Elektor Lab Notes 19 : Assistant de sécurité IA, Projets FPGA, Electronica 2024

Bienvenue à Elektor Lab Notes ! Toutes les quelques semaines, nos ingénieurs et rédacteurs d'Elektor publient quelques notes de laboratoire et des mises à jour sur les nouveaux projets électroniques à réaliser soi-même, les nouvelles technologiques de l'industrie et des conseils d'ingénierie utiles. Dans cette édition de Lab Notes, nous vous présentons des mises à jour sur le projet LoRaWAN, la vision par ordinateur, les projets FPGA pilotés par l'IA, les tests de matériel de soudure, et plus encore. N'hésitez pas à nous faire part de vos commentaires dans la section Discussion au bas de cette page. N'hésitez pas à publier vos propres notes de laboratoire et à nous faire savoir ce sur quoi vous travaillez sur votre établi d’électronique !

Saad Imtiaz (Ingénieur en chef, Elektor)

Le point sur le projet LoRaWAN : Le projet LoRaWAN a fait un grand pas en avant avec un nouveau module basé sur le MAX31334, une horloge temps réel ultra basse consommation (Ultra Low Power RTC). Ce module est conçu pour la flexibilité, avec des connecteurs Grove pour une intégration facile dans différentes configurations. Avec la possibilité de réduire la consommation de courant au repos à seulement 70 nA pour l'horloge, il change la donne pour les applications à faible consommation. Le numéro de novembre-décembre d'Elektor Magazine présentera une analyse complète de ce produit, mais voici un premier aperçu pour ceux qui souhaitent en savoir un peu plus !

AlertAlfred : Ce projet est passé d'un projet personnel à la deuxième version du projet CaptureCount. Pourquoi ce changement ? Au fur et à mesure que le développement progressait, il est apparu clairement qu'AlertAlfred n'était pas seulement un outil de comptage. La fonction principale de cet assistant d'alerte de sécurité IA est simple, car il surveille les images de vidéosurveillance et envoie un message Telegram lorsqu'il détecte une personne. Et comme son nom l'indique, Alfred (qui n'aimerait pas avoir le fidèle majordome de Batman ?) est l'assistant idéal pour ce travail. 

Mais ce n'est qu'un début. AlertAlfred est conçu pour transformer un Raspberry Pi en un centre de surveillance de caméras géré par l'IA. Bien qu'il commence par la détection des personnes, les grandes idées derrière ce projet comprennent le dépistage des anomalies, les alertes incendie, la détection des chutes chez les personnes âgées, et même la sécurité des enfants et des animaux de compagnie dans les zones potentiellement dangereuses. Il s'agit d'objectifs ambitieux, mais pour l'instant, il s'agit de perfectionner la détection des personnes sur un seul flux de vidéosurveillance.

Pour rendre tout cela possible, AlertAlfred fonctionne sur le Raspberry Pi AI Kit avec le module Hailo8L, qui donne un sérieux coup de pouce au Raspberry Pi. Avec son NPU (Unité de Traitement Neuronal) de 13 TOPS, cette configuration permet d'obtenir plus de 30 FPS dans la détection d'objets, comparés aux 2 FPS que j'obtenais sur un Raspberry Pi 5 basique. Pour résumer, c'est rapide et cela va révolutionner les systèmes de sécurité IA.

Jean-François Simon (Ingénieur, Elektor)

Projet FPGA basé sur l’IA : Dernièrement, j'ai été occupé par un projet qui m'a pris plus de temps que prévu (n'est-ce pas la nature de tous les projets ?) mais qui s'est avéré très intéressant. L'idée était de réaliser mon tout premier projet à base de FPGA, en utilisant une IA comme ChatGPT pour m'aider à générer le code. En effet, je n'avais jamais expérimenté le VHDL jusqu'à présent. Il suffit de dire tout simplement à ChatGPT « écris-moi du code VHDL pour faire XYZ sur un FPGA », non ? Eh bien... pas tout à fait. Il m'a fallu partir à l'aventure, en me familiarisant avec l'outil logiciel (Quartus), avec les bases du fonctionnement du FPGA, apprendre « sur le tas » les bases de la syntaxe VHDL (avec l'aide de ChatGPT, à qui je posais des questions et qui m'expliquait le code qu'il produisait). Et par-dessus tout , déboguer, déboguer et encore déboguer. Pour en savoir plus sur ce projet, lisez le numéro spécial de décembre consacré à l'IA. Comment utilisez-vous l'IA pour vous aider dans vos projets ? Dites-le nous dans les commentaires.

 Les problèmes thermiques : J'utilise un ordinateur portable Dell Precision 3581. Depuis qu'il est neuf, j'ai toujours trouvé que la gestion du ventilateur du processeur était un peu pénible. Pendant quelques minutes, le ventilateur est éteint, puis soudainement, il se met en marche à pleine vitesse, comme si un avion est en train de décoller. Puis le silence revient, et tout le cycle recommence. C'est assez agaçant, mais j'ai essayé de m'y habituer. Hélas, après avoir cherché sur Internet, tous les utilisateurs de ce modèle le confirment, c'est un ordinateur bruyant, on ne peut rien y faire. Ce qui suit ne fonctionne pas :

• changer le réglage de la puissance du CPU et du refroidissement dans le BIOS : le réglage était sur « Balanced ». Aucune amélioration n'a été apportée en réglant la puissance sur « Quiet ». Il m'a même semblé que le ventilateur était encore plus agressif que sur « Balanced » .
• Mettre à jour le BIOS. Les mises à jour effectuées automatiquement par Dell n'ont rien changé.
• Désactiver certains cœurs de CPU dans le BIOS. Entraîne une trop grande perte de performances pour une amélioration quasi nulle du niveau de bruit.
• Installer des pilotes spécifiques tels que « Intel-Processor-Power-Management-Package » ou « Intel Dynamic Tuning », censés offrir une régulation « plus fluide » .

Ces dernières semaines, la situation s'est aggravée et est devenue insupportable. Surtout avec des processus en arrière-plan comme l'antivirus ou Windows Update qui font grimper l'utilisation du CPU. En fait, j'ai finalement trouvé la solution, donnée sur Reddit et destinée à un cousin du 3581, le 3551. Tout ce que j'avais à faire était d'ouvrir le PC, de retirer le dissipateur thermique du CPU et du GPU (une quinzaine de vis en tout) et... de remplacer la pâte thermique. Dell en avait mis beaucoup trop ! J'ai utilisé de la pâte Thermal Grizzly Kryonaut, que j'ai étalée finement et puis... Grand silence ! Ce qui a fonctionné, c’est :

• (obligatoire) de la pâte thermique de bonne qualité et en quantité suffisante
• (optionnel) Le logiciel ThrottleStop, utilisé dans mon cas pour désactiver le mode Turbo
• (optionnel) Régler « Maximum Processor State » à 70% dans les paramètres avancés, dans « Start Menu -> Edit Power Plan » (Menu Démarrer -> Modifier le plan d'alimentation).

Dorénavant, le processeur se stabilise à 50-55°C en cas de charge légère, et le ventilateur ne se met pratiquement jamais en marche, et c'est comme le jour et la nuit. Allez, Dell, je suis sûr que vous auriez pu faire mieux !

Le soudage par refusion à l'aide d'une plaque chauffante : Je dois souder un boîtier QFN 44 broches (9x9mm) sur un petit circuit imprimé (20x40mm environ). Je prévois d'utiliser une plaque chauffante Miniware MHP50. Mais celle-ci annonce deux puissances, à savoir 150W maxi lorsqu'elle est alimentée par la prise DC (5,5mm x 2,5mm), et 100W maxi lorsqu'elle est alimentée avec son port USB-C. C'est une sacrée différence. Le fabricant indique un temps de chauffe de 150 secondes entre 28°C et 300°C, mais c'est à 24V, via la prise DC. Qu'en est-il lorsque l'on utilise la prise USB-C ?

Pour vérifier, j'ai mesuré la montée en température. La MHP50 a été configurée pour chauffer jusqu'à 250°C. Pour simuler un cas plutôt défavorable, j'ai utilisé un circuit imprimé double face de 50x50mm relativement grand, c'est-à-dire de la taille de la plaque, sans pistes et avec un plan de masse à 100% des deux côtés. Un thermocouple a été fixé au centre avec de la pâte thermique et un support. Le rivet a été coupé à ras en-dessous. Voici la configuration du test :

La mesure a été réalisée deux fois. La première fois avec une alimentation d'ordinateur portable USB-C, (Dell-130W) limitée à 90 W en mode Power Delivery. La puissance maximale de 130 W ne peut être fournie qu'à un PC Dell, en utilisant leur protocole propriétaire. Pour utiliser ce chargeur avec la MHP50, il est nécessaire de régler le paramètre PD_PwrMax à 90 W dans le menu de la MHP50, afin d'éviter que la plaque chauffante ne surcharge l'alimentation. J'ai également refait la mesure avec une puissante alimentation 24 V. Une approximation du profil de température de la pâte à braser ChipQuik TS391AX a également été rajoutée au graphique. Voici le résultat :

On constate que, quelle que soit l'alimentation, la MHP50 n'est pas assez rapide pour la première phase du cycle de refusion (en orange). Ce n'est probablement pas un problème grave, car il suffira d'allonger un peu la durée de cette phase pour compenser. Pour la deuxième phase, les pentes des courbes verte et bleue sont beaucoup plus raides que nécessaire, ce qui indique que la puissance de chauffage disponible est suffisante. Pour la phase de refusion maximale elle-même, entre 150 et 210 secondes, la pente de la courbe bleue est très proche de la pente orange, mais il faut garder à l'esprit que cet essai de mesure n'incluait pas de composants à chauffer, ni de pâte à braser à faire fondre. Avec l'USB-C, il est donc possible que la puissance soit un peu trop faible. En résumé, bien que l'alimentation via USB-C semble attrayante sur le papier, pour réaliser des soudures par refusion avec la MHP50, il est préférable d'utiliser une alimentation 24V pouvant délivrer au moins 150W. Bonne soudure !

Roberto Armani (Rédacteur en chef, Elektor)

Il s'agit d'une collection de 33 projets de concepteurs du monde entier, parmi les meilleurs publiés à ce jour, dans un livre super épais de plus de 240 pages !

Dans la tradition d'Elektor, le contenu est adapté à tous, de l'ingénieur professionnel à l'amateur d'électronique du week-end.

Restez à l'écoute!

C. J. Abate (Directeur du contenu et de l'ingénierie)

L'équipe a été très occupée par la préparation de quelques événements à venir. Voici quelques détails :

• Elektor @ electronica 2024 : À electronica 2024 (du 12 au 15 novembre, à Munich), notre équipe couvrira les derniers développements en matière d'IA, d'IdO, d'énergie intelligente, de semi-conducteurs GaN et SiC, et bien plus encore. Si vous vous rendez au salon, venez rendre visite à Elektor au stand B4.440, où nos équipes seront disponibles pour discuter des nouvelles technologies, des projets à venir, et animer des interviews en direct avec des influenceurs et des experts de premier plan. 
• eFF 2024 : 
• Lors du salon electronica Fast Forward 2024, les startups occuperont le devant de la scène pour présenter leurs produits et solutions innovants. Dans cette sixième édition de notre événement dédié aux startups, qui est organisé par electronica et Elektor, les startups couvriront des innovations révolutionnaires dans les domaines de l'IdO, de la robotique, du développement de batteries, et bien plus encore. Les cinq startups sélectionnées à electronica Fast◦Forward s'attaquent à certains des défis les plus critiques du secteur de l'électronique.

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