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EI_Titel:Titel
01.09.2008
8:25 Uhr
Seite 1
S e p t e m b e r 2 0 0 8 N r. 8 / 9
branchenorientierte applikationen für elektronik-entwickler
39. JAHRGANG
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39. JAHRGANG
Was Entwickler
wissen müssen !
www.elektronik-industrie.de
8/9 - 2008
elektronik industrie
Special-Report: Bahnelektronik, Aktive Bauelemente, Messtechnik
SPECIAL-REPORT:
BAHNELEKTRONIK ÿ 18
AKTIVE BAUELEMENTE
Gate-Treiber für NiederspannungsMotorsteuerungen ÿ 42
C-TestIT! Das Tool zur Idee!! ÿ 46
www.automobil-elektronik.de
AUTOMOBIL
ELEKTRONIK
MESSTECHNIK
www.productronic.de
2008
DIENSTLEISTUNGEN IN DER ELEKTRONIK
Entwicklungs-Service, EMS, Leiterplatten-Service
Eine Sonderausgabe der Fachmagazine Automobil-Elektronik, elektronik industrie und productronic
Dem Störer mit HandheldSpektrumanalysatoren auf der Spur ÿ 48
NI Week 2008: Singleboard-RIO,
Wireless und LabVIEW 8.6 ÿ 42
Moderne Oszilloskoplösungen ÿ 56
DIE AKTUELLE REPORTAGE:
Big 5 am Kap der guten Hoffnung ÿ 37
˘
erfolgsmedien für experten
www.elektronik-industrie.de
SPEZIAL
TITELSTORY: Interview mit
Mark Larson, President von Digi-Key
˘
erfolgsmedien für experten
LONworks:
Energiesparen durch Vernetzung
ÿ8
IN DIESER
AUSGABE
ÿ 26
... und gewinnen Sie
Hallo, mein Name ist ...???
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Und genau das ist mein Problem –
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25.08.2008
08.08.2008
08
08 2008 15:14:54
14:10:38
14
10 38 Uhr
Uhr
Uh
Editorial:Seite 3
01.09.2008
8:27 Uhr
Seite 3
SEPTEMBER 2008
< EDITORIAL
Auf die Grundstimmung kommt es an
Warum
kapazitive
Tasten
von
Green Engineering,
warum erst jetzt?
Dipl.-Ing.
Hans Jaschinski
Stellv. Chefredakteur
60-W-Lampe
war gestern
Kühlen Kopf bewahren mit der richtigen Klimaanlage
Wir werden geradezu überrollt von einer grünen Welle. Aus zahlreichen Presseinformationen quillt das Wort „Green“ heraus, oft
sogar in grün gedruckt und meistens von US-Firmen. Der hohe Ölpreis hat dort auch den Letzten wach gerüttelt. Nun hat der Ölpreis nur bedingt etwas mit Elektronik zu tun. Aber er ist letztendlich
der Auslöser für ein Umdenken. Auf den E-Bereich gemünzt heißt
das: Weniger Stromverbrauch, und zwar auf allen Ebenen.
Waren es nicht Ingenieure, die stromfressende Stand-byFunktionen bei Satelliten-Empfängern oder auch bei (Flachbild-)
Fernsehern entwickelt haben? Heute müssen Entwickler daran
arbeiten Schaltungen und ICs so zu entwerfen, dass möglichst wenig Strom verbraucht wird, und das nicht nur bei den mobilen Geräten. Vor allem weil es sich prima vermarkten lässt. Einige werben
schon mit dem Standby-Verbrauch von Fernsehern – Achtung
also bei denen, die nicht damit werben. Alles andere als Energieeffizienzklasse A ist in den großen Märkten nicht mehr zu verkaufen.
Anders im Automobilbereich, hier ist diese Klassifizierung bisher
leider erfolgreich verhindert worden. Andere Länder haben damit
kein Problem, ihre Modelle in die Klassen A bis G einzuteilen.
Wie unterschiedlich mit den Begriffen „Green“ und „Effizienz“ umgegangen wird, zeigt z. B. auch der Vortrag von Intel-CTO
Justin Rattner auf dem letzten IDF. Eigentlich wollte er auf die Elektronik im Jahr 2050 hinweisen. Intel-Forscher arbeiten nämlich am
Wireless Resonant Energy Link (WREL), der drahtlos Energie bereitstellt mit denen z. B. Notebooks betrieben werden können.
Rattner demonstrierte dies anhand einer 60-W-Lampe, die leuchtete, ohne dass sie hierfür ein Kabel oder eine sonstige Steckverbindung benötigte. Nun, ähnliche Effekte kennt jeder Kleingärtner, dessen Kolonie sich in der Nähe von Sendemasten befindet.
Green-konform wäre es gewesen, wenn Mr. Rattner eine 6-W-Lampe benutzt hätte. Oder war es etwa ein dezenter Hinweis darauf,
dass Intel-Prozessoren auch in 40 Jahren noch 60 W verbrauchen
werden?
Gerade noch die Kurve bekommen hat der National-Instruments-CEO als er nach seiner Key-Note auf der NI Week (im grünen Shirt, S. 52) interessanterweise seine fünf Klimaanlagen im eigenen Haus erwähnte – alles selbstverständlich geregelt und nur
dort in Betrieb, wo er sie tatsächlich auch benötigt.
Entwickler sollten also immer im Hinterkopf behalten, welche
Auswirkungen ihre Ideen und Designs auf uns alle haben werden
– egal bei welchem Benzinpreis.
Wir von der Redaktion elektronik industrie werden uns dem
Thema Green Engineering spätestens im März-Heft 2009 ausführlich
widmen. Bis dahin können Sie ja schon mal weitermachen mit dem
Strom sparen.
Dipl.-Ing. Hans Jaschinski,
Stellv. Chefredakteur elektronik industrie
˘
elektronik industrie 8/9 - 2008
Schreiben Sie uns Ihre Meinung: [email protected]
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inhalt.qxp:Seite 04-05
01.09.2008
8:29 Uhr
Seite 4
elektronik industrie
INHALT
8-9/08
AKTUELL / MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
3
Editorial: Green Engineering, warum erst jetzt?
18
InnoTrans 2008: Ein Vorgeschmack
GEWINNSPIEL: Panel-Card Starter Kit von taskit
20
Informations- und Steuerungstechnik auf Schienenfahrzeugen
GEWINNSPIEL: Demoboards für Interpolations-ICs von Gemac
24
Modellbasierte Softwareentwicklung in der Bahntechnik
37
Die aktuelle Reportage: Big 5 am Kap der guten Hoffnung
28
64
High Tech Toys: DCF77-Wetterstationen:
Wird morgen die Sonne scheinen?
Höchste Präzision und Schnelligkeit bei
Bahn-Infrastrukturmessstellen
31
Bugklappensteuerung unter Stressbedingungen
34
Packaging Lösungen für die Bahntechnik
6
11
AKTIVE BAUELEMENTE
40
TITELSTORY: Interview mit Mark Larson, President von Digi-Key
42
Gate-Treiber für Niederspannungs-Motorsteuerungen
46
C-TestIT! Das Tool zur Idee!!
18 ˘ InnoTrans 2008:
Ein Vorgeschmack
42 ˘ Gate-Treiber für Niederspannungs-Motorsteuerungen
56 ˘ Moderne
Oszilloskoplösungen
Die InnoTrans 2008, der Internationale
Branchentreff für die Verkehrstechnik vom
23. bis 26. 9. in Berlin, ist für uns Anlass zu
einem Special-Report, der sich gezielt dem
Thema Bahnelektronik in all seinen Facetten
widmet.
Der Preisverfall ermöglicht den Einsatz
von Halbleiterleistungsschaltern nun auch
in Niederspannungsapplikationen. Dieser
Beitrag beschreibt MOSFET-Gate-Treiber-ICs
für Niederspannungs-Motorsteuerungen.
Oszilloskope gibt es viele auf dem Markt.
Schaut man genauer hin, gibt es große
Unterschiede in vielen Merkmalen und im
Preis. Wir gehen speziell auf die Besonderheiten und Anwendungen der AgilentOszilloskope der Familien 5000A/6000A/
7000A ein.
4
elektronik industrie 8/9 - 2008
inhalt.qxp:Seite 04-05
01.09.2008
8:30 Uhr
Seite 5
Überzeugen durch Leistung
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MESSTECHNIK
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Dem Störer mit HandheldSpektrumanalysatoren auf der Spur
52
NI Week 2008:
Singleboard-RIO, Wireless und LabVIEW 8.6
56
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Moderne Oszilloskoplösungen
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Rapid Prototyping mit dem Zbrain-System
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D 19067
66
Firmenverzeichnis
66
Impressum
Was Entwickler
wissen müssen !
www.elektronik-industrie.de
8/9 - 2008
SPECIAL-REPORT:
BAHNELEKTRONIK ÿ 18
AKTIVE BAUELEMENTE
Gate-Treiber für NiederspannungsMotorsteuerungen ÿ 42
C-TestIT! Das Tool zur Idee!! ÿ 46
www.automobil-elektronik.de
AUTOMOBIL
ELEKTRONIK
MESSTECHNIK
www.productronic.de
2008
Eine Sonderausgabe der Fachmagazine Automobil-Elektronik, elektronik industrie und productronic
˘
erfolgsmedien für experten
www.elektronik-industrie.de
SPEZIAL
DIENSTLEISTUNGEN IN DER ELEKTRONIK
Entwicklungs-Service, EMS, Leiterplatten-Service
Dem Störer mit HandheldSpektrumanalysatoren auf der Spur ÿ 48
NI Week 2008: Singleboard-RIO,
Wireless und LabVIEW 8.6 ÿ 42
Moderne Oszilloskoplösungen ÿ 56
DIE AKTUELLE REPORTAGE:
Big 5 am Kap der guten Hoffnung ÿ 37
TITELSTORY: Interview mit
Mark Larson, President von Digi-Key
˘
erfolgsmedien für experten
LONworks:
Energiesparen durch Vernetzung
ÿ8
IN DIESER
AUSGABE
ÿ 26
Art.Nr. R5F36xxx
www.automobil-elektronik.de
AUTOMOBIL
ELEKTRONIK
www.elektronik-industrie.de
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2008
SPEZIAL
DIENSTLEISTUNGEN IN DER ELEKTRONIK
Entwicklungs-Service, EMS, Leiterplatten-Service
Eine Sonderausgabe der Fachmagazine Automobil-Elektronik, elektronik industrie und productronic
Know-how. Eingebaut.
˘
erfolgsmedien für experten
LONworks:
Energiesparen durch Vernetzung
Rutronik und Renesas
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SPEZIAL-HEFT DIENSTLEISTUNGEN
Mit der neuen R32C/1xx Serie in die low cost,
high performance 32bit Welt einsteigen.
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∙ Bis 1MB Flash und bis zu 63kB RAM
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∙ 32-bit barrel shifter
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Mit dieser Ausgabe der elektronik industrie erhalten
Sie auch unser Spezialheft zum Thema Dienstleistungen, das wir zusammen mit unseren Schwesterzeitschriften AUTOMOBIL-ELEKTRONIK und
productronic gestaltet haben.
Das Dienstleistungsspektrum wird darin in seiner
vollen Breite von der Automobilelektronik über EMS
bis hin zum den EMV-Test abgedeckt.
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elektronik industrie 8/9 - 2008
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aktuell:Fachartikel
01.09.2008
11:13 Uhr
Seite 6
AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
elektronik industrie-LESER GEWINNEN IMMER
Gewinnen Sie ein Panel-Card Starter Kit gespendet von taskit
im Wert von 650 Euro!
Das von taskit für die Entwickler der elektronik industrie spendierte Starterkit Panel-Card
enthält alle erforderlichen
Hard- und Softwarefunktionen
für den Betrieb der Panel-Card
– in einer vom Anwender leicht
anzupassenden Umgebung.
Die Panel-Card besteht aus einem ARM9CPU-Modul und einem kontrastreichen 3,5 "
Farb-TFT. Durch das integrierte Display lässt
sich die Panel-Card auch als Anzeigeeinheit
oder Bedienterminal einsetzen. Das Display
ist platzsparend auf der Rückseite der Baugruppe befestigt und kann optional mit einem
Touchscreen versehen werden. Der Bildschirm
erreicht eine maximale Auflösung von
320 x 240 Pixeln bei 24-bit Farbtiefe und bietet eine sehr gute
Darstellung und Ablesbarkeit.
Der CPU-Kern wurde auf Basis
des Atmel AT91SAM9261-Controllers entwickelt und unterstützt alle gängigen Schnittstellen und Peripheriegeräte. Zu
diesen gehören unter anderem: USB 2.0,
Ethernet, USARTs, SPI, TWI (I2C kompatibel),
SSC, SD/MMC Card, 40 digitale I/O-Ports sowie ein 32-bit Parallel-Bus. Über zwei 40polige Buchsenleisten wird die Panel-Card mit
weiterer Hardware verbunden, auf der eigene
Implementierungen realisiert sind.
Damit eignet sich die Panel-Card besonders
für den Einsatz in mobilen Geräten. Auf
Einsendeschluss
01.11.2008
der PanelCard ist das
Betriebssystem Linux und
der Bootloader
„U-Boot“ bereits vorinstalliert.
Das Starterkit umfasst die Panel-Card mit
3,5 " Farb-TFT (64 MB Flash und 64 MB
SDRAM), ein Evaluationboard samt MatrixTastatur (4 x 3 Tasten), einen Drehgeber mit
Druckschalter für die Eingabe, eine Software-CD mit Linux 2.6.x, der kompilierten
Toolchain, Nano-X Window, den GNU-Tools
sowie ein Netzteil und Kabel.
Um das Starter-Kit zu gewinnen, einfach
bis zum 1.11.2008 unter unten genanntem
Link registrieren.
˘ Link zum Gewinnspiel
Teilnahme am Gewinnspiel unter www.elektronik-industrie.de
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n Netzwerk-Controller mit 16 oder 32 Bit und
zwei Kommunikationskanälen für Feldbus
oder Real-Time-Ethernet mit integrierten
PHY / Switch / Hub
n EtherCAT mit 8 FMMUs / Sync-Manager
und 6 KB IO-Daten
n Controller für IO-Link Master und CCD Sensor
n Hardwareplattform für IOs und IO-Link Gateways
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21.08.2008 17:20:45 Uhr
aktuell:Fachartikel
01.09.2008
11:13 Uhr
Seite 7
MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
< AKTUELL
HTV GmbH
Designhäuser rundum betreuen
Seit vielen Jahren arbeitet HTV
mit namhaften Designhäusern
in ganz Europa zusammen. Die
Arbeitsteilung sieht, so Thomas
Lempa, Entwicklungsleiter der
Firma, folgendermaßen aus:
Das Designhaus entwickelt den
Schaltkreis und betreut die Ersteinspeisung in eine Foundry.
Ab diesem Zeitpunkt steigt
HTV in das Geschäft ein und ist
für folgende Parts verantwortlich:
˘ messtechnische Begleitung
während der Entwicklung des
Schaltkreises
˘ Untersuchung des Erstentwurfs gemeinsam mit dem
Entwickler
˘ Qualifikation der Schaltkreise
˘ Übernahme des Serientestes
und mehr, das bedeutet:
• Wafertest
• Packaging
• BE-Test
• Messdatenerfassung und Analyse zur Qualitätssicherung
• Gurtung und wenn gewünscht,
Versand an den Kunden.
Damit ist eine Rundumbetreuung des Designhauses gewährleistet, das sich dann nur noch auf
sein Kerngeschäft, die Entwicklung von Schaltkreisen konzentrieren kann!
Insbesondere beim Packaging
hat sich da viele Frimen nach
Fernost abgewandert sind und
hohe Mindeststückzahlen fordern, die Situation im Laufe der
Jahre immer weiter verschärft.
Außerdem schränken die Packager in Fernost ihr Sortiment an
Gehäusen immer weiter ein und
bieten nur noch Gehäuse an, die
ihnen Gewinn versprechend erscheinen.
Um den Kunden den Rundumservice weiterhin bieten zu können hat sich HTV vor zwei Jahren
˘
entschlossen, die Firma
MAF in Frankfurt/Oder
zu übernehmen und weiter zu entwickeln. In
einem ersten Schritt wurde ein Gehäuse entwickelt,
welches dem QFN nach JEDEC MO-220 sehr ähnlich
ist. Dieses Gehäuse ist kostengünstig und zeichnet
sich durch gute Wärmeleitfähigkeit aus. Da es sehr robust ist,
ist es auch sehr einfach zu verarbeiten. Auf Anfrage stellt
HTV gern die gesamte Gehäusepalette der z. Z. verfügbaren Gehäuse vor.
(sb)
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˘ Direktlink zu HTV
netX – The future of communication
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ARM 966E-S / 200 MHz
8K Data / 8K Inst.TCM
ARM 926EJ-S / 200 MHz
8K Data / 16K Inst.-Cache
8K Data TCM
ARM 926EJ-S / 200 MHz
8K Data / 16K Inst.-Cache
8K Data TCM
96K SRAM / 64K ROM
144K SRAM / 32K ROM
144K SRAM / 32K ROM
SDRAM / SRAM / Flash
SDRAM / SRAM / Flash
SDRAM / SRAM / Flash
Kommunikationskanäle
mit integrierten...
2
Switch / Hub
IEEE 1588
2
PHY / Switch / Hub
IEEE 1588
3
PHY / Switch / Hub
IEEE 1588
4
PHY / Switch / Hub
IEEE 1588
Host Interface
8 / 16 / 32 Bit DPM
SPI
8 / 16 / 32 Bit DPM oder
16 Bit Extension Bus
8 / 16 Bit DPM oder
16 Bit Extension Bus
8 / 16 Bit DPM oder
16 Bit Extension Bus
SPI
USB / UART / I2C / SPI
IO-Link-Controller
CCD-Controller
USB / UART / I2C / SPI
PWM / Encoder / ADC
USB / UART / I2C / SPI
PWM / Encoder / ADC
Grafik-Controller
Gehäuse
LBGA 17x17 mm
228 Pins / 1 mm Raster
PBGA 19x19 mm
324 Pins / 1 mm Raster
PBGA 22x22 mm
345 Pins / 1 mm Raster
PBGA 22x22 mm
345 Pins / 1 mm Raster
Versorgungsspannung
Leistungsaufnahme
Betriebstemperatur
1.8 V / 3.3 V
tbd.
- 40… + 85 °C
1.5 V / 3.3 V
1.2 W
- 40… + 85 °C
1.5 V / 3.3 V
1.5 W
- 40… + 85 °C
1.5 V / 3.3 V
1.5 W
- 40…+ 85 °C
Typische Applikationen
Network-Access-Controller für
diverse Host CPUs
COM-Interface / EA
IO-Link Master / Ident
COM-Interface / EA
Gateway / Motion / Ident
COM-Interface
HMI
digung
tankün
Produk rtal 2008
1. Qua
–
CPU mit
Speicher intern
64K SRAM
Memorybus ext. Speicher
–
Peripherie
München 11. 14. Nov. 2008
Mehr Infos bekommen Sie unter www.hilscher.com oder auf der
SPS/IPC/DRIVES 2008 in Halle 6, Stand 6-328 sowie auf der
electronica 2008 in Halle A6, Stand 443 (www.electronica.de)
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14.08.2008 16:33:15 Uhr
aktuell:Fachartikel
01.09.2008
8:34 Uhr
Seite 10
Online-Marktübersicht
Distributoren aktiver Bauelemente
Eine Antwort auf die Frage
„Welcher Distributor liefert welche aktiven Bauelemente?“ gibt
Ihnen elektronik industrie ganz
aktuell unter dem unten angegebenen InfoDIRECT-Link. In
der übersichtlichen Tabelle, die
Sie auch auf Ihren Rechner herunterladen können, finden Sie
ganz leicht den passenden Lie-
˘
feranten für diskrete Halbleiter, analoge ICs, Speicher-ICs,
diverse ASSPs (anwendungsspezifische ICs) sowie Logik-ICs
und ASICs, aber auch für Leistungshalbleiter und optoelektronische Bauelemente. Über
50 verschiedene Produkte sind
in dieser Tabelle systematisch
aufgelistet.
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˘ Direktlink zur Marktübersicht
Passt nicht?
Angebot erweitert
POL-Reglerfamilie für den Einsatz
im Konsumerbereich
Irgendwas von irgendwem ist irgendwie
nicht passend.
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garantieren nicht nur überdurchschnittlich
hohe Qualität, sondern werden auch vorab
auf individuelle Anwendungen getestet:
Unsere Applikationsabteilung entwickelt das
für Sie Passende, welches dann in unserer
deutschen Fertigung produziert wird.
Dann passt‘s sicher.
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Deutschland GmbH
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IR erweiterte sein SupIRBuckPortfolio an vielseitig integrierten Point-of-Load-(POL-) DC/DCSpannungsreglern mit weitem
Eingangsspannungsbereich und
Single-Ausgang, durch die Einführung der IR380x-Familie für
Embedded Consumer-Anwendungen bis zu 14 A. In den
anwendungsspezifischen Bausteinen sind IRs HochleistungsAnsteuer-ICs integriert, optimiert
durch Benchmark-HEXFET-MOSFETs in einem kompakten Leistungs-QFN-Gehäuse von 5 mm x
6 mm. Die SupIRBuck-Spannungsreglerfamilie wurde für einen Ausgangslaststrom von 4, 7
und 12 A bei 600 kHz bzw. 6, 9
und 14 A bei 300 kHz entwickelt.
Zu den wichtigsten Merkmalen
zählen der weite Eingangsspannungsbereich von 2,5 V bis 21 V
sowie ein Ausgangsbereich von
0,6V bis 12 V, Pre-Bias Start-up,
wahlweise zwei feste Schaltfrequenzen, Hiccup-Strombegren-
˘
zung (mit automatischem Neustart), Temperaturabschaltung
sowie eine präzise Regelung der
Ausgangsspannung. Das thermisch verbesserte Gehäuse der
IR380x-Famlie mit einer schlanken Bauhöhe von 0,9 mm ermöglicht die Montage auf der
Rückseite der Platine für zusätzliche Platzeinsparung bis zu 70 %
und sie ermöglichen bis 10 A einen Betrieb ohne Luftströmung
und ohne Kühlkörper. Abmessungen und Merkmale sind für
Konsumerapplikationen mit hoher Leistung optimiert, zu denen
Set-Top-Boxen, LCD-Fernsehgeräte, Spielekonsolen, DesktopPCs und Grafikkarten zählen.
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˘ Direktlink zu International Rectifier
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(ALL
10
elektronik industrie 8/9 - 2008
013_E
013_EI
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08 El
aktuell:Fachartikel
01.09.2008
8:34 Uhr
Seite 11
< AKTUELL
MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
elektronik industrie-LESER GEWINNEN IMMER
Gewinnen Sie eines von drei Demoboards für Interpolations-ICs der GEMAC
im Wert von zusammen 400 Euro!
Gewinnen Sie eines
von drei Demoboards
für Interpolations-ICs
der GEMAC im Wert von
zusammen 400 Euro!
Die GEMAC in Chemnitz ist
bekannter Hersteller von Interpolationsschaltkreisen mit
hohen Interpolationsraten. Es
sind der GC-AIP40, GC-IP 200 und IP1000B
(mit Interpolationsraten von 40, 200 oder
1 000 je nach Typ) für die die
Firma Demoboards an bietet, mit denen man
die Funktionen der ICs
anwenderorientiert
nachvollziehen kann.
Außerdem können die
gewünschten Konfi gurationen für das
anzuschließende Messsystem ausgewählt
und getestet werden. Die Boards sind mit
Einsendeschluss
01.11.2008
5 V zu versorgen, die
P ro g ra m m i e rung der Parameter erfolgt je nach
Schaltkreis über Pins, SPI und/oder EEPROM.
Um eines dieser Demoboards zu gewinnen,
einfach ein E-Mail an [email protected] mit Betreff: Gewinnspiel
schicken.
Viel Glück wünscht die Redaktion!
˘ Link zum Gewinnspiel
Teilnahme am Gewinnspiel unter www.elektronik-industrie.de
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Der Anzeigenschluss für die Ausgabe 10/2008 der elektronik industrie ist der 18.09.08.
Ihre Ansprechpartnerin: Britta Dolch, Telefon 06 221/489-363, E-Mail: [email protected]
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06.08.2008
18 06 2008 16:33:54
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8:40:07
40 07 Uh
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aktuell:Fachartikel
02.09.2008
7:58 Uhr
Seite 12
AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
Glyn erweitert Angebot
TFT- und bistabile Displays sowie LED für Beleuchtung
Glyn erweitert sein Spektrum
um die Produkte dreier Firmen:
Bei den Industrie-Displays um
TFTs von TMDisplay mit LED Backlight und integriertem analogresistivem Touch. Mit bistabilen
Displays, die sogar auf Null-Ampére-Diät gesetzt, standhaft bleiben, von Nemoptic. Und schließlich um Harvatek, die Firma bietet
innovative und hochqualitative
Beleuchtungen aus dem Bereich
SMD-LEDs (Weiß/RGB) für Automotive- und Consumeranwendungen. Entwickler können durch
Einsatz der TFTs von TMDisplay
künftig den Inverter für die Hintergrundbeleuchtung einsparen
und auf die aufwendige Montage des Touch Panels im Reinraum
verzichten (Bild 1). Die LED Hintergrundbeleuchtung verlängert
nicht nur die Lebensdauer der
Displays, sie verbannt zusätzlich
das umweltschädliche Quecksilber der CCFL-Röhre aus der Dis-
play-Applikation. Es gibt TFTs von
3,5" bis 10,4" mit Auflösungen
von VGA bis XGA und auch in
Ausführungen, die im Sonnenlicht ablesbar sind. Allen TFTs gemeinsam ist ein Temperatur Arbeitsbereich Top von
– 20 °C bis 70 °C. Ein
Teil dieser Displays
mit LED Hintergrundbeleuchtung ist auch mit einem
ab Werk vormontierten analog-resistiven Touch erhältlich. Die die 8,4" Variante mit
Touch und LED Hintergrundbeleuchtung LT084AC27500 ist
auch mechanisch kompatibel zu
der alt bewährten LTM084C351Serie von TMDisplay.
Platzreservierungsschilder, Krankenhausbetten, Türschilder, sowie
auch Zählerapplikationen im Heizungs- und Energiebereich sind
denkbare Einsatzmöglichkeiten
für die bistabilen Displays von
Gewinner aus Ausgabe 5/2008
In der ‚elektronik
industrie’ 5/2008 verloste
Renesas Technology drei
Starterkits RSK1622.
Die Gewinner sind:
Dipl.-Ing. Meilhamer
Alfons, Micro-Epsilon
Messtechnik GmbH & Co.
KG
Dipl.-Ing. Hirsch Thomas,
Phoenix Contact Electronics GmbH
Ujvari Arpad, Otto Bock
Healthcare Products
GmbH, Software
Development
Frau Simone Kremser-Czoer
und Herr Günter Plechinger
von Renesas Technology Europe gratulieren den Gewinnern recht herzlich.
Den Gewinnern
einen herzlichen
Glückwunsch!
Nemoptic (kleines Bild). Glyn wird
neben den verfügbaren Standard-Modulen zukünftig auch
kundenspezifische Lösungen anbieten. Die verfügbaren Stan-
˘
dardmodule sind: BM600 (4,0
Zoll Diagonale, 304 x 406 Pixel,
Sichtfläche 61 x 81 mm), BM300
(4,5 Zoll-Diagonale, 320 x 480 Pixel, Sichtfläche 64 x 95 mm)
und BM100 (3 Zoll-Diagonale,
312 x 312 Pixel, Sichtfläche
76 x 20 mm).
infoDIRECT www.elektronik-industrie.de
426ei0808
˘ Direktlink zu Glyn
Gleich zwei neue
Drehschalterkataloge
Der neue Hauptkatalog „Rotary
Switches“ der Elma Electronics
AG stellt das umfassende Sortiment der Codierschalter, Encoder, Drehschalter, Schlüsselschalter, Audioschalter sowie
Knopfschalter vor. Besonders hervorzuheben sind zwei Produkte, die mit ihren
Leistungsmerkmalen
wegweisend sind: Zum
einen der baukleine
Hochleistungsencoder
Typ E33 und zum anderen der Dual Concentric Encoder Typ
˘
E37. Mit dem neuen Katalog „Miniature Coded Switches & Encoders“ wird im Besonderen der
Markt der portablen und mobilen
Anwendungen angesprochen, wo
Elma bereits seit Jahrzehnten mit
robusten, langlebigen und kompakten
Schalterlösungen
Weltmarktführer
bedient.
t
Die neuen Kataloge
sind ab sofort verfügbar bzw. stehen
zum Download bereit unter:
infoDIRECT www.elektronik-industrie.de
429ei0808
˘ Direktlink zur Katalogbestellung
g
el
Th
fin
12
elektronik industrie 8/9 - 2008
Be
013_E
013_EI
e08
08 El
aktuell:Fachartikel
01.09.2008
8:34 Uhr
Seite 13
MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
< AKTUELL
Freifeldmessplatz
Messgenauigkeit ± 0,1 dB
Das EMCC-Labor VI ist ein Teil
der EMCC-Einrichtungen in Unterleinleiter bei Ebermannstadt
in Nordbayern, nahe dem bekannten EMCC-Standort Moggast. Das EMCC-Labor VI liegt in
einem Tal innerhalb eines entlegenen Gebietes, weit entfernt
von Industrie und sonstigen Störquellen. Die EMCC-Anlagen in
diesem Tal umfassen etwa 160 m
x 100 m flaches Gelände, auf
welchem ein Freifeldmessplatz
(Open Area Test Site OATS) von
80 m x 50 m angelegt ist. In der
Mitte dieser Fläche ist eine hochleitfähige und besonders ebene
Metallplatte von 42 m x 21 m
mit bündig eingebautem Drehtisch für 5 m/5 t installiert. Westlich davon liegt ein Hang, wo
sich der Haupteingang zu dem
Untergrundlabor befindet. Ein
50 m langer Stahlbeton-Tunnel
führt zu einer geschirmten Kabine, direkt unter dem Drehtisch,
auch ein Notausstieg ist vorhanden. Der den ANSI/CISPR/
IEC- Anforderungen gerechte elliptische Messplatz ist bestimmt
für Messabstände von 3 m, 10 m
und 30 m, in der Mitte befindet
sich das Antennen- Kalibrierfeld.
Die Antennenmasten und der
Drehtisch können vom unterirdischen Labor gesteuert und bedient werden, so dass Test- und
Kalibrierergebnisse nicht durch
Hindernisse beeinflusst werden
können. Das unterirdische EMCCLabor VI ist derart konzipiert,
dass hochgenaue Kalibrierun-
gen aller Funk- und Mikrowellenantennen möglich sind sowie hochpräzise Abstrahl- und
Einstrahlmessungen an allen Geräten vom Hubschrauber bis hin
zu Schwerlastkränen oder Panzern mit einem Gewicht von
100 t und mehr. Das EMCC-
˘
Labor VI ist einer
der weltbesten
echten Freifeldmessplätze überhaupt und ergänzt damit den
berühmten überdachten 40-mFreifeldmessplatz
und die Absorberhallen von
EMCC in Moggast und Unterleinleiter. Die Messgenauigkeit
des Freifeldmessplatzes in Unterleinleiter liegt bei ± 0,1 dB und
somit an der Messgrenze für die
modernen Funk- und Mikrowellen-Prüftechnologien.
infoDIRECT www.elektronik-industrie.de
449ei0808
˘ Direktlink zu EMCC Dr. Rasek
Online registrieren + Vorteile sichern: www.electronica.de/ticket
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components.systems.automotive.embedded.wireless.micronano-systems.
electronica 2008
get the whole picture
electronica: die Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Elektronik. Aktuelle
Themen, Trends und Technologien, die Experten und Entscheider, das gesamte Wissen der Branche – hier
finden Sie alles, was die Märkte heute und morgen bewegt. www.electronica.de.
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23. Weltleitmesse
Neue Messe München
11.–14. November 2008
06.08.2008
18 06 2008 16:34:16
8
8:40:08
40 08 Uh
Uhr
aktuell:Fachartikel
01.09.2008
8:34 Uhr
Seite 14
AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
Online-Ticket-Registrierung zur electronica 2008:
Jetzt Eintrittskarte bestellen, Geld sparen und Hubschrauberflug gewinnen
elektronik industrie gestaltet electronica Forum 2008 – Medical Electronics
Am 11. November 2008 startet
die electronica 2008. Online hat
die Messe bereits begonnen: Unter www.electronica.de können
sich die Teilnehmer der electronica 2008 schon jetzt über Messe-Highlights, Aussteller sowie
das Konferenz- und Rahmenprogramm zur Weltleitmesse für
Komponenten, Systeme und Anwendungen der Elektronik informieren und ihre Messeteilnahme planen. Eben gestartet
ist auch die „Online-Ticket-Registrierung“ für Besucher: Mit
der frühzeitigen Registrierungen
können sich Teilnehmer aus aller
Welt günstigere Eintrittspreise
sichern und kommen in den Genuss zahlreicher Vorteile während, aber auch schon im Vorfeld der electronica 2008.
Wer sich vorzeitig unter www.
electronica.de/tickets für die
electronica 2008 registriert, spart
sich direkt 20 Prozent im Vergleich zu den regulären Eintrittspreisen. Denn eine Tageskarte kostet bei Bestellung im
Internet 26 Euro statt 32,50 Euro,
eine Dauerkarte für alle Veranstaltungstage 60 Euro statt
75 Euro. Bezahlt wird komfortabel und sicher per Kreditkarte.
Inhaber von Gast-Tickets oder
Nach der Online-Bestellung der
electronica-Eintrittskarte erhält
der Nutzer automatisch per
E-Mail einen Link zu seinem
persönlichen Ticket-Voucher.
eGast-Tickets können diese ebenfalls schon vor Messestart unter
demselben Internetlink einlösen.
Kleines Bonbon bei der Online-Ticket-Registrierung ist die Aussicht auf einen Höhenflug noch
vor Beginn des Branchenevents:
Jeder Besucher, der sich bis zum
30. Oktober für die electronica
2008 im Internet registriert,
nimmt an einem Gewinnspiel
teil: Die Messe München verlost
einen Helikopterflug zum Selberfliegen von Jochen Schweizer Events – natürlich im Beisein
eines erfahrenen Fluglehrers –
oder wahlweise einen Amazon.com-Gutschein im Wert von
359 Euro.
Dieser Gutschein muss ausgedruckt und zur electronica mitgeführt werden.
electronica Forum 2008
– Medical Electronics
Dienstag 11.November 2008
ab 13 Uhr nachmittags
Die elektronik industrie veranstaltet zusammen mit der Messe München das electronic Forum 2008 – Medical Electronics.
In Vorträgen der führender Halbleiterfirmen auf diesem Gebiet
und von Medizingeräteherstel-
˘
lern werden die Anforderungen
der Medizinelektronik allgemein
und der portablen Medizinelektronik im Besonderen behandelt.
Die Referenten sind u. a. :
˘ Pat O’Doherty – Healthcare
Segment Director, Analog
Devices.
˘ Werner Neumann, Market Development Manager Healthcare, STMicroelectronics D&A
GmbH
˘ Matt Harrison, General Manager, Medical Business Unit,
Texas Instruments
In einem anschließenden Roundtable können die Aussagen der
Vorträge hinterfragt und vertieft werden. Diskussionsbeiträge aus dem Publikum sind
willkommen.
Das Forum wird in englischer
Sprache abgehalten, alle Leser
der elektronik industrie und alle
Entwickler sind herzlichst eingeladen teilzunehmen.
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417ei0808
˘ Direktlink zur Online-Ticket-Registrierung
BalContact Federn für EMI-Abschirmung
Charakteristisches Merkmal der
BalContact Federn ist ihre schräge Wicklung, die bei Druck ein
einzigartiges Durchbiegungsund Federdruckverhalten aufweist. Die Federn sind als geschlossene Ringe oder fortlaufend am Stück erhältlich. Darüber
hinaus stehen verschiedene Größen und Materialien zur Wahl,
um auch anspruchsvollste Abschirmungs-Aufgaben erfüllen
zu können. Eigenschaften:
˘ Hoher Widerstand gegen
Druckverformung durch
hohe Durchbiegbarkeit und
14
Elastizität, Anschraubkraft:10 N
˘ Hohe Leitfähigkeit über gesamte Berührungsfläche
dank hoch konzentrierter
Federkräfte an zahlreichen
Kontaktpunkten, Alu Kontaktwiderstand: < 0,1 mΩ
˘ Garantiert sichere Abschirmung auch bei Oberflächenunebenheiten und Toleranzabweichungen der
Kontaktflächen.
˘ Mit sehr kleinen Ringdurchmessern erhältlich, Einsatz
˘ Einfache Montage – ermög-
licht niedrige Schließkräfte
durch geringe Federlast.
somit auch in Bereichen mit
geringem Platzangebot
möglich.
˘ Einfache Installation – die
Federn halten sich selbst in
entsprechenden Kerben.
˘
Weitere Merkmale sind:
˘ Steckerdurchmesser:
25 mm
˘ Kontaktmaterial:
Aluminium
˘ Federwahl: 104 MB
˘ Federmaterial:
Beryllium-Kupfer
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447ei0808
˘ Direktlink zu BalSeal
elektronik industrie 8/9 - 2008
aktuell:Fachartikel
01.09.2008
8:35 Uhr
Seite 15
Excellence in Electronics
MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
< AKTUELL
Texas Instruments nimmt führende Stellung im Powermanagement ein
Neue Produkte im Vorfeld der electronica
Mit einem Umsatz
von mehr als 1 Mrd.
US-$ bei Bauteilen für
das Powermanagement nimmt TI die
Leadposition in diesem Bereich ein. Das
dieser Bereich weiter
wächst dazu werden
einige Neuvorstellungen beitragen. So
der TPS62601, der
derzeit kleinste DC/
DC Buckwandler für
500 mA, der nur
13 mm 2 Fläche einnimmt und 0,6 mm
hoch ist (Bild 1). Zusammen mit gleich
hohen Spulen und
Kondensatoren stellt
er eine Minilösung dar
für den Einsatz in der
zweiten Spannungsebene von Handys,
Smartphones, MPPlayern aber auch in WLAN-Modulen, Bluetooth, Speicherkarten usw. Bei 6-MHz-Betrieb und Volllast beträgt der Wirkungsgrad
89 %, ein für diese Größe guter Wert. Der
Eingangsspannungsbereich ist 2,3 … 5,5 V,
die DC-Genauigkeit ± 1,5 % und der Ruhestrom beträgt nur 30 μA.
Seine ebenfalls führende Position bei den
DSPs untermauert die Firma mit der Ankündigung von 15 neuen DSP-Produkten (Bild 2).
Dabei sind es drei brandneue Generationen.
DerC674x ist als Floatingpoint mit passender
On-Chip Peripherie ein Muss für die Audiowelt und liefert hohe Präzision und breiten
Dynamikbereich durch 24 … 32 Bit Genauigkeit. Auch hier steht low Power im Vordergrund für Portabilität. Die Ansprüche der
Medizinelektronik an low Power (6,8 μW/
46 mW bzw. 18 mW bei halber Taktfrequenz)
erfüllt der C550x mit großem On-Chip Speicher und einem optimierten FFT/FIR-Coprozessor. C640x und OMAP-L1x schließlich erfüllen die Wünsche der SDR-Hersteller. Der
ARM9-Core des OMAP kann ergänzt werden
durch Audio-Coprozessor, C674x oder C64x
DSP und deckt so low bis high End Ansprüche
ab. Der C640 ermöglicht zusätzliche Merkmale und erweitert
die Bandbreite durch
bis zu 2400MMACs
DSP Leistung. Wichtig sind generell die
kleinen Gehäuse mit
13 x 13 mm und die
geringe Leistungsaufnahme. Hilfe für
Prozessor intensive
Echtzeit- und kostensensitive Applikationen versprechen die
neuen 32-Bit-Piccolo
μCs. Sie zielen Anwendungen im Industriebereich, in der
Weißen Ware, dem
Konsumerbereich und
im Auto an und verfügen über die leistungsfähige C28 CPU,
die passende Peripherie für Steuerungsapplikationen und den CLA. Der auf
der F2803x-Familie erhältliche CLA (Control
Law Accelerator) ist ein 32-Bit Floatingpoint
Math-Beschleuniger der parallel zur CPU arbeitet und Steuerungsaufgaben unabhängig von der CPU übernimmt sowie eine 5fache Leistungssteigerung bringt . Er kann auf
ADCs und PWM direkt zugreifen und hat seinen eigenen Interrupt Controller. Die Piccolos F2802x werden in Gehäusen ab 38 Pin angeboten und haben die C28x CPU mit
40 … 60 MHz. Die Versionen F2003x haben
dann bis 80 Pins, den CLA sowie LIN, CAN
und die AECQ100 Zulassung. Später folgen die
F280xx mit großem Speicher und mehr I/Os
sowie Sicherheitsmerkmalen. TI hat mit dem
DAC9881 jetzt den präzisesten 18-Bit-DAC
im Programm. Er bietet ohne Kalibration die
18-Bit monoton, ist mit 24 nV/Hz rauscharm
und schwingt in 5 ns ein. Weitere Merkmale des DAC im winzigen 4 x 4 mm QFN-24
sind ± 1 LSB DNL und ± 2 LSB INL, der low
Power Betrieb mit 6 mW und ein 50 MHz SPI
Interface mit 1,8/3 und 5V-Logik.
(sb)
ALL YOU NEED!
LEDs
Äußerst wettbewerbsfähige,
lückenlose Palette in
sämtlichen Farben
Fertigung erfolgt zu 100% in
eigenen, kapazitätsstarken
Produktionsstätten mit
höchstem Qualitätsniveau
Die PICOLED besitzt mit
einer Höhe von 0,2 mm
das flachste 0402-Gehäuse
der Welt
PICOLED™-eco
ANWENDUNGEN
Ideal geeignet für Consumer-,
Industrie- und Automotive-Anwendungen.
elektronik industrie 8/9 - 2008
15
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aktuell:Fachartikel
01.09.2008
8:35 Uhr
Seite 16
AKTUELL > MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
Keramik ist der Ausgangspunkt
Innovative Produkte von Epcos
Bild 1: Weil parasitäre Kapazitäten insbesondere in der Hochfrequenztechnik möglichst klein sein
müssen, entwickelt EPCOS einen
speziellen Antennenvaristor, dessen
Kapazität weniger als 1 pF beträgt.
Die auch im Bild gezeigte Bauform
0201 (rechts) misst 0,6 x 0,3 mm.
(Bilder: Epcos)
Bild 2: Neben den bereits eingeführten ultraflachen Piezo-Transformatoren bietet Epcos jetzt auch
Piezo-Bieger und -Resonatoren. Mit
letzteren (im Bild unten) ist es dem
amerikanischen Unternehmen
New Scale Technologies gelungen,
den weltweit kleinsten Linearmotor zu entwickeln, der mit einer
Batteriespannung von 2,8 V direkt
betrieben wird. Bei einer Länge von
6 mm betragen Höhe wie Breite
nur noch 1,55 mm.
Die Firma bietet als erster Hersteller von ESD-Schutzbauelementen niederkapazitive CeraDioden und Vielschichtvaristoren
(MLV) in der Bauform 0201 an.
Dabei zeichnen sich die Varianten mit Kapazitätswerten von
maximal 22 pF durch eine geringe Klemmspannung aus und
eignen sich beispielsweise für
Auf einer Pressekonferenz stellte Epcos am Standort Deutschlandsberg nahe Graz
einige Innovationen vor, die zum Teil bereits in neue Produkte eingeflossen sind.
Ausgangspunkt ist immer die Keramik in Form von Al2O3, TiO2, Fe2O3 oder NiO, die in
immer kleineren Strukturen hergestellt wird und die bei hohen Temperaturen bis 1 500 °C
gebrannt werden. Epcos entwickelt auf der Keramikbasis Piezo-Elektrik (Aktuatoren,
Trafos,Lautsprecher und Mini-Motoren), die elektrischen Bauteile wie Kondensatoren
und Filter, Halbleiter wie NTC, PTC und Varistoren sowie magnetische Bauteile (Ferrite,
Trafos, Induktoren und Filter). Auch optische Sensoren sind im Programm.
den Schutz von LED-Hintergrundbeleuchtungen. Für USBund Ethernetsysteme wurden
Typen mit Kapazitätswerten von
maximal 10 pF entwickelt. Weil
parasitäre Kapazitäten insbesondere in der Hochfrequenztechnik möglichst klein sein müssen, entwickelt EPCOS einen
speziellen Antennenvaristor, dessen Kapazität weniger als 1 pF
beträgt (Bild 1).
Integrierte ESD-/EMI-Filter entsprechen dem Trend zur Miniaturisierung und Integration von
Bauelementen speziell für Mobiltelefone. Epcos hat daher zwei
Typen von ESD-/EMI-Filter-Arrays
entwickelt. Das Audiofilter in der
Bauform 0405 schützt Mikrofonund Lautsprecherleitungen vor
ESD-Schäden und Interferenzen.
RC-Filter in den Bauformen 0508
und 0306 wurden zum Schutz
von Displayleitungen entwickelt.
Während das Audiofilter 10 diskrete Bauelemente ersetzt, sind
es beim RC-Filter 20 Bauelemente, die in einem Gehäuse zusammengefasst werden. Dank dieser
Integration sinkt die Zahl der Einzel-Bauelemente auf der Leiterplatte, wodurch die Zuverlässigkeit der Geräte steigt, da weniger
Lötstellen erforderlich sind. Außerdem wird der Entwicklungsaufwand verkürzt.
Epcos, Weltmarktführer bei PiezoAktuatoren für Kraftstoff-Einspritzsysteme, hat eine Reihe
neuartiger miniaturisierter Piezo-Vielschicht-Bauelemente entwickelt (Bild 2). Neben den bereits eingeführten ultraflachen
Piezo-Transformatoren bietet die
Firma jetzt auch Piezo-Bieger und
-Resonatoren. Mit letzteren ist
es dem amerikanischen Unternehmen New Scale Technologies
gelungen, den weltweit kleinsten Linearmotor zu entwickeln,
der mit einer Batteriespannung
von 2,8 V direkt betrieben wird.
Bei einer Länge von 6 mm betragen Höhe wie Breite nur noch
1,55 mm.
˘
infoDIRECT www.elektronik-industrie.de
Übergabe durch:
Hans Steiner, geschäftsführender Gesellschafter,
dataTec GmbH (rechts).
16
416ei0808
˘ Direktlink zu Epcos
Gewinner aus Ausgabe 5/2008
In der ‚elektronik
industrie’ 5/208 verloste
dataTec GmbH ein Agilent
Multimeter 1241A.
Der Motor besteht aus einer Gewindespindel, die durch ein Gewindegehäuse geführt ist. Wird
dieses durch die Piezo-Resonatoren in Torsionsschwingungen versetzt, beginnt die Spindel sich zu
drehen. Durch diese einfache wie
robuste Bauweise können Vorschubgeschwindigkeiten von bis
zu 10 mm/s mit einer maximalen
Auflösung von 0,5 μm erreicht
werden. Die Arbeitsfrequenz der
Piezo-Resonatoren liegt im Ultraschallbereich bei 150 kHz.
Bisherige piezobasierte Linearmotoren benötigten eine Betriebsspannung von ca. 30 V. Der
neue Piezo-Resonator dagegen
kann mit 2,8 V betrieben werden.
In Kombination mit den kleinen
Abmessungen eignet er sich für
Applikationen in batteriebetriebenen Geräten. Eine mögliche Anwendung ist der optische Zoom
plus Autofokus für Kamerasysteme in Mobiltelefonen.
(sb)
Der Gewinner ist:
Herr Heiko Vogl (links),
J. Eberspächer GmbH
in Esslingen
Dem Gewinner einen
herzlichen Glückwunsch!
Der Anzeigenschluss
für die Ausgabe 10/2008
der elektronik industrie
ist der 18.09.08.
Ihre Ansprechpartnerin:
Britta Dolch,
Telefon
06 221/489-363,
E-Mail:
[email protected]
elektronik industrie 8/9 - 2008
aktuell:Fachartikel
01.09.2008
8:35 Uhr
Seite 17
MÄRKTE - TECHNOLOGIEN
< AKTUELL
50-μm-Designs
In modernster Lasertechnik
Durch die Einführung eines neuen LDI-Prozesses (Laser Direct Imaging) ist Andus im Juni
2008 in die 2mil-Technik eingestiegen und damit in der Lage sogar 50 μm Leiterbreiten
anzubieten. Der Laserdirektbelichter ersetzt
die bisherige UV-Film-Belichtung durch einen modulierten, deutschlandweit einmalig feinen Laserstrahl, der die gesamte Leiterplatte überstreicht. Die heutige Technik
ist so weit fortgeschritten, dass die Belichtung
eines Fertigungspanels innerhalb weniger
Sekunden erfolgt. Damit ist die Verarbeitung
schneller als bei der konventionellen Technik.
50-μm-Designs werden vor allem dort benötigt, wo μBGAs oder CSPs (Chip Scale Packages) zu entflechten sind. Ein CSP mit einem
0,4 mm-Raster und zweireihigen 0,25 mm-
Pads kann nur mit diesen feinen Strukturen
vollständig entflochten werden. Aber auch in
der Sensorik sind die neuen Strukturen von
Vorteil. Zum Beispiel verdoppelt sich bei 2milLeitern die Windungszahl von Spulen gegenüber früheren 4mil-Designs. Bei anderen Anwendungen bildet das 50 μm Substrat
ein Bindeglied zwischen Halbleiter-Strukturen und konventionellen Leiterplatten. Als
Verbindungstechnik kommen dabei sowohl
das COB-Bonden als auch die Flip-Chip-Technologie zum Einsatz.
˘
infoDIRECT
Die neuen
DC/DC-μModule™
Der erste Buck-Boost
—Module™ Regler
431ei0808
www.elektronik-industrie.de
˘ Link zu Andus
Für WiMAX
Leistungsverstärker liefern + 30 dBm
Mitsubishi Electric hat
zwei HochleistungsMMIC-Verstärker mit
InGaP-HBT Technologie eingeführt, die speziell für WiMAX-Terminal-Anwendungen ausgelegt sind. Die Verstärkermodule mit der
Bezeichnung MGFS39E2527 und MGFS39E
3336 liefern eine lineare Ausgangsleistung
von bis zu 30 dBm und arbeiten im Frequenz-
bereich 2,5 bis 2,7 GHz bzw. 3,3 bis 3,6 GHz.
Beide Module verfügen am Verstärkerausgang über einen integrierten Power-Detektor für 1,1 V; ein Stufenabschwächer regelt
den Ausgang im Bereich 18 dB.
˘
infoDIRECT
446ei0808
www.elektronik-industrie.de
˘ Link zu Mitsubishi Electric
Vollintegration folgender
Komponenten:
• DC/DC-Controller
• MOSFETs
• Speicherdrossel
• Kompensationsnetzwerk
Im Scheckkarten-Format
GigE Vision Board-Level CCD-Kameras
Prosilica (Vertrieb: Rauscher) bietet jetzt auch Platinenkameras
in monochrom und Farbe, mit
Auflösungen von VGA bis 5 Megapixel an, die speziell auf die
Bedürfnisse von OEM Kunden
zugeschnitten sind. Mit zahlreichen Merkmalen wie ROI
Region-of-Interest, vielen Farb-Ausgabeformaten, automatischer Belichtungs- und GainKontrolle, Video-Iris Steuerung, RS-232 uvm.
unterscheiden sich Kameras vom Wettbewerb und bieten entscheidende Vorteile in
allen Applikationen der Bildverarbeitung und
Machine-Vision. Die Single-Board CCD-Kameras sind optimal für schwierigste Einbau-
elektronik industrie 8/9 - 2008
verhältnisse: kompaktes Scheckkarten-Format von 51 x 89 mm,
geringes Gewicht unter 60 g,
hohe Temperaturfestigkeit bis
70 °C, einstellbares Auflagemaß,
schwenk-/neigbarer Objektivmount, sowie wählbare horizontale
oder vertikale Steckerorientierung.
Das GigE Interface und die GigE Softwareschnittstelle für Windows und Linux leisten
125 MB/s konstanten Datentransfer.
˘
infoDIRECT
433ei0808
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˘ Link zur Kamera-Übersicht
17
LTM80xx Serie: Optimal für
hohe Eingangsspannungen
setron GmbH
Friedrich-Seele-Straße 3a
38122 Braunschweig
Tel: +49 531 8098-0
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www.setron.de
504:Fachartikel
01.09.2008
8:39 Uhr
Seite 18
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Elektronik/Elektrotechnik im Visier
InnoTrans 2008: Ein Vorgeschmack
Die InnoTrans 2008, der Internationale Branchentreff für die Verkehrstechnik vom 23. bis 26. 9. in Berlin, ist für uns Anlass
zu einem Special-Report, der sich gezielt dem Thema Bahnelektronik in all seinen Facetten widmet. Auf dieser zweijährlich
stattfindenden Veranstaltung erwarten die mehr als 1 650 Aussteller über 70 000 Fachbesucher aus aller Welt.
Bild 1: Quadraxversion des Hypertc Kontaksystems.
Bereits im Vorfeld der Innotrans haben
wird für Sie einige merkenswerte Technologien und Produkte zusammen getragen und gehen detailliert auch in mehreren nachfolgenden Fachartikeln darauf
ein. Starten wir mit den Forschungseinrichtungen. Fraunhofer IFF stellt z. B. OptoInspect 3D vor, eine Technologie zur Erfassung aller relevanten geometrischen
Güteparameter von Eisenbahn-Radsätzen. Die Messmaschine nimmt einen
Radsatz auf und versetzt ihn in Rotation.
Dadurch erfolgt die Erfassung aller geometrischen Merkmale. Die geometrischen
Messsysteme des Fraunhofer IPM ermitteln Fahrdrahtabnutzung und -lage sowie Lichtraumprofile und sie erkennen
die Position von Masten. Die Systeme lassen sich individuell an die Erfordernisse
der Streckennetze anpassen und zeichnen sich nicht nur durch hohe Geschwindigkeit und Präzision, sondern
˘ AUTOR
Hans Jaschinski,
Redaktion
elektronik industrie
18
Bild 2: Betaflam Engine und Betatherm Engine sind die halogenfreien und
flammwidrigen Verkabelungslösungen bzw. Einzelader-Leitungen von
Leoni.
auch durch Robustheit und Zuverlässigkeit aus.
Auf der InnoTranns werden aber auch großvolumige Exponate präsentiert, wie z. B. den
oben gezeigten AGV (Automotrice Grand
Vitesse) von Alstom. Der Hochgeschwindigkeitswagen mit eigener Stromquelle, ist
der weltweit erste Zug, der eine Gelenkbauweise mit Drehgestellen zwischen den
Waggons aufweist. Nachfolgend nun einige Produktneuheiten aus dem Bereich Elektrotechnik/Elektronik auf der Innotrans.
High-Speed-Kontaktsysteme
Den Reigen beginnt ein neues Kontaktsystem von Hypertac (Bild 1). Es wurde
speziell für die Übertragung von Ethernet
High-Speed-Signalen entwickelt, die bei
rauen Umgebungsbedingungen wie z. B. in
der Bahntechnik gefordert werden. Das
Kontaktsystem beinhaltet die Hypertac
hyperboloide Kontakttechnologie, die selbst
bei höchsten Schock- und Vibrations-Leveln sicher und zuverlässig arbeitet. Zusätzlich ist das High-Speed-Kontaktsystem in einem robusten Gehäuse integriert. Das robuste Kontaktsystem ist als
Twinax-, Triax-, und Quadrax-Version er-
hältlich und kann in Hypertac Modularund Rundsteckverbindern, wie z. B. in der
BE-, L und C-Serie, eingesetzt werden. Das
High-Speed-Kontaktsystem erfüllt die
Ethernet Klassifizierung F (CAT 7), d. h. den
höchsten Performance-Level. Es ist konform zu den jüngsten Ethernet Standards
(IEEE-802.3) und erreicht mehr als 700 MHz
DC. Der Kontakt kann mit entsprechendem Werkzeug auf bequeme Weise aus
dem Isolierkörper herausgenommen werden und gewährleistet somit eine einfache
Wartung. Das Kontaktsystem ist für Kabel
mit einem Widerstand von 100, 120 und
150 Ω konzipiert und für max. 6,5 bis
13 mm Durchmesser ausgelegt.
Halogenfrei, flammwidrig und
temperaturbeständig
Für die Schienenverkehrstechnik hat Leoni zwei neue Produktgruppen entwickelt
und nach den entsprechenden Normen
zertifiziert (Bild 2). Betaflam Engine umfasst halogenfreie und flammwidrige
Verkabelungslösungen. Betatherm Engine beinhaltet Einzelader-Leitungen für
verschiedene Spannungsbereiche. Beide
Produkte sind halogenfrei, schwer ent-
elektronik industrie 8/9 - 2008
504:Fachartikel
01.09.2008
8:39 Uhr
Seite 19
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
flammbar, öl- und kraftstoff- sowie säureund laugenbeständig. Auch sind sie von
– 40 bis + 120 °C temperaturbeständig. Bei
der Herstellung kommen spezielle elektronenstrahlenvernetzte Isolierstoffe zum
Einsatz. Diese werden von der Leoni Tochtergesellschaft Leoni Studer, entwickelt,
hergestellt und in eigenen Labors unter
anderem auf ihr Brandverhalten getestet.
Ladegeräte und Wandler
Neben einer breiten Auswahl an neuen
Modul-Designs mit hohem Funktionsumfang im Leistungsbereich von 3 bis 500 W
hat Syko mehrere Batterieladegeräte und
Hochvolt-Wandler im Leistungsbereich bis
größer 5 kW für mobile Applikationen in dezentralen Leistungsnetzen zur Serienreife
gebracht. Die Serien BLG (1,5 kW) und HBL
(> 4,5 kW) arbeiten an der 600/750-V-Fahrdrahtspannung oder an 220/450/800-VDC-Zwischenkreisen als Systemversorgungen oder Batterieladegeräte im
Parallelbetrieb mit Strom-Splitting-Verfahren (SPL) und Power-Sharing-Betrieb
(CSP) ohne Entkoppeldiode. Die temperaturgeführte Ausgangsspannung ist verfügbar für 24/36/48/72/110-V-Batterien.
Die Lade-Kennlinie kann angepasst oder
mit einer optional zur Verfügung stehenden Benutzeroberfläche durch den Kunden
in vorgegebenen Bereichen selbst verändert werden. Auch die Gruppe der Umrichter für den Betrieb in dezentralen Versorgungsnetzwerken im Leistungsbereich
bis 6,5 kVA mit Wechselspannungseingang oder/und Ausgang mit 1 Ph/3 PhSinusspannung, Powerfaktor, f/U-Control
und I-t-Überwachung wurde erweitert.
Bild 3: Die besonders robusten DC/DC-Wandler
der Serie IMX70 von Power-One.
Bild 4: Vibrationssichere Switches der OctopusFamilie nach EN 50155 Norm.
Robuster 70-W-DC/DC-Wandler
Die DC/DC-Wandler der Serie IMX70 von
Power-One (Vertrieb: Trenew Electronic AG)
ist für Anwendungen in rauer Umgebung
vorgesehen (Bild 3). Er ist besonders für Applikationen mit hohen Schwankungen und
Transienten im Versorgungskreis geeignet.
Mit einem Eingangsbereich von 9 bis 150 V
(unterteilt in drei Module) stehen dem Anwender isolierte Einzel- und Doppel-Ausgänge von 3,3 bis 48 V zur Verfügung. Die
Ausgänge sind extern justierbar und via
Remote ON/OFF ein- oder abschaltbar. Die
Topologie ist auf einem einzelnen PCB mit
Planar-Transformator aufgebaut, wobei auf
elektronik industrie 8/9 - 2008
Bild 5: ContiTech hat ein Luftfedersystem mit integriertem Höhen- und Drucksensor entwickelt.
jegliche Drahtverbindung verzichtet wurde.
Dies ermöglicht eine hohe Resistenz gegen
Schock und Vibrationen.
PoE-Switches für Schienenfahrzeuge
Um drei IP67-Switches der Octopus-Familie (Bild 4) hat Hirschmann Automation
and Control ihr Produktprogramm erweitert. Diese vibrationssicheren Switches erfüllen u.a. die europäische Norm EN 50155
für Schienenfahrzeuge und lassen sich von
– 40 bis + 70 °C betreiben. Sie sind mit robusten M12-Steckverbindern ausgestattet und verfügen über 8 oder 16 Twisted Pair
Ports oder 14 Twisted Pair sowie 2 Fiber
Optic Uplink-Ports, die sowohl Daten als
auch Strom über ein und dasselbe Kabel
übertragen können. Darüber hinaus werden neben umfangreichen Managementfunktionen, wie z. B. Priorisierung (Quality
of Service) zur Übertragung von Video over
IP und Voice over IP Daten, auch schnelle Redundanzverfahren und verschiedene Security-Mechanismen unterstützt. Über zwei
separate IP67-Spannungskonverter können die Switches sowie sämtliche angeschlossenen Endgeräte zudem mit einer
beliebigen Eingangsgleichspannung von
24 bis 110 V versorgt werden.
Höhen- und Drucksensor in Luftfeder
ContiTech Luftfedersysteme hat ein Luftfedersystem mit integriertem Höhen- und
Drucksensor entwickelt und damit die
technische Voraussetzung für eine elektronisch regelbare Luftfeder geschaffen
(Bild 5). Das bedeutet: geringerer Luftverlust, genauere Ausregelung des Fahrniveaus
entsprechend des Beladungszustandes,
Einstellung veränderlicher Soll-Niveaus.
Dafür ist ein Ultraschall-Höhen- und Drucksensor verantwortlich. Dieser liefert – basierend auf dem Prinzip des Echolots – die
Ist-Werte der Federhöhe und des Balgdruckes an ein elektronisches Steuergerät.
Das Gerät betätigt dann Magnetventile, die
die Luftfeder be- oder entlüften. Der Sensor ist somit in der Lage, Informationen für
eine lastabhängige Ansteuerung der Bremse bereitzustellen. Er kann so ausgeführt
werden, dass er zu allen im Markt vorhandenen Steuergeräten kompatibel ist.
˘
infoDIRECT
504ei0908
www.elektronik-industrie.de
˘ Link zu ContiTech Luftfedersysteme
˘ Link zu Hirschmann Automation
and Control
˘ Link zu Hypertac
˘ Link zu Leoni
˘ Link zu Syko
˘ Link zu Trenew Electronic/
Power One
19
505:Fachartikel
01.09.2008
8:41 Uhr
Seite 20
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Bild 1: IT-Struktur heute (links) und morgen (rechts)
Bussysteme im Zug
Informations- und Steuerungstechnik
auf Schienenfahrzeugen
Schienenfahrzeuge – ob Triebwagen oder Lokomotiven, U-Bahn-Züge und Straßenbahnen, oder Reise- und
Güterzüge – sind mit einer Vielzahl an Einzelfunktionen ausgestattet, die untereinander in Verbindung stehen.
Aktuell befindet sich die gesamte Transport-Branche im Umbruch, die Lösungsansätze sind so vielfältig wie es
Anbieter von Fahrzeugen gibt.
Einzelfunktionen in Schienenfahrzeugen
sind im Antriebsbereich etwa die Steuerung von Zugkraft und Bremsen, Kupplung
und Getriebe, Antischlupf-Schutz und
Bremsverstärkung durch Sanden. Im Führerstand befinden sich die Anzeigesysteme für Geschwindigkeit, Tankfüllstand,
SIFA (Überwachung), GSM sowie Datenlogger und Zugsicherungssysteme. An
der Hauptversorgung hängen der Anlasser für den Motor, das Vorwärmsystem
oder die Antriebskühlung, an der Hilfsversorgung beispielsweise Elektrifizierung und Batterie. In einem Fahrzeug für
den Personenverkehr kommt die Steuerung der Innen- und Außentüren, der Innen- und Außenbeleuchtung, der Raumklimatisierung und Sanitäranlagen, der
Zugkopplung und gegebenenfalls der
Neigetechnik hinzu. In jüngerer Zeit erhöhen Fahrgast-Informationssysteme
und der drahtlose Zugang zu InternetDiensten den Fahrkomfort. Ebenfalls im
Trend liegt die systematische Ausstattung mit Überwachungs- und Sicherheitssystemen für Passagiere und Zuginfrastruktur.
˘ AUTOR
Barbara Schmitz, MarketingLeiterin der MEN Mikro Elektronik,
mit freundlicher Unterstützung
durch Thomas Seger
20
Viele dieser Subsysteme konnten in der
entfernten Vergangenheit durch Punktzu-Punkt-Verbindungen auf RS232- oder
RS485-Basis angesprochen werden. Mit
der Zunahme an rechnergesteuerten
Subsystemen war man gezwungen, auf
leistungsfähigere Kommunikationswege
überzugehen und führte verschiedene
Feldbusnetzwerke auf Schienenfahrzeugen ein. Bis schließlich die modernen, aber
datenintensiven Neuerungen wie Infotainment, Web-Zugang und andere drahtlose Dienste wie GPS oder GSM zu Überlegungen auf Basis von Ethernet-basierten
Netzwerken führten.
Entstehungsgeschichte
der Bussysteme im Zug
Als bahnspezifischer Feldbus ist in der IEC
TC 9 WG 22 in den neunziger Jahren unter
Mitwirkung des UIC (International Union
of Railways) das Train Communication Network TCN gemäß IEC 61375 entstanden. Es
besteht aus einem Fahrzeugbus MVB (Multifunction Vehicle Bus) und einem Zugbus
WTB (Wire Train Bus). Das TCN definiert die
zeit- und sicherheitskritische Datenübertragung in Schienenfahrzeugen unter Verwendung der kompletten Layer-7-Architektur. Die deterministische Übertragung
von zeitkritischen Prozessdaten ist durch
periodische, quelladressierte Aussendung
und zuverlässige On-Demand-Übertragung von Daten, entweder Punkt zu Punkt
oder über ein Multicast-Übertragungsprotokoll gewährleistet.
Der MVB kann dabei als Feldbus innerhalb
eines Fahrzeugs oder innerhalb einer Gruppe fest gekuppelter Fahrzeuge verstanden
werden. Er ist für eine Datenübertragungsrate von 1,5 MBit/s über optische
Faserkabel und/oder zweipaarig verdrillte
Kabel definiert. Häufig werden anstelle
des MVB andere Feldbusse wie CANopen
oder Profibus verwendet.
Der WTB-Zugbus ist ein dynamisches Bussystem, das für den Betrieb lokbespannter Reisezugwagen entwickelt wurde. Er
beherrscht die Ausnahmebehandlung
wie beispielsweise Taufvorgänge bei der
Zugbildung (Auto-Nummerierung der
Fahrzeuge) oder den Aufbau von Frittspannungen (sehr hohe Gleichspannung
zur Reinigung der Kupplungskontakte).
Er ist für eine Datenübertragungsrate
von 1 MBit/s über eine Entfernung bis
860 Meter mit zweipaarig verdrillten
Kabeln definiert. Zu diesem Zweck wurde im UIC-Merkblatt 558 das 14-polige
UIC-Kabel um vier Adern erweitert, dessen Signale die 18-polige UIC-Dose aufnehmen kann. Da der Hauptfokus beim
WTB auf der Interoperabilität lag, hat das
UIC deshalb im Merkblatt 556 Appli kationsprofile festgelegt und einen Conformance-Test definiert. Praktisch alle
seit ca. 1995 ausgelieferten Fahrzeuge
der Hersteller Bombardier und Siemens
elektronik industrie 8/9 - 2008
505:Fachartikel
01.09.2008
8:41 Uhr
Seite 21
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
sind mit MVB und meist auch mit WTB
ausgerüstet
Die Grenzen der
klassischen Feldbusstruktur
Aus heutiger Sicht zeichnet sich ab, dass
TCN und die anderen Feldbusse an die
Grenze ihrer Bandbreite stoßen. Hinzu
kommt, dass durch die Verwendung unterschiedlicher Feldbusse (MVB, CANopen,
Profibus, Profinet, WorldFIP, Bitbus ...) je
nach Hersteller unnötig hohe Kosten entstehen, da häufig nicht auf genormte Komponenten zurückgegriffen werden kann.
Diese steigen weiter, falls mehrere Busse
in einem Netzwerk kommunizieren müssen. So genannte Gateways müssen zwischen den unterschiedlichen Protokollen
vermitteln.
Ungeachtet seiner technischen Überlegenheit zeigt zum Beispiel der MVB drei
praktische Schwächen. Es gibt erstens keine Nutzerorganisation wie bei CANopen
oder Profinet, welche als Gralshüter
den Bus pflegt. Dementsprechend gibt es zwischen den
zwei Hauptanwendern Implementierungsunterschiede, welche die Interoperabilität erschweren. Es gibt zweitens
keine verabschiedeten Anwendungsprofile und drittens ist der
Preis pro Knoten im Vergleich zu CANopen etwa zehnmal höher. Deshalb hat sich
neben MVB auch CANopen als Fahrzeugbus insbesondere in Reisezugwagen etabliert.
Preis- und Bandbreitenprobleme zusammen lassen den Ruf nach leistungsfähigen standardisierten Transportprotokollen wie TCP/ IP bzw. UDP/ IP laut werden.
Ähnlich wie im industriellen Umfeld scheint
sich damit Ethernet als robuster Backbone auch im Zug durchsetzen zu können. Einige Hersteller haben bereits den ersten
Schritt getan und Ethernet IP als Informationsbus neben WTB als Zugbus und
elektronik industrie 8/9 - 2008
MVB bzw. CANopen als Fahrzeugbus etabliert. Die Taufdaten der Zugtopologie liefert der WTB mit NADI (Node Adress & Attribute Directory) und die Echtzeitdaten
werden über WTB und Feldbus transportiert. Mittlerweile hängen Fahrerstandsdisplays, Passagierinformationssysteme,
CCTV-Videoüberwachungskameras, Content-Server, GPS-Module, GSM-Empfänger oder WLAN-Anschlüsse am EthernetSwitch – die IT-Busstruktur wird homogen
(Bild 1, links).
Damit kein Einzelfehler die Kommunikation
zum Erliegen bringen kann, werden Netzwerke oft in einem Ring realisiert. Dadurch
kann eine Störung auf maximal einen
Switch reduziert werden. Bei Ausfall einer
Leitung arbeitet das Netzwerk normal weiter. Die Netzwerktrennung in der Ringstruktur kann durch Spanning-Tree-Algorithmen erfolgen.
Der finanzielle Nutzen für den Endausrüster und Endkunden besteht darin, auf
Bild 2: Infotainment-Security-Anwendung am
Ethernet-IP-Bus (Nomad Rail)
standardisierte Protokolle sowie Geräte
und Baugruppen (auch des Ethernet-Backbones wie Switches, Kabel und Stecker)
zurückgreifen zu können, deren Produktkosten niedriger sind. Man nutzt die Entwicklungsdynamik der IT-Welt – natürlich
entsprechend der Branchennorm EN 50155.
Letztlich profitiert der Fahrzeugausrüster
von den Basisentwicklungen und sieht als
Transportprotokoll TCP/ IP bzw. UDP/IP. Er
muss sich nicht mehr um bahnspezifische
Eigenentwicklungen kümmern. Das gleiche Szenario gilt übrigens auch für die Infrastruktur in Bussen oder Nutzfahrzeugen.
Ein gutes Beispiel sind Infotainment-Anwendungen, immer häufiger kombiniert
mit Überwachung zur Sicherheit von Passagieren und logistischen Funktionen
(Bild 2). Hierbei geschieht die zuginterne
Kommunikation über mehrere Fast-Ethernet-Kanäle (MEN F211), während nach außen – zum Beispiel für Satelliten-basierten
Internet-Zugang – drahtlose Schnittstellen
verwendet werden. Hier im Bild sind GPS
(MEN F210) und UMTS, GSM und HSDPA
(MEN F212 mit PCI-Express-MiniCards) mit
Splitter verwendet. Die komplette Funktionalität ist oft in einem CompactPCI-System für 3-HE-Karten integriert, wofür eine
oder mehrere Intel-basierte CPU-Karten
unterschiedliche Funktionen übernehmen
(hier 1x MEN F14 mit Sidecard F600 für
zusätzliche UARTs und SATA-Harddisk). In
ähnlichen Systemen sind zusätzlich
RAID-Konfigurationen für Content-Server
untergebracht. Ein oder mehrere bahntaugliche Weitbereich-Netzteile (MEN
0712-Serie) vervollständigen die Lösung, die gemäß EN 50155
mit lackierten Baugruppen
und für eine Betriebstemperatur zwischen – 40 und
+ 85 °C spezifiziert ist.
Dagegen sind die sicherheitskritischen Rechner für die Zugsteuerung noch tiefer in der
Zugbusstruktur verankert. In diesem Beispiel bildet CANopen („Safety CAN“) nicht
nur die Anbindung zum Fahrzeugbus, sondern bildet auch den Systembus. Mittels
Gateway wird die Verbindung zum WTB
hergestellt. Der EN 50155-konforme Hutschienenrechner basiert auf einem
PowerPC und wird zur zentralen oder dezentralen Steuerung der lebenswichtigen
Funktionen von Lokomotiven verwendet
(Bild 3). Er ist über eine Soft-SPS-Schnittstelle flexibel konfigurierbar. Die I/O-Module sind Hot-Plug fähig und verfügen
über Eigendiagnose-Schaltungen. Für die
zukünftige Anbindung an die TCP/IP- ˘
21
505:Fachartikel
01.09.2008
8:42 Uhr
Seite 22
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Struktur des Informationsbusses sind zwei
Ethernet-Schnittstellen integriert.
Reines Ethernet im Zug der Zukunft
Die großen technischen Fortschritte bei
Fast und Gigabit Ethernet, Switching und
Full-Duplex-Übertragung haben in der
Automatisierungstechnik einen Entwicklungsschub ausgelöst, der die bisher
unterlagerten FeldBild 3: Kundenspezifische Zugsteuerung mit
CANopen (Voith
Turbo)
busse substituieren
könnte. Es seien hier
nur Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT und
Ethernet Powerlink unter vielen aufgeführt. Auch
Safety Protokolle auf Industrial Ethernet sind teilweise
schon genormt. Welche Lösung
sich in Schienenfahrzeugen durchsetzen
wird, ist derzeit noch nicht absehbar, allerdings sollten die Kostenziele pro Knoten
in die Region von CANopen kommen. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten, ein
vollhomogenes Netzwerk auf Basis von
Industrial Ethernet an
Bord eines Fahrzeuges
aufzubauen.
Um auch den WTB
in Zugverbänden ohne
Forderung nach Interoperabilität mit UIC 556
ersetzen zu können, muss noch die Taufproblematik auf Ethernet gelöst werden.
Im IEC Normengremium IEC TC 9 WG 43 soll
eine Untergruppe bereits an der Lösungsfindung arbeiten. Interessante Ansätze
bietet hier IPv6 mit der automatischen
Konfiguration von IPv6-Adressen, ohne
DHCP.
Für den Betrieb der lokbespannten Reisezugwagen bleibt die Forderung nach Interoperabilität bestehen, sodass dem WTB
dort noch ein langes Leben vorhergesagt
wird. Wo aber die Freiheit besteht, nicht auf
die UIC 556 Rücksicht nehmen zu müssen, wie im Verkehr der ICE bzw. TGV, kann
die Vision einer reinen Ethernet-Kommunikationsstruktur schon in den nächsten
fünf Jahren Wirklichkeit werden. Auf Basis
von Ethernet wird sich dem Fahrzeugausrüster ein breiter Markt an OEM-Produkten öffnen – die ersten EN 50155-konfor-
Bild 4: Managed EthernetSwitch SF4 von MEN
men Geräte dieser Art werden
bereits zur InnoTrans 2008 vorgestellt.
Hierbei handelt es sich um
eine Familie von EthernetSwitches, die entweder standalone im Netzwerk oder in 19 "-Systemen
eingesetzt werden können (Bild 4). Die bis
zu 22 HP breiten und 3HE hohen Geräte
verfügen über je 8 Fast-Ethernet-Kanäle, die
auf robuste M12-Anschlüsse geführt sind.
Sie bestehen aus Bauteilen, die ausnahmslos für einen Betrieb zwischen – 40
und + 85 °C qualifziert sind. Die Switches
sind mit Schutzlack versehen, schock- und
vibrationsfest, und verfügen über Fehlertoleranz und Selbsttest-Funktionen. Während die „Unmanaged“-Variante mit einem eigenen Netzteil ausgestattet ist,
unterstützt die „Managed“-Variante Powerover-Ethernet.
( jj)
˘
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˘ Link zu MEN Mikro Elektronik
EN50343 Bahnanwendungen – Fahrzeuge
Verdrahtungs- und Funktionstest
Dem Ziel europäischer Marktführer im Verdrahtungstest zu
werden, ist adaptronic Prüftechnik mit der Vorstellung des
Prüfsystems NT 850 wieder
einen deutlichen Schritt näher
gekommen. Das modulare Prüfsystem erfüllt alle Testanforderungen der neuen EN50343
Bahnanwendungen – Fahrzeuge. Doch nicht nur die rein technischen Daten – sozusagen die
„Pflicht“ – bezüglich der Spannungs- und Strombereiche für
die Verbindungs-, Kurzschluss-,
Isolations-, und Spannungsfestigkeitsprüfungen mit bis zu
3 750 VDC und 2 650 VAC aus
der EN50343 werden erfüllt.
Auch die „Kür“ kann sich sehen
22
lassen. Das Prüfsystem ist ein
so genanntes distributed Testsystem und stellt die Test- bzw.
Stimuluspunkte in dezentral anzuordnenden Testpunkteinheiten zur Verfügung. Diese werden
je nach Geometrie der Prüflinge
und Clusterbildung von Kontaktstellen im und um den Prüfling herum verteilt. Die Testpunkteinheiten sind mit einem
nur etwa fingerstarken seriellen Buskabel mit der Zentraleinheit bzw. einer anderen Testpunkteinheit verbunden und
schaffen so eine sehr über-
˘
sichtliche und robuste Test umgebung. Die erweiterte
Programmier- und Bediensoftware NT Control CX bietet
komfortable Editoren, Importund Konvertierfunktionen. In
Kombination mit intelligenten
Adapterkabeln entstehen hierdurch deutliche Kostenersparnisse und Produktivitätsge winne bei der Zwischen- und
Endprüfung von elektrischen
und elektromechanischen Komponenten, Systemen sowie
kompletten Wagons und Lo komotiven.
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524ei0908
˘ Direktlink zu Adaptronic Prüftechnik
elektronik industrie 8/9 - 2008
Entwickler müssen nicht
mehr lange warten
w w w. e l e k t ro n i k- i n d u s t r i e . d e
Ein Produkt der Hüthig Elektronik Medien Gruppe
11-2007
Wir zeigen den Weg zu
Applikationsschriften
Eine Sonderausgabe des Fachmagazins elektronik industrie
Der sechste Application Guide ist im Anmarsch
In der heutigen Zeit kann sich keiner Elektronik-Entwickler mehr leisten, Stunden lang mit der Suche nach Applikationsschriften zu verbringen. Denn Zeit
ist bekanntlich knappes Gut, dass möglichst effizient genutzt werden sollte.
Die elektronik industrie hat dafür eine Lösung: den Applikation Guide
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18.07.2008 15:13:36
9:26:59 Uhr
25.08.2008
Uhr
509:Fachartikel
01.09.2008
8:46 Uhr
Seite 24
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Herausforderungen und Erfahrungen
Modellbasierte Softwareentwicklung
in der Bahntechnik
Die moderne Bahntechnik weist heutzutage einen hohen Grad an Automatisierung auf. So wird mit nur sieben
Betriebsleitzentralen der gesamte Bahnfernverkehr auf Deutschlands Hauptstrecken gesteuert und überwacht. Elektronische Stellwerke müssen daher höchsten Anforderungen an Sicherheit, Verfügbarkeit und Wartbarkeit genügen.
Um eine hohe Qualität sicherzustellen,
sind hohe Aufwände bei Tests, Begutachtungen und Zertifizierungen von Systemen vorgeschrieben. In der Bahntechnik
wird das durch die europäische Norm CENELEC EN 50126 und ihren assoziierten
Normen geregelt. Hinzu kommt, dass der
Lebenszyklus bahntechnischer Produkte
sehr lang ist – 20 oder 30 Jahre sind hier
der Standard. Außerdem bestehen heutige Systeme zu einem wesentlichen Anteil
aus Software. Innerhalb des Lebenszyklus
eines Produktes ist es daher unvermeidlich,
dass sich die zugrunde liegende Hardware,
die Betriebssysteme und die eingesetzten
Entwicklungstools während der Laufzeit ändern. Eine Möglichkeit, diese Herausforderungen zu meistern ist die modellbasierte Vorgehensweise, die in den letzten
Jahren in der Softwareentwicklung klar
an Bedeutung gewonnen hat.
Modellbasierte Softwareentwicklung
Zentrales Merkmal der modellbasierten
Entwicklung ist der Einsatz von Modellen,
die sich an den Problemen orientieren –
anstatt an der Lösungsdomäne. Softwaresysteme werden durchgängig mit Hilfe von Modellen beschrieben, die eine
aufeinander aufbauende Abstraktions-
hierarchie bilden und
den gesamten Softwareentwicklungsprozess durchziehen. Die Übergänge
zwischen den Modellen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen werden über
Transformationen durchgeführt, die im
Idealfall vollständig automatisiert sind.
Durch diesen Ansatz kann in jedem SWEntwicklungsabschnitt (SW, Software) von
unnötigen Festlegungen abstrahiert werden, während besonders wichtige und
kritische Aspekte explizit und frühzeitig
modelliert werden. Zusätzlich können moderne Analyseverfahren (z. B. Model Checking zur formalen Verifikation) eingesetzt
werden, das zu einer effizienten Entwicklung
hochqualitativer Software führt. Die modellbasierte SW-Entwicklung stellt somit
eine mittel- bis langfristig wirkende Maßnahme zur Steigerung der Produktivität in
der SW-Entwicklung dar. Die Steigerung
der Produktivität wird dadurch erreicht,
dass die in der SW-Entwicklungsvergangenheit getrennte Entwurfs- und Implementierungsphase zu einem einzigen Prozessschritt zusammengeführt wird.
˘ AUTOREN
Heike Burghardt ist Communication Consultant,
Dr. Ralf Pinger Manager
of Software-Initiative und
Dr. Stefan Milius Expert
for model-based Software Development.
Alle drei arbeiten bei
der Siemens AG, Industry
Sector, Mobility Division,
Rail Automation
24
Bild 1: Vollautomatische Bahnsicherungsanlage
(UT Universal
Transmitter,
E Einfahrsignal)
elektronik industrie 8/9 - 2008
509:Fachartikel
01.09.2008
8:46 Uhr
Seite 25
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Treten Änderungen am System auf, werden diese ausschließlich
im Modell durchgeführt. Informationen bezüglich der Anwendung
oder der Systemumgebung werden also prinzipiell im Modell
statt im Code gepflegt. Durch den höheren Abstraktionsgrad von
Modellen, wird der Aufwand für Systemänderungen und für die
Systemwartung erheblich reduziert. Dadurch wird die Softwareerstellung effizienter und Fehler, die sich durch eine Abweichung der Implementierung zum Modell ergeben, werden
vermieden.
Wir liefern das
fehlende Puzzlestück in der
Eisenbahn-Industrie
Rail Automation von Siemens
Für den erfolgreichen Einsatz der modellbasierten SW-Entwicklung ist ein durchgängiges Vorgehen unter Verwendung ausgereifter Entwicklungswerkzeuge von entscheidender Bedeutung.
Im FutureLab der Software-Initiative von Rail Automation in
Braunschweig wird der Einsatz der modellbasierten Entwicklung
momentan anhand eines produktiven Entwicklungsprojektes erfolgreich erprobt (Bild 1). Das Beispiel eines vollautomatischen
Bahnübergangs ist bereits komplex genug, um die Vorteile eines
modellbasierten Ansatzes zur Geltung kommen zu lassen.
Die gezeigten Achszählsensoren (AzE Einschaltpunkt, AzA1 und
AzA2 Ausschaltpunkte) beruhen auf dem induktiven Prinzip und
werden durch Überfahrung eines Rades beeinflusst, wobei auch
die Fahrtrichtung eines Rades ermittelt werden kann. Die Auswertung der Sensordaten findet im Systemrechner statt, der sich
im Betonschalthaus befindet. Bei dem System, handelt es sich um
einen sicheren Rechner nach dem Simis-Prinzip (Simis: Sicheres
Mikrocomputersystem von Siemens), der den höchsten definierten SIL 4 (SIL, Sicherheitsintegritätslevel) erfüllt. Für die auf
dem Rechner laufende Software gilt entsprechend der SoftwareSIL 4, das laut der Norm EN 50128 eine Reihe von Maßnahmen
an den Softwareentwicklungsprozess impliziert. Diese Maßnahmen liefern eine weitere Motivation für den Einsatz modellbasierter Methoden.
Modellierung mit SCADE
Die Beschreibung der logischen Funktionalität der Softwarekomponenten erfolgt mit SCADE (Safety Critical Development Environment) von Esterel Technologies. SCADE ist eine umfangreiche Tool-Suite zur Entwicklung von Software für sicherheitskritische
Systeme. Die zugrundeliegende Modellierungssprache erlaubt die
Beschreibung von Software als deterministische zyklisch synchron getaktete Datenfluss- und Zustandsmaschinen. Neben einer rigorosen mathematischen Semantik haben die Sprachelemente grafische Repräsentationen, mit denen man im SCADE-Editor
arbeitet. Dies führt zu einer sehr klaren und übersichtlichen Beschreibung der logischen Funktionalität der Software. Bild 2 zeigt
einen Teil des SCADE-Modells aus dem Pilotprojekt.
Die Modelle werden mittels eines Code-Generators in C-Code
übersetzt. Die in Form von Modellen beschriebene Lösung ist hierbei völlig getrennt von der konkreten Programmiersprache. Ändert
sich diese, muss lediglich der Codegenerator ausgetauscht werden. Die Modelle bleiben unverändert erhalten. Die Qualifizierung des Codegenerators für die Entwicklung sicherheitsbezogener Software nach den gängigen Normen aus der Luftfahrt ˘
elektronik industrie 8/9 - 2008
DV
Weltweit können nun alle von DC-Netzwerkspannungen
gespeisten Antriebe – mit dem neuen, erstklassigen und
hochgenauen DV-Messwandler gesteuert werden. Er ist
kompakt, präzise und bietet eine verbesserte Isolierung.
Um noch mehr Schutz und Leistungsfähigkeit zu
erreichen gibt es nur einen Messwandler, der bewährte
Technik mit Innovation kombiniert.
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At the heart of power electronics.
509:Fachartikel
01.09.2008
8:46 Uhr
Seite 26
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Bild 3: SCADEModell und
Testmodell
Bild 2: Beispiel eines SCADE-Modells
und dem Eisenbahnwesen (DO-178B, Level
A und nach CENELEC EN 50128 für SIL 4)
wird ab Mitte Juli 2008 vorhanden sein.
Zusammen mit dem bei Siemens Mobility
in der Rail Automation eingesetzten zertifizierten Cadul-Compiler ergibt sich eine
vollständige automatisierte und zertifizierte Generierung vom Modell bis ins
Zielsystem. Es gibt aber auch ein paar Problempunkte – zum Beispiel sind im generierten Code die Schnittstellendaten nicht
vollständig von den internen Daten getrennt.
Neben dem Code-Generator bietet SCADE
einen Simulator, der es erlaubt, den generierten Code auf Modellebene zu testen
und zu debuggen. Mit Hilfe des Requirements Gateway der SCADE-Suite werden
die Anforderungen, die in DOORS (Dynamic Object Oriented Requirements System) erfasst und verwaltet werden, mit
den entsprechenden Modellelementen
verlinkt. Die durch die Normen geforderte bidirektionale Nachverfolgung zwischen
Anforderungen und Modell ist somit gegeben.
Verifikation und statistisches Testen
Bei der modellbasierten Vorgehensweise
werden Modelle insbesondere im Bereich
der Verifikation eingesetzt. Im Pilotprojekt wird aus den Anforderungen ein statistisches Testmodell konstruiert. Aus diesem Testmodell werden mit Hilfe des vom
Software Quality Research Laboratory der
University of Tennessee entwickelten Tools
JUMBL (Java Usage Model Builder Library)
Testfälle generiert. Bild 3 zeigt das grundsätzliche Vorgehen.
26
Wichtig ist, dass das Testmodell unabhängig von dem Implementierungsmodell in SCADE aus den Anforderungen abgeleitet wird. Dadurch wird durch die
generierten Testfälle die Funktionalität im
Implementierungsmodell getestet. Durch
gezielte Veränderung der Wahrscheinlichkeiten, die in das Testmodell eingehen,
können bestimmte Anwendungsszenarien häufiger oder weniger häufig getestet werden. Es hat sich gezeigt, dass durch
dieses Vorgehen Fehler bereits in der Modellierungsphase erkannt werden, die sonst
erst in späteren Phasen entdeckt würden.
Im Zusammenhang mit dem Testmodell
kommt auch das Model Test Coverage Feature der SCADE-Suite zum Einsatz, mit
dem die strukturelle Abdeckung des SCADE-Modells durch die generierten Testfälle gemessen wird. Der Abdeckungsnachweis ist ebenfalls eine Forderung aus der
Norm für den Software-SIL 4.
Problematisch bei der Verifikation ist die
Einbettung der Modelle in klassisch codierte Software. Hierfür muss ein so genannter Wrapper implementiert werden,
der die Schnittstellen zwischen den klassischen Softwarekomponenten und den
Modellen ineinander überführt. Hier wird
ein Integrationstest notwendig. Dieser
Test geschieht innerhalb der vorhandenen Testumgebungen für die im Achszählprojekt der RT-Tester der Firma Verified
International eingesetzt wird.
Zusammenfassung
Durch die Arbeit mit Modellen ergibt sich
eine gute Trennung zwischen logischer
Funktionalität der Software und der Hard-
wareplattform. Die Toolunterstützung vereinfacht das Nachverfolgen von Anforderungen sowohl in das Modell als auch zu
den Testfällen. Da Modelle die Funktionalität vollständig spezifizieren und danach
ein Code-Generator verwendet wird, gibt
es keinen Bruch zwischen Modell und Code.
Für die Bahntechnik ist wichtig, dass der
Code-Generator einem sehr hohen Qualitätsanspruch gerecht wird, das durch die
Qualifizierung begründbar wird. Zusätzlich
erscheint der Einsatz moderner Analyseverfahren sehr vielversprechend. Leider ist
zum jetzigen Zeitpunkt die Komponente für
formale Verifikation in der aktuellen Version 6 der SCADE-Suite noch nicht vollständig einsetzbar – die Fertigstellung dieser Komponente ist für Ende 2008 geplant.
Es bleibt offen, ob formale Verifikation lediglich der Testunterstützung dient oder,
ob sich die Zertifizierung modellierter Software vereinfacht. Hierzu sind weitere Gespräche mit den Zertifizierungsbehörden
erforderlich.
Insgesamt lässt sich feststellen, dass mit
der modellbasierten Entwicklung ein deutlicher Gewinn an Effizienz in der Softwareentwicklung erreicht wird. Die erzeugte Software hat eine höhere Qualität.
Fehler werden im Entwicklungsprozess
viel früher aufgedeckt. Letztendlich wird
erreicht, dass Produkte schnell und in hoher Qualität beim Kunden vorliegen. ( jj)
˘
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˘ Link zu Siemens AG
˘ Link zu Esterel Technologies
elektronik industrie 8/9 - 2008
509:Fachartikel
01.09.2008
8:46 Uhr
Seite 27
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
< PRODUKTE
Schwer entflammbar
Rechtecksteckverbinder nach UL94V-0
Die universell einsetzbaren Rechtecksteckverbinder SMS QIKMATE von Souriau
sind nun auch in einer flammenhemmenden Version UL94V-0 erhältlich (Bild).
Die in den französischen Eisenbahnnormen NFF161101/161102 definierten Anforderungen II/13F2 werden erfüllt. Damit kann die Serie problemlos in vielen
Applikationen der Bahntechnik, wie z.B.
in Anzeige- oder Bedienelementen, eingesetzt werden. Die schnell steck- und lösbaren leichten Kunststoff-Rechtecksteckverbinder haben 2 bis 36 Kontakte. Die
Kabelstecker und -kupplungen verfügen
über ein angespritztes zweiteiliges Endgehäuse, das mit einem Kabelbinder befestigt werden kann. Leiterplatten-Versionen mit geraden und abgewinkelten
Stiften sind ebenfalls erhältlich.
˘
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Bis zu 90 dB
Individuelle Warnsignale
Als Ergänzung seiner Türöffnertaste der Baureihe
56 stellt EAO Lumitas das
Multi-Ton Sound-Modul
im selben Design vor. Dieses Modul der Baureihe 56
erzeugt je nach Programmierung ein klares Signal
mit einer Lautstärke bis zu
90 dB, das als Warn-, Auffind- oder Bestätigungssignal einstellbar ist. Gerade
sehbehinderte Menschen werden so auf
Veränderungen in ihrer Umgebung auf-
merksam gemacht. Bis zu
fünf Tonsequenzen können in unterschiedlicher
Lautstärke, Dauer und Intervall abgespielt werden,
um individuelle und kundenspezifische Warnsignale auszusenden.
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Konturengleich zur TOPJOB S-Serie 2002
kommt jetzt von Wago Kontakttechnik
die Serie 2022 X-COM S auf den Markt.
Im Unterschied zu den 2002ern bietet sie statt eines zweiten Leiteranschlusses Platz für einen Steckverbinder. Die
zugehörigen Stecker
sind in ein- bis 15poligen Versionen
in unterschiedlichen Farbkombinationen erhältlich und polverlustfrei kombinierbar. Die
elektronik industrie 8/9 - 2008
Verbindungen sind auch im getrennten
Zustand fingersicher und individuell kodierbar. Mit nur 3,5 mm Breite sind die
2000er die schmalsten Reihenklemmen
des Herstellers. Trotzdem bieten sie eine
hohe Nennspannung und alle Leistungsmerkmale der TOPJOB S-Serie wie
direktes Stecken und einfaches Beschriften und Brücken.
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27
508:Fachartikel
01.09.2008
8:48 Uhr
Seite 28
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Erfassung von Zugzustandsdaten
Höchste Präzision und Schnelligkeit bei
Bahn-Infrastrukturmessstellen
Die schnelle und präzise Erfassung von Zugzustandsdaten ist für Bahninfrastrukturbetreiber zentral. Argos-Messstellen messen den dynamischen Laufzustand der Züge bei Betriebsgeschwindigkeit mit der notwendigen Exaktheit
und Zuverlässigkeit. Das Harting-Verkabelungskonzept führt durch die hochwertige und robuste Lösung sowie durch
die reduzierten Installationszeiten unmittelbar zu Kosten- und Leistungsvorteilen.
Im liberalisierten europäischen Schienenverkehrsmarkt ist jedes Eisenbahn verkehrsunternehmen zur Nutzung der
nationalen sowie lokalen Bahnnetze berechtigt, im Bahnfach auch Freier Netzzugang genannt. Der Netzbetreiber hat die
Verantwortung für den einwandfreien Zustand der Infrastruktur.
Zustandsmessung als
Bahn-Infrastrukturaufgabe
Der Fahrzeugbetreiber hat eine definierte
Qualität seiner Fahrzeuge einzuhalten.
Fahrzeug- und Infrastrukturbetreiber haben jedoch unterschiedliche Interessen.
Der Fahrzeugbetreiber möchte soviel Ladung wie nur möglich mit möglichst kostengünstigen Fahrzeugen transportieren.
Kostengünstige Fahrzeuge haben allerdings oftmals ungünstige Laufeigenschaften, die sich nachteilig auf die Infrastrukturerhaltungskosten auswirken. Ziel
des Infrastrukturbetreibers ist es, Nutzungsgebühren gemäß der tatsächlichen
Belastung der Infrastruktur abzurechnen.
Bei der Vielzahl von Kunden, die sein Schienennetzwerk nutzen, könnte zukünftig
eine individuelle Abrechnung durch ein
˘ AUTOREN
Dietmar Maicz ist Project
Director Railway bei der
Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Austria;
Walter Gerstl ist Market
Manager Transportation,
Austria bei der Harting
Technology Group und
Britta Rohlfing ist Market
Manager Transportation
bei der Harting Technology Group.
28
Bild 1: Harting-Metall-Box mit Han ModularCompact und Harting D-Sub im Metallgehäuse
automatisiertes System stark vereinfacht
werden.
Die ÖBB (Österreichische Bundesbahnen,
Infrastruktur Bau AG, Stab Forschung &
Entwicklung) haben gemeinsam mit Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH (HBM)
und weiteren Partnern hierzu das Messsystem Argos entwickelt, mit dem die Wartungsstrategie optimiert werden kann.
Darüber hinaus dienen die mit Argos ermittelten Daten zur Kontrolle der Laufsicherheit von Schienenfahrzeugen. Mit Harting wurde ein Systemlieferant für die
Komponente Kabelstrang ausgewählt, der
durch seine langjährige Erfahrung im Bahnmarkt eine optimale kundenorientierte
Lösung anbieten kann.
Örtliche Messstationen
Die örtlichen Messstellen von Argos ermöglichen ein kontinuierliches Überwachen des Fahrzeugzustandes und der Oberbaubelastung. Mit jedem Überfahren der
Messanlage erfolgt eine Beurteilung des
Qualitätsniveaus jedes einzelnen Fahrzeugs bis hin zum einzelnen Rad im Zug.
Argos wurde mit dem Ziel entwickelt, Messgenauigkeit für jedes benötigte Niveau zu
liefern. Je höher die belastbare Genauigkeit der gemessenen Werte, desto höher
ist die Akzeptanz bei den Fahrzeugbetrei-
bern und Zulassungsstellen. Zudem ist für
eine Vielzahl von genormten Grenzwerten eine sehr hohe Messpräzision erforderlich, um sie überhaupt technisch angemessen überwachen zu können.
Die Argos-Messausrüstung behindert den
normalen Bahnverkehr in keiner Weise.
Mit Argos ausgerüstete Streckenabschnitte
können so wie das gesamte Streckengleis
geschliffen und reprofiliert werden.
Die zu messenden Fahrzeuge bedürfen
nicht notwendig einer zusätzlichen Gerätebestückung mit Transpondern o. ä. Optional können Fahrzeugerkennungssysteme (Transponder/RFID) oder optische
Fahrzeugnummer-Erkennungsanlagen jedoch eingebunden werden.
Die Verkabelung zwischen Sensor und
Messverstärkersystem spielt im rauen, der
Witterung ausgesetzten und elektromagnetisch problematischen Bahnbetrieb eine
wesentliche Rolle im Gesamtsystem.
Um die Lebenszykluskosten des Argos-Systems zu optimieren, wurde eine durchgängig steckbare Bauweise eingesetzt. In
enger Zusammenarbeit mit dem Systempartner entwickelte Harting ein modulares, standardisiertes Verkabelungssystem,
das alle Lösungsvarianten mit nur wenigen
voneinander differierenden Grundkomponenten erfüllt. Neben den geringeren
Systemkosten führt dies zu einer deutlichen
Kostenreduktion in der Ersatzteilhaltung
und zur Vereinfachung der Anlagenplanung und Wartung.
Die Grundforderung nach kürzeren Installationszeiten der streckenseitigen Anlage konnte mit dieser maßgeschneiderten Lösung problemlos erfüllt werden.
Nicht nur im laufenden Betrieb, sondern
schon in der Installation (die überwiegend
während der Nachtstunden durchgeführt
elektronik industrie 8/9 - 2008
508:Fachartikel
01.09.2008
8:48 Uhr
Seite 29
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
wird) werden Kosten erheblich durch vorkonfektionierte und geprüfte Leitungen reduziert, die vor Ort einfach, schnell und fehlerfrei zusammengesteckt werden. Ein
ausgeklügeltes und leicht verständliches Beschriftungssystem reduziert den Installationsaufwand erheblich.
Das Harting System besteht aus hochwertigen Kabeln, Kabelverschraubungen und Steckverbindern in IP 67 (Gehäusebaureihe HanModular Compact, Han 3 A M mit Han Q7/0
und InduCom mit D-Sub) und bietet größtmöglichen Schutz gegen äußere Umwelteinflüsse wie schockartige Erschütterungen,
Vibrationen, Sonne, Staub, Regen, Eis und Öl
in einer elektromagnetisch belasteten Umgebung (Bild 1). Der komplette Kabelstrang,
vom Sensor bis zum Messverstärker, wird von
Harting nach Spezifikationen der Hottinger
Baldwin Messtechnik GmbH geliefert, die die
Sensorik und Messdatenerfassung zum Projekt verantwortet.
Argos-System Level 1 bis 4
Das Argos-System kann, je nach Bedarf, in
vier Varianten und Messleveln geliefert werden (Bild 2 a-d):
˘ Fahrweg-Entgleisungsdetektion (Level 1)
˘ Automatische Zugüberwachung (Q-Belastung, Radformabweichungen)(Level 2)
˘ Automatische Zugüberwachung mit Entgleisungssicherheits-Messstelle (Q- und Y-Belastung, Fahrzeuglauf, Radformabweichungen, Lärm, Fahrzeugzulassung) (Level 3)
˘ Messgleisbogen nach EN 14 363 (Level 4).
Level 1: Entgleisungsdetektion
In der Vergangenheit ereigneten sich Unfälle
– besonders schwere an Risikopunkten (Tunnel, Brücken und Weichen) – durch die Entgleisung einzelner Achsen, die über längere
Strecken außerhalb des Gleises mitgezogen
wurden. Selbst wenn es nicht zu einem Unfall
kam, wurden lange Streckenabschnitte durch
die entgleisten Räder beschädigt. Ereignet sich
dies auf einem Streckenabschnitt mit fester
Fahrbahn, so sind die Folgekosten aufgrund der
aufwändigeren Sanierung erheblich.
Da es dem Triebfahrzeugführer unmöglich
ist, einzelne entgleiste Achsen direkt zu erkennen, ist der Umweg über ein technisches
Überwachungssystem für gefährdete Streckenabschnitte notwendig.
Das Argos-Level-1-System erfasst entgleiste
Fahrzeuge und gibt die Information an eine
elektronik industrie 8/9 - 2008
Signaleinrichtung weiter. Der außergewöhnliche Vorteil des Argos-Level-1-Systems
ist seine Fähigkeit, den gesamten Bereich
zwischen den beiden Schienen zu überwachen. Dies bedeutet, dass eine Entgleisung sogar in solchen Fällen erkannt wird, bei denen ein Rad knapp neben der Schiene über die
Befestigungselemente läuft.
Das System besteht typischerweise aus vier
in Reihe geschalteten Sensoren, die an den
Schwellen befestigt sind, um auch springende entgleiste Achsen zu erkennen (ein
Problem, das bei hohen Geschwindigkeiten
auftritt). Ausführliche Versuche haben gezeigt, dass das System sogar bei Geschwindigkeiten von über 300 km/h einwandfrei
funktioniert. Alle Gleisbefestigungselemente sind auch ohne Demontage des Level-1-Sensors einseh- und wartbar.
Level 1 ist auf Holz-, Beton- und Stahlschwellen
sowie auf fester Fahrbahn einsetzbar. Der Level-1-Sensor besteht aus industriebewährten Kraft-Messgebern, die mit speziell ausgeformten Blechen verbunden sind. Durch
seine einfache und mechanisch robuste Konstruktion und die logische Verknüpfung aller
Sensorelemente ist ein Fehlalarm praktisch
auszuschließen. Argos-Level 1 ist ein einfaches betriebssicheres und kostengünstiges
System, das eine sichere Detektion von entgleisten Achsen vor Risikopunkten wie Tunneln,
Brücken oder Weichen gewährleistet.
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Level 2: Q-Kraft und Radmängel
Mit Argos-Level 2 ist es möglich, Unregelmäßigkeiten der Fahrzeuge und Radmängel (Radformabweichungen) durch Messung der Radaufstandskraft (quasi-statische und dynamische
Kraft) zu erkennen (Bild 2c). Bei Einsatz dieser
zuverlässigen Messstellen in der Fahrzeugzustandskontrolle können weit mehr Unzulänglichkeiten am Fahrzeug erkannt werden als
bei der herkömmlichen Zugbeobachtung.
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Level 3: Y/Q – Kraft-Messung
Zusätzlich zu Level 2 misst die Level-3-Ausführung auch die horizontalen (Y) Kräfte. Es
werden kontinuierlich die dynamischen horizontalen und vertikalen Kräfte erfasst.
Durch frühzeitiges Erkennen von Unregelmäßigkeiten an Fahrzeugen durch die Messung der Radkräfte und Radformen können
Entgleisungen präventiv verhindert werden.
Ebenso wie Level 2 liefern die Level-3-Messstationen langzeitstabile Messergebnis- ˘
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508:Fachartikel
01.09.2008
8:48 Uhr
Seite 30
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Bild 2a: Argos-Level 1 –
Entgleisungsdetektion
Bild 2b: Argos-Level 2 – Beladungszustände und Radflachstellen
Bild 2d: Argos-Level 4 – Messgleisbogen nach EN 14 363
Bild 2c: Argos-Level 3 – Dynamischer Verlauf
se innerhalb von längstens 120 Sekunden
(typisch 30 Sekunden) in die Betriebsleitzentrale. Üblicherweise ist der mit dieser
Anlage messbare instabile Fahrzeuglauf
ein Problem, das bei Güterwagen aufgrund ungleicher Beladungszustände oder
Radmängel auftritt. Die durch Lärmemission der Fahrzeuge verursachten Erschütterungen am Gleis können ferner
als Vibrationen gemessen werden. Das
hochwertige Messmaterial in Form von
Sensoren, Verkabelungen und Steckverbindungen lässt sich von den Schwingungen nicht beeindrucken, was ein wesentliches Qualitätsmerkmal des gesamten
Systems darstellt.
Level 4: Messgleisbogen
nach EN 14 363
Bei den bisher üblichen Einzelmessstellen
ist es nicht möglich, die wechselseitige Beeinflussung der Achsen von mehrachsigen
Fahrzeugen zu erkennen und zu berücksichtigen. Dies kann bei Zulassungsfahrten
zu nicht reproduzierbaren Messergebnissen führen. Für einen rechtssicheren Nachweis ist daher höchste Genauigkeit der gemessenen Werte erforderlich.
Mit Hilfe umfangreicher theoretischer und
praktischer Forschungsarbeiten konnte
ein System entwickelt werden, das konti-
30
nuierlich Y- und Q-Kräfte in einer bisher unerreichten Genauigkeit bestimmen kann.
Aufgrund der praktischen messtechnischen Erfahrung und des bahntechnischen
Know-hows ist mit Argos-Level 4 eine für
den Schienenfahrzeugproduzenten wie
für die Zulassungsstellen unverzichtbare
Lösung entstanden.
Systemqualitäten
Argos-Level 1 ist das ideale System zur
Feststellung von entgleisten Achsen vor
Risikopunkten im Streckennetz, um Folgeschäden nach einer Entgleisung zu minimieren bzw. zu begrenzen. Argos-Level
2 kann über Q-Messung hochpräzise Daten über den Fahrzeugzustand (Achslasten
und Beladungsfehler) unmittelbar nach
der Überfahrt des Fahrzeuges liefern. Argos-Level 3 kann durch die Y/Q-Messung
zusätzlich Unfälle präventiv verhindern
und hochpräzise Daten über die Rad/Schiene-Wechselwirkung spätestens eine Minute nach der Messung liefern. Auf Wunsch
können mit Argos-Level 2 und 3 zusätzlich Radformfehler präzise erkannt werden. Optional ist es möglich, Fahrzeuge
mit hoher Lärmemission und Verursacher
von Bodenerschütterungen zu erkennen.
Die Lebenszykluskosten der Infrastruktur
steigen stark an, wenn die Belastung durch
die Fahrzeuge nicht den bei der Konstruktion der Strecken zugrunde gelegten
Belastungen entspricht. Flachstellen an
Rädern beispielsweise können die Instandhaltungskosten signifikant erhöhen.
Dasselbe trifft für grenzwertüberschreitende statische und dynamische Kräfte
zu. Die kontinuierliche Überwachung stellt
das neue System sicher.
Argos-Daten können auch für eine optimale
Wartungsstrategie der Schienenfahrzeuge eingesetzt werden. Argos macht es
möglich, Schäden an einzelnen Fahrzeugen
zu erkennen und den Schädigungsverlauf
zu verfolgen, um so eine optimale Planung von Wartungsarbeiten zu ermöglichen. Vor allem bei Güterzügen können
Instandhaltungskosten durch die Überwachung der tatsächlich transportierten
Lasten und des technischen Zustands optimiert werden.
Argos-Level 2 und 3 liefern Messergebnisse gemäß einschlägiger Normen und
können wesentliche Teile der lokalen TSI
Spot-Untersuchungen automatisieren.
( jj)
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elektronik industrie 8/9 - 2008
507:Fachartikel
01.09.2008
8:55 Uhr
Seite 31
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Prüfinstitut testet auf EMV und simuliert Umwelteinflüsse
Bugklappensteuerung
unter Stressbedingungen
Elektronische Bauteile, die für Schienenfahrzeuge eingesetzt werden, müssen zunächst einer umfassenden
Produktprüfung unterzogen werden. Als Komplettanbieter in Sachen Prüfdienstleistung testet Phoenix Testlab die
Elektromagnetische Verträglichkeit und Umwelteinflüsse an elektrischen Geräten und elektronischen Systemen, die
auf oder an den Bahnfahrzeugen sowie an der Schiene angebracht sind.
Die richtige Auswahl der Prüfanforderungen ist ein wichtiger Meilenstein für ein
markfähiges Bahnprodukt. Der folgende Artikel gibt einen Einblick über die Anforderungen für elektrotechnische und mechanische Einrichtungen in Bahnfahrzeugen.
Die ausgewählten Prüfungen werden mit
Hilfe des Anwendungsbeispiels einer Bugklappe und deren Steuerung erläutert.
Schwingungsprüfungen
Grundlage für die Durchführung der
Schwingungsprüfung ist die EN 61373.
Diese Norm ist eine so genannte Basisnorm, die aus der Produktnorm der EN
50155 hervorgeht. Die Schwingungsanforderungen der elektrischen Komponenten richten sich nach dem späteren Einsatzort auf dem Bahnfahrzeug. Der in
diesem Beispiel betrachtete Prüfling „Bugklappe inklusive der Bugklappensteuerung“ wird in die Kategorie 1 eingruppiert.
In dieser Kategorie werden die Anforderungen für Geräte, am so genannten Fahrzeugkasten beschrieben. Weiterhin ist in
Kombination mit den Kategorien der Einbauort dafür verantwortlich, in welcher
der Klasse A oder B die Bugklappe eingestuft wird. Klasse A beschreibt den Einsatzort eines Produktes die in einem Schaltschrank im oder am Fahrzeugkasten
montiert sind, hingegen elektrische Komponenten die in einem Container im Untergestellt eingebaut sind, entsprechen
der Klasse B.
˘ AUTOR
Andreas Zander ist
Project Manager bei der
Phoenix Testlab GmbH in
Blomberg.
elektronik industrie 8/9 - 2008
Bild 1: Erstellung einer Prüflingsaufnahme
Für die Bugklappe inklusive der Bugklappensteuerung wird in diesem Beispiel die
Klasse A festgelegt.
Eine ständige Funktionsprüfung der Bugklappensteuerung während der Vibrationstests fordert die EN 61373. Die Funktionsprüfung der Bugklappensteuerung
ist in ihrem Ablauf sehr komplex, weil alle
mechanischen (Kupplungselemente, Motoren, Kontakte) und elektrischen Komponenten berücksichtigt werden müssen.
Daher ist auch eine Zusammenarbeit mit
dem Kunden beziehungsweise Auftraggeber von großer Bedeutung.
Eine besondere Herausforderung stellt die
Anfertigung der Vibrationsaufnahme für
die Bugklappensteuer dar (Bild 1). Hierbei ist besonders die Festigkeit (Resonanzverhalten und Torsion) der Aufnahme
zu berücksichtigen. Des weiteren wird
durch die Vibrationsaufnahme die Bugklappe in ihrer Einbaulage fixiert und stellt
die mechanische Verbindung zwischen
elektrodynamischer Schwingungsanlage
und Prüfobjekt dar.
Die Schwingungsprüfung für die Bugklappe
und deren Steuerung wird in folgende Bereiche untergliedert:
1. Ständige Funktionsprüfung mit Breitbandrauschen zwischen 5 Hz und 150 Hz,
alle drei Achsen, Beschleunigung von
0,37 m/s2 bis 0,75 m/s2, Dauer pro Achse zehn Minuten.
2. Simulierte Lebensdauer durch erhöhtes
Breitbandrauschen mit den unter 1. aufgeführten Parametern aber mit einer
Dauer von fünf Stunden je Achse und einer Beschleunigung von 2,9 m/s2 bis
5,9 m/s2 .
3. Schockprüfung simuliert das An- oder
Abkuppeln eines Zuges. Die insgesamt 18
Schockprüfungen werden ebenfalls in
allen drei Achsen mit Beschleunigungswerten von 30 m/s2 bis 50 m/s2 geprüft.
Temperaturprüfungen
Elektronische und mechanische Einrichtungen besonders an oder in Zügen müssen die festgelegten Anforderungen an das
Betriebsverhalten für die gewählten Temperaturklassen erfüllen. Die Bugklappe sollte einen besonderen kurzzeitigen Temperaturanstieg von + 15 °C während des
Einschaltvorgangs standhalten (Bild 2). Simulierte Tunneldurchfahrten, in der Norm
als „schnelle Temperaturänderungen“ bezeichnet, dürfen zu keinen Funktionsbeeinträchtigungen führen. Besonders sorgfältig wird die Funktion des Prüflings, bei
hoher Luftfeuchtigkeiten die eventuelle zu
Kondensation führt, geprüft. Die maximale
Temperaturbandbreite ist zwischen – 25 °C
und + 70 °C festgelegt. Die Bemessungsgrenzen der Luftfeuchtigkeit sind vom Einsatzort abhängig und sind im Vorfeld mit
dem Kunden zu klären. Der Ablauf der Beispielprüfung gliedert sich wie folgt:
Die Bugklappe inklusive der Bugklappensteuerung wird in der Temperaturkammer
solange temperiert, bis alle elektronische
und mechanischen Einrichtungen der Anlage die vorgewählte Temperatur an- ˘
31
507:Fachartikel
01.09.2008
8:55 Uhr
Seite 32
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
genommen haben. In diesem Zustand werden die elektronischen Einrichtungen eingeschaltet, die Temperatur nachgeregelt
und die Einzelkomponenten der Anlage
überprüft. Die Funktionsprüfung erfolgt
bei der Kondensationsphase des Tests. Die
Prüfung wird mit einer erneuten Funktionsund Isolationsprüfung abgeschlossen. Halten die elektronischen Komponenten diese erhöhten Anforderungen stand haben
sie diese Prüfungen bestanden.
aufgeladener Person oder Gegenstände
auf den Prüfling. Die Prüfungen auf das Gehäuse mit der ESD-Pistole ist hierbei nicht
zu vernachlässigen und wird mit einer
Schärfe von 8 kV Luftendladung und 6 kV
Kontaktendladung geprüft.
Leitungsgeführte Prüfungen
Störaussendung
Die Anforderungsprofile aus der EN 501213-2 liegen in dem maximalen Frequenzbereich von 9 kHz bis 1 000 MHz. Eine Be-
EMV-Prüfung der
Bugklappensteuerung
Die EMV-Anforderungen der elektrischen
Komponenten der Bugklappensteuerung
richtet sich nach den Anforderungen der
EN 50121-3-2. In dieser Norm wird fixiert,
dass die Steuerung sich nicht durch leitungsgebundene oder gestrahlte Störungen beeinflussen lässt und darf keine
Störungen, die in der EN 50121-3-2 festgelegt ist, aussenden. Hierbei werden ausschließlich die elektronische Komponenten
berücksichtigt, da beim Kunststoff-Gehäuse von keiner EMV-Beeinflussung ausgegangen wird. Für die elektronischen
gewählten Komponenten werden ein wiederkehrender Funktionsablauf gewählt.
Dieser simuliert das Öffnen und Schließen der Bugklappe. Damit werden elektrische und mechanische Funktionen bei
der EMV-Beeinflussung auf Elektromagnetische Verträglichkeit geprüft.
Gestrahlten Prüfungen
(Gehäuse Prüfungen)
Grundlage für die Durchführung der EMVPrüfung ist die Basis-Norm EN 50121-3-2
für elektronische Komponenten auf Bahnfahrzeugen. Diese Norm geht aus der EN
50155 für Bahnanwendungen hervor. Die
gestrahlte Störaussendung wird nach den
Vorgaben der EN 55011 durchgeführt. In
einem Frequenzbereich von 30 MHz bis
1 000 MHz wird geprüft. Die Anforderungsprofile der gestrahlten Störfestigkeit können nach der EN 50121-3-2 durchgeführt werden. Eine Besonderheit aus
dieser Norm ist, dass ein Frequenzbereich
von 80 MHz bis 2 500 MHz und eine Feldstärke bis 20 V/m an die Produkte gefordert
wird (Bild 3).
Die ESD-Prüfung beschäftigt sich mit der
Simulation der Entladung elektrostatisch
32
Bild 2: Prüfung einer Bugklappensteuerung in
einer Klimakammer
Die Prüfungen werden im engen Zusammenhang mit den industriellen Anforderungen vollzogen und liegen nach heutiger Anforderung sogar über dem Standard
der industriellen Anforderung. Die Prüfungen müssen unter genau festgelegten
und reproduzierbaren Bedingungen erfolgen.
Die leitungsgeführte Prüfung wird nach der
EN 61000-4-6 getestet. Die Einkopplung auf
die einzelnen Leitungen wird durch Kopplungsnetzwerke gegeben. Die Prüfung findet in geschirmten Räumen statt. Die hochfrequente Störgrößen sind: asymmetrisch
0,15 MHz bis 80 MHz, 10 V (Effektivwert),
80 % AM, 1 kHz. Die Grundlage für Schnelle Transiente/Burst, ist die EN 61000-4-4.
Die Einkopplung auf die einzelnen Leitungen wird durch ein Kopplungsnetzwerk und Koppelzange gegeben. Die Randparamenter sind: ± 2 kV, 5/50 ns, 5 kHz.
Vollständigkeitshalber wird noch zu guter Letzt die Stoßspannungen (Surge) erwähnt. Die Prüfungen richten sich nach
der EN 61000-4-5. Wichtige Eckdaten sind
hier: 1,2/50 s; ± 2 kV, 42 Ω, 0,5 F; ± 1 kV,
42 Ω, 0,5 F.
Zusammenfassung
Bild 3: Prüfung der gestrahlten Störaussendung
in einer Absorberhalle
sonderheit ist, dass die Störaussendung
auch auf Prozess- Mess- und Steuerleitungen durchgeführt wird. Es werden vier
Bereiche der Störaussendung vorgegeben:
˘ Bereich Wechselspannungs-Leistungs-
anschlüsse und Gleichstrom-Leistungsanschlüsse,
˘ Bereich Wechselstrom- oder GleichstromLeistungsanschlüsse, Anschlüsse auf Batteriepotential (Bezugspotential),
˘ Bereich Anschlüsse für Prozess-Messund -Steuerleitungen,
˘ Bereich Störaussendung-Gehäuse.
Leitungsgeführte Prüfungen
Störfestigkeit
Die Grundlage der Anforderungsprofile
werden aus der EN 50121-3-2 vorgegeben.
Um ein Bahnprodukt zu entwickeln sind die
speziellen EMV und Umweltbedingungen
der Bahnfahrzeuge zwingend zu berücksichtigen. Die dargestellte Auswahl an Prüfungen kann ausschließlich einen kleinen
Einblick in die Prüfungs- und Normenwelt
von Bahnprodukten geben. Die Prüfungen müssen unter genau festgelegten und
reproduzierbaren Bedingungen, als Einzelprüfung, durchgeführt werden. Die
Reihenfolge ist freigestellt.In diesem Zusammenhang sind besonders für elektrotechnische Produkte die gegenüber der
Industrie verschärften EMV Spezifikation
zu erwähnen. Ausgewählte Labore wie
Phoenix Testlab bieten von der Produktidee bis zur Typenzulassung die technische Dienstleistung um Produkte zu entwickeln, die alle relevanten Standards berücksichtigen.
( jj)
˘
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˘ Link zu Phoenix Testlab
elektronik industrie 8/9 - 2008
507:Fachartikel
01.09.2008
8:55 Uhr
Seite 33
Für globalen Einsatz
Neues Schützkonzept
Unter der Baureihe CT1000
bringt die Schaltbau
GmbH ein völlig neues
Bahnschütz auf den
Markt. Besonderes Augenmerk wurde auf das
Beherrschen des Lichtbogens gelegt. Erstmals
werden hier die Vorteile der elektromagnetischen und permanentmagnetischen
Blasung zur Lichtbogenführung in einem System
kombiniert. Im Gegensatz zu rein
elektromagnetischen Blasungskonzepten werden die Lichtbögen zwischen den sich öffnenden
Kontaktstücken bereits in starken
Magnetfeldern (permanentmagnetisch) gezündet. Dies ergibt eine extrem kurze Verweildauer des Lichtbogens in den
Kontaktzonen und minimiert Abbrand der Kontakte. Außerdem
unterstützen die starken Magnetfelder die Lichtbogenlöschung
˘
im kritischen Strombereich. Die permanentmagnetisch getriebenen
Lichtbögen wirken wie
Schalter und aktivieren
die elektromagnetischen Blasspulen. Dies
erfolgt verschleißfrei
und verzichtet auf störungsanfällige Zusatzteile. Die kombinierte
Wirkung von zwei Blasspulen
treibt die Lichtbögen schließlich
unabhängig von der Stromrichtung in den keramischen Löschbereich, wo sie durch weitere
Dehnung und Kühlung effektiv
gelöscht werden. Spezielle Führungsstrukturen reduzieren den
Plasma-Ausstoß auf ein Minimum.
Die Hilfskontaktlösung bietet
zwei Schaltelemente an und hat
außerdem zwei Diagnosekontakte, die die Schützzustände
„offen“ und „geschlossen“ eindeutig anzeigen.
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Magneto-Resistive Technologie
522ei0908
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Rad-Schiene-Kräfte
Funk-Messtechnik
für Eisenbahn-Radsätze
Die vierte Generation der MessRadsatztechnologie IWT4 (Instrumented Wheelset Technology) von Interfleet Technology
stellt einen innovativen Ansatz
bei der Vermessung der RadSchiene-Kräfte dar. Durch die
Verwendung herkömmlicher,
strukturell unveränderter Radsätze lassen sich Entwicklungskosten und Vorlaufzeiten deut-
˘
lich verringern. Dabei kommt
eine computergesteuerte Funkmesstechnik mit digitaler Datenübertragung zum Einsatz.
Sie ermöglicht es, sämtliche vertikalen, lateralen und longitudinalen Kräfte, die auf einen Radsatz einwirken, exakt zu messen.
Zudem lässt sich die genaue
Horizontallage der Rad-SchieneKontaktpunkte ermitteln.
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506:Fachartikel
01.09.2008
8:56 Uhr
Seite 34
SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Packaging Lösungen für die Bahntechnik
Sicher verpackt
Schaltschränke und Gehäuse sind in der Bahntechnik hohen Belastungen ausgesetzt. Sowohl im stationären Außenbereich, als auch bei schienengebundenen Fahrzeugen. Für die vielfältigen Anforderungen entwickeln Lösungsanbieter
für Technology-Packaging wie Rittal kundenspezifische Produkte. Zur diesjährigen Hannover Messe stellte das Unternehmen speziell für die Bahntechnik konstruierte Luft-Luft-Wärmetauscher vor.
In der Industrie müssen Schaltschränke
und Gehäuse für elektrische und elektronische Komponenten abhängig von der
jeweiligen Anwendung und dem Einsatzort unterschiedliche Ansprüche erfüllen.
Das gilt auch für die Technik im Umfeld der
Bahn. Nur liegt die Messlatte hier deutlich
höher. Sind die stationären Komponenten im Außenbereich schon extremen
Umweltbedingungen und Vibrationen
ausgesetzt, so wirken auf die mobilen Einheiten im Schienenfahrzeugbereich zusätzlich hohe
satz kommen, wird der Maschinenraum
bei Fahrt durch den Fahrtwind gekühlt.
Sobald das Fahrzeug hält, kann sich jedoch der Innenraum binnen kürzester Zeit
erhitzen und somit erwärmen sich auch die
sensiblen elektronischen Komponenten
in den Gehäusen.
Grenzüberschreitender Bahnverkehr
Eine weitere besondere Anforderung an
die eingesetzten Systeme in der Bahntech-
Schweiz und Italien existiert beispielsweise ein 4-Länder Paket.
Das Unternehmen Rittal, bekannt als
Lösungsanbieter für Gehäuse- und Schaltschranktechnik, bietet im Bereich der Bahntechnik ein breites Portfolio kundenspezifischer Lösungen an: Von der Tunnel- und
Signaltechnik bis zur variablen Gehäusegestaltung und zugehörigen Klimatisierung. Daneben liefert das Unternehmen
jedoch auch Komponenten für die unterschiedlichen Spannungsversorgungen im
grenzüberschreitenden Bahnverkehr. Kunden sind dabei nicht nur staatliche Unternehmen wie Deutsche Bahn (DB), Österreichische Bundesbahn (ÖBB) oder die
französische Eisenbahngesellschaft (SNCF)
sondern auch private Gesellschaften, beispielsweise die NordWestBahn (NWB), die
Schleswig-Holstein-Bahn (SHB) oder die
Hessische Landesbahn (HLB).
Flexibles Schranksystem
für die Bahntechnik
dynamische Belastungen.
Im Unterflurbereich, also am Drehgestell, der Bremsanlage und der Kupplung, kommen Regen, Schnee, Eis und
Bremsstaub hinzu. Hier sind also auch die
Schutzarten IP56/66 gefragt.
Darüber hinaus gilt es sowohl im Innenbereich als auch in der Außen-Anwendung
hohe Schwankungen der Temperatur zu
bewältigen. Ein Beispiel: Bei Fahrzeugen,
die im Sommer in Südeuropa oder unter
ähnlich warmen Bedingungen zum Ein-
˘ AUTOR
Hermann Becker ist
Director Key Account
Management Verkehrstechnik bei Rittal
in Herborn
34
nik ergibt sich aus dem grenzüberschreitenden Verkehr. So existieren innerhalb
Europas vier verschiedene Spannungsnetze: 15 und 25 kV Wechselspannung sowie 1,5 und 3 kV Gleichspannung. Um einen reibungslosen Verkehr an den Grenzen
zu gewährleisten – also ohne Austausch der
Lokomotive und ohne den Einsatz einer
Rangierlok – werden Mehrsystem-Lokomotiven eingesetzt. Die hier eingebauten
Gehäusesysteme sind je nach Fahrstrecke
mit so genannten Länderpaketen ausgestattet, die die entsprechende länderspezifische Elektronik unter anderem für Zugsicherungs- und Kommunikationssysteme
beinhalten. Für Deutschland, Österreich,
Die Anforderungen an die Schranksysteme sind in der Bahntechnik
recht unterschiedlich. Rittal bietet in diesem Bereich deshalb keine Standardprodukte an, sondern kundenspezifische Entwicklungen. Sie werden individuell nach
den Vorgaben des Fahrzeugherstellers und
der OEMs (Originalausrüstungshersteller)
projektiert und gefertigt. Basis sind europäische Richtlinien, wie die EMV-Norm EN
50121 oder die Kriterien für statische (EN
12663) und dynamische Belastungen (EN
61373). Da auch die Schweißnähte der Rahmen strengen Vorgaben unterliegen, müssen sie manuell ausgeführt werden. Aus
diesem Grund sind alle Werke des Unternehmens in Deutschland nach der Schweißzulassung DIN 6700-2 C3 zertifiziert.
Das modular aufgebaute Rahmengestell
des weltweit eingesetzten Schranksys-
elektronik industrie 8/9 - 2008
506:Fachartikel
01.09.2008
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tems von Rittal bildet das Grundgerüst für „Electronic Packaging“ in der Bahntechnik. Universelles Zubehör, wie Eckstücke, Seitenwände, Türrahmen, Führungsschienen und Montageplatten,
erlaubt eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten – auch hinsichtlich der endgültigen Bauform. Denn diese wird ebenfalls
vom Kunden vorgegeben.
Bei einer stationären Anwendung ist zur Befestigung der Komponenten eine gewindeformende Schraube meist ausreichend –
für die dynamisch beanspruchte Anwendung in der Bahntechnik
muss jedoch die metrische Fixierung inklusive spezieller Schraubensicherungselemente eingebaut werden. Dadurch kann sich die
Verschraubung nicht selbstständig unter Vibration lösen.
Für die mobile Anwendung müssen nicht nur die einzelnen Komponenten sicher befestigt werden, sondern es ist auch entscheidend, dass der Rahmen selbst eine erhöhte Steifigkeit aufweist.
Ein kundenspezifisches Schranksystem mit zwei Schwenkrahmen und 16 Montageplatten kann mit Kabeln und Hardware
durchaus ein Gewicht von bis zu 1,1 Tonnen erreichen. In Verbindung mit einer Beschleunigung von 5 g in Fahrtrichtung, die
für den Betrieb zwingend vorgeschrieben ist, wirkt also eine entsprechend hohe Kraft auf das gesamte Schranksystem. Wie kann
der Hersteller gewährleisten, dass alle eingebauten Komponenten trotz dieser Belastung ohne Störungen arbeiten?
FEM-Analyse der Beschleunigung
Um schon vor dem Bau des ersten Prototyps die geforderte Stabilität zu testen, werden die Einflüsse einer Beschleunigung vorab simuliert. Die Ergebnisse einer solchen FEM-Analyse (FiniteElemente-Methode) zeigen mögliche Auswirkungen wie Torsion,
Biegung oder Knickung. Dies wiederum gibt dem Konstrukteur
Hinweise auf Werkstoffe und Materialdicke, Auslegung der
Schweißnähte und wo eventuell eine Verstärkung oder Unterstützung erforderlich ist. Darüber hinaus muss das Schranksystem am Fahrzeugboden verschraubt werden, um die Stabilität auch
dort zu gewährleisten, wo Kräfte bei Schock und Vibration eingeleitet werden. Der Kundenservice von Anbietern wie Rittal
reicht von der genannten FEM und computergestützten Strömungsmodellen (CFD), über EMV- und IP-Schutz bis hin zum Prototypenbau mit Test. Auch Vorbereitungen für den Brandschutz
gehören mit dazu. Der endgültige dynamische Test des Schaltschranks, inklusive Komponenten und Verkabelung, erfolgt beim
Systemlieferanten.
Je nach Anforderung werden für die äußere Gestaltung des Gehäuses unterschiedliche Materialien eingesetzt: Stahlblech (lackiert), Aluminium-Zink-Beschichtung sowie in Sonderfällen Edelstahl. Letztere sind Voraussetzung für die EMV-gerechte Gestaltung
und haben den Vorteil, dass die Materialien ein freies Erdungskonzept über die leitende Oberfläche erlauben. Aufgrund der
EMV-Bestimmungen müssen alle Gehäuse abgeschirmt sein, um
Einstrahlungen von Fremdsystemen, aber auch eigene Störungen
nach außen zu verhindern. Dies ist entscheidend für die störungsfreie Kommunikation mit den Bahnhöfen und weiteren
stationären Einheiten. Eine entsprechende Dichtung im Innenbereich der Gehäuse gewährleistet eine Rundumkontaktierung
aller Flachteile des Korpus. Damit ist die EMV-Vorgabe erfüllt, aber
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506:Fachartikel
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8:56 Uhr
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SPECIAL: BAHNELEKTRONIK
Bild 1: Modular aufgebaute Schranksysteme
von Rittal bilden das Grundgerüst für „Electronic Packaging“ in der Bahntechnik. Die neuen
Luft-Luft-Wärmetauscher sind speziell für die
Anforderungen im mobilen Bahnbereich ausgelegt sind (hier vorne in die Tür eingebaut).
Bild 2: Je nachdem wie viel Platz innerhalb und
außerhalb des Schrankes zur Verfügung steht,
kann der bahnfeste Luft-Luft-Wärmetauscher
von Rittal über einen speziellen Einbaurahmen
variabel in der Tiefe eingebaut werden.
Bild 3: Um schon vor dem
Bau des ersten Prototyps
die geforderte Stabilität
zu testen, werden die
Einflüsse einer Beschleunigung vorab simuliert.
Die Ergebnisse einer
solchen FEM-Analyse
zeigen mögliche Auswirkungen wie Torsion,
Biegung oder Knickung.
die Verlustleistung der Elektronik kann
nicht mehr über einen Ventilator abgeführt werden. Diese Aufgabe übernimmt
stattdessen ein Luft-Luft-Wärmetauscher.
Wärmetauscher im mobilen Einsatz
Der wesentliche Parameter für die erforderliche Leistung eines Luft-Luft-Wärmetauschers ist die Differenz zwischen der ma-
36
ximal zugelassenen Temperatur der eingebauten Elektronik (70 °C) und der Umgebungstemperatur im Maschinenraum.
Zur Hannover Messe stellte Rittal in diesem
Jahr vier neue Gerätetypen vor, die spezifische Wärmeleistungen von 27, 47, 66
und 98 W/K erreichen und wahlweise in
24 V DC oder 110 V DC Ausführung erhältlich sind. Sie sind speziell für die An-
forderungen im mobilen Bahnbereich ausgelegt und werden als komplette, anschlussfertige Einheiten an die Kunden
ausgeliefert. Die Einsatzmöglichkeiten sind
vielfältig und reichen von Straßenbahnen
über Metros bis hin zu modernen
Mehrsystem-Lokomotiven für den Gütertransport und Personenverkehr. Das Unternehmen bietet als einziges Luft-LuftWärmetauscher in bahnfester Ausführung.
Das bedeutet: Konstruiert nach EN 50 155,
halogenfreie Anschlusskabel, Schraubensicherung, Schock- und Vibrationstest nach
EN 61 373 und vorbereitet für die geplante Europäische Brandschutznorm EN 45
545. Alle Bauteile – auch die Dämmung –
sind nicht brennbar. Darüber hinaus werden auch hier Beschleunigungswerte bis
5 g getestet – in diesem Fall sogar für alle
drei Achsen.
Der Einbau der neu entwickelten bahnfesten Luft-Luft-Wärmetauscher kann außen an der Tür sowie auf der Innenseite
erfolgen. Mit Hilfe eines speziellen Einbaurahmens ist auch ein Teileinbau möglich. Je nachdem wie viel Platz innerhalb
und außerhalb des Schrankes zur Verfügung steht, kann der Wärmetauscher variabel in der Tiefe eingebaut werden. Hier
zeigt sich die Flexibilität der Rittal-Lösungen. Die Lüfter des Innen- und Außenkreislaufes sind zudem getrennt steuerbar. Der Außenkreislauf kann durch einen
Metallfilter zusätzlich gegen Grobschmutz
geschützt werden. Alle Komponenten werden individuell gefertigt und als komplettes System geliefert.
Fazit
Der Einsatz im Bahnbereich – insbesondere in der mobilen Anwendung – stellt Komponenten wie Gehäuse und Schaltschränke auf eine harte Probe. Rittal bietet
kundenspezifische Lösungen, die nach unterschiedlichen länderspezifischen Standards konstruiert und gefertigt werden.
Mit Neuentwicklungen wie den bahnfesten
Luft-Luft-Wärmetauschern behauptet das
Unternehmen seine Kompetenz im Bereich
branchenspezifischer Lösungen.
(jj)
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elektronik industrie 8/9 - 2008
300:Fachartikel
01.09.2008
8:59 Uhr
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DIE AKTUELLE REPORTAGE
Südafrikas Elektr(on)ikindustrie im Focus
Big 5 am Kap der guten Hoffnung
Wer Südafrika hört, der denkt meist sofort an die touristischen Big Five, womit normalerweise 5 große Tiere von Löwe
bis Elefant gemeint sind. In Südafrika hat sich aber von Europa oftmals weitgehend unbemerkt mittlerweile eine
hochinteressante Elektr(on)ik-Szene etabliert. Auf Grund der besonderen Historie und Situation sowie der geografischen
Lage haben sich in diesem Land einige elektr(on)ik-relevante Entwicklungen vollzogen, von denen wir nicht nur die
Big 5 vorstellen. Hierdurch ergeben sich interessante Aspekte für eine Zusammenarbeit auf dem Design- und Fertigungssektor
beziehungsweise auf der Produktseite.
Im tiefsten südafrikanischen Winter, in dem
die Tagestemperaturen oft nur bis knapp unter 20 °C anstiegen, nahm elektronik industrie als einzige zentraleuropäische Zeitschrift an einer von SAVANT (siehe Kasten)
organisierten Pressereise teil. Neben allgegenwärtigen soziologisch/politischen Aspekten kristallisierten sich fünf besondere
Schwerpunkte heraus, die in der südafrikanischen Elektr(on)ik-Szene eine besondere Rolle spielen: Elektronik-Design und
Fertigung, Sicherheits-Technologie (Safety
& Security), Energieverbrauchsmessung,
Energieversorgung sowie Technologie zur
Ausbeutung von Bodenschätzen.
Vier dieser Themenbereiche sind im südafrikanischen Alltag omnipräsent und
prägen somit auch die Entwicklung elektronischer Systeme sowie die Fertigungsumgebung. Daher geht elektronik industrie in diesem Beitrag auch ganz bewusst
zunächst auf diese prägenden Faktoren
im technischen Bereich ein.
Dass das Thema Mining (Ausbeutung von
Bodenschätzen) in Südafrika sicherlich eine
zentrale Rolle spielt (vor allem Kohle, Kupfer, Gold und Platin), erkennt man allein
schon daran, dass die Zeitschrift Mining
Weekly in der Flughafen-Lounge etwa an
der Stelle ausliegt, an der in europäischen
Lounges diverse Tages- oder Finanzzeitungen zu finden sind. Aber die Bergbau-Industrie inspirierte auch die Hersteller von
Elektronik-Systemen. So entwickelte Reutech Radar Systems beispielsweise ein spezielles Radarsystem, das die Hänge von Ta-
˘ AUTOR
Alfred Vollmer,
Redaktion
elektronik industrie
elektronik industrie 8/9 - 2008
gebau-Mienen überwacht und damit Gesteinsverschiebungen erkennt, bevor ein
Erdrutsch passiert, so dass folgenschwere
Unfälle verhindert werden können. „Mit
unserem etwa 500 000 $ teuren Radarsystem kann die Hangneigung sogar noch
1 Grad steiler sein, wodurch die Mienenbetreiber zirka 20 Millionen Dollar pro Jahr
einsparen können“, betonte Jan De Beer, Project Manager bei Reutech. Dabei sieht er bereits neue Anwendungen zum Beispiel zur
Warnung in erdrutsch- oder lawinengefährdeten Gebieten.
Messung des Energieverbrauchs
Shane Mc Arthur, Managing Director von
Directech: „Wir sind verdammt gute Inge nieure, aber wir sind keine besonders guten
Alle Fotos: Alfred Vollmer
Verkäufer.“
Eine Woche lang besuchte elektronik industrie
sehr viele Firmen in Südafrika, aber der hier abgebildete Mandla Letlape, CEO von NetGroup, war
der einzige Schwarze, der als offizieller Firmenvertreter Kontakt zur Presse aufnahm. Allerdings herrschte bei allen besuchten Unternehmen unisono die Meinung, die der (nicht auf
diesem Bild abgebildete) Altech-CEO so zum
Ausdruck brachte: „Wenn es schwarze Elektronik-Ingenieure gäbe, dann würden wir sie auf der
Stelle beschäftigen, aber leider gibt es keine.“
In Deutschland ist es ganz normal, dass
Strom auf Kreditbasis geliefert wird und lediglich eine Abschlagzahlung mit abschließender Jahresabschlussrechnung erfolgt. In Südafrika hat sich ein anderes
System durchgesetzt: Prepaid-Metering,
bei dem die elektrische Energie wie bei einem Prepaid-Handy bereits vor der Nutzung bezahlt wird: Die kostenintensiven
Inkasso-Maßnahmen entfallen völlig. Bei
sämtlichen Neuinstallationen kommen
nur noch Prepaid-Stromzähler zum Einsatz und die bereits installierte Zählerbasis soll mit der Zeit auf Prepaid umgestellt
werden, um so alle Bewohner des Landes
unabhängig von den finanziellen Möglichkeiten gleich zu behandeln.
Die hierzu nötige Technik wurde in Südafrika entwickelt: Zum Aufladen wird ein
20stelliger Code in den Prepaid-Zähler eingetippt, den man beim Händler oder per
SMS erhalten hat. Die darin per DES verschlüsselten Daten enthalten nicht nur
Infos darüber, wie viele kWh bezahlt wurden, sondern auch die Zählernummer, die
beim Kauf des Prepaid-Vouchers angegeben werden muss. Da diese Voucher ˘
37
300:Fachartikel
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DIE AKTUELLE REPORTAGE
˙
SAVANT ...
Am Cape Point treffen der kalte Atlantik und der
erheblich wärmere Indische Ozean zusammen.
In Südafrika trifft die Technologie der westlichen
Welt nicht nur auf die niedrigen Löhne in Afrika, sondern auch auf gut ausgebildete Ingenieure. Südafrika gilt als das Tor zum Schwarzen
Kontinent und zum afrikanischen Markt.
somit jeweils nur für einen bestimmten
Stromzähler gelten, ist der Diebstahl von
Auflade-Codes zwecklos.
Gleichzeitig entwickeln aber auch Unternehmen wie Hefcom komplexe Kommunikations-Terminals zum automatischen
Ablesen von Strom und Wasser. Ein der
Presse vorgestellter Prototyp von Hefkom
war mit Kommunikationsmodulen für
Bluetooth, ZigBee, GPRS/GSM und Modem ausgestattet, um so alle 6 Stunden den
Verbrauch zu melden, wobei es sich hier
eher um einen Demonstrator für die Fähigkeiten von Hefkom als um ein Produkt
… steht für South African Vanguard
of Technology. Es handelt sich hierbei
um ein Marketing- und InformationsProgramm für den südafrikanischen ICTund Elektronik-Sektor. Das SAVANT-Programm wurde vom DTI (Department of
Trade and Industry, Handelsministerium) der Regierung Südafrikas ins Leben
gerufen. Bei Interesse an einer Zusammenarbeit mit südafrikanischen Unternehmen fungiert das DTI schon ab der
ersten Kontaktaufnahme als Wegbegleiter, wobei die Antworten auf Anfragen in der Regel äußerst schnell erfolgen.
Mehr Infos erhalten Sie per infoDIRECT.
handeln dürfte. Derzeit suchen nämlich
diverse südafrikanische Firmen bzw. südafrikanische Niederlassungen internationaler Unternehmen nach neuen Anwendungsgebieten für ihr auf dem Sektor
Prepaid-Metering gewonnenes Know-how,
so dass diese Unternehmen für DesignKooperationen etc. sehr offen sind.
Energieversorgung
Ein Haushalt in einem Township (von
Schwarzen bewohnte Gegend mit in der Regel extrem einfacher Bausubtanz) verbraucht etwa 100 kWh/Monat, während
Den Rohstoff Kupfer verarbeitet Aberdare gleich in Südafrika zu Kabeln aller Art, wobei Aberdare
nach eigenen Angaben 50 % des südafrikanischen Marktes bedient und 60 % seines Umsatzes mit
Exporten macht. Das zentrale Warenlager wird bewacht wie ein militärisches Munitionslager,
weil Kupfer auf Grund des hohen Weltmarktpreises sonst all zu leicht gestohlen werden könnte.
Als Konsequenz aus dieser hohen „Volatilität“ des Kupfers setzen Firmen und Institutionen in
Südafrika zur Nachrichtenübertragung nicht auf Kupfer- sondern auf Glasfaserkabel, um so den
Diebstahl (oftmals überirdisch) installierter Kabel zu verhindern.
38
die finanziell besser gestellten Bewohner
des Landes etwa 1 000 kWh/Monat und
Haushalt benötigen. Vor allem im Winter,
wenn die (fast immer elektrisch betriebenen) Heizungen laufen, muss der lokale
Stromversorger Eskom Teilbereiche des
Stromnetzes abschalten, so dass es zu einer in der Regel angekündigten Power Outage kommt.
Für afrikanische Verhältnisse, versichern
Eskom-Mitarbeiter, sei die Stromversorgung sehr stabil, aber es fehlt sowohl an
Kraftwerken als auch an genügend Leitungskapazität des Übertragungsnetzes,
obwohl bisher nur 75 bis 80 % der Bevölkerung überhaupt einen Stromanschluss
besitzen.
Auf der Netz-Seite liegt der Fokus nicht
immer auf der Effizienz. „Wir konzentrieren uns derzeit auf unseren Heimmarkt
in Südafrika – und zwar mit Transformatoren bis 80 MVA“, berichtet Leon Viljoen,
CEO von Powertech Transformers. „Es gibt
keinen echten Bedarf, Transformatoren
mit wirklich niedrigen Verlusten zu bauen,
weil der Preis äußerst wichtig ist. Daher
weisen unsere Transformatoren definitiv
höhere Verluste auf als die europäischen
Produkte, aber unsere Erzeugnisse sind
erheblich billiger.“
Den Bewohnern der Townships steht eine
in der Verfassung des Landes festgelegte
spezifische Menge an elektrischer Energie kostenfrei zur Verfügung und da die
Strompreise subventioniert sind, besteht
im Land am Kap nur ein geringer Leidensdruck, den Energieverbrauch zu senken.
So hat Südafrika nach Eskom-Angaben „die
weltweit niedrigsten Preise für elektrische
Energie“, wobei diese Preise „etwa 30 %
günstiger sind als beim nächstgünstigsten Land der Welt“. Etwa 90 % seiner elektrischen Energie erzeugt Südafrika aus Kohle, die von der Regierung hierfür 65 % unter
Marktpreis zur Verfügung gestellt wird.
Bei derart niedrigen Preisen von ganz erheblich unter 10 Euro-Cent pro kWh ist der
Anreiz zum Energiesparen trotz niedriger
Löhne und Gehälter recht gering. „Erst nach
dem großen Blackout wurde uns klar, dass
man für die Elektrizität auch wirklich bezahlen muss, aber zuvor dachte jeder, dass
Elektrizität allgegenwärtig ist“, berichtet
Mandla Letlape, CEO des im Bereich Elektrizität tätigen Consulting-Unternehmens
elektronik industrie 8/9 - 2008
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011_EI
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DIE AKTUELLE REPORTAGE
NetGroup, und spielt dabei
auf den häufig auftretenden
Elektrizitätsdiebstahl durch Anzapfen von
Leitungen und Überbrücken von Zählern an.
Dennoch war der Aufschrei im Lande groß,
als die Strompreise in diesem Kap-Winter
um 30 % erhöht wurden.
Als elektronik industrie nach den Maßnahmen zur Blindleistungskompensation
fragte, die ja eine unnötige Belastung des
Netzes darstellen, erklärte Herr Letlape nur
„Da kann ich gar keine Antwort geben“, so
dass die Blindleistung für Eskom wohl eine
eher untergeordnete Rolle spielt. Da ein
großer Teil der Energie von Ohmschen Verbrauchern benötigt wird, hier vor allem die
„Geyser“ (sprich: Gieser) genannten Warmwasserboiler, dürfte der Blindleistungsanteil sich derzeit noch in Grenzen halten.
Mit einem Last-Management-Modul will
Eskom die Lastspitzen abfangen. Letlape:
„Wenn in einem Haushalt ein Last-Management-Modul installiert wird, dann
erhalten die Verbraucher kostenlos ein
paar Energiesparlampen,
so dass wir eine hohe Akzeptanz für den
freiwilligen Einbau dieser Module erzielen.“ Die Boiler heizen dann nur noch jenseits der Spitzenverbrauchs-Zeiten.
Wenn es schließlich auch in den besseren
Wohn- und Arbeitsbezirken zu einer Power
Outage kommt, dann schalten die Unternehmen ihre privaten Stromgeneratoren
an – allein schon, um die Funktionsfähigkeit
der unzähligen Elektrozäune weiterhin zu
gewährleisten, damit sich keine ungebetenen „Gäste“ Zugang verschaffen können.
Sicherheit
Nicht nur jedes Industrie-Unternehmen,
sondern auch die meisten Privathäuser beziehungsweise Gated Communities (bessere
Wohnsiedlungen mit Komplett-Abschirmung/ Absicherung nach außen) sind in der
Regel durch Mauern und Elektrozäune geschützt, so dass der Anblick dieser unbedingt (überlebens-)notwendigen Sicherheitsmaßnahmen in Südafrika absolut
alltäglich ist. Dieser allgegenwärtige Bedarf an massiven Sicherheitsmaßnahmen
prägt auch das Verständnis und Denken der
Menschen, so dass es wohl nur noch eine
Frage der Zeit ist, wann sich in Südafrika ein
Kompetenzzentrum für Sicherheitstechnologie ausbildet. Bereits heute ist der Security-Gedanke bei den Entwicklungsingenieuren sehr tief verwurzelt, so dass
Maßnahmen zum Verhindern von Manipulation, Missbrauch oder Know-how-Diebstahl zum Entwicklungsalltag gehören.
In der Ausgabe 10 der elektronik industrie
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südafrikanischen Unternehmen im Bereich
des Hardware/Software-Systemdesigns sowie auf dem Sektor Auftragsfertigung.
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421:Fachartikel
01.09.2008
9:02 Uhr
Seite 40
DISTRIBUTION > TITELSTORY
Interview mit Mark Larson, President von Digi-Key:
„Größte Anzahl an elektronischen
Bauteilen sofort ab Lager weltweit“
Seit Digi-Key auf dem deutschen und europäischen Markt seine Produkte aktiv bewirbt, haben die Umsätze die Erwartungen
weit übertroffen. Die Verkaufszahlen in Deutschland sind 2007 um mehr als 32 Prozent und in Europa insgesamt um
über 40 Prozent gestiegen. elektronik industrie sprach mit Mark Larson über das Angebot von Digi-Key, die Stärken und
die künftige Entwicklung.
Die Digi-Key Corporation ist eines der am
schnellsten wachsenden Vertriebsunternehmen. Was ist Ihr Erfolgsgeheimnis?
Mark Larson: Als Digi-Key vor 36 Jahren gegründet wurde, setzte man sich bestmöglichen Kundenservice zum Ziel. Dieses einfache Geschäftsprinzip dient immer noch als
Grundlage für unser Handeln und trägt erheblich zum Erfolg bei. Um den spezifischen Bedürfnissen von Designingenieuren rund um die Welt gerecht zu werden, hat
Digi-Key eine der umfangreichsten Produktpaletten in der Branche aufgebaut und
sich verpflichtet, alle Hunderttausende von
Artikeln, die im gedruckten Katalog angeboten werden, vorrätig zu halten.
Durch schnelle, effiziente und genaue Abwicklung von Bestellungen ist es möglich,
über 99 Prozent der Bestellungen noch
am gleichen Tag zu versenden. Kunden in
Deutschland erhalten ihre Bestellungen
innerhalb von ein bis drei Tagen.
Ein weiterer Vorteil für Digi-KeyKunden ist, dass sich das Unternehmen schwerpunktmäßig
ausschließlich mit elektronischen
Bauteilen auf Leiterplattenebene befasst.
Wir unterscheiden uns von unseren Mitbewerbern, die neben Elektronikbauteilen
noch Schleifscheiben, Beschichtungen und
Lacke, Schmiermittel, Sicherheitsausstattung oder gar Drogerieartikel verkaufen.
Da wir uns auf die Bedürfnisse von Elektronikdesign-Ingenieuren und Einkäufern
elektronischer Bauteile konzentrieren,
muss unsere Produktauswahl möglichst
breit gefächert und unser Service speziell
auf Kundenwünsche zugeschnitten sein.
Bei Kundenbefragungen in Nordamerika ist
Digi-Key immer wieder Nr. 1 bei der Produktvielfalt elektronischer Bauteile. An
erster Stelle schneidet Digi-Key außerdem
40
in den Kategorien Produktverfügbarkeit,
fristgerechte Lieferung sowie Reaktionsgeschwindigkeit ab.
Wie sehen Sie allgemein die Entwicklung
des europäischen und deutschen Marktes?
Wodurch erzielen Sie so schnelles Wachstum
in Europa und Deutschland?
Larson: Seit Digi-Key auf dem deutschen
und europäischen Markt seine Produkte
aktiv bewirbt, haben die Umsätze unsere Er„Digi-Key konzentriert sich
schwerpunktmäßig ausschließlich mit elektronischen Bauteilen auf
Leiterplattenebene“
wartungen weit übertroffen. Obwohl 2007
kein besonders gutes Jahr für die Elektronikbauteile-Industrie war, hat Digi-Key sehr
gut abgeschnitten. Unsere Verkaufszahlen
in Deutschland sind um mehr als 32 Prozent
und in Europa insgesamt um über 40 Prozent gestiegen.
Die vorläufigen Zahlen der Industrie für
2008 lassen darauf schließen, dass der
Umsatz bei elektronischen Bauteilen in
Europa relativ gering ist. Trotz dieser schwachen Marktbedingungen rechnen wir dieses Jahr sowohl für Deutschland als auch
Europa mit einem Wachstum von 45 bis
50 Prozent. Wir erwarten einen weltweiten Umsatz von rund 660 Millionen Euro,
was bedeuten würde, dass unsere Verkaufszahlen in Deutschland und Europa
mehr als 10 Prozent unseres Gesamtumsatzes ausmachen.
Was könnte Ihr Wachstum in Deutschland
zukünftig bremsen?
Larson: Solange wir die Bedürfnisse unserer Kunden erfüllen und sie fair behandeln, sehe ich keinen Grund, der Digi-Keys
Wachstum in Deutschland beeinträchtigen sollte. Nachdem wir über die letzten
Jahre ein bedeutendes Wachstum erzielten, haben wir viele Veränderungen in Anpassung an weiteres Wachstum vorgenommen. Wir haben zum Beispiel unsere
Belegschaft verdoppelt, unsere Anlage vergrößert und neue Technologien in unsere
Produktpalette aufgenommen. Wir gehen davon aus, dass wir weiterhin
wachsen und alle Maßnahmen durchführen werden, die ein solches Wachstum begünstigen und ermöglichen.
Wo sehen Sie die größten Stärken von Digi-Key?
Larson: Ich denke, unsere größte Stärke
ist unsere Fähigkeit, die branchenweit
größte Anzahl an elektronischen Bauteilen
sofort ab Lager weltweit aus einem einzigen Vertriebszentrum zu versenden. Trotzdem bin ich sicher, dass einige Kunden die
Tatsache, dass wir alle Produkte aus unserem Product Distribution Center in den
Vereinigten Staaten verschicken, als möglichen Nachteil betrachten. Sie werden
allerdings bald feststellen, dass dies nur zu
ihrem Vorteil ist und dass unser Vertriebszentrum de facto ein besonderer und
sehr bedeutsamer Faktor ist, mit dem sich
Digi-Key vom Wettbewerb differenziert.
Neukunden aus Deutschland lernen Tag
für Tag, was Tausende anderer Kunden be-
elektronik industrie 8/9 - 2008
421:Fachartikel
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9:02 Uhr
Seite 41
TITELSTORY
reits wissen – dass das weltweite Versenden von Produkten aus
einem einzigen Vertriebszentrum
bedeutet, dass Digi-Key die breiteste Produktpalette an elektronischen Bauteilen ab Lager und sofort lieferbar anbieten kann. Es ist eine Tatsache, dass
Vertriebshändlern, die ihre Märkte mittels
örtlicher Vertriebszentren beliefern, die Lagerkosten für ein vollständiges Sortiment
über den Kopf wachsen. Zum Überleben
müssen sie ihr Angebot auf Produkte beschränken, die vom Kundenstamm in der Region eines bestimmten Lagers gekauft werden. Ein regionaler Ansatz beim Vertrieb
von Elektronikbauteilen bedeutet, dass Kunden in einer bestimmten Region nur ein
Bruchteil der tatsächlich erhältlichen Bauteile angeboten werden kann. Bei Digi-Key
dagegen gibt es die ganze Palette.
Wodurch unterscheidet sich Digi-Key von
anderen großen Vertriebshändlern?
Larson: Wie ich bereits erwähnte, ist DigiKey einer von wenigen Vertriebshändlern,
die sich ausschließlich mit Bauteilen auf Leiterplattenebene befassen. Außerdem konzentrieren wir uns auf die Bedürfnisse von
Designingenieuren und Einkäufern elektronischer Bauteile. Digi-Key wird nicht
durch MRO (Maintenance/Repair/Operations) oder Computerprodukte von seinem
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< DISTRIBUTION
Zu gewinnen auf der electronica am
Stand von Digi-Key in Halle 5.
Schwerpunkt abgelenkt, und wir glauben,
dass Kunden diesen Unterschied merken.
Ein weiterer großer Unterschied zwischen
Digi-Key und den Mitbewerbern ist die Tatsache, dass Digi-Key kein Verkaufspersonal
im Außendienst einsetzt. Wir verlassen uns
auf unseren Katalog und unsere Website, um
unsere Geschäfte voranzutreiben.
Ein weiterer wichtiger Unterschied ist die
Tatsache, dass wir die Fortschritte in der
Kommunikationstechnologie und der weltweiten Beschaffung zu ihrem Vorteil nutzen, um die Geschäfte weltweit von einem einzigen Betriebszentrum aus zu
tätigen. Digi-Key hat seinen Sitz in einer
56 000 m2 großen Anlage in Thief River
Falls, Minnesota, USA, wo modernste Bestellungsabwicklung und Lagerverwaltungssysteme den sofortigen Versand von
Produkten weltweit ermöglichen.
Was sind Digi-Keys Zukunftspläne?
Larson: Wir arbeiten an mehreren Web-Initiativen, die für Designingenieure und Einkäufer weltweit von besonderem Wert sein
werden. Wir expandieren weiterhin global
und arbeiten verstärkt an der Lokalisierung und weiteren Verbesserung
der Unterstützung unserer Kunden in
Europa und Asien. Wir evaluieren und erweitern außerdem weiterhin offensiv unsere Produktpalette, mit dem Ziel, unseren
Kunden neueste Technologien anzubieten.
Außerdem werden wir dieses Jahr zum
zweiten Mal auf der electronica 2008 in
München, vom 11. bis 14. November, vertreten sein. Eine Reihe hochrangiger DigiKey-Mitarbeiter werden bei der Messe anwesend sein. Dieses Mal verlosen wir
außerdem eine 2008 Corvette, die am DigiKey-Stand A5.576 ausgestellt sein wird.
Wir freuen uns schon darauf, wieder an dieser Messe teilnehmen zu dürfen, Fragen zu
beantworten und unsere Kunden zu treffen. Dort wird Ingenieuren und Einkäufern,
die noch nicht bei Digi-Key eingekauft haben, zudem die Möglichkeit geboten, mehr
über den „Digi-Key-Unterschied“ zu erfahren – und wenn sie Glück haben, gewinnen sie sogar die Corvette.
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AKTIVE BAUELEMENTE
MOSFET-ICs für Steuerungen kleiner 100 V
Gate-Treiber für NiederspannungsMotorsteuerungen
Je nach Anwendung kann die Nennleistung von elektrischen Motoren zwischen einigen Watt und einigen Megawatt betragen. Zur Ansteuerung
dieser Motoren setzen Entwickler stets
Leistungselektronikschalter ein. Der
Preisverfall im Bereich der Leistungselektronik ermöglicht deren Einsatz
nun auch in Niederspannungsapplikationen. Dieser Beitrag beschreibt MOSFET-Gate-Treiber-ICs für Niederspannungs-Motorsteuerungen (< 100 V).
Elektromechanische Antriebe setzen sich
immer mehr durch – selbst in Bereichen,
in denen früher mechanische und hydraulische Einrichtungen zum Einsatz kamen. Das einfache Gesetz der Anziehungskraft zwischen Nord- und Südpol
sorgt heute für die fortschreitende Motorisierung. Bild 1 zeigt das typische Blockdiagramm eines Motorsteuerungssystems.
Ein Controller führt die erforderlichen Berechnungen durch und generiert die passenden Taktimpulse; seine Eingangsgrößen
kommen von verschiedenen Sensoren.
Selbst kostengünstige Applikationen sind
heute dank der fallenden Preise für Mikrocontroller und andere Prozessoren mit
Embedded-Steuerungen ausgestattet.
Erforderliche Funktionen
für einen Gate-Treiber
˘ Generierung der stufenförmigen Aus-
gangstreiberspannungen von 5 bis 15 V
zwischen Gate und Source der Ausgangsschalter.
˘ Bereitstellung von genügend Strompotenzial während dem Ein-/Ausschalten
zum Laden und Entladen der Schaltkapazitäten.
Die gängigsten Motoren im Bereich unter
100 V sind Bürsten-Gleichstrom-, bürstenlose Gleichstrom-, geschaltete Reluktanz- und Schrittmotoren. Motorart, Applikation und Ansteuerung spielen bei der
Entwicklung des Gate-Treibers eine wichtige Rolle.
Bild 2 zeigt die Funktion einen Gate-Treiber-Schaltkreises. Die Erstellung einer GateVersorgungsspannung für den Low-Side-
Schalter ist recht einfach, da sie gegen
Masse läuft. Der High-Side-Schalter stellt
allerdings ein Problem dar: Die Gate-Steuerspannung muss auf die MOSFET-Source
bezogen werden, die sich nicht gegen Masse befindet sondern von Schiene zu Schiene variiert.
Mit einer Reihe von Techniken lässt sich dieses Problem umgehen: mit einer Floating
(schwebenden) Gate-Versorgung, mit einem Pulsübertrager oder einer Ladungspumpe. Die Bootstrap-Technik ist dabei
die günstigste und am meisten verwendete
Technik.
Zusätzliche Leistungsmerkmale
für Gate-Driver
Kontinuierliche Gate-Ansteuerung bereitstellen: Bei der Entscheidung, wie die
Die Schnittstelle zwischen dem Controller
und den Leistungsschaltern muss sorgfältig entwickelt werden. Gate-Treiber bilden die Grundlage dieser Schnittstelle und
sind so zu wählen, dass sie ein optimiertes und sicheres System ermöglichen. Ein
Gate-Treiber-Schaltkreis bietet die folgenden Funktionen:
˘ AUTOREN
Anand Balakrishnan, Richard
Garcia und George Liang Intersil,
Milpitas, CA, USA
Bild 1: Blockdiagramm einer Motorsteuerung
42
elektronik industrie 8/9 - 2008
024_EI
512:Fachartikel
01.09.2008
11:19 Uhr
Seite 43
AKTIVE BAUELEMENTE
Bootstrap-Technik zum Einsatz kommen
soll, muss der Motortyp mit berücksichtigt werden. Bei längeren Betriebszeiten
entlädt sich der Bootstrap-Kondensator
und schaltet die High-Side-Schalter aus. Manchmal kann es erforderlich sein, dass die High-Side für
unbestimmte Zeit eingeschaltet
bleibt, z. B. im blockierten Betriebszustand. Vor allem bei bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC) und geschalteten
Reluktanzmotoren (SRM – Switched Reluctance Motor) ist dies von Bedeutung.
Unter solchen Bedingungen kann die Ladung des Bootstrap-Kondensators nicht
ausreichen, um den Schalter im Ein-Zustand zu belassen. Eine Ladungspumpe,
die einen geringen Strom bereitstellt und
zusammen mit dem High-Side-Schalter
aktiviert wird, ist eine kostengünstige
Lösung, die Bootstrap-Kondensatorspannung zu erhalten.
Totzeit-Justierung: In Motorsteuerungsschaltkreisen ist es gängige Praxis, einen
Bild 2: Gate-Treiber
High-Gate-Transistor zu integrieren. Bei
der Ansteuerung von Hochstrom-MOSFETs sorgt dieser für geringere elektromagnetische Störungen (EMI), weniger
Rauschen und kürzere Anstiegszeiten. Damit erhöhen sich die Schaltzeiten. Ist ein
Schalter in einem Inverterarm vor einem
anderen eingeschaltet, bevor dieser kom-
plett abgeschalten ist, tritt ein ShootThrough auf. Um dies zu vermeiden, sollte der Treiber-IC über eine integrierte Totzeitlogik verfügen.
BLDC-Motoren finden sich heute in zahlreichen Applikationen. Sie ersetzen Gleichstrommotoren mit Bürsten, bieten ähnliche Drehmomentcharakteristika, eine
höhere Leistungsdichte, geringe Wartung
(keine mechanischen Kontaktbürsten) und
einen höheren Wirkungsgrad. Dieser Trend
zeigt sich auch durch die sinkenden Preise für Controller und Leistungsschalter.
3-Phasen-BLDCs bieten eine höhere Leistungsdichte und ein sanfteres Drehmoment als 2-Phasen BLDCs. Ein 3-PhasenBLDC erfordert einen Stromrichter wie in
Bild 3.
SRMs benötigen einen DoppelbrückenDurchflusswandler wie in Bild 4.
Eine Phase wird mit Strom versorgt, wenn
beide Schalter in einem Arm eingeschaltet
sind. Wandler für BLDCs müssen mit einem
Totzeitschutz ausgestattet werden, ˘
Real-Time-Ethernet im Format des Industriestandards
Kommunikations-Anschaltungen mit serieller Host- oder SchieberegisterSchnittstelle haben sich als Standard im Markt etabliert.
Hilscher liefert mit dem netIC eine kompatible Hardware für alle
Real-Time-Ethernet-Systeme mit zwei Ports und integrierten
PHYs, Hub und Switch.
n Modbus RTU Protokoll als Host-Schnittstelle
n UART, SPI, I2C, Schieberegister-Interface
n Direkter Anschluß an 2x RJ45 Port und LEDs
n 3,3V Versorgungsspannung, 32 pol. DIL Sockel, 21 x 42 mm
München 11. 14. Nov. 2008
Mehr Infos bekommen Sie unter www.hilscher.com oder auf der
SPS/IPC/DRIVES 2008 in Halle 6, Stand 6-328 sowie auf der
electronica 2008 in Halle A6, Stand 443 (www.electronica.de)
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21.08.2008 17:21:33 Uhr
512:Fachartikel
01.09.2008
11:19 Uhr
Seite 44
AKTIVE BAUELEMENTE
Bild 3: Stromrichter (Inverter) für BLDC-Motoren
Bild 4: Doppelbrücken-Durchflusswandler
während der Doppelbrücken-Durchflusswandler für SRMs voraussetzt, dass keine
Totzeit vorhanden ist. Lässt sich dieses
Leistungsmerkmal in den Treiber-IC integrieren, ist dies von Vorteil.
Schutz: Entwickler schätzen auch die Möglichkeit, den Ausgang zu deaktivieren, um
im Fehlerfall alle Leistungsschalter ausschalten zu können. Sicherheit spielt bei beweglichen Teilen eine wichtige Rolle – Motoren machen hier keinen Unterschied.
Unterspannungs- und Übertemperaturschutz sind weitere Leistungsmerkmale, die
in einigen Applikationen erforderlich sind.
Geringe Laufzeitverzögerung: Um Schaltverluste zur verringern und somit den Systemwirkungsgrad zu erhöhen ist eine geringe Laufzeitverzögerung von weniger
als 100 ns bevorzugt.
Ein Treiber-IC, der die erforderlichen Funktionen erfüllt und dazu noch die o.g. Leistungsmerkmale bietet, eignet sich ideal
für eine Motorsteuerungslösung.
Die Wahl des richtigen Treiber-ICs
Um die Entwicklung von Gate-Treibern zu
vereinfachen, stehen eine Reihe kosteneffizienter Bausteine zur Verfügung. Nach
der Wahl der applikationsspezifischen
Funktionen, die seitens der Treibers benötigt werden, sollte der Entwickler den
passenden Baustein auswählen. Ein oft
begangener Fehler ist die Wahl eines überspezifizierten Bausteins. So ist z. B. ein Treiber-IC für eine 600-V-Last um eine Potenz
langsamer als ein Treiber für eine 80-VApplikation. Bei der Wahl des ersteren für
eine Niederspannungsapplikation erhöhen sich somit die Schaltverluste, der Wirkungsgrad verschlechtert sich und die Regelbarkeit des Systems verringert sich.
Für Low-Voltage-Applikationen bieten GateTreiber-ICs wie Intersils HIP4086, neben
den o. g. Leistungsmerkmalen, auch Kompatibilität zu TTL- und CMOS-Logikeingängen, was den Einsatz zusammen mit
verschiedenen Prozessoren ermöglicht.
Bild 5 zeigt die Applikationskonfiguration des HIP4086 im 3-Phasen-Betrieb.
Ein Widerstand zwischen den Anschlüssen RDEL und VDD regelt die Totzeit zwischen den oberen und unteren Schaltern.
Der Kondensator CRFSH regelt die Dauer
des Pulses, der das Laden der BootstrapKondensatoren bei der Erstversorgung des
ICs auslöst. Die High-Side-Eingänge sind aktiv Low, die Low-Side-Eingänge sind aktiv
High. Damit lassen sie sich zusammenlegen, was die Anzahl externer Bauteile für
allem bei Systemen mit Raumvektormodulation verringert.
Der Einsatz von drei Halbbrückentreibern
in 3-Phasen-Applikationen ist eine weitere Option. Dabei erhöht sich allerdings
die Bauteilanzahl und Komplexität des
Boards.
Anwendungen, die nur eine Watt Motorleistung benötigen, sind mit einem Bürsten-Gleichstrommotor wirtschaftlicher
und trotzdem praktisch ausgestattet. Die
Kosten lassen sich mithilfe eines Motortreiber-ICs weiter verringern. Intersils
HIP4020 ist ein Treiber inklusive Stromrichter, der in einem Schritt eine Lösung für
Low-Power-Bürsten-DC- oder Schrittmotor-Steuerungen darstellt. Er erlaubt einen 4-Quadranten-Betrieb und bietet zudem Abschaltung im Fehlerfall und bei
Übertemperatur.
Für Bürsten-DC-Motoren mit höherer Leistung stehen Vollbrücken- oder zwei Halbbrücken-Treiber-ICs mit externen MOSFETs zur Verfügung. Intersil bietet eine
Reihe von Halbbrücken-(ISL21xx, ISL
89400/1, HIP2100/1, ISL6700) und Vollbrücken-Treibern (HIP4080/1/2/3) für Niederspannungsanwendungen.
Intersil bietet eine Vielzahl von Treiber-ICs
für das Low-Voltage-Segment. Hohes
Strompotenzial, niedrige Leistungsaufnahme, Kompatibilität zu verschiedenen
Logikeingängen und andere Leistungsmerkmale machen die Bausteine zur richtigen Wahl für Motorsteuerungen. ( jj)
˘
Bild 5: Applikationskonfiguration mit dem HIP4086
44
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512ei0908
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˘ Link zu Intersil
elektronik industrie 8/9 - 2008
PB:Fachartikel
01.09.2008
11:20 Uhr
Seite 45
< PRODUKTE
Komplexe Transistoren
Erstmals für Li-Ion/Li-Polymer-Batterien
Vereinen Transistor, Widerstände
und Z-Diode
Laderegler mit USB-Anschluss
und AC-DC-Adapter
Rohm stellt seine neue, aus komplexen Transistoren bestehende
DTDG-Serie vor. Die Bausteine enthalten Widerstände und eine Z-Diode und sind für die Ansteuerung
von Elektromagneten, Motoren
und Relais vorgesehen. Die Z-Diode
hat hier die Aufgabe, durch z.B.
Gegen-EMK bedingte Spannungsspitzen induktiver Lasten
˘
zu kompensieren und damit einer Zerstörung des Transistors
durch überhöhte Spannungen vorzubeugen. Auf eine externe
Schutzdiode kann somit verzichtet werden. Um die direkte Ansteuerung durch ein Controller-IC
zu ermöglichen, sind außerdem
Eingangswiderstände integriert
(DTDG23YP).
Die DTDG-Serie ist in verschiedenen Produktreihen (z.B. MPT3 und
TSMT6 Gehäuse) lieferbar, die sich
durch ihren Spannungsbereich sowie ihre IC , hFE und Widerstandswerte unterscheiden.
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430ei0808
Microchip stellt mit dem
MCP73871 einen Laderegler mit
intelligentem Lademanagement
für Li-Ion/Li-Polymer-Batterien
vor, der die Batterie gleichzeitig
aus einem AC-DC-Adapter oder
USB-Port lädt und das angeschlossene Gerät versorgt. Der
Einchip-Laderegler besitzt einen
Längstransistor und ist für zahlreiche Batterie- und Endspannungs-Optionen konzipiert. Dadurch ist er besonders für
komplexe, platzbeengte und
tragbare Anwendungen ge eignet.
Mit seiner
hochgenauen
Spannungsregelung von 0,5 % hilft er die Lebensdauer der Batterien zu verlängern und sie bis nahe an ihre
optimalen Grenzen zu laden.
Durch seinen Transistor kann ein
externer FET entfallen.
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˘
˘ Direktlink zu Rohm
443ei0808
˘ Direktlink zu Microchip
Die neue Generation des Industriestandards
Als Hilscher vor 5 Jahren den “netLINK - das definitiv kleinste EthernetGateway” auf den Markt brachte, prägten wir nicht nur mit dem Namen
einen Industriestandard.
Nach 22.000 verkauften Geräten liefern wir heute den “netLINK 50-MPI
- das definitiv kleinste Ethernet-Gateway“ mit mehr Funktionen als
manches größere Gerät mit unhandlichem Zusatzgehäuse.
Q Parallele MPI-Kommunikation zu 32 Steuerungen
über 16 TCP/IP-Verbindungen
Q RFC 1006 Protokoll für Visualisierungssysteme
Q PG-Stecker und alternative 24 V Spannungsversorgung
Q RJ45 Port, auto cross over, flexible Kabellänge
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21.08.2008 17:21:55 Uhr
415:Fachartikel
01.09.2008
9:37 Uhr
Seite 46
AKTIVE BAUELEMENTE
C-TestIt!
Das Tool zur Idee!!
Cosmic Software entwicklete einen völlig neuen und bislang einzigartigen Ansatz für das „UNIT Testing“ ohne
Instrumentierung bis hinunter in die Hardware, in komplettem und völlig unverändertem Applikationscode
(siehe auch elektronik industrie 1/2 - 2008 S. 40).
C-TestIt ist Einführung eines finalen Testmodells, der „In Application on Target
UNIT Test“, wenn man als „Applikation“
korrekterweise die gesamte Gerätesoftware betrachtet, die sich auf einem Controller befindet.
Also das Testen durch Ausführen von
nicht instrumentierten Applikationsteilen aus der komplett auf die Zielhardware geladenen Applikation heraus.
Jeder Test muss am Ende bis zu einem
Punkt transportierbar sein, an dem das
Ergebnis eine definitive Aussage über
das Endprodukt erlaubt … auch unter
Ausblendung der gesamten Entwicklungsvorgeschichte. Test und Tool müssen
einfach handhabbar und überschaubar
bleiben, aber doch in beliebigen Umgebungen anwendbar sein und auch nach
oben hin offen für die spätere Integration von wissenschaftlichen Ansätzen zur
Generierung von Testvektoren.
C-TestIt
Dafür wurde „C-TestIt“ entwickelt, ein
Tool welches es ermöglicht einen UNIT
Test vom Entwicklungsanfang an mit
aufzubauen der in jedem Projektstand
alle Eventualitäten abdecken kann. Beginnend mit einem gewöhnlichen Unit
Test an instrumentierten Einzelfunktionen in reiner Softwaresimulation, über
optimierte und gelinkte Applikationsteile und dem Übergang von Softwaresimulation zu Test-, Debug- oder Gerätehardware, bis hin zur kompletten voll
optimierten, platzierten und nicht mehr
instrumentierten Applikation auf der Gerätehardware.
Also im tatsächlich auszuliefernden
Produkt- und Softwarezustand! Die
Testvektoren und Einstellungen werden
dabei von Anfang an in Testfällen gespeichert und je nach Bedarf zu Testsuiten (Testoramas) gruppiert und in die-
46
Läuft unter Windows
Bild 1: Erkennen von platzierungsbedingten
Applikationsfehlern
(Bild: Cosmic Software)
sen abgelegt. Mit dieser Software kann
man einen reinen Black Box Test realisieren. Aber dies ist ein theoretischer Begriff der im Embedded Bereich völlig losgelöst unter Umständen nur bedingt Sinn
macht. C-TestIt ermöglicht daher zusätzlich auch eine sinnvolle Abweichung
in Richtung White Box Test, der Cosmic salopp den Namen „Grey Box Unit Test“
geben würde. Das Ein- und Ausgangsergebnis einer Funktion kann sehr wohl
immer richtig sein, auch wenn in einer
Funktion andere, im übrigen sehr gängige, Fehler gemacht werden. Die korrekte Behandlung der Hardware innerhalb
einer Funktion bezüglich der Zugriffsreihenfolge auf Einzelbytes, oder ein vergessenes „volatile“ bei der eigenen externen Deklaration der Statusvariable
eines zugekauften Treibers, zum Beispiel.
Dies muss sich nicht auswirken … kann es
aber, denn abhängig vom umgebenden
Code wird ganz am Ende optimiert oder
auch nicht.
Hierfür gibt es die Möglichkeit sogenannte „Assertions“ einzubauen, die einen beliebigen Zustand zu einem festgelegten Zeitpunkt bzw. an einer
festgelegten Codestelle testen oder herstellen können. Ebenso kann im Ablauf
einer Funktion der Aufruf einer Unterfunktion manipuliert werden, so dass
die Unterfunktion nicht wirklich aus geführt wird sondern nur mit einem
vorgegebenen Returnwert simuliert
zurückkommt. Dies ist für noch nicht fertig entwickelte oder noch nicht zuge lieferte Funktionen hilfreich. Der Test
kann komplett in der graphischen Windows Oberfläche erfolgen, die das Ergebnis anzeigt oder als druckbaren Report
aufbereitet. Ebenso kann der Test aber
auch per Kommandozeile ausgeführt und
in Textform erzeugt werden und ist damit
in beliebige Makeumgebungen integrierbar.
Schlußbemerkung
C-TestIt befindet sich derzeit in der Produkteinführungsphase. Es arbeitet auf
Basis von Simulation und in der Hardware, per P&E Interface und dem ISystem
IC3000. Die Simulation, aber viel interessanter, die ISystem Variante erlaubt die
Auswertung von Code Coverage. In der
derzeitigen Planung das nächste Merkmal
für C-TestIt.
(sb)
Weitere Informationen und das Toolmanual zum Download finden Sie unter:
˘
infoDIRECT
415ei0908
www.elektronik-industrie.de
˘ Link zu weiteren Informationen
und Toolmanual
elektronik industrie 8/9 - 2008
PB:Fachartikel
01.09.2008
9:36 Uhr
Seite 47
< PRODUKTE
Für Entwicklung und Serie
Duale Leistungs-MOSFETs
FLASH-Speicher-Programmiertool
Halbierung der Montagefläche
Mit seinem FLASHit-Programmiertool vereinfacht hse-electronics GmbH die Arbeit im Soft,
-Hardware, -Service und Produktionsbereich: Der große Funktionsumfang des Tools hilft beim
Umgang mit Embedded-Systemen sowohl bei der Entwicklung
als auch in der Serie. Mit ihm können Firmware oder Datentabellen (Updates) in ein Zielsystem
geschrieben werden.
FLASHit unterstützt nahezu alle
gängigen 8-und 16-Bit-FlashSpeicher und unterstützt unter
anderem die Controller C16x,
XC16x, XE16x, XC2xxx von Infineon, SDA600x (M2) von Micronas und ST10x von ST-Micro -
˘
electronics. Es werden alle
Busmodi der Zielsysteme unterstützt. FLASHit setzt und
liest die SF-Register des Zielprozessors und kann die Systemkonfiguration des Zielsystem auslesen.
Der Upload der Daten in den
FLASH-Speicher erfolgt über
die RS-232-Schnittstelle. Hierbei
werden unter optimalen Bedingungen bis zu 460,8 Kbit/s erreicht (durch Optimierung der
Daten wird faktisch jedoch eine
noch höhere Baudrate erzielt).
Fortlaufende Seriennummern lassen sich automatisch ins Target
programmieren. Der Flash-Inhalt
lässt sich in Hex- oder Bin-Dateien zurückspeichern. Darüber hinaus ermöglicht FLASHit auch
das Anzeigen einzelner Daten des
gesamten Adressbereichs im Zielsystem u. v. a. m. FLASHit läuft
unter allen gängigen WindowsVersionen. Eine Demo-Version
kann unter infoDIRECT herunter
geladen werden.
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˘ Direktlink zur Demo-Version
019_EI_38_55033.indd 1
427ei0808
Renesas gibt die bevorstehende
Verfügbarkeit des RJK0383DPA
bekannt. Dieser duale LeistungsMOSFET ist für den Einsatz in Synchrongleichrichtern für DC/DCWandler vorgesehen. Der
Baustein verleiht Netzteilen einen höheren Wirkungsgrad und
kann für die Stromversorgung
von Speichern oder ASICs beispielsweise in Laptop-PCs und
Kommunikationsgeräten dienen. Muster stehen ab Oktober 2008 zur Verfügung.
Der RJK0383DPA enthält zwei
Leistungs-MOSFETs unterschiedlicher Bauart, die zu einem SynchrongleichrichterDC/DC-Wandler verschaltet
sind. Das WPAK-Gehäuse des
Bausteins zeichnet sich durch
hohe Wärmeableitfähigkeit aus
und misst nur 5,1 x 6,1 mm bei
0,8 mm Höhe (max.).
Der RJK0383DPA enthält zwei
Leistungs-MOSFETs unterschiedlichen Typs, von denen einer als
high-side Element und der an-
˘
dere als low-side Element fungiert. Der high-side LeistungsMOSFET hat eine Gate-zu-DrainLadung (Qgd) von 1,5 nC (bei
VDD = 10 V), was eine hohe
Schaltgeschwindigkeit und einen
entsprechend hohen Wirkungsgrad ermöglicht. Dagegen besitzt
der low-side Leistungs-MOSFET
einen niedrigen RDS(on)) von
3,7 mOhm) (typ. bei 4,5 V), um
die Leitungsverluste zu reduzieren. Zusätzlich ist eine Schottky
Barrier Diode (SBD) in den Chip
des low-side MOSFET integriert,
um die Verdrahtungs-Induktivität
zwischen beiden Bauelementen
zu verringern.
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435ei0808
˘ Direktlink zu Renesas
18.08.2008 13:15:04 Uhr
502:Fachartikel
01.09.2008
9:38 Uhr
Seite 48
MESSTECHNIK
Beobachten von Interferenzen in Mobilfunknetzen
Dem Störer mit HandheldSpektrumanalysatoren auf der Spur
Störsignale auf dem Übertragungskanal von der sogenannten Mobile Station (MS) zur Base Transmitter Station (BTS)
haben den großen Einfluss auf die Qualität und Dienstgüte der Übertragungsstrecke. Dem Aufspüren von
Inter ferenzen gilt dementsprechend die besondere Aufmerksamkeit der Netzbetreiber und Diensteanbieter.
Als hilfreiches Werkzeug dafür haben sich kompakte, mobile Spektrumanalysatoren (N9340B) oder sogenannte
Base Station Test Sets (E7495B) bewährt.
Störsignale lassen sich auf unterschiedliche Art und Weise definieren und katalogisieren, etwa nach Frequenz, dem Ort ihres Entstehens und der Richtung ihrer
Wirkung. So beispielsweise spricht man
von In- oder Außerband-, Co- und Nachbarkanal-, Uplink- und Downlink- sowie
von internen und externen Interferenzen.
Netzinterne Störungen (C/Ic oder C/Ia )
werden überwiegend durch den begrenzten Frequenzwiederholfaktor verursacht.
Angesichts des kontinuierlichen Kapazitätsausbaus der Netze lassen sie sich nicht
vollständig vermeiden, ihr Einfluss auf die
Dienstgüte ist jedoch gering. Akkurate Frequenzplanung und sorgfältige Positionierung der Basisstationen halten diese Interferenzen auf einem akzeptierbaren
Niveau.
Anders dagegen die von außen in das System hineinwirkenden Störungen, oftmals
verursacht durch Harmonische und deren
Intermodulationsprodukten von mobilen
oder temporär installierten Sender der
Nutzergruppen Militär, der Behörden und
Organisationen mit Sicherheitsaufgaben
oder der Unterhaltungsbranche. Interferenzen durch Störsender, illegale Sender
oder technisch unqualifizierte Aussendungen und andere Quellen sind üblicherweise breitbandige Signale hoher Leistung, die eine oder sogar mehrere Zellen
blockieren können.
Störungen im Downlink, also der Strecke
von der BTS zur MS, treffen zwar einige
Benutzer, der negative Einfluss auf das
˘ AUTOR
Ferdinand Gerhardes,
Agilent Technologies
48
Spektrumanalysator-Empfindlichkeit
GSM-Signalleistung
Definition
Rauschzahl DANL des Gerätes bei minimaler
Einstellung des Auflösungsbandbreitenfilters
(Resolution Bandwith – RBW)
Die Kanalleistung für GSM ist die gesamte
Signalleistung innerhalb der Bandbreite
von 200 kHz
Typische
Spezifikation
DANL = – 130 dBm
@RBW = 100 Hz
– 100 dBm/200 kHz BW
Normalisierte
Leistung
– 150 dBm/Hz
– 153 dBm/Hz
Tabelle 1: Definitionen und Spezifikationen bei der Messung von GSM-Signalen mit dem
Spektrumanalysator
Signaltyp
Signalbandbreite
Typischer
Leistungsbereich
Minimale
Leistungsdichte
Erforderliche
Empfindlichkeit
GSM
200 kHz
– 60 bis – 100 dBm
– 153 dBm/Hz
– 133 [email protected] = 100 Hz
CDMA
1,25 MHz
– 60 bis – 100 dBm
– 161 dBm/Hz
– 141 [email protected] = 100 Hz
WCDMA
3,75 MHz
– 60 bis – 100 dBm
– 166 dBm/Hz
– 146 [email protected] = 100 Hz
Tabelle 2: Messanforderungen für unterschiedliche Signaltypen
Gesamtsystem ist jedoch vergleichsweise gering. Uplink-Interferenzen dagegen
verursachen Codefehler für die gesamte
Basisstation. Dadurch sinkt die Dienstgüte
für alle Benutzer des von ihr versorgten
Bereiches – mit ernsten Folgen für die
Kundenzufriedenheit und die Wettbewerbsfähigkeit von Netzbetreiber und Service-Provider. Solche Störungen müssen
möglichst schnell und sicher erkannt und
behoben werden. Hilfreich bei der Ortung
der Quellen extern generierter Uplink-Interferenzen sind Handheld-Spektrumanalysatoren wie etwa der N9340B von
Agilent Technologies.
Empfindlichkeit – aber welche?
Für die Arbeit im Feld sind kompakte Abmessungen, geringes Gewicht und Batteriebetrieb angenehm, wichtiger als der
Komfort sind jedoch ausreichende Spezifikationen der Schlüsselparameter wie
etwa der Empfindlichkeit. Moderne drahtlose Kommunikationssysteme nutzen über-
wiegend breitbandige digitale Modulationstechniken, die eine Signalbandbreite in
der Größenordnung von mehreren hundert kHz bis zu einigen zehn MHz erzeugen. Das ergibt ein Spektrum mit relativ geringer Leistungsdichte und fordert vom
Spektrumanalysator entsprechend ausreichende Empfindlichkeit bei niedriger
Rauschzahl. Ein Maß für die Eignung des
Instruments für diesen Einsatzfall ist die
Empfindlichkeit DANL (Displayed Average Noise Level).
Bei einem GSM-Signal sollte die UplinkEffektivleistung generell höher als -95 dBm
sein, wobei nach GSM 05.05 allerdings das
System gleichzeitig ein Carrier-to-Noise
(C/N) von mindestens 9 dB fordert, um die
vorgegebene BER zu erfüllen. Als Wert für
die Praxis kann man also ein Minimum
von – 100 dBm gelten lassen. Das führt zu
dem Schluss, das ein moderner portabler
Spektrumanalysator mit einer DANL von
typischerweise – 110 bis – 130 dBm ein
GSM-Signal von – 100 dBm leicht erkennen
elektronik industrie 8/9 - 2008
502:Fachartikel
01.09.2008
9:38 Uhr
Seite 49
MESSTECHNIK
und messen kann – ein Trugschluss, wie
Tabelle 1 zeigt.
Während also die Empfindlichkeit des Signalanalysators bei 100 Hz Auflösungsbandbreite spezifiziert wird, bezieht sich die
GSM-Kanalleistung auf eine Bandbreite
von 200 kHz. Ein unmittelbarer Vergleich ist
damit irreführend. Gültige Aussagen erlaubt erst die Normalisierung der Leistung
auf einen bestimmten Leistungswert, beispielsweise die Leistungsdichte in einer
Bandbreite von 1 Hz. Ausgehend von der absoluten Rauschleistungsdichte LN0 von
– 174 dB/Hz können gem. der Umrechnung
LN = – 174 dbm/Hz + 10 log(B[Hz]) die in
Tabelle 2 gezeigten Werte für die Gerätespezifikationen umgerechnet und normiert
werden. Als Faustregel gilt: Je höher die
Signalbandbreite, umso höher die erforderliche Empfindlichkeit, also umso niedriger die DANL des Spektrumanalysators.
Eine wichtige Rolle bei Messungen im Feld
spielt die Messzeit, die umgekehrt proportional zur Empfindlichkeit verläuft: Je höher die gewünschte Empfindlichkeit, desto niedriger die Auflösungsbandbreite,
desto höher die Messzeit. In der Praxis wird
es erforderlich sein, ein Optimum von Empfindlichkeit und Messdauer zu suchen.
Strategie und Taktik
Das allgemeine Vorgehen bei Interferenztests orientiert sich an folgendem Schema:
˘ Analyse und Bestätigung der Existenz ei-
Bild 1: Typisches GSM-Spektrum
Bild 2: Typisches CDMA-Spektrum
˘ Nimmt die Dienstgüte ab, ist eine Stö-
rung zu vermuten – Typische Informationsquellen dazu sind Nutzerbeschwerden, Routinetests und Meldungen
von Netzwerkmanagement-Systemen.
Für die Identifikation von Uplink-Interferenzen ist das inhärente Überwachungssystem des Mobilfunknetzes
selbst das effektivste Medium.
nes Störsignals – Das GSM-Netzwerkmanagement beispielsweise liefert den
Empfangspegel, die Qualität und die
Ruheleistung (Idle Time Slot Power) für
jede Trägerfrequenz. Typisch für Interferenzen im System ist niedrige Dienstgüte bei höherem Empfangspegel und
höherer Ruheleistung. Trifft dies nur für
einige wenige Trägerfrequenzen zu, darf
auf intern generierte Co- oder Nachbarkanal-Interfrequenzen geschlossen
werden. In diesem Fall ist die Frequenzplanung des Systems zu überprüfen. Sind mehrere oder sogar alle
Trägerfrequenzen oder darüber hinaus
umliegende Basisstationen betroffen,
so ist das ein typisches Anzeichen für
breitbandige Störungen von außerhalb
des Systems.
˘ Der simpelste Nachweis externer Störungen einer Basisstation ist, die Auftrennung der Antennenschnittstelle der
betroffenen Basisstation oder des entsprechenden Sektors und der direkte
Anschluss des Spektrumanalysators an
die Antenne. Messungen der HF-Signale und des Rauschpegels weisen dann
auf Signalabnormitäten hin. Bei einer
Einstellung der Auflösungsbandbreite
des Instruments von 300 kHz sollten
diese Werte üblicherweise bei unter
– 105 dBm liegen.
˘
MESSBAR MEHR
OSZILLOSKOP.
010_EI_38_52200.indd 1
elektronik industrie 8/9 - 2008
28.07.2008 15:00:02 Uhr
49
502:Fachartikel
01.09.2008
9:38 Uhr
Seite 50
MESSTECHNIK
˘ Bei
CDMA-Netzen kann ein
vergleichbares Verfahren angewendet werden. Die Uplink-Empfangsleistung der Basisstation lässt
sich mit Hilfe ihres Überwachungssystems ermitteln. Ist sie zu hoch
(in städtischen Umgebungen etwa
– 70 bis – 80 dBm oder darüber), ist
Uplink-Interferenz in dem von der Basisstation versorgten Bereich zu vermuten.
˘ Ein direkter Anschluss des Analysators an
die Empfangsantennen-Schnittstelle bedeutet jedoch die Unterbrechung des
Regelbetriebes. Deswegen wird als weiteres mögliches Verfahren die Positionierung eines mit einer Richtantenne
ausgestatteten portablen Spektrumanalysators in der Nähe der Empfangsantenne der Basisstation gewählt.
˘ Bild 1 und Bild 2 zeigen typische Spektren für GSM- und CDMA-Signale. Zeigt
der Spektrumanalysator andere Spektralbilder und die Gesamtleistung ist
Spezifikation (Auszug)
Bild 3: Handheld-Spektrumanalysator Agilent
N9340B
höher, kann dieses Signal als externe
Interferenz gewertet werden.
˘ Ortung der Störquelle – Steht fest, dass
das System gestört wird, beginnt die Suche nach der Ursache in zwei Schritten:
Schritt 1: Richtung und Typ der Interferenz bestimmen – Die Erfahrung lehrt,
dass dazu eine Richtantenne in höchstmöglicher Lage eingesetzt werden sollte,
um Richtungswechsel des Störsignals durch
Reflektionen an Gebäuden und Mehrfachpfad-Übertragungen auszuschließen.
Ein anderer Grund ist der minimale Übertragungsverlust des verdächtigen Signals
Ausstattungsmerkmale
Frequenzbereich
100 kHz – 3 GHz
Wasserfalldarstellung
Eigenrauschen
10 MHz < fc < 1 500 MHz
Feldstärkemessungen (dBm, dBmV, dBuV, W)
• mit Vorverstärker
– 144 dBm
AM/FM Modulationsanalyse
• ohne Vorverstärker
– 124 dBm
ASK/FSK Modulationsanalyse
Eigenrauschen
1 500 MHz < fc < 3 000 MHz
kompatibel mit U200 USB HF-Leistungssensor
• mit Vorverstärker
– 136 dBm
Mitlaufgenerator
• ohne Vorverstärker
– 117 dBm
Spektrumsmasken
IP3
+ 10 dBm, 200 kHz Offset
Delta/Spitzen Marker Funktion
Wobbelzeit
10 ms
Messung Kanalleistung (variable durch Marker)
Auflösebandbreite
30 Hz – 1 MHz
Messung Nachbarkanalleistung
Tabelle 3: Die wichtigsten Spezifikationen des Spektrumanalysators N9340B von Agilent
Technologies
bei einer direkten Sichtverbindung. So
lässt sich das Signal auch dann gut orten,
wenn der mutmaßliche Störer weit entfernt ist. Schließlich sollten Tests an mehreren Orten durchgeführt werden, um
die wahrscheinliche Position des Störsenders durch Triangulation der Richtungsvektoren auf der Landkarte einzugrenzen.
Schritt 2: Beobachtung der Umgebung des
Störsenders mit dem portablen Spektrumanalysator zu Fuß oder mit einem
Fahrzeug – Da der Test in Bodennähe durch
Reflexionen und Hindernisse stark beeinflusst wird, ist das nutzbare Signal trotz
der Nähe zum Störer üblicherweise schwächer. Hier erweist sich ein Spektrumanalysator hoher Empfindlichkeit als vorteilhaft.
Angesichts der komplexen Umgebungsbedingungen hängt der Erfolg letztendlich von der Erfahrung des Technikers bei
der Ortung und Beurteilung des Störsignals
ab. Er sollte dazu allerdings über das bestmögliche Messgerät verfügen können.
Der Spektrumanalysator Agilent N9340B
(Bild 3) verbindet exzellente Leistungsmerkmale mit echter Portabilität und ermöglicht präzises Arbeiten mit hoher Produktivität im Feld. Seine wichtigsten
Spezifikationen zeigt Tabelle 3. Das Gerät
hat eine 6,5 " Farb-LCD und ist im Batteriebetrieb bis zu 4 Stunden autonom. Es
lässt sich über SCPI sowie USB- und LANSchnittstelle fernbedienen.
( jj)
˘
infoDIRECT
502ei0908
www.elektronik-industrie.de
˘ Link zu Agilent Technologies
Industrielle CAN-Bus Adapter für USB
CAN-Bus Netzwerke über USB vom PC aus steuern
Mit speziellen CAN-Adaptern von
Meilhaus Electronic können PCs
relativ einfach an den CAN-Bus
angeschlossen werden. Die Anbindung erfolgt entweder per
USB mit dem VS-USB-CAN oder
per RS232 mit dem VS-SER-CANAdapter. Der VS-USB-CAN Adapter wird über den USB 2.0 Port
mit dem PC verbunden. Auch
USB 1.1 mit der Full Speed Datenrate von 12 Mbit/s ist für den
50
Betrieb geeignet und ausreichend. Die Treiber für Windows
installieren eine virtuelle serielle Schnittstelle (COM-Port). Diese Schnittstelle wird anschließend von der Software zur
Datenübertragung genutzt.
Funktionen der hardware-gesteuerten automatischen Flusskontrolle machen die Kommunikation extrem sicher. Auch
unter Linux wird eine serielle
Schnittstelle emuliert, ebenfalls
mit sicherer Flusskontrolle. Der
Adapter VS-SER-CAN wird an eine
RS232-Schnittstelle eines beliebigen Computers angeschlossen.
Der Adapter funktioniert in gleicher Weise wie der VS-USB-CAN,
bis hinauf zu 1 Mbit/s auf dem
˘
CAN-Bus. Allerdings limitiert die
RS232 den nutzbaren Datendurchsatz.
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528ei0908
˘ Direktlink zu Meilhaus Electronic
elektronik industrie 8/9 - 2008
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11.07.2008 10:30:26 Uhr
503:Fachartikel
01.09.2008
11:22 Uhr
Seite 52
MESSTECHNIK
6,6 GHz kein Problem, der nächste Schritt 26,5 GHz
NI Week 2008: SingleboardRIO, Wireless und LabVIEW 8.6
Wie immer war es im August heiß in Austin, 35 bis 40 °C sind die
Regel, dafür ist es dort in geschlossenen Räumen oft erschreckend
kühl. Über 2 600 registrierte Teilnehmer plus der National Instruments
Mannschaft begaben sich auf der NI Week in das Wechselbad der Temperaturen,
angeheizt nur durch ein Feuerwerk neuer Produkte und Produktankündigungen.
Was kommt nach LabVIEW 8.0, 8.20 und
8.5? Richtig, Version 8.6. Zum Start der NI
Week 2008 präsentierte National Instruments-CEO Dr. Truchard die neuen Version der grafischen Entwicklungsumgebung,
die längst nicht mehr nur auf dem schmalen Grat der Messtechnik agiert, sondern
sich zu einer ausgewachsenen Designplattform erweitert hat (Bild 1).
Die LabVIEW-Version 8.6 bietet neue Werkzeuge, mit denen man die Vorteile von
Multicore-Prozessoren, FPGAs und WirelessKommunikation noch besser nutzen kann.
Konkret sind über 1 200 neu überarbeitete Analysefunktionen für schnellere und
umfangreichere Mathematik und Signalverarbeitung auf Multicore-Systemen
enthalten. So bietet z. B. das NI Vision Development Module Bildverarbeitungsfunktionen, die Datensätze automatisch
über mehrere Prozessorkerne hinweg verteilen. Den neuen Multicore-Funktionen ist
es auch zu verdanken, dass Prüfingenieure mithilfe des NI Modulation Toolkit Anwendungen zum Test von Wireless-Geräten erstellen können, die bis zu viermal
schneller als bisher sind. Entwickler von
Steuer- und Regelsystemen sind mit dem
Control Design and Simulation Module
durch die parallele Ausführung von Simulationsmodellen sogar bis zu fünfmal
schneller. Darüber hinaus lassen sich parallele Codeabschnitte mittels einer neuen Funktion zum Aufräumen von LabVIEWDiagrammen leichter identifizieren.
˘ AUTOR
Hans Jaschinski,
Redaktion
elektronik industrie
52
Das intuitive Datenflussparadigma von
LabVIEW ermöglicht es, mit dem FPGA
Module und der FPGA-basierten Standardhardware wie z. B. NI CompactRIO
Systeme individuell anzupassen. Die Entwicklung von FPGA-basierten Anwendungen geht noch schneller, denn mit neuen Funktionen können CompactRIO PACs
(Programmable Automation Controller)
direkt, ohne Umweg über den FPGA, programmiert werden. Mit der Einführung
der Scan-Engine wird die Entwicklung von
Mess-, Steuer- und Regelanwendungen
beschleunigt, insbesondere ermöglicht die
Scan-Architektur I/O-Determinismus im
Bereich von 500 ns. Außerdem sind jetzt
neue Funktionsblöcke auf der Basis der
IEC 61131-3, einem Standard zur Programmierung von Speicherprogrammierbaren Steuerungen enthalten.
Unter den vielen Funktionsblöcken gibt
es jetzt einen speziellen Block für die FFT
zur Auslagerung der Spektrumanalyse.
Auch der CLIP-Knoten (Component-Level IP)
für den Import bestehender oder Drittanbieter-Funktionsblöcke in LabVIEW FPGA
ist neu und öffnet die LabVIEW-Plattform
noch weiter.
Mithilfe von Wireless-Technologien und
LabVIEW 8.6 erschließen sich der Datenerfassung neue Anwendungsbereiche wie
etwa Umgebungs- und Strukturüberwachung. Es werden modernste Wireless-Datenerfassungsgeräte unterstützt und es
sind Treiber für über 20 Wireless-Sensoren
von Drittherstellern vorhanden. Die Konfiguration von Datenerfassungsanwendungen für die Wireless-Datenerfassungshardware von National Instruments
erfolgt, ohne dass Codeänderungen in LabVIEW notwendig sind.
HF-Bandbreiten und
schnelle Datenübertragung
Bild 1: National Instruments CEO Dr. Truchard
kommt die Multicore-Thematik sehr entgegen,
spielen doch die Probleme bei der Programmierung von Mehrkern-Prozessoren LabVIEW
grade zu in die Arme. Frei nach dem Motto:
more cores, more fun.
Die Bandbreiten modularer HF-Geräte nähern sich langsam denen von Stand-aloneGeräten. 2,7 GHz auf einem Boardprodukt
sind schon länger verfügbar, jetzt hat National Instruments beim HF-Vektorsignalanalysator PXIe-5663 und dem HF-Vektorsignalgenerator PXIe-5673 die obere
Grenzfrequenz auf Signale mit bis zu
6,6 GHz erhöht. Und die nächsten Schritte
sind schon vorgezeichnet: So zeigte die USFirma Phase Matrix auf der NI Week bereits
den Prototypen einer PXI-Express-Karte,
die bis zu 26,5 GHz verarbeiten kann (Bild 2).
elektronik industrie 8/9 - 2008
503:Fachartikel
01.09.2008
11:22 Uhr
Seite 53
MESSTECHNIK
Bereits die 6,6-GHz-Geräte können beispielsweise im Vergleich zu traditionellen
Instrumenten viele individuelle WCDMAMessungen über 20-mal schneller ausführen. Da Messungen wie etwa die Adjacent-Channel Leakage Ratio (ACLR) in nur
ca. 8 ms durchführbar sind, können komplette WCDMA-Gerätecharakterisierungen
bis zu 5-mal schneller aufgeführt werden.
Beim Thema schnelle Datenübertragung
über Kabel, konkret Cabled PCIexpress
bzw. Cabled PXIexpress, hielt sich National
Instruments eher bedeckt und will hier
auf einen kommenden, zur Zeit als HSIB in
der Diskussion befindlichen Standard setzen, der wohl Anfang 2009 öffentlich, bzw.
veröffentlicht wird. LeCroy war vor knapp
drei Monaten mit ihrer proprietären Lösung LSIB (LeCroy Serieal Interface Bus)
vorgeprescht. Wie ich in elektronik industrie 7-2008, S. 72, berichtete, werden auf
der Strecke zwischen Oszilloskop und PC
durch den direkten Anschluss an den PCI
Express X4 Daten-Bus Übertragungsraten
bis 500 Mpts/s für Datensätze größer als
100 Mpts möglich. Diese Geschwindig-
Bild 2: Im PXIexpress-Chassis untergebracht,
der 26,5 GHz Prototyp der Firma Phase
Matrix.
keiten geben schon mal einen Vorgeschmack auf das, was mindestens vom
HSIB zu erwarten ist.
Single-Board RIO
Ein weiteres Highlight ist das Single-Board
RIO System (Bild 3). Bereits auf der vergangenen NI Week 2007 wurde ein mit
CompactRio entwickeltes und dann von
Flextronics kundenspezifisch gefertigtes
Board präsentiert. Jetzt sind gleich acht
neue Produkte unter dem Namen sbRIO96xx aus der National Instruments Ferti-
Bild 3: Die acht verschiedenen Single-Board RIO
Modelle unterscheiden sich in der Prozessor-Takt
(266 oder 400 MHz), DRAM (64 oder 128 MByte)
und FPGA-Größe (1 oder 2 Mio. Gatter).
gungsstätte Ungarn auf den Markt gekommen und werden damit den einen
oder anderen etablierten CPU-Board-Anbieter in Schwitzen bringen. Auf einer einzigen 208 x 94 mm bzw. 208 x 142 mm
großen Leiterplatte sind Prozessor, FPGA
sowie Analog- und Digital-I/Os vereint.
Mit LabVIEW wird dann die Single-BoardRIO-Hardware individuell angepasst. Diese Variante eignet sich, im Vergleich zum
modularen CompactRIO, besonders für
höhere Stückzahlen. Die Boards der Baureihe Single-Board RIO enthalten ei- ˘
032_EI_18_53835.indd 1
11.04.2008 13:07:32 Uhr
Nein
das ist kein DPO4000
- es ist die DPO3000 Serie mit 500MHz, 350MHz, 100MHz Bandbreite
- 2- und 4-Kanal-Modelle
- Abtastraten bis zu 2,5G/s auf allen Kanälen
- Aufzeichnungslänge 5 Megasamples auf allen Kanälen
- beispiellose Effizienz bei der Signalanalyse dank des Wave-Inspector
- I2C SPI CAN LIN RS232/422/485 Analyseoptionen (optional)
- 9 Zoll Farbdisplay
- kleine Grundfläche - 137mm tief und 4kg leicht
- USB-Stick-Port und Geräteanschluss zum PC
PEWA Group
Ost:
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K&S Elektronik GmbH
09130 Chemnitz
038_EI_38_52481.indd 1
Nord / West:
MB electronic GmbH
78073 Bad Dürrheim
PEWA Messtechnik GmbH
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Fax: 02304-96109-88
Email: [email protected]
28.08.2008 14:25:07 Uhr
503:Fachartikel
01.09.2008
11:22 Uhr
Seite 54
USB Messtechnik
Leistungsstark
und Kompakt
G0C-1034-8
Galvanisch entkoppelt
8 analog(AI), A/D 16 Bit 150kHz
1 24 Bit Counter, 4 DIN 4 DOUT
G0C-1034-1
16 AI, A/D 16 Bit 250kHz Summe,
4AO, 2 24 Bit Counter, 16 DIO
G0C-1034-5
Galvanisch entkoppelt
16 AI, A/D 16 Bit 250kHz, 4 AO
2 24 Bit Counter, 8 DIN 8 DOUT
30 Volt digital Ein/Ausgänge
USB simultan
Messtechnik
G0S-1034-8
MESSTECHNIK
nen für den Industrieeinsatz geeigneten Freescale-MPC5200-Prozessor mit 266 MHz oder
400 MHz, der auf der Power-ArchitectureTechnologie beruht, außerdem das Echtzeitbetriebssystem Wind River VxWorks und den
Xilinx-Spartan-3-FPGA. Die integrierten Analog- und Digital-I/O-Kanäle sind direkt mit
dem FPGA verbunden und ermöglichen somit
eine Low-Level-Anpassung von Timing- und
I/O-Signalverarbeitungsfunktionen. Anwender können auch die I/O-Funktionen mithilfe der drei Erweiterungssteckplätze ausweiten, an die sich alle I/O-Module der C-Serie von
NI oder anwenderdefinierte Module anbinden
lassen. Es stehen mehr als 40 Module der CSerie für Kommunikation und I/O zur Verfügung wie z. B. Beschleunigung, Temperatur,
Netzqualität, CAN und Motorsteuerung. Überdies haben die Boards einen Betriebstemperaturbereich von – 20 bis 55 °C für den Einsatz
in rauen Umgebungen, einen integrierten
Gleichspannungseingangsbereich von 19 bis
30 V und einen Echtzeittakt mit Pufferbatterie für mehr Zuverlässigkeit.
LEGO WeDo
Zum Schluss noch ein Wort an die Eltern unter uns: National Instruments und LEGO arbeiten ja bereits seit längerem bei der LEGO
NXT Roboterplattform zusammen, die sich
an junge Menschen ab 12 Jahre wendet. Anfang nächsten Jahres wird LEGO auch die Zielgruppe 7 bis 11 Jahre ansprechen und hat
dazu die Roboterplattform LEGO Education
WeDo entwickelt. Die kindgerechte Software
basiert auf LabVIEW und gibt den Schülern
die Möglichkeit, über eine auf Symbolen basierende Drag-and-drop-Umgebung eigene
Roboter zu entwickeln und so spielerisch
grundlegende Programmierkenntnisse zu erwerben. Was danach kommt? Schwer zu sagen, aber es bleibt eigentlich nur noch die
Gruppe von 0 bis 6 Jahren.
˘
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www.elektronik-industrie.de
˘ Link zu National Instruments
Galvanisch entkoppelt
6 analog(AI), A/D 16 Bit 150kHz
1 24 Bit Counter, 4 DIN 4 DOUT
˙
G0S-1034-1
2 X AUSGEZEICHNET AUF DER NIWEEK: AUTONOMER SPINNENROBOTER
12 AI, A/D 16 Bit 225kHz pro
Kanal, 2AO, 2 24 Bit Counter,
16 DIO
G0S-1034-5
Galvanisch entkoppelt
12 AI, A/D 16 Bit 225kHz, 4 AO
2 24 Bit Counter, 8 DIN 8 DOUT
30 Volt digital Ein/Ausgänge
highspeed Erfassung
G0H-1034-2
Galvanisch entkoppelt
2 AI, A/D 16 Bit 3MHz, 4 AO
2 24 Bit Counter, 16 DIN/DOUT
Umfangreiche
Softwarebibliothek:
Agilent VEE, EDASwin,
EVApro, DIAdem, DASYLab,
LabVIEW, LabVIEW/CVI, API
Schnittstelle Visual C++, Visual
Basic, Borland Delphi
GOLDAMMER
GmbH
ã
Schlosserstraße 6a, 38440 Wolfsburg
Telefon (0 53 61) 29 95 - 0
Telefax (0 53 61) 2995 - 29
Detaillierte Informationen finden
Sie unter http://www.goldammer.de
Eine mit sechs Beinen ausgestattete, hochfunktionale und für den Einsatz in rauer
Umgebung entwickelte Roboterspinne gewann den „Editors Choice Award“ und in
der Kategorie „Embedded” den „Graphical
System Design Achievement Award“. Pom
Yuan Lam (Polytechnic Singapur), Anders
Norlin Frederiksen (Analog Devices) und
Marco Schmid (Schmid Engineering) nahmen
anlässlich der jährlichen NIWeek die Preise
von Dr. James Truchard (CEO National Instruments) entgegen.
Lebensrettende Ausrüstung muss sicherstellen, dass Rettungsaktionen keine zusätzlichen Menschenleben gefährden. Und
es ist wichtig, weitere Unfälle, etwa in einsturzgefährdeten Gebäuden, abzuwenden.
Mit diesem Ziel begann die auf Robotik und
mechatronische Lösungen spezialisierte
Nanyang Polytechnic Singapur die Entwicklung einer sechsbeinigen, autonomen
Roboterspinne. Internationale Zusammenarbeit, ein leistungsfähiger Embedded-Mikroprozessor und Grafisches System-Design ermöglichten in Rekordzeit einen
multifunktionellen Prototypen, der schon
54
_EI_38_53097.indd 1
19.08.2008 13:01:36 Uh
503ei0908
Marco Schmid (Bildmitte) von der Schmid Engineering AG nimmt Award von NI-CEO Dr. Truchard
entgegen, links Anders Norlin Frederiksen (Analog Devices), nicht auf dem Bild der Dritte im Bunde, Pom Yuan Lam (Polytechnic Singapur).
den Roboterwettbewerb in Singapur mit
einem „Limbo-Tanz” (siehe YouTube) gewonnen hat. Das Target ZMobile der Schmid
Engineering AG ist das Herzstück des
Spinnenroboters. Diese Analog-DevicesBlackfin-Plattform basiert auf der Systemlösung ZBrain und integriert Sensoren,
Vision, Batterien und drahtlose Kommunikation. Weiteres zum ZBrain-System übrigens auch in dieser Ausgabe auf den Seiten
60 bis 62.
elektronik industrie 8/9 - 2008
503:Fachartikel
01.09.2008
11:23 Uhr
Seite 55
MESSTECHNIK
< PRODUKTE
www.acam.de
Vertriebspartnerschaft und Firmenübernahme
CalPlus und Tektronix
Die 1999 durch ehemalige Fluke-Mitarbeiter gegründet und
heute 23 Mitarbeiter zählende
CalPlus GmbH, Berlin, hat mit
Tektronix, seit diesem Jahr unter
dem Dach des Danaher-Konzerns und damit Schwesterunternehmen von Fluke, eine Vertriebsvereinbarung geschlossen.
In diesem Zusammenhang hat
CalPlus den langjährige Tektronix-Partner ScopeShop in Hamburg von Wolfgang Weiss übernommen, der sein erfolgreiches
Unternehmen aus Altersgründen verkauft hat. Der Name
ScopeShop Hamburg bleibt erhalten.
PSØ8 – innovative
Signalauswertung für
Dehnungsmessstreifen
System-on-Chip mit
24-Bit Mikroprozessor,
28-Bit TD-Wandler
und LCD-Controller
Q
Übergabe der Geschäftsführung
von Wolfgang Weiss an Jürgen
Mau (rechts)
˘
infoDIRECT www.elektronik-industrie.de
513ei0908
˘ Direktlink zu CalPlus
Q universell
einsetzbar
von 1.500
bis 100.000
stabilen
Skalenteilen
LeCroy im low-cost Bereich
60 … 300 MHz Oszilloskope
LeCroy greift mit der OszilloskopSerie WaveAce erstmals in den
low-cost Markt ein und startet
beim günstigsten Gerät ab
860 Euro + MWst. Die Serie ist
in 6 Modellen mit 2 Kanälen
und Bandbreiten von 60 MHz,
100 MHz, 200 MHz und 300 MHz
verfügbar, alle Modelle sind mit
Farbbildschirm ausgestattet. Mit
maximaler Abtastrate von 2 GS/s
und bis zu 8 kpts/Kanal Speicher
ist man führend in dieser Klasse
der tragbaren Oszilloskope. Der
bis 95 % Stromersparnis
gegenüber AD-WandlerLösungen
große Speicher ermöglicht Erfassungen bei voller Abtastrate, die bis zu
3-mal länger sind als bei anderen Geräten dieser Klasse. Um
das Signalverständnis und die
Analyse zu optimieren ist der
WaveAce mit 32 standard Parametern ausgestattet inkl. er-
˘
weiterte Timing
Parameter für
Skew, Phase und
Edge-to-Edge Messungen zwischen Kanälen. Weitere Funktionen wie Pass/Fail Test, benutzerdefinierte digitale Filter und
ein Waveform Sequence Recorder
vereinfachen und verkürzen die
Fehlerbehebung.
infoDIRECT www.elektronik-industrie.de
Q einzigartige
Softwarekorrektur
der Span- u. Offsetdrift Ihres
DMS-Sensors
PSØ8 –
Starter-Kit
Steigen Sie ein in die
Technologie des PSØ8
515ei0908
˘ Direktlink zu LeCroy
Geschwindigkeitssteigerung 20 %
Schnellster Arbiträrsignalgenerator
Tektronix hat jetzt die Arbiträrsignalgeneratoren der Serien
AWG7000B und 5000B auf den
Markt gebracht. Die B-Serie hat
eine um 20 % höhere Leistung als
frühere Modellen. Speziell der
AWG7000B ist in der Lage, Signale mit Störungen wie Rauschen
und Jitter mit bis zu 12 GBit/s und
35 ps Anstiegszeit (20/80) für serielle Hochgeschwindigkeitsanwendungen und modulierte RF/IFSignale mit bis zu 9,6 GHz zu
generieren. Außerdem wurde eine
Option für die RFXpress-Soft-
˘
waresuite bekannt gegeben. Unter dem Namen RDR ist für die
Erzeugung und Simulation von
Parametern wie Auflösungsbereich, Doppler-Mehrdeutigkeit,
Frequenzsprünge von ECCM-Systemen (Electronic Counter Counter Measures) und Amplitudenänderungen von Impuls zu Impuls
bei der Simulation von SwerlingRadarzielmodellen geeignet.
infoDIRECT www.elektronik-industrie.de
514ei0908
Q
Installations-CD
mit komfortabler GUI,
Evaluierungssoftware und
Assembler/Debugger
Q
Komplettsystem mit drei
Aufsteckmodulen (Wheatstone-, High-Resolutionund Standardmodul)
inkl. Wägezelle
Q umfangreiche
Konfigurationsund Softwarebeispiele aus
der Praxis
Q Applikationsschriften,
Videotutorials
˘ Direktlink zu Tektronix
www.picostrain.de
elektronik industrie 8/9 - 2008
55
500:Fachartikel
01.09.2008
9:45 Uhr
Seite 56
MESSTECHNIK
Anwendungsbeispiele
Moderne
Oszilloskoplösungen
Oszilloskope gibt es viele auf dem Markt. Schaut man genauer hin, liegen die großen Unterschiede in der analogen
Bandbreite, der Speichertiefe, der Erfassungstechnik, der Displayqualität, in den Auswertemöglichkeiten und natürlich auch im Preis. Der Beitrag geht speziell auf die Besonderheiten und Anwendungen der Agilent-Oszilloskope der
Familien 5000A/6000A/7000A ein.
Großer Speicher in Kombination mit Dekodierung und Triggerung auf seriellen
Bussen wie I2C, SPI, CAN, LIN, RS232, vereinfachen die Fehlersuche in Digital-Designs. Andere Anwender benötigen einen
XGA-Anschluss für z. B. Ausbildungszwecke. Auch die Fernbedienbarkeit über die
LAN-Schnittstelle kann bei Versuchsaufbauten sehr wichtig sein. Alle Anwender
möchten komfortabel dokumentieren. Sie
suchen seltene Störereignisse? Die Agilent 5000A-Serie, bestehend aus 6 Modellen (2- und 4-kanalig) mit 100, 300 und
500 MHz analoger Bandbreite, erfüllt alle
o.g. Anforderungen zu einem attraktiven
Preis. Die bewährten 6000A-Modelle ergänzen die Funktionalität der 5000A und
bieten analoge Bandbreiten bis zu 1 GHz.
Das Flagschiff, die 7000A-Serie mit dem
12,1 " Bildschirm, baut auch auf der bewährten Technik der 6000A-Serie auf, bietet aber neue Funktionen, die zum Teil
auch für die bisherigen Modelle nachrüstbar sind, wie den segmentierbaren
Speicher.
Auffinden seltener Störereignisse
Bei sporadisch auftretenden Fehlern ist
die Triggerrate eines Oszilloskops von entscheidender Bedeutung. Stellen Sie sich
vor, bei einem 1 MHz Signal tritt pro Sekunde ein Fehler auf – das ist 1 Signal von
1 000 000 Signalen. Messen Sie mit einfachen Oszilloskopen, die typischerweise
200 Signale pro Sekunde erfassen können,
˘ AUTOR
Dipl.-Ing. Rainer Drobez ist
Vertriebsingenieur NordrheinWestfalen bei der dataTec Messund Prüfgeräte GmbH, Reutlingen.
56
MegaZoom-Technik
Bild 1: Analogähnliche Erfassung am Beispiel
eines Videosignals
benötigen sie statistisch gesehen 5 000 s
(fast 1,5 Stunden), um dieses Signal einmal
zu erfassen. Ein Agilent DSO/MSO triggert
mit 100 000 Signalen pro Sekunde. So haben Sie das gleiche Ergebnis in 10 s. Auch
eine gezielte Triggerung erlaubt die Erfassung sporadischer Ereignisse, hier müssen Sie bereits vor der Messung wissen, wie
Ihr Störsignal aussieht.
Analogähnliche Erfassung
Die Agilent 5000A/6000A/7000A-Serie erfasst Signale 3-dimensional. Die Häufigkeit
jeder Spannung/Zeit-Koordinate wird gezählt und die Punkte unterschiedlich hell
dargestellt. Dies hat den gleichen Effekt wie
das Nachleuchten des Strahls bei analogen
Oszilloskopen, wo der Strahl auf den mit
Phosphor beschichteten Bildschirm trifft.
Häufige Signalteile werden heller dargestellt als seltene Signalteile. Somit sind
diese Oszilloskope für Videoapplikationen
und z. B. modulierte Signale geeignet
(Bild 1). Sie erhalten eine Information zu
der zeitlichen Verteilung Ihres Messsignals und dies mit den genannten 100 000
Signalen pro Sekunde. Sogar das Einstiegsmodell DSO5012A bietet bereits diese Erfassungstechnik.
Sie gehören zu den Anwendern, die viel
Erfassungsspeicher benötigen? Viele Oszilloskope bieten den großen Speicher erst
bei hoher Bandbreite oder erst bei High-End
Modellen (dadurch bedingt, ihr höherer
Preis). Die Agilent 5000A-Serie bietet standardmäßig einen Erfassungsspeicher von
1 000 000 Punkten (half-channel) oder
500 000 Punkten (full Channel). Dieser
Speicher ermöglicht z. B. Messungen bis zu
500 s mit 500 s Auflösung oder 250 s mit
250 ps Auflösung. Die 6000A- und 7000AModelle bieten sogar einen Speicher bis zu
8 Mio. Punkten.
Bis zu 12 Bit vertikale Auflösung
Oszilloskope enthalten in der Regel 8 Bit
AD-Wandler, d. h. sie digitalisieren ein
Messsignal mit 28 = 256 Abstufungen.
Das ist bei derart hohen Abtastraten im
GS/s technisch nicht anders machbar. Bei
Anwendungen, wo selbst feinste Signaldetails betrachtet werden müssen, ist eine
höhere Vertikalauflösung sehr wichtig.
Hier bieten alle genannten Agilent Oszilloskope die Erfassungstechnik High-Resolution. Durch Oversampling werden
Auflösungen bis zu 12 Bit (4 096 Abstufungen) auch bei einmaligen Vorgängen erreicht. Damit haben Sie beides – hohe
Samplerate für die schnellen Vorgänge
und hohe Vertikalauflösung für langsamere Ereignisse.
Messen gepulster Signale mit
dem segmentierbaren Speicher
Mit der Einführung der 7000A-Modelle
gibt es für alle 5000A/ 6000A/7000A eine
neue Firmware, die optional den segmentierbaren Speicher bietet. Wofür wird
dieser benötigt? Stellen Sie sich vor, sie
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500:Fachartikel
01.09.2008
9:45 Uhr
Seite 57
MESSTECHNIK
möchten ein Lasersignal untersuchen. Die
Pulsbreite kann durchaus 20 ns betragen
und die Wiederholrate 10 kHz. Dies würde
bedeuten, dass alle 100 μs ein 20 ns Puls
erfasst werden müsste. Lösen wir den Puls
mit 4 GS/s auf (250 ps), bedeutet dies ein
Speicherbedarf von 80 Punkten pro Puls
(80 x 250 ps = 20 ns). Da eine Abtastrate
von 4 GS eingestellt ist, würde jetzt ein
Speicher von (100 s – 20 ns)/250 ps, dies
sind knapp 400 000 Punkte Speicher, für die
Zeit zwischen zwei Pulsen „verschwendet“ werden.
Mit der Option segmentierbarer
Speicher kann man den großen
Erfassungsspeicher in bis zu 2 000
kleinere Portionen aufteilen und
einzelne Portionen mit jedem Trigger füllen (Bild 2). So wird der Erfassungsspeicher optimal genutzt.
Mit nur 10 s Totzeit zwischen zwei
Triggerungen ist eine Triggerrate
bis ca. 100 000 Segmente pro Sekunde möglich. Sind die Segmente gefüllt, können Sie sich in Ruhe
jedes einzelne Segment oder auch
alle gleichzeitig ansehen. So finden
sie Variationen in der Pulsbreite, in
der Amplitude oder auch einfach
in der Signalform. Jedes Segment
erhält einen Zeitstempel mit bis zu
250 ps Auflösung, so bleibt auch
der Zeitbezug erhalten.
Durch die schnelle Hardware-Dekodierung von Bussignalen lassen
sich hiermit auch Bussignale in
Segmente speichern, z. B. Speicherung des Bussignals immer
dann, wenn eine bestimmte Adresse auftaucht.
gilt auch für die Menürahmentasten. Das
Oszilloskop stellt sich entsprechend ein.
Mit ca. 3 Bildschirmaktualisierungen pro
Sekunde ist ein einwandfreies Arbeiten
möglich.
Dokumentation
Gute Dokumentation der Messergebnisse
ist für jedermann wichtig. Eine Möglichkeit
besteht in der Speicherung von Bildern,
Signalen und von Geräteeinstellungen direkt auf USB-Stick. Hier sind verschiedene
Dateiformate wählbar, u. a. BMP und CSV.
Der USB-Host-Anschluss hierfür ist von
der Frontplatte her zugänglich. Auf der
Rückseite ist ein weiterer USB-Host-Anschluss verfügbar.
Kurvenformen, Bilder und Settings lassen sich zudem mit der kostenlosen Agilent IntuiLink-Software über die Standardschnittstellen wie 100 Mbit/s LAN,
USB 2.0 oder GPIB (IEEE-488) zum Rechner übertragen. Noch eleganter geht es
mit den Toolbar-Werkzeugleisten für ˘
Web-Fernbedienung
Ist das Oszilloskop weit vom Arbeitsplatz entfernt oder befindet
es sich in Gefahrumgebung, können die 5000A, 6000A und 7000AModelle über ein Web-Browser
fernbedient werden. Das Oszilloskop hat hierfür einen Web-Server
integriert. Dieser liefert das Oszilloskopbild und die Bedienelemente auf einem Web-Browser.
Mit der Maus lassen sich nun vom
PC aus die Menütasten anwählen (linke Leiste im Bild 3), dies
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500:Fachartikel
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9:45 Uhr
Seite 58
MESSTECHNIK
Excel und Word. Aus der Toolbar-Leiste
wählen sie einfach das Symbol für die
Bildübertragung und schon wird das Bild
in Ihr Word-Dokument an der Cursorposition eingefügt. Mit der Excel ToolbarLeiste fügen Sie die gemessenen Kurvendaten in Ihr Excel Sheet ein. Auch mit
dem Webbrowser können Bilder heruntergeladen werden, dazu wird keine weitere Software benötigt.
Wer eigene Anwenderprogramme schreiben möchte, dem stehen IVI-COM-Treiber
zur Verfügung. Unterstützt werden damit
die LAN-, USB- und GPIB-Schnittstelle.
Die optionale Software DataScope (nur
für DSO5000A-Modelle und einige Tektronix Oszilloskope), exklusiv bei DataTec
erhältlich, ermöglicht Übertragung der
Messdaten über die USB-Schnittstelle oder
über LAN. Die volle Speichertiefe wird unterstützt. So können Messkurven, auch offline, gezoomt, ausgemessen und geglättet werden sowie eine FFT durchgeführt
werden.
Bild 2: Das Prinzip des segmentierbaren Speichers
Bild 3: PC-Fernbedienung eine Agilent Oszilloskops über einen Web Browser
I2C, SPI, CAN, LIN, RS232, UART
Zu allen genannten Oszilloskop-Modellen, auch für die DSO5000A-Serie, gibt es
Optionen für die Dekodierung und Triggerung serieller Signale. Einfache serielle
Triggerarten gehören zum Standardlieferumfang. Über I2C und SPI kommunizieren heute viele Baugruppen untereinander, da mit wenigen Leitungen viel
Information übertragen werden kann. Die
CAN- und LIN-Busse sind in AutomotiveAnwendungen zu finden. RS232 und UART
findet man oft in Industrieanwendungen.
Warum mit einem Oszilloskop serielle Signale analysieren wo es doch für viele Bussysteme Analysatoren gibt? Ganz einfach:
Sollten die übertragenen Daten fehlerhaft
empfangen werden, kann mit Hilfe eines
Oszilloskops nach der Ursache gesucht
werden. Sie sehen die Dekodierung und das
zugehörige Analogsignal gleichzeitig
(Bild 4). Weiterhin kann gezielt auf bestimmte serielle Ereignisse triggert werden.
Dies können sein: bestimmte Adressen,
Daten oder Kombinationen hieraus, Paketanfang, Paketende, fehlende Bestätigung usw. Für die Dekodierung und die
Triggerung lassen sich auch die Digitalkanäle der Mixed Signal Oszilloskope (MSOs)
verwenden.
58
Bild 4: Gleichzeitige Darstellung von analogen
und digitalen Signalen sowie Bussignalen mit
einem Mixed Signal Oszilloskop (MSO)
Besonderheiten der
Serien 6000A/7000A
Mit den MSO-Versionen der 6000er (aber
auch der 7000er) Oszilloskop-Serie erhält
man 16 Digitalkanäle zusätzlich zu den
analogen Kanälen. Ein MSO kann zwar einen hochwertigen Logikanalysator nicht ersetzen, ist aber für viele Anwendungen
völlig ausreichend und zudem sehr einfach zu bedienen. Ein MSO kann gleichzeitig analoge und digitale Signale auf einem Bildschirm zeitkorreliert darstellen.
Wie auch bei der seriellen Dekodierung
dient dies dem Auffinden von Fehlern in Digitalschaltungen. Die Digitalkanäle lassen
sich zu einem Parallel-Bussignal zusammenfassen. So wird auch Hexadezimal
oder Binär dargestellt, welche Information übermittelt wird. Selbstverständlich
ist Triggerung auf eine Verknüpfung von
Digitalkanälen möglich. Die DSO6000A/
7000A-Modelle können jederzeit zum
MSO6000A/7000A aufgerüstet werden.
Dies ist vor Ort durch den Anwender selbst
durchführbar, er erhält er einen Freischaltcode und den benötigten Logiktastkopf. Leicht kann man sich vorstellen, dass
für die Darstellung von 4 analogen und
16 digitalen Kanälen sowie Bussignalen
ein großer Bildschirm sehr sinnvoll ist. Hier
ist die Modellreihe 7000A absoluter Sieger.
Sollten Sie mit FPGAs von Xilinx oder
Altera zu tun haben, werden Sie die optionale Adaption eines MSO6000A oder
MSO7000A an Ihren FPGA zu schätzen wissen. Mit Hilfe der FPGA-View Software
kann man in Echtzeit ein FPGA-Design debuggen.
Der FlexRay-Bus-Standard wird heute mehr
und mehr in vielen sicherheitsrelevanten
Bereichen eines Fahrzeugs eingesetzt. Eine
Besonderheit dieses Busses ist u. a. eine Zuordnung von Zeitfenstern für kritische
Steuerungen. Der Bus ist quasi immer verfügbar. Dies muss er auch, denn beispielsweise die Auslösung eines Airbags
muss sofort passieren. Um dies zu gewährleisten, können Agilent MSOs mit der
FlexRay-Option u. a. dieses Timing untersuchen. Selbstverständlich können Sie
auch FlexRay-Signale dekodieren und auf
diese triggern.
Es gibt Anwendungen wo keine Netzstromversorgung zur Verfügung steht. Die
DSO/MSO6000A-Modelle bieten einen optionalen Akkubetrieb, der mehr als zwei
Stunden netzunabhängigen Betrieb ermöglicht. Dieser muss ab Werk bestellt
werden, da das interne Netzteil durch einen Akku ersetzt wird. Netzbetrieb ist
trotzdem über das mitgelieferte externe
Netzteil jederzeit möglich.
( jj)
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501:Fachartikel
01.09.2008
9:46 Uhr
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PROGRAMMIERBARE LOGIK
Mit LabVIEW Embedded und ADI Blackfin Prozessoren
Rapid Prototyping mit dem Zbrain-System
Das Zbrain-System, eine Kombination aus modernen, einfach zu handhabenden Werkzeugen, universeller Testumgebung und kompakten, skalierbaren Hardwaremodulen, ermöglicht eine schnelle Machbarkeitsprüfung,
effiziente Erstellung und Test der Software, der Bedienoberfläche, der Prototypen- und der Ziel-Hardware.
Die Entwicklung eines Produktes von der
Idee bis zur Serie lässt sich grundsätzlich
in drei Stufen einteilen: Machbarkeitsprüfung, Prototypenentwicklung und
Realisierung der Serie (Bild 1). Mit dem
ZBrain-System lassen sich Software und
Hardware auf allen drei Stufen sehr effektiv durchgängig entwickeln und testen.
Gleichzeitig bietet es für alle Stufen Transparenz auch für ‚Außenstehende’ und die
Möglichkeit, diese mit einzubeziehen,
z. B. bei Code Reviews. Und spätestens
bei der Benutzeroberfläche möchte jeder mitreden.
Bild 1: Rapid Prototyping –
Mit modularer Hardware
und grafischer Systemprogrammierung in drei
Stufen zum Endprodukt.
Von der Idee zum validierten Konzept
Eine Produktentwicklung beginnt mit der
Machbarkeitprüfung einer Idee, einer komplexen Aufgabe oder den funktionellen
Anforderungen in einem Pflichtenheft.
Wichtigste Voraussetzung ist hier ein einfaches und komfortables Entwicklungswerkzeug welches es ermöglicht, schon
in der Konzeptphase Algorithmen auf unterschiedlicher Zielhardware zu testen.
Eine Entwicklungsumgebung aus modularer, praxisbewährter Hardware und der
grafischen Programmieroberfläche LabVIEW ermöglicht es, sich ohne aufwändige Vorentwicklungen von Hardware, Software und Low-Level Treibern direkt auf die
Aufgaben zu konzentrieren. Nämlich das
in Gedanken bestehende Modell als grafische Darstellung auf dem Bildschirm abzubilden und anschließend mit der unterlegten modularen Hardware zu testen.
Die datenfluss- und funktionsorientierte
˘ AUTOR
Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Schlicht,
CC&I Computer Communication &
Interface GmbH und Ingenieur
Systemtechnik (FH) Marco Schmid,
Schmid Engineering AG
60
Programmierung erfolgt durch Drag &
Drop standardisierter Funktionsblöcke
und führt so ohne großen Aufwand schnell
zu verwertbaren Ergebnissen. Gleichzeitig
bietet sie ideale Voraussetzungen für das
Verfolgen von Fehlern und Erstellen von Varianten. Grundlage hierzu ist die große
Zahl unterschiedlichster Funktionsblöcke
(Virtuelle Instrumente, VIs) welche lediglich mit Verbindungslinien am Bildschirm
miteinander „verdrahtet“ werden. Diese
VIs reichen von einfachen Ein- und
Ausgangsfunktionen bis zu komplexen
mathematischen Analyse- und Signalverarbeitungsblöcken. Auch eigene Algorithmen, sogar C-Bibliotheken, können
eingebunden werden. Auf einfache und
schnelle Art werden so unterschiedliche
Mess- oder Regeltechnikideen und Lösungswege miteinander verknüpft. Mit
Modellierung und Simulation lässt sich
ein System und seine Komponenten auf
hohem Abstraktionsniveau beschreiben
und analysieren. Auch mit wenig Erfahrung
kann man sich dank einfacher, interaktiver Tools an den Entwurf digitaler Filter
heranwagen, verschiedene Topologien
(Hoch-, Tief-, Bandpass) ausprobieren und
das Verhalten im Zeit- und Frequenzbereich
beurteilen. Dasselbe gilt auch für die Identifikation von Regelstrecken sowie das
Auslegen und Dimensionieren offener und
geschlossener Regelkreise. Nach Erstellen des Funktionsdiagramms wird der
(noch) abstrakte Algorithmus mit realen
Prozesssignalen verbunden und auf der
möglichen Zielhardware live getestet
(Bild 2).
Vom Konzept zum Prototyp
Im Prototyping gehören rollende Spezifikationen, Sonderwünsche, Projektänderungen und Variantenerstellung zum
täglichen Brot. Also muss auch die Entwicklungsmethode einerseits änderungsfreundlich und einfach zu korrigieren sein. Andererseits sind für alle
Beteiligten Nachvollziehbarkeit und
schnelle Überprüfung der einzelnen Programmfortschritte besonders wichtig,
d. h. in kleinen und sicheren Schritten zur
Lösung zu gelangen. Die einzelnen Schritte sollten immer wieder an der Prototypenhardware überprüft werden. Ein weiterer Punkt ist eine permanente und
transparente Dokumentation, die das
elektronik industrie 8/9 - 2008
501:Fachartikel
01.09.2008
9:46 Uhr
Seite 61
Problem eines Stellenwechsels mitten in einem Projekt drastisch
entschärft. Auf einer klar strukturierten und selbstdokumentierenden Programmieroberfläche kann jeder neue Projektingenieur in kürzester Zeit aufsetzen, mit einsteigen und produktiv werden.
Aus diesen Anforderungen ergibt sich wieder der Wunsch nach
modularer Hardware und einer für jeden verständlichen,
graphischen Programmieroberfläche. Der Übergang vom graphischen Konzept aus der Machbarkeitsprüfung zur Prototypenerstellung wird fließend, denn Algorithmen aus der Machbarkeitsprüfung lassen sich zum großen Teil 1:1 übernehmen. Die
Entwicklung von Software, Benutzeroberfläche und Hardware
sind voneinander entkoppelt und können von Anfang an parallel betrieben werden.
Softwareentwicklung der Messaufgabe
Incircuit-Funktionstestsysteme,
Adaptionen, Kabeltester,
Präzisions-Mikrodosiersysteme
Testsysteme für Incircuit- und Funktionstest mit hoher Prüfschärfe und Prüftiefe,
praxisnaher und anwenderfreundlicher
Testprogrammerstellung, über 2100
Testsysteme geliefert
manuelle und
pneumatische
Adaptionen, Niederhaltersysteme für bis zu
800 gefederte Kontaktstifte, austauschbare
Adapterplatten (Schubladen), Inlinesysteme
mikroprozessorgesteuerter Kabel- und Backplanetester bis maximal 192 Kanäle, auch
Stand-alone-Betrieb, inkl. Software
Präzisions-Mikrodosiersystem dosiert exakt zwischen
20 nl und 50 ml, einstellbare
Dosiergeschwindigkeit, kalibrierfähig, RS232Schnittstelle, robustes Metallgehäuse
Auf der ZBrain Zielhardware läuft kein übliches Betriebssystem, sondern ein echtzeitfähiger, kooperativer Multitaskingkernel von Analog Devices. Es handelt sich dabei um ein rudimentäres RTOS für Blackfin Prozessoren. Das Zbrain Board
Support Package (BSP) bietet dem Anwender über 200 typische Embedded Funktionen an, die per Drag & Drop in die Software integriert werden können. So lässt sich z. B. eine mehrkanalige, analoge Datenerfassung mit parametrierbarer Abtastrate
und Blockgröße mit wenigen Mausklicken ins Diagramm ziehen
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und einbinden. Zusätzliche Funktionen im BSP sorgen für ein Echtzeitverhalten des erstellten Programms. Das LabVIEW Diagramm wird schließlich in C-Code übersetzt, mit dem Kernel verlinkt und als deterministische Firmware in die Zielhardware
5_EI_38_53634.indd 1
06.08.2008 16:47:49 Uh
geladen (Bild 3). Auf der Kernelebene arbeitet das System mit
Zeitfenstern im μs-Bereich.
Die Entwicklung von Software für Embedded Systeme ist meistens eine schwierig abzuschätzende Aufgabe, weil Multitasking,
Echtzeit, Parallelität, Synchronität und restriktive Timings auch
für Spezialisten Herausforderungen sind. Häufig ist dieses Knowhow weniger geläufig. Trotzdem sollen und müssen auf dem
Embedded Target schnell Fortschritte und überprüfbare Ergebnisse
erzielt werden. Hier bieten sich Softwareframeworks als Starthilfe
an. Dies sind lösungsneutrale Softwarevorlagen, in denen Multitasking, Echtzeitverhalten, Fehlerbehandlung, Kommunikation
und Prozess-I/O bereits implementiert sind. Zu den zwei letzteren gehören nach Bedarf Dienste wie Analog-, Digital- und Serial I/O, USB, Ethernetanbindung, CAN, Parameter- und Massenspeicher, grafische Bedienerschnittstellen, Audio und Video. Was
dem Rohbau noch fehlt sind die Algorithmen, welche nun Schritt
für Schritt eingebettet und verifiziert werden können. Bei Bedarf
lassen sich auch „Super-VI's” erstellen, die mit mächtigen C++ Klassen vergleichbar sind, womit sich eine noch höhere Abstraktionsstufe erreichen lässt.
Grafische Debugginghilfsmittel erleichtern und verkürzen die
Fehlersuche. Sequentieller und paralleler Datenfluss wird im gesamten Diagramm auf Knopfdruck visualisiert. Vom Anwender
gesetzte Testpunkte zeigen die aktuellen Werte von Variablen an
und Hardware-In-The-Loop (HIL) bezieht die Embedded Hardware mit ein.
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REINHARDT
System- und Messelectronic GmbH
elektronik industrie 8/9 - 2008
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501:Fachartikel
01.09.2008
9:46 Uhr
Seite 62
PROGRAMMIERBARE LOGIK
Mit Drag&Drop zum GUI
Es gibt Embedded Systeme die ohne Bedienereingriffe auskommen und deshalb
keine besonderen Ansprüche an die Benutzeroberfläche stellen. In den meisten
Fällen ist jedoch eine graphisch gestaltete Benutzeroberfläche oder eine Bedienerführung erwünscht oder notwendig. In
manchen Fällen ist die Bedienerergonomie des GUIs (Graphical User Interfaces) sogar für den Erfolg eines Gerätes am Markt
mit entscheidend.
Unterschiedlichste Varianten und Strategien vom einfachen Prozessmonitor bis
hin zu komplexen, mehrschichtigen Benutzerführungen können mit Drag & Drop
aufgebaut werden. Steuerungselemente,
Eingabefeld, Taster, Schieberegler und
Drehknöpfe, Anzeigen, Linienplots, Tachos,
Bargraphen u. a. lassen sich zu Benutzeroberflächen kombinieren. Sehr gute Effekte können mit unterschiedlich großen
JPG-Bildern erzielt werden. Sie werden
über VIs sichtbar gemacht und positioniert. So lassen sich GUI-Prototypen oder
ergonomische Grafikelemente mit gängigen Zeichnungsprogrammen entwerfen
und ins Zielsystem laden. Die Benutzereingaben werden in VI's ausgewertet und
als Events von der Programmlogik verarbeitet. Anschließend wird der Code generiert, welcher der Embedded CPU die gesamte Kontrolle über das GUI übergibt.
Als Interface dienen kompakte Color TFTs
mit Touchfunktionen (Bild 4). Die Bedienoberfläche kann parallel zur Hardware und
zur Prozesssoftware entwickelt werden.
Bild 2: Das Entwicklungssystem ZBrain ist eine
grafisch programmierbare Entwicklungs- und
Testumgebung mit skalierbarem Prozess I/O.
Zuletzt kann das Zbrain-Modul abgenommen
und im operationellen System eingesetzt werden.
Skalierbare Prozessorleistung
Bild 3: LabVIEW Blockdiagramme werden in
Echtzeitcode übersetzt, als Firmware ins Zielsystem geladen und dort live getestet.
Skalierbares Prozess I/O
Neben der Software ist das Prozess I/O
während der Entwicklung die zweite große Variable. Entweder verlangen Algorithmen nach neuen Inputs oder die Prozessanforderungen verändern sich. Mit
felderprobten Prozess I/O-Modulen, die
sich bedarfsabhängig als „Turm“ aufeinander stecken lassen, lässt sich das System jederzeit modifizieren und erweitern
(Bild 5). Die Embedded Hardware lässt sich
so in Tagen vom Lager zusammenstellen
und unterschiedlichsten Anforderungen
anpassen.
Die Low-Level Treiber sind vorhanden, die
Hardware ist damit sofort einsatzfähig
und kann mit der externen Welt, Analog-
62
, Digital- oder seriellem I/O, Encodern, Leistungsschaltern u. a. verbunden werden.
Intelligentes, dezentrales I/O lässt sich
über standardisierte Bussysteme wie SPI,
I2C, CAN , Ethernet ansprechen. Zusätzlich kann man auch direkt auf den CPU-Bus
zugreifen. Neue Funktionen lassen sich jederzeit zu kundenspezifischen I/O-Boards
aufbauen, vom Systemanbieter oder vom
Anwender selbst. Die Hardware bietet neben der Netzversorgung auch einen Batterieanschluss.
Ferner genießt der Entwickler den besonderen Vorteil, die Wahl der CPU-Plattform
ohne Einfluss auf die Software hinauszuzögern, da die Systemsprache LabVIEW
weitgehend plattformunabhängig ist und
die Hardwarefunktionen über High-Level
Funktionsblöcke angesprochen werden.
Bild 4: Interaktive grafische Bedienerschnittstellen (GUIs) werden am PC gestaltet und ins
Embedded Zielsystem geladen.
Sobald alle Varianten geprüft und damit die
Anforderungen an die Rechenleistung definiert sind, wird die passende CPU aus
der Blackfin Prozessorfamilie gewählt. Der
Blackfin ist ein Mikroprozessor, dessen
Core u. a. aus einem 32-Bit RISC-Prozessor und einem 16-bit Fixed Point DSP besteht. Der DSP-Teil ist besonders zur schnellen Abarbeitung von Algorithmen geeignet.
Trotzdem sind keine speziellen DSP-Kenntnisse erforderlich, da überlagerte Systemsoftware diese Aufgaben übernimmt.
Für einfache Systeme, z. B. mobile Handhelds, genügen meist stromsparende Singlecore Prozessoren mit entsprechender
Eingabeperipherie. Komplexe, besonders
rechenintensive Aufgaben können bei Bedarf auf mehrere Kerne (Multicore Prozessoren) verteilt werden. Bei umfassendem, mehrkanaligem Prozess I/O mit
paralleler Signalvorverarbeitung und Datastreaming bieten sich DSP-FPGA Lösungen an. Sind die Prototypen hinreichend getestet und abgenommen, ist der Weg frei
zum Serienprodukt.
( jj)
˘
Bild 5: Die standardisierte, modulare ZBrain
Hardware ist skalierbar, real-time fähig und
hat sehr geringen Stromverbrauch.
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elektronik industrie 8/9 - 2008
Literatur:Fachartikel
01.09.2008
9:47 Uhr
Seite 63
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˘ Werkstatt
˘ Messtechnik
˘ Auto-Zubehör
˘ Audio /
Video /
TV
˘ Bauelemente
˘ Sortimente
˘ Fundgrube
Katalog-Anforderung unter der
Telefon-Nummer (0 84 03) 9 20 9 20 oder über unseren Info DIRECT-Service.
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infoDIRECT 461ei0808
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Katalogbestellung
Der Anzeigenschluss für die Ausgabe 10/2008 der elektronik industrie ist der 18.09.08.
Ihre Ansprechpartnerin: Britta Dolch, Telefon 06 221/489-363, E-Mail: [email protected]
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elektronik industrie 8/9 - 2008
63
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HTT.qxp:High Tech Toys
01.09.2008
9:51 Uhr
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HIGH TECH TOYS – WAS ENTWICKLER AUCH INTERESSIERT !
Meteotronic Pro und METE-ON7: Wetter Info Center zeigen lokale Wettervorschau
Wird morgen die
Sonne scheinen?
Die Funkwetterstationen Meteotronic Pro bzw. METE-ON7 sind Vertreter einer neuen Generation Wetterstationen, basierend auf der Meteotime-Technik. Sie beziehen
Informationen über das lokale Wetter für 90 Regionen Zentral-Europas über die
Zeitzeichensender DCF77 bzw. HBG und bieten zusätzlich die Vorteile einer Funkuhr.
Bild 1
Wer eine gezielte Wettervorhersage für
seine Region erhalten möchte, ist nicht
alleine auf die in elektronik industrie
6-2008 auf diesen Seiten vorgestellte
WD4000 angewiesen, die ihre Informationen (WETTERdirekt-Daten) über das
Pagernetz bei 466,23 MHz erhält.
Denn bereits seit dem 22. November
2006 gibt es DCF77 (Deutschland) und
HBG (Schweiz) gesteuerte Wetterstationen, bei denen die bislang nur für Sonderzwecke genutzten Bits der Sekunden
* Das erste und achte Bit ist vorgesehen
für die Bevölkerungswarnung
in Deutschland über den DCF77
(anstelle Sirenenalarm)
1-14 des Zeitzeichen Telegramms jetzt
zur Übermittlung lokaler Wettervorhersagen verwendet werden (Bild 1, siehe
auch Fußnote*).
Die in Bild 2 gezeigte Meteotronic Pro
von TFA ist eine solche Wetterstation.
Am Beispiel der etwas aufwändigeren
METE-ON7 (Bild 3) erläutern wir das
Elektronik-Konzept (Bild 4), durch welches professionelle 4-Tages Prognosen
für 60 Regionen und 2-Tages Prognosen
für weitere 30 Regionen Zentraleuropas
(Bild 6) empfangen werden können.
Das DCF77- oder HBG-Signal wird von
der Ferritantenne aufgenommen und
im hochempfindlichen (typ. 0,3 μVrms)
Bild 2
Time-Code Empfänger-IC UE6015 von
HKW verstärkt und demoduliert. Durch
die Verwendung zweier Filterquarze) bei
75 und 77,5 kHz kann der Empfangsteil
beide Zeitzeichensender empfangen.
Am Datenausgang des AGC-gesteuerten
Empfänger-ICs steht das demodulierte
Timecodesignal mit CMOS-Pegel zur
Verfügung, zusätzlich gibt es einen Ausgang für die FSI-Indikation (Feldstärkeanzeige: 0,1 μA ... 10 μA entsprechend
einem Eingangssignal 0,3 μV … 30 mV).
Das Timecodesignal gelangt zum 4-BitMikrocontroller der 63er-Familie von
Seiko-Epson. Er hält 12 KByte an Programmcode plus 2 KByte im RAM, sammelt die blau gekennzeichneten Wettertelegrammbits über 3 Minuten (siehe
Bild 1) und schickt die Datenpakete zum
Dechiffrier-IC HKW581, ebenfalls von
HKW. Dieser schickt die dechiffrierten
Informationen in Form eines Datenstrings von 22 Bit zurück an den μC, der
diese weiter verarbeitet und über die
kundenspezifische Grafik-LCD (HTNTechnologie) zur Anzeige bringt. Die ausgewerteten Empfangsdaten werden im
64 KByte EEPROM abgelegt und täglich
mit den neuen Prognosedaten (4 KByte)
überschrieben. Das EEPROM enthält
auch Städteliste, Meldungsliste, Sprachvarianten usw. An jedem Empfangsort
˘ AUTOR
Siegfried W. Best,
Redaktion
elektronik industrie
64
elektronik industrie 8/9 - 2008
HTT.qxp:High Tech Toys
01.09.2008
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˘
Wetterstation Meteotronic Pro
www.elektronik-industrie.de
infoDIRECT 400ei0808
˘ Link zu www.wettershop.de
Bild 5
˘
Wetterstation METE-ON7
www.elektronik-industrie.de
infoDIRECT 407ei0808
˘ Link zu www.meteotime.com
bzw. www.conrad.de
˘
Bild 3
infoDIRECT
409ei0608
www.elektronik-industrie.de
˘ Link zu pdf Wetterdatenbeschreibung des Systems Meteotime
hat der Nutzer damit Zugriff auf das
Wetter von Zentraleuropa. Die Meteotronic Pro hat keinen EEPROM, bei ihr
wird das interne RAM des μC für das
Zwischenspeichern eines reduzierten Datensatzes verwendet. Für den Empfang
der Signale des Außenfühlers für Temperatur und Feuchte (Bild 5, nur bei der
METE-ON7) ist ein diskret aufgebautes
433,93 MHz Superregenerativ-Empfangsmodul vorgesehen. Sie werden ebenfalls
über den LCD-Treiber des μC zur
Anzeige gebracht.
Die Bedienung beider
Wetterstationen ist recht
einfach. Der Empfang der
Wetterdaten beginnt bei
der Meteotronic Pro und
der METE-ON7 sofort
nach Einlegen der BatteBild 4: METE-ON 7 – bestückte Leiterplatte
(U6)
4-Bit Mikrocontroller
63-Familie mit 16 KSpeicher SEIKO EPSON, mit LCD-Treiber
32 kHz Takt
Quarzfilter
für 75 kHz
und 77,5 kHz
rien und nach erfolgreicher Synchronisation zum Zeitzeichensender (Zeit + Datum eingelesen). Bis alle Daten empfangen sind, benötigen die Geräte maximal
24 h. Die nacheinander, im 3h-Zyklus
eingelesenen Daten für die ausgewählte
Region werden aber nach und nach, sobald empfangen, in der Anzeige dargestellt. Gesendet werden die Daten der
4-Tages-Prognose-Regionen für den aktuellen Tag zwischen 22 und 3:39 Uhr
UTC, für den folgenden Tag zwischen 4
und 9:59, den danach folgenden Tag
zwischen 10 und 15:59 und den darauf folgenden Tag zwischen 16 und
18:59 Uhr; zwischen 19 und 21:59 erfolgt die 2-Tages-Prognose für die 30 Zusatzregionen. Für die Wetterstationen
(auch Meteo Centre genannt) werden
die Wetterdaten der Firma Meteo Time
Antenne für 75 kHz
(HBG) und 77,5 kHz
˘
Empfänger-IC UE6015 und
Dechiffrier-IC HKW581
www.elektronik-industrie.de
infoDIRECT 451ei0808
˘ Link zu HKW
GmbH übertragen. Die bisherigen Informationen des DCF77Protokolls sind unverändert.
Die Nutzung der DCF77 bzw.
HBG gesteuerten Wetterstationen mit den Daten von Meteo
Time ist kostenfrei, die Funkwetterstation Meteotronic Pro
von TFA wird über www.
wettershop.de ab 60,95 € angeboten. Die Funkwetterstation
METE-ON7 wird von irox,
Meteotime und conrad im Bereich 70 bis 120 € angeboten.
Bild 6
Dual-Band-Empfangsmodul für ZeitzeichenSignal DCF77 und HBG
(EmpfängerIC UE6015)
(U2) DechiffrierIC HKW581
Antenne 433 MHz
Empfangsmodul
433 MHz für
Kommunikation
mit Außen-Sensor
SuperregenerativEmpfänger, diskret
aufgebaut
digitaler
Temperatur- und
Feuchte-Sensor Sensirion
SHT01L
elektronik industrie 8/9 - 2008
akustischer
Signalgeber
(U4) Speicher-Baustein
EEPROM 64 KByte
65
Impressum:Seite 84
01.09.2008
10:25 Uhr
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IMPRESSUM
www.elektronik-industrie.de
SERVICEwww.all-electronics.de
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39. Jahrgang
ISSN 0174-5522
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Firmenverzeichnis
A Acam-messelectronic,
Stutensee-Blankenloch
55
Adaptronic Prüftechnik GmbH,
Wertheim
22
Agilent Technologies,
Agilent Technologies
16, 48
Andus Electronic GmbH, Berlin 17
AUTRONIC, Sachsenheim
29
B Bal Seal Vertrieb Deutschland,
Bocholt
14
Beta Layout, Aarbergen
61
C CalPlus GmbH, Berlin
55
CC&I GmbH, Gauting
60
Channel, Esslingen
3
ContiTech Luftfedersysteme
GmbH, Hannover
19
COSMIC Software GmbH,
Stuttgart
46, 47
D dataTec, Reutlingen
49, 56
Decision Computer, Lienen
63
Digi-Key Corporation,
USA-Thief River Falls
8, 9, 40
E EAO Lumitas GmbH, Essen
27
ELMA Electronic AG, Wetzikon 12
Elsevier GmbH, München
63
EMCC DR. Rasek,
Ebermannstadt
13
EPCOS AG, München
16
66
Redaktion / Anzeige
F
G
H
I
Esterel Technologies GmbH,
Riemerling
24
Framos Electronic Vertriebs GmbH,
Pullach
63
GEMAC Gesellschaft für
Mikroelektronikanwendung
Chemnitz mbH, Chemnitz
11
GlobTek, USA-Northvale
27
Glyn, Idstein
12
Goldammer, Wolfsburg
54
Harting KGaA, Espelkamp
28
Hilscher, Hattersheim 6, 7, 43, 45
Hirschmann Automation and Control GmbH, Neckartenzlingen 19
HKW-Elektronik GmbH,
Seebach
64
hse-electronic, Kiel
47
HTV Halbleiter-Test- und
Vertriebs GmbH, Bensheim
7
HY-LINE Power Components,
Unterhaching
33
Hypertac GmbH, Deggendorf 19
IC-Haus, Bodenheim
41
Interfleet Technology GmbH,
Köln
33
International Rectifier GmbH,
Neu-Isenburg
10
Intersil GmbH, USA-Milpitas
42
L LeCroy Europe GmbH,
Heidelberg
55, 57
LEM SA, CH-Genf
25
LEONI Studer AG, CH-Däniken 19
Liebherr-International,
Biberach/Riß
51
M Meilhaus Electronic GmbH,
Puchheim
50
MEN Mikro Elektronik GmbH,
Nürnberg
21
Messe München,
München
11, 13, 14
MF Instruments,
Albstadt-Tailfingen
53
Microchip GmbH, Ismaning
45
Microchip Technology,
GB-Wokingham. RG41 5TU 39
Mitsubishi Electric Europe B.V,
Ratingen
17
N NATIONAL INSTRUMENTS,
München
52
P Panasonic Electric Works,
Holzkirchen
10
Pewa Messtechnik, Schwerte 53
PHOENIX TESTLAB GmbH,
Blomberg
31
Pollin, Pförring
63
Prosilica Inc., CAN-Burnaby, B.C. 17
R Rauscher GmbH, Olching
17
Reinhardt, Diessen
61
Renesas Technology Europe GmbH,
Ratingen
12, 47
Rittal GmbH & Co.KG, Herborn 34
ROHM Electronics, Willich 15, 45
RUTRONIK, Ispringen/Pforzheim 5
S SCHALTBAU GmbH, München 33
Schmid Engineering AG,
CH-Münchwilen
60
setron, Braunschweig
17
Siemens AG, Braunschweig
24
SOURIAU Germany GmbH,
Wuppertal
27
Spectra Computersysteme,
Leinfelden-Echterdingen
35
SYKO Gesellschaft für Leistungselektronik mbH, Mainhausen 19
T Taskit Rechnertechnik GmbH,
Berlin
6
Tektronix GmbH, Köln
55
Texas Instruments Deutschland,
Freising
15
Trenew Electronic AG, CH-Rüti 19
V Vieweg+Teubner Verlag,
Wiesbaden
63
W WAGO Kontakttechnik, Minden 27
X Xilinx, München
59
elektronik industrie 8/9 - 2008
Aus medizinischer Sicht betrachtet
Eine Veranstaltung der Hüthig Elektronik Medien Gruppe
Einladung zum Forum “Medical Electronics” auf der electronica 2008
Neue, erfolgreiche Diagnose- und Therapiesysteme dank moderner elektronischer Bauelemente. Ferngesteuerte Operationen dank Netzwerktechnologien in der Telemedizin. All das gibt Anlass zur Austragung
des Forums „Medical Electronics“ am 11. November auf der electronica 2008. Das Forum am ersten Messetag wird aus englischsprachigen Vorträgen und einer anschließenden Podiumsdiskussion bestehen.
Hierzu möchten wir Sie, als Leser der elektronik industrie, herzlich einladen.
Am Forum werden weltweit führende Unternehmen der Medizinelektronik, wie Texas Instruments, Analog
Devices und STMicroelectronics teilnehmen. Des Weiteren werden bedeutende Medizingerätehersteller
über die heutigen und zukünftigen Anforderungen an elektronische Bauelemente referieren und in einer
Podiumsdiskussion mit allen Vortragenden zusammenfinden, um das Programm abzurunden.
Wir freuen uns, Sie auf der electronica 2008 persönlich begrüßen zu dürfen!
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2008
3
2008
4
2008
SDR microtelecom Perseus: Revolution
für den KW-Empfang
BlueCore Player: Bluetooth fähiger
MP3 Player
Energy Logger 3500: EnergiekostenMessgerät
5
2008
6
2008
7
2008
Battwatch 2000: Frühwarnsystem wacht über
Autobatterien
WD4000: Funkwetterstation zeigt lokale
Wettervorschau
IQ Helm: Football-Helm zählt Anzahl und
Härte der Einschläge
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Um die schönsten Momente im Leben festzuhalten! MiniDV Camcorder NV-GS90
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1-2
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Name, Vorname
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