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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 14,00 € unverbindliche Preisempfehlung D 19067 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 ...??? das PHILIPS Heimkino-System HTS6100. Und genau das ist mein Problem – Ich habe noch gar keinen! Geben Sie mir einen Namen: www.all-electronics.de/ameise Mit Ambisound, 5.1, DVD-Player, HDMI, USB. Hüthig GmbH Im Weiher 10 69121 Heidelberg 035_EI_38_00000.indd 1 1 all_electronics_Name.indd ll l i N i dd Tel. 0 62 21/489-402 Fax: 0 62 21/489-482 www.all-electronics.de 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] 쑺 10 Jahre Erfahrungsvorsprung 쑺 Grenzenlos neue Designs 쑺 Perfektes Preis-/ Leistungsverhältnis 쑺 Anwendungsnahe Produkte 쑺 Robust und verschleißfrei 쑺 Einfaches und schnelles Design-In Channel Microelectronic GmbH Alleenstr. 29 / 3 73730 Esslingen Tel.: 0711 / 93 07 21 30 Fax: 0711 / 93 07 21 40 http://www.channel-microelectronic.de [email protected] 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 ˙ infoDIRECT Mehr Informationen zu einem Thema? Ganz einfach zu www.elektronik-industrie.de gehen und die infoDIRECT Adresse eingeben. MESSTECHNIK 48 Dem Störer mit HandheldSpektrumanalysatoren auf der Spur 52 NI Week 2008: Singleboard-RIO, Wireless und LabVIEW 8.6 56 1.2008 14.1 uns vom 11.– Besuchen Sie 59 .1 d A5 Halle A5 – Stan Moderne Oszilloskoplösungen PROGRAMMIERBARE LOGIK 60 Rapid Prototyping mit dem Zbrain-System SERVICE branchenorientierte applikationen für elektronik-entwickler 39. JAHRGANG 14,00 € unverbindliche Preisempfehlung 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 www.productronic.de 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 ÿ8 SPEZIAL-HEFT DIENSTLEISTUNGEN Mit der neuen R32C/1xx Serie in die low cost, high performance 32bit Welt einsteigen. ∙ 32-bit CISC CPU mit 50MHz @ 3.0 bis 5.5V ∙ Bis 1MB Flash und bis zu 63kB RAM ∙ 4GB address range ∙ 32-bit barrel shifter ∙ 32-bit multiplier 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. Consult | Components | Logistics | Support elektronik industrie 8/9 - 2008 5 Tel: 07231 801 630 www.rutronik.com 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 infoDIRECT403ei0808 netX 50 netX 50 – networX on Chip 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 024_EI_38_52981.indd 1 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) infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 418ei0808 ˘ Direktlink zu HTV netX – The future of communication netX on Chip netX 5 netX 50 netX 100 netX 500 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) www.hilscher.com 024_EI_38_52981.indd 1 [email protected] 21.08.2008 17:21:09 Uhr 017_EI_38_51134.indd 1 14.08.2008 16:32:00 Uhr 017_EI_38_51134.indd 1 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 452ei0808 ˘ Direktlink zur Marktübersicht Passt nicht? Angebot erweitert POL-Reglerfamilie für den Einsatz im Konsumerbereich Irgendwas von irgendwem ist irgendwie nicht passend. Kfz-Relais von Panasonic Electric Works 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. CM-Relais CP-Relais CB-Relais Sprechen Sie uns an. (OTLINE Panasonic Electric Works Deutschland GmbH 4ELs&AX [email protected] www.panasonic-electric-works.de 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 425ei0808 ˘ Direktlink zu International Rectifier ns: Sie u chen n e h n c Besu nica / Mü # ro t D c N e l A E 3T # E (ALL 10 elektronik industrie 8/9 - 2008 013_E 013_EI e08 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 infoDIRECT404ei0808 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] th ssnc of lctronics componnts.systms.automotiv.mbddd.wirlss.micronano-systms. 013_EI_38_54079.indd e08 08 El EleInd I d 210 210x146 146 ess1 D iindd dd 1 06.08.2008 18 06 2008 16:33:54 8 8:40:07 40 07 Uh Uhr 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 the essence of electronics 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. Besuchen Sie auch die Parallelveranstaltung 013_EI_38_54079.indd e08 08 El EleInd I d 210 210x146 146 ess1 D iindd dd 2 www.hybridica.de components | systems | applications 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 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 infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 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 www.rohmeurope.com 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 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zur Kamera-Übersicht 17 LTM80xx Serie: Optimal für hohe Eingangsspannungen setron GmbH Friedrich-Seele-Straße 3a 38122 Braunschweig Tel: +49 531 8098-0 [email protected] 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) ˘ infoDIRECT 505ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 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 Deutschlands Entwickler - freut Euch auf den 14.10.2008! erfolgsmedien für experten Hüthig GmbH Im Weiher 10 D-69121 Heidelberg Appl_guide_210x297.indd Appl guide 210x297.indd1 1 033_EI_38_00000.indd Tel.: 0 62 21/489-363 Fax: 0 62 21/489-482 www.all-electronics.de 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 s n 2 tra 0. 5 no 1 In lle 11 d Ha tan S 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. • Nur halb so groß und halb so schwer • Sparsam - 5-mal niedriger Verbrauch • Anpassungsfähig – 750, 1500, 3000 V • Hochgenau • Hohe Bandbreite – kurze Ansprechzeit • Zuverlässig • Hohe Isolierung • Entwickelt nach dem IRIS-Standard www.lem.com 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) ˘ infoDIRECT 509ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ 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. ˘ infoDIRECT 518ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Souriau 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. ˘ infoDIRECT 519ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu EAO Lumitas Jetzt steckbar 3,5 mm breite Reihenklemmen 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. ˘ infoDIRECT 523ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Wago Kontakttechnik 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. D C / D C - WA N D L E R für Transportation Systems, automotive Anwendungen und mehr. + Erweiterter Temperaturbereich von -40 bis +85°C + Weiter Eingangsspannungsbereich bis 11:1 + Isolationsfestigkeit bis 3kVeff + Hohe Leistungsdichte + Mit Temperaturüberwachung, Inhibit, Power Good, Power Fail, Sense, … + Integrierte Ein- und Ausgangsfilter + Standard- und kundenspezifische Lösungen UNSERE STÄRKE – GROSSE AUSWAHL AN MONTAGEVARIANTEN bis 200W für Leiterplatten bis 160W für Tragschienen 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. bis 300W zum Anflanschen bis 300W für 19" Einschub RUFEN SIE AN ODER 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- ˘ BESUCHEN SIE UNS IM INTERNET! AUTRONIC Steuer- und Regeltechnik GmbH Postfach 1280 • D-74338 Sachsenheim Tel. +49 (0)7147/24-200 Fax +49 (0)7147/24-252 http://www.autronic.de e-mail: [email protected] 29 4_EI_16_53147.indd 1 05.03.2008 14:58:23 Uh 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) ˘ infoDIRECT 508ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Harting 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) ˘ infoDIRECT 507ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de SchnittstellenKoppler IsoLoop ® Magneto-Resistive Technologie 522ei0908 ˘ Direktlink zu Schaltbau 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de • RS 422, RS 485, USB • schnell (bis 110 Mbd) und temperaturstabil IL3522 HY-LINE Power Components Inselkammerstr. 10 · D-82008 Unterhaching Tel.: 089/614 503-10 · eMail: [email protected] 521ei0908 artpool.de / A10205 ˘ Direktlink zu Interfleet Technology elektronik industrie 8/9 - 2008 Schweiz: Gründenstr. 82 · CH-8247 Flurlingen Tel.: 052 647 42 00 · eMail: [email protected] www.hy-line.de/isoloop 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 8:56 Uhr Seite 35 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 elektronik industrie 8/9 - 2008 Mini-ITX Maxi-Auswahl Mehr als 50 Typen sofort lieferbar: • Für Intel Core 2 Quad / Duo und Core Duo / Solo • Für Pentium D, Pentium 4, Pentium M, Celeron M • Mit ATOM, VIA, AMD, Geode und Transmeta • Für industrielle und multimediale Anwendungen • Leistungsstark, robust und langzeitverfügbar www.spectra.de/mini-itx Halle 7 Stand 420 Spectra Computersysteme GmbH Humboldtstraße 36 D-70771 Leinfelden-Echterdingen Telefon +49 (0) 7 11 - 9 02 97 - 0 E-Mail [email protected] Internet www.spectra.de CH: A: www.spectra.ch www.spectra-austria.at 506:Fachartikel 01.09.2008 8:56 Uhr Seite 36 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) ˘ infoDIRECT 506ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Rittal elektronik industrie 8/9 - 2008 300:Fachartikel 01.09.2008 8:59 Uhr Seite 37 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 01.09.2008 8:59 Uhr Seite 38 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 011_E 011_EI 300:Fachartikel 01.09.2008 8:59 Uhr Seite 39 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 erfahren Sie mehr über die Aktivitäten der südafrikanischen Unternehmen im Bereich des Hardware/Software-Systemdesigns sowie auf dem Sektor Auftragsfertigung. ˘ infoDIRECT 300ei0808 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu SAVANT und DTI mit Kontakt zu den erwähnten Firmen Feldorientierte Motorregelung ohne Sensor Verbessern Sie Ihre Motorregelung durch FOC PACKEN SIE´S AN... • • • • Erhöhung der Energieeffizienz • Keine teuren Sensoren • Störspannungsunterdrückung • Dynamikverlauf verbessern Der Preis ist kein Hinderungsgrund mehr für die feldorientierte Regelung. Es steht das industrieweit größte Angebot an digitalen Signalcontrollern zur Verfügung. Microchip bietet eine Reihe von kostengünstigen Entwicklungswerkzeugen, kostenlosen Software-Bibliotheken und anderen Entwicklungshilfen für feldorientierte Regelungen von PMSM- und ACIM-Motoren an. • Holen Sie sich die KOSTENLOSEN MOTOR CONTROL SOFTWARE-BIBLIOTHEKEN von unserer Homepage – einschließlich der FOC software für sensorlose PMSM oder ACIM als auch der On-Chip-Algorithmen für die Leistungsfaktorkorrektur. Fordern Sie KOSTENLOSE MUSTER der speziellen dsPIC® digitalen Signalcontroller für die Motorregelung an. Informieren Sie sich auf unserer Webseite über SPEZIELLE ANGEBOTE ZUR MOTORREGELUNG! UMFASSENDE TECHNISCHE HILFE – 24 STUNDEN AM TAG - zusätzlich Web-Seminare, Applikationsnoten und technische Schulungen. Besuchen Sie www.microchip.com/DSCMotor noch heute! www.microchip.com Die Namen und Logos Microchip und dsPIC sind eingetragene Warenzeichen der Microchip Technology Incorporated in den USA und anderen Ländern. Alle anderen Warenzeichen und eingetragenen Warenzeichen sind Eigentum der jeweiligen Besitzer. © 2008 Microchip Technology Inc. Alle Rechte vorbehalten. ME192Ger/03.08 011_EI_38_54900.indd 1 04.08.2008 14:38:48 Uhr 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 01.09.2008 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 009_EI_38_54605.indd 1 < 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. (sb) ˘ infoDIRECT 421ei0808 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Digi-Key 22.07.2008 16:23:46 Uhr 512:Fachartikel 01.09.2008 11:19 Uhr Seite 42 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) www.hilscher.com 024_EI_38_52981.indd 1 [email protected] 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 infoDIRECT 512ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de ˘ ˘ 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 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) www.hilscher.com 024_EI_38_52981.indd 1 [email protected] 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de ˘ 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 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 dBm@RBW = 100 Hz CDMA 1,25 MHz – 60 bis – 100 dBm – 161 dBm/Hz – 141 dBm@RBW = 100 Hz WCDMA 3,75 MHz – 60 bis – 100 dBm – 166 dBm/Hz – 146 dBm@RBW = 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. infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 528ei0908 ˘ Direktlink zu Meilhaus Electronic elektronik industrie 8/9 - 2008 -mY\UZLYL)LYLPJOL3\M[MHOY[0UK\Z[YPL\UK=LYRLOYZ[LJOUPRZ\JOLU^PYQL^LPSZLPULU 7YVQLR[SLP[LYT^ ,FOO[JGGFSO-&(PEFS *ISF"VGHBCFO q 5FDIOJTDIF1SPKFLUMFJUVOHGáSEJF&OUXJDLMVOHWPOFMFLUSPOJTDIFO4UFVFSVOHT SFDIOFSOVOE-FJTUVOHTFMFLUSPOJLGáSFMFLUSPNPUPSJTDIF"OUSJFCF .JUJISFS[FOUSBMFO&OUXJDLMVOHT VOE'FSUJHVOHTLPNQFUFO[QSPEV[JFSU EJF-JFCIFSS&MFLUSPOJL(NC) #BVHSVQQFOVOE(FSUFBVTEFN #FSFJDI&MFLUSPOJL)BSEXBSFGSEJF HFTBNUF'JSNFOHSVQQF-JFCIFSS XJFBVDIGSFYUFSOF,VOEFO q 4DIOJUUTUFMMF[VN,VOEFOJOBMMFOUFDIOJTDIFO"OHFMFHFOIFJUFO q &STUFMMVOHEFSUFDIOJTDIFO4QF[JLBUJPO q ,PTUFOVOE"VGXBOETFSNJUUMVOHFO q 7FSBOUXPSUVOHGáSEJF&JOIBMUVOHEFS&OUXJDLMVOHTLPTUFO q ,PPSEJOBUJPOEFS[VHFPSEOFUFO3FTTPVSDFOJOEFS&MFLUSPOJLFOUXJDLMVOH TPXJFJOEFS%VSDIGáISVOHWPO&OUXJDLMVOHTVOE;VMBTTVOHTUFTUT q &STUFMMVOHEFS1SPKFLUQMBOVOHTEPLVNFOUBUJPO *IS1SPlM q "CHFTDIMPTTFOFT4UVEJVN56')#" EFS'BDISJDIUVOH&MFLUSPOJL /BDISJDIUFOUFDIOJL1IZTJLBMJTDIF5FDIOJLPEFS"MMHFNFJOF&MFLUSPUFDIOJL q .FISKËISJHF&SGBISVOHJO-FJUVOHVOE%VSDIGáISVOHWPO&OUXJDLMVOHTQSPKFLUFO q 'VOEJFSUF,FOOUOJTTFJOBOBMPHFSVOEEJHJUBMFS4DIBMUVOHTUFDIOJL q 5FDIOJTDIFT&OHMJTDIWFSIBOEMVOHTTJDIFS q "VTHFQSËHUFLPNNVOJLBUJWF'ËIJHLFJUFO q 4FMCTUTUËOEJHLFJUVOETZTUFNBUJTDIF"SCFJUTXFJTF A\Y=LYZ[jYR\UN\UZLYLZ;LHTZPUKLY,U[^PJRS\UNZ\JOLU^PY:PLHSZ ,U[^PJRS\UNZPUNLUPL\YT^ 3LPZ[\UNZLSLR[YVUPR ,FOO[JGGFS-&( *ISF"VGHBCFO q &OUXJDLMVOHWPO,PNQPOFOUFOEFS"OUSJFCTUFDIOJL-FJTUVOHTFMFLUSPOJL GáSEJF-JFCIFSS1SPEVLUFJOEFO#FSFJDIFO"WJPOJLVOE*OEVTUSJF q 4JNVMBUJPO"OBMZTF5FTUTPXJFEJF%PLVNFOUBUJPOEFT%FTJHOT *IS1SPlM q "CHFTDIMPTTFOFT*OHFOJFVSTUVEJVN56')#" &MFLUSPOJL&MFLUSPUFDIOJL -JFCIFSS&MFLUSPOJL(NC) 1FUFS%PSOJFS4USBF -JOEBV 'SBO[4DINJEU 1FSTPOBMMFJUVOH 5FM +PCQPSUBMXXXMJFCIFSSDPNKPCT 008_EI_38_54663.indd 1 q ,FOOUOJTTFVOE&SGBISVOHJOEFS"VTMFHVOHWPO-FJTUVOHTFMFLUSPOJL q ,FOOUOJTTFJOEFS/VU[VOHWPONPEFSOFO1$5PPMTVOE.FTTNJUUFMO q (VUF&OHMJTDILFOOUOJTTFJO8PSUVOE4DISJGU q &OHBHFNFOUVOE5FBNGËIJHLFJU 8JSCJFUFOFJOFBOTQSVDITWPMMF5ËUJHLFJUFJOFOTJDIFSFO"SCFJUTQMBU[JOFJOFS FSGPMHSFJDIFO'JSNFOHSVQQFVOEFJOFMFJTUVOHTHFSFDIUF7FSHáUVOH 4FOEFO4JFVOTCJUUF*ISFBVTTBHFGËIJHFO#FXFSCVOHTVOUFSMBHFOPEFSOVU[FO 4JFEJF.ÛHMJDILFJU[VS0OMJOF#FXFSCVOHVOUFSEFSKFXFJMJHFO,FOO[JGGFS 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: Süd: K&S Elektronik GmbH 09130 Chemnitz 038_EI_38_52481.indd 1 Nord / West: MB electronic GmbH 78073 Bad Dürrheim PEWA Messtechnik GmbH Weidenweg 21 58239 Schwerte Tel.: 02304-96109- 0 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. ˘ infoDIRECT 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 elektronik industrie 8/9 - 2008 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 Tel. 0 62 21-8 27 00 | www.lecroy.de elektronik industrie 8/9 - 2008 037_EI_38_54979.indd 1 27.08.2008 16:46:11 Uhr 500:Fachartikel 01.09.2008 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) ˘ infoDIRECT 500ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu Datatec elektronik industrie 8/9 - 2008 Sparen Sie bis zu 50% Kosten ein Die Bausteine der Xilinx-Spartan-3-Generation sind die einzige Low-Cost-FPGA-Familie die Ihre Gesamtkosten um die Hälfte reduziert… das können wir beweisen! Wir bieten die breiteste Palette an Bausteinen, die umfangreichste IP-Bibliothek (8x größer als die des Wettbewerbs), eine riesige Auswahl an Entwicklungs-Boards – und wir haben die Notwendigkeit für externe Komponenten minimiert. Laden Sie noch heute unter www.xilinx.com/spartan Ihre kostenlosen ISE WebPack-Entwicklungswerkzeuge herunter und starten sie damit Ihr Spartan-3-Design. 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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 Bergstr. 33 D-86911 Diessen Tel. 08196 934100 Fax 08196 7005 E-Mail: [email protected] http://www.reinhardt-testsystem.de 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. ˘ REINHARDT System- und Messelectronic GmbH elektronik industrie 8/9 - 2008 3_EI_16_51582-AK2.indd 1 29.02.2008 9:43:40 Uh 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. infoDIRECT 501ei0908 www.elektronik-industrie.de ˘ Link zu CC&I Computer Communication & Interface GmbH ˘ Link zu Schmid Engineering AG elektronik industrie 8/9 - 2008 Literatur:Fachartikel 01.09.2008 9:47 Uhr Seite 63 < LITERATUR World Class Design Framos Buch Analog Circuits von Robert A. Pease Imaging Forum Das rund 440 Seiten zählende Buch des Analog-Papstes Robert A. Pease zeigt einen von ihm ausgewählten Inhalt. In 18 Kapiteln werden er probte Best Design Practices für OpAmps, Feedback Loops und alle Typen an Filtern vorgestellt. Die Design-Konzepte umfassen eine Übersicht über alle Rückkopplungssysteme, Stromrückkopplungs-Verstärker, den perfekten OpAmp, Tief- und Hochpassfilter sowie Schnitt- stellen zwischen Analog und Digital. Ein sehr empfehlenswertes Buch, das alle Ansprüche ernsthafter Analogentwickler bei ihrer täglichen Arbeit erfüllt. Es eignet sich ebenso als Lehrbuch für Studenten der Elektronik. World Class Design, Analog Circuits von Robert A. Pease, Elsevier 2008, 440 S., zahlr. Abb. ISBN 978-0-7506-8627-3 29,95 € Das rund 240 Seiten starke Buch Imaging Forum ist eine Zusammenfassung aktualisierter Vorträge der Framos-Foren aus den Jahren 1993 bis 2005. In vier Kapiteln berichtet es über: 1) CCD-Bildsensoren 2) CMOS-Bildsensoren 3) Kamerasysteme 4) Optik&Bildverarbeitung Das Buch verschafft dem Leser einen Überblick über die Technik, zeigt Aspekte zur Auswahl von Komponenten, vergleicht CMOS und CCD, geht auf komplette Ka- merasysteme ein usw. Mit diesem Werk kann man sich in die wesentlichen Belange von Bildsensoren, Kamerasystemen und der Bildverarbeitung einlesen. Über ein ausführliches Stichwortverzeichnis gelangt der Leser schnell zu seinem Thema. Das hilfreiche Buch wir von der Framos GmbH kostenlos abgegeben und kann per E-Mail an [email protected] bestellt werden. Der neue Pollin-Katalog ˘ infoDIRECT www.elektronik-industrie.de 414ei0808 ˘ Direktlink zu Elsevier Analoge und digitale Nachrichtenübertragung Das umfassende Lehrwerk Nachrichtenübertragung gliedert sich in vier Teile. Beginnend mit Grundlagen der Systemtheorie deterministischer und stochastischer Sig nale sowie einigen grundsätzlichen Eigenschaften von Übertragungskanälen widmet sich der zweite Teil der klassischen Analogübertragung. Teil 3 behandelt ausschließlich die neueren digitalen Modulationsverfahren. Für die vierte Auflage wurden folgende Ergänzungen im Buch vor- ˘ genommen: MIMOSysteme, Herleitung und Analyse, adaptive Leistungsanpassung am Sender, Waterfilling, Erweiterungen zur Kanalschätzung, OFDM und Single Carrier. Herausgegeben von Martin Bossert und Norbert Fliege, Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 4., neu bearb. und erg. Auflage 2008.XVI, 845 Seiten. Mit 468 Abb., davon 6 in Farbe u. 35 Tab. Broschur. EUR 59,90 ISBN 978-3-8351-0179-1 infoDIRECT www.elektronik-industrie.de ˘ Direktlink zu Vieweg+Teubner Verlag 422ei0808 „Sonderliste 3/2008“ ist da Entdecken Sie die sensationell günstige Bezugsquelle für Elektronik, Technik und Sonderposten zu Superpreisen. Elektronik, Technik und Sonderposten in 1A-Qualität – dafür steht das Spezial-Versandhaus Pollin Electronic. Die druckfrische „Sonderliste“ – der dreimal im Jahr erscheinende Katalog – hat wieder an Umfang zugenommen. Auf über 320 Seiten findet der Entwickler, der Hobby-Bastler und Heimwerker alles, was das Herz begehrt. Zahlreiche Schnäppchen aus den verschiedensten Bereichen sind typisch für Pollin: ˘ Computertechnik ˘ Kommunikationstechnik ˘ Stromversorgung ˘ Antennentechnik ˘ Lichttechnik ˘ Haustechnik ˘ Motoren / Pumpen ˘ 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. ˘ infoDIRECT 461ei0808 ˘ Link zur 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] 8_EI_06_45423.indd 1 elektronik industrie 8/9 - 2008 63 09.01.2007 17:52:00 Uh HTT.qxp:High Tech Toys 01.09.2008 9:51 Uhr Seite 64 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 9:51 Uhr Seite 65 ˘ 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 Seite 66 IMPRESSUM www.elektronik-industrie.de SERVICEwww.all-electronics.de > 39. Jahrgang ISSN 0174-5522 erfolgsmedien für experten REDAKTION Dipl.-Ing. Siegfried W. Best, Chefredakteur (sb) (v.i.S.d.P.), (Analog/Mixed-Signal ICs, Diskrete HL, Optoelektronik, Mikrowellen- und passive BE, EMV), Tel: 06221/489-240, Fax: 06221/489-482, E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Hans Jaschinski, stellv. Chefredakteur (jj), (Messtechnik, Stromversorgung, Elektromechanik, CAD/CAE, Sensoren, Boards, Betriebssysteme), Tel: 06221/489-260 oder 089/78018827, E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Alfred Vollmer, Redakteur (av), (μP/μC, Speicher, Leistungselektronik, Programmierbare Logik), Tel: 089/60668579, E-Mail: [email protected] Abonnement-Service: *Tel: 0180/3673124, Fax: 0180/3673126 E-Mail: [email protected] Leser-Service: *Tel: 0180/3673124, Fax: 0180/3673126 E-Mail: [email protected] *9 Cent je Minute aus dem deutschen Festnetz (abweichende Mobilfunktarife möglich) Leitung Herstellung: Horst Althammer Art Director: Jürgen Claus Layout und Druckvorstufe: JournalMedia GmbH, Gruber Straße 46b, 85586 Poing Druck: CyPress GmbH, Max-Planck-Str. 13, 97204 Höchberg Erscheinungsweise: 10 Ausgaben jährlich Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2008 (unverbindliche Preisempfehlung): Jahresabonnement (inkl. Versandkosten) Inland € 158,00; Ausland € 167,00. Einzelheft € 14, zzgl. Versandkosten. Der Studentenrabatt beträgt 35 %. Kündigungsfrist: jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zum Monatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt. Diana Bönning (Assistenz), Tel: 06221/489-206, E-Mail: [email protected] ANZEIGEN Anzeigenleitung: Britta Dolch, Tel: 06221/489-363, E-Mail: [email protected] Anzeigenverkauf: Jan Käppler, Tel: 06221/489-402, E-Mail: [email protected] Anzeigendisposition: Angelika Scheffler, Tel: 06221/489-392, E-Mail: [email protected] Sonderdruckservice: Diana Bönning, Tel: 06221/489-206, E-Mail: [email protected] Zur Zeit gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 37 vom 01.10.2007 VERLAG Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg Tel: 06221/489-0, Fax: 06221/489-482, www.huethig.de Amtsgericht Mannheim HRB 703044 Geschäftsführung: Sabine Buckley Verlagsleitung: Rainer Simon Vertriebsleitung: Georg Linder Produktmanager Online: Andreas Aho © Copyright Hüthig GmbH 2008, Heidelberg. Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Verleger und Herausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschriften, alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen, sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen. Mit der Annahme des Manuskripts und seiner Veröffentlichung in dieser Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche, räumlich, zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Printmediarecht zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie entsprechender Vervielfältigung und Verbreitung, das Recht zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung, das Recht zur Nutzung für eigene Werbezwecke, das Recht zur elektronischen/digitalen Verwertung, z.B. Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in Datennetzen sowie Datenträger jedweder Art, wie z. B. die Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen, CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung und das Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte auf Dritte zu übertragen, d.h. Nachdruckrechte einzuräu- IHRE KONTAