__MAIN_TEXT__
feature-image

Page 1

NR 4 APRIL 2021

ELEKTRONIK TIDNINGEN

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

TEMA: FORDON

FRANSK KRETS VILL BLI BILENS HJÄRNA DIRK SMITS:

AVCC:

Han valde Sverige för sin supersensor

Standardiserar blocken i bilens datorer

/16–17

En handfull bolag utvecklar processorer för självkörande bilar och ADAS. Ett av dem är franska Kalray. /14–15

/12–13

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN


INNEHÅLL: ETN 4/21

24

Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 08-644 51 20 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127

20

redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan Tångring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se prenumeration: webb: etn.se/pren | e-post: pren@etn.se telefon: 08-644 51 20

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

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

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

Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sälj- och ­marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2021 upplaga: 13 000 ex. Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingen­jörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks på miljövänligt papper av Stibo Complete. omslagsbilden: Parallellprocessor för självkörning. bild: Kalray



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

4

26

10 4

22

10

24

20

26

Han vill göra energilagret tillgängligt för alla Uppstartsföretaget Enerpoly har hittat en lösning som gör att klassiska alkaliska batterier baserade på zink och mangandioxid kan laddas ett stort antal gånger. Just nu bygger företaget en pilot­ lina på KTH som ska leverera en demoprodukt innan årsskiftet.

Här ska Europa testa elfordon om två år Bygget av en testbädd för elektromobilitet i Sverige är igång. En vd har precis tillträtt och utrustning håller på att upphandlas. Om två år ska alla tre anläggningar – en i Göteborg, en i Nykvarn och en i Borås – vara redo att öppna.

EXPERT: Mångsidig sensorlåda för IoT Stora produktionsvolymer är fort­farande ovanliga i IoT-världen, det är i stället behovsbaserad innovation som driver digitali­seringsprocessen, skriver fyra forskare från ­Linköpings universitet.

EXPERT: Långa flexkort kan ersätta kablar i bilens batterisystem Tidigare har flexkorten sällan varit längre än cirka 600 mm vilket begränsat användningsområdet. Trackwise har tagit fram en tillverkningsmetod som gör det möjligt att tillverka kort av obegränsad längd, skriver företagets vd Philip Johnston. EXPERT: Hallsensorer för elektrifierade bilar En liten magnet som rör sig kan ­signalera allt från rattutslag till att bältet är på. ­Edgar Schaefer på Rutronik berättar allt om hall­element i fordon.

EXPERT: Energisnål övervakare flyttar in i bilen Konstruktörer av batterihanteringssystem för elfordon kan få god hjälp av rätt val av övervakning, menar Christopher Gobok på Analog Devices samtidigt som han förklarar systemets och kretsarnas viktigaste uppgifter.

3


STARTBLOCKET Klassiska alkaliska batterier baserade på zink och mangandioxid ­fungerar dåligt att ladda. Det svenska uppstartsföretaget Enerpoly har löst problemet. Just nu bygger företaget en pilotlina som ska tillverka demoprodukter. De första ska vara klara till årsskiftet. Siktet är inställt på lösningar för stationär energilagring, där kostnad, ­säkerhet och hållbarhet är de tre grundpelarna. – När du köper ett alkaliskt batteri är det fullt laddat. Sen används det och återvinns. I princip skulle du kunna återuppladda det när det är fullt urladdat. Problemet är att kapaciteten hos dessa batterier försämras väldigt snabbt när det laddas upp igen, förklarar Mylad Chamoun, teknikchef och medgrundare av Enerpoly. Ett alkaliskt batteri består huvudsakligen av fyra delar: zink som negativ elektrod, mangandioxid som positiv elektrod, en alkalisk lösning som elektrolyt och en separator. H Ä R Ä R D E T mangandioxiden som är begränsande. Den bildar snabbt ett elektrokemiskt inaktivt material när batteriet laddas upprepade gånger. Det går helt enkelt inte längre att få tillbaka energin. – Det som utmärker oss är att vi har överkommit problemet med uppladdningsbarheten av den positiva elektroden, det vill säga mangandioxidsidan, säger Mylad Chamoun, och adderar: – Inom detta har vi skickat in

vårt första patent, för att skydda de material som vi har utvecklat. Mylad Chamoun har forskat inom batteriteknik i snart tio år. Åren mellan 2013 och 2015 tillbringade han i USA. Det var där hans intresse för att hitta en lösning på hur man kan ladda alkaliska batterier väcktes. – Ur ett batteriprestandaperspektiv är alkaliska batterier väldigt bra. De använder tillgängliga material som är billiga. De har bra egenskaper när det gäller miljövänlighet och hållbarhet, och det finns redan en väl utbyggd infrastruktur för återvinning. Det var det som lockade mig i projektet jag ­jobbade med i USA. VÄ L H E M KO M M E N kom nya forskningsrön som gjorde att Mylad Chamoun drog igång ett sidoprojekt parallellt med sin doktorandtjänst på Stockholms universitet. Många timmar i labbet gav så småningom resultat. – Det ledde till Enerpoly som jag grundat tillsammans med kollegan Samer Nameer.

Han vill göra energilagret Stockholmsföretaget Enerpoly siktar på att leverera batterier som kan användas för stationär ­energilagring. Det betyder att storlek och vikt inte är lika kritiskt som hos batterier som ska in i elfordon. Istället är kostnad, säkerhet och miljövänlighet prioriterade egenskaper.

Här vill Enerpoly ta plats Skiss på kommande demoprototyp.

4

– Det två mest mogna uppladdningsbara batteritekniker är idag blysyra- och litiumjonbatterier. Vår energidensitet befinner sig någonstans där emellan. Vi kommer aldrig att kunna nå litiumjonbatteriernas energidensitet. Det är inte teoretiskt

möjligt, men vi vet definitivt att vi är bättre än ett blysyrabatteri, säger Mylad Chamoun. F Ö R E TAG E T S A M B I T I O N är alltså att ersätta dagens blysyrabatterier som har en enorm marknad, även om inte många talar om

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


STARTBLOCKET Mylad Chamoun vill inte gå in i detalj på hur företaget lyckats förhindra att det elektrokemiskt inaktiva materialet bildas vid katoden, men en pusselbit är att skapa en surare elektrolyt. Det företaget utvecklat är ett zinkjonbatteri som kan ­laddas åtminstone ett antal tusen gånger med bibehållen hög kapacitet. I ett zinkjonbatteri är det zinkjonerna som är en av energi­bärarna likt litium som är energibärare i litiumjonbatterier. – Vi känner till ett annat företag som utvecklar ett zinkjon­ batteri snarlikt oss, och det är ett uppstartsföretag i Kanada.

Mylad Chamoun visar upp en mindre version än den prototyp som Enerpoly avser att demonstrera mot slutet av året.

S E D A N S TA R T E N 2018 har Enerpoly vuxit till nio personer. Idag sitter de på två håll – dels i affärsacceleratorn Stings lokaler (Stockholm Innovation & Growth), och dels i KTH:s inkubatorlab Greenhouse Labs där företaget utvecklar prototyper. I dagsläget arbetar företaget med två parallella projekt. Det ena är ett EU-projekt med fokus på kommersialisering. Det andra är ett demonstrationsprojekt finansierat av Energimyndighet med 3,8 miljoner kronor. Det sistnämnda projektet är ett samarbete mellan Enerpoly, Polarium, Uppsala ­universitet och KTH. Polarium, som tidigare hette Incell, utvecklar och tillverkar litiumjonbatterier för stationära energilagringstillämpningar. Samarbetet ska resultera i en energilagringsprototyp som ska

tillverkas på Greenhouse Labs. – På Greenhouse Labs håller vi just nu på att bygga upp en produktionslina. I den ska vi tillverka prototyper som vi avser att demonstrera mot slutet av detta år. Därefter ska vi pilottesta produkterna under nästa år, förklarar Mylad Chamoun. Han påpekar att det som byggs på KTH-området är en pilotlina, inte labbskala. – Rent teoretiskt kan vi med vår blivande pilotlina tillverka runt 50 kWh/år. Det tar oss inte långt om vi vill nå volym, utan vårt syfte är att ta fram produkter så att vi kan demonstrera tekniken för framtida kunder. En viktig detalj i det hela är att den kommande produktionslinan blir en mer eller mindre exakt kopia av det industrin använder idag. H Ä R H A R G R U N D A R N A till Enerpoly tänkt till redan från början. Istället för att försöka bygga egen kapitalkrävande produktionskapacitet planerar de för en licensieringsmodell. För att enkelt kunna ta det steget har teamet anpassat sin tillverkning till den produktionsmetod som används i industrin för litiumjonbatterier. Det enda som skiljer är materialen som ingår. – Vi använder samma rulletill-rulle-metod som vid tillverkning av litiumjonbatterier. Just den metoden används redan i väldigt stor skala och det har också visat sig att skalbarheten i

produktionstakten är väldigt bra. På frågan om vilka de största utmaningar som företaget ser framåt är blir svaret snabb marknadsacceptans. – Vi har sett att många misslyckas med att få acceptans för nya teknologier som introducerades till marknaden för att de inte kan skalas upp utan besvär. F Ö R AT T I N T E H A M N A där har före­ taget beslutat att enbart arbeta med material som är lättillgängliga och som kan återvinnas. Likaså ska tillverkningsprocessen vara välkänd och anpassad till dagens standard. En självklarhet är dessutom att produkterna som utvecklas är modulära. De ska exempelvis kunna användas som byggklossar i ett system för ett hushåll, men också i en stor containerlösning likt Vattenfalls pågående energilagringsprojekt i Uppsala. – Genom en licensieringsmodell kan vi dessutom fortsätta att fokusera på vår kärnkompetens, som är forskning och teknisk utveckling, säger Mylad Chamoun, och fortsätter: – Vår strategi är att ingå i partnerskap med de rätta batteri­ tillverkarna, för att föra över tekniken. Troligtvis kommer det att bli företag som idag ­tillverkar eller planerar att tillverka litium­ jonbatterier, men som inte fokuserar på elfordonsmarknaden för deras produktionslinor är redan fullt ockuperade.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

tillgängligt för alla den. Denna typ av batterier är vanliga i industriella miljöer, exempelvis som reservkraft i mobilnätens basstationer. – Blysyrabatterier är vår främsta konkurrent. Om dessa batterier används fullt ut dagligen talar man om en livslängd på cirka tre till fem år. Vi avser att erbjuda dubbla livslängden till en lägre kostnad. L I K A S Å S E R E N E R P O LY stor potential i olika typer av energilagringslösningar som ännu inte



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

riktigt har slagit igenom. Det handlar om allt från extremt stora energilager som användas för att stabilisera elnätet, till mindre anläggningar i enskilda hushåll och kommersiella fastigheter. Ett scenario kan vara en privatperson som köper ett energilager i kombination med en solcellsanläggning. – Det fiffiga är att ett energilager tillför fler funktioner än att bara jämna ut energifördelningen över ett dygn. Den allra största nyttan som man talar om

idag är att kapa effekttopparna, säger Mylad Chamoun och förtydligar: – Energibolagen tar väldigt höga kostnader för effekttoppar. Det kan du undvika med energilager. H Ö G KO S T N A D är också det som hittills bromsat energilagrets framfart, menar Enerpoly och jämför med solcellsmarknaden. För tio år sedan var det få som investerade stort i solceller, medan det numera investeras

tungt i området. Anledningen är att priset på solceller minskat drastiskt. – Samma scenario ser vi inom energilagring för privata hushåll, men även för kommersiella fastigheter. Idag är sällan investeringen ekonomiskt försvarbar, återinvesteringstiden är alltför lång, säger Mylad Chamoun, och konstaterar: – Där kan vi göra skillnad. ANNA WENNBERG anna@etn.se

5


STARTBLOCKET

SEE blir Elektronik i Stockholm

Tesla dumpar även radarsensorn I version 9.0 av Teslas fordonsmjukvara används inte längre radarsensorn för självkörning. Det meddelar vd Elon Musik via twitter.

Tesla tillhör en minoritet bland biltillverkare i att företaget för­ söker att klara sig utan laserradar för självkörning. Konkurrenterna har med spänning väntat på hur det ska sluta, och har – säkerligen – ­hoppats på att Tesla till slut ska göra en pudel och ge upp, om inte annat som en bekräftelse av att deras kostsamma investering i lidar varit till någon nytta. M E N I S TÄ L L E T upphör Tesla nu även med att använda radardata. Elon Musk tycker att radar tillför så lite att det inte gör någon skillnad. – Allteftersom videobehandlingen blir bättre halkar radarn

bara mer och mer efter, tweetar han. Radarn kopplas bort redan i FSD Beta V9.0 som enligt Elon Musk ska släppas ”snart”. Tesla har tidigare noterat att människor klarar att köra bil enbart med hjälp av synen. Därmed vet vi att detta är möjligt. Vi klarar uppenbarligen även av att köra utan radar, även i dimma och nederbörd. E T T I N T R E S S A N T S P E C I A L FA L L – känt från videoupptagningar – är en radarstuds från en bromsande bil utom synhåll längre fram i kön. Även detta fall tror Elon Musk att kameran kan ersätta. – Det kan nog bäst beskrivas som att det handlar om sannolikheter. Det finns fem framåtriktade kameror. Det är högst sannolikt att minst en av dem kan se några bilar framåt, tweetar han. Med radardatat borta slipper

Tesla som bonus beräkningssteget att integrera radardata med videodata, så kallad sensorfusion. Teslas mest avancerade körfunktion heter FSD (Full Self Driving) och är övervakad självkörning. Det innebär att föraren ständigt måste vara beredd att ta över kontrollen. I N G A AV T E S L A S förarstödsfunk­ tioner kommer att kunna an­vända radarsensorn eftersom den inte längre kommer att ­monteras vid tillverkningen. Tesla är inte ensamt om att utveckla självkörning utan lidar. Även Nissan, Mobileye och Pronto försöker. Teslas bilar är de som idag har det överlägset bästa stödet för övervakad självkörning. Ofta klarar bilen kompletta resor till destinationen helt på egen hand.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Digi-Key skeppar prototyper av mönsterkort I somras lanserade Digi-Key ett program med inriktning mot mönsterkort. Nu komp­letteras det med erbjudande om prototyper. Dock sker leveransen utan kostnad enbart inom USA.

Det nylanserade ­programmet, kallat DKRed, är en del av Digi-Key PCB Builder tool, som företaget lanserade sommaren 2020. Det sistnämnda är en tjänst som syftar till att effektivisera PCB-köp genom att snabbt samla in offert från flera olika mönsterkortsföretag.

6

DKRed är nästa steg. Här erbjuds hobbyister, makers och studenter att beställa små mängder mönsterkort. Minsta beställningen är fyra kort. Det handlar om FR4-kort i två lager som kan ha en storlek från 25 × 25 mm upp till 254 × 254 mm. För närvarande är DKRed

tillgängligt för alla, men korten skeppas bara utan extra kostnad inom USA. Priset är 1,50 dollar per kvadrattum och tiden från beställning till leverans är cirka 10 dagar. Inom Europa tillkommer en leveransavgift. Syftet med PCB Builder och den nya tjänsten är att stärka initiativet Digi-Key Marketplace, som är tänkt att vara den enda nödvändiga shoppen för utvecklare av exempelvis IoT och industriautomation liksom testoch mättillämpningar. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Pandemin stoppade inte bara SEE och Embedded Conference Scandinavia i höstas, arrangören Bra Mässor gick också i konkurs. Nu blir det Easyfairs som tar över stafettpinnen för SEE, mässan kortas till två dagar och döps om till Elektronik i Stockholm 2022.

Mässan Elektronik har arrangerats vartannat år sedan 2011 i Göteborg, ofta i kombination med Advanced Engineering som fokuserar på produktutveckling och sourcing för den tillverkande industrin. Nästa gång är redan den 29–30 september, om inte pandemin stoppar planerna. Och den 6–7 april nästa år är det dags för Stockholm och Kista. Det eventet ersätter SEE och arrangeras i samarbete med branschorganisationen Svensk Elektronik. Precis som tidigare omfattar den allt från elektronikproduktion, komponenter och material till embedded, IoT och cybersäkerhet. – Vår ambition är att vi skall bli rikstäckande för att bredda och samla hela branschen. Easyfairs är en stark partner och det känns helt rätt att lansera mötesplatsen i Kista som är en strategisk plats för branschen, säger branschföreningens tillförordnade vd Peter Björkholm i ett pressmeddelande. Hur det blir med Embedded Conference Scandinavia är ännu inte klart. Den kan fortsätta som en fristående konferens på senhösten eller komma att kombineras med Elektronik. PER HENRICSSON per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


STARTBLOCKET SER-KRÖNIKA

Den digitala radion var först! S A M U E L M O R S E D E M O N S T R E R A D E 1837 sitt system för elektrisk telegrafering tillsammans med sitt alfabete, där de vanliga bokstäverna kodades som korta och långa strömslutningar med korta och långa avbrott. Sändning skedde med en telegrafnyckel, som skickade ström genom en ledning till mot­ tagaren. Mottagaren bestod av en elektromekanisk anordning som kunde skriva ut de sända tecknen på en pappersremsa. Detta blev snabbt en etablerad metod för kommunikation på land över förhållandevis långa avstånd. Tidigare hade det ­funnits varianter av optiska telegrafer, men de förutsatte fri sikt mellan stationerna. F Ö R LU S T E R N A I L E D N I N G E N blev stora vid stora avstånd, och man sökte andra vägar att få en säkrare funktion. Många för­ sök gjordes med att skicka strömmen genom jord eller ­vatten, men det gav större förluster och man kunde inte ha olika förbindelser i närheten av varandra. Först att lyckas med fung­ erande överföring av morsetecken utan tråd var Guglielmo Marconi då han upprättade en förbindelse i föräldrahemmets trädgård i Bologna 1895. Med hjälp av ett Rhumkorffs gnist­ induktorium som slogs till och från med en telegrafnyckel som sändare, metallplattor som antenn och en ordentlig jordled­ ning, och en mottagare med likadan antenn och jord med en kohärer som detektor, kunde han sända tecknen ca 2 km i form av skurar av elektriskmagnetiska vågor med olika längd med olika avstånd emellan, dvs morsetecken. Han mål var kommu­ nikation för sjöfarten. E T T G N I S T I N D U K TO R I U M består av två koncentriska spolar, där den inre med få varv koppartråd matas med ström från ett batteri och en anordning, som väldigt mycket liknar mekanis­ men i en gammaldags ringklocka, där magnetfältet från ­spolen gjorde så att strömmen omväxlande bröts och slöts. Detta gav upphov till ett varierande magnetfält i den inre ­spolen, som transformerades upp till 10 000-tals volt, eller mer, av den yttre spolen med många fler varv. Kohärern bestod av ett glasrör med metallfilspån och två elektroder i förbindelse med spånen. Den satt inkopplad som mottagarens detektor mellan antennen och jord i en krets tillsammans med ett batteri och ett relä. Funktionen var att då den elektriska spän­ ningen från antennen blev tillräckligt hög mellan elektro­ derna, ändrades resistansen mellan dem från hög till låg, så att det blev kortslutning. Filspånen svetsades ihop och bildade en metallisk ledare. För att bryta denna låsning användes en ny mekanism liknande ringklockans, vars uppgift var att knacka på ko­härern, så att filspånen bröts isär och släppte låsningen, så att förloppet kunde upprepas.

N

M E D D E N N A G R O VA M E TO D visade Marconi att Maxwells teori från 1864 om den elektromagnetiska vågen och Hertz experi­ mentella bevis 1887, kunde användas för trådlös telegrafi. Att alstra bärvågen med gnistor gav upphov en extremt bredbandig förorening av det elektromagnetiska spektret, som omöjliggjorde det för andra användare att sända i närheten. Smalbandig radio kom först något senare och til�­ lät då flera ­användare av etern, men krävde andra ­metoder för generering av bärvågen, som kunde ge en bärvåg med mycket renare spektrum. Så föddes radion!

LARS OLSSON Tidigare styrelseledamot, vice ordförande och revisor i SER Svenska Elektro- och Dataingenjörers Riksförening

8

Intel vill tillverka dina kretsar Amerikanska ­processorjätten Intel ska börja hyra ut sina fabriker för tillverkning av andras kretsar. Bolaget investerar 20 miljarder dollar i nya fabriker på hemmaplan i Arizona.

De två fabrikerna är bara en början. Enligt nyhetsbyrån Reuters tänker Intel investera nio miljarder dollar i Europa, bland annat i sin tillverkning på Irland där det kommer att skapas 1 600 nya jobb, uöver de 5 000 som redan finns där. Intel har drabbats av återkommande problem inom sin egen tillverkning, vilket gjort att många spekulerat i att Intel rentav skulle ge upp den verksamheten och leja ut den. Men nu händer motsatsen – Intel storsatsar och deklarerar att det tänker bli en ledande leverantör av tillverkningskapacitet i både EU och USA. NYH E T E N O M Intel Foundry Services – som blir en egen affärsenhet ledd av branschveteranen Randhir Thakur – passar bra i tiden med en halvledarindustri som drabbats av en rad bakslag – handelskrig, pandemi, köldknäpp, torka, brand, köbildning i Suezkanalen – som lett till komponentbrist. Mer kapacitet är välkommen. Ericsson välsignar satsningen liksom Amazon, Cisco, Google, IBM, IMEC, Microsoft och Qualcomm. Intel kommer att erbjuda tillverkning inte bara inom det egna x86-ekosystemet utan även

i inbyggnadsvärldens arkitektur Arm och i den nya öppna arkiteturen Risc V. För det sistnämnda har Intel upprättat ett partnerskap med Sifive, en av de ledande Risc V-IP-leverantörerna.* I N T E L B R U K A D E L E D A i halvledar­ teknik men har halkat efter och tros inte kunna komma att konkurrera tekniskt med taiwanesiska TSMC och sydkoreanska Samsung inom överskådlig tid. Intel tillverkar i 10 nm och hoppas ta steget till 7 nm i volym år 2023, fem år efter konkurren­ terna som volymproducerat i 5 nm sedan i fjol och siktar på 3 nm år 2022. Tidningen EE Times pressade Intel under presskonferensen och konstaterar att företaget inte nämnde tillverkning i vare sig 3 eller 5 nanometer. Däremot pratade Intel mycket om byggsätt. D E T G Å R AT T S TA P L A eller pussla samman flera chip i samma kapsel. Det kallas SiP, system in package, och Intels vd Pat Glesinger nämnde det flera gånger i sin presentation, enligt EE Times, som något som Intel håller på att skifta över till, från SoC, system-on-chip. Han annonserade även att IBM och Intel inleder ett forskningssamarbete inom halvledartillverkning och kapsling. Intel kommer att fortsätta att tillverka merparten av sina egna produkter men kommer även att fortsätta att leja ut tillverkningen hos andra och i ännu större volymer. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

* Av en slump – eller inte – använde Intel ”unleashed” som paroll för sin presskonferens, vilket var samma paroll som Sifive använde för sin första pc-processor. Elektronik­ tidningen kan inte låta bli att grubbla över om detta kan tolkas som en vink om ett ökat engagemang från Intel i Risc V.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


Tror du att allt står på webben?

Läs Elektroniktidningen! ETLIDEKNTINROGNEIKN

SVER IGES ENDA ELEKTRONIK MAGA SIN FS FÖR PROF

NR 3 MARS 2021

NR 2 FEBRUARI 2021

NÜRNBERG SÄNDE MÄSSAN ÖVER VÄRLDEN

ELEKTRONIK TIDNIN GEN

NR 1 JANUARI 2021

ELEKTRONIK

TIDNINGEN

SVERI GES ENDA

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

NR 12 DECEMB ER 2020

ELEKTRONIK MAGA SIN FÖR PROFF S

ONIK ELIDEKNTR INGEN

NR NOV EMB 11 ER 2020

SVERIGE S ENDA ELEKTRO NIKMAGASIN FÖR PROFFS

T

ELEKTRONIK

TIDN INGE N

SNART SL

in sensorer Genom att stoppa går det att i skidhandtagenoch teknik. mäta både åkstyrka från Lösningen kommer t Skisens. Göteborgsföretage /12–13

ÅR VI I VÄ

RME TAKE

genom Cool Sweden att lyft Initiativ a kompete e vill nsen krin stärka sven sk g term iska utmindustri aningar. /16–17

INTELLIGENT HANDTAG FÖRBÄT TRAR STAKNINGEN TEMA: MOBIL- & DATAKOMMUNIKATION

HAN TAR IDÉ TILL FRAMGÅNG en snitt för ronikkt gräns Ett grafis ter – det fick Elektr teleprompveta allt om unde n som tidningen ga zoom-möte ett av de årets digitala uppla . /8–12 utgjorde dded World av Embe

TEMA: DIGIT ALISERING OCH

JLT MOBIL METALL-PÅ-P

LAST:

Sunway gör a den perfekt antennen /20–21

PRE NUM ERE

RA KOS TNA

E COMPU

KTH-PROFES DIGITALISERASOR VILL MATERIEN

TERS:

re Siktar hög med egen mjukvara /16–17

FÅR TRE ÅR

ETN .SE/ PRE DSF RIT T!

N

Högsta bety till Smartare g elektroniksyste m /12–13 10/19/20

Snipe.indd

KTID_SE_

6-Mill_ELE

201023_9-

1

PREN UME RERA

Mats Andersson har succéer från Ericsson, Huawei och Bluetest på sitt cv. Nu engagerar svenska satellitterminaler honom. /8–10

SMARTA STÄDER

TILL:

4:53 PM

KOST NAD SFRI

STOCKH OLM:

Ladda upp ny så byter den kod i plastflaskan skal. Eller form till ett mobil­ till vad som Projektet helst. är ett av de i forskningspr vildare Digital Future ogrammet s. /14–15

Open RAN:

VÄRLDSREKORD:

Öppnar upp gränssnitt i mobilnäten

Icomera ger tågresenärer snabbast wifi

/12–14

STON ERIDG

201023_9-6-Mill_ELEKTID_SE_Snipe.indd 1

T T! ETN. SE/P REN

PRE NUM

DT-SKANN ER: FLOW NEUROSCI

ENCE:

Ström och terapi mot depressioner

10/19/20 4:53 PM

/14–15

PRENU MERER A KOSTN

201023_9-6

Varje foton räknas

ERE RA KOS

COPCO

ABB: Nu koppla verktygen s upp via 5G &

/12–14

T! ETN .SE /PR

EN

201023_

9-6-Mill_

ipe.indd 1

PM 10/19/20 4:53

ELEKTID_SE_Sn

ID_SE_Snip

e.indd 1 10/19/20

TNA DSF RIT

/16–18

E/PRE N ADSFR IT T! ETN.S 201023_9-6-Mill_

-Mill_ELEKT

ATLA S

/18–19

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN

Testar att styra trafiken med realtidsdata /16–18

E:

Vinnare på långvarigt Leanarbet e

/16–17

4:53 PM

PRENUMERERA GRATIS Du får månads­magasinet genom att fylla i talongen på

www.etn.se/pren

SVER IGES ENDA

ELEK TRON MAG ASIN IKFÖR PRO FFS

TEMA: EM S, PR ODUK TION & BY GGSÄT T

ECH TEMA: MEDT H & HEALT

ELEKTID

_SE_Sni

pe.indd

1 10/19/20

4:53 PM

T


TEMA: FORDON

Verksamheten i Nykvarn blir inriktad mot batteriteknik – här ska battericeller, batterimoduler och batteripack testas. Likaså ska anläggningen kunna prova hela drivlinan hos tunga fordon, det kan handla om en hybrid-växellåda, en elektrisk drivaxel eller en elmotor.

S

S E E L S KO M P E T E N S blir mätteknik, mätmetodik och analys av de komponenter som behövs för elektrifierad framdrivning av olika fordon och farkoster. Det kan vara en personfärja eller en tung lastbil, rent elektriska fordon eller olika hybrider – exempelvis en kombination av bränsleceller och batteri.

10

Här ska Europa testa elfordon om två år Äntligen har det efterlängtade ­bygget av en testbädd för elektro­mobilitet dragit igång i Sverige. Det handlar om tre anläggningar som ska kunna utföra avancerad provning av centrala delar i elektrifierade fordon och farkoster. En vd har just tillträtt och snart är utrustning på väg in. – Vi ska möjliggöra provning, forskning och utveckling av de komponenter som behövs för elektrifiering men vi utvecklar inte komponenterna. Det är kunderna proffs på. Det statliga stödet som verksamheten fått täcker enbart etableringen fram till våren 2023. Därefter ska företaget Seel – ägt av Rise och Chalmers – överleva på egen hand. Det betyder att företaget måste attrahera kunder och ta betalt. Ingen vinst delas ut, utan det överskott som genereras går direkt tillbaka in i verksamheten för att garantera att den förblir konkurrenskraftig. Här kommer Volvobolagen, Scania och Cevt in som viktiga aktörer. De har alla garanterat att de ska utnyttja labbet till en viss nivå under ett antal år framåt. Kvartetten har också bidragit med erfarenhet och kompetens när ramarna för verksamheten spikats. Likaså finns bland annat en avsiktsförklaring skriven med Stena, ABB Marine och Svensk

framtida forskningssamarbeten. Det är viktigt att påpeka att Seel blir en öppen anläggning för alla i Europa. Det betyder bland annat att företaget ska samarbeta med några av de parter som också fick ta emot statliga medel i samma ansökan som Seel.

sjöfart. Här är syftet är att verka för mer elektrifiering inom sjöfart. – Det är ett jättespännande område som det händer mycket inom just nu, säger Henrik Svenningstorp, och adderar: – Vi har även dialog med exempelvis Heart Aerospace som utvecklar ett eldrivet flygplan. Listan på potentiella kunder är lång. Och den svenska batteritillverkaren Northvolt – som har ett EU-godkännande under samma regelverk som Seel – är med som en intressant framtida partner. – Än har vi inget konkret på gång, men vi har bra dialog och ser möjliga samarbete. ­Givetvis när det gäller att prova och verifiera åt Northvolt, men också JAN-OLOF YXELL

2017 blev planen på en svensk testbädd för elfordon officiell, men EU:s tillståndsprocess bromsade framfarten. Kommissionen var bland annat tveksam till att tre av företagen i projektet är kontrollerade av eller ägs av ett kinesiskt företag, Geely. – EU-kommissionens syfte med att godkänna att statliga medel används för denna typ av satsning är att det garanterar öppna labb som främjar samarbete inom Europa, förklarar Henrik Svenningstorp tveksamheten. Först för drygt ett år sedan fick anläggningen okay från EU. Därefter har maskineriet börjat rulla, även om den pågående pandemin påverkat farten en aning. – Just nu arbetar vi med fastighetsutvecklare för att säkerställa att byggnaderna blir optimala för vår verksamhet. Vi har upphandlingar som ligger ute för mellan 700 och 800 miljoner kronor. Om några månader har vi valt leverantörer, då blir det enklare att prata om hur utrustningen kommer att se ut. REDAN HÖSTEN

ALBIN DAHLIN/RISE

eel beskrivs ofta som en miljardsatsning som ska göra Sverige världs­ledande på elfordon. En bättre beskrivning är nog att Seel ska sätta Sverige på kartan när det gäller att i framtiden erbjuda avancerad test av elektrifierade fordon och farkoster. – Ja, så är det. Det är klart att Seel ensamt inte kommer att uppfylla de vackra orden, men vi är en pusselbit, säger Henrik Svenningstorp, tidigare projektledare på Rise, men nu nytillträdd vd för bolaget Seel, och fortsätter: – Bland annat har fordonsföretaget Volvo, Volvo Cars, Scania och Cevt identifierat detta som en mycket viktig satsning för deras framtida teknikutveckling.

Henrik Svenningstorp

Jörgen Sjöberg

D E L ÄG A R E N C H A L M E R S kommer också att kunna dra nytta av de avancerade labben. Här menar universitetet att satsningen kommer att påverka på flera nivåer, från grundutbildningen till forskningen vidare till fortbildning. – Inriktningen på vår grundutbildning ändras inte, men labben gör den rikare. Forskningen blir däremot mer direkt påverkad, exempelvis genom vilka projekt forskarna kan söka och vilka partners de kan samarbeta med och vilken finansiering de kan få, säger Jörgen Sjöberg, samordnare för Seel på Chalmers. Samtidigt menar han att satsningen också är en viktig komponent för fortbildningen – det livslånga lärandet – som

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


Borås fokuserar på säkerhetstester kopplade till laddning, kortslutning, vibrationer, mekanisk chock, extrema temperaturer och brandrisker. Här ska man kunna genomföra förstörande provning hela vägen upp till kompletta batteripack. I labbet ska det gå att skaka objekt som väger upp mot två ton. Kompletta elektriska fordon ska kunna provoceras på olika sätt, exempelvis ska det gå att tända eld på dem och låta dem brinna. För att denna typ av provning ska kunna utföras på ett säkert och miljövänligt sätt kommer en speciell rökgas­rening att installeras.

FAKTA

Seel på tre fingrar Seel står för ”Swedish Electric Transport Laboratory”, men beskrivs på olika sätt i olika sammanhang. Sanningen är att Seel betyder tre saker: I Säve norr om Göteborg bygger Seel sin största lokal på 13 000 kvadratmeter. Här ska i princip allt förutom för­ störande provning kunna ske. På testlistan står exempelvis battericeller, batterimoduler och batteripackar liksom kraftelektronik, elmotorer och elektriska axlar. Här ska eldrivna personbilar, lastbilar, bussar, anläggningsmaskiner, samt hela eller delar av drivlinan för flyg och fartyg tas emot. Kompletta lastbilar och bussar ska kunna kylas till –25°C och köras. Likaså ska en speciell lokal för provning av laddsystem byggas. Andra exempel på verksamhet är ljud- och vibrationstest av elektriska axlar, elmotorer och hela drivlinor.

