Luchtkwaliteitssensor integreert AI-mogelijkheden

De Covid-19-pandemie heeft het belang benadrukt van het verbeteren van de luchtkwaliteit binnenshuis. Of het nu thuis, op kantoor of in het openbaar vervoer is, het is belangrijker dan ooit om ervoor te zorgen dat de lucht die we inademen schoon en veilig is. Bosch Sensortec heeft een omgevings-MEMS-sensor en op AI gebaseerde software ontwikkeld om het risico op virusinfectie te verminderen.

MEMS-sensoren hebben hun weg gevonden naar ons dagelijks leven. Desalniettemin is Bosch Sensortec ervan overtuigd dat, om waarde te blijven bieden aan de klanten, een sterkere focus op hardware-software co-design vereist is door gebruik te maken van geavanceerde algoritmen en embedded AI.

Voor Bosch Sensortec zal sensorsoftware steeds intelligenter worden, waardoor MEMS-sensoren worden omgezet in nauwkeurigere, veiligere en gepersonaliseerde systemen die de gebruiker kunnen helpen zich aan elke situatie aan te passen. Software voegt niet alleen waarde toe aan de sensor, maar ook aan het hele systeem, zei Ralf Schellin, vice-president en hoofd productgebied MEMS bij Bosch Sensortec, tijdens het recente MWS 2021 MEMS Titans-webinar.

4-in-1

Bij elke uitgeademde ademhaling komen er kleine druppeltjes in de lucht. Als iemand besmet is, kunnen ademhalingsdruppels en overdracht via de lucht het virus naar de anderen overbrengen. Hoe lager de luchtvochtigheid of temperatuur is, hoe langer de aerosolen in de lucht kunnen blijven, zegt Schellin.

De BME688 van Bosch Sensortec is een MEMS-sensor voor luchtkwaliteit die vier detectiefuncties - gas, vochtigheid, temperatuur en barometrische druk - combineert met AI-mogelijkheden.

De gassensor kan vluchtige organische stoffen (VOS), vluchtige zwavelverbindingen (VSC) en andere gassen zoals koolmonoxide en waterstof detecteren in het bereik van deeltjes per miljard (pbb).

Hoewel de BME688-sensor het Covid-19-virus niet detecteert, "kan hij het risico op infectie aanzienlijk helpen verminderen door VOC's, vochtigheid en temperatuur te meten", zei Schellin. Door een concentratiegecontroleerde beademing kan zowel het infectierisico als de impact aanzienlijk worden verminderd. “Uiteindelijk geeft het je een soort signaal om het raam open te doen of de luchtreiniger aan te zetten, of je kunt in de buurt een automatisch systeem opzetten.”

AI-gebaseerde software

De BME688, of wat Bosch Sensortec 'een digitale neus' noemt, kan gassen detecteren door hun unieke elektronische vingerafdruk te meten en verschillende gassamenstellingen te onderscheiden. Eerst moet de sensor over deze verschillende gassen worden geleerd, wat betekent dat hij moet worden getraind met behulp van machine learning-methoden. Dat is waar de BME AI-Studio-software van Bosch Sensortec van pas komt. Hiermee kunnen klanten hun specifieke gebruiksscenario's verkennen en verifiëren. Ze kunnen gasmetingen verzamelen, machine learning-algoritmen trainen en een definitief algoritme exporteren om te gebruiken met de BME-bibliotheek in hun project.

"Je kunt je eigen use-cases onderzoeken en het systeem trainen voor precies deze use-case", zegt Schellin.

Door temperatuurgecycleerde werking van de gas-MEMS van de BME688 kunnen verschillende gasmengsels worden herkend en geclassificeerd. (Bron afbeelding:Bosch Sensortec)

In standaardconfiguraties zei het bedrijf dat de aanwezigheid van VSC's wordt gedetecteerd als een indicator voor b.v. groei van bacteriën. De gasscanner kan worden aangepast met betrekking tot gevoeligheid, selectiviteit, datasnelheid en stroomverbruik. De BME688 heeft een gasscannerfunctie en met de BME AI-Studio-tool kunnen klanten de BME688-gasscanner trainen voor hun specifieke toepassing, zoals in huishoudelijke apparaten, IoT-producten of slimme huizen, aldus het bedrijf.

De software zelf draait op de applicatieprocessor, die niet is geïntegreerd, aldus Schellin. “We hebben de MEMS, we hebben de ASIC met een bepaalde functionaliteit. Maar de algehele emulatie draait op de applicatieprocessor. Het is slechts een kwestie van tijd wanneer het op het apparaat zelf kan draaien. We hebben het al laten zien met de BHI bewegingssensor waar het draait op het geïntegreerde apparaat. Het is dus niet zo dat we het niet kunnen. Het draait er momenteel niet op."

Bosch Sensotec zei dat het een Adafruit-compatibele ontwikkelkit levert.

3,0 x 3,0

De BME688-sensor is ondergebracht in een compact pakket, met afmetingen van slechts 3,0 x 3,0 x 0,9 mm. Als voorbeeld van de BMM150-magnetometer van het bedrijf met de afmetingen 1,56 x 1,56 x 0,6 mm, zei Schellin dat hij er zeker van is dat de afmetingen verder kunnen worden verkleind. Zodra de fysieke limiet is bereikt, "voeg je echter steeds meer slimheid en meer functionaliteit toe, maar we zijn er zeker nog niet."

Van het sensorontwerp en de verpakking tot de ingebedde AI-algoritmen, Bosch Sensortec zei dat alles in-house wordt gedaan om de co-integratiesynergieën te maximaliseren. Als u bijvoorbeeld "naar een extreem laag stroomverbruik moet gaan, maar de hardware niet kent, leest u niet het vermogensniveau dat u kunt bereiken", illustreerde Shellin. “Dat betekent niet dat we niet met partners werken, maar in dit geval proberen we alles zelf te ontwikkelen.”

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EE Times Europa.

Verwante inhoud:

• Sensorfusie biedt meerdere voordelen
• Medische sensor ASIC sluit ML-versneller in
• Op sensoren gebaseerde oplossingen voor metingen van vitale functies
• De meest geschikte sensor voor voorspellend onderhoud kiezen
• Interfacing met moderne sensoren:interface-ontwerp
• Geavanceerde sensortechnologieën maken gepersonaliseerde monitoring van de luchtkwaliteit mogelijk
• Sensor kan smartphone vitale functies laten meten

Abonneer u voor meer Embedded op de wekelijkse e-mailnieuwsbrief van Embedded.