embedded world 2021:een digitale neusgassensor met AI

Bosch Sensortec heeft een nieuwe versie van zijn gassensor gelanceerd die kunstmatige intelligentie op de sensor toevoegt, plus een gasscanmodus voor vluchtige zwavelverbindingen (VSC's). Met de nieuwe BME688 kunnen klanten de sensor trainen voor hun eigen aangepaste gasdetectietoepassingen, voor toepassingen zoals detectie van een slechte adem en vers voedsel.

Bosch Sensortec beweert dat de nieuwe BME688 de eerste MEMS-sensor voor luchtkwaliteit is die gas-, vochtigheids-, temperatuur- en luchtdrukdetectie combineert met kunstmatige intelligentie (AI) - in wezen 's werelds kleinste" vier-in-één oplossing voor het meten van luchtkwaliteit.

De BME688-hardware is volledig achterwaarts compatibel met de bestaande BME680-sensor, waarbij beide op hetzelfde platform zijn gebouwd. Maar de nieuwe sensor heeft een hoger gasweerstandsbereik dat is ingeschakeld in een toepassingsspecifiek geïntegreerd circuit (ASIC). Het beschikt nu ook over een specifieke gasscanmodus voor VSC's en de nieuwe BME AI-Studio-software, waarmee gegevens over specifieke gebruikersomgevingen kunnen worden geïmporteerd, gelabeld en vervolgens gebruikt om een ​​op maat gemaakt algoritme voor dat gebruik te maken.

De klant categoriseert zijn eigen gegevens en past deze vervolgens toe bij de ontwikkeling van zijn AI-model in de BME AI-Studio, waarbij de BME688 in wezen wordt getraind om de verklikkersignalen van bacteriegroei op het voedsel te herkennen, bijvoorbeeld. Nadat de sensor is getraind, wordt de uiteindelijke AI-code uitgevoerd op een systeemmicrocontroller in het eindproduct van de klant. Deze AI-code is over het algemeen licht van gewicht en werkt vrij gemakkelijk op de bestaande microcontroller die systeemcontrole- en beheertaken afhandelt.

Aangepaste toepassingen kunnen zaken omvatten als het controleren op een slechte adem, het controleren van de staat van een luier of het detecteren van de versheid van voedsel in een koelkast. Of het nu gaat om detectie van voedselbederf of om tijdige detectie van bosbranden, de sensor maakt detectie van de aanwezige gassen mogelijk en houdt temperatuur- en vochtigheidsveranderingen bij.

In combinatie met de nieuwe BME AI-Studio-softwaretool van het bedrijf, zou dit het voor klanten eenvoudig moeten maken om snel aangepaste oplossingen te ontwikkelen voor hun specifieke gebruikssituaties. Bosch Sensortec levert ook een Adafruit-compatibele ontwikkelkit om de ontwikkeling te verbeteren.

De gassensor detecteert nu de aanwezigheid van veel gassen, waaronder vluchtige organische stoffen (VOS), vluchtige zwavelverbindingen (VSC's) en andere gassoorten zoals koolmonoxide en waterstof, in het bereik van delen per miljard (ppb).

VSC's kunnen wijzen op bedorven voedsel of een voorbeeld van detectie van een slechte adem

Als een klant een op sensoren gebaseerd product wil ontwikkelen dat bedorven voedsel kan detecteren, zou dit worden aangegeven door de VSC's die door bacteriën in het voedsel worden geproduceerd. Evenzo kan een slechte adem of lichaamsgeur worden gedetecteerd op basis van de VSC's die ze produceren.

De optimale aanpak is om indicatieve real-life data direct in het veld te verzamelen. Bijvoorbeeld door gassen te bemonsteren in de buurt van zowel vers als rottend voedsel, om zo verschillende combinatiemodellen te creëren voor de VSC's die aanwezig zijn in het gegeven luchtmonster. De BME688 is standaard in staat tot zeer nauwkeurige detectie van VSC's en met de BME AI-Studio kan deze worden geoptimaliseerd voor andere gasmengsels en toepassingen.

Door gassen in het veld te bemonsteren in plaats van in het laboratorium, zijn de afgeleide algoritmen die door de nieuwe detectieapparaten worden gebruikt veel betrouwbaarder bij het evalueren van de werkelijke omstandigheden. Samen met gasgegevens meet de BME688 tegelijkertijd vochtigheid, luchtdruk en temperatuur als aanvullende gegevensinvoer voor volledige AI-modellering.

De BME688 is ontwikkeld voor mobiele en verbonden toepassingen waar grootte en laag stroomverbruik een cruciale rol spelen. De sensor is gehuisvest in een compact pakket, met afmetingen van slechts 3,0 x 3,0 x 0,9 mm ³ . Stroomverbruik kan worden geconfigureerd tussen 2,1 µA en 11 mA, afhankelijk van de vereiste datasnelheden en functies en kan worden geoptimaliseerd met behulp van de BME AI-Studio.