اخبار شرکت استفاده از هوش مصنوعی برای طراحی سنسورهای لبه ای برای ساخت کارخانه های آینده

راه های زیادی برای اضافه کردن هوش بیشتر به سیستم های صنعتی وجود دارد، از جمله تطبیق قطعات آنالوگ و دیجیتال با سنسورهای دارای هوش مصنوعی (AI) کناری و ابری.به دلیل تنوع روش های هوش مصنوعی، طراحان سنسورها باید چندین نیاز متناقض را در نظر بگیرند، از جمله تاخیر تصمیم گیری، استفاده از شبکه، مصرف برق / عمر باتری و مدل های هوش مصنوعی مناسب برای ماشین.این مقاله بر معرفی استفاده از حسگرهای هوشمند هوش مصنوعی و راه حل های مرتبط با آن توسط ADI تمرکز خواهد کرد..

نظارت بر سلامت حرکتی با استفاده از سنسورهای صنعتی بی سیم انجام می شود

نظارت بر وضعیت (CbM) روی روبات ها و ماشین آلات چرخان (مانند توربین ها، فن ها، پمپ ها و موتورها) می تواند داده های مربوط به وضعیت و عملکرد ماشین آلات را در زمان واقعی ثبت کند.در نتیجه امکان نگهداری پیش بینی شده هدفمند و کنترل بهینه شدهنگهداری پیش بینی شده هدفمند که در مراحل اولیه چرخه عمر یک ماشین انجام می شود می تواند خطر توقف تولید را کاهش دهد و در نتیجه قابلیت اطمینان را افزایش دهد.به طور قابل توجهی صرفه جویی در هزینه ها و بهبود بهره وری تولید در کارگاه کارخانهنظارت بر وضعیت (CbM) ماشین آلات صنعتی می تواند از مجموعه ای از داده های سنسور مانند اندازه گیری های الکتریکی، لرزش، درجه حرارت، کیفیت روغن، صدا، میدان های مغناطیسی،و همچنین اندازه گیری فرآیند مانند جریان و فشاربا این حال، اندازه گیری لرزش به مراتب شایع ترین است زیرا می تواند قابل اطمینان ترین نشانه مشکلات مکانیکی مانند عدم تعادل و شکست استوانه را ارائه دهد.

در حال حاضر، سنسورهای صنعتی بی سیم در بازار به طور معمول در چرخه های کار بسیار کم کار می کنند. کاربران مدت زمان خواب سنسورها را تنظیم می کنند. پس از پایان دوره خواب، سنسورهای بی سیم به طور معمول در طول یک دوره کار بسیار کم کار می کنند.حسگرها برای اندازه گیری دما و ارتعاش بیدار می شوند.، و سپس داده ها از طریق سیگنال های رادیویی به جمع آوری کننده داده های کاربر ارسال می شوند. سنسورهای موجود در بازار به طور معمول یک عمر باتری پنج ساله را ادعا می کنند.بر اساس جمع آوری داده ها یک بار در 24 ساعت یا چندین بار در 24 ساعت.

در بیشتر موارد، سنسور بیش از ۹۰ درصد زمان در حالت خواب است. به عنوان مثال سنسور Voyager ۴ ADI را در نظر بگیرید.اما از تشخیص ناهنجاری AI (با میکروکنترلر MAX78000 AI) برای محدود کردن استفاده از رادیو استفاده می کندوقتی سنسور بیدار شده و داده ها را اندازه گیری می کند، تنها وقتی میکروکنترلر داده های غیرطبیعی را تشخیص می دهد، داده ها را به کاربر می فرستد.در نتیجه تشخیص و نگهداری ماشین را آغاز می کند و عمر موتور را افزایش می دهدبا استفاده از هوش مصنوعی در لبه، عمر باتری می تواند حداقل 50 درصد افزایش یابد.

Voyager4 یک پلت فرم نظارت بر وضعیت بی سیم است که توسط دستگاه های آنالوگ (ADI) توسعه داده شده است، طراحی شده است تا به توسعه دهندگان کمک کند تا به سرعت راه حل های بی سیم را برای ماشین ها یا تجهیزات تست استفاده کنند.راه حل های نظارت بر سلامت حرکتی مانند Voyager4 به طور گسترده ای در روبات ها استفاده می شود، و همچنین در ماشین آلات چرخش مانند توربین ها، فن ها، پمپ ها و موتورها.

اصل کار سیستم حسگر Voyager4

سنسور Voyager4، در ترکیب با ADXL382 سه محور 8 kHz سیستم دیجیتال میکرو الکترومکانیک (MEMS) ، برای جمع آوری داده های ارتعاش استفاده می شود.داده های ارتعاش خام به پردازنده کم مصرف بلوتوث MAX32666 ® (BLE) منتقل می شود. داده ها می توانند از طریق رادیو BLE یا USB به کاربر ارسال شوند. این داده های لرزش خام برای آموزش الگوریتم های هوش مصنوعی با ابزار MAX78000 استفاده می شود.

از ابزار MAX78000 برای ترکیب مدل هوش مصنوعی به کد C استفاده کنید.الگوریتم AI لبه به سنسور Voyager4 از طریق به روز رسانی بی سیم BLE (OTA) ارسال می شود و با استفاده از پردازنده MAX78000 با شتاب دهنده سخت افزاری AI لبه در حافظه ذخیره می شودبعد از مرحله آموزش اولیه وویاژر4، داده های ADXL382 MEMS می توانند در طول مسیر منتقل شوند.الگوریتم هوش مصنوعی MAX78000 بر اساس داده های ارتعاش جمع آوری شده پیش بینی می کند که آیا دستگاه خراب شده است یا به طور معمول کار می کنداگر داده های لرزش نرمال باشد، نیازی به استفاده از رادیو MAX32666 نیست و MEMS به حالت خواب باز می گردد.یک هشدار لرزش غیر طبیعی به کاربر از طریق BLE ارسال می شود..

در سیستم سخت افزاری Voyager4 ، ADXL382 که مورد استفاده قرار می گیرد یک شتاب سنج MEMS سه محوری با چگالی کم سر و صدا و مصرف انرژی کم است که دارای محدوده اندازه گیری قابل انتخاب است.این دستگاه از ± 15g پشتیبانی می کند، ± 30g و ± 60g محدوده اندازه گیری و همچنین پهنای باند اندازه گیری گسترده ای از 8 kHz. ADG1634 یک سوئیچ CMOS تک قطبی دو طرفه (SPDT) است،که برای هدایت داده های ارتعاش خام MEMS به رادیو MAX32666 BLE یا میکروکنترلر MAX78000 AI استفاده می شود، با میکروکنترلر BLE که برای کنترل سوئیچ SPDT استفاده می شود. چندین دستگاه محیطی دیگر به MAX32666 متصل می شوند.از جمله اندازه گیری باتری MAX17262 برای نظارت بر جریان باتری و شتاب سنج MEMS با قدرت بسیار کم ADXL367ADXL367 برای بیدار کردن رادیوهای BLE از حالت خواب عمیق در حوادث شوک ارتعاش بالا استفاده می شود. در حالت بیدار شدن فعال شده توسط حرکت، مصرف برق آن تنها 180 nA است.میکروکنترلر BLE می تواند داده های خام ADXL382 MEMS را از طریق BLE یا USB FTDI FT234XD-R به میزبان منتقل کند.

سنسور Voyager4 مدار یکپارچه مدیریت قدرت MAX20335 (PMIC) را اتخاذ می کند،که دارای دو تنظیم کننده خطی با سرعت پایین جریان بسیار پایین و سه تنظیم کننده خطی با سرعت پایین جریان بسیار پایین (LDO) استولتاژ خروجی هر LDO و تنظیم کننده مرحله پایین را می توان به طور مستقل فعال یا غیرفعال کرد و هر مقدار ولتاژ خروجی را می توان از طریق I2C با پیکربندی پیش فرض برنامه ریزی کرد.پردازنده BLE برای فعال کردن یا غیرفعال کردن یک خروجی قدرت PMIC برای حالت های کاری مختلف Voyager4 استفاده می شود.

در حالت آموزش، میکروکنترلر BLE باید ابتدا حضور خود را در شبکه BLE اطلاع دهد و سپس یک اتصال BLE با مدیر شبکه ایجاد کند. سپس،Voyager4 داده های خام ADXL382 MEMS را از طریق شبکه BLE برای آموزش الگوریتم های هوش مصنوعی در کامپیوتر کاربر ارسال می کندپس از آن، سنسور Voyager4 به حالت خواب عمیق باز می گردد. در حالت عادی (AI) ، سیگنال های رادیویی BLE، اتصال و عملکردهای انتقال به طور پیش فرض غیرفعال می شوند.MAX78000 به طور منظم از خواب بیدار میشه و نتیجه گیری هوش مصنوعی رو اجرا میکنه. اگه هيچ گونه ناهنجاري پيدا نشه، وويجر 4 به حالت خواب عميق برميگرده

کیت ارزیابی Voyager4 (EV-CBM-VOYAGER4-1Z) که توسط ADI راه اندازی شده است شامل اجزای متعدد (LED، مقاومت کشش) است، که انجام ارزیابی را برای مشتریان آسان می کند.اين اجزاها يك جريان خواب عميق از 0.3 mW بر روی ریل ولتاژ LDO1OUT. متوسط مصرف برق مجموعه ارزیابی Voyager4 بر اساس فاصله زمانی بین رویدادها در حالت خواب عمیق، آموزش و حالت عادی / AI محاسبه می شود.

موارد زیر ویژگی های عملکردی این دستگاه های مرتبط را به شما معرفی می کند.

میکروکنترلرهای هوش مصنوعی شبکه های عصبی را قادر می سازند که با مصرف انرژی بسیار کم در لبه اینترنت چیزها کار کنند

MAX78000 یک میکروکنترلر هوش مصنوعی است که از یک شتاب سنج شبکه عصبی پیچیده با قدرت بسیار پایین استفاده می کند.این نوع جدید از میکروکنترلر هوش مصنوعی شبکه های عصبی را قادر می سازد تا با قدرت بسیار پایین در لبه اینترنت چیزها کار کنندبا ترکیب پردازش هوش مصنوعی با کارایی بالا با میکروکنترلر فوق العاده کم مصرف مکسیم با این شتاب دهنده شبکه عصبی پیچیده مبتنی بر سخت افزارحتی برنامه های باتری می توانند نتیجه گیری هوش مصنوعی را با مصرف انرژی در سطح میکروژول انجام دهندMAX78000 یک سیستم پیشرفته بر روی تراشه است که یک هسته Arm® Cortex®-M4 را با یک CPU FPU ادغام می کند و کنترل سیستم کارآمد را از طریق شتاب دهنده شبکه عصبی عمیق بسیار کم مصرف به دست می آورد.این دستگاه یک CTBGA 81 پین (8mm x 8mm) را اتخاذ می کند، 0.8mm pitch) بسته بندی شده است.

MAX32666 یک میکروکنترلر مبتنی بر ARM Cortex-M4 FPU با قدرت کم با بلوتوث 5 است که برای برنامه های پوشیدنی مناسب است.طراحی این نسل جدید UB MCU برای پاسخگویی به الزامات کاربردی پیچیده دستگاه های باتری و متصل به بی سیم طراحی شده استاین کنترل کننده هوشمند با یک حافظه بزرگتر از محصولات مشابه مجهز است و معماری حافظه ای را اتخاذ می کند که می تواند در مقیاس بزرگ گسترش یابد.دستگاه از تکنولوژی قدرت پوشیدنی استفاده می کنداین دستگاه در یک WLP 109 پین (0.35mm pitch) و یک CTBGA 121 پین (0.65mm pitch) بسته بندی شده است.

ADXL382 یک شتاب سنج MEMS سه محوری با سر و صدای کم و قدرت کم و پهنای باند گسترده با محدوده های اندازه گیری قابل انتخاب است که از محدوده های اندازه گیری ± 15g، ± 30g و ± 60g پشتیبانی می کند.ADXL382 ارائه می دهد سطح سر و صدا در صنعت پیشرو، امکان استفاده دقیق با کالیبراسیون حداقل.ویژگی های کم سر و صدا و مصرف انرژی پایین آن اجازه می دهد تا اندازه گیری دقیق سیگنال های صوتی یا صداهای قلب حتی در محیط های ارتعاش بالا. نام های پین چند وظیفایی ADXL382 تنها می توانند با توابع مربوط به رابط فرعی سریال (SPI) یا رابط I2C مورد اشاره قرار گیرند.یا از طریق عملکردهای صوتی آنها (مدولاسیون چگالی پالس (PDM)ADXL382 در یک بسته LGA 14 پین 2.9mm x 2.8mm x 0.87mm در دسترس است.

یک راه حل کامل برای نظارت بر وضعیت دارایی های بی سیم با استفاده از AI لبه

وویجر 4 می تواند از هوش مصنوعی لبه ای برای نظارت بر وضعیت دارایی های بی سیم استفاده کند. این دستگاه از سنسورهای MEMS سه محوری استفاده می کند ، از جمله ADXL382 و ADXL367.این طراحی همچنین شامل میکروکنترلرهای MAX32666 BLE و MAX78000 AI استدستگاه های عرضه برق PMIC انعطاف پذیر و صرفه جویی در فضای PCB به عنوان سوئیچ های بار اضافه شده اند تا اثر صرفه جویی در انرژی سنسورهای بی سیم را افزایش دهند. هر کیت Voyager4 شامل یک BLE 5 است.3 آداپتور با آنتن. Voyager4 از BLE استفاده می کند ، بنابراین با هر رایانه ای با رادیو بلوتوث سازگار است. با این حال ، برای اطمینان از بهترین عملکرد و دامنه ، توصیه می شود هنگام برقراری ارتباط با Voyager4 از یک آداپتور استفاده کنید.

ADG1633/ADG1634 یک سوئیچ 4.5Ω RON، سه/چهار کانال تک قطب دو طرفه (SPDT) ، ± 5V /+ 12V /+ 5V /+ 3.3V است.هر دو ADG1633 و ADG1634 سوئیچ های آنالوگ صنعتی CMOS (iCMOS®) تک تراشه ای هستندآن را مجهز به سه یا چهار مستقل و قابل انتخاب یک قطب دو پرتاب سوئیچ به ترتیب.تمام کانال ها مجهز به کلید های اولین باز و آخرین بسته برای جلوگیری از مدار کوتاه فوری هنگام باز کردن یا بسته شدن کانال ها هستند. ADG1633 (پکیج های LFCSP و TSSOP) و ADG1634 (فقط بسته LFCSP) ورودی EN را برای فعال کردن یا غیرفعال کردن دستگاه ها فراهم می کنند. ساختار iCMOS می تواند مصرف انرژی بسیار پایین را تضمین کند،بنابراین این دستگاه ها برای ابزارهای قابل حمل با باتری بسیار مناسب هستند..

ADXL367 یک شتاب سنج MEMS با مصرف انرژی در سطح نانومتر، 3- محور، ± 2g / ± 4g / ± 8g خروجی دیجیتال است. در سرعت داده خروجی 100Hz، فقط 0.89 μA مصرف می کند،و در حالت بیداری فعال، فقط 180 nA مصرف می کند. بر خلاف شتاب سنجها که با استفاده از چرخه کار قدرت مصرف انرژی پایین را به دست می آورند،ADXL367 سیگنال ورودی را از طریق نمونه گیری کمتر نشان نمی دهد بلکه در عوض تمام پهنای باند سنسور را در تمام نرخ داده ها نمونه گیری می کندADXL367 در بسته 2.2mm x 2.3mm x 0.87mm در دسترس است.

MAX17262 یک اندازه گیری سطح باتری تک سلولی با 5.2μA ، ModelGauge m5 EZ با تشخیص جریان داخلی است. این اندازه گیری سطح باتری با پایین ترین IQ در صنعت است ،با یک آشکارساز جریان یکپارچه و الگوریتم ModelGauge m5 EZMAX17262 می تواند یک سلول باتری واحد را نظارت کند، یک آشکارساز جریان داخلی را یکپارچه می کند و می تواند جریان پالس را تا 3.1A تشخیص دهد.IC برای اندازه گیری باتری با ظرفیت از 100mAhr تا 6Ahr بهینه شده است. MAX17262 دارای یک بسته کوچک بدون سرب ، 0.4 میلی متری ، 1.5 میلی متری x 1.5 میلی متری ، بسته سطح وفر 9 پین (WLP) است.

MAX20335 یک PMIC کوچک برای سیستم های لیتیوم یون است که مجهز به تنظیم کننده ولتاژ IQ بسیار پایین و شارژر باتری است.این سیستم دارای یک راه حل بهینه سازی شده مدیریت انرژی است و از سیستم های نظارت 7 × 24 ساعته برای پوشیدنی ها و IoT پشتیبانی می کند.راه حل مدیریت شارژ باتری MAX20335 برای کاربردهای پوشیدنی کم مصرف ایده آل است.این دستگاه شامل یک شارژر باتری خطی با یک انتخاب کننده قدرت هوشمند و انواع لوازم جانبی بهینه شده برای قدرت استMAX20335 دارای 36 توپ جوش، 0.4 میلی متر توپ جوش و بسته سطح وفر (WLP) 2.72mm x 2.47mm است.

نتیجه گیری

میکروکنترلر با یک شتاب دهنده سخت افزاری هوش مصنوعی یکپارچه گره های سنسور بی سیم را با قابلیت تصمیم گیری برتر و عمر باتری طولانی تر فراهم می کند. با استفاده از هوش مصنوعی در لبه،عمر باتری می تواند حداقل 50 درصد افزایش یابد.تجزیه و تحلیل مدال که در سنسور ارتعاش گنجانده شده است می تواند چرخه توسعه سنسور را تسریع کند و ضبط داده های ارتعاش با کیفیت بالا از دارایی های نظارت شده را تضمین کند.پلتفرم نظارت بی سیم وضعیت Voyager4 توسط ADI راه اندازی شد، در ترکیب با راه حل های مربوطه، بهترین دستیار شما برای اضافه کردن هوش به سیستم های صنعتی خواهد بود.