Chalmers också arbeta med. – En ambition som vi har är att bidra till vidareutbildningen. Här kan det till exempel handla om utbildning av yrkesverksamma när fordonsindustrin går från förbränningsmotorer till elektrifiering, säger Jörgen Sjöberg. Om två år ska de tre anlägg­ ningarna – en i Säve, en i Borås och en i Nykvarn – slå upp ­dörrarna. Då ska all utrustning finnas på plats och dryga 30 personer stå redo att hjälpa potentiella kunder. Hur personalen kommer att fördelas på de tre ställena är för tidigt att säga, men Säve strax norr om Göteborg kommer att



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

få flest riggar installerade och kommer därmed att kräva mest personal. – I Borås hoppas vi få en flygande start på den operationella verksamhet eftersom Rise redan har personer där som kan det vi ska göra, säger Henrik Svenningstorp. E N S TA R K A N L E D N I N G till att säkerhetslabbet har förlagts till Borås är just att staden är Rise mark. Här har forskningsinstitutet redan stark kompetens inom förstörande provning. Valet av Säve och Nykvarn grundar sig på helt andra premisser. Platserna har valts för att de är lättillgängliga för poten-

tiella kunder, det går att bygga anläggningar optimerad för den tänkta verksamheten och – inte minst – i framtiden går det att expandera där, om det behövs. – Till Nykvarn och Säve kommer vi i huvudsak att behöva rekrytera nytt. Det är en utmaning framåt, att få in rätt personal så att vi kan driftsätta ett stort antal riggar i princip samtidigt. – På sikt behöver vi vara ännu fler. För tanken är att vi framöver ska utveckla en mängd nya tjänster som innebär att vi samlar in och analyserar data och levererar rapporter istället för mätdata till våra kunder. ANNA WENNBERG anna@etn.se

• Seel är en testbädd godkänd hos EU-kommissionen under regelverket Important Project of Common European Interest ­(IPCEI). Seel ligger under European Battery Alliance, ett IPCEI som ska bygga upp en europeisk värdekedja för batterier. Satsningen ska pågå fram till 2030 och 17 deltagare från sju medlemsstater ingår. Energimyndigheten stöder testbädden med 575 miljoner kronor inom ramen för det nämnda IPCEI:t. • Seel är ett etableringsprojekt som sträcker sig från våren 2020 till en öppningsdag våren 2023. Inom projektet ska tre lokaler byggas, utrustning upphandlas och verksamheten driftsättas. Lokalerna byggs i Säve, Borås och Nykvarn. • Seel är ett företag som ägs till 49,5 procent av Chalmers och 50,5 procent av forsknings­ institutet Rise. I framtiden ­kommer detta företag att ansvara för verksamheten i de tre olika testanläggningarna nämnda ovan.

11


TEMA: FORDON

En skalbar referensark Idag är mycket av det avancerade ­förarstödet förbehållet dyrare bilmodeller. Genom att standardisera ett antal funktioner i bilens hjärna – den systemkrets som fattar besluten – blir utvecklingsjobbet enklare plus att systemen blir skalbara. Den som ska göra ­jobbet är organisationen AVCC – Autonomous Vehicle Computing Consortium. – Det handlar inte om att skriva en standard utan skapa konsensus hos olika aktörer genom att få med så många som möjligt. Det säger Giuseppe Rosso som till vardags arbetar på Veoneers dotterbolag Arriver som fokuserar på mjukvara. Två dagar för jul utsågs han till ordförande i AVCC.

Giuseppe Rosso

Arkitekturen går dessutom från att vara distribuerad med många styrenheter utspridda i fordonen till allt mer centraliserade lösningar. – Det kan vara sex zoner med en dator för varje hörn plus en fram och en bak. Till varje dator är olika sensorer och ställdon anslutna, plus att det kan finns två eller tre överordnade datorer. Trenden mot centralisering hänger samman med att elektronikinnehållet ökar snabbt, idag kan det i extremfallen utgöra mer än hälften av totalkostnaden för en bil. Att då ha en massa decentraliserade enheter blir komplext och leder till högre utvecklingskostnader liksom risken för att det smyger sig in fel som inte upptäcks i labben. Samtidigt påverkar utvecklingen underleverantörskedjan

och företagens roller. Tidigare har företag som Veoneer, Denso, Bosch och Continental – även kallade Tier 1 – satt ihop paket med datordelar, sensorer och mjukvara som de sedan erbjudit fordonstillverkarna, OEM:erna. Den ordningen är på väg att förändras. – Tillverkarna av systemkretsar och mjukvara går direkt till OEM:en, sen får Tier 1 integrera delarna. När affärsmodellen ändras är det nödvändigt med standardisering, säger Giuseppe Rosso. D E T Ä R H Ä R som AVCC kommer in. Integrationsarbetet som Veoneer och dess konkurrenter ska göra underlättas om systemkretsar och mjukvara är standardi­ serade och modulära så att de lätt går att pussla ihop enligt fordonstillverkarnas önskemål.

Mjukvaran för mediaspelaren kan exempelvis komma från en leverantör medan en annan står för filhållningen och en tredje för övervakningen av föraren plus att elektroniken och sensorerna kommer från ett fjärde och femte företag. Standardisering skulle ge både skalbarhet – enklare bilmodeller har färre funktioner medan lyxvarianterna har allt – men också möjlighet att i större utsträckning återanvända samma lösning för olika biltillverkare. AVCC siktar i första skedet in sig på vissa delar i det pussel som behövs för skapa ett förarstöd. Det handlar om datordelarna – systemkretsarna – i kombination med mjukvaran och kamerorna. O R G A N I S AT I O N E N grundades så sent som i juli 2019 av Toyota, GM, Denso, Bosch, ­Continental

Conceptual Architecture for Automated and Assisted Driving Systems Definierar olika funktioner som systemkretsen ska hantera FAKTA

De två första ­dokument som AVCC publicerade 13 april: Functional Guide to Image Signal Processing: Includes Autonomous and Assisted Vehicle Driving Use Cases and Workloads Dokumentet täcker steget efter kameran men innan system­ kretsen som gör analysen och fattar besluten. Dokumentet diskuterar bland annat lämp­ liga sätt att använda kameror i ­fordon liksom bildformat och vad man kan göra för bild­ behandling innan det är dags att tolka strömmen av bilder.

12

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


TEMA: FORDON

itektur för förarstöd och Arm. Idag har antalet medlemmar växt till 22 stycken. I mitten av april kom de första resultaten. – Vi är fortfarande i uppstartsfasen. Vi fokuserar på är att bygga konsensus runt datorsystemet. Men vi är inte ett standardiseringsorgan som ISO utan ett konsortium, säger säger Giuseppe Rosso. M Å L E T Ä R AT T TA fram en grundläggande specifikation – en lägsta nivå – för vad de olika blocken i fordonets systemkrets ska göra, men också skapa tester och riktlinjer för hur man integrerar systemkrets, sensorer och mjukvara. – Det handlar inte om att specificera prestanda, det sker genom konkurrens. Nvidia, Renesas och Qualcomm är tre av de halvledarbolag

som satsar hårt på att ta fram systemkretsar för förarstöd men även självkörning. AV CC H A R A R B E TAT med utgångspunkt från förmåga till helt automatiserad körning, men visar tydligt hur man skalar ned arkitekturen till förarstöd, det som brukar kallas ADAS. – Världen har ändrats, självkörning har minskat medan den större delen av marknaden är ADAS. Det handlar om SAE-nivåerna 1, 2 och 2+ där föraren fortfarande har det formella ansvaret men där bilen stöttar på olika sätt, som filhållning, upptäcka objekt i döda vinkeln, nödbromsning och andra liknande funktioner som minskar risken för att råka ut för en olycka. En av arbetsgrupperna tittar på kamerorna, med det handlar inte

om att försöka standardisera dem. – Det finns inte en standardarkitektur, alla OEM:er gör olika beroende på vad de vill ha för funktioner. Exempelvis kan man ha fem kameror och en radar eller fyra radar och en kamera. Dessutom finns en spännvidd inom varje kategori av sensorer vad gäller räckvidd, upplösning, synfält plus att vissa tillämpningar kräver lidar. AVCC börjar som sagt på en hög nivå med blocken i systemkretsen men det är inget som säger att det stannar där. – Det kan finnas en poäng med att standardisera gränssnittet till sensorerna och vilken prestanda de ska ha men idag sköts det genom konkurrens på marknaden, säger Giuseppe Rosso. Ytterligare två arbetsgrupper som håller på att formeras

ska titta på cybersäkerhet och mjukvaran. – Gruppen för cybersäkerhet ska börja med att inventera dagens landskap för att ta reda på vilka luckor det finns. De ska presentera de första resultaten under tredje kvartalet. – Tanken med den andra arbetsgruppen är att titta på vad som finns tillgängligt idag, som Autosar. P L A N E N Ä R att försöka definiera ett standardgränssnitt så att det blir enklare att integrera mjukvarukomponenter från olika leverantörer. Andra intressanta områden är de neurala nätverk som används för AI liksom hur bilen kommunicerar med omgivningen och med molnet.

PER HENRICSSON per@etn.se

Discover Our Product Portfolio ▪ Photodiodes ▪ IR Components ▪ Laser Modules ▪ Laser Diodes

▪ Fiber Optics ▪ Laser Optics ▪ Motion Control

www.lasercomponents.se 2020_LCN_Ad-Portfolio_185x135.indd 1



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

26.10.2020 10:07:49

13


TEMA: FORDON

MOBILEYE: Draghjälp från Intel

I

sraeliska Mobileye – ägd av Intel sedan 2017 – var väletab­ lerad ledande leverantör av förar­assistans innan maskin­ inlärd bildanalys stal scenen. Den aktuella MIPS-baserade kretsfamiljen heter EyeQ. ­Version 5 ska finnas i massvolym i år. I Mobileyes plattform ingår mycket mer än bara beräknings­ kraft – allt från kamera till crowdsourcad lidarkarta. Egen radar och lidar byggda enligt nytt tänk ska släppas år 2025, den senare på Intels kiselfotonik. n

Mobileye vill ha trippelredundant lösning – den tar plats.

Aktuella självkö Här är de hårdvaruplattformar som just nu erbjuds för de som försöker utveckla oövervakad självkörning.

Nvidias grafikkretsar blev neuronkretsar.

NVIDIA: Kom först på banan

N

är ambitionsnivån för förarassistans under 10-talet skruvades upp till oövervakad körning gick beställningarna på utvecklingsplattformar till amerikanska Nvidia. Företagets grafikkärnor var utmärkta acceleratorer för de så kallade artificiella neuronnät som tycks vara en nyckel till självkörning. År 2015 annonserade Nvidia en komplett självkörningsdator kallad Drive, som fortsatt att uppgraderas med nya systemkretsar och grafikprocessorer, båda alltmer neuronnätsanpassade. Drive levereras med färdiga algoritmer och funktioner som kunden kan arbeta vidare med. Elakt kan man säga att misslyckandena under 10-talet berodde på att Nvidia Drive inte levererade. Men Nvidia är i hög grad kvar i matchen.  n

14

U

nder slutet av 10-talet sjönk bilbranschen ner i depression allteftersom utlovade premiärdatum för oövervakad självkörning passerades ett efter ett. Endast amerikanska Waymo har tagit oövervakad självkörning i skarp drift. Men bara lokalt i Phoenix där taxibilarna efter långa tester nu i det närmaste kan rulla i sin egna hjulspår.

Men ingen har gett upp. Här är aktuella kompletta plattformar – hårdvara – som erbjuds. Till denna hårdvara adderas därefter mjukvara av biltillverkarna själva eller aktörer som svenska Veoneers dotter­ bolag Arriver. Utöver dessa kompletta plattformar finns ytterligare komponenter och ompaketeringar för självkörning. Som

exempel finns FPGA:er i Xilinx familj Zynq UltraScale+ som kan göra diverse styrkelyft i självkörningsdatorer. Och ZF har en modulär plattform baserad på Nvidia Drive – där bland annat nämnda Zynq UltraScale+ kan pluggas in. Här listar vi enbart hyfsat kompletta självkörningsdatorer. JAN TÅNGRING jan@etn.se

NXP: Fransk kärna i holländsk hjärna

Europeisk hårdvara för självkörning.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


TEMA: FORDON

TESLA: Hemlagat men du får smaka

E

fter att tidigare ha använt Mobileye växlade Tesla till en egenutvecklad självkörnings­ dator med egen systemkrets som installeras i bolagets samtliga fordon oavsett om kunden är intresserad. Allt är utvecklat för eget bruk men Tesla har deklarerat sig villigt att licensera ut den. Om Tesla till slut lyckas få till sin egen självkörning på plattformen – vd Elon Musk har gång på gång sagt att den ska vara klar ”snart” – kan detta förstås bli en bästsäljare. n

Mobilprocessor vill köra bil.

Notera symmetrin – offrar halva kapaciteten på redundans.

örningsdatorer HUAWEI: Den första kinesiska

E

Rädsla för USA-bojkotten kräver egen hårdvara.

B

land de hårdvaruplattformar som erbjuds för autonoma fordon finns ett nederländskt erbjudande – Bluebox från NXP. Den senaste versionen släpptes i januari i år. Styrbesluten tas av en 2,2 GHz-processor med sexton Cortex A72-kärnor – mobiltelefonkärnor av årsmodell 2016 – i en processor kallad Layerscape 2. Också bildfångst hanteras av NXP-processorer, liksom cybersäkerhet, nätverk och den systemövervakning som krävs för att ge plattformen säkerhetsklassificering enligt Asil D. Bildtolkningen sker i Coolidge som är tredje generationen av en parallellprocessor kallad MPPA från franska Kalray. Coolidge sitter i ett PCI Expresskort. I samma uttag satt fram till 2018 ett Nvidia-kort. Så det franska kortet har inte en



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

n miljard dollar ska kinesiska Huawei investera i utveckling av självkörningsteknik, meddelade bolaget den 13 april. USA bromsar Kinas elektronikutveckling och landet behöver oberoende. Huawei har redan en svit neuronkretsar, Ascend, i alla storlekar, där modellen Ascend 310 – 8 watt och 16 åttabitars-teraops – redan använts i självkörande fordonsprototyper. Huvudprocessorn blir ett spännande val – vad sägs om en Risc V? n

given plats i Bluebox. Å andra sidan äger NXP 9,95 procent av Kalray sedan 2019. Kalray kallar Coolidge för en perceptionsaccelerator. Den består av 80 VLIW-kärnor i ett nätverk, var och en med en egen privat neuronkärna. Det är en komplex arkitektur att programmera så kod och synk hanteras av en kodgenerator medan utvecklaren använder standardverktyg. Kalray påpekar att Coolidge inte bara kan göra bildtolkning utan även path planning och prediktering. Det är en PCI Express­ ansluten accelerator – hur den i slutänden används är upp till den som programmerar Bluebox. Biltillverkare från Japan, Sydkorea, Tyskland. Frankrike och USA har testat eller testar Bluebox, och den är kompatibel med de kinesiska och japanska mjukvaruekosystemen Apollo

respektive Autoware. Kan Coolidge konkurrera med Nvidia i prestanda? Jo, det går utmärkt bra för Coolidge i benchmarks på verkliga neuronnät som Resnet, Squeezenet och Googlenet. I alla fall i Kalrays egna presentationer – sånt måste alltid tas med en nypa salt. 50 teraops är den prestanda som Kalray uppger för Coolidge på 20 watt – att jämföra med 30 teraops som Nvidia anger för sin 12 nm-processor Xavier i 20 watt. Notera dock att det är notoriskt vanskligt att jämföra det teoretiska maxmåttet teraops. Coolidge i 16 nm ska efterföljas av Dolomite i 12 eller 7 nm. Kalrays processorer används även i datacenter bland annat i smarta SSD-diskar. Den blir också accelerator i en superdator som byggs av europeiska komponenter år 2023 eller 2024. n

QUALCOMM: Med svensk mjukvara

A

merikanska Qualcomm filade på sin marknads­ dominerande mobilprocessorfamilj Snapdragon och skapade Snapdragon Ride. Den presenterades i januari 2020. Ett år senare blev svenska Veoneer exklusiv partner i ett gemensamt projekt via dotterbolaget Arriver som komplette­ rar Qualcomms hårdvara med Veoneers mjukvara. Precis när detta magasin skulle skickas till tryckeriet ­meddelade Arriver att det porterat sina första funktioner till Ride: LSS (körfältsassistans), FCW (framåtkollisionsvarning) och AEB (automatisk nödbroms). De kan finnas i fordon år 2023. Arriver har lärt Ride att ringa in körbar yta, att detektera vägkanter och körfältsmarkeringar, och att skilja mellan olika objekt i trafikmiljön. Nästa generation neuronnät är femtio gånger större och kommer att minska andelen misstolkade kamerabilder till i bästa fall en femtiondel, noterar Arriver, och spekulerar att det lyftet kanske kommer att ta dem över tröskeln till oövervakad självkörning. En kommande Qualcomm Ride ska tillverkas i 5 nm med en prestanda på 700 teraops och i 130 watt. n

SAMSUNG: Bröt loppet

S

amsung presenterade platt­ formen Drvline i januari 2018 men den upplöstes knappt två år senare. Den välkända sydkoreanska mobilprocessor­ tillverkaren hade gjort en stor investering i uppköp och samarbeten och försökte lansera en modulär öppen plattform. n

15


TEMA: FORDON

Svenska Terranet väcker nyfikenhet med en fordonssensor som sägs utklassa konkurrensen. Vi har talat med uppfinnaren Dirk Smits.

T

erranet grundades i Lund 2004 och har flera affärsidéer. Men sedan 2019 är huvudspåret en helt ny typ av 3D-sensor kallad Voxelflow. Den ska kunna ge fordon en magnitud snabbare reaktionstid än dagens sensorlösningar – se faktaruta nedan. Hollandsfödde amerikanen Dirk Smits är uppfinnaren bakom sensorn. Tillämpningen är säkerhet snarare än självkörning. Voxel­flow skulle kunna varna för ­plötsligt uppdykande hinder. I en självkörande bil kan lidar- och kamerabaserade system gärna få fortsätta sköta själva självkörningen.

S Ä K E R S TA D S T R A F I K vore en natur­lig tillämpning. Typexemp­ let är att upptäcka ett barn som springer fram mellan två parkerade bilar.

Därför hamnade hans FAKTA

Voxelflow Precis som en lidar kartlägger Voxelflow omgivningen genom att spreja den med ­laserpulser. 3D-kartan utgörs av de prickar där laserpulserna träffar föremål och terräng. Men där lidarn bestämmer punkternas koordina­ ter genom att mäta studstiden, filmar Voxelflow istället målområdet med tre kameror. Exakt samtidigt ser kamerorna en ny prick dyka upp. De rapporterar i vilken xy-koordinat i det egna synfältet som punkten syns. Därefter bestäms punktens verkliga xyz-koordinat med hjälp av grundläggande geometri – triangulering – från de tre xy-koordinaterna. En Voxelflow-sensor byggs av standard­ komponenter. Terranets bidrag är systemlösning och mjukvara. Det är dock inga vanliga kameror, utan hän­ delsekameror. Sådana levererar inte en sekvens 2D-bilder. De rapporterar en enda bildpunkt i taget – det sker när den förändras. Varje bildelement är oberoende och rappor­ terar själv när den passerar sin tröskel. En modern händelsekamera kan spruta ur sig en miljon ­koordinater per sekund. Detta förklarar Voxel­ flows korta reaktionstid.

16

Dirk Smits adderar därefter ytterligare en rad knep för att exempelvis beräkna punkternas ­hastighet och rörelseriktning – det finns 30 patent på tekniken. Ytterligare lösningar handlar om steget från ett 3D-punktmoln till slutsatsen att ett hinder dykt upp på vägen. Voxelflow är av rent fysiska skäl bättre på djup­ upplösning än lidar. Dirk Smits förklarar varför. Ljuset färdas en fot (30 cm) på en miljarddels se­ kund. Samtidigt tickar en cpu i storleksordningen en miljard gånger sekund. Det betyder att en skillnad i studstid på en fot bara motsvarar ett fåtal klockcykler. En lidar ­hinner helt enkelt inte med att ha en djupupp­ lösning mycket bättre än en fot. Apples lidar i Iphone mäter noggrannare än så. Men den fuskar. Den skickar ut tusentals pulser i samma riktning och räknar ut ett medelvärde. Detta höjer djupupplösningen 30 gånger för tusen pulser (roten ur tusen). Det här betyder att Voxelflow är flera magnituder effektivare än en lidar på att krama information ur sina ljuspulser. Vissa lidarsensorer skickar ut en kontinuerlig frekvensmodulerad våg. Också det motsvarar medelvärdesberäkningar, enligt Dirk Smits.

Är Voxelflow samma teknik som 3D-kameran Xbox Kinect? Principen är liknande. Men Kinect krävde en extremt rigid montering – två kameror med en titanstav mellan sig. Det kan fungera i ett rum hemma, men inte i fordon, på grund av tempe­ raturväxlingarna om inte annat. – Vårt system med tre kameror kräver ingen rigid montering alls. Vi skulle i princip kunna ­montera kamerorna på varsin drönare och trianguleringen skulle fungera ändå. Voxelflow i jämförelse med radar? – Radar fungerar bra på objekt som reflekterar radarsignalen. Men den har lång våglängd. Världens största teleskop – 500 meter – har lägre upplösning än en mobilkamera. Voxelflow i jämförelse med AI-bildigenkänning? Den omsätter extrema datavolymer och kräver tunga beräkningar, vilket leder till att den i slutänden tar en halv sekund på sig att leverera en klassificering. – De kör omkring med serverfarmar i bak­ luckan. Det är därför de använder minivans.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


Dirk Smits är veteran i Kiseldalen och expert på optoteknik.

KASPER SMITS

TEMA: FORDON I slutänden ska Voxelflow kunna kapa en halv sekund från reaktionstiden jämfört med dagens sensorlösningar. Det motsvarar sju meter i 50 km/h. En prototyp demonstrerades senast i februari med en annan tillämpning. Voxelflow användes för att uppdatera Mercedez-Benz realtidskarta Live Map, som låter bilar i närheten berätta för varandra om risker som uppstår i trafikmiljön omkring dem. Sveriges välkända trafiksäkerhetsrykte var orsaken till att Dirk Smits valde att ta sin teknik till ett litet svenskt bolag‚ trots att han själv bor i Silicon Valley – världens elektronikcentrum. Svenskar där hjälpte övertyga honom. – USA bryr sig inte alls om säkerhet på samma sätt som Sverige och Europa. Det är likadant med vapenlagarna. Visionen är att hundraprocentigt kunna garantera att ett fordon inte kör på någon i stadstrafik. Ett svenskt bolag skulle kunna marknadsföra konceptet – och bli trott. – Kinesiska föräldrar köper inte kinesiskt barnmat, utan Nestlé, på grund av dess rykte.

Ett förtroende av det slaget är svårt att vinna. – I hela Europa tas säkerhet på allvar på ett annat sätt. Paris, Bryssel, Göteborg – majoriteten vill inte ens ha bilar i städerna! D E T L ÅT E R I O C H F Ö R S I G som ett problem för en fordonsunderleverantör, men Dirk Smits ser istället en möjlighet. Även stadskärnor som är byggda för människor kommer att behöva trängas med en och annan bil. – Aktiv säkerhet är en stor möjlighet för elektriska fordon. De skulle kunna rulla runt bland skolbarn. En sån bil måste verkligen vara pålitlig. Drömmen vore att europeiska städer började kräva företagets sensor i stadstrafik. När Terranet blev partner arbetade bolaget redan med trafiksäkerhet, bland annat med att varna fotgängare trådlöst via deras mobiler. – Men Terranet hade problem med specialfall och insåg att jag hade en komplett lösning. Dirk Smits har 13–14 års erfarenhet inom bland annat optisk laserteknik. Han jobbade med det på Samsung under andra halvan

av 10-talet. Han är fysikutbildad ingenjör med många patent, flertalet inom optoteknik. Intel, LSI, IDT och National Semiconductor är tidigare arbetsgivare. Han har också grundat eller varit rådgivare för flera nyföretag på teknikområdet. Terranet jobbar just nu med att väcka intresse för sensorn i fordonsindustrin. Det är svårt att utmana AI-bildtolkning, som är starkt etablerat. Så upp till bevis är det som gäller nu. – Autonoma fordon ligger åratal in i framtiden. Men aktiv säkerhet har redan standardbilar av idag ett behov av. Elbilar är rätt plattform för självkörning, tror Dirk Smits. Smidiga elbilar är klart mer lättarbetade för aktiv säkerhet. – Deras elektromekanik har en responsivitet på millisekunder. En säker självkörande elbil är ju dessutom klimatvänlig, påpekar Dirk Smits. Tänk på Greta Tunberg. Hon har gett Sverige ett rykte om sig att ta klimatet på allvar. Så en teknik som kombinerar säkerhet och klimat ska självklart paketeras som svensk! JAN TÅNGRING jan@etn.se

supersensor i Sverige FAKTA

Eventkameror

Det svenska säkerhetsryktet – vi kan lova full säkerhet och bli trodda.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

Eventkameror används för att fånga snabba förlopp eller händelser i låg belysning. De är bättre än kameror för vissa tillämpningar inom bland annat robotseende. Schweiziska forskare demonstrerar reaktionssnabba drö­ nare som använder eventkameror, utan laser. Nackdelen är att de fortfarande är dyra, samtidigt som vanliga kameror blir allt snab­ bare och bandbredd och databehandling blir allt billigare. Den prototyp som Terranet demonstre­ rade med Mercedes i februari använder en eventkamera med 1280 x 720 punkter från franska Prophesee. – Den släpptes i fjol och är av världs­ klass – ett stort framsteg för tekniken – ett genombrott. Fler händelsekameror är på gång. Vilken Terranet kommer att fastna för till slut får framtiden utvisa. Några aktuella tillverkare är Samsung, Sony, Inivation och Celepixel. Det kommande numret av Elektronik­ tidningen kommer att ha en översikt över eventkameror. Det är en gammal teknik men det är inte bara Terranet som hoppas att de kan stå inför ett bredare genomslag nu.

17


ANNONS  INNEHÅLL FRÅN

Think Custom SoC. Think Socionext. 40 års erfarenhet från början till slut – du kan lita på oss

Socionext är en ledande global leverantör av systemchipslösningar med över 40 års erfarenhet. Faktiskt så är vårt namn SOCIONEXT en återspegling av vårt fokus på specialanpassade systemchip för vår tids modernaste och dynamiska tillämpningar inom bilindustrin samt tillverknings- och nätverksmiljöer. Vårt fokus är att tillhandahålla innovativa produkter och lösningar för situationer som kräver avancerade processteknologier med utmanande komplexitet och som har krävande prestandakrav. Dessa utmanande och komplexa tilllämpningar behöver specialanpassade systemchip. Varför? Många företag som designar produkter har inte lyxen att kunna ha en intern designavdelning för tillämpningsspecifika chip. Men när det inte går att få tag i rätt standardkomponenter så är lösningen ett specialanpassat chip.

www.eu.socionext.com

Så vad är skillnaden mellan tillämpningsspecifika integrerade kretsar och specialanpassade systemchip? Konstruktionsspecifikationerna, chipinnehåll samt gränssnitt och designansvar mellan kunden och chipleverantören är de viktigaste faktorerna att ta med i beräkningen. Med traditionella ASIC (tillämpningsspecifika integrerade kretsar) så ansvarar kunden för chipdesignen, baserat på teknologiska resurser som tillhandahålls av chipleverantören. Designen levereras till leverantören i form av en specifik teknologisk beskrivning på styrnivå (nätlista) eller som upphöjd beskrivning på mjukvarunivå. Chipleverantören tar sedan hand om att göra om kundens design till ett fysiskt chip, inklusive förpackning och kontroll av slutprodukten. Varje part måste ta ansvar för sin del i den övergripande konstruktionen. En ASIC innehåller ofta flera olika makro-block av immateriella rättigheter (IP-block) som tillhandahålls av chipsäljaren, men inkluderar inte nödvändigtvis någon särskild CPU-funktionalitet. En systemchipslösning (som namnet avslöjar) är baserat runt en CPU eller flera CPU-delsystem och agerar som det centrala styrelementet i det slutgiltiga systemet. Förutom att agera som CPU eller CPU:er så kommer systemchipet också att innehålla en mängd olika behandlingsenheter så som ISP, DSP eller GPU, samt andra särskilda

ASIC

Custom

SoC

ASIC or Custom SoC – What’s the difference? Think Custom SoC. Think Socionext. IP-block för funktioner så som externa höghastighetsgränssnitt. För att designa en ASIC så måste kunderna antingen ha ett särskilt internt chipdesignteam eller åtminstone interna experter som kan samarbeta med en extern designpartner. Detta kan vara svårt att motivera då den mängd av specialanpassade designer som krävs är begränsad. Som jämförelse så tillhandahåller metoden med specialanpassade systemchip ytterligare alternativ, genom att chipleverantören axlar en större del av designansvaret. Detta kan variera från en plattformsbaserad metod (där leverantören erbjuder förhandskontrollerade delsystem) till en metod där leverantören tar fullt ansvar för hela designprocessen. Våra fokuserade tillämpningar är särskilt relevanta för specialanpassade systemchip.


Specialanpassade systemchip för bilindustrin Bilindustrin håller på att röra sig mot självkörande fordon och en stor förändring när det gäller deras design. Infotainmentsystem i fordonet och avancerade förarstödsystem slås ihop för att förbättra körupplevelsen samtidigt som säkerheten höjs. Framtidens bil kommer att förena en mängd olika sensorteknologier så som kameror, radar, LiDAR och ultraljud vilket kommer

att kräva att en enorm mängd data genereras. Att uppnå dessa höga nivåer av prestanda och integration samtidigt som man minimerar chipstorlek, kostnad och strömförbrukning kommer att öppna upp nya möjligheter till anpassning vilket i sin tur kan vara det enda alternativet för att kunna uppnå kraven för dessa designmål.

Building Complex Automotive Systems? Think Custom SoC. Think Socionext.

Specialanpassade systemchip för sakernas internet och industri 4.0 Utmaningar från nätverksarbete och databehandling till maskinseende är bara några av de komplexa tillämpningar som behöver hanteras inom industrimiljön, speciellt med tanke på den stora mängd av olika kommunikationsstandarder som har antagits. Förmågan att kunna hantera stora mängder data när man är i framkant av utvecklingen blir

allt viktigare då kravet på nätverk och databehandling för dataseende och bildigenkänning utan något mänskligt ingripande växer. Här så har Socionext utvecklat en mängd olika lösningar vilka förenklar utvecklingen av industri 4.0-utrustning så som skydd av immateriella rättigheter, funktionell säkerhet och livscykelförvaltning

Industry 4.0 Application? Think Custom SoC. Think Socionext.

Specialanpassade systemchip för nätverk Socionext har en mångårig erfarenhet av toppmoderna specialanpassade systemchip för tillämpningar inom optisk nätverkstransport, och tillhandahöll marknaden med världens första 100G-, 200G- och 400G-chipssatser, vilka revolutionerade telekommunikationen. Med införandet av 5G så kan den breda kompetensen användas för nya förbättringar vilket ger bättre lösningar och att man kan övervinna nuvarande begränsningar och driva framåt gränserna för 5G för nya, bredare nätverkssystem. De krav som 5G ställer på höga datahastigheter med låg latens samt

nya funktionsuppsättningar har inneburit att överföring av data med hjälp av små enheter och moduler i konventionella lösningar med systemchip som inte är specialanpassade ofrånkomligen har lett till en dramatisk ökning av strömförbrukningen. Med hjälp av Socionexts intelligens så kan dock användningen av specialanpassade systemchip erbjuda enorma fördelar till systemlösningar då det möjliggör optimerade, komplexa konstruktioner med hög prestanda samtidigt som de har låg strömförbrukning och inte tar mycket plats.

Fördelarna med specialanpassade systemchip Specialanpassade systemchip ger kunderna möjligheten att få tillgång till deras egna specialdesignade chip med en minimal designinsats och minimala resurser från deras sida, till och med utan intern expertis. Socionext är världens näst största fabless-leverantör av specialanpassade

systemchip, och kan därför ta itu med de allra mest komplexa designutmaningarna för specialanpassade systemchip, baserat på den absolut senaste halvledarteknologin. Med 40 års erfarenhet och innovation från början till slut så kan du garanterat lita på oss.

Designing a 5G Network? Think Custom SoC. Think Socionext.

Socionext´s Custom SoCs

The Benefits Think Custom SoC. Think Socionext.


FORSKNING: IoT

PE R

R TA T

EX

Mångsidig sensorlåda för smar IKEL

Av Zhongjun Ni, Yu Liu, ­Magnus Karlsson och ­Shaofang Gong, Institutionen för teknik och naturvetenskap, Linköpings universitet, Campus Norrköping

Zhongjun Ni

är doktorand i kommunikations­ elektronik vid Linköpings ­universitet. Han forskar om smarta digitaliseringslösningar för historiska byggnader med syftet att spara ­energi medan bevara kulturarvet.

Yu Liu

är doktorand i kommunikations­ elektronik vid Linköpings ­universitet. Han forskar om moln-baserad IoTlösningar inklusive inbyggda system och trådlösa ­sensornätverk.

O

lika tekniska lösningar för sakernas internet (IoT), artificiell intelligens (AI) och molntjänster har funnits länge, däremot är verkligt tekno­ logidrivna applikationer med stor produk­ tionsvolym fortfarande ovanliga. Det är i stället behovsbaserad innovation som driver digitaliseringsprocessen i olika typer av pro­ dukter och tjänster. Samtidigt är tid till marknaden, personlig integritet, nätverkssäkerhet och låg total­ kostnad desto viktigare. Denna typ av be­ hovsdrivna applikationer kräver en öppen och flexibel arkitektur vad gäller både hård­ vara och programvara eftersom olika kunder har så olika krav. Dessutom måste det vara smidigt att uppdatera alla hårdvaruenheter. S O M E N D E L AV P R O J E K T E T ”Digitaliserings­ ramverk för energioptimering och smart underhåll av historiska byggnader” [1] har det vid Linköpings universitet utvecklats en molnansluten sensorlåda med en edgeplattform och sensorer för smarta digitali­ seringstillämpningar. Sensorlådan kan an­

Magnus Karlsson

är biträdande ­professor i kommunikationselektronik vid Linköpings universitet. Hans forskning omfattar elektroniksystemdesign och konstruktion, antennteknik, radio front-end design och trådlös kommunikation.

20

vändas för att samla in klimatdata inomhus, såsom CO2 halt, koncentration av dammpar­ tiklar, luftkvalitet, vibration, temperatur och luftfuktighet. Projektet startade år 2020 och löper på fyra år. Det är ett samarbete mellan Linkö­ pings universitet – Campus Norrköping, Uppsala universitet – Campus Gotland, forskningsinstitutet Rise i Linköping och Norrevo fastigheter i Norrköping. Energi­ myndigheten och Norrevo stöttar projektet inom ramen för programmet Spara och Be­ vara [2]. S E N S O R L Å D A N K A N ÄV E N A N VÄ N D A S för and­ra digitaliseringsändamål eftersom sen­ sorer och ställdon lätt kan bytas ut. Enheten har stöd för uppkoppling till molnet via Wi-Fi eller 4G/5G-nätverk. Vår egenutvecklade sensorlåda med en inbyggd edge-plattform kan användas för att skapa smarta applikationer med data från alla möjliga sensorer, även kameror om det behövs. Sensorlådan kan användas som en fristående enhet eller som del i ett annat

Shaofang Gong

är professor i kommunikations­ elektronik vid Linköpings universitet. Han forskar primärt om trådlös data­överföring med höga hastig­ heter, trådlösa sensornätverk för sakernas internet och metodik för digitaliserings­ lösningar.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


FORSKNING: IoT

ta digitaliseringstillämpningar kortet hanteras via SPI-gränssnittet, medan kommunikation mellan mikrodatorkortet och molnet sker antingen via ett Wi-Fi eller 4G/5G-nätverk.

Mätresultat från CO2-sensorn och luftkvalitetssensorn (skadliga gaser bortsett från CO2) placerade i ett kontor under sju dagar.

större system. Syftet är att skapa en virtu­ ell sak (V. Thing), en så kallad digital tvilling som är en digital kopia av den riktiga saken (Thing). Varje digital tvillings nödvändiga parametrar kan bestämmas enbart med in­ samlade sensordata. De digitala tvillingarna sparas i en databas antingen i edge-plattfor­ men för att värna om personlig integritet el­ ler i ett offentligt moln som Microsoft Azure vilket ger tillgång till mer beräkningskapaci­ tet. Data i de bägge databaserna kan också synkroniseras mellan edge-plattformen och molnet med partitionering beroende på prioritering i funktionalitet, sekretess och datahastighet. AI för smarta applikationer kan sedan utvecklas med maskininlärnings­ metoder i molnet. Resultat från sensorlådan visar att inom­ husklimatet kan kvantitativt korreleras med mänskliga aktiviteter. Halterna av koldioxid och andra föroreningar i luften i kontoret är betydligt lägre vid distansarbete än när någon jobbar som vanligt i kontoret. Sen­ sorlådor har nu placerats i tre historiska byggnader i Norrköping, dvs. Stadsteater,

Stadsmuseum och Hörsalen, och samlar in data kontinuerligt. Insamlade data laddas regelbundet upp i en molndatabas via edgeplattformen. AI kommer att skapas med ma­ skininlärning baserat på denna data. I S V E R I G E A N VÄ N D S många historiska bygg­ nader för olika offentliga aktiviteter. Därför är det viktigt att ta hänsyn till både mänsklig komfort och energieffektivitet förutom att bevara dem. Kontinuerlig övervakning av in­ omhusklimatet gör det lättare att ta hänsyn till mänsklig komfort och användarnas bete­ ende, vid styrning av värme, ventilation och luftkonditionering. Det övergripande målet är att nå optimal energieffektivitet med hän­ syn till aktuell användning. För edge-plattformen har vi använt Ar­ duino Uno med ATmega328 som ett mikro­ kontrollerkort, vilket är anslutet till sensorer, ställdon och ett Raspberry Pi Compute Mo­ dule 3+ mikrodatorkort. Mikrodatorkortet utför edge-beräkningar och synkroniserar data med molnet. Datakommunikation mellan mikrokontroller- och mikrodator­

VÅ R T S LU TG I L LT I G A M Å L är en molnbaserad lösning baserad på IoT och AI-teknologi för att på ett energieffektivt sätt kunna bevara kulturhistoriska byggnader. Nuvarande re­ sultat visar att plattformen kan samla in och lagra nödvändig data i molnet, och digitala tvillingar skapade med denna data utgör fullvärdiga digitala replikor. Dessa modeller kan sedan matas med realtidsdata från sen­ sorna för att övervaka och undersöka bygg­ nadens status eller studera olika tänkbara scenarion. Än mer intressant i det längre perspek­ tivet är att AI-modeller kan tränas för olika autonoma digitala funktioner som anomali­ detektering, prediktering av behov på grund av männsklig närvaro för att nämna några. Sammantaget möjliggör det autonom styr­ ning och kontroll av kulturhistoriska bygg­ nader där hänsyn även tas till användning och energieffektivitet.  n

LÄNKAR [1] http://www.sparaochbevara. se/forsknings­programmet/ digitaliseringsramverkfor-energi­optimeringoch-smart-underhall-avhistoriska-byggnader/ [2] http://www.sparaochbevara.se/

Figuren visar programvaruarkitekturer för mikrokontroller- respektive mikrodatorkortet. Mer detaljerad information kan erhållas från artikelförfattarna på begäran.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

21


TEMA: FORDON

Av Philip Johnston, Trackwise

IKEL

et kan se ut som en enkel uppgift att göra en batteripack till en el­ bil. Det sitter ju redan ett batteri i bilarna, är det inte bara att skala upp det? Tyvärr är kravet på effekt och spän­ ningsnivåer betydligt högre vilket kräver batterier med mycket högre energidensitet. Dessutom är det ont om utrymmer så bat­ terimodulen måste vara så liten som möjligt. Ta Teslas batteripaket på 85 kW som exem­ pel. Det består av 16 moduler som var och en innehåller 404 stycken cylindriska celler av typen 18650. Det är förbindningarna mellan dessa som skapar batteripacken. En egenhet med battericeller är att ke­ min gör att de inte blir helt identiska. För att få ut det mesta ur varje cell och i slutändan ur hela batteripacken eller modulen måste man ha detaljerad övervakning i form av ett BMS-system (Battery Management System) som kontinuerligt övervakar parametrar som laddstatus, hälsa, funktion, temperatur och spänning. Lastbalansering tar hand om skillnader mellan olika celler i batteripacken. Man behöver också säkerhetsfunktioner som kan plocka bort celler om de uppvisar tecken på fel eller dålig prestanda.

PE R

R TA T

EX

Långa flexkort ersätter kablar i bilens batterisystem D Philip Johnston började på Trackwise 1999, året därpå köpte han företaget. Omsättningen har stadigt ökat och 2018 börsnoterades det. Philip har utvecklat och patenterat tekniken för att göra långa flexkort kallad Improved Harness Technology.

Att sätta ihop cellerna med tillhörande sensorer på varje cell och sedan koppla ihop dem innebär en rad utmaningar. Först finns den praktiska aspekten att på ett tidseffektivt sätt koppla ihop hundratals celler. Det behövs också mekanismer för att på ett säkert sätt isolera cellernas terminaler från varandra och den omgivande kapslingen. Dessutom måste det isolerande materialet och sensorerna pla­ ceras nära varje cell. Mätdata från sensorerna kan skickas till en central BMS men det inne­ bär ytterligare ledningsdragning mellan cel­ lerna, i modulen och i packen. E N LÖ S N I N G S O M V I N N E R allt större accep­ tans är att skapa distribuerade system med sensor, styrkrets och algoritmer för varje cell. Lösningen medför dock begränsningar för

de automatiska metoder som används för att koppla ihop cellerna. En lösning som tillfredsställer både ut­ rymmes- och viktkraven samtidigt som den gör det möjligt att skapa distribuerade BMSsystem är att använda flexkort utan begräns­ ningar i längd som IHT, Improved Harness Technology, från Trackwise. Komponenter för att mäta spänning, ström och temperatur i cellen kan monteras på flexkortet nära anslutningarna. Dessutom bidrar lösningen till att förbättra isolationen mellan cellerna. Går man upp till nästa nivå kan man til�­ lämpa samma lösning där med sensorer och styrkretsar på flexkortet som dessutom bi­ drar till att isolera modulerna från varandra. Flexkort har länge varit populära hos ut­ vecklarna, det gäller både för industrielek­ tronik och för konsumentprodukter. Korten uppskattas för sin förmåga att spara vikt, storlek och kostnad i kombination med sin tillförlitlighet och elektriska prestanda. Da­ gens tillverkningsmetoder har dock begrän­ sat längden till cirka 600 mm vilket gjort att de mest används i mindre produkter som kame­ ror, mobiltelefoner, skrivare, instrumentpane­ ler, styrsystem och medicinsk utrustning. IHT har förändrat spelplanen genom att göra det möjligt att tillverka kort av obegränsad längd vilket öppnat upp för helt nya tillämpningar. Det handlar bland annat om personbilar och flygplan som får allt fler elektroniksystem där flexkort kan ersätta traditionellt kablage. FÖRDELARNA ÄR:

Figur 1. Utdrag ur “Automotive Batteries 101” av professor David Greenwood, Advanced Propulsion Systems, (WMG, University of Warwick).

22

• En viktminskning med upp till 75 procent. • Tjockleken kan vara så lite som 50 µm vilket gör att man kan ersätta en kabelbunt med en platt lösning. Att den är så tunn gör att den kan fästas på insidan av karossen eller dras i håligheter.

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


TEMA: FORDON

Figur 2. Med flexkretsar som Improved Harness Technology går det att koppla samman celler till moduler och att koppla ihop moduler till ­kompletta batteripack för exempelvis elfordon.

• Det finns mycket kunskap om hur man konstruerar mönsterkort inklusive hur man tacklar läckresistans, strökapacitans och jordplan. Dessa metoder är fullt tillämp­ bara på flexkort där man kan ha jordplan under men också över ledarna för att styra impedansen. Dessutom tillverkas ledarna med mycket snäva toleranser både vad gäl­ ler placering och storlek Det handlar om mikrometernivå vilket bäddar för bra EMCegenskaper och bra repeterbarhet. • Flexkort kan sänka kostnaden, särskilt un­ der monteringen, eftersom ledarna är fixe­ rade och alla exemplar ser likadana ut vilket minskar risken för att anslutningen blir fel. ÄV E N O M F O K U S för de längre flexkorten handlat om passiva förbindningar, att er­ sätta kablage, ger möjligheten att montera komponenter på dem en sätt att skapa ett ”aktivt kablage”. Signalkonditionering och kommunikationsgränssnitt är två exempel där flexkort kan ge stora fördelar. Elektromagnetiska störningar (EMI) eller brus utgör en speciell utmaning i styrsystem. Motorrummet i en modern bil och fabriks­ golvet är klassiska exempel på miljöer med mycket störningar som är svåra för elektro­ nikkomponenter och -system. Bruset kan

komma från stora maskiner som startar och stannar eller från andra system som finns i närheten. Det kan också alstras internt, från exempelvis klockan till styrkretsen som ska­ par rf-signaler. Även systemet som kraftför­ sörjer styrkretsen kan generera brus. I och med att klockfrekvensen hela tiden ökar behövs lösningar för signalkonditio­ nering för att motverka störningarna. Dessa konkurrerar med andra funktioner om ut­ rymmet på kretskortet. Genom att använda flexkort kan funktioner för signalkonditio­ nering och isolering flyttas ut vilket frigör utrymme på kortet samtidigt som det sänker värmeutvecklingen. Det går också att sätta exempelvis ADomvandlare på korten vilket tillsammans med signalkonditionering gör flexkortet till ett delsystem samtidigt som det kortar vä­ gen som de analoga signalerna måste färdas och därmed ökar störtåligheten. I traditionellt kablage använder man sig av konfigurationer med partvinnade kablar och skärmade par för att öka motstånds­ kraften mot störningar. Har man ett kablage med många ledare kan man ha speciella ledare som ansluts till jord för att förbättra signal-till-brusförhållandet. De här konfigurationerna är enkla att åter­

Figur 3. Två ledare på ett flexkort.

Figur 4. Motsvarigheten till partvinnande ledare i flexkort.

skapa i flexkort och som beskrivet ovan leder precisionen och toleranserna till bättre EMCprestanda. Populära nätverksprotokoll kräver halv­ ledarkretsar mellan det fysiska lagret, eller kablaget, och processorn. Ta Ethernet som exempel, PHY-lagret är normalt implemen­ terade i en krets som gör arbetet. I Cat5-ka­ blar används så kallade ICM:er, Integrated Connector Modules, för signalkonditione­ ring vilket spar plats i PHY-modulen. Flexkort tar konceptet till en helt ny nivå ef­ tersom både kretsarna för signalkonditione­ ring och funktionaliteten kan integreras i ett aktivt kablage vilket frigör yta i styrenheten. n

NR JANUARI1 2021

Du håller Elektroniktidningen i handen!

Ses vi igen?

NR 3 MARS 2021

ELEKTRONIK

TIDNINGEN

SVER IGES ENDA

ELEK TRON MAG ASIN IKFÖR PROF FS

ETLIDEKNTINROGNEIKN

SVERIG ES ENDA ELEKTRONIKMAGAS IN S FÖR PROFF

NR 2 FEBRUARI 2021

SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FÖR PROFFS

TEMA: MOB IL- &

HAN TAR ID

DATAKO MMUNIK

ATIO N

É TILL FRAM

Mats Ande rsson har Huawei succéer svenska och Bluetest från satellitter på sitt cv. Ericsson, Nu enga minaler gera honom. Open RAN: /8–10 r

NÜRNBERG SÄNDE MÄSSAN ÖVER VÄRLDEN

www.etn.se/pren

ELEKTRONIK

TIDN INGE N

Öppnar gränssnittupp mobilnäte i n

VÄRLD

ER TA STÄD SMAR

OR VILL KTH-PROFESSA MATERIEN DIGITALISER

OCH LISERING TEMA: DIGITA

ERE RA KOS

SREKO

GÅNG

RD:

Icomera ger tågresenär snabbast er wifi

/12–14

PRE NUM

/16–17

TNA DSF RIT

laskan ny kod i plastf Ladda upp form till ett mobil­ så byter den vad som helst. till skal. Eller ett av de vildare är Projektet grammet i forskningspro s. /14–15 Digital Future

T! ETN .SE /PR

EN

201023_9

-6-Mill_EL

EKTID_S

E_Snipe.

indd 1 10/19/20

4:53 PM

STOCKH OLM:

Ett grafiskt gränssnitt för en teleprompter – det fick Elektroniktidningen veta allt om under ett av de zoom-möten som utgjorde årets digitala upplaga av Embedded World. /8–12

FÅR TRE ÅR

/12–13



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

METALL-PÅ-PLAST:

JLT MOBILE COMPUTERS:

Sunway gör den perfekta antennen

Siktar högre med egen mjukvara

/20–21

TILL:

g Högsta bety till Smartare m elektroniksyste PREN UMER ERA

/16–17

PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN 201023_9-6-Mill_ELEKTID_SE_Snipe.indd 1

10/19/20 4:53 PM

Testar att styra trafiken med realtidsdata /16–18

KOST NADS FRIT

REN T! ETN. SE/P

10/19/20

4:53 PM

d 1

SE_Snipe.ind

ill_ELEKTID_

201023_9-6-M

23


TEMA: FORDON

Hallsensorer för elektrifierade bilar B Med en examen som elektroingenjör i bagaget från högskolan ­Bonn-Rhein-Sieg i Nordrhein-Westfalen anställdes Edgar Schaefer som fältingenjör på Rutronik år 2018. Han fungerar som konsult och ger teknisk support, särskilt inom fordonselektronikområdet.

EX

vänder sensorn ett tröskelvärde för hög temperatur. Melexis sensor har PE R magnetfältsstyrkan. När detek­ dessutom säkerhetsmekanismer terat värde når över tröskeln gör som skyddar mot elektrostatisk sensorn en omkoppling. Melexis urladdning, omvänd polaritet MLX92241 är en sådan sensor. Den och termisk överbelastning. Och har integrerade blockerande kon­ så uppfyller den säkerhetskrav på densatorer vilket gör det möjligt att nivån ASIL A. bygga en lokal systemlösning som arbetar Linjära hallsensorer kan även mäta av­ direkt på kabelbunten utan kretskort, för att stånd och rotation. Då krävs en hallsensor till exempel avgöra om säkerhetsbältet är med linjär utsignal. Utöver att ange av/på fastspänt. matar de ut en analog signal som är pro­ De specifika tröskelvärdena för kopp­ portionell mot magnetfältets styrka. ADlingspunkterna lagras i EEPROM. Där lagras omvandlaren som digitaliserar signalen är även utgångspolaritet, Ioff-ström och tem­ integrerad antingen i MCU:n eller hallsen­ peraturkompensationskoefficient för det sorn. För att kunna styra andra komponen­ magnetiska materialet. Det sistnämnda vär­ ter matar MCU:n därefter ut en pulsbredds­ det används för att kompensera för perma­ modulerad signal (PWM) enligt protokollet nentmagneters egenskap att de försvagas i SENT. Några av de senaste generationens

IKEL

24

Av Edgar Schaefer, Rutronik

R TA T

ilar kan i allt större utsträckning ­styra sig själva och något som får det att hända är att de utrustas med allt fler sensorer. En av sensortyperna är hallsensorer, mag­ netfältsgivare baserade på halleffekten – att det uppstår en potentialskillnad i strömfö­ rande ledare i magnetfält, vinkelrätt mot strömmens riktning. De har flera fördelar mot sensorer baserade på andra mätprin­ ciper och dagens hallsensorer kan möta de höga krav som ställs i fordonssäkerhetsstan­ darden ISO 26262:2018. Hallspänningen är direkt proportionell mot styrkan på magnetfältet och tillsam­ mans med en permanentmagnet kan hallsensorer indirekt mäta många olika stor­ heter: rotation, hastighet, avstånd, tryck, vin­ kel, fyllnadsnivå, med mera. Mätningen sker utan beröring för alla de nyss uppräknade parametrarna. Det betyder att hallsensor inte slits och kan fortsätta att leverera pålitliga mätvärden även efter lång tid i drift. Enkla hallsensorer används ofta som omkopplare, till exempel i bältesspännen, vindrutetorkare och tändningslås. Då an­

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


TEMA: FORDON hallsensorer har PWM-gränssnitt och SENTgränssnitt inbyggda i själva sensorn. När man använder hallsensorer som bara kan detektera magnetfält vinkelräta mot chi­ pets plan, blir installationen ofta dyrare. En mer avancerad lösning kan integrera såväl flera stycken sensorer som signalbehandling och beräkningsfunktioner. Ofta eliminerar detta behovet av ytterligare komponenter och gör det möjligt att mäta ännu fler para­ metrar. Vertikala hallsensorer detekterar inte bara magnetfält vinkelräta mot strömmen utan även parallella mot strömmen eller mot chi­ pets plan. 2D-sensorer detekterar inte bara magnetfältets amplitud utan även dess rikt­ ning. Detta kan exempelvis utnyttjas för att bestämma motorns rotationsriktning. Ett exempel är Infineons hallsensor Xen­ siv TLE4988C som gör det möjligt att snabbt mäta kamaxelns position. En stor fördel för modultillverkare är att den minskar beroen­ det av back-biasmagneter baserade på säll­ synta jordartsmetaller – sensorn är optime­ rad för Fe-, SmCo- och NdFe-magneter. Vid automatisk kalibrering i fordon tas inte bara hänsyn till de ferromagnetiska hjulens och de magnetiska kodarnas toleranser, utan även till sensorns monteringstoleranser. Detta garanterar extremt exakta mätvärden i verkliga användningsmiljöer. TLE4988C an­ vänder en tennpläterad kapsling anpassad för tillämpningar på kamaxel (PG-SSO-3-52). Den har 3-wiregränssnitt och utökad mat­ nings- och utgångskapacitans – 220/1,8 nF – för högre EMC-robusthet. Infineons analoga vinkelsensor Xensiv TLE5501 baseras på TMR-teknik (tunnelmag­ netoresistivitet). Den har hög givarkänslig­ het och hög utspänning vilket eliminerar behovet av intern förstärkare och tillåter sensorn att anslutas direkt till mikrokontrol­ lern. TMR-tekniken ger minimal temperatur­ drift vilket minskar behovet av extern kali­ brering och kompensering. Sensorn mäter i 360° för att avgöra magnetfältets oriente­ ring. TMR-element mäter sinus- respektive cosinuskomponent. Den obearbetade sig­

nalen levereras som en differentiell utsignal. Eftersom bryggutgångsspänningen är så hög behövs ingen ytterligare förstärkning. För fordonstillämpningar finns Infineons sensor i versioner för ASIL respektive AECQ100. Den kan användas för vinkelläges­ avkänning, styrvinkelavkänning, säkerhet och BLDC-kommutering. En tredje dimension Genom att kombinera laterala och vertikala hallsensorer kan man detektera magnet­ fältsstyrkan i tre dimensioner. En sådan 3Dhallsensor gör det möjligt att bestämma ­absolut rotationsvinkel och linjär position för rörliga magneter. Ett exempel är Melexis sensor MLX92256 som används för lateral avkänning, specifikt fönsterhissar. Utöver spänningsregulator innehåller den två stycken hallsensorer, den ena med IMC (integrerad magnetisk kon­ centrator) och båda med avancerade sys­ tem för offset-cancellering. I samma kapsel finns dessutom två drivare med öppen drain. Sensorn finns i två versioner, båda med dubbla utgångar. Den ena sensorn har en utgång som togglar pulssignalen vid föränd­ ring av lateral eller vertikal komponent och en utgång som spottar ur sig en ny riktning varje gång den förändras. Den andra sensorn anger istället direkt den laterala hastigheten, för det vinkelräta fältet respektive sidofältet i varsin utgång. Melexis positionssensorfamilj Triaxis är inne på sin tredje generation i varianterna MLX90371 och MLX90372. Tillämpningen är fordon och de är konstruerade med den ökade elektrifieringen i åtanke. Frontend är en magnetisk hallsensor av Melexis egen typ Triaxis. Sensorerna gör AD-signalkonditione­ ring och har en DSP för signalberäkningar. Och så har de en utgångsstegsdrivare. De är immuna mot omgivande magnetfält på upp till 4 kA/m (5 mT) vilket är viktigt eftersom den ökande elektrifieringen av fordon ger upphov till sådana fält. Det gäller inte ens bara hybrider och elbilar, även om det är de som förstås är mest utsatta. Triaxis kan arbe­

ta med svaga magnetfält, så det går att an­ vända små billiga magneter – som som bo­ nus tar mindre plats. 371:an är förcertifierad (SEooC, safety element out of context) för säkerhetsstandarden ASIL-B enligt fordons­ standarden ISO 26262. 372:an är detsamma för ASIL-C. 371:an finns med analog- eller PWM-utgång medan 372:an har en SENT- el­ ler en ren PWM-utgång. Båda uppfyller EMCkraven för fordon och tål upp till 160 °C un­ der drift. För extra höga säkerhetskrav – som positionsmätning på gaspedal – finns en fullt redundant version av 372:an med chipet dubblerat i en TSSOP-16-kapsel. Hos TDK-Micronas finns en programmer­ bar 3D-sensorfamilj för positionsmätning med tre medlemmar: HAL 3900 med SPIgränssnitt, HAL 3930 med PWM/SENT-gräns­ snitt och switch-utgång (high- eller lowside) samt HAL 3980 med PSI5-gränssnitt. Senso­ rerna undertrycker externa magnetfält ge­ nom att använda flera parallella Hall-plattor. Endast en enkel tvåpolsmagnet krävs för att mäta rotationsvinkeln. Magneten monteras i axelns ände med sensorn i förlängningen (end-of-shaft), eller intill (off-axis). Senso­ rerna kan vinkelmäta 360° och känna linjära rörelser och 3D-position, vilket gör dem ide­ ala för att mäta rattutslag. Det finns varianter som mäter temperaturkompenserade vär­ den på BX, BY, BZ. Andra mäter vinklar – en eller två. Tillåten omgivningstemperatur är –40 °C till +160 °C. Liksom Triaxis är de förcer­ tifierade för ASIL B. De hallsensorer vi tagit upp i denna text demonstrerar de enorma framsteg som gjorts inom sensorteknik i syfte att möta ökande krav. Samtidigt har konstruktionen i sig utvecklats. Flera av sensorerna stöder ISO 26262: 2018, ibland upp till ASIL-C. Det sker med hjälp av redundans och säkerhetsfunk­ tioner, liksom åtgärder för att förbättra EMC. På en annan front säkerställer kapslingen att de nya sensorerna är motståndskraftiga mot fukt, damm och smuts. De hanterar högtem­ peraturmiljöer upp till 170 °C. Sammantaget är hallsensorerna bestämda att spela en vik­ tig roll på vägen mot autonom körning.  n

Våra högströmskontakter från Stäubli är konstruerade för krävande industriella miljöer. De är utrustade med den beprövade MULTILAM-tekniken som innebär lägsta övergångsmotstånd och extremt hög strömtäthet. Kontaktdonen är lämpliga för en mängd olika applikationer såsom kraftgenerering och distribution, rack- och panelmontage, maskinstyrningssystem, mobila transformationer m.m. Kontakta oss för ytterligare information.

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

182x66_högström_2018.indd 1



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

2018-09-03 11:10:16

25


TEMA: FORDON

Energisnål övervakare EX

PE R

R TA T

D

et är knappast förvånande att både tillverkare och konsumenter mest intresserar sig för elbilens hjärta – dess batterisystem – när det hand­ lar om elbilens olika elektroniksystem. Batte­ risystemet inkluderar det uppladdningsbara batteriet i sig, där litiumjon-batterier är den nuvarande standarden, och batterihante­ ringssystemet (BMS, Battery Management System), som maximerar batteriets prestan­ da och säkerhet. Analog Devices BMS-lös­ ningar är standarden för denna övervakning. Den främsta uppgiften för ett batterihan­ teringssystem är att övervaka tillståndet i batterier eller, som i elfordon, mycket stora batteripaket. Ett BMS-system övervakar normalt spänning, ström, temperatur, ladd­ nings- och hälsotillstånd samt andra rela­ terade funktioner såsom kylmedlets flöde i individuella celler och paket. De uppenbara säkerhets- och prestandafördelar som BMS ger genom att noga övervaka dessa parame­ trar leder i allmänhet till en bättre körupple­ velse, där föraren blir välinformerad om bat­ teriets tillstånd i realtid.

Christopher Gobok är marknads- och enhetschef över produkter för krafthantering på Analog Devices. Han har tidigare arbetat med optoelektronik och kraftkretsar. Christopher har en civilingenjörsexamen i elektronik och MBA från San Jose State University.

IKEL

Håller koll på batteriet

Av Christopher Gobok, Analog Devices

Figur 1. Distribuerad topologi för BMS-övervakning i elfordon utnyttjar flera LTC6811-1 och en LTC2949.

B M S - M ÄT K R E T S A R måste vara noggranna och snabba, effektivt undertrycka ”commonmode”-spänningar, förbruka lite energi och kommunicera tillförlitligt med andra kretsar. Andra uppgifter för BMS i elfordon inkluderar återföring av energi tillbaka till batteristacken (bromskraftåtervinning), ba­ lansering av celler, skydd av batteristacken från farliga nivåer av spänning, ström och temperatur, samt kommunikation med and­ ra subsystem (exempelvis laddare, laster, värmehantering och nödstopp). Flera olika BMS-övervakningstekniker ut­ nyttjas av fordonstillverkare för att tillgodose deras behov av noggrannhet, tillförlitlighet, förenklad tillverkning, kostnad och effektbe­ hov. I den distribuerade topologi som visas i figur 1 betonas exempelvis hög noggrann­ het, enkel tillverkning med seriekopplade batteripaket, minimal strömförbrukning och hög tillförlitlighet via energisnåla SPI- och isoSPI-gränssnitt för kommunikation med andra kretsar. LTC2949 är en mycket noggrann krets för mätning av ström, spänning, temperatur, laddning, effekt och energi, som utformats speciellt för elfordon. Mätning av dessa nyckelparametrar ger systemkonstruktörer

26

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


TEMA: FORDON

flyttar in i elbilen allt som behövs för att beräkna laddningsoch hälsotillstånd i realtid, liksom annan värdefull information för hela batteripaketet. Figur 2 visar ett blockdiagram över LTC2949 i en konfiguration för strömavkänning på högspänningssidan. H Ä R U T NY T TJ A R LTC 2 9 4 9 en justerbar fly­ tande teknik, som gör att den kan övervaka ett mycket högspänt batteripaket, utan att hämmas av en egen spänningstålig­ het på 14,5 V. LTC2949 spänningsmatas via LT8301, en isolerad ”flyback”-omvandlare med VCC kopplad till batteriets positiva terminal. För bättre tillförlitlighet kan ett dubbelt kommunikationssystem utnyttjas genom att en andra isoSPI-sändtagare an­ sluts till batteri­stackens topp och skapar en ring-topologi som kan kommunicera i båda riktningarna. Isolerad kommunikation med SPI-masterstyrkrets implementeras via en LTC6820 isoSPI-till-SPI signalomvandlare. Analog ­Devices stapelbara LTC681x-familj av batteri­övervakare kan utnyttjas för att mäta individuella cellspänningar i upp till 6, 12, 15 eller 18 seriekopplade battericeller. LTC681x och LTC2949 bildar tillsammans BMS-syste­ mets analoga front (AFE). Systemkonstruktörer lär gilla LTC2949kretsens analoga prestanda och dess söm­ lösa integrering till praktiskt taget samtliga batterihanteringssystem för elfordon. I hjär­ tat av LTC2949 finns fem “rail-to-rail” sigmadelta AD-omvandlare med låg offset för att säkerställa noggrann spänningsmätning. Av de fem AD-omvandlarna finns två 20-bi­ tare för mätning av spänning över två avkän­ ningsmotstånd (såsom visas i figur 2) och för att mäta strömflödet genom två separata shuntar med en imponerande noggrannhet på 0,3 procent; med mindre än 1 µV offset erbjuder LTC2949 också ett enastående stort dynamiskt område.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

Figur 2. Typisk uppställning för en LTC2949-baserad batteriövervakare för elfordon konfigurerad för strömavkänning på högspänningssidan. LTC2949 spänningsmatas via LT8301 med VCC kopplad till den positiva batteriterminalen.

27

▲ ▲

B AT T E R I S TAC K E N S TOTA L S PÄ N N I N G mäts med upp till 18 bitar och en noggrannhet på 0,4 procent. Två dedikerade omvandlare mäter shuntens och batteristackens spän­ ningar, och ger en effektmätning med en noggrannhet på 0,9 procent. Den sista ADomvandlaren om 15-bitar kan användas för att mäta upp till 12 ytterligare spänningar – vilket är praktiskt för användning med exter­ na temperatursensorer eller motståndsdela­ re. Med en inbyggd mux kan LTC2949 utföra differentiell “rail-to-rail”-spänningsmätning mellan samtliga par bland de 12 buffrade ingångarna med 0,4 procent noggrannhet. LTC2949 drar endast 16 mA när den är på och endast 8 µA när den sover. För att förenkla användningen bildar LTC2949-kretsens fem AD-omvandlare tre


ratur kan bussen och värdproccesorn ägna klockcykler åt andra uppgifter istället för att ständigt fråga LTC2949. För att detektera och lagra min- och maxvärden kan en varnings­ signal flaggas vid överträdelse av användar­ definierade tröskelvärden- vilket återigen gör att styrkrets och buss inte behöver utföra den uppgiften. Larm kan genereras efter le­ verans av en viss mängd energi eller ladd­ ning, eller efter en viss förbestämd tid.

PE R

R TA T

EX

TEMA: FORDON

Figur 3. LTC2949-kretsens isoSPI-konfigurationer.

IKEL

datainsamlingskanaler. Varje kanal kan kon­ figureras för en av två hastigheter, beroende på tillämpning. Två kanaler kan exempelvis användas för övervakning av ett enda shunt­ motstånd: en kanal för långsam (100 ms) mycket noggrann mätning av ström, effekt, laddning och energi; den andra för snabb (782 μs) ögonblicksmätning av ström, som synkroniseras med mätning av batteristack­ ens spänning för impedansövervakning eller mätning inför start av laddning. Alternativt kan två olika stora shuntmotstånd, överva­ kade av två separata kanaler (som i figur 2), göra det möjligt för användaren att balansera noggrannheten och kraftförlusten för vardera shunt. Den tredje reservkanalen kan antingen användas för snabb mätning av utvalda buff­ rade ingångar eller för automatisk ”roundrobin”-(RR)-mätning av två konfigurerbara ingångar, stackspänning, kretstemperatur, matningsspänning och referensspänning. När någon av LTC2949-kretsens tre data­ insamlingskanaler konfigurerats för snabb­ mätning (782 μs omvandlingstid och 15-bi­ tars upplösning) kan LTC2949 synkronisera mätningen av batteristackens spänning och ström med mätningen av cellspänningen från en LTC681x, som övervakar flera bat­ tericeller, för att beräkna individuella cellers impedans, åldrande och hälsotillstånd. Med hjälp av den informationen kan batteristack­

ens livslängd bedömas eftersom det i slut­ änden är den svagaste cellen som bestäm­ mer hälsotillståndet för hela batteristacken. H Ä L S OT I L L S TÅ N D E T (SOH, State Of Health) är ett mått på hur bra batteriet fungerar i jäm­ förelse med ett nytt batteri. Det är viktigt att använda noggranna BMS-övervakare i elfor­ don inte bara för att maximera körsträckan utan också för att minimera antalet ovänta­ de batterifel. LTC2949-kretsens digitala funktioner in­ kluderar en översamplingskrets och acku­ mulatorer, vilket ger 18-bitars effektvärden och 48-bitars energi- och laddningsvärden­ rapportering av min- och maxvärden, lik­ som varningssignaler baserade på gränser som bestäms av användaren. Det befriar BMS-styrkretsen och bussen från uppgiften att kontinuerligt efterfråga spännings- och strömdata från LTC2949 samt uppgiften att utföra beräkningar utifrån dessa resul­ tat. Genom att ta power-sampels med ADomvandlarens klockhastighet istället för att multiplicera genomsnittliga värden mäter LTC2949 noga effekten i närvaro av ström och spänning som varierar långt över dess omvandlingshastighet, med signaler på upp till 50 kHz. Eftersom LTC2949 spårar min- och maxvär­ den för ström, spänning, effekt och tempe­

Är du medlem i

F Ö R N O G G R A N N Ö V E R VA K N I N G har LTC2949 programmerbara korrigeringsfaktorer som kompenserar för mätkomponenternas to­ leranser: två för shuntmotstånd, en batteri­ spänningsdelare och fyra multiplexerade ingångar. Dessa korrigeringsfaktorer kan lagras i externt EEPROM för att möjliggöra ett modulärt tillvägagångssätt för fabriks­ kalibrering av batteripaket. LTC2949 kan dessutom ge linjär temperaturavläsning av upp till två externa termistorer med negativ temperaturkoefficient (NTC) genom att lösa Steinhart-Hart-ekvationer med program­ merbara koefficienter; sådan avläsning kan sedan användas för att automatiskt tempe­ raturkompensera avläsningen av shuntmot­ stånd. Genom att kontinuerligt kompensera för både tolerans och temperatureffekter kan inte bara övervakningens noggrannhet förbättras utan billigare externa komponen­ ter kan också utnyttjas. LTC2949 har ett vanligt SPI-gränssnitt för direktkoppling till styrkretsen. ADI:s egen­ utvecklade isoSPI-gränssnitt utnyttjas ock­ så – isoSPI är en anpassning av SPI:s fysiska gränssnitt för att kunna utnyttja kostnads­ effektiva distribuerade arkitekturer för bat­ teripaket. Gränssnittet är utformat för hög­ spännings- och högbrusiga system, ger en säker och robust överföring av information på upp till 1 Mbps över upp till 100 meter av kabel, med endast en enda tvinnad par­ kabel och en enkel pulstransformator, till låg kostnad. Figur 3 visar hur LTC2949 utnyttjar isoSPI, tillsammans med LTC6811-1, som det sista ledet i en kedja eller i en adresserbar ­parallell konfiguration.  n

?

SER, Sveriges Elektro- Data- och IT-ingenjörer, är intresseförening för yrkesverksamma. SER arrangerar digitala studiebesök, föredrag och seminarier med aktuellt fokus. SER är kontaktskapare mellan medlemmar och intressanta företag. I SER-Kanalen hittar du som medlem aktuella digitala events samt digitalt arkiv för inspelat material. SER-partners är: • SWEDSOFT, en förening för företag och organisationer inom programvaruutveckling. SWEDSOFT har digitala seminarier och konferenser i aktuella ämnen. • EUREL, Convention of National Associations of Electrical Engineers of Europe. Bli medlem i SER: ser.se/medlemskap/bli-medlem/. I medlemskapet ingår medlemstidningen Elteknik, Elektroniktidningen samt Nordisk Energi. Läs mer på ser.se.

28

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


NYAPRODUKTER

Kinesisk Raspberrykopia n PI-KORT Geniatech i Shenzen släpper ytterligare ett Raspberry Pi-kompatibelt kort. Det bygger på kinesiska Rockchips processor RK3288.

XPI-3288 heter det nya kortet. Processorn RK3288 har sju år på nacken och använder en fyr­kärnig Cortex A17-processor på 1,6 GHz och en Mali T764-GPU. Tidigare Pi-kloner från Geniatech har använt Cortex A7- och A53-processorer. G E N I AT E C H grundades i Peking vid millennieskiftet och har idag 600 anställda. Huvudkontoret ligger i Shenzen och kunder finns i 52 länder.

Du känner igen bestyckningen från Raspberry Pi. Här finns 40 ­stiftskontakten, gigabit Ethernet, fyra USB 2.0 och en Micro USB 2.0port. HDMI-utgången levererar 4K-video i 60 bilder per sekund. Videoformat som stöds är H.264, VP8, MVC, VC-1 och det kinesiska AVS. KO R T E T har 2 ­gigabyte RAM och 16 gigabyte EMMCflash. Wifi 5 och Bluetooth 4.0 finns i en tilläggsmodul. Det kör ­Android 7.1. Prislappen säger 75 dollar. Geniatech planerar att släppa Pi-kort baserade på NXP IMX 8M Mini (fyra Arm Cortex A53-kärnor) och Rockchip RK3399 (två A72 och två A53).

JAN TÅNGRING jan@etn.se



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

Efter tio år:

Arm tar steget till version nio n ARKITEKTURKLIV Efter tio år av uppgraderingar av version 8 tycker Arm att det är dags att dra ett lite tjockare streck och gå vidare till version 9.

Förändringen är inte lika dramatisk som vid förra växlingen, från version 7 till 8. Den gången tog Arm klivet upp till en 64-bitarsarkitektur vilket Armv8 nästan blev synonymt med. I lanseringen av version 9 pratar Arm om maskininlärning, signalbehandling, ­datasäkerhet och vektorinstruktioner. Inget av detta är något nytt under solen för Arm. Det numeriska forma­ tet brainfloat för artificiella neuronnät stöds exempelvis sedan 2019 i Arm v8. TÄ N K PÅ O M R Å D E N A som en deklaration av vad som Arm kommer att hålla i fokus under de kommande åren. Artificiella neuronnät kommer exempelvis att få bättre stöd för sin grund­ operation, matrismultiplikation, lovar Arm. Här är ytterligare några buzz­ ord som Arm kastar in i lanseringen: IoT, moln, edge och 5G. Liksom datasäkerhet. Där finns det som är mest spännande och faktiskt helt nytt i lanseringen av Arm v9 – en innovation kallad ”realms”, världar. Vi får tyvärr vänta på en när­ mare beskrivning till i sommar. Hela lanseringen är abstrakt på det viset. Inte en enda ny instruktion förevisades. Och ännu mindre någon färdig cpu-konstruktion som använder Arm v9. Var gäller realms får vi en skiss. Realms är samma tänk som i separationskärnor – att lägga vattentäta skott mellan olika tillämpningar som körs i en processor för att inga data ska kunna

passera mellan dem. Klassiska separationskärnor är något av en charad eftersom det bara är en mjukvarulösning och det under alltsammans fortfarande finns ett operativsystem eller en hypervisor som kan se allt. Däremot kan ingen tjuvtitta in i en annan realm för att se vad som pågår där. Detta tar bort en angreppsväg för cyberhot. V I FÅ R I N T E V E TA hur världarna fungerar tekniskt. Sajten Ars Technica tror att de måste bygga på krypterat minne. Sajten Anandtech tycker det låter som om datatrafik mellan skilda världar kommer att spärras. Det kommer förstås att finnas en realm manager någonstans i

maskineriet, och den är rimligen en sårbar punkt. Men den kommer att ha en tiondel av en hypervisors fotavtryck och den arbetar oberoende av operativsystem och hypervisorer. I alla de exempel som Arm visar ligger det ett operativsystem underst i realmen och puttrar, så det är stora systemdelar som placeras i egna världar. Inga småfunktioner – associera alltså inte till små säkerhetsprocessorer som TPM som skapar slumptal och lagrar nycklar. I samma skisser ligger hypervisorer och separationkärnor intill realmsvärldar – inte inuti dem – vilket förmodligen också är en ledtråd till arkitekturen. JAN TÅNGRING

jan@etn.se

FAKTA

CPU-arkitektur för dummies Arm har med åren blivit en de factostandard. Bolaget Arm säljer cpu-konstruk­ tioner, alltså ritningar till cpu:er. Andra bolag licenserar och inte­ grerar dem i sina chip. De finns i en stor mängd varianter och storlekar med namn som ”Cortex M22” och ”Cortex A55” – ”M” som i MCU och ”A” som i Application. Alla dessa Cpu:er styrs av en uppsättning instruktioner (i olika versioner) som heter samma som företaget – Arm. Har du mycket pengar bygger

du egna cpu-konstruktioner som går bortom de standardkonstruk­ tioner som Arm erbjuder, med eller utan hjälp av Arm. Arm har med åren blivit en stan­ dard i inbyggnadsindustrin och är därmed kärnan i ett gigantiskt ekosystem av verktyg, leverantörer och kompetenser. Arm hotas på sikt av en ny arkitektur, Risc V, som är mer genomtänkt, fritt tillgänglig, öppet granskad och gratis. Dessutom är den på sin första version – det vill säga att den slipper den tyngd av åtta tidigare versioner som Arm bär med sig.

29


NYAPRODUKTER

Veloce verifierar hårdvara, mjukvara och system n VERKTYG I den nya versionen av Veloce har Siemens skapat ett gemensamt gränssnitt för sitt verifieringsverktyg som spänner över alla steg från skiss till färdig systemkrets inklusive mjukvaruutvecklingen. Dessutom klarar Veloce numera kretsar med 15 miljarder grindar.

– Veloce täcker hela spannet, från idé till tape-out, säger JeanMarie Brunet på Siemens. Verktyget består av tre delar. Hycon (HYbrid CONfigurable) är en virtuell plattform som frikopplar utvecklingen av hårdoch mjukvara vilket gör det möjligt för mjukvaruutvecklarna att köra igång trots att det inte finns någon RTL-kod att testa den mot.

Cadence dynamiska duo uppdaterad I nästa fas, när hårdvaruutvecklarna har fått de olika IP-blocken, kan man gå över till Strato+ för att göra debug av RTL-koden. Strato+ är den uppgraderade hårdvaruemulatorn från 2017 som numera klarar upp till 15 miljarder grindar. Den är baserad på Siemens egenutvecklade asicar i form av Crystal3+. – Det är varken en boolesk processor eller något CPU-liknande, utan en snabb uppslagstabell med mycket förbindelser för att få in och ut data effektivt. T I L L ÄG G A S K A N Crystal3+ dessutom sitter kapslad med bland annat minnet vilket gör den kompaktare jämfört med en diskret lösning. Resultatet är att man får in fler kretsar per

kort och därmed går det att öka kapaciteten i ett befintligt chassi med 1,5 gånger. När RTL-koden är stabil vill man gå över till FPGA-baserade system för att få upp klockhastig­ heten fem till tio gånger och därmed närma sig den verkliga. Siemens har två varianter, Primo med upp till 320 FPGA:er placeras i serverhallar och är avsedd för större projekt medan proFPGA är avsedd för mindre projekt i labbet. De senare har licensierats in från Pro Design. ProFPGA finns med både Intels Stratix 10 GX och Xilinx Virtex Ultrascale VU19P och startar på 40 miljoner grindar men går att skala upp till 800 miljoner grindar. PER HENRICSSON per@etn.se

Kiselbaserad transistor med lägst motstånd n KRAFTTRANSISTORER För ett år sedan släppte Infineon sin CoolMOSfamilj S7 för 600V. Den kiselbaserade transistorn passar lägre switchfrekvenser, där fokus istället ligger på extremt låg ledningsförlust. Nu adderas ytterligare en familjemedlem som enligt Infineon har marknadens absolut lägsta RDS(on).

CoolMOS är Infineons varumärke för superjunction-mosfet:ar, med över 20 år på nacken. Det handlar om effekttransistorer i kisel som idag bland annat tampas om en plats i tillämpningar runt 600 V med transistorer i kiselkarbid. De senare har hos Infineon numera varumärkesnamnet CoolSiC. För ett år sedan släppte Infineon 600 V CoolMOS S7, som utvecklats genom optimering av företagets plattform CoolMOS 7. Framförallt har företaget optimerat den för statisk switchning vid hög spänning.

30

Nu släpper företaget två transistorer baserad på den nya plattformen – en utvecklad för industritillämpningar, en för fordonsindustrin. De har en onresistans, RDS(on) som är låga 10 mΩ – vilket Infineon hävdar är helt unikt inom halvledar­ industrin. D E NYA T R A N S I S TO R E R N A siktar på tillämpningar där det är absolut nödvändigt att minimera ledningsförluster samtidigt som de termiska egenskaperna är väsentliga. Likaså vill de leta sig in i där det är viktigt att transis-

torerna är små, lätta, kompakta och billiga, men med bibehållen hög kvalitet. Transistorerna kommer i en ytmonterad topp-kyld kapsel. Genom att ta steget till en ytmonterad kapsel hävdar Infineon att höjden på en lösning har kunnat minska med upp till 94 procent jämfört med tidigare alternativ. De två nykomlingarna, CoolMOS S7 10 mΩ och CoolMOS S7A, finns att köpa i TSC QDPAK, där TSC står för top-side cooled. ANNA WENNBERG

n VERKTYG Dubbla kapaciteten och 1,5 gånger bättre prestanda, det är budskapet när Cadence lanserar nya ­versioner av emula­ torn Palladium och protypsystemet Protium. ­Telekomjätten Ericsson återfinns sedan många år på kundlistan för verktygen som klarar kretsar med många miljarder grindar.

Idag sker utvecklingen av mjukvara parallellt med kiseldesignen. För att underlätta arbetet behövs system som hänger ihop och där man avlusa hårdvaran samtidigt som man testar mjukvaran. Cadence lösning stavas Dynamic Duo och baseras på Palladium Z2 Enterprise Emulation respektive Protium X2 Enterprise Prototyping. – Det är som Land Rover och Ferrari, det finns olika fördelar med bägge, säger Paul Cunningham på ­Cadence. Palladium används för att emulera kislet och har funnits i över 20 år i olika versioner medan Protium är en förhållandevis ny produkt för att validera mjukvaran innan kislet är klart. Den har lite drygt tre år på nacken. Bägge verktygen har fått ett gemensamt gränssnitt och gemensam kompilator. – Samma förare kan byta bil, det är enkelt att köra bägge. Att kompilera en krets med 10 miljarder grindar i Palladium Z2 ska ta mindre än tio timmar medan det går på mindre än 24 timmar för Protium X2. PER HENRICSSON per@etn.se

anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


NYAPRODUKTER

Självkörningskrets: En biljard operationer per sekund n PROCESSOR En AI-processor för förarlösa bilar med en svindlande ­prestanda på en miljon miljarder operationer per sekund – det lovar amerikanska Nvidia att kunna massproducera år 2025.

Nvidia är den dominerande leverantören av självkörningsdatorer. Nu presenterade företaget nästa processor. Den heter Atlan och har en rå beräkningsprestanda på en petaops, det vill säga tio upphöjt till femton operationer per sekund. Vi kan också kalla det för 1000 teraops, en biljard ops, tusen biljoner ops, en miljon miljarder ops, eller 1 000 000 000 000 000 ops. Operationerna i fråga är enkla processorinstruktioner. D E N V I D I A P R O C E S S O R E R som sitter i dagens självkörningsdatorer heter Xavier och har en prestanda på 30 teraops. Nästa år uppgraderar bland annat Volvo till Orin på 254 teraops. Den

nu annonserade Atlan är alltså nästnästa generation. Nvidia kallar Atlan för ett ”AIdatacenter på hjul”. Utöver neuronkärnor finns här grafikkärnor och cpuer av senaste snitt. Plus bildkärnor och en kärna kallad Bluefield som hanterar cybersäkerhet, nätverk och datalagring. Atlan kommer att dyka upp i fordon först om fyra år. Låt oss ta ett steg tillbaka till 2022 då Xavier ska uppgraderas till Atlans föregångare Orion. Uppgraderingen sker samma år som Volvo XC90 utlovat oövervakad självkörning på utvalda sträckor. Den premiären skulle enligt tidigare planer skett redan 2018 vid uppgraderingen till Xavier. Kommer Volvo att leverera denna gång, och kommer det i så fall att vara uppgraderingen från Xavier till Orin som gör skillnaden? Kanske. Det var ökad rå beräkningskraft som hjälpte artificiella neuronnät över tröskeln till att bli användbara på 00-talet. Kanske finns ytterligare en prestandagräns att passera där fordon

kan tillåtas bli självkörande? Någonting konkret säkerhetshöjande som ökad prestanda kan användas till är redundans. Det är ofta ett viktigt verktyg för konstruktion av säkerhetskritiska system. Det innebär att AI-systemet kan be om en andra och kanske en tredje analys innan beslut fattas. Enighet mellan oberoende algoritmer ökar tryggheten i att analysen är korrekt. R E D U N D A N S Ä R O C K S Å ett skydd mot transienta fel, det vill säga elektriska fel introducerade av störningar. Teslas senaste självkörningsdator offrar halva sin prestanda på att genomföra samtliga beräkningar två gånger i två parallella system. Experimentbilar samlar just

nu sensordata som ­sedan används i simuleringar i datacentraler. Där finns redan beräkningskraften hos Orion och Atlan. Kanske syns det i simuleringslabbet att Orion kommer att ge vad som krävs för att godkänna bilarna för egna körkort? Eller så är det vara en inte helt orimlig förhoppning. Och om inte Orion räcker, så kanske Atlan 2025? Qualcomm Snapdragon Ride, NXP Bluebox och Samsung Drvline är plattformar som nosar på Nvidas marknad. En annan konkurrent är Tesla som investerar mycket i att utveckla kretsar och gärna vill licensera ut hela sin självkörningsplattform. JAN TÅNGRING jan@etn.se

FPGA-kort för smarta videokameror n PROGRAMMERBART En komplett lösning med ett litet inbyggnadskort baserat på FPGA-kretsen Zynq Ultrascale+ plus nödvändig mjukvara. Med Kria siktar Xilinx in sig på intel-ligenta videokameror för allt från trafikstyrning till fabriksautomation.

FPGA:er är kraftfulla men inte helt lätta att programmera. Redan 2018 lanserade Xilinx Alveo, en familj acceleratorkort för datacenter. Tidigare hade kunderna fått designa korten själva. Nu vill företaget upprepa tricket med Kria-familjen. Denna gång handlar det om inbyggnadsvärlden och i första omgången smarta videokameror. Det kreditkortsstora kortet baseras på systemkretsen Zynq Ultrascale+ med bland annat programmerbar logik, en fyrkärnig Cortex A53 och en videocodec för H.264/ 265. På kortet finns också 4GByte DDR4 och 245 stycken generella in- och utgångar för att ansluta exempelvis en kamera.



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

Den första medlemmen, Kria K26, presterar 1,4 tera-ops. Det är enligt Zilinx tre gånger mer än motsvarande GPU-lösning, dessutom till lägre energiförbrukning. KO R T E T Ä R TÄ N K T att ta plats i kameror som exempelvis övervakar trafiken, studerar vad kunderna gör i butiken eller hjälper en robot att tolka omgivningen. Den potentiella kunden tillverkar industriprodukter och behöver i runda slängar mellan 5 000 och 10 000 kort per år. Xilinx garanterar minst tio års tillgänglighet vilket innebär att företaget tar hand om alla problem kring komponenter som slutar att tillverkas under den tiden. Dessutom är kortet klart att installera, bland annat finns en förberedd yta för att leda bort värmen via chassit. Utvecklingskortet har istället en stor röd kåpa som döljer fläkten. På senare år har Xilinx lagt ned stora resurser på att göra verktygen för FPGA:erna mer lättanvända för alla som inte vill grotta

ned sig i hur den pro-grammerbara logiken fungerar. För Kria kan man exempelvis lägga in färdiga block som utnyttjar den programmerbara logiken för en specifik uppgift. Det går också att ta fram AI-modeller via högnivåverktyg som Tensorflow, Pythorc eller Café. KO R T E T H A R S TÖ D för PetaLinux och för första gången även Ubuntu Linux. Startpaketet Kria KV260 Vision AI kostar 199 dollar medan korten börjar på 250 dollar. Vill man ha det utökade temperaturområdet är priset 350 dollar.

PER HENRICSSON per@etn.se

31


NYAPRODUKTER

Fyra smarta bänkinstrument n TEST & MÄT Smart Bench Essentials består av en vågformsgenerator, ett labbaggregat, en bänkmultimeter och ett oscilloskop som alla har samma gränssnitt. Instrumenten passar bland annat mindre tillverkande företag och i undervisningen på universitet enligt Keysight.

SBE, eller Smart Bench Essentials, är alla kompakta och går att stapla på varandra. De har dessutom samma användargränssnitt och går att koppla ihop och koppla upp. Med lämplig programvara i form av Pathwave Benchvue går det att fjärrstyra alla fyra instrumenten från en pc men också

hämta och analysera data. Vågformsgeneratorn EDU­ 33210A finns med en eller två kanaler och en DA-omvandlare på 16 bitar. Den maximala bandbredden är 20 MHz och den maximala frekvensen 250 MSa/s. Dessutom finns 17 vanliga vågformer fördefinierade och sex modulationstyper. Labbaggregatet EDU 36311A har två kanaler som kan ge 30 V med 1 A och en kanal med 6 V

SiTime gör enkelt enklare

och 5 A. Alla kanaler är elektriskt isolerade. D E N D I G I TA L A multimetern EDU34450A har 5,5 siffrors upplösning och kan sampla med 110 Sa/s. Det interna minnet är på 5000 sampel. Oscilloskopet EDUX1052A har två kanaler och en bandbredd på 50 MHz.

n MEMS Amerikanska SiTime – känt för att utveckla memskretsar tänkta att ersätta kvartskristaller i timingtillämpningar – avslöjar ytterligare ett steg mot enkelhet. ­Företagets välkända oscillator SiT8008 kan nu drivas med valbar spänning ­mellan 1,62 V och 3,63, vilket förenklar hanteringen rejält.

PER HENRICSSON per@etn.se

Storlek på strömförsörjningen med och utan integrerat EMI-filter.

SiT8008 är en populära energisnål memsoscillator som SiTime har haft i sin portfölj under många år. Det vanliga är att oscilla­ torer måste konfigureras för specifika frekvenser och drivning vid 1,8 V, 2,5 V eller 3,3 V. Varje konfiguration kräver sedan en separat kvalificering för att därefter lagras.

Krymper med inbyggt filter n STRÖMFÖRSÖRJNING Texas Instruments har släppt en familj synkrona DC/DComvandlare med inbyggt aktivt EMI-filter. Först ut är två kretsar, en för fordon och en för industrin. Det är industrins första i sitt slag, hävdar TI.

Genom att integrera ett aktivt EMI-filter går det att konstruera switchade kraftlösningar som har mindre storlek än tidigare. De två nya omvandlarna kan reducera ytan för de externa delarna av EMI-filtret med 50 procent och på samma gång minskar den ledningsbundna

32

störningen i konstruktionen med hela 55 dBµV över flera frekvensband, hävdar TI. Nykomlingarna heter LM25149-Q1 och LM25149, där den förstnämnda siktar på fordonsindustrin. Det handlar om buck-omvandlare som kan hantera inspänningar mellan 3,5 V och 42 V samt leverera 0,8 V till 36 V. F Ö R KO N S T R U K TÖ R E R som arbetar med fordons- och industritilllämpningar är EMI en växande utmaning. Anledningen är att elektronikinnehållet ökar i til�lämpningar såsom avancerade

förarassistanssystem (ADAS), infotainment och kluster för fordon, men också byggnadsautomation och inom flygkonstruktioner. Omvandlarna kommer i en mycket tunn VQFN-kapsel med 24 anslutningar som upptar 3,5 × 5,5 mm. De finns att köpa i mindre produktionskvantiteter, enbart direkt från TI:s hemsida. Där går det även att köpa ett utvärderingskort, LM25149Q1EVM-2100 för 75 dollar. TI lovar benkompatibla 80Vversioner framöver.

N U L A N S E R A R SiTime en version av SiT8008 som kan drivas med valfri spänning från 1,62 V till 3,63 V. Det tillsammans med några nya funktioner för kundanpassning, som exempelvis programmerbar frekvens, gör att oscillatorn har blivit betydligt flexiblare än tidigare, hävdar företaget. Den lilla oscillatorn distribueras genom DigiKey för att säkerställa att SiT8008 är tillgängligt med korta ledtider.

ANNA WENNBERG anna@etn.se

ANNA WENNBERG anna@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


NYAPRODUKTER

En nätverksanalysator för 6G n TEST & MÄT För lite drygt två år sedan lanserade Rohde & Schwarz en ny generation nätverksanalysatorer med topprestanda. Nu kommer två modeller i ZNA-familjen som klarar frekvenser upp till 50 GHz respektive 67 GHz.

skolor. Vid lanseringen i januari 2019 fanns modeller som gick upp till 26, 40 eller 43,5 GHz. Nu adderar Rohde två till på 50 GHz respektive 57 GHz. Därmed klarar instrumentet de millimetervågsband som är aktuella för 5G men kan också användas för forskning på 6G.

Målgruppen för ZNA-familjen är alla som behöver bästa möjliga prestanda i kombination med största möjliga flexibilitet. Det handlar om karakterisering av komponenter för 5G, rymd, flyg och fordon men det finns också intresse hos universitet och hög-

siffran för ZNA-familjen är det dynamiska området som är 129 dB som standard. Genom att ta till diverse knep går det att pressa siffran till hela 170 dB. Frontpanelen är ett kapitel i sig, den saknar de sedvanliga

D E N K A N S K E I N T R E S S A N TA S T E

knapparna och vreden. Istället finns en pekskärm som är lika bred som instrumentet. Ungefär två tredjedelar är avsatt för signalerna inklusive en menyrad upptill, ungefär som i en pc. Dessutom finns det flikar som gör att det snabbt går att växla mellan olika arbetsuppgifter. Den högra tredjedelen av skärmen upptas av ”knappar” som användaren kan skräddarsy efter egna önskemål. Det finns också ett virtuellt tumhjul för att exempelvis flytta pekaren. ZNA finns med två eller fyra portar och fyra faskoherenta signalkällor liksom åtta mottagare, två per port. Frekvensområdet startar på 10 MHz men som tillval går det att sänka den undre gränsen till 1 MHz respektive 100 kHz. E T T A N N A N O P T I O N är två interna lokaloscillatorer vilket är praktiskt vid exempelvis mätningar på blandare. Det går också att addera en enkel spektrumanalysator vilket kan vara praktiskt när man snabbt vill ­kontrollera signalerna utan att behöva koppla om kablarna. Den maximala uteffekten har ökat till 20 dBm och numera går det att göra effektsvep med hela 100 dB. PER HENRICSSON

per@etn.se

Matar med minskat fotavtryck n STRÖMFÖRSÖRJNING Maxim Integrated har lanserat två nedkonverterande inverterande DC-DC-omvandlare. Genom att integrera nivå­ skiftare kan de spara upp till 72 procent av kortytan jämfört med alternativa lösningar hävdar företaget.

Det handlar om två synkrona inverterande DC-DC-omvand-



ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21

lare designade för att exempelvis användas i basbandslösningar, industriautomation eller IoTprylar. De har ett inspänningsområde som sträcker sig från 4,5 till hela 60 V, medan utspänningen är negativ, mellan –0,9 V och –36 V. Enheterna – MAX17577 och MAX17578 – har integrerade nivåskiftare. Det medför enligt Maxim att konstruktionens

storlek minskar med 72 procent samtidigt som energiförbrukningen minskar med 35 procent jämfört med bästa alternativen. Båda finns att köpa och kommer i TDFN med 12 anslutningar. De kostar från 1,63 dollar styck vid köp om 1000 enheter. Likaså finns utvecklingspaket för knappa 30 dollar. ANNA WENNBERG anna@etn.se

En enda ser alla i bilen n MODUL Genom att placera radarmodulen i innertaket kan den detektera hur många personer som sitter i bilen. Den klarar även ­babyliftar och familje­bussar med tre rader, uppger israeliska Vayyar.

För att biltillverkarna ska kunna uppfylla alla krav i Euro NCAP 2023 och 2025 använder de individuella sensorer för varje sittplats i bilen. Det är krånglig och dyrt enligt Vayyar som istället tycker att de ska gå över till företagets radarmodul som installeras i innertaket på kupén. Därmed får den fri sikt nedåt och kan detektera vilka platser som är upptagna. Det gäller även familjebussar med tre stolsrader och fordon med taklucka vilket begränsar placeringsmöjligheten. Modulen arbetar på 60 GHz och 79 GHz med en antennmatris på 48 antenn­ element för att skapa ett punktmoln av kupén. Den klarar att upptäcka spädbarn i babyliftar även om de är täckta med en filt. Dessutom ser den om det ligger saker på golvet eller i bagageutrymmet bakom sista stolsraden i en SUV eller kombi. Informationen kan användas för att kontrollera om alla tagit på sig säkerhetsbältet eller förhindra att någon låses inne av misstag. Enligt Vayyar dör upp till 200 barn varje år av värmeslag sedan de lämnats kvar i bilar som stått i solen. PER HENRICSSON per@etn.se

33


NYAPRODUKTER

Efinix dubblar största FPGA:an n PROGRAMMERBART Tre gånger högre klock­ hastighet eller en tredjedel av energiförbrukningen. Det är löftena från uppstartföretaget Efinix vars största FPGA i Trionfamiljen nu tar steget till en halv till en miljon uppslagstabeller.

Företaget använder samma SRAM-celler som traditionella FPGA:er men ett och samma FPGA-block kan konfigureras att fungera som antingen router eller logik vilket sänker komplexiteten i kretsen. Tekniken är döpt till Quantum. Bolaget startade 2012 och bland investerarna finns Sam­sung och Xilinx. Det senare företaget står också för verktygen. Hösten 2020 tog företaget steget till en 16 nm-process och den största modellen var då på 508 k u ­ ppslagstabeller. Nu lanseras två modeller med 727 k respektive 969 k uppslagstabeller. Totalt finns nio ­modeller där den minsta har 36 k uppslags­tabeller. Antalet DSP-block går från 93 till 3 520 stycken medan blockminnet är på 1,5 Mbyte upp till 72 Mbyte. Dessutom kan FPGA:erna att kommunicera med omvärlden inklusive DDR4/ LPDDR4, PCI och Express Gen4 plus att det finns serdesblock för 16 respektive 25 Gbit/s. PER HENRICSSON per@etn.se

Skräddarsydd mekanik för elektronikprodukter.

www.blomdahls.com

34

Billig, liten och effektiv kraft n POWER Den japanska kraftspecialisten TDK-Lambda har adderat 300W-moduler till sin i7Cserie med icke isolerade DC/ DC-omvandlare. Det handlar om enheter som sömlöst går från buck till boost, levererar 20 A och kan justera utspänningen från 8 V till 24 V.

De nya modulerna är optimerade för 24 V på ingången, men kan hantera inspänningar mellan 9 V och 36 V. Enligt TDK-Lambda är serien, som fått namnet i7C2W, betydligt billigare och även mindre i storlek jämförbart med isolerade DC/DC-omvandlare. Likaså når de högre verkningsgrad, hela 97 procent. Modulerna siktar på en plats i medtek, industriauto­ mation, drönare och bärbar batteridriven utrustning. M O D U L E R N A kan skruva ner effektförbrukningen vid lätta

laster. Vid noll belastning drar ingången typiskt 5mA, vilket kan skruvas ner ytterligare – till runt 0,25 mA – då omvandlaren fjärrstyrs att gå i vila. Den låga viloströmmen gör att batteridriven utrustning knappt belastas under perioder utan drift, vilket i många tillämpningar bäddar för längre funktionstid.

Enheterna kommer utan kåpa. De har i7C-seriens standardfunktioner både vad gäller hur de kan fjärrstyras och olika strömoch spänningsskydd. De möter även nödvändiga standarder och är 36,8 mm breda, 34 mm långa och 14,7 mm höga. ANNA WENNBERG anna@etn.se

Förenar konstruktion och tillverkning n VERKTYG PCBflow är ett molnbaserat verktyg som fungerar som en mellanhand mellan konstruktörer och tillverkare. Verktyget kontrollerar designen mot ett antal regler som tillverkarna satt upp för att säkerställa att det går att tillverka.

– Det görs minst en miljon NPI:er per år, det har växt exponentiellt de senaste åren. Det är konsumenternas fel, vi vill ha en unik konfiguration av produkten, säger Oren Mannor på Siemens. NPI:er eller New Product Introduction, innebär att man börjar tillverka en ny variant av elektroniken vilket alltid medför inkörningsproblem. Det är här som PCBflow vill hjälpa till genom att fungera som ett gränssnitt mellan kretskortsdesignern och det företag som ska tillverka kortet. Konstruktionen laddas upp som ODB++ eller IPC-2581. PCBflow baseras på Valor NPI som kan utföra över tusen olika DFM-kontroller, Design For ­Manufacturing, och därmed

hitta saker som bryter mot reglerna och potentiellt kan leda till att kortet inte fungerar. P R O B L E M E N S O R T E R A S och rangordnas efter hur allvarliga de är. Designteamet får sedan vägledning i hur de kan åtgärda dem. PCBflow har funnits i betaversion under några månader. Runt 100 konstruktioner har testats mot dussinet designregler som olika kretskortstillverkare laddat upp.

För kretskortstillverkarna, i praktiken EMS-företagen är det gratis att vara med medan konstruktörerna behöver en licens. Man kan antingen betala för varje design eller skaffa ett abonnemang. Priset börjar på ett par hundra dollar för ett kort. – Eftersom allt går i molnet tillkommer det inga andra kostnader, säger säger Oren Mannor. PER HENRICSSON per@etn.se

ELEKTRONIKTIDNINGEN 4/21


Svensk Elektronik I världsklass, först in i framtiden Summit/Stora Elektronikdagen Tillsammans med Smartare elektroniksystem avser vi genomföra Summit/Stora elektronikdagen i Lindholmen, Göteborg den 13 september. Så många som tiden tillåter är välkomna fysiskt till denna dag och resten av oss har möjligheten att delta digitalt. Markera gärna i din kalender redan nu.

Mötesplats Elektronik 2022 Svensk Elektronik och Easyfairs lanserar mötesplatsen Elektronik i Stockholm den 6–7 april 2022 på Kistamässan i ett unikt samarbete. En eerlängtad möjlighet för branschen att nätverka, inspireras och göra affärer. Elektronikmässan, Sveriges viktigaste mötesplats för elektronikbranschen, kommer nu till Stockholm. Mässan har arrangerats sedan 2011 i Göteborg och är en uppskattad och välbesökt mötesplats i Västsverige. Våren 2022 slår Elektronikmässan upp dörrarna i Kista i ett unikt samarbete med branschföreningen Svensk Elektronik och planeringen är i full gång. Medlemmar i Svensk Elektronik erhåller 15% rabatt på monterhyran.

Seminarium – ”5G som drivkra för hållbara energilösningar” Svensk Elektroniks nya sektion ICT Energy anordnar den 18 maj ett digitalt seminarium som behandlar de utmaningar i kra- och energilösningar som 5G ställer. Anmälan kan göras inom kort på vår hemsida.

Kurser i Smartare elektronikhandboken 2.0 Vi genomför nu kurstillfällen riktade mot ett antal regioner i Sverige. Under våren kommer vi att hålla kurserna digitalt månadsvis. Se kalendarium för mer information inför kommande tillfällen. www.svenskelektronik.se Vem har nytta av denna kurs? Denna kurs passar dig som oa kommer i kontakt med elektronik. Din roll kan t.ex. vara utvecklare, tillverkare, kvalitetsansvarig, inköpare, produktledning etc. Oavsett om du har lång eller kort erfarenhet av branschen, så har du mycket att hämta här. På kursen går vi igenom Elektronikhandboken 2.0 med sina mallar, checklistor och bilagor. Kurstillfället leds av Mats Andersson och Maria Månsson, Svensk Elektronik och är kostnadsfri för föreningens medlemmar. Anmälan görs på vår hemsida, www.svenskelektronik.se

Direktivsdagen och utbildning kring SCIP-databasen Äntligen är det dags för Direktivsdagen den 20 maj! Här får du information om lagar och direktiv som gäller för elektronikbranschen. Flera myndigheter informerar, däribland: Kemikalieinspektionen, PTS och Elsäkerhetsverket. Den 5 januari 2021 infördes nya regler och krav angående Substances of Concern In

articles as such or in complex objects (Products) (SCIP). Den 8 december och den 18 februari genomfördes därför en mycket uppskattad utbildning i SCIP-databasen i samarbete med Teknikföretagens Branschgrupper och Rambergs advokater, där flera hundra deltagare har deltagit. Nästa tillfälle blir den 21 maj, nu i Teknikföretagens regi. 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, tillsammans skapar vi förutsättningar!

KALENDARIUM 29 april Inspirationsdag: Tema RFIDworkshop, arrangerat av Smartare Elektroniksystem och RISE. 18 maj Sektion ICT Energy anordnar digitalt seminarium ”5G som drivkra för hållbara energilösningar”. 20 maj Direktivsdagen. 21 maj SCIP kurs i Teknikföretagens regi. 27 maj Kurs i Smartare Elektronikhandboken 2.0 – riktar sig främst till företagen i Västerbottens-/ Västernorrlands-/Jämtlandslän. 3 juni Årsmöte för medlemmar i Svensk Elektronik. Reservera dagen i er kalender. 13 september Summit/Stora Elektronikdagen, Lindholmen, Göteborg. svenskelektronik.se/ kalendarium Årsmöte Svensk Elektronik Vi vill redan nu informera att datum för kommande årsmöte blir den 3 juni 2021. Vi bygger nu på programmet och siktar på att det ska bli lika intressant för våra medlemmar som vanligt!

Vi på Svensk Elektronik önskar dig ett riktigt gott och utvecklande 2021!

Peter Björkholm Svensk Elektronik


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

Proven test solutions for automotive innovations

WE ACCELERATE AUTOMOTIVE RADAR As your reliable partner with proven high-frequency expertise, we bring benchmarking solutions to fuel your innovations for the next generation of ADAS/AD with imaging radars. Test it. Trust it. www.rohde-schwarz.com/automotive/radar

Profile for ETNdigi

Elektroniktidningen april 2021  

Elektroniktidningen april 2021  

Profile for etndigi

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded