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4～20mAの電流ループレシーバーを最小の部品数で設計する方法

4～20mAの電流ループレシーバーを最小の部品数で設計する方法 1 min Thought Leadership 私は昔からGordon Ramsayのファンでした。彼は、ヘルズキッチンの不運な競技参加者が毎回生のホタテを提供するたびに、愉快な文句をつけて楽しませてくれます。しかし、本当に面白かったのは、彼がアジア料理を試みたときです。状況は一変し、彼は優れたアジア料理が、いつも作っているビーフウェリントンとは完全に異なるものであるということを、苦心の末に学んでいました。プロセス制御: 4 ～ 20mAが最適な用途。私は、プログラマブルロジックコントローラー（PLC）が主流である業界で、純粋なデジタル電子回路の設計に5年間を費やした後、アナログ設計に移行したとき、同様な経験をしました。私が「Ramsayのアジア料理への挑戦」を最初に体験したのは、PLC用の低コストのローカライズされたオプションとして、8ビットマイクロコントローラーを搭載した複数の4 ～ 20mA電流ループレシーバーを使用する最初のプロジェクトに従事したときです。アナログプロセス制御の専門家にとってはごく簡単なことなのでしょうが、私は電流を、使い慣れ十分理解しているデジタル読み出し値へ変換しようとして、隅に追いやられました。 4 ～ 20mA電流ループの概略基礎から説明すると、4 ～ 20mAは制御業界における非常に一般的な標準です。4 ～ 20mAの変換器はHVAC、製造、データセンター、またはPLCが主流であるすべての業界に見られます。この業界標準では、センサーにより測定されるパラメーターが、4mAから20mAまでの範囲の直流により表されます。設計の仕事でずっと、純粋なデジタル電子回路を扱ってきた人なら、なぜ測定された信号を伝送するために電圧を使用しないのか? そして、なぜ0

設計の複雑さが増すにつれて最高のプロフェッショナル向けPCB設計ソフトウェアが要求される理由

設計の複雑さが増すにつれて最高のプロフェッショナル向けPCB設計ソフトウェアが要求される理由 1 min Thought Leadership 子供のころの生活は単純だったなと思い返すことがありますか? 仕事もなく、ローンもなく、自分の子供と口論することもありませんでした。私の主な役割は表で駆け回り、遊んでいる間に泥だらけにならないようにすることでした。今の生活は確かにあの頃より良いものですが、同時にはるかに複雑になりました。それと同様に、PCB業界も成長し、より複雑なものとなりました大きくて単純な基板はもうありません。今では全ての回路が小さく、洗練されており、ときにはフレキシブルである必要があります。このような業界の動向から、設計者はレイアウトや回路図の作業だけでなく、何でも行える技術者であることが要求されています。このため、リジッドフレキシブル設計、ECAD/MCADコラボレーション、関係者との協力、電源供給ネットワーク解析（PDNA）などを行うため、最高のソフトウェアを常に利用可能にしておくことが重要です。リジッドフレキシブル設計子供の頃の私はずっと体が柔らかかったのですが、今では爪先に触れるのもやっとです。一方でPCBはその逆に、業界の成熟につれ、より柔軟になりつつあるようです。多くの種類の製品でフレキシブル設計が推進されていますが、中でも主な分野はモノのインターネット（IoT）とウェアラブルです。これらの種類のデバイスは変わった外形をしていることが多く、しかも容積の制約が厳しいのが普通です。このような用途には、フレキシブル、またはリジッドフレキシブルの基板が最適です。しかし、フレキシブル基板の設計は、口で言うほど簡単ではありません。材質、配線、フレキシブルとリジッドフレキシブルのどちらを使用するか、取り付け方法など、膨大な数の要素を考慮する必要があります。適切な基板を設計するには、これら全ての要素の設計に役立つソフトウェアが必要です。優れた設計ソフトウェアには、材質や設計技法についての詳細なドキュメントが付属しています。また、レイヤースタックを把握し、基板の 3Dクリアランスを確認

FIRST Robotics CompetitionはSTEM系の生徒をスーパースターに変えます

FIRST Robotics CompetitionはSTEM系の生徒をスーパースターに変えます 1 min OnTrack Chris Jenningsは、FIRSTと長くかかわっており、 FIRST Robotics Competition （FRC）に対して、周囲の人も熱くするほどの熱意を持っています。現在彼が指導しているチームMechanical Mayhem 1519には、FIRST Competitionに参加したことのある彼の7人の子供のうちの最年少の子（つまり末っ子）も所属しています。2004年初めに、Jenningsは、9～14歳の生徒たちがレゴを使って参戦するFIRST Lego League（FLL）のチームのコーチを務めました。そのシーズンの終わりに、生徒たちの多くが対象年齢を外れ、高校レベルのFRCに移りました。2005年、JenningsをコーチとしてMechanical Mayhem 1519が誕生し、それ以来負けなしです。 . Jenningは、電気技師として30年以上、ASICやアレイプロセッサー、その他基本的な設計を行ってきました。彼はまた、コンサルティング会社を成功させ、Daniel Webster Collegeで非常勤講師も務めています。Jenningsは、Altiumで約4年間働いています。彼は、コーチという役割を越えて、現在のRobotics Control Systemのアーキテクチャーも開発しました。2009年の大会で採用され、今でも世界中で使用されています。彼は仕様を記述し、ボランティア企業と協力して一からコントローラーを開発しました。この開発には、無線通信、画像処理、スマートモーター制御、速度制御、および駆動制限機能などが含まれています。このコントローラーは、40MHZで動く非常に単純な8bit整数のPICベースコントローラーに取って代わりました。32ビット対応浮動小数点プロセッサーを搭載し、ソリッドステートディスクドライブを備えた、400MHZのパワーPCベースのコントローラーを使用することで、新しいコントローラーはチームに10倍以上の機能をもたらしました。このコントローラーは、毎年のように再利用されています。

PCB設計者Cherie Litson: BSEEの学位を持つCIDマスターインストラクター

PCB設計者Cherie Litson: BSEEの学位を持つCIDマスターインストラクター 1 min OnTrack Warner: ご自身のこと、設計者としてのキャリアパスについてお聞かせください。 Litson: 1971年に（ネバダのテストサイトを手伝う）製図見習いとして働き始めました。それから、機械と電気の製図技師として下積みを重ねました。そのとき、複雑な手張りで電子部品を設計している設計者たちと出会いました。私は、その部品の芸術的なできばえにすっかり夢中になり、設計者たちが驚くべきレイアウトを作成する様子に見入りました。そして「いつか自分もやってみよう」とひそかに考えました。まもなく私は、電子工学の知識が必要であることに気付き、学校に戻って電気技師になりました。ところが、製造を考慮した設計について十分に理解していないことに気付きました。そこで、IPCに参加して製造の問題について学びました。この経験で私は生まれ変わり、よい基板設計に必要な機械、電気、製造の全ての要素を総合的に理解するに至りました。 2006年にはCID、2008年にはCID+を取得しました。2015年、IPCのマスターインストラクターになり、そのとき業界の2人の達人であるGary FerrariとDieter Bergmanの指導を受けました。 Dieterは厳しかったので、最初は好きになれませんでした。今ではいい友人ですが。私は、業界に対する彼のコミットメントとPCB設計への情熱を理解するようになりました。Garyは、必ず、設計のサプライチェーン全体への影響に関連させて理解していた点がすばらしかったです。その後、PCB設計の学校に戻って卒業しました。他にも2人の偉大な師、一人はもう亡くなりましたがGlen Wells、もう一人はすでに引退しているMary Sugdenと出会いました。Maryは、複雑な概念をわかりやすく説明するのが得意です。その点については、Maryを見習おうと努めています。 PCB設計者になる、明確に定義された道はありません。多くの人は私と同じような方法でPCB設計者になっていると思います。 Warner: これまでを振り返って、早い段階で、設計者になるきざしが何かありましたか? Litson: パズルがとても得意でした。美術が大好きで、兄弟と一緒に小屋やテントのようなものを作るのも大好きでした。いつも、兄弟よりたくさん作ろう、もっとすごいものを作ろうとしていました。Lincoln log（ログハウスなどの建物を作るおもちゃ）で遊ぶのも大好きでした。 50年代に小学校、60年代に高校に通いました。そのころは、女性がキャリアパスを選択できる機会は多くはありませんでした。女性がキャリアにおいて何をするか、何をできるかについてはたくさんの思い込みがありました。適性テストを受けたところ、歯科衛生士が適しているという結果が出ました（笑）。家族は私が秘書に向いていると考えていたので、速記とタイピングのクラスを取りましたが、大嫌いでした。エンジニアリングとは全く関係ありませんでした!! Warner: 今日、女性の技術者や設計者に特有のメリットや課題があると思いますか

