Elektor Lab Notes 19: KI-Sicherheitsassistent, FPGA-Projekte, Electronica 2024
Saad Imtiaz (Senior Ingenieur, Elektor)
LoRaWAN Projekt Update: Das LoRaWAN Projekt hat einen großen Schritt nach vorne gemacht mit einem neu entwickelten Modul, das auf dem MAX31334 Ultra Low Power RTC basiert. Dieses Modul ist flexibel ausgelegt und verfügt über Grove-Anschlüsse für eine einfache Integration in verschiedene Setups. Mit dem Potenzial, den Stromverbrauch im Leerlauf auf nur 70nA für die Zeitmessung zu reduzieren, ist es ein entscheidender Faktor für Anwendungen mit niedrigem Stromverbrauch. In der November-Dezember-Ausgabe des Elektor-Magazins finden Sie eine ausführliche Beschreibung des Moduls, aber hier ist schon einmal ein erster Einblick für alle, die mehr erfahren möchten!
AlertAlfred : Dieses Projekt ist von einem eigenständigen System zur zweiten Version des CaptureCount-Projekts geworden. Warum die Änderung? Nun, im Laufe der Entwicklung wurde klar, dass es bei AlertAlfred nicht nur ums Zählen geht. Die Kernfunktion dieses KI-Sicherheitsassistenten ist einfach: Er überwacht CCTV-Bilder und sendet eine Telegram-Nachricht, wenn er eine Person entdeckt. Und wie der Name schon sagt, ist Alfred (wer hätte nicht gerne Batmans treuen Butler?) der perfekte Assistent für diese Aufgabe.
Aber das ist nur der Anfang. AlertAlfred wurde entwickelt, um einen Raspberry Pi in eine zentrale, KI-gesteuerte CCTV-Überwachungszentrale zu verwandeln. Es beginnt mit der Personenerkennung, aber die großen Ideen hinter diesem Projekt umfassen auch die Erkennung von Anomalien, Feueralarme, die Überwachung von Stürzen älterer Menschen und sogar die Gewährleistung der Sicherheit von Kindern und Haustieren in potenziell gefährlichen Bereichen. Das sind ehrgeizige Ziele, aber im Moment liegt der Schwerpunkt auf der Perfektionierung der Personenerkennung in einem CCTV-Stream.
Um all dies zu ermöglichen, läuft AlertAlfred auf dem Raspberry Pi AI Kit mit dem Hailo8L-Modul, das dem Raspberry Pi einen erheblichen Schub verleiht. Mit seiner 13 TOPS-leistungsfähigen NPU liefert dieses Setup mehr als 30 FPS bei der Objekterkennung - im Vergleich zu den 2 FPS, die ich auf einem rudimentär ausgestatteten Raspberry Pi 5 erhielt. Einfach ausgedrückt: Es ist schnell und wird die KI-Sicherheitssysteme revolutionieren.
Jean-François Simon (Ingenieur, Elektor)
KI-gesteuertes FPGA-projekt: In letzter Zeit war ich mit einem Projekt beschäftigt, das länger dauerte, als ich erwartet hatte (ist das nicht die Natur aller Projekte?), sich aber als sehr interessant herausstellte. Die Idee war, mein allererstes FPGA-basiertes Projekt durchzuführen und dabei eine KI wie ChatGPT zu verwenden, um mir bei der Codegenerierung zu helfen. In der Tat hatte ich bisher noch nie mit VHDL experimentiert. Nun, sagen Sie ChatGPT einfach: "Schreiben Sie mir VHDL-Code, um XYZ auf einem FPGA auszuführen", richtig? Nun... nicht ganz. Ich habe mich auf ein Abenteuer eingelassen: Ich habe mich mit dem Software-Tool (Quartus) vertraut gemacht, mit den Grundlagen des FPGA-Betriebs, habe "on the job" die Grundlagen der VHDL-Syntax gelernt (mit Hilfe von ChatGPT, das den von ihm erzeugten Code erklärte und dem ich Fragen stellte). Und vor allem Debugging, Debugging und noch mehr Debugging. Lesen Sie mehr über dieses Projekt in der KI-Sonderausgabe im Dezember. Wie nutzen Sie KI zur Unterstützung Ihrer Projekte? Sagen Sie es uns in den Kommentaren.
Thermische probleme: Ich benutze einen Dell Precision 3581 Laptop. Von Beginn an fand ich die Steuerung des Prozessorlüfters immer etwas nervig. Ein paar Minuten lang ist der Lüfter aus, dann läuft er plötzlich mit voller Geschwindigkeit an. Man könnte meinen, ein Flugzeug hebt ab. Dann ist wieder Ruhe und es geht von vorne los. Es ist ziemlich nervig, aber ich habe versucht, mich daran zu gewöhnen. Nachdem ich im Internet recherchiert habe, bestätigen leider alle Benutzer dieses Modells: Es ist ein lauter Computer, da kann man nichts machen. Das Folgende funktioniert nicht:
- Ändern Sie die CPU- und Kühlungsleistungseinstellung im BIOS: Die Einstellung war auf "Ausgewogen". Keine Verbesserung, wenn man sie auf "Leise" stellt. Ich hatte sogar den Eindruck, dass der Lüfter noch aggressiver war als bei "Ausbalanciert".
- BIOS aktualisieren. Die von Dell automatisch durchgeführten Updates änderten nichts.
- Deaktivieren Sie bestimmte CPU-Kerne im BIOS. Verursacht einen zu großen Leistungsverlust bei fast keiner Verbesserung des Geräuschpegels.
- Installieren Sie spezielle Treiber wie das "Intel-Processor-Power-Management-Package" oder "Intel Dynamic Tuning", die angeblich eine "sanftere" Regelung bieten.
In den letzten Wochen hat sich die Situation verschlimmert und ist unerträglich geworden. Vor allem mit Hintergrundprozessen wie Antivirus oder Windows Update treiben die CPU-Auslastung in die Höhe. Tatsächlich habe ich schließlich die Lösung gefunden, die auf Reddit angegeben wurde und für einen Cousin des 3581 gedacht ist, den 3551. Alles, was ich tun musste, war, den PC zu öffnen, den CPU- und GPU-Kühlkörper zu entfernen (insgesamt etwa fünfzehn Schrauben) und... die Wärmeleitpaste zu ersetzen. Dell hatte viel zu viel verwendet! Ich verwendete Thermal Grizzly Kryonaut Paste, die ich dünn auftrug und dann... Schweigen! Was funktioniert hat, ist:
- (erforderlich) hochwertige Wärmeleitpaste in der richtigen Menge
- (optional) ThrottleStop-Software, die in meinem Fall zur Deaktivierung des Turbomodus verwendet wurde
- (optional) Einstellung des "Maximalen Prozessorstatus" auf 70% in den erweiterten Einstellungen unter "Startmenü -> Energieplan bearbeiten".
Jetzt stabilisiert sich der Prozessor bei leichter CPU-Last bei 50-55 °C, und der Lüfter schaltet sich kaum noch ein - es ist wie Tag und Nacht. Komm schon, Dell, ich bin sicher, Ihr hättet es besser machen können!
Reflow-Löten mit einer Heizplatte: Ich muss ein 44-Pin QFN (9*9mm) Gehäuse auf eine kleine Leiterplatte (ca. 20*40mm) löten. Ich beabsichtige, eine Miniware MHP50-Heizplatte zu verwenden. Aber diese wirbt mit zwei Leistungsstufen: 150W max, wenn sie über die DC 5,5mm x 2,5mm Buchse betrieben wird, und 100W max, wenn sie über den USB-C Anschluss betrieben wird. Das ist ein ziemlicher Unterschied. Der Hersteller gibt eine Aufheizzeit von 150 Sekunden zwischen 28°C und 300°C an, allerdings bei 24V über die DC-Buchse. Wie sieht es aus, wenn man die USB-C-Buchse verwendet?
Um das zu überprüfen, habe ich den Temperaturanstieg gemessen. Der MHP50 war so konfiguriert, dass er sich auf 250°C aufheizt. Um einen eher ungünstigen Fall zu simulieren, habe ich eine relativ große doppelseitige Leiterplatte verwendet, d. h. die Größe der Platte: 50 * 50mm, ohne Leiterbahnen und mit 100% Massefläche auf beiden Seiten. Ein Thermoelement wurde in der Mitte mit etwas Wärmeleitpaste und einer Halterung befestigt. Die Niete wurde unten bündig abgeschnitten. Hier ist der Aufbau für den Test:
Die Messung wurde zweimal durchgeführt; das erste Mal mit einem USB-C-Laptop-Netzteil (Dell, 130 W), das im Power-Delivery-Modus auf 90 W begrenzt ist. Die maximale Leistung von 130 W kann nur an einen Dell-PC geliefert werden, der ein proprietäres Protokoll verwendet. Um dieses Ladegerät mit dem MHP50 zu verwenden, muss der Parameter PD_PwrMax im MHP50-Menü auf 90 W gesetzt werden, um zu verhindern, dass die Heizplatte das Netzteil überlastet. Ich habe die Messung auch noch einmal mit einem robusten 24-V-Netzteil durchgeführt. Eine Annäherung an das Erwärmungsprofil für ChipQuik TS391AX Lotpaste wurde ebenfalls in die Grafik eingeblendet. Hier ist das Ergebnis:
Wir sehen, dass der MHP50 unabhängig von der Stromversorgung nicht schnell genug für die erste Phase des Reflow-Zyklus ist (orange). Dies ist wahrscheinlich kein ernsthaftes Problem, da wir die Dauer dieser Phase einfach etwas verlängern müssen, um dies auszugleichen. Für die zweite Phase sind die Steigungen der grünen und blauen Kurven viel steiler als nötig, was darauf hindeutet, dass genügend Heizleistung zur Verfügung steht. Für die eigentliche Reflow-Spitzenphase zwischen 150 und 210 Sekunden liegt die Steigung der blauen Kurve sehr nahe an der orangefarbenen Steigung, aber bedenken Sie, dass bei dieser Testmessung keine zu erhitzenden Bauteile oder zu schmelzende Lötpaste berücksichtigt wurden. Bei USB-C besteht also die Möglichkeit, dass die Leistung ein wenig zu gering ist. Alles in allem sieht die Stromversorgung über USB-C auf dem Papier zwar attraktiv aus, aber für das Reflow-Löten mit dem MHP50 ist es am besten, ein 24-V-Netzteil zu verwenden, das mindestens 150 W liefern kann. Viel Spaß beim Löten!
Roberto Armani (Senior Redakteur, Elektor)
Italienisch Spezial 2024: Gute Nachrichten für unsere italienischsprachigen Leser! Die Elektor - Elettronica & Maker Sonderausgabe Nr. 1 befindet sich in der Endphase der Vorbereitung und wird bald in gedruckter Form und als E-Book im Elektor Store erhältlich sein!Es handelt sich um eine Sammlung von 33 Projekten von Designern aus der ganzen Welt, darunter die besten, die bisher veröffentlicht wurden, in einem superdicken Buch mit über 240 Seiten!
Gemäß Elektors Tradition ist der Inhalt für jeden geeignet, vom professionellen Ingenieur bis zum Wochenend-Elektronik-Enthusiasten.
Bleiben Sie dran!
C. J. Abate (Direktor, Inhalt und Technik)
Das Team war mit den Vorbereitungen für einige bevorstehende Veranstaltungen beschäftigt. Hier sind einige Details:
- Elektor @ electronica 2024: Auf der electronica 2024 (12.-15. November, München) wird unser Team über die neuesten Entwicklungen in den Bereichen KI, IoT, Smart Energy, GaN- und SiC-Halbleiter und mehr berichten. Wenn Sie die Messe besuchen, kommen Sie zu Elektor an den Stand B4.440, wo unsere Teams zur Verfügung stehen, um neue Technologien und bevorstehende Projekte zu diskutieren und Live-Interviews mit wichtigen Einflussnehmern und Experten zu führen.
- eFF 2024: At electronica Fast Forward 2024, stehen Startups im Mittelpunkt und präsentieren ihre innovativen Produkte und Lösungen. In der sechsten Ausgabe unseres Startup-Events, das von electronica und Elektor organisiert wird, werden die Startups bahnbrechende Innovationen in den Bereichen IoT, Robotik, Batterieentwicklung und mehr vorstellen. Die fünf ausgewählten Startups auf der electronica Fast◦Forward gehen einige der kritischsten Herausforderungen in der Elektronikbranche an.
