Sensordatenfusion IoT-Anwendungen mit Entwicklerboard schnell erstellen

Ein komplettes Entwickler-Board mit verschiedenen Sensoren bietet Rutronik mit dem RAB1. Entwickler können gleich loslegen, denn für ein IoT-Design ist das modulare Board sofort einsatzbereit.

Für eine umfangreichere Analyse eines komplexen Gesamtsystems können sensorische Daten aus verschiedenen physikalischen oder chemischen Messgrößen zusammengeführt und in ihrer Gesamtheit analysiert werden. Bei diesem als Sensorfusion bezeichneten Prozess werden durch die gezielte Kombination von Messdaten mit speziellen mathematischen Algorithmen einzelner Sensorwerte neue Informationen gewonnen.

Mit dem Sensorfusion-Board RAB1 bietet Rutronik einen eigenen Ansatz maschinell lernende Sensorfusion, bei dem die Messdaten der Sensoren beliebig kombiniert werden können. Zusammen mit dem RDK2 kann man Sensorfusion mittels des PSoC62 betreiben.

Für das Sensorfusion Board RAB1 setzt der Distributor Rutronik auf Sensoren von Bosch SE, Infineon und Sensirion:

• Der BME688 von Bosch SE spielt auf dem Sensorboard eine besondere Rolle. Hierbei handelt es sich um einen Gassensor mit künstlicher Intelligenz und integrierten hochlinearen und hochgenauen Druck-, Feuchte- und Temperatursensoren. Durch seine Empfindlichkeit, Selektivität, Datenrate und Stromverbrauch justierbare Gasscannerfunktion ist es möglich, sowohl flüchtige organische Verbindungen (VOCs), flüchtige Schwefelverbindungen (VSCs) und andere Gase wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff von wenigen ppb zu erkennen.

• Bei der BMI 270 von Bosch SE handelt es sich um eine inertiale Messeinheit (IMU) für Gesten-, Kontext- und Aktivitätserkennung. Als Ultra-Low-Power-IMU ist es speziell auf die Lebensdauer der Systembatterie ausgelegt. Ermöglicht wird das durch die Unabhängigkeit vom Hauptprozessor des Systems, die dennoch mehrere Funktionen erlaubt. Spezielle leistungsstarke und präzise Gesten- sowie Aktivitätserkennungsfunktionen laufen im Ultra-Low-Power-Bereich. Die Stromaufnahme liegt bei 30 μA. Auf dem Sensorfusion-Board RAB1 wird der Baustein für die Bewegungserkennung eingesetzt.

• Mit dem BMP380 steuert Bosch SE einen sehr kleinen und rauscharmen 24-Bit-Absolutbarometersensor für die Höhenmessung bei. Für die Integration auf dem RAB1 ist einerseits das flexible Design dank eines 10-Zoll-Gehäuses mit 2,00 mm x 2,00 mm, 0,75 mm sowie eines breiten Messbereichs von 300 bis 1.250 hPA relevant. Der Sensor ist besonders in der Navigation und Lokalisierung im Freien und in Gebäuden interessant.

• Von Infineon stammt der DPS310, ein miniaturisierter, digitaler, barometrischer Luftdrucksensor für Druck und Temperatur. Basierend auf einem kapazitiven Messprinzip misst das Drucksensorelement präzise Temperaturänderungen. Eine Besonderheit liegt in seinem internen Signalprozessor, der den Ausgang des Druck- und Temperatursensorelements in 24 Bit-Ergebnisse umwandelt.

• Der integrierte Feuchtigkeitssensor SHT41-AD1B-R2 stammt von Sensirion. Hier liefern digitale Feuchte- und Temperatursensoren eine konstante Temperaturgenauigkeit über einen großen Messbereich hinweg. Dieser Sensor benötigt wenig Energie und kommt in einem kleinen QFN-Gehäuse von 1,5 mm x 1,5 mm x 0,5 mm. Besonders interessant ist die Funktionsfähigkeit in einem breiten Betriebsbereich mit 0 bis 100 Prozent relative Luftfeuchte und Temperaturen von -40 bis 125 °C.

• Mit dem Sensirion SGP40-D-R4 verfügt das RAB1 über einen weiteren VOC Gassensor. Der Innenraum-Luftqualitätssensor ist ein integriertes CMOSens-Sensorsystem auf einem Chip, basierend auf einem Metalloxid-Sensor. Durch die verwendete MOXSens-Technologie ist der Sensor langfristig stabil hinsichtlich Empfindlichkeit und Anschwingzeit. Dank spezieller Materialien und der Mikro-Hotplate-Technologie ist der Sensor energieeffizient.

Bis zu 32 Messergebnisse speichern

Jede Einheit lässt sich individuell kalibrieren und die errechneten Koeffizienten in den Kalibrierungsregistern speichern. Damit stehen präzise Messergebnisse bereit. Der Ergebnis-FIFO kann bis zu 32 Messergebnisse speichern, was den Host-Prozessor entlastet.

Das Sensorfusion Board RAB1 misst 3,0 mm x 3,0 mm x 0,9 mm. Es lässt sich wie die weiteren unter Rutronik System Solutions realisierten Boards, beispielsweise das Adapter Board – Text To Speech, das RAB2 - CO₂ oder das HMS Anybus auf dem RDK2 stapeln. Außerdem sind alle Boards miteinander kombinierbar, was für noch mehr Möglichkeiten bei der Entwicklung sorgt.

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