組み込み機械学習アプリケーションが、どのように5Gやクラウドから恩恵を受けるか

組み込み機械学習アプリケーションが、どのように5Gやクラウドから恩恵を受けるか 1 min Thought Leadership 編集クレジット: Anton_Ivanov / Shutterstock.com 大学で夜遅く勉強していたとき、人工頭脳を埋め込みたいと、よく思いました。そうすれば、必要な情報をダウンロードし、その後すぐに思い出すことができます。勉強しないですむし、ガールフレンドの誕生日を忘れることもなくなる。たぶん、自分の頭の中でNetflixを見ることさえできるでしょう。残念なことに、私より前に現れた優れた電気エンジニアは、代わりに、モノのインターネット（IoT）機器を設計しました。私がまだ、機械による記憶を待ち続けている間に、それらの機器は、自分の心を手に入れつつあります。機械学習と人工知能（AI）は、話題のトピックであり、おそらく、あなたのような設計者は、組み込みシステムにそれらを実装しようとしているのでしょう。1つだけ問題があります。機械学習に使用されるニューラルネットワークは、使用するエネルギーや必要な処理能力が大きすぎるのです。5Gの到来、そしてクラウドコンピューティングと5Gの組み合わせが、その難問への解決策になる可能性があります。5Gの高帯域と低レイテンシーを利用して、クラウドコンピューティングは、人工知能付きの組み込みシステムにパワーを与えることができます。組み込みシステムでの機械学習機械学習は、新しい概念ではありませんが、処理能力の継続的な向上によって、実現されようとしています。AIによって、機器は、その環境とはるかに賢くやりとりすることができます。 Future Interfaces Groupが作成した Synthetic Sensor は、機械学習がどのようにシステム運用を改善できるかの優れた例です。このモジュールには、周囲温度、EMI、ノイズなど、「スマート」デバイスに見られる一般的なセンサーのほとんどが搭載されています。そして、このモジュールは、その環境を理解するために機械学習を利用します。Synthetic Sensorは、コンロのどのバーナーに火を付けたか、どの器具が動作しているかを把握できます。これによって、ユーザーは、留守の間に自宅で何が起こっているかを正確に知ることができます。組み込みシステムにとって、インテリジェントセンシングには大きなメリットがあります。一部の機器は、既にそれらを利用しています。 Nestサーモスタットは、住人のお好みの室内温度を学習し、住人の行動を追跡します。その結果、サーモスタットは、好みやスケジュールを理解した上で、室内の温度を調節します。在宅中は温度を高く、留守中は温度を低く設定します。このように理解しスケジュールを調整すれば、自宅のエネルギー効率を改善できます。肉体にAIシステムを埋め込まないでください。

モノのインターネットのワイヤレスセンサーネットワークがマルチセンサーのプラットフォームにより得られる利点

モノのインターネットのワイヤレスセンサーネットワークがマルチセンサーのプラットフォームにより得られる利点 1 min Thought Leadership 世の中の人々は犬派と猫派に分かれますが、私の家族は常に猫派でした。私たちの家族は、「異常な」猫派になってしまわないよう、1つの重要な規則を自らに課していました。それは、家族の人数よりも多くの猫を飼ってはならないという規則です。時にはこの制限を取り払いたいと感じたことがありますが、猫の世話が手に負えないことにならないよう、常にこの規則を守ってきました。モノのインターネット（IoT）にも同じ原則が当てはまります。多くのIoTデバイスは少々極端であるとは思いますが、これらのデバイスのセンサーは単純性を実現しています。現在では、ほとんどのIoT機器に専用のセンサーアレイが存在し、気温や振動など周囲の各種の状況を測定します。一部のメーカーはマルチセンサーのプラットフォームに取り組んでいるため、この状況は近い将来に変化すると思われます。このような統合センサーソリューションには一般的に使用されるセンサーの広範なアレイが詰め込まれ、周囲の環境を調べることができます。このような統合されたセンサーにより、デバイスは1つの物理的な場所でデータを収集でき、機器間で互いに認識を共有することも可能です。このようなセンサーのパッケージにより、複雑性、コスト、保守の手間全てを減らすことができ、エンドユーザーとIoTガジェット設計者の両方が利益を得られます。マルチセンサーのプラットフォームとは統合センサーパッケージの例の1つとして、 Future Interfaces Groupの「合成センサー」が挙げられます。これらの開発者は最も一般的に使用されるIoTセンサーを調べ、1つのプラットフォームに組み入れました。このデバイスは壁面へUSB接続され、周囲環境のデータを収集します。現在のところ、この統合センサーは、「インテリジェントでない」家庭用機器からのデータを収集し、解析することが目標です。センサーの位置が変化しないため、他の固定されたオブジェクトからの音を解析し、非常に高い精度で識別できます。例えば、合成センサーはコンロのどのバーナーが点火されているかを、周囲の熱と音から特定できます。室内のノイズの周波数スペクトルから、ミキサーとゴミ処理機とを区別することもできます。さらに、自分が仕事中に猫がカウンターからグラスを落としてしまったなどの状況を判断することさえも可能です。合成センサーは、機械学習アルゴリズムを使用して、これらを全て行います。これらは、自動運転車が新しい状況に対応するために適用されるのと同じアルゴリズムです。このプラットフォームは文字通り、家庭とその中にある物体について学習していきます。このテクノロジは、データおよびホームインテリジェンスの分野において多くの用途があることは疑いありません。Googleはこのプロジェクトに投資しているため、Googleは自社のGoogle Homeアシスタントとこのテクノロジを連携させる可能性があります。このテクノロジは、蛇口が開けっ放しである、コンロの火が点いたままになっているなどを住人に警告できます。猫に餌をやるのを忘れているという警告も可能になるかもしれません。この合成センサーのようなプラットフォームは、IoTにおいてはさらに有用な用途があるでしょう。センシングの共有やデバイスの認識などの用途が考えられます。このようなセンサーは、この写真のものより多少取り扱いやすくなることが期待できます。マルチセンサーのプラットフォームとIoT 私は現在自分の家でパズルを解いていて、猫があちこちに噛みついています。猫がパズルのテーブルに近寄ったら家の方で感知し、追い払ってくれたら便利だと思いませんか? 統合センサーを使用すると、環境のデータを送信し、各デバイスが周囲の環境と、自分以外のデバイスについて認識できるようになり、上記の対応が可能になります。ほとんどのIoT機器には、専用のセンサーが付属しています。しかしこれらのセンサーは、その機器の作業にのみ特化しており、周囲の環境を包括的に捉えるようには設計されていません。これが、スマートデバイスが真に「スマート」ではない理由です。「スマート」な呼び鈴は、誰かがドアに近付いてくることを判別できますが、その人が何を望んでいるのかを解釈できません。機械学習を行うセンサーは、例えば制服を確認し、その人が郵便配達人なのかということを認識できるかもしれません。または、誰かが冒涜的な言葉を叫びながらドアに近寄ってくると、呼び鈴は誰かが来たこと、さらにその人物が激怒していることを住人に警告できます。機械学習は平均的なIoTデバイス開発者にとっては少々複雑なため、開発者が自分でデバイスに組み入れることは期待できません。「スマート」な機器のように考え、一元化され、統合された、センサーが存在すれば、その有用性は大幅に拡大するでしょう。

各種の高周波伝送ラインの長所と短所

各種の高周波伝送ラインの長所と短所 1 min Thought Leadership デートというのは面倒なものです。私は、相手かまわずデートしたり、とにかく早くデートしようとする試みに失敗した後で、オンラインのデートを試すことにしました。年齢の合う魅力的な女性を見つけ、デートの準備をしましたが、約束の場所に到着したとき、騙されていたことに気付きました。相手は写真とはまったく違う人だったのです。言うまでもなく、デートは失敗しました。それ以来、機会に飛びつく前に、デートとオンラインの出会い系サイトについてもう少し詳しく調査することにしました。オンラインのデートサイトとその所有者の複雑さついて詳しく調査したくなるかもしれませんが、その時間はほどほどにして、私たちにとって最も重要な相手であるPCBにも時間を振り分けるようにしましょう。近い将来において設計者に特に重要になると思われるのは、高周波伝送線路（TL）です。従来は、伝送線路の複雑な問題は、最新の回路を設計する人々に任せておけば十分でした。しかし現在では、ごく普通のエンジニアも、高周波アプリケーション用の基板を設計するようになっています。高周波アプリケーションはますます一般的になりつつあり、この傾向はますます強まるでしょう。私はデートについては詳しくありませんが、最も一般的な3つのTLである、マイクロストリップ、ストリップライン、共平面形線路（CPW）の基礎と応用について解説しましょう。マイクロストリップマイクロストリップは最も基本的なTLで、言うなればありきたりの「夕暮れの浜辺を散歩しよう」というような提案です。この種のTLは一般に、基板の上に銅のストリップを1つ以上配置し、その下にGNDプレーンを設ける構造です。この方式は、オンラインデートのプロフィールのように非常に製造が簡単です。また、設計やモデルも簡単に行えます。デートの関係も、高周波電磁波伝送と同じくらい予測しやすければ問題はないのですが。マイクロストリップの電磁（EM）放射パターンから、電場のほとんどは基板に封じ込められることが分かります。同時に、わずかな部分がストリップの上へ放射されます。マイクロストリップのオープンな上部から放射される部分は、伝送における放射損失となります。オンラインデートが一般的なのは、他の人たちと無線でつながることができるためです。マイクロストリップが一般的なのも同様の理由からで、このためにパッチアンテナに使用されます。比誘電率（Dk）が低く、比較的厚い基板と組み合わせると、優れたアンテナを実現できます。ただし、RF周波数帯からマイクロ波へ、さらにそれより短い波長へ移行すると、TLの有用性は減少します。マイクロストリップは、周波数が高くなるほど基板のDk をエミュレートするようになり、損失が非常に大きくなります。比較的低い周波数を使用し、面倒な問題なしに使用できる導体を希望する場合、マイクロストリップが理想的なTLです。伝送線路といっても、このようなものは設計で使用できません。ストリップライン多くの出会い系サイトでは、過去に火事に遭ったので防護壁の影に隠れているような人々が見つかります。