Er zijn veel manieren om meer intelligentie toe te voegen aan industriële systemen, waaronder het matchen van analoge en digitale componenten met sensoren met edge- en cloud-kunstmatige intelligentie (AI).Vanwege de verscheidenheid van AI-methoden, moeten sensorontwerpers rekening houden met meerdere tegenstrijdige vereisten, waaronder besluitvertraging, netwerkgebruik, stroomverbruik/batterijduur en AI-modellen die geschikt zijn voor de machine.Dit artikel zal zich richten op de introductie van de toepassing van intelligente AI draadloze motor monitoring sensoren en de bijbehorende oplossingen gelanceerd door ADI.
De motorische gezondheid wordt bewaakt met draadloze industriële sensoren
Conditiemonitoring (CbM) op robots en roterende machines (zoals turbines, ventilatoren, pompen en motoren) kan realtime gegevens vastleggen over de conditie en prestaties van de machines,het mogelijk maken van doelgericht voorspellend onderhoud en geoptimaliseerde controle- Doelgerichte voorspellende onderhoudswerkzaamheden die in een vroeg stadium van de levenscyclus van een machine worden uitgevoerd, kunnen het risico op stilstand in de productie verminderen en aldus de betrouwbaarheid vergroten;aanzienlijke kostenbesparing en verbetering van de productie-efficiëntie in de fabriekswerkplaats. Condition monitoring (CbM) van industriële machines kan gebruikmaken van een reeks sensorgegevens, zoals elektrische metingen, trillingen, temperatuur, oliekwaliteit, akoestiek, magnetische velden,evenals procesmetingen zoals stroom en drukVibratiemeting is echter verreweg het meest gebruikelijk, omdat het de meest betrouwbare indicatie kan geven van mechanische problemen, zoals onbalans en lagerfouten.
Op dit moment werken draadloze industriële sensoren op de markt meestal met extreem lage werkcycli. Gebruikers stellen de slaapduur van de sensoren in.De sensoren worden geactiveerd om temperatuur en trillingen te meten., en vervolgens worden de gegevens via radiosignalen teruggestuurd naar de gegevensaggregator van de gebruiker.op basis van het verzamelen van gegevens één keer per 24 uur of meerdere keren per 24 uur.
In de meeste gevallen is de sensor meer dan 90% van de tijd in slaapstand.maar gebruikt edge AI anomalie detectie (met de MAX78000 AI microcontroller) om het gebruik van radio te beperkenWanneer de sensor wordt geactiveerd en de gegevens wordt gemeten, zal de microcontroller de gegevens alleen terugsturen naar de gebruiker als deze abnormale gegevens detecteert.waardoor diagnose en onderhoud van de machine worden geactiveerd en de levensduur van de motor wordt verlengdDoor AI aan de rand te gebruiken, kan de levensduur van de batterij met minstens 50% worden verlengd.
Voyager4 is een draadloos condition monitoring platform ontwikkeld door Analog Devices (ADI), ontworpen om ontwikkelaars te helpen snel draadloze oplossingen voor machines of testapparatuur te implementeren en te testen.Oplossingen voor het monitoren van de gezondheid van de motoren, zoals Voyager4, worden veel gebruikt in robots, evenals in roterende machines zoals turbines, ventilatoren, pompen en motoren.
Het werkingsprincipe van het Voyager4-sensorsysteem
De Voyager4-sensor, in combinatie met het ADXL382 drieassige 8 kHz digitaal micro-elektromechanisch systeem (MEMS), wordt gebruikt om trillingsgegevens te verzamelen.de ruwe trillingsgegevens worden verzonden naar de MAX32666 Bluetooth® (BLE) processor met een laag vermogenDe gegevens kunnen via BLE-radio of USB naar de gebruiker worden verzonden. Deze ruwe trillingsgegevens worden gebruikt om AI-algoritmen met de MAX78000-tool te trainen.
Gebruik de MAX78000 tool om het AI-model te synthetiseren in C-code.Het edge AI-algoritme wordt via BLE draadloze (OTA) updates naar de Voyager4-sensor gestuurd en opgeslagen in het geheugen met behulp van de MAX78000-processor met een edge AI-hardwareversnellerNa de eerste trainingsfase van Voyager4 kunnen ADXL382 MEMS-gegevens langs het pad worden verzonden.Het MAX78000 edge AI-algoritme zal voorspellen of de machine is defect of normaal werkt op basis van verzamelde trillingsgegevens.. Als de trillingsgegevens normaal zijn, is het niet nodig om de MAX32666 radio te gebruiken, en de MEMS keert terug naar de slaapstand.een abnormale trillingswaarschuwing wordt via BLE naar de gebruiker gestuurd.
