna. Göteborgs­ företaget Ranlos har utvecklat ett antennsystem som gör att testerna kan flytta in i labbet.

G

rundidén är att det ska vara enkelt att använda, enkelt att sätta upp och kostnads­ effektivt. Man ska inte behöva dyra mätrum eller kammare utan kan använda existerande utrymmen, säger Lars Granbom, vd på Ranlos. Kunderna kan vara fordonstillverkare som redan har en mätplats i form av ett skärmat och dämpat rum eller bara ett tält som skyddar mot väder och vind. Genom att addera Ranlos antennsystem får de möjlighet att göra mätningar som efterliknar körning på landsväg. – Mätningarna ska vara bra nog för att en utvecklingsingenjör ska ha nytta av dem. Genom att snabbt kunna testa hur bra en ny antenn fungerar

eller studera hur en modifiering av karossen påverkar antennens egenskaper förenklas utvecklingsarbetet. Dessutom kan mätningarna användas för att verifiera simuleringar som ligger till grund för utformningen och placeringen av antennen. att man kör runt med fordonet i olika miljöer för att se hur bra antennerna är. Metoden är tidsödande och garanterar inte heller att resultatet blir heltäckande. Ett alternativ är att studera de två ytterligheterna, fri sikt till mobilmasten – som på en landsväg – respektive många olika signalvägar mellan mobilmast och fordon – en miljö man hittar i storstäder med höghus. – Det senare går att emulera I D AG Ä R D E T VA N L I G T

Lars Granbom är Civilingenjör från Chalmers med en bakgrund inom mikrovågsteknik. Han har sedan 1999 jobbat med PerSimon Kildals produkter från bland annat Comhat, Blue­test och Gapwaves.

10

Madeleine Schilliger Kildal är dotter till PerSimon Kildal och har doktorerat på tekniken som ligger till grund för Ranlos.

i en modväxlande kammare, det är det som Bluetest håller på med. Den andra ytterligheten, att det bara finns en signalväg, det är den miljön vi skapar i Ranlos, säger Jan Carlsson. Medan Bluetest firar 20 år i år startade Ranlos så sent som 2016. Men idén är äldre och resonemanget om de två ytterligheterna presenterades i en vetenskaplig artikel av PerSimon Kildal och Jan Carlsson år 2013. – Testar man en mobiltelefon, en bil eller vad det nu kan vara och den fungerar bra i de två ytterlighetsmiljöerna så verkar det rimligt att den fungerar i alla andra miljöer. Verkligheten ligger någonstans däremellan, säger Jan Carlsson. S O M A L LT I D M E D NY T E K N I K räcker det inte med att den är billigare eller enklare att använda. Man måste också övertyga de potentiella kunderna om att den ger minst lika bra resultat som den befintliga.

Jan Carlsson är adjungerad professor i antenngruppen på Chalmers.

– Det är en tröskel man måste övervinna. Bluetest hade det problemet, det de gjorde på ett smart sätt var att de var med i olika standardiseringsorgan för att få med sin metod som ett alternativt sätt att mäta på. Vi har lite samma utmaning. Företaget har bland annat fått stöd från FFI för att driva ett projekt med Lunds universitet, forskningsinstitutet Rise, Volvo Lastvagnar och Volvo Cars där BAKGRUND Ranlos, eller Random Line of Sight som namnet ska utläsas, grundades 2016 och håller precis på att ta steget från utveckling till kommersiell verksamhet. Verksamheten har framförallt finansierats av mjuka pengar från bland annat Vetenskapsrådet och Vinnova men också lån från Almi och SEB tillsammans med Exportkredit­ nämnden, EKN. Tekniken bygger på framlidne professorn Per-Simon Kildals forskning på Chalmers. Han lig­ ger bakom företag som Comhat, Bluetest och Gapwaves. Ranlos har idag tre anställda men tar också hjälp av konsulter och doktorander. Omsättningen är än så länge väldigt låg, enbart två system har sålts till distributörer i Japan och Sydkorea för att dessa ska kunna demonstrera tekniken.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT

Tekniken fungerar även på mindre objekt som exempelvis mobiltelefoner, då behöver man normalt mäta i tre dimensioner genom att vrida mätobjektet i alla riktningar.

antennmätningarna man testar tekniken praktiskt. Uppställningen som används på Volvo klarar frekvenser upp till 6 GHz och är 4,2 meter bred, 3 meter hög och 2 meter djup. Den går lätt att rulla in i mäthallen när den ska användas. S YS T E M E T A N VÄ N D S för att mäta antenndiagram samt för att göra aktiva mätningar, dvs att koppla upp ett samtal med hjälp av en basstationssimulator och sedan mäta hur bra det fungerar, i praktiken vad det blir för datahastighet. – Att uppkopplingen är enkel att använda innebär att man kan ändra lite och göra om mätningen. Det tar inte mer än några minuter. På så sätt kan man lära sig hur olika åtgärder påverkar funktionen. Det är nästan omöjligt att göra om man inte har mätmöjligheten nära utvecklingsavdelningen, säger Lars Granbom och fortsätter: – Vi har också fått väldigt bra stöd från Vinnova, vilka har beviljat oss tre bidrag, nu senast från Smartare Elektroniksystem. Ranlos har även utvecklat en variant för 28 GHz. Den kortare våglängden gör att utrustningen är mindre, bara 80 cm bred, 60 cm hög och 30 cm djup. Den är framförallt tänkt för 5G-mobiler som är på god väg att börja nyttja



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

det högre frekvensbandet. Förutom antennmätsystemet har företaget en mjukvara för att styra instrument och vridbord, mjukvaran används även för att analysera och plotta mätdata. Exempelvis kan man få antenndiagram i vertikal och horisontell led men också maximal och minimal förstärkning, ta reda på var nollställen finns och annat som kan vara av intresse. – Vi håller på att ta fram fler möjligheter att analysera mätdata. Vi tar fram den information kunderna är intresserade av, säger Jan Carlsson. H I T T I L L S H A R F Ö R E TAG E T sålt två system för 28 GHz till sina distributörer i Japan och Sydkorea. Systemen används för att demonstrera lösningen för potentiella kunder. Dessutom samarbetar Ranlos med tyska Frankonia som säljer och bygger kompletta mätrum. Antennmätsystemet är en del av deras sortiment. – Vi har också ställt ut mätsystem som används för demonstrationer, säger Lars Granbom. Tilläggas kan att det finns beviljade patent som skyddar tekniken i ett antal länder plus patentansökningar som ännu inte är klara. PER HENRICSSON

per@etn.se

FAKTA

Skapar en plan våg För att efterlikna körning på landsväg måste avståndet mellan bilen och antennen som skickar ut testsignalen vara tillräckligt stort för att den elektromagnetiska vågen ska hinna bli plan. Avståndet bestäms bland annat av frekvensen och storleken på antennen (aperturen). Det är här som Ranlos kunnande kommer in. Företaget har utveck­ lat ett kompakt antennmätsystem som genererar den plana vågen. Det består av en enkelkrökt yta i form av en cylindrisk reflektor. Från sidan liknar den bokstaven c där det finns ett antal antenner vid fo­ ten, vilket också utgör fokallinjen. Antennerna exciterar reflektorn som skickar ut en plan våg mot testobjektet. Beroende på hur stort testobjektet är går det att sätta flera reflektormoduler bredvid varandra för att skapa ett större mätområde. För matningen används så kallade Bowtie-antenner som det finns mycket kunskap kring på Chalmers. Antennerna är så pass bredbandiga att det bara behövs tre uppsättningar för att täcka frekvensområdet från 750 MHz till 6 GHz. För 28 GHz används en array med 64 patchantenner (etsade antenner). En finess med Ranlos lösning är att fokallinjen (fascentrum) för reflektorn finns på samma ställe

oberoende av frekvensen, vilket gör det enkelt att byta antennerna. Lösningen liknar en så kallad kompaktmätsträcka men blir billigare. – I kompaktmätsträckor an­ vänder man ofta en dubbelkrökt reflektor vilket är mer komplicerat att tillverka och därmed dyrare. Där är det också väldigt noga hur man positionerar reflektorn och antennen som exciterar den, säger Madelene Schilliger Kildal. Hon har varit industridoktorand i Per-Simons grupp på Chalmers och har tillsammans med andra doktorander gjort mycket av det arbete som utgör grunden i Ran­ los. Från början skedde arbetet på Bluetest innan verksamheten lades i ett separat bolag i form av Ranlos. – Då flyttade jag med. Ranlos antennmätsystem kopp­ las till en nätverksanalysator eller basstationssimulator. Fordonet placeras på en vridplatta och fältet eller kommunikationen loggas samtidigt som fordonet vrids 360 grader. Därefter kan resultatet presen­ teras på lämpligt sätt. Tekniken fungerar även på mindre objekt som exempelvis mobiltelefoner eller IoT-noder, då behöver man normalt mäta i tre dimensioner genom att vrida mätobjektet i alla riktningar efter­ som man inte vet hur objektet är orienterat relativt basstationen.

11


TEMA: TEST & MÄT

Snarlikt GPS fast inomhus Lundaföretaget Combain Mobile har utvecklat en metod som automatiskt ger dig din position inomhus när du vandrar genom en byggnad med en Androidmobil. Nu ska företaget ta nästa steg. I ett nystartat Vinnovaprojekt är målet är att utveckla ett självlärande system som skapar inomhusnavigering i alla byggnader i världen.

D

et vi forskar på nu är att se om det går att automatiskt skapa en självuppdaterande inomhuskarta utifrån alla radiomätningar som görs när individer går igenom en byggnad. Dessutom tittar vi på att med maskininlärning karakterisera vilken typ av byggnad det är, säger Björn Lindquist, vd på Combain Mobile. För fem år sedan började företaget att titta på inomhuspositionering. Det första steget togs inom ett Vinnovafinansierat projekt tillsammans med mate­ matikinstitutionen på Lunds tekniska högskola, LTH.

T I L L S A M M A N S H A R D E utvecklat metoder att skapa tidsstämplade rörelser. De tar hjälp av de inbyggda sensorerna i ­mobilen – stegräknare, gyron och accelerometrar – och känner på så sätt av hur en individ rör sig. Samtidigt beräknar de hur radiomiljön i byggnaden ser ut, exempelvis var olika wifi- och Bluetoothenheter sitter. Den uppmätta radiomiljön används för att positionera. – På så sätt skapar vi automatiskt en 3D-positionering inomhus bara genom att du går i en byggnad och använder en app med vårt SDK. Det bygger på mycket data och blir ett optimeringsproblem. – När vi sen gjort en byggnadsmodell erbjuder vi, på vår hemsida, ett enkelt API för positionering. Där skickar man in radiodata och beräknar var det är mest sannolikt att enheten befinner sig, på vilket våningsplan, inom vilket område och med vilken noggrannhet. Combain Mobile har precis börjat leverera ett SDK – baserat

12

på resultatet från det nämnda projektet – till kunder inom industrin, bland annat ett välkänt byggföretag. N U Ä R F Ö R E TAG E T – som ligger i Ideon och har 11 anställda – inne på sitt andra stora utvecklingssteg. Även det får starthjälp av Vinnova genom ett projekt som började i april i år och pågår till juni nästa år. Inom det ska Combain Mobile tillsammans med matematikcent­ rum på LTH utveckla ­självlärande inomhusnavigering som automatiskt kan karakterisera byggnader enbart med hjälp av vanliga mobiltelefoner. – Vi tänker oss, precis som tidigare, att det skapas ett track (spår) när man går genom en byggnad med en Androidmobil. När vi fått tillräckligt många track kan vi se hur personer rör sig i byggnaden. Då kan vi börja titta på rörelsemönster. En viktig pusselbit i projektet är den nya standarden WiFi RTT, som är en del av positio-

väggar ännu bättre. Vi får neringsstandarden IEEE punkter för hur man går, 802.11mc. var väggarna finns och Hittills har Combain var accesspunkterna är. Mobile använt sig av Det första mobil­ signalstyrkan för att operativsystem att stödja beräkna avståndet melWiFi RTT var version lan en wifi-accesspunkt och en mobil. Det ger en Björn Lindquist 9 av Google Android, därefter har Android 10 också ganska brusig mätning eftersom kommit. signalstyrkan beror av studsar – Google Pixel är några av de mot väggar och annat. En nogmobiler som idag har stöd för grannhet bättre än tio meter är i RTT, så vi använder dem för att det närmaste omöjligt att nå. utvärdera det vi utvecklar men Den nya standarden tillåter vi håller oss till det som blir istället att avståndet mäts i tidsstandard. Annars går det inte att domänen; alltså tiden det tar för skala upp utan en speciell infraett meddelande att skickas från struktur, och det vill vi inte ha. en accesspunkt till en enhet och tillbaka. Därmed går det att nå en noggrannhet på under en meter. D E T S A M M A G Ä L L E R accesspunk– Kan vi mäta i tidsdomänen terna. I nuläget har enbart ett och även signalstyrkan borde fåtal accesspunkter stöd för den vi exempelvis kunna estimera nya standarden. Även här ­ligger

Inomhusnavigering med wifi RTT och Bluetooth-beacons kombinerat med sensorer.

Mål: Självlärande inomhuskarta.

Mål: Självlärande klassificering av ex rumstyper.

Mål: Automatiskt skapad inomhusmodell för navigering.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT

Google långt fram med sitt Google WiFi. – Vi vet däremot att alla chipset som lanseras nu är kompa­ tibla med RTT-standarden, påpekar Björn Lindquist. Under projektets första månader har fokus legat på att skaffa de verktyg som behövs för att kunna samla in data. – Det är så långt vi kommit. Nu har vi bra klienter och efter sommaren ska vi börja samla in data från ett par byggnader. En utmaning är hur data ska samlas in på ett effektivt sätt. Två miljöer som ligger nära till hands att börja med är det egna kontoret och universitet. – En idé vi har är att ta hjälp av studenter för att samla in data. För det behöver vi även ta fram en app som de kan kommunicera med och specificera var de verkligen befinner sig när de går runt, säger Björn Lindquist, och förtydligar: – För maskininlärning måste man ha en stor mängd data, men också ett facit för att kunna avgöra hur bra det blev. TA N K E N Ä R AT T universitets­ miljön kan ge ett ganska tydligt rörelsemönster. Många studenter strömmar in vid samma tid på morgonen, och kvart över åtta börjar föreläsningen. I pausen fikar många, kanske går de till en kaffeautomat utanför, och vid ett visst klockslag går de till matsalen och så vidare. Rörelsemönstret kan sedan användas för att identifiera vad det är för typ



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

av lokal eller verksamhet. När höstterminen drar igång kan förhoppningsvis datainsamlingen börja. Därefter går det ganska fort tills att en första utvärdering kan börja. – Säg att vi har tio mobiler som används ordentligt under två veckor. Då börjar vi få ett bra urval att starta med, säger Björn Lindquist. Målet är att kunna visa att detta fungerar i juni nästa år när det pågående projektet avslutas. Då ska det även finnas en prototyp framme som gör att en kund kan testa konceptet. – Men det kommer inte att vara en färdig global produkt då, utan fem år är en rimlig tidsram. Under den tiden kommer det dessutom att bli ännu fler radiosignaler i luften. Bluetooth stoppas in i alla enheter, från tv-apparater, till kaffemaskiner och printrar, och det är jättebra för oss. PÅ S I K T V I L L Combain Mobile karakterisera ett antal typer av byggnader där många männi­ skor rör sig, exempelvis sjukhus, kontor och skolor. Men det kan också vara andra byggnader med stora ytor där man vill ha en positionerings- och navigeringslösning utan att addera infrastruktur, exempelvis byggarbetsplatser där inomhusmiljön hela tiden förändras. – Det är där denna typ av system behövs. Vi tänker oss att det blir som GPS inomhus.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

HISTORIK

Från forskningsprojekt till navigering Tekniken som Lundaföretaget Combain Mobile utvecklar har rötter i ett forskningsprojekt på Sony Ericsson. Redan från början – för mer än tio år sedan – var tanken att utveckla en teknik som kan positionera mobiltelefoner på ett mer strömsnålt sätt än att använda GPS. – Vi kom med idén att det nog går att positionera med radio och någon form av triangulering, eller trilaterering som det heter, om man känner alla basstationer, säger Björn Lindquist, idag vd på Combain Mobile, men då anställd på Sony Ericsson och en av de drivande i forskningsprojektet. Konsultföretaget Combain Consulting var vid det laget starkt involverat i forskningsprojektet. – Jag tyckte att idén var väldigt spännande, så 2009 hoppade jag av Sony Ericsson och blev vd för konsultbolaget. Därefter startade vi om och bildade ett produkt­ bolag, berättar Björn Lindquist. S E D A N D E S S har företaget – Com­ bain Mobile – utvecklat en teknik som kan positionera med radio globalt. Till en början användes enbart basstationer, för det var enklast, men idag tar lösningen hjälp av allt som finns tillgängligt i luften, från wifi, Bluetooth och GPS till annan radioteknik. – Vi crowdsourcar via många miljoner radioenheter som samlar in data för alla radiosändare. Sen bygger vi en modell över radio­ utbredningen hos varje radio­ sändare. När en mobil eller annan enhet känner av en radiosändare används modellen för att beräkna var det är mest troligt att den befinner sig. I våras valde Combain Mobile att

ingå ett samarbete med den ameri­ kanska konkurrenten Skyhook. – Skyhook stämde oss för patentintrång, men trots att vi inte bröt mot några patent är det mycket dyrt att behöva försvara sig i USA. Vi valde istället att förhandla och i mars fick vi till ett samarbets­ avtal, förklarar Björn Lindquist. T I D I G A R E H A R D E två företagen konkurrerat med var sina lösningar för global wifi-positionering ut­ omhus. För det svenska företaget var det en förhållandevis liten del av verksamheten, för Skyhook är den stor. Det färska avtalet innebär inne­ bär att Combain Mobile framåt ­använder Skyhooks wifi-positione­ ring utomhus. Samtidigt använder båda företagen den svenska wifipositioneringen inomhus. Till detta kommer att båda utnyttjar egna lösningar för annan radioteknik, som exempelvis Bluetooth och Lorawan. – Vi har valt att fokusera på det vi anser är mest problematiskt. Utomhus finns GPS, men inomhus finns ingen möjlighet att använda GPS eller andra metoder för att exempelvis få en position och information om vilken våning du befinner dig på, säger Björn Lindquist och konstaterar: – Vårt fokus är idag smart inom­ husnavigering.  AW

13


TEMA: TEST & MÄT

Eneryield ser störningar nalkas Årsgamla Eneryield ser stor potential i sina maskin­ inlärningsalgoritmer. Dels vill företaget använda dem för att kunna föreslå en grundorsak till olika ­störningar i elnätet, och dels för att förutspå hur el­ kvaliteten i nätet kommer att förändras.

T

rots att Eneryield är mycket ungt har företaget redan hunnit etablera ett samarbete med Unipower, som erbjuder automatiserade system för oavbruten kontroll och mätning av elförsörjningen. – Just nu tittar vi på hur vi kan integrera våra algoritmer i Unipowers analysverktyg som olika elnätsbolag använder, förklarar Erik Berggren, medgrundare till Eneryield. Företaget har flera egenutvecklade algoritmer för maskininlärning där en kan klassificera och hitta grundorsaken till störningar i ett elnät. Det kan exempelvis vara olika typer av spänningsdippar, övertoner eller transienter. I ett projekt med organisationen Energiforsk har Eneryield fått ta del av elkvalitetsdata som elnätsbolagen Göteborg Energi, Härryda Energi, Eon och Jämt-

kraft samlat in från olika punkter i sina nät. Det är data som elnätsbolagen ofta själva tittar på för att försöka komma fram till varför olika störningar skett. Tills nu har analysen främst skett manuellt, med andra ord är det en långsam process där resultatet är baserat på personalens erfarenhet och kompetens. E N E RYI E L D H A R K U N N AT visa att det med väldigt hög noggrannhet kan ange vilken typ av störning det handlar om genom att i detalj analysera vågformen hos en störning. Hittills har företaget bland annat lyckats identifiera grundorsaken till en mängd olika spänningsdippar. – Det gör att vi tror att vår algoritm kan skapa ett stort värde genom att den automatiskt föreslår vad en störning beror på, om det till exempel är en motorstart, ett blixtnedslag eller

En prisad nykomling

Grafen visar hur Eneryield kan höja kvaliteten i elnätet med maskin­ inlärning. Den blåa linjen visar en ”störning”, mer specifikt övertoner. Idag används kompensatorer och aktiva filter för att minska amplituden på störningen. Den röda linjen visar prestanda på nuvarande lösningar. Den gula linjen visar när Eneryield har tillämpat sin metod, som nära nog eliminerat störningarna.

marknaden, avslöjar Erik något annat som orsakat Berggren. den. Det gör att man kan Den andra algoritmen åtgärda störningen, och som Eneryield bygger även komma fram till vem sin verksamhet kring som har ansvar för den, kan förutspå elkvaliteten säger Erik Berggren, och i nätet. Det handlar om påpekar: Erik Berggren hur spänning och ström – Tidigare har det inte kommer att förändras under varit möjligt att automatiskt de närmaste millisekunderna föreslå orsaker till elkvalitetsvilket kan användas för att styra störningar. exempelvis elkvalitetsfilter som Samarbetet med Unipower kompenserar för störningarna. handlar om just detta. Idén är att addera mjukvara till de analysverktyg som elnätsbolagen redan F Ö R E TAG E T S A LG O R I T M E R bygger idag använder för att övervaka på olika maskininlärningsmetosina elnät. der. För grundorsaksanalys och – Vi vill verka för att existeran- klassificering av elkvalitetshände elkvalitetsmätare kan hantera delser används djupa neuronmer effektiv analys och föreslå nät, tränade på stora mängder grundorsaken till en störning. historiska data. Även för att I skrivande stund är de två förutse elkvalitet används denna företagen i full färd att utveckla typ av neuronnät, men här krävs en produkt som de sedan ska sofistikerade förbehandlingssteg, lansera tillsammans. och en mer komplex neuron­ – Där är vi väldigt nära arkitektur. Lite drygt ett år efter det att Eneryield grundats kan ­företaget stoltsera med vinst i tre prestigefulla tävlingar: ABB:s Dragon’s Den, Venture Cup och Skapa.

I september förra året kom den första vinsten. När Venture Cup – Sveriges största tävling för entreprenörer – rundades av tog Eneryield plats på prispallen. Företaget knep titeln ”Impact Maker”, som är en av tävlingens sex kategorier. Två månader senare kammade företaget hem den andra vinsten, ABB:s Dragon’s Den. Där tävlade Eneryield mot 20 andra startups

14

från fem länder. Första priset var ett samarbetsprojekt med ABB värt 300 000 kronor och ett medlemskap i ABB:s tillväxthub Synerleap. Den senaste vinsten kom i år, i juni. Då blev det klart att Eneryield genom att vinna en regionalfinal kvalificerat sig till den nationella finalen av Skapapriset; närmare bestämt den del som ges till unga innovatörer kallad Skapa-Talang. Eneryield är ett av två företag som Västra Götalands län skickar till Sverigefinalen av Skapa-Talang som går av stapeln i Stockholm den 12 november, då även det stora Skapa-priset delas ut.  AW ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT För att kunna dra nytta av den sistnämnda algoritmen behövs större beräkningskraft än vad som idag går att uppbringa ute i elnätet. Därför har Eneryield börjat utveckla en hårdvara, ett analysverktyg kallat Enerbox. Det handlar om en liten dator som kan mäta ström och spänning och beräkna lokalt. – Vår algoritm kräver en viss samplingshastighet och en viss beräkningskraft. Där kommer Enerbox in. Den kommer att ha den beräkningskapaciteten som krävs och kan mäta elkvalitet med tillräcklig upplösning. På sikt tror företaget att Enerboxen kommer att kunna användas i flera olika tillämpningar men än så länge har företaget koncentrerat sig på aktiva elkraftsfilter. Där har det också ett samarbete med ett industriföretag. Aktiva elkraftsfilter används för att kompensera för störningar på elnätet. Å ena sidan kan de skydda en fabriks eller ett sjukhus elkvalitet så att känsliga instrument inte drabbas av stör-

ningar. Å andra sidan används de i kombination med utrustning som skapar störningar för att skydda elnätet. – Vi har fått tillgång till riktiga data från ljusbågsugnar, som är en väldigt krävande maskin för elnätet eftersom de skickar ut mycket oberäkneliga störningar. Vi har konstaterat att vår teknik kan få aktiva elkvalitetsfilter att höja sin prestanda rejält. D AG E N S A K T I VA elkvalitetsfilter behöver vanligtvis två spänningscykler, eller 40 ms, på sig för att reagera på en förändring i elnätet. Eneryield förutspår kommande förändringar i nätet, vilket gör att filtret kan göras betydligt effektivare. – Hittills har vi kunnat förutspå upp till 30 millisekunder, säger Erik Berggren. Trots att Eneryield är ett rent mjukvaruföretag har det insett att det måste utveckla hårdvara, åtminstone till en början. – Maskininlärning är inte riktigt etablerat, och idag är det inte alltid möjligt att applicera

våra metoder där vi tror att det kan skapa värde. Därför är Enerboxen nödvändig för att vi ska kunna bevisa att detta är något som tillverkare av kraftelektronik borde satsa på. Till sommaren nästa år ska en prototyp vara klar att börja testats i samarbete med en tillverkare av aktiva elkvalitetsfilter. Tanken är att Enerboxen installeras framför filtret. I boxen finns sensorer som mäter strömmen och spänningen plus en processor som kör ­algoritmen. Ut kommer en predikterad börsignal i analog form som styr det aktiva elkvalitetsfiltret. För att detta ska vara möjligt måste enheten dock först få lite träning. Den placeras ut i fält och skapar där något som kallas Grid Model – den lär sig helt enkelt beteendet av elnätet på en viss plats. Ju längre den finns på plats, desto bättre blir den. När den har lärt sig elnätets beteende kan den börja förutspå. Det är så den fungerar, enkelt beskrivet. ANNA WENNBERG anna@etn.se

HISTORIK:

Från projekt till företag Embryot till Eneryield var ett projekt på Chalmers Entrepre­ nörsskola år 2018 med namnet Deepest. Våren 2019 grundade personerna bakom Deepest företaget Eneryield; ett namn tänkt att bättre spegla vad de verkligen sysslar med. Eneryield har fem ­grundare, varav två doktorerar på Chal­ mers i Göteborg. Karl Bäckström doktorerar inom maskininlär­ ning på institutionen för Datave­ tenskap, medan Ebrahim Balouji är expert på elkvalitet och dok­ torerar inom signalbehanding på Elektroinstitutionen. De har utvecklat nya metoder för att analysera elkvalitet – spänning och ström – med maskininlär­ ningsmetoder. Övriga medgrundare är Erik Berggren, Isac Kärrman och ­Johan Rådemar – alla tre har gått Chalmers Entreprenörs­ skola. Företaget startade för att kommersialisera den teknik som de två forskarkollegorna utvecklat på Chalmers. Eneryield ingår i Chalmers Ventures acceleratorprogram och sitter likt många Chalmers­ anknutna innovationsföretag i Stena Center, på universitetets område.

One-stop shop for product testing

CLIMATIC TEST

MECHANICAL TEST

IP & CORROSION TEST

EMC TEST

ELECTRICAL SAFETY

MADEBYDELTA.SE



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

15


TEMA: TEST & MÄT Snart är den slut, AI Mee, en treårig öppen testbädd inom robotik och autonoma system på Örebro universitet. Men sörj inte, för labben permanentas och projekten går vidare under ny flagg.

JESPER ERIKSSON

U

tbytet av testbädden blev överraskande brett, enligt koordinatorn Amy Loutfi, professor i datavetenskap på Örebro universitet. – Det blev en större spridning av industriella tillämpningar i AI Mee än vi hade trott. Det blev en aptitretare som demonstrerade vilka stora möjligheter som finns i regionen. Amy Loutfi lyckas klämma in ett telefonsamtal med Elektro­ niktidningen, trots att hon är tyngd under sitt arbete i omstartskommissionen efter corona. – Det här är verkligen en intensiv arbetsperiod, pustar hon under promenaden till nästa möte. Hon sitter i kommissionen i egenskap av ”Sveriges främsta expert inom digitalisering”. AI Mee är ett autonomi-för-alla i regionen. Företag som ­undrar om de möjligen kan ha ett

AI och autonomi för örebroare Hennes testbädd blir kvar

Bättre kartor när robotar ritar tillsammans Två autonoma robotar ritar tillsammans upp en semantisk 3D-karta över Örebro universitet. Deras sensorer och maskininlärning fyller vita fläckar på kartan. Klassisk AI gör en rimlighetskoll och sammanställer. En rullande robot vill parkera och ber sin kompis flygdrönaren om hjälp. Den ser en ledig parkering bakom en byggnad – och noterar den på deras gemensamma 3D-karta. Så kan det se ut när två robotar till­ sammans bygger upp en gemensam karta över miljön. Robotar som hjäl­ per varandra att orientera sig är ett av Martin Längkvists intressen. Han forskar i maskininlärning på Centrum för tillämpade autonoma sensorsys­ tem (AASS) på Örebro universitet. De två robotarna har olika typer

16

av sensorer och befinner sig dess­ utom på olika platser med olika vyer. En gemensamt ritad karta kan därmed bli mer komplett. – Utmaningen är hur resultaten från robotarna ska sättas ihop, berät­ tar Martin Längkvist. Idén med att sammanställa sen­ sordata från flera robotar för att få bättre omvärldsinformation är inte ny. Ett sätt är att använda så kallad registrering. Robotarna kan exem­ pelvis bygga varsitt så kallat 3Dpunktmoln från sina lidarsensorer och sedan geometriskt transformera dem till ett enda tätare moln. Martin Längkvists robotar bygger istället upp en gemensam semantisk 3D-karta. En sådan visar miljön uppdelad i identifierade objekt, som bil, buske, abborre, elkabel och så vidare.

Och nu är vi framme det unika i just Martin Längkvists robotar: hur de gör för att identifiera objekten i kartan. De använder maskininlär­ ning – som alla nuförtiden – men dessutom låter de klassisk AI få ett ord med i laget. på sin maskin­ klassificering utan de adderar lite sunt förnuft och logik för att göra klassificeringarna rimligare. Tekniken kallas närmare bestämt KRR (kunskapsrepresentation och -resonemang) och används på flera sätt i kartläggningen. – KRR används för att rätta till fel­ klassificeringar, annotera data som används för träningen av klassifice­ rarna, peka på utstickande data, fylla i saknad data, med mera. Den här typen av hybridlösning D E L I TA R I N T E B L I N T

av maskininlärning och KRR är ovanlig. – Det har varit efterlängtat länge och många forskarlag har föreslagit olika lösningar, men ännu är det oklart vilken som är den bästa. I M A R T I N L Ä N G K V I S T S första expe­ riment ritas kartan av en flygande drönare och en ombyggd gräsklip­ pare – mobila robotar i luften och på marken. De använder vanliga RGBkameror. Rullboten har dessutom lidar. 3D-punktmolnet hanteras med hjälp av programvaran Reality Capture. – Vi testar att rita upp en seman­ tisk karta av omgivningen, i detta fall runt Örebro Universitet, med hjälp av robotar som har olika synvinklar. Drönaren har översikt och den rullande markroboten ser detaljerna.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT utbyte av robotar, AI, simulering, cyberfysiska system och så vidare, kan knyta kontakter med forskare och besöka universitet för demonstrationer, i alla fall när corona tillåter det. – Vårt robotlabb har fungerat som ett utmärkt verktyg för att kommunicera vad det är vi håller på med på universitetet. AI och autonoma system är annars områden som kan vara svåra att förklara – de framstår lätt som ren science fiction. Det är svårt att förstå vad som konkret är möjligt att göra. – Kanske en av de största effekterna blev en ökad medvetenhet om vilka möjligheter som finns inom autonomi. Ett tiotal tillämpningar kom till stånd – se faktarutan intill.

Lärdomar och läxor? – Underskatta inte inlärningskurvan som krävs. Företaget behöver ha en långsiktig vision. Vi är inte här bara för att det är kul att göra en implementering, det måste finnas en nytta och det måste ledningen förstå. Större företag har lättare för detta. Men det kan vara en utmaning för mindre och mellanstora företag. – Vilket är synd, för det är de som kan ha den största nyttan av ett utbyte. Hur mötte ni den utmaningen? – Genom relationsbyggande. Trots att ämnet är robotar, har i praktiken mycket hårt jobb handlat om att möta människor, bygga relationer och vinna förtroende. I ledningen för AI Mee sitter även den regionala hubben Alfred Nobel Science Park. – Vi har haft ett fantastiskt bra lag! Det är kanske precis den mix som behövs för något sånt här – science park och ett universitet. Det betyder att man måste vara beredd att gå utanför sin bekvämlighetszon, men det skapar spännande möjligheter. JAN TÅNGRING jan@etn.se

ANNA LORENTZON

Nådde ni dem ni ville nå? – Ja och nej. Vi hittade många inom en stor del av den privata sektorn. Men vi ser att det finns kvar en grupp privata företag med stor potential – de som utför arbeten inom exempelvis sjukvård och kommun. Ett projekt på Kopparbergs bryggeri med utbildning i utökad verklighet – är ett av dem som ser ut att komma att tas i skarpt bruk. På forskningssidan har AI Mee bland annat fått en publicering i den viktiga tidskriften Automatica för ett projekt med MH Engineering och en fjärrstyrd robot i en påfrestande arbetsmiljö. Labben och andra strukturer som byggts upp inom AI Mee

blir kvar. Verksamheten fort­ sätter inom ett regionalt projekt kallat AI Impact lab som är en av noderna i Sveriges ­nationella ­AI-center, AI Innovation of Sweden.

FAKTA

AI har hittat till länets industri Artificiell intelligens, robotik och cyberfysiska system – det är de ge­ nomgående teman Elektroniktid­ ningen ser inom AI Mee. Här är ett urval av de projekt som initierats sedan AI Mee startade år 2017. Robotar bär plantor En Wall-e-liknande robot på hjul med griparmar från amerikanska Harvest Automation vid namn Omniveyor HV-100, flyttar till vardags runt krukor på plantskolor för att ge dem utrymme alltefter­ som de växer. I projektet Agtech har den utrustats med det öppna robotoperativsystemet Ros och ska lära sig fler yrkesfärdigheter – kanske lagerarbete – och hitta arbetstillfällen i regionen. Robotar tar smutsiga jobb Autohic är ett experiment i fjärr­ styrning av industrirobotar i tuffa miljöer. Partner är MH Engineering i Karlskoga som idag manuellt gör termisk höghastighetssprutning av värmepannor – bullrigt, tungt, smutsigt, hälsovådligt. Styrningen görs i en semi-virtuell värld där en operatör med VR-glasögon styr roboten med sina egna händer. Robotar odlar Lomas är en autonom växtbädd för småskalig odling som hanterar sin egen sådd, bevattning, ogräs­ rensning, gödsling och luckring med hjälp av sensorer och en robotarm. Den använder AI för skördeoptimering och är tänkt för restauranger. Robotar blir gruvarbetare Gruvteknikföretaget Epiroc vill evakuera gruvans riskzoner på människor och ersätta dem robo­ tar, fjärrstyrda eller autonoma. AI

moln som beskriver en komplett utomhusbyggnad – över 20 miljoner datapunkter. Att experimenten sker på land är för att det är enklare och billigare än det som egentligen är slutmålet: undervattensfarkoster. Att testa på land är ett sätt att snabbt komma igång.

– Tanken är att lösningen som vi eftersträvar ska vara generell oavsett antal farkoster och typ av sensorer. Men vi har inte testat den på mer än två farkoster på land hittills. En av de rent tekniska utmaning­



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

arna har varit att hantera 3D-punkt­ molnen. – Oftast används punktmoln inomhus och på mindre möbler och objekt. Men här används ett punkt­

S A A B DYN A M I C S är partner i projek­ tet och hoppas att det ska appliceras på dess autonoma undervattensfar­ koster. I det fallet kan det exempelvis vara ett ytfartyg som upptäcker något på ekolodet som ska kommu­ niceras till en autonom undervat­ tensfarkost, som kanske söker efter något, eller kartlägger eller reparerar en kabel. Martin Längkvist tror att han ganska snart kan vara mogen att fortsätta under vattnet. En teknisk förändring blir då att lidar och kamera måste bytas ut mot andra typer av sensorer.

Mee har tagit sig an borrmaskinen Boomer. Den har flera armar, som en bläckfisk, men Epiroc har problem att koordinera armarna och vågar bara använda en i taget trots att hundratals spränghål ska borras. Koordineringen kan han­ teras av en sorts virtuell trafikpolis. Ytterligare en utmaning är att hantera oförutsedda händelser. Cyberkopia av kulturkvarter Ett byggprojekt i Örebro, Kultur­ kvarteret, ska få en digital tvilling – en synkad datormodell av bygg­ naden och dess innehåll, inklusive besökare. AI och simuleringar på tvillingen ska användas för att op­ timera upplevelsen för besökarna. Forskarna har bland annat hittat en generell lösning på integritets­ problemet med att modellera enskilda besökare. Hololens handleder Sommarjobbare på Kopparbergs bryggeri kan komma att inskolas med en Hololens – Microsofts skärmglasögon för augmented reality. Hololens kommer att guida dem till rätt handhavande när de exempelvis bygger om ett löpande band. Glasögonen filmar det operatören tittar på och Hololens adderar instruktioner till skärmbil­ den. Projektet heter Augmentor. AI ska anpassa gränssnittet till användaren. Simulerar fabrik Projektet F2 SIM simulerar produktionsflödet på en industri, inklusive människor, maskiner och transport. Med hjälp av AI struk­ tureras och organiseras arbets­ ytorna för maximal produktivitet. Projektet drivs i samarbete med Kåbe-mattan.

Arbetet sker i ett projekt som heter Corob (cooperating robots) som i sin tur är en del av testbädden AI Mee (testbed for autonomous intelligent machines for enterprise and exploration). – Målet har inte varit att göra en färdig algoritm för implementering utan mer att utforska nya algoritmer och metoder för nya utmanande tillämpningsområden, samt att inspirera och få fler företag att se potentialen med forskning kring AI. Martin Längkvist blev civilin­ genjör i teknisk fysik på Linköpings universitet och doktorerade i infor­ mationsteknik på Örebro universitet. Han har bland annat jobbat med tidsserieanalys, klassificering av satellitbilder och bildmedicin med hjälp av maskininlärning. – Jag har alltid varit intresserad av lärande och hur vi människor lär oss saker och varit fascinerad över om och hur vi kan applicera denna kunskap och metoder på robotar.

17


TEMA: TEST & MÄT

Profilering av batterier

A

tt välja rätt energikälla till sin IoTprodukt är en avgörande del av utvecklingsprocessen. För mindre och billigare sensorer är knapp­ cellsbatterier det självklara valet eftersom de möjliggör en mindre formfaktor och håller ett förhållandevis lågt pris. Trots att knappcellsbatterier är populära har de en stor nackdel: en hög intern resi­ stans. Tiotals ohm är vanliga. För några år sen kunde man bara använda knappceller om man hade högst några mA i strömförbruk­ ning. Annars skadades batteriet vilket resul­ terade i låg eller ingen kapacitet. Nyare artiklar/rön säger att knappcells­ tillverkare har kunnat sänka det interna motståndet och öka kapaciteten, men är knappceller verkligen redo att ta sig an denna utmaning? Vi beslutade oss för att ta reda på det genom att testa de vanligaste knappcellsbatterierna (CR2032 och CR2450) med en LoRaWAN-sensor – klarar de ström­ kraven?

D E T F I N N S M Å N G A olika aktivitetsprofiler som en IoT-enhet kan ha och den är bero­ ende av både applikation och hårdvara. Pro­ filen är dock avgörande för hur man ska välja energikällan och i detta fall huruvida batte­ riet passar eller inte. Under till exempel en sändningsburst (TX-burst) får man en ström­ topp som – med tanke på knappcellsbatteri­ ets höga interna resistans – kommer att få ett spänningsfall under cut-offspänningen för IoT-enheten och därmed skapa en brown­ out. Denna spänningsdipp sätter den övre gränsen för enhetens batterilivstid.

18

Av Björn Rosqvist, Qoitech

IKEL

Figur 1. Knappcellsbatteri kopplad till en Otii Arc.

PE R

R TA T

EX

med svenska verktyg

Björn Rosqvist är Head of Product Development på Qoitech, ett Lundabolag som tar fram utvecklarverktyg för energioptimering av batteridrivna enheter. Björn har civilingenjörsexamen inom elektroteknik och tillämpad fysik från Linköping Universitet. Han har lång erfarenhet från kraftelektronik, bil- och telekomindustrin, både från stora bolag och startups. De senaste 13 åren har hans fokus legat på design och verifiering av konsumentelektronik.

Figur 2. Testinställningar i Otii Battery Toolbox för profilering av CR2032- och CR2450 batterier.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT

Figur 3. Intern resistans mätt för sju olika märken av CR2032-batterier.

Figur 4. Dito för lika många CR2450-batterier.

Otii Arc till samma dator och anslöt dem till två virtuella maskiner. Genom att göra detta fick vi 10 batteriprofiler per månad, vilket är relativt bra när det gäller att profilera knapp­ celler. Vårt resultat visar att knappcellsprestan­ dan skiljer sig mycket mellan tillverkarna, särskilt vid högre strömmar. Figur 3 och 4 visar batteriernas interna resistans när de laddas ur enligt LoRa-profilen. En intressant iakttagelse är att Murata CR2032R var det enda batteri vars profilering avslutades då den olastade polspänningen var 2,0 V. Alla andra batteriprofileringar avslutades med ett cut-off på 0,6 V.

F Ö R D E N N A U N D E R S Ö K N I N G köpte vi slump­ mässiga batterier som vi sedan profilerade. Alla köptes i vanliga butiker med undantag för Murata som skickade sina batterier till oss eftersom de inte fanns i butikerna vid tiden för testet. Vi testade CR2032- och CR2450celler från Duracell, Energizer, GP, Murata, Panasonic, Renata och Varta. Vi profilerade alla batterier med Otii Arc och Otii Battery Toolbox. Det är utvecklings­ verktyg från Qoitech som kan agera ström­ försörjning, effektanalysator, batteriprofile­ rare och emulator – allt i ett. Profileringen gjordes enligt inställningarna som visas i figur 2. Som synes är den höga strömförbruk­ ningen inställd på 40 mA i en sekund (en­ ligt ovan). Den låga strömförbrukningen och tidslängden på den justeras för att få en 30-dagars urladdningstid med ett lämpligt antal iterationer. Vi tittar också på den angiv­ na batterikapaciteten från databladet för att få rätt inställning. Profileringen stoppas när batteriet har en olastad polspänning (Open Circuit Voltage, OCV) på 2 V. Under den peri­ od vi har en hög strömförbrukning förväntar vi oss att spänningen ska vara lägre på grund av batteriets interna motstånd. Om spän­ ningen således sjunker under 0,6 V kommer profileringen av stoppa. Detta är vår cut-off­ nivå för profileringen.

N Ä R D E T G Ä L L E R D I AG R A M M E T vill vi belysa en viktig detalj. När det interna motståndet ökar kommer batterispänningen att minska (detta under IoT-enhetens aktiva fas). Förr eller senare kommer batterispänningen att sjunka under cut-off vilket leder till slutet för detta batteri. Med detta i åtanke presterar CR2450R från Murata och CR2450 från Varta bättre än de andra batterierna då de har en

lägre intern resistans under en längre tid än de andra batterierna. Vid profileringen av batterierna användes endast ett batteri per storlek och tillverkare. För att bli mer säker på resultatet bör testet utföras med flera batterier från flera olika batcher, vilket också ger bättre statistisk tillförlitlighet. Ha gärna detta i åtanke när du tittar på grafen för CR2032 från Duracell och CR2450 från GP. Är batterierna verkligen så dåliga eller hade vi otur och fick batterier från en dåligt batch? Fungerar knappcellsbatterier och i så fall – hur länge? Efter att vi har profilerat knappcellsbatte­ rierna låter vi en Otii Arc efterlikna batteriet och kopplar in vår LoRaWAN-loT-enhet till utgången. Därefter kör vi ett skript som upp­ repar den aktiva cykeln för loT-enheten, ex­ klusive sömn/viloperioden, detta eftersom det är under den aktiva perioden som bat­ teriet med största sannolikhet tar slut. Sedan ökar successivt Otii Arc batteriets använda kapacitet tills dess att batterispänningen

Figur 5. Otii Arc kopplad till Sensative LoRa Strip.

S O M N I K A N S K E R E D A N R Ä K N AT U T tar det lång tid att profilera knappcellsbatterier från sju tillverkare, var och en med två storlekar. För att effektivisera förloppet kopplade vi tio



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

19

▲ ▲

Låt oss göra strömprofilen för LoRaWANenheter mer generell! Låt oss anta att loTenheten har en TX/RX-burst på en sekund och att strömförbrukningen under denna tid är ungefär 40 mA. Ja, det här är en mycket enkel strömprofil, men som generisk profil ­fungerar den bra som exempel i denna stu­ die. Om loT-enheten har en cut-offspänning på 1,8 V, kommer batterispänningen – tro­ ligen under en TX-burst – att sjunka under cut-off vilket kommer att resultera i en brown­out. Med ­andra ord kan batteriet be­ traktas som dött. Informationen ovan ger oss de krav som batteriet måste kunna hantera.


TEMA: TEST & MÄT

Figur 6. Sensative LoRa Strip i viloläge drar i genomsnitt 1,46 µA (mätt under ungefär två minuter).

når 1,8 V, vilket är vår sensors cut-off. Denna batteri­emulering ger oss en uppskattning av hur mycket av batteriets energi vi faktiskt kan nyttja. Resten av kapaciteten får anses vara död, det vill säga inte möjlig att använ­ da för denna sensor. Om vi sedan dividerar den tillgängliga kapaciteten med den genomsnittliga ström­ förbrukningen för vår sensor med vår verk­ liga avsedda periodtid, inklusive sovperio­ den, får vi vår beräknade batteritid. Detta är ett uppskattat värde på antalet timmar som vår enhet kommer fungera. Observera att vi vid denna tidpunkt inte har beaktat tempe­ raturvariationer, batteriets självurladdning, batteri­variationer inom batchen, et cetera. Batteriets livslängd (h) =

Tillgänglig batterikapacitet (mAh) Genomsnittlig strömförbrukning (mA)

F Ö R AT T M Ö J L I G G Ö R A en ännu bättre upp­ skattning bör vi även skapa batteriprofiler för olika förhållanden, som till exempel olika temperaturer eftersom IoT-enheten kan agera annorlunda i olika miljöer. Vi kunde exempelvis ha placerat batteriet i en klimat­ kammare under profileringen. En sak till: om din IoT-enhet har en DC/DComvandlare kommer strömmen från batte­ riet att öka när batterispänningen sjunker. Detta kommer resultera i en ström som mot slutet är mycket högre än profilerade 40 mA.

Tabell 1.

20

Figur 7. Aktiv period för Sensative LoRa Strip, utlöst av magnet som efter­ liknar till exempel öppet/stängt fönster.

I vissa fall kommer knappcellsbatteriet helt enkelt att ge upp, även om det finns mycket kapacitet kvar. Ett exempel från verkligheten: Sensative LoRa Strips För att simulera ett verkligt exempel använ­ der vi Sensatives ultratunna LoRa Strips. Men istället för att använda enhetens special­ anpassade batteri kör vi på de knappceller som vi profilerat. Vi börjar med att mäta enhetens effekt­ profil (både vid sömn/vila och aktivitet). För att trigga den aktiva händelsen använder vi en magnet som vi antingen rör mot eller bort från sensorn. Denna aktivitet förbrukar i genomsnitt 4,07 µWh, se figur 7 (vi bortser från sömn/viloenergin då den är en faktor 30 mindre, se figur 6). För att beräkna den genomsnittliga strömförbrukningen över sensorns livslängd är vi tvungna att bestämma den genomsnitt­ liga mängden aktiva händelser per timme. Låt oss anta att vi har fyra händelser per timme. Detta antagande ger ett tillägg på ­viloströmmen på 5,43 µA, vilket ger totalt 6,89 µA i medelströmförbrukning. För att förenkla beräkningen antar vi att den ge­ nomsnittliga strömförbrukningen, med fyra händelser, är 7 µA under hela batteritiden. Strömförbrukning (A) =

Uppmätt energi (Wh) för alla händelser Tid (h) × uppmätt spänning (V)

Beräkning av batteriets livslängd: • Variant  1. Om vi tittar på en generisk CR2450 är kapaciteten cirka 600 mAh. Det­ ta innebär att om vi baserar vår batteritid endast på uppmätt genomsnittlig ström­ förbrukning och angiven batterikapacitet skulle en CR2450 räcka i 9,8 år. • Variant  2. Om vi tittar på den uppmätta till­ gängliga kapaciteten varierar kapaciteten från 200 till 500 mAh vid urladdning enligt LoRa-profilen som tidigare nämnts. För att belysa hur stor skillnaden kan vara, låt oss titta på två av de profilerade batterierna: CR2450 från GP och Murata. I dessa exem­ pel är den beräknade batteritiden baserad på den profilerade batterikapaciteten 3,6 år för CR2450 från GP och 7,2 år för CR2450R från Murata (se tabell 1). • Variant  3. För att ta vår beräkning av bat­ teritid ett steg längre behöver vi mäta hur mycket av den verkliga batterikapaciteten som finns tillgänglig att använda med vår enhet. För att veta detta måste vi hitta när cut-offspänningen inträffar. F Ö R S T Ä N D R A R V I S PÄ N N I N G S K Ä L L A N , i Otii Project settings, från Power Box till de två batteriprofiler som vi valt ovan. Därefter ­skapar vi ett projekt där vi successivt ökar den använda batterikapaciteten och kon­ trollerar den medföljande spänningen un­ der en aktiv händelse för sensorn. Förr eller senare, under en aktiv händelse, kommer

Tabell 2.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT

Figur 8. CR2450 från GP, emulerad av Otii på Sensative LoRa Strips.

batteriets inre resistans att leda till ett spän­ ningsfall under vår sensors cut-offspänning. För denna ­ undersökning beslutar vi oss för att ta ett ganska stort kapacitetssteg på 50 mAh per test. För att göra beräkningen mer exakt tar man mindre steg när cut-off­ spänningen närmar sig. Observera att vi i detta fall gör en snabb­ undersökning. Redan när vi ställde in 100 mAh använd kapacitet fallerade sensorn på grund av för låg batterispänning, så den användbara batterikapaciteten för den upp­ mätta CR2450 från GP är mindre än 100 mAh. Som vi noterade tidigare: önskar man mer exakta resultat tar man följaktligen mindre steg mellan 50 mAh och 100 mAh. Som synes i figur 9 fungerar CR2450R från Murata bättre. När vi ställer in den använda batterikapaciteten till 400 mAh får vi en reset under den aktiva fasen. När vi försöker igen, kan vi till och med ställa in den på 410 mAh innan vi får en reset. Vi får då en batteritid­ beräkning på 1,6 år för CR2450 från GP och 6,5 år för CR2450R från Murata. Ganska mar­ kant skillnad! (se tabell 2). Tankar angående dessa beräkningar: • GP-batteriet fungerade riktigt dåligt.

Figur 9. CR2450R från Murata, emulerad av Otii på Sensative LoRa Strips.

Det kan vara en tillfällighet – kanske ett ­dåligt batteri i batchen. Flera batterier bör testas för att få mer statistik. • Ovanstående beräkningar är bara några exempel på hur man gör beräkningar för batteritid. Ja, vi har tagit några genvägar. För att vara mer exakt bör du profilera bat­ terierna med en effektprofil som är korrekt enligt sensorprofilen. • I vår studie är sensorn mycket nära gate­ wayen och spreading factor är därmed låg. Om du tittar på den aktiva händelsen är den ungefär 100 ms lång, det vill säga inte alls vad vi använde när vi profilerade batteriet. Vi rekommenderar att du beräknar batteri­ ets livslängd både när du är nära och långt borta från gatewayen. Således skapar du olika effektprofiler för sensorn men också olika batteriprofiler på grund av förändring­ ar i urladdningsprofilen. • De aktiva händelserna har också olika toppströmmar beroende på batterispän­ ningen. För att vara ännu mer exakt bör ­batteriet profileras med en konstant effekt­ profil snarare än med en konstant ström­ profil. Denna funktion är inkluderad i Otii Battery toolbox. • Vår beräkning beaktar inte miljöförhål­

landen. Temperaturen kommer att förändra batteriets beteende och sensorns ström­ profil kan också påverkas av värme och fuktighet. Därför måste nya beräkningar genomföras för olika miljöförhållanden. • Vår beräkning av batteritid tar inte hänsyn till självurladdning av batteriet. Slutsats Svaret på huvudfrågan – om det finns det knappcellsbatterier (CR2032 och CR2450) som kan hantera strömkraven för en loTenhet för LoRaWAN – beror på batteriet du väljer och om du kan hålla den aktiva topp­ strömmen på ungefär 40 mA. Vissa batte­ rier klarar detta medan andra kommer att fungera mycket dåligt. Våra resultat visar att knappcellsprestandan skiljer sig mycket mellan tillverkare, särskilt vid högre ström­ mar. Om du litar på att användaren kommer att byta batteri när enheten slutat fungera är du på tunn is. Risken är att användaren – om han eller hon använder ett slumpmässigt valt billigt batteri – kommer att bli besviken på batterilivstiden eftersom det nya batte­ riet inte fungerar lika bra som den ursprung­ liga knappcellen. n

Laboratoriekontakter, mätsladdar och tillbehör. Testkategori CAT I – IV. Vare sig det gäller provning, mätning eller diagnos av komponenter och system, erbjuder vi den prestanda, pålitlighet och livslängd du behöver. Vi marknadsför ett komplett sortiment av isolerade provtillbehör som uppfyller och överträffar dagens stränga säkerhetskrav, samt ett stort utbud av extra flexibel kopplingsledning. Kontakta oss gärna för mer info.

08-97 00 70 info@elproman.se www.elproman.se

182x66_lab_2018.indd 1

2018-07-04 14:32:29



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

21


TEMA: TEST & MÄT

PE R

R TA T

EX

5G:s ambitiösa mål ställer IKEL

E

n kort sammanfattning av läget i mo­ bilvärlden skulle kunna vara ”5G hän­ der nu”. Mobiloperatörerna är i full färd med att lansera kommersiella 5G-tjänster, det kommer allt fler 5G-mobiler och det finns en tydlig trend mot privata mobilnät som öppnar för nya tillämpningar inom industriellt IoT, IIoT. Det är självklart så att 5G är mycket mer än bara en fortsättning på 4G; 5G förvän­ tas vara allting för alla. Det gäller för mobilt bredband till konsumenterna, uppkoppling för självkörande fordon, en kanal för enorma mängder IoT-data och en möjliggörare för smart produktion och industri 4.0. För att möta dessa krav på i det närmaste obegränsad flexibilitet är 5G-standarden oerhört komplex, mycket mer komplex än

22

Av Reiner Stuhlfauth, Rohde & Schwarz Reiner Stuhlfauth har titeln Technology Manager Wireless på Rohde &

Schwarz i München. Han är ansvarig för att lära ut och marknadsföra cellulära standarder som GSM, (E)GPRS, UMTS, HSPA, LTE, LTE-­ Advanced och 5G NR men också icke-cellulära standarder som wlan och Bluetooth. Han är en av författarna till företagets bok om 5G.

3G och 4G. Det tog ungefär ett och ett halvt år för standardiseringsorganen att definiera en adekvat specifikation för den första ver­ sionen, Release 15. Den ligger till grund för de första installationerna som i sin tur banar väg för kommande versioner. Precis som för tidigare generationer går det att se en tids­ linje där vissa funktioner prioriteras. Därefter

har det kommit prototyper och slutligen har de kommersiella produkterna lanserats trots att arbetet med de mer komplexa funktio­ nerna inte startat. S TA N D A R D E R Ä R E X I S T E N T I E L L A så först när de är klara kan företagen på ett adekvat sätt tackla de utmaningar som hänger samman

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT

höga krav på testningen med att konstruera, tillverka och testa ut­ rustning till näten och slutligen hela näten. För att få igång 5G-näten, och göra all­ mänheten medveten om tekniken, är de pilotförsök som rullas ut först baserade på NSA-implementationen, Non-Standalone. Även om den snabba datakommunikatio­ nen kommer att gå över 5G-frekvenser kom­ mer nätet att använda 4G-teknik (LTE) för att hantera kopplingen till infrastrukturen och till servrar. TS38.521-3 är ett test från 3GPP för kopp­ lingen till LTE i 5G-band under 6 GHz, även kallade FR1, liksom på millimetervågsområ­ det, 24 GHz till 52 GHz, kallat FR2. Samtidigt finns det tester som fortfarande är under utveckling. Det gäller exempelvis prestan­ datestet 38.521-4 och test för hanteringen av radioresurser (RRM) där några få punkter fortfarande är öppna och därmed behöver specificeras. Efter det att den första NSAimplementationen gått live kommer nästa utmaning som innebär integration av funk­ tionaliteten i det nya corenätet för 5G, vilken i sin tur banar väg för 5G-SA (stand alone).

kommer att styras över en smal kontrollkanal men trots det kunna hantera aktiva antenner med riktade lober liksom antenner med styrbara lober. Det skapar frågor kring hur man exempelvis ska kun­ na mäta cellens täckning när bara ett fåtal signaler hela tiden är tillgängliga eller hur man ska mäta den elektriska fältstyrkan om radiovågorna skickas ut i vissa riktningar och dessutom beror av trafiken.

några exempel på utmaningar: kommer att nyttja båda frek­ vensbanden, FR1 och FR2, vilket skapar problem för komponenter som filter, ef­ fektförstärkare, antenner och andra rfkomponenter. Förutom dessa utmaningar måste företagen hantera komplexiteten i integrationen både vad gäller infrastruk­ turprodukter och terminaler. l 5G-näten kommer att erbjuda ett brett spektrum av tjänster. För en del av dessa kommer tillförlitlighet och säker kommu­ nikation att vara kritiska. Ett krav kommer därför att vara hur man testar att 5G fung­ erar på ett säkert sätt och att det finns funk­ tioner i näten som kan möta cyberattacker. H Ä R KO M M E R

l 5G-näten

D E T Ä R U P P E N B A R T att det krävs nya testtek­ niker och nya instrument. Det finns också många tekniska utma­ ningar. Kretskort med etsade antenner, för­ stärkare och analoga fasskiftare måste vara hårt integrerade för att minimera förluster­ na, men det finns inte lämpliga rf-kontakter för att göra traditionella ledningsbundna mätningar. Exempelvis finns det inget up­ penbart sätt att verifiera att en antennlob pekar i en viss riktning med ledningsbundna tester. Istället måste testerna göras via luft­ gränssnittet (Over the Air, OTA). OTA-tester sätter begränsningar för av­ ståndet mellan enheten som ska testas (DUT) och antennen i mätsystemet. Allt styrs av det så kallade Fraunhoferavståndet som beskriver gränsen mellan närfält och fjärr­ fält. Mätningar av bland annat kvaliteten i modulationen, den utsända effekten och mottagarens känslighet måste göras i fjärr­ fältet där vågutbredningen kan beskrivas som en plan våg. Avståndet till fjärrfältet be­ ror av våglängd och dimensionen på anten­ nen som ingår i det system som ska testas. E T T NY T T T I L LVÄG AG Å N G S S ÄT T, kallat planvåg-syntes, har nyligen accepterats av stan­ dardiseringsorganen för test av stora ak­ tiva antennsystem som annars skulle kräva

CMX500 är en radiokommunikationstestare för 5G NR både på millimetervågsområdet och för lägre frekvenser upp till 6 GHz.

Är du medlem i

?

SER, Sveriges Elektro- och Data- och IT-ingenjörer, är intresseförening för yrkesverksamma. SER arrangerar föredrag, studiebesök och seminarier, bygger kontaktnät mellan medlemmar och intressanta företag. I medlemskapet ingår Elektroniktidningen samt medlemstidningen Elteknik. • Energiseminarium på RISE i Mölndal, den 20 augusti 2020. • SER 2020 samarbetar med SWEDSOFT, en förening för företag och organisationer verksamma inom programvaruutveckling. • SER 2020 är medlem i EUREL, Convention of National Associations of Electrical Engineers of Europe. Läs mer på www.ser.se eller mejla oss på ser@ser.se



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

23

▲ ▲

S P E C I F I K AT I O N E N för SA, TS38.521-1 för FR1 och TS38.521-2 för FR2, är mer avancerade även om delar inte kommer att implemente­ ras förrän senare under året. 3GPP släppte Release 15 i juni 2019 och arbetet med Release 16 ska vara klart som­ maren 2020. Samtidigt har de första diskus­ sionerna om Release 17 redan startat med sikte på att gå i mål under mitten av 2021. 5G är en levande teknik som kommer att leverera många nya funktioner. Även om standardiseringsorganen arbe­ tar hårt och noggrant med att definiera test­ specifikationerna finns det risk för kompati­ bilitetsproblem för de företag som utvecklar

l 5G-näten

produkter och tjänster för 5G-standarden. Det hänger samman med den enorma kom­ plexiteten hos tjänsterna i 5G-näten vilken kan leda till problem med interoperabilitet, samexistens och säkerhet. För att garantera korrekt funktion måste man testa.


TEMA: TEST & MÄT

PE R

R TA T

EX

Det finns redan industrispecifika grup­ per som 5G Automotive Association (5GAA) och 5G Alliance for Connected Industry and Automation (5GACIA). Dessa består av halv­ ledartillverkare, integratörer och operatörer som är intresserade av att utveckla nya tjäns­ ter baserade på 5G för fordonsindustrin och den tillverkande industrin. Dessa grupper kommer att lägga fram nya förslag som kom­ mer att påverka standarden eftersom de har betydelse för 5G-infrastrukturen, terminaler, applikationer och tjänster.

’’ IKEL

Den kompakta testkammaren ATS1800C för test via luftgränssnittet.

enorma testkammare. I den här lösningen används en matris av antenner och digitala syntesmetoder för att skapa en zon med en sfäriskt plan våg på relativt kort avstånd. De större avstånd som krävs för att hamna i fjärrfältet skulle medföra att testkammarna blev väldigt stora, minst tio meter, för att kunna utföra OTA-tester på 5G-produkter. Den senaste generationen kompakta test­ kammare, Compact Antenna Test Range (CATR), är exempel på en ny generations la­ boratorieutrustning som tagits fram för att hantera problemen med storlek och nog­ grannheten i den så kallade tysta zonen men också problem med osäkerhet och praktiska svårigheter att kalibrera utrustningen. D E S S U TO M Ä R F Ö R S TÄ R K A R E och fasskiftare som används för att styra antennloberna känsliga för temperaturförändringar vilket också måste testas. Att snabbt värma upp eller kyla ned en stor testkammare är oprak­ tiskt så Rohde & Schwarz har utvecklat en lösning som isolerar testobjektet vilket gör att man kan ändra temperaturen utan att på­ verka resten av testuppställningen. En sann test av lobstyrningen kan bara

24

”Det handlar om tillförlitlighet, korta och förutsägbara fördröjningar, autentisering och kryptering.”

verifieras om man mäter i tre dimensioner vilket kräver en uppställning som kan ändra läge på testobjektet i alla riktningar på ett noggrant och repeterbart sätt. Det är Release 15 från standardiserings­ organisationen 3GPP som utgör grunden för dagens 5G-nät inklusive tjänster som ­enhanced Mobile Broadband (eMBB). Men 5G erbjuder också tjänster som massive Machine-Type Communications (mMTC) och Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC). Dessa kommer i och med över­ gången till 5G Stand Alone och kommer att bana väg för mer avancerade tjänster som Industri 4.0, e-hälsa och självkörande fordon.

M E D S Ä K E R H E T S K R I T I S K A användarfall in­ klusive e-hälsa kommer kravet på ytterligare testning för att täcka aspekter som påverkar säkerheten. Det handlar om tillförlitlighet, korta och förutsägbara fördröjningar, auten­ tisering och kryptering. Detta för att verifiera nya säkerhetsmekanismer som skydd av integritet, utökad autentisering och krypte­ ring liksom att integritetsprocedurer uppfyl­ ler alla tillämpliga krav Eftersom ett brett spektrum av 5G-tjäns­ ter kommer att ställa olika krav på band­ bredd, datavolymer och svarstider blir det kritiskt att garantera kvaliteten i tjänsterna (QoS) om dessutom resurserna i nätet ska ut­ nyttjas effektivt. Till syvende och sist avgörs användarnas betyg av kvaliteten i upplevel­ sen (QoE). Att definiera en lämplig måttstock och sätta lämpliga gränsvärden för alla tjäns­ ter kommer att vara mycket mer komplext och utmanande än för tidigare generationer med tanke på det stora antal IoT-noder, for­ don och andra saker som kommer att dra nytta av egenskaper i 5G som mMTC och URLCC. H I T T I L L S H A R 3 G P P varit fullt upptaget med att ta fram specifikationer så att de första kommersiella implementationerna ska bli verklighet. Release 15 är uppdelad i tre större delar för att underlätta det. Den för­ sta kom i december 2017 och fokuserade på det fysiska lagret, den andra kom i mitten av 2018 och adresserar signaleringen. Den sista delen blev klar i juni 2019 och innehåller yt­ terligare specifikationer för den lågpriorite­ rade delen av arkitekturen. Release 15 hade som mål att lägga grun­ den för den nya radion genom alla tekniska detaljer medan Release 16 fokuserar på ver­ tikalerna. Arbetet omfattar bland annat spe­ cifikationerna för URLLC inklusive frikoppla­ de industriella nät och andra nya funktioner och tjänster som cellulär kommunikation till fordon (C-V2X), 5G Broadcast, stöd för posi­ tionering och användningen av olicensie­ rade band för att nämna några få. A R B E T E T M E D R E L E A S E 1 7 har smugit igång, men arbetsuppgifterna för denna version håller fortfarande på att definieras. En kan bli att placera basstationer i satelliter. När ramarna blir lite tydligare kan industrin öka tempot för att realisera än mer av potentia­ len i 5G.  n

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT

EX

Av Saki Omi, Anritsu

Saki Omi har arbetat med rf-teknik på Anritsu fram till januari 2020, då hon gick över till att forska på QuadSAT och Cranfields universitet. På Anritsu har hon bland annat hjälpt kunder att integrera signal­ analysatorer och signalgeneratorer i olika mätsystem. Hon har också tagit fram skräddarsydda lösningar för att utöka funktionaliteten och användbarheten hos instrumenten. Ett exempel är drönare.

5G

NR (New Radio) kommer med tre nya funktioner: större bandbredd, dedice­ rad teknik för kommunika­ tion med maskiner och extremt tillförlitlig kommunikation med kort fördröjning. Ska man tro prognoserna kommer det att finnas en miljon terminaler per kvadratkilometer 1) plus att signalerna hela tiden måste anpassa sig till aktuella förhållanden. 5G kommer till viss del att utnyttja frek­ venser på millimetervågsområdet, där sig­ nalerna inte har lika lång räckvidd och därför inte kan sändas ut i alla riktningar. Istället måste man forma antennloben så att den pekar i rätt riktning. I städer med höga bygg­ nader och en ökande användning av dröna­ re måste radiokommunikationen designas med den tredimensionella utbredningen i åtanke. Den stora utmaningen är att mäta verkliga signaler i luften för att optimera kommunikationen.

A N VÄ N D N I N G E N AV FJ Ä R R S T YR D A drönare för att kartlägga kvaliteten i mobilnäten är en lovande lösning, särskilt som de är

UAV mmW är ett mätsystem från Anritsu baserat på Spectrum Master MS2760A.

förhållandevis billiga och kan manövreras med precision. Möjligheten att mäta även i höjdled gör dem överlägsna de traditionella 2D-metoderna. Att mäta antenndiagram, ­radiotäckning och positionering med hjälp av radiosignalerna är några av de troligaste tillämpningarna för drönare. Det traditionella sättet att presentera an­ tenndiagram är som tvådimensionella plot­ tar för horisontal- respektive vertikalplanet. För drönare som styrs av en pilot har me­ toden att mäta antenndiagram i ett plan redan beskrivits i en teknisk rapport från ITU 2). När det kommer till 5G NR i millime­



D(cm)

Frekvens (GHz)

Gräns för när/ fjärrfält (cm)

5 10 15 20 25 30

28 28 28 28 28 28

47 187 420 747 1 167 1 681

Tabell 1. Gränser för när/fjärrfält. 3)

tervågsområdet måste effekten mätas som EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) på grund av den höga direktiviteten i anten­ nerna. Mätningarna måste göras i fjärrfältet där vågfronten kan anses vara plan. Därför måste avståndet mellan antennen som sän­ der ut signalen (AUT) och mätinstrumentets antenn vara åtminstone R>2D2/λ där D är antennaperturen och λ är våglängden. Det minsta avståndet ökar alltså linjärt med frek­ vensen. N ÅG R A T YP I S K A E X E M P E L på avstånd kontra frekvens för millimetervågsområdet finns i tabell 1. Den normala diskussionen i labbet om var fjärrfältet börjar och slutar beroende av aperturen D är som synes inte särskilt rele­ vant. Det är högst troligt att drönaren kom­ mer att befinna sig betydligt längre bort än gränsområdet. Förutom att mäta på antenner kan drö­ nare också användas för att jaga störsändare som påverkar kommunikationen. Det finns ett antal metoder baserade på triangulering för uppgiften, men dessa är ännu inte anpas­ sade till användning med drönare. A R B E T E T B E S TÅ R AV T R E D E L A R : mätning, beräkning av målets position och styrning av drönaren. Det senare handlar om att ­bestämma vilken bana drönaren ska följa. Det finns ett stort antal möjligheter som

25

▲ ▲

Figur 1. Antenndiagram i vertikal- respektive horisontalplanet.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

IKEL

Blir nödvändigt för att säkra alla nya tjänster

PE R

R TA T

Drönare kan göra 3Dmätningar av 5G-nät


TEMA: TEST & MÄT

Figur 2. POA och TDoA i Anritsus mjukvara.

är kopplade till vilken typ av mätningar som görs, hur många drönare som deltar i jakten och hur många störkällor det finns. Dessutom har valet av algoritm för att bear­ beta mätdata betydelse för hur drönarna ska ­styras. T R A D I T I O N E L LT A N VÄ N D S tre metoder för att ringa in en störsändare: Vinkel för in­ kommande signal (Angle of Arrival, AoA), tidsskillnad för inkommande signal (Time Difference of Arrival, TDoA) och skillnad i signalstyrka (Difference Received Signal Strength, DRRS). Med AoA går det att beräk­ na var störsändaren finns genom att mäta i två punkter och sedan beräknar skärningen mellan de två vinklarna. Metoden är den mest intuitiva och noggranna. Den har dock några nackdelar eftersom man måste mäta i många riktningar i samma punkt. Det kan antingen ske genom att ha flera antenner på drönaren eller genom att ha en antenn och låta drönaren rotera. Bägge ger 360 graders täckning. En begränsning i sammanhanget

är hur mycket last drönaren kan ta och hur lasten påverkar flygtiden 4). Med tidsskillnad för inkommande signal, TDoA, bestämmer man positionen för målet genom att beräkna minst tre hyperbler som går genom målet. Man får hyperblerna ge­ nom att mäta tidsskillnaden i ankomsttiden för störsignalen till två mottagare. Om man har n sensorer får man n-1 hyperbler. För­ utsatt att det inte finns något brus ger skär­ ningspunkten mellan hyperblerna läget för störsändaren 5).

Länkbudgeten: hur man väljer mottagar­antenn för att mäta på antenner och leta störsändare För att kunna mäta på den önskade signalen måste man montera en antenn på drönaren. Länkbudgeten visar vilka parametrar som behöver vara uppfyllda för att det ska fung­ era. Till att börja med måste signalen ligga över brusgolvet. För att beräkna signalstyr­ kan måste man ta hänsyn till överförings­ förlusten. Den beräknas enligt 8, 9):

blir skärningspunkten inte exakt. Därför är metoden bättre för större ytor 6). Dessutom är det en utmaning att de­ tektera samma signal i alla sensorer och att synkronisera tidsstämplingen. Att mäta skillnaden i signalstyrka, DRSS, kan vara en mer praktisk metod där man räknar ut en cirkel runt mottagaren på vilken målet befinner sig. Genom att göra flera mät­ ningar i olika punkter kan man ringa in stör­ sändaren 7).

PLCL(fc,d3D)[db]=FSPL(fc,1m)+10nlog10(d3D )+χσCI

FINNS DET BRUS

Figur 3. Förhållandet mellan mottagen effekt Pr och brusgolvet.

26

där FSPL(fc,1m)=20log10 ((4πfc×109)/c)[dB] (Flera organisationer har förslagit ett annat sätt att beräkna den [13, Tabell IV, V]). Baserat på överföringsförlusten beräknas den mottagna effekten på följande sätt (no­ tera att EIRP=PT GT );

Figur 4. Flygtid relativt vikten på spektrumanalysatorn.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


TEMA: TEST & MÄT PR [dBm]=PT [dBm]+GT [dB]+GR [dB]–PL[dB]. Som tidigare diskuterat  , är de tre möjliga sätten att öka den mottagna effekten PR att öka PT , GT eller GR . Notera dock att i detta fall går det inte att påverka PT och GT . Förstärkningen i antennen GR bestäms av användaren och värdet är kopplat till ytan på dess fysiska apertur, A; 10)

G=(4πηA)/λ2 där η är antenneffektiviteten och λ är våg­ längden. PR (baseratpå3GPPUMiStreetCanyonLOS) och brusgolver när PT=20 dBm GT=10 dBi och fc=28 GHz, fjärrfältsav­ ståndet är R. På y-axeln visas PR och brusgol­ vet medan avståndet mellan sändare och mottagare finns på x-axeln. De heldragna linjerna visar förändringen av PR när GR ökar medan de prickade linjerna visar brusgolvet vid olika bandbredder. Det är värt att no­ tera att den mottagna signalen måste vara åtminstone 10 dB över brusgolvet för att kunna analyseras. Det är klart att ett högre Gr och en smalare bandbredd ger ett bättre sig­ nal-till-brusförhållande. Dock kan det vara nödvändigt att öka storleken på mottagar­ FIGUR

3

VISAR

antennen för att öka Gr vilket leder till ökad vikt. Dessutom måste man fundera på hur en smalare bandbredd påverkar frekvensnog­ grannheten. Flygtid: hur välja rätt instrument? Tiden som drönaren kan vara i luften är också en viktig faktor och beror huvudsak­ ligen på vilken vikt den måste bära. Figur 3 visar att drönaren kan flyga 23 minuter utan last. Den ultraportabla spektrumanalysatorn MS2760A väger bara 300 gram och ger där­ med den längsta flygtiden. Det är den lät­ taste spektrumanalysatorn baserad på Anrit­ sus egenutvecklade teknik kallad NLTL eller Nonlinear Transmission Line. Instrumentet kan mäta upp till 110 GHz. Å andra sidan klarar de större model­ lerna fler uppgifter. MS2720T har de vanliga mätmöjligheterna plus att man kan få ut IQsignalerna. MS2090A kan göra realtidsanalys och har dessutom analyspaket för 5G NR. Slutsats Det är uppenbart att det är en stor fördel att använda en spektrumanalysator med bra prestanda inklusive lågt brusgolv som sam­ tidigt har låg vikt för att få så lång flygtid som möjligt.  n

1)

 . Ghadialy, “5G: An Advanced Introduction”, Z Cambridge Wireless presentation, December 2018.

2)

 eport ITU-R SM.2056-1, “Airborne verifica­ R tion of antenna patterns of broadcasting stations”.

3)

3GPP, “3GPP TR 38.810 V2.1.0 (2018-04)”.

4)

L ouis Dressel, et.al., “Efficient and Low-cost Localization of Radio Signals with a Multi­ rotor UAV”.

5)

F iona Fletcher, et.al., “Recursive Estimation of Emitter Location using” TDOA Measure­ ments from Two UAVs.

6)

 FFS webinar, “Guide to geolocation C webinar”, https://www.crfs.com/videos/ geolocation-webinar/

7)

J eong Heon Lee and st.al., “Location Estima­ tion Using Differential RSS with Spatially Correlated Shadowing”.

8)

T heodore S and et. al., “Overview of Milli­ metre Wave Communications for Fifth-­ Generation (5G) Wireless Networks – With a Focus on Propagation Models”.

9)

S hu Sun and et.al., “Propagation Path Loss Models for 5G Urban Micro- and MacroCellular Scenarios”.

10)

http://www.sharetechnote.com/html/ 5G/5G_MassiveMIMO_Motivation.html

Tillfälliga EMC-problem?

Hyr vår EMC-scanner och hitta störningskällan.

See it before you



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

it!

q +46 280 41122

9

info@detectus.com www.detectus.com

Moravägen 1 782 31 Malung

27


D

et finns en rad olika sätt att mäta ström. För tillämpningar som krä­ ver mycket hög noggrannhet, som effektanalysatorer, MRI-scanners och annan medicinsk utrustning, eller i strömförsörjning till partikelacceleratorer i stora forskningslaboratorier som Cern, är zero-flux tekniken, även kallad fluxgate, den erkänt bästa lösningen. Låt oss först titta på de två tekniker som vanligtvis används för strömavkänning. Den första är baserad på Ohms Lag och utnyttjar ett precisionsmotstånd, en så kallad shunt, som sitter parallellt med mätaren. Metoden är relativt enkel, men ger inte särskilt hög grad av noggrannhet, och dras även med fel till följd av temperaturdrift.

D E N A N D R A M E TO D E N utnyttjar de magnetis­ ka fält som genereras av strömflödet. Denna generella metod kan utnyttjas för att mäta endast AC, såsom med en strömtransforma­ tor, eller AC och DC. Zero-flux tekniken ingår i denna andra familj av testmetoder. För att förklara principen för zero-flux tek­ nik bör vi börja med några grundläggande fakta. Figur 1, visar en pickup-spole kon­ struerad med hjälp av en magnetisk stång omgärdad av en pickup-spole, se överst till vänster i figuren; överst till höger visas mot­ svarande elektriska krets med motstånd och en induktans. När en spänning läggs på visar den röda kurvan strömmen i kretsen. Ström­ men ökar gradvis och följer lutningen i en­ lighet med induktansens värde, upp till den punkt där induktansen mättas. Motsvarande elektriska krets kan då betraktas som endast resistiv. N Ä R E N Z E R O - F LU X strömgivare skapas har det magnetiska material som används för pickup-stången specifika magnetiska egen­ skaper, så strömmen visas av den blåa kur­ van. Till att börja med ökar strömmen lång­ samt på grund av ett högt impedansvärde. Men när induktansen sedan plötsligt mättas

28

IKEL

Så fungerar en zero-flux strömgivare

PE R

R TA T

Strömmätning med ppm-precision

EX

TEMA: TEST & MÄT

Av Loic Moreau, Danisense Loic Moreau ansvarar för Danisense affärsutveckling i Europa vilket

inkluderar produktutbud, marknadstillgång och hantering av viktiga konton. Innan han kom till Danisense var Loic strategisk marknads­ direktör, EMEA, för Honeywells Sensing-enhet under sex år. Han har också varit 13 år hos LEM som affärsenhetschef med ansvar för utvecklingen av en ny enhet för smarta elnät.

ökar strömmen, som med en switch, mycket snabbt för att som tidigare uppnå slutpunk­ ten. Om vi nu lägger på en fyrkantspänning blir strömmens profil en följd av positiva och negativa mättnads- och avmättnadscykler. Om vi placerar en ledare nära fluxgate-ele­ mentet kommer strömflödet att skapa ett extra magnetfält som påverkar signalen ge­

nom att flytta nolläget (figur 2a – blå kurva). Slutligen, genom att använda en signalbe­ handlingsberäkning kallad sekundär över­ ton är det möjligt att återskapa signalen för primärströmmen, som visas av den lila kur­ van i figur 2a. Det är så som zero-flux princi­ pen fungerar. För att förbättra tekniken ytterligare kom­ binerar givartillverkare ofta zero-flux teknik

Figur 1. När en spänning läggs på visar den röda kurvan strömmen i kretsen. Strömmen ökar gradvis och följer lutningen i enlighet med induktansens värde upp till den punkt där induktansen mättas. Motsvarande elektriska krets kan då betraktas som endast resistiv.

Figur 2. För att förbättra tekniken ytterligare kombinerar givartillverkare ofta zero-flux teknik (till vänster) med principen för återkoppling (till höger).

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


’’ ”Metoden innebär att magnetfältet som fluxgaten ser alltid är noll, vilket utesluter problem med offset och linjäritet.”

med principen för återkoppling, se figur 2b. Fluxgate-elementet är placerat i luftspalten och när det mäter magnetfältet förs utström­ men tillbaka genom sekundärlindningen som då genererar ett magnetfält i motsatt riktning. Metoden innebär att magnetfältet som fluxgaten ser alltid är noll, vilket uteslu­ ter problem med offset och linjäritet. D E T F I N N S F Ö R N Ä R VA R A N D E fyra huvud­ sakliga zero-flux topologier på marknaden (figur 3). Den första (3a) är baserad på en magnetisk kärna med en luftspalt plus den sekundära lindningen. Den liknar en åter­ kopplad halleffektbaserad strömgivare, där Hall-elementet i luftspalten har ersatts av fluxgaten. Den främsta fördelen är bra offsetavdrift. Den andra topologin (3b) är en enda kärna som tar rollen av fluxgate-element. Ef­ tersom det inte finns någon luftspalt är en av

TEMA: TEST & MÄT

Med luftgap

Enkel kärna

• Ersätter Hallproben • Bra offsetdrift/K

• Bra EMC-egenskaper • Hög upplösning • Begränsad bandbredd

Dubbel kärna

• Bra EMC-egenskaper • Hög upplösning • Stor bandbredd

Balanserad kärna

• Perfekta mätningar • Bra EMC-egenskaper • Stor bandbredd

Figur 3. Det finns fyra huvudtopologier för zero-flux.

de främsta fördelarna att den är EMC-robust och har hög upplösning. Men eftersom kär­ nan snabbt mättas är bandbredden begrän­ sad till några få Hertz. Den tredje topologin löser problemet ge­ nom addera en lindningskärna (3c) som en­ dast mäter AC-signalen, som i en strömtrans­ formator. Topologin ger samtliga fördelar. Ibland är dock prestanda fortfarande inte tillräcklig, så det finns ytterligare en topo­ logi, kallad balanserad kärna (3c). Denna har två fluxgate-element placerade som i en Wheatstone-brygga. Därmed har den, oav­ sett externa miljöförhållanden – såsom EMC

eller temperaturvariationer – en naturlig passiv kompensering mellan de båda avkän­ ningselementen. Tack vare det är det möjligt att åstadkomma en mätnoggrannhet på 1 ppm, även i tuffa miljöer. n FAKTA Danisense grundades 2012 och har verksam­ het i Danmark och Japan. Företagets fokuse­ rar på noggranna strömgivare och kombine­ rar komplicerad magnetisk prestanda med avancerad elektronik. Produkterna har ett extremt plant frekvenssvar och DC-stabilitet.

Från Idé till Produkt Elektronikdesign, EMC test, Produktion Utveckling Hårdvara Mjukvara

Produktion

SMD Hålmontering Slutmontering

EMC

Ackrediterat lab Filter design Filterproduktion

Test

Klimat Mekanisk

KEMET Electronics AB • Thörnblads väg 6 • 386 90 Färjestaden • Telefon 0485-563900 • www.kemet.com/Dectron



ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

29


NYA PRODUKTER

AI och trådlöst i sensorkrets för wearables n KOMPETENT Allt som behövs för att bygga en intelligent, bärbar, trådlös sensorprodukt för medicin och hälsa finns samlat i en krets från Ensilica.

Neuronkärna, kryptokärna, cpu, strömkärna, minne, radio, Mac samt digitala och analoga gränssnitt – med allt detta samlat i ett chip borde priset på exempelvis en fitnessklocka kunna sänkas från 3 000 till 2 000 kronor, hävdar Ensilica. Esimedisense (eSi-MediSense) är enligt Ensilica den enda sensorkretsen för medicin och hälsa som har trådlös kapacitet. Arms neuronkärna Ethos U55 är dessutom integrerad i några av kretsvarianterna. Kretsen kan används i produkter som mäter hjärtrytm, ECG, andningsfrekvens, temperatur, puls och syremättnad. Gränssnitt finns för anslutning av elektrokemiska mätningar baserad på ström, spänning och resistans. Användning för AI-kärnan kan

Renare signalkälla förenklar nätverksanalysen finnas i smarta plåster, ickesinvasiv glukosmonitorering, övervakning av ortopedisk återhämtning från fysioterapi eller övervakning av abnormal hjärtrym. Den artificiella intelligensen reagerar när mätmönster avviker från de normala. Kretsen kan köra små realtidsoperativsystem som FreeRTOS, SafeRTOS, ThreadX och Embed OS. Data skickas krypterat via Bluetooth, Bluetooth LE Wifi eller via proprietära eller medi-

cinska protokoll i ISM-band eller sub-gigaherz. NFC-taggar stöds för parning eller dataöverföring. Den analoga delen stöder medicinska krav på noggrannhet för ECG-mätning, hjärtrytm, temperatur, bioimpedans och elektrokemisk impedans. Spänningar mellan 1 och 3,6 volt stöds och viloströmmen understiger 1 µA. Chipet finns i QFN, B/LGA eller naket för dig som vill flipchipa. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

Säkert minne blir ännu säkrare n ALLTID SÄKER Infineon har släppt ett NORflash som påstås vara världens säkraste i sitt slag. Det siktar på fordon, industri och kommunikation och är företagets första resultat sprunget ur köpet av Cypress Semiconductor.

För två år sedan lanserades en ny NOR-arkitektur med en Arm Cortex-M0 integrerad på chipet. Cypress stod bakom arkitekturen som då påstods vara industrins första i sitt slag, och den mest pålitliga. Arm-kärnan hanterade olika säkerhetsfunktioner. Det nya minnet fick familjenamnet Semper, som betyder ”alltid” på latin. Nu släpper Infineon nästa NOR-flashgeneration, med familjenamnet Semper Secure – allt för att tydliggöra nästa steg med sikte på säkerhet. NYKO M L I N G E N är enligt Infineon det första flashminnet som är ett RoT, kort för Root-of-Trust. Kretsen innehåller ett logikblock med bland annat hemliga nycklar som endast kan avläsas inuti

30

Semper Secure är enligt Infineon industrins första minneslösning som ­kombinerar funktionssäkerhet med säkerhet mot intrång.

blocket. Blocket kan exempelvis verifiera ­autenticitet och behörigheter så att ­endast signerad kod körs och att meddelanden bara kan läsas av behörig mottagare. Sedan tidigare har Semperarkitekturen varit en pålitlig produkt optimerad för säker funktion, nu är den dessutom säkrad mot intrång. Semper är den första minnes­ arkitektur som redan från ritbordet – hela vägen till färdig produkt – är konstruerad för att möta

standarden ISO 26262. De möter ASIL-B-kraven och kan användas i system upp till ASIL-D. Minnena kommer att erbjudas med olika gränssnitt såsom SPI, Octal SPI och HyperBus. Vissa familjemedlemmar är fullt AEC-Q100-kvalificerade. Först ut är Semper Secureflash om 256 Mbit. Hittills har några utvalda kunder fått prover. Volymtillverkningen beräknas dra igång under andra kvartalet 2021. ANNA WENNBERG

n TEST&MÄT Keysight har uppdaterat de två nätverksanalysatorerna PNA och PNA-X med en ny och egenutvecklad signalkälla. Därmed blir det bland annat möjligt att göra tvåtonsanalys med små frekvensskillnader utan att tillgripa externa signalkällor.

PNA och PNA-X finns i sex modeller från 900 Hz upp till 67 GHz. Instrumenten går att få med två eller fyra portar. PNA-familjen är en ren nätverksanalysator för Sparametermätningar medan PNA-X även innehåller de signalkällor som behövs för att driva testobjektet. Ofta används externa signalgeneratorer för den uppgiften, särskilt när man behöver mycket rena och stabila signaler. K E YS I G H T S ÄG E R S I G nu ha eliminerat det behovet med en egenutvecklad signalkälla som är integrerad i instrumenten. Det är en lösning baserad på digital direktsyntes (DDS) som ger mycket låga spurioser. Exempelvis kan man numera göra tvåtonsmätning av intermodulationsdistorsionen (IMD) med litet frekvensavstånd mellan signalerna. Men även andra mätningar som modulationsdistorsion och I/Qvärde, blir noggrannare med den nya signalkällan.

PER HENRICSSON per@etn.se

anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


NYA PRODUKTER

Dialog gör det enklare att driva motorer n DRIVKRETS Dialog Semiconductor släpper en första ­motordrivare baserad på sin välkända Greenpak-familj. Den lilla konfigurer­bara systemkretsen inkluderar fyra utgångar för drivning av 12V-motorer.

Greenpak är familjenamnet på små programmerbara blandsignalskretsar, ursprungligen från amerikanska Silego. Genom åren har Greenpak-kretsar nyttjats för att städa upp på en mängd olika kretskort genom att integrera diverse funktioner som normalt kräver flera kretsar. När Dialog Semiconductor köpte det amerikanska Silego år 2017 kom tekniken i brittiska händer. D E T S E N A S T E T I L L S KOT T E T i Greenpak-familj är SLG47105, som kommer kapslad i en QFP med måttet 2 × 3 mm. På chipet ryms konfigurerbar logik, konfigurerbara analoga funktioner

samt fyra utgångar som levererar hög spänning. Kretsen kan programmeras en gång, och är tänkt att ge konstruktörer som behöver både analoga och digitala funktioner ett flexibelt och kostnadseffektivt val. Den kan användas för att driva två DC-motorer, en stegmotor, en Solenoid eller vilken annan typ av last som kräver en ström på upp till 1,5A (RMS, effektivvärde) per utgång och en

spänning på maximalt 13,2 V. I standby drar chipet 70 nA. S J Ä LV K L A R T I N G Å R vanliga skyddsfunktioner som exempel­ vis skydd mot för hög ström, för hög temperatur och för låg spänning. Till detta kommer att det går att skapa tillämpningsspecifika skydd och även anpassa motorstyrningen, exempelvis går det att få mjuk motorstart för högre systemtillförlitlighet och

effektivare batterianvändning. Samtidigt med att Dialog släpper den nya motordrivaren uppgraderar företaget även sitt mjukvarupaket kallat GreenPAK Designer. Tidigare versioner har använts för att konfigurera, optimera, simulera samt testa och utvärdera Greenpak-konstruktioner. Den nya versionen av mjukvaran gör att även externa komponenter – allt ifrån enkla passiva komponenter till motorer – kan inkluderas i simuleringen. Därmed kan utvecklingstiden kortas ytterligare, menar Dialog. I dagsläget finns prover av SLG47105, medan volymtillverkningen väntas vara igång under årets andra halva. Ett utvärderingskort som både innehåller en motor (med borste) och en stegmotor finns också att få. Allt går att köpa via företagets webbsida. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Optics & Photonics in Sweden 2021 6 – 7 October 2021 at Umeå University, Umeå Parallell sessions on Applica ons & Research talks in Op cs and Photonics, Key note speakers, Pitch talks, Exhibi on, Poster sessions, Prize awards Due to Covid’19 OPS-conference is postponed from 2020 to 2021

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

31


NYA PRODUKTER

NXP trimmar Facebooks ANN-kompilator

Enligt NXP är detta första gången som Glow porterats till en mikrokontroller. Maskin­ inlärning i edge-tillämpningar är vad NXP ser framför sig som tillämpning och nämner röstinmatning, brusreducering,

keyword spotting (KWS) och anomalidetektering som heta områden. Den optimerade Glowkompilatorn finns i NXP:s utvecklingsmiljö MCUXpresso EIQ Machine Learning (eIQ ML) som även stöder NXP:s 64-bitars Cortex A-kretsfamilj IMX 8. I M X R T innehåller Cortex Mcpu:er och HiFi 4-dsp:er och det är för dem som Glow optimerats. Det är närmare bestämt IMX RT-modellerna RT685, RT1050 och RT1060 som kan dra nytta

Uppdaterar lågprisfamiljen n TEST&MÄT Det har gått åtta år ­sedan Tektronix lanserade ­oscilloskopfamiljen TBS1000. Instrumenten siktar framför­ allt in sig på skolor och hobbyister, och har fått en omfattande ansiktslyftning inklusive en hjälpfunktion som ska underlätta för alla som normalt inte använder den här typen av instrument.

TBS1000C är Tektronix billigaste bänkoscilloskop med två eller fyra kanaler och en bandbredd från 50 MHz till 200 MHz. Samplingshastigheten är maximalt 1 GSa/s.

Skärmen är på sju tum och har tio skaldelar i vertikal led och 15 i horisontell led. Det finns en speciell lärobok – kallad Scope Intro handbook – inbyggd i instrumenten som underlättar för den som ska undervisa om hur ett oscilloskop fungerar och vad man kan mäta med det. Det går att slå av funktioner som Autoset, Markör och olika mätfunktioner för att studenterna verkligen ska förstå vad de gör och behärska instrumentet. D E S S U TO M F I N N S Tektronix hjälpfunktion HelpEverywhere att tillgå för den som behöver tips och hjälp för att studera en signal eller göra en mätning. Med en prislapp som börjar på 440 euro är instrumenten tänkta för undervisning, hobbyister men det kan också användas för utveckling av ­inbyggda system med lite lägre klockhastigheter.

PER HENRICSSON per@etn.se

32

utnyttja AI år 2025. Vid det laget av optimeringen redan nu. Stöd kommer att det existera mellan för andra IMX RT-modeller är 18 och 25 miljarder kretsar med på väg. åtminstone mjukvarustöd för Framför allt är det DSPmaskininlärning, tror NXP. kärnan HiFi 4 som ger IMX RT en hög neuronnätsprestanda. Ursprungligen var HiFi 4 avsedd G LO W (Graph Lowering NN att accelerera röst och video, men compiler) utvecklades på Face­ den har visat sig effektiv på AI book, som sedan släppte den allteftersom intresset för det om- som öppen källkod i maj 2018, rådet vuxit. Den har en maximal inklusive stöd för maskinnära neuronnätsinferensprestanda på optimering av det slag som NXP 4,8 GMACs. nu gjort. Glow stöder Cortex A, NXP citerar analysbolaget Cortex M och Risc V. Tirias som spår att 98 procent av JAN TÅNGRING all edge-elektronik kommer R836_D-VBAT.qxp_Mise enatt page 1 20/01/2020 09:36 Pagejan@etn.se 1

Saft batteries The solution you need. The performance you demand.

Whether in industrial, commercial or residential applications, Saft’s standard and made-to-measure lithium-based batteries offer the performance, quality, longevity and autonomous operation required of any type of application, even in the most demanding environmental and usage conditions. We energize the world, on land, at sea, in the air and in space.

infosweden@saftbatteries.com

www.saftbatteries.com

© Saft – © Photo : Saft – R836/D

n KOMPILATOR Neuronnät körs 2–3 gånger effektivare på NXP:s Cortex M7-processorfamilj IMX RT (i.MX RT), efter att NXP tagit fram en optimerad version av Facebooks öppna neuron­ nätskompilator Glow.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


NYA PRODUKTER

AMD-processorn R1000 i Com Expressmodul n MODUL Congatecs Com Expressmodulfamilj TR4 finns nu med AMD:s processor Ryzen ­Embedded R1000. En ström­ snål processor med högre prestanda till lägre pris, för tillämpningar med kraftfull grafik, sammanfattar Congatec.

LÄROMEDEL:

Pi och en lunchlåda komponenter n UNDERVISNING Farnell släpper en elektronik­ låda kring den senaste Raspberry Pi-datorn. Den kan användas för elektronik­ undervisning i grundskolan.

Pi-top heter produkten, som består av en Raspberry Pi 4 med 4GByte RAM och en ­plåtlåda med 14 stycken sensorer, omkopplare, lysdioder och andra komponenter. Det finns ett tillhörande kurspaket med hundratals lektionstimmar inom bland annat kodning, robotik, cybersäkerhet och AI. I vissa av projekten integreras Pi-top med Lego och Meccano. Mjukvara till projekten finns på ett 8 Gbyte SD-kort. Pi-kortet är inbyggt i en låda tillsammans med batteri och en liten skärm på 128 × 64 punkter. Kortet kan anslutas till skärmar, persondatorer och till processor-

kort som Microbit och Arduino. Och till allt som är kompatibelt med Raspberry HAT. Farnell påpekar att Pi-top rekommenderas för skolbruk av OCR (Oxford Cambridge and RSA Review board) som är en brittisk myndighet med ansvar för bedömning av elever. Scratch 3, Sonic Pi och MuPython är programmeringsmiljöer som stöds. Eftersom Pi är en generell Linux-pc, så kan eleverna kan också använda den för att köra Chromium, Google Suite, Photo Editor, VLC Media Player och så vidare. Och Minecraft Raspberry Pi edition när läraren vänder ryggen till. Produkten finns nu hos Farnell. Utöver Pi-top erbjuder Farnell hjälp med att sätta samman kompletta utbildningspaket med ytterligare komponenter och resurser. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

Några tillämpningar är spel­ kiosker, skyltning, medicinsk bild och automation. Enligt Congatec kan gpu:n även snabba upp beräkningar som inte har med grafik att göra, exempelvis inom datakommunikation för uCPE, SD-WAN, routrar, switchar och UTM (Unified Threat Management). Ett annat exempel är AI och maskininlärning. R1000 använder mikroarkitekturen Zen, liksom syskonet

V1000. Den har en flertrådad dubbelkärnig cpu och tre beräkningsenheter i Radeon Vegagpu:n. Den stöder inte mindre än tre stycken 4K-skärmar och accelerator finns för att strömma H.265-video. D U VÄ L J E R M E L L A N två processor­ modeller: R1505G på 2,6 GHz och R1606G på 2,4 GHz. Båda har TDP:er mellan 12 och 25 watt. Modulerna är av typen Com Express Type 6 och stöder 32 Gbyte DDR4 i 2400 MT/s med ECC som tillval. Bland gränssnitten finns USB-C, USB 3.1 Gen 2 (10 Gbit/s) Power Delivery och DisplayPort 1.4. Modulerna kör Linux och Microsofts operativsystem Windows 10 och Windows 7.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Congatecs Com Expressmodulfamilj TR4 använder AMD Ryzen Embeddedprocessorer.

Risc V-kärna för Linux n KOMPETENT Codasip släpper vad företaget självt beskriver som den mest avancerade Risc V-cpu:n för Linux. Säkerhet och realtids-AI på Linux är intressanta tillämpningar som Codasip framhåller.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20

Codasip Bk7 Pipeline.

Bk7 är en 64-bitare med en sjustegspipeline som arbetar in-order. Den stöder atomära operationer, flyttal i dubbel precision, MMU, user- och machine mode, interna interrupt, dynamisk prediktion av villkorliga hopp, Jtag-debug, Risc V-debug och AMBA. Hopprediktor, cache och lagringsbuffert kan skräddarsys.

Bk7, liksom alla andra kärnor i Codasips BK-familj, kan anpassas och optimeras. Codasip har egna verktyg för ändamålet i ett högnivåspråk kallat CodAL. Verktygen automatiserar den anpassning av RTL-kod, instruktionssimulator och kompilator som krävs. Dessutom automatiseras verifieringen. Utvecklaren kan i stor utsträck-

ning arbeta genom att välja ut lämpliga fördefinierade CodALmoduler för konfigureringen. Kommande Bk-kärnor kommer att stödja hårt kopplade minnen, dual issue och multikärnor. Bk7 finns för licensering nu. JAN TÅNGRING jan@etn.se

33


NYA PRODUKTER

Kompakt kraft från Japan n MODULER Japanska Cosel – ägare av den svenska ­kraftspecialisten Powerbox – släpper en AC/ DC-modul för krävande industriella och medicinska tillämpningar. Den ger 1,2 kW, har brett inspänningsområde och är liten och lätt. Modulen tar enligt Cosel 36 procent mindre yta och leverera 21 procent mer effekt än jämförbara alternativ.

Kraftmodulen TUNS1200 hanterar växelspänningar mellan 85 och 305 V på ingången. Den är byggd i ett slutet hölje med basplatta i aluminium. Trots det är den enbart 12,7 mm hög och väger 280 gram – allt inklusive basplatta. Modulen går att få i tre utspänningsvarianter. TUNS1200F12 som levererar 12 V och 84 A, TUNS1200F28 som ger 28 V

TDK banar väg för röststyrning

och 43A samt TUNS1200F48 som ger 48 V och 25 A. Utspänningen kan regleras via trimstiftet mellan ±10 till ±20 procent beroende av variant. Serien har en effekttäthet på 9,3 watt per kubikcentimeter, och Cosel anger att den har en typisk verkningsgrad på 92 procent och en typisk effektfaktor på 0.98 vid 100 V. I S O L AT I O N S S PÄ N N I N G E N är 3 000 VAC mellan in- och utgång (2MOOP), 2 000 VAC mellan ingång och jord (1MOOP) samt 500 VAC mellan utgång och jord. Som standard ingår skydd mot överspänning och överström samt överhettning. För tillämpningar som kräver konstant ström, till exempel vid

batteriladdning, har modulen ett speciellt stift som gör att det går att ställa in en konstant ström, från strax över noll ampere till önskat värde. I tillämpningar som däremot kräver låg bygghöjd men hög effekt kan flera flera moduler parallellkopplas. Som mest kan nio parallellkopplas, vilket ger upp till 9 750 W vid konduktionskylning. Modulen klarar att drivas med en temperatur på basplattan från –40 till +100 °C. Den uppfyller RoHS direktivet och är CE-märkt enligt Lågspänningsdirektivet. TUNS1200 har måttet 117,3 × 86,8 × 12,7 mm och kommer med 5 års garanti. ANNA WENNBERG anna@etn.se

En modern budget-FPGA n LOGIK För ett halvår sedan lanserade Lattice en helt ny FPGA-plattform baserad på något så ovanligt som en FD-SOI-process. Först ut var en FPGA för nätverkskameror. Nu kommer en andra familjemedlem avsedd för en betydligt bredare publik.

75 procent lägre effektförbrukning, 100 gånger ­tillförlitligare och dessutom mindre än konkurrenterna. Så lanserade Nexusplattformen som tillverkas i Samsungs 28 nm FD-SOI. Processen ger också bättre motstånd mot så kallade mjuka fel. Det beror på att den aktiva delen i transistorn är betydligt mindre än i bulkCMOS och därmed också träffytan för ­exempelvis neutroner som kan ändra innehållet. Den första produkten var Crosslink-NX för nätverkskameror. Nu har Lattice bland annat ersatt det hårda blocket för Mipi med AD-omvandlare och fått fram Certus-NX.

34

– Vi har återuppfunnit den strömsnåla och generella FPGA:an. Konkurrenterna som Artix, och Cyclone har tio år på nacken, säger Bob Nelson på Lattice. C E R T U S - N X Ä R TÄ N K T för alla möjliga produkter som behöver en hjälpprocessor i form av en mindre FPGA. Därav PCIegränssnittet som behövs för kommunikationen med den överordnade processorn. Tillämpningarna kan vara allt från industriell utrustning till infrastrukturprodukter i telenätet. Precis som Crosslink-NX kommer Certus-NX i två varian-

ter med 17k eller 40k logikceller. Det finns distribuerat minne och blockminne men också ett nytt RAM på en halv megabit. Det senare är framförallt tänkt för AI-algoritmer som tappar prestanda när man inte kan ladda in all data i processorn. Dessutom finns hårda block för kommunikation via PCIe Gen2 upp till 5 Gbit/s liksom ­differentiella in- och utgångar som klarar upp till 1,5 Gbit/s. S R A M - B A S E R A D E FPGA:er har ett rykte om sig att vara långsamma ur startblocken. Genom diverse åtgärder som användaren inte behöver fundera på kan de Certus-NX boota ungefär lika snabbt som flashbaserade FPGA:er, 8 ms för den minsta varianten och 14 ms för den största. När det gäller säkerhet stödjer kretsen bland annat AES-256. Lattice har också släppt en ny version av utvecklingsverktyget Radiant med versionsnummer 2.1. PER HENRICSSON

n MIKROFON TDK har släppt vad företaget hävdar är världens mest ­energisnåla PDM-mikrofon för IoT-prylar, wearables, mobiler och annan konsumentelektronik. Japanen hävdar att mikrofonen kan förbättra röstbaserade tjänster som nu börjar bli vanliga i många enheter i hemmet. Det handlar om en memsmikrofon med pulsdensitets­ modulation (PDM) som har sina rötter i teknik från Invensense – en amerikansk memstillverkare som TDK köpte för drygt tre år sedan. Mikrofonen, T3902, är 3,5 × 2,65 × 0,98 mm och har ett frekvensområde från 36 Hz till mer än 20 kHz. I det lilla formatet når den en så kallad AOP (Acoustic Overload Point) på hela 120 dB, medan signalbrusförhållandet är höga 64,5 dB över bandbredden 20 kHz. TDK hävdar att mikrofonen är den energisnålaste i sitt slag. Genom sin Alwys­ On-funktion är den alltid på och kan snabbt reagera på ett kommando. I det läge drar enheten 185 µA, medan strömförbrukningen går ner till 12 µA i sovläge. T3902 finns att köpa. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Skräddarsydd mekanik för elektronikprodukter.

www.blomdahls.com

per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/20


Svensk Elektronik – först in i framtiden. Covid-19 och har fått nya Våra event och aktiviteter anpassas pga

görs digitalt! tidpunkter och flyttas till hösten 2020 eller

Scandinavian Electronics Event – S.E.E. 2020 – arrangeras tillsammans med Embedded Conference Scandinavia 4–5 november 2020 Vi gör en krafull satsning för branschen och lägger parallellt S.E.E-mässan med konferensen Embedded Conference Scandinavia. Detta blir ett unikt tillfälle att samla hela branschen under ett tak. Följ med in i framtiden – produktion, utveckling och digitalisering möts den 4–5 november 2020, Kistamässan. Eventet kommer självklart följa myndigheters rekommendationer och vi följer utvecklingen löpande. Du som är medlem i Svensk Elektronik erhåller 13% rabatt. Missa inte att boka din monterplats!

Svensk Elektronik utlyser Embedded Award ”Vi är i full gång med att ta in förslag på presentationer på Embedded Conference och få in bidrag till Embedded Award”, meddelar Mats Andersson, ordförande i konferenskommittén på Svensk Elektronik.

Embedded Award har tre kategorier: Student, Enterprise & IoT. Läs mer och anmäl ditt bidrag senast den 11 september: www.swedishembeddedaward.se www.embeddedconference.se

Kurser i Smartare elektronikhandboken 2.0 Svensk Elektronik planerar två kurstillfällen i det uppskattade kurspaketet för en bättre kretskortkvalitet längs hela konstruktionskedjan. Den första äger rum i Göteborg den 27 augusti och nästa planerade i Lund den 3 september. På kursen går vi igenom Elektronikhandboken 2.0 med sina mallar,

checklistor och bilagor. Kurstillfället leds av Mats Andersson och Maria Månsson, Svensk Elektronik. Det finns fortfarande platser kvar så skynda att anmäla er via www.svenskelektronik.se. Pris: 2 700 kr per deltagare, kostnadsfritt för medlemmar i Svensk Elektronik.

Stora Elektronikdagen med SUMMIT 10 september Eventet arrangeras tillsammans med Strategiska Innovations Programmet: Smartare Elektroniksystem. Här får du tillfälle att höra resultat från programmets FOI-projekt och hur man skyddar hård- och mjukvarusystem.

Smartare Elektroniksystem har nu en öppen utlysning för genomförbarhetsstudier med deadline den 3 september, se https://www.smartareelektroniksystem. se/utlysningar/ för mer information.

Cool Sweden Initiative Den 22 september arrangerar Smartare elektroniksystem en workshop i Skövde med inriktning mot elektronikkylning. Initiativet avser skapa branschnätverk och samla

Thermal Management-kompetens inom svensk elektronikindustri. Anmälan görs via https://www.smartareelektroniksystem. se/event/kylning/ Tillsammans skapar vi branschens framtid. Ditt företag är väl med? Ett medlemskap i Svensk Elektronik stärker dig och ditt företag. www.svenskelektronik.se info@svenskelektronik.se

Se till att bli medlem och ta del av våra förmåner! KALENDARIUM 27 augusti Kurspaket Elektronikhandboken 2.0, Göteborg 3 september Kurspaket Elektronikhandboken 2.0, Lund 10 september Årsmöte 4–5 november S.E.E. Scandinavian Electronics Event 4–5 november Embedded Conference Scandinavia 2020 26 november Höstmöte svenskelektronik.se/ kalendarium Årsmötet för Svensk Elektroniks medlemmar 10 september kl.14.00 Svensk Elektroniks årsmöte sker i anslutning till Stora Elektronikdagen och SUMMIT i Stockholm den 10 september. Årets möte kommer huvudsakligen ske digitalt och anmälan om deltagande kan göras via vår hemsida. Tycker du att det vi gör är bra och värdefullt, hoppas jag att ditt företag ser till att vara medlem i Svensk Elektronik så vi tillsammans kan göra än mer för ditt företag och branschens konkurrenskra„!

Peter Björkholm Svensk Elektronik


POSTTIDNING B Returadress: Elektroniktidningen Folkungagatan 122, 4 tr 116 30 Stockholm

THE PUREST SIGNAL SOURCE ON THE MARKET

When designing the latest generation of RF components, it is decisive to see the true performance of your product. Stay ahead of the competition and strengthen your market position with the ¸SMA100B. It delivers the cleanest signal with lowest single sideband phase noise and the best RF performance. With the new ¸SMA100B, this source is now in your hands - purest signals and highest output power with no compromises. www.rohde-schwarz.com/ad/purest-signal

Profile for ETNdigi

Elektroniktidningen augusti 2020