Smarter 4-in-1-Gassensor von Bosch Sensortec Digitale Nase mit KI

Redakteur: Silvano Böni

Ob zu Hause, im Büro oder im Freien: eine gute Luftqualität ist von höchster Bedeutung, die durch die Corona-Pandemie weiter zugenommen hat. Denn die Partikel, Gase und Viren, die sich in der Luft befinden, wirken sich negativ auf unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden aus – umso wichtiger deren zuverlässige Erkennung.

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Das Gehäuse des Bosch-Sensors misst gerade einmal 3,0 x 3,0 x 0,9 mm3.
Das Gehäuse des Bosch-Sensors misst gerade einmal 3,0 x 3,0 x 0,9 mm3.
(Bild: Bosch Sensortec)

Um das steigende Bedürfnis nach hoher Luftqualität zu erfüllen, hat Bosch Sensortec den BME688 entwickelt. Der innovative und äusserst kompakte MEMS-Sensor kann zur gleichzeitigen Messung von Gas, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Luftdruck eingesetzt werden.

Der BME688 eignet sich für viele kundenspezifische Anwendungen, wie etwa die Anzeige von verdorbenen Lebensmitteln oder die frühzeitige Erkennung von Waldbränden – durch Messung der in der Luft vorhandenen Gase sowie der Veränderungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Dank den KI-Funktionen des Sensors und dem neuen Software-Tool BME AI-Studio von Bosch Sensortec können Anwender zudem innerhalb kurzer Zeit passgenaue Lösungen für ihre spezifischen Anwendungsfälle entwickeln.

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Der 4-in-1-Sensor basiert auf der bewährten BME680-Plattform von Bosch Sensortec und verfügt über einen überarbeiteten Gassensor mit erweitertem Messbereich und anspruchsvollen KI-Funktionen. Der Gassensor ist nun in der Lage, eine Vielzahl von Gasen im ppb-Bereich (parts per billion) zu erkennen, darunter flüchtige organische Verbindungen (VOCs), flüchtige Schwefelverbindungen (VSCs) und andere Gasarten wie zum Beispiel Kohlenmonoxid und Wasserstoff.

Breites Einsatzspektrum

Die möglichen Einsatzorte des Sensors sind äusserst vielseitig. Denkbar ist etwa die Entwicklung eines sensorbasierten Geräts, das verdorbene Produkte erkennt, indem es die von den Bakterien produzierten VSCs feststellt und anzeigt. Nach demselben Prinzip könnte auch schlechter Atem oder Körpergeruch erkannt werden.

Optimal ist es, wenn relevante Daten unter realen Bedingungen erfasst werden. So könnten durch die Entnahme von Gasproben in der Nähe von frischen und verderbenden Lebensmitteln verschiedene Kombinationsmodelle für VSCs in der jeweiligen Luftprobe erstellt werden. Der BME688 ist standardmässig in der Lage, VSCs mit einer hohen Genauigkeit festzustellen; mithilfe von BME AI-Studio kann er zudem für andere Gasgemische und Anwendungen optimiert werden.

Dadurch, dass die Gasproben unter realen Bedingungen vor Ort – und nicht im Labor – entnommen werden, bewerten die abgeleiteten Algorithmen, die von den neuen Detektionsgeräten verwendet werden, die tatsächlichen Bedingungen erheblich zuverlässiger. Neben den vorhandenen Gasen misst der BME688 Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und Temperatur und nutzt diese zusätzlichen Datensätze für die Erstellung eines umfassenden KI-Modells.

In dieser Beispielanwendung werden diese Datenmengen vom Kunden kategorisiert und anschliessend bei der Entwicklung des KI-Modell im BME AI-Studio angewendet. Dabei wird der BME688 im Wesentlichen darauf «trainiert», die Anzeichen zu erkennen, die auf die Entstehung und das Wachstum von Bakterien auf den Lebensmitteln hindeuten. Sobald das Sensortraining abgeschlossen ist, wird der fertige KI-Code auf einem Mikrocontroller im Endprodukt des Kunden ausgeführt. Die geringe Komplexität dieses Codes sorgt dafür, dass seine Ausführung auf dem bestehenden Mikrocontroller für die Systemsteuerung und Verwaltungsaufgaben in der Regel problemlos erfolgt.

Äusserst kompakt

Bosch Sensortec hat den BME688 für mobile und vernetzte Anwendungen entwickelt, bei denen es auf Kompaktheit und niedrigen Stromverbrauch ankommt. Das Gehäuse des Sensors misst gerade einmal 3,0 × 3,0 × 0,9 mm3. Der Strombedarf kann je nach den erforderlichen Datenraten und Funktionen auf 2,1 μA bis 11 mA konfiguriert und mit dem BME AI-Studio optimiert werden.

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