In het hardware-systeem van Voyager4 is de ADXL382 een 3-assige MEMS-versnellingsmeter met een lage ruisdichtheid en een laag stroomverbruik, met een selecteerbaar meetbereik.Dit apparaat ondersteunt ± 15g, ± 30 g en ± 60 g meetbereik en een brede meetbandbreedte van 8 kHz. De ADG1634 is een single-pole double-throw (SPDT) CMOS-switch,die wordt gebruikt om de MEMS-ruwe trillingsgegevens naar de MAX32666 BLE-radio of de MAX78000 AI-microcontroller te sturen, met de BLE-microcontroller die wordt gebruikt om de SPDT-switch te bedienen.met inbegrip van de MAX17262 accu-meter voor het monitoren van de accu-stroom en de ADXL367 MEMS-versnellingsmeter voor ultra-laag vermogenDe ADXL367 wordt gebruikt om BLE-radios uit de slaapstand te wekken tijdens schokgevallen met hoge trillingen.De BLE-microcontroller kan de ruwe gegevens van ADXL382 MEMS via BLE of USB van FTDI FT234XD-R naar de host overbrengen.
De Voyager4-sensor gebruikt de MAX20335 Power Management Integrated Circuit (PMIC).met een vermogen van niet meer dan 10 W,. De uitgangsspanningen van elke LDO en step-down regulator kunnen onafhankelijk worden ingeschakeld of uitgeschakeld, en elke uitgangsspanningswaarde kan via I2C worden geprogrammeerd met standaard preconfiguratie.De BLE-processor wordt gebruikt om een enkele PMIC-kernuitgang voor verschillende Voyager4-werkwijzen in te schakelen of uit te schakelen.
In de trainingsmodus moet de BLE-microcontroller eerst zijn aanwezigheid in het BLE-netwerk melden en vervolgens een BLE-verbinding met de netwerkbeheerder maken.Voyager4 zendt de ruwe ADXL382 MEMS-gegevens via het BLE-netwerk over om AI-algoritmen op de pc van de gebruiker te trainenIn de normale (AI) modus zijn de BLE-radiosignaal-, verbindings- en transmissiefuncties standaard uitgeschakeld.De MAX78000 zal regelmatig wakker worden en AI inferentie uitvoeren.Als er geen anomalie wordt gedetecteerd, gaat Voyager 4 weer in slaap.
De door ADI gelanceerde evaluatiepakket Voyager4 (EV-CBM-VOYAGER4-1Z) bevat meerdere componenten (LED, pull-up weerstand), waardoor het voor klanten gemakkelijk is om evaluaties uit te voeren.Deze componenten genereren een diepe slaapstroom van 0Het gemiddelde stroomverbruik van de evaluatie suite van Voyager4 wordt berekend op basis van het tijdsinterval tussen gebeurtenissen in de diepe slaap, training en normale/AI-modus.
In het volgende wordt u verder geïntroduceerd in de functionele kenmerken van deze gerelateerde apparaten.
AI-microcontrollers stellen neurale netwerken in staat om op de rand van het Internet of Things te werken met een zeer laag stroomverbruik
De MAX78000 is een AI-microcontroller die een ultra-laagvermogen convulsionele neurale netwerkversnellingsmeter gebruikt.Dit nieuwe type AI-microcontroller stelt neurale netwerken in staat om te werken met ultra-lage stroom aan de rand van het Internet of Things.Met deze hardwaregebaseerde cv-versneller,zelfs batterij-aangedreven applicaties kunnen AI inferentie uitvoeren met stroomverbruik op microjoule niveauDe MAX78000 is een geavanceerd system-on-chip dat een Arm® Cortex®-M4-core integreert met een FPU-CPU en efficiënte systeemcontrole bereikt via een ultra-low-power deep neural network accelerator.Dit apparaat gebruikt een 81-pin CTBGA (8mm x 8mm, 0,8 mm pitch) verpakking.
De MAX32666 is een laagvermogen ARM Cortex-M4 FPU-gebaseerde microcontroller met Bluetooth 5, geschikt voor draagbare toepassingen.Het ontwerp van deze nieuwe generatie UB MCU is bedoeld om te voldoen aan de complexe toepassingsvereisten van batterij-aangedreven en draadloos aangesloten apparatenDeze intelligente controller is uitgerust met een groter geheugen dan vergelijkbare producten en heeft een geheugenarchitectuur die op grote schaal kan worden uitgebreid.Het apparaat gebruikt draagbare energie technologieDit apparaat is verpakt in een 109-pin WLP (0,35mm pitch) en een 121-pin CTBGA (0,65mm pitch).
De ADXL382 is een MEMS-versnellingsmeter met een lage geluidsdruk, een laag vermogen en een brede bandbreedte met drie assen, met selecteerbare meetbereiken en ondersteunt meetbereiken van ± 15 g, ± 30 g en ± 60 g.De ADXL382 biedt toonaangevende geluidsniveaus, waardoor precieze toepassingen met minimale kalibratie mogelijk zijn.De geringe geluidsniveaus en het lage stroomverbruik maken het mogelijk om audiosignalen of hartgeluiden nauwkeurig te meten, zelfs in omgevingen met hoge trillingen. De multifunctionele pinnamen van ADXL382 kunnen uitsluitend worden verwezen naar hun functies in verband met de seriële randinterface (SPI) of I2C-interface,of door hun geluidsfuncties (pulsdichtheidsmodulatie (PDM)De ADXL382 is verkrijgbaar in een 14-pin LGA-pakket van 2,9 mm x 2,8 mm x 0,87 mm.
Een complete oplossing voor draadloze statusbewaking met behulp van edge AI
Voyager4 kan edge AI gebruiken voor draadloze asset status monitoring. Het maakt gebruik van drie-assige digitale output MEMS sensoren, waaronder ADXL382 en ADXL367.Dit ontwerp omvat ook de microcontrollers MAX32666 BLE en MAX78000 AIFlexible en PCB-ruimtebesparende PMIC-stroomvoorzieningstoestellen zijn toegevoegd als laadschakelaars om het energiebesparende effect van draadloze sensoren te verbeteren.3 adapter met antenne. Voyager4 maakt gebruik van BLE, dus het is compatibel met elke pc met een Bluetooth-radio. Om de beste prestaties en bereik te garanderen, wordt het echter aanbevolen om een adapter te gebruiken bij het communiceren met Voyager4.
De ADG1633/ADG1634 is een 4,5Ω RON, drie/vierkanaal enkelpool dubbele werp (SPDT), ± 5V /+ 12V /+ 5V /+ 3.3V schakelaar.Zowel de ADG1633 als de ADG1634 zijn industriële CMOS (iCMOS®) analoge schakelaars met één chipHet is voorzien van respectievelijk drie of vier onafhankelijke en selecteerbare dubbelwerpschakelaars met één pool.Alle kanalen zijn uitgerust met eerste open en laatste sluiten schakelaars om onmiddellijke kortsluitingen bij het openen of sluiten van de kanalen te voorkomen. De ADG1633 (LFCSP en TSSOP pakketten) en ADG1634 (alleen LFCSP pakketten) leveren EN-invoer om apparaten in te schakelen of uit te schakelen. De iCMOS-structuur kan zorgen voor een extreem laag stroomverbruik,Dus deze apparaten zijn zeer geschikt voor draagbare batterij-aangedreven instrumenten.
De ADXL367 is een MEMS-versnellingsmeter met een energieverbruik op nanometerniveau, 3-assige, ± 2g /± 4g /± 8g digitale output. Bij een uitgangsgegevenssnelheid van 100 Hz verbruikt het slechts 0,89 μA,en in de actieterigged wake-up-modus, verbruikt het slechts 180 nA. In tegenstelling tot versnellingsmeters die een laag stroomverbruik bereiken door gebruik te maken van een stroomcyclus,de ADXL367 maakt geen aliasing van het invoersignaal door ondermonstering, maar sampelt in plaats daarvan de volledige bandbreedte van de sensor bij alle gegevenssnelhedenDe ADXL367 is verkrijgbaar in een verpakking van 2,2 mm x 2,3 mm x 0,87 mm.
De MAX17262 is een 5,2 μA, ModelGauge m5 EZ single-cell batterij level gauge met ingebouwde stroomdetectie.met een geïntegreerde stroomdetector en het ModelGauge m5 EZ-algoritmeDe MAX17262 kan een enkele batterijcel monitoren, een interne stroomdetector integreren en kan pulsstromen tot 3,1 A detecteren.De IC is geoptimaliseerd voor batterijmeting met capaciteiten variërend van 100mAhr tot 6AhrDe MAX17262 is voorzien van een kleine, loodvrije 0,4 mm soldeerpitch, 1,5 mm x 1,5 mm, 9-pin wafer-level pakket (WLP).
De MAX20335 is een kleine PMIC voor lithium-ion systemen, uitgerust met een ultra-lage IQ spanningsregelaar en batterijoplader.Het beschikt over een geoptimaliseerde energiebeheeroplossing en ondersteunt 7 x 24-uurs monitoringsystemen voor wearables en IoTDe MAX20335-oplossing voor het beheer van het opladen van batterijen is ideaal voor draagbare apparaten met een laag vermogen.Het apparaat omvat een lineaire batterijoplader met een intelligente stroomselectie en een verscheidenheid aan stroomgeoptimaliseerde randapparatuurDe MAX20335 heeft 36 soldeerballen, 0,4 mm soldeerbalpitch en een wafer-level package (WLP) van 2,72 mm x 2,47 mm.
Conclusies
De microcontroller met een geïntegreerde AI hardware versneller biedt draadloze sensor knooppunten met superieure besluitvorming mogelijkheden en een langere levensduur van de batterij.de levensduur van de batterij kan met ten minste 50% worden verlengdDe in de trillingssensor opgenomen modaalanalyse kan de ontwikkelingscyclus van de sensoren versnellen en zorgen voor de opname van hoge kwaliteit trillingsgegevens van de gecontroleerde activa.Het draadloze toestandsbewakingsplatform Voyager4 van ADI, gecombineerd met aanverwante componentenoplossingen, zal uw beste assistent zijn om intelligentie toe te voegen aan industriële systemen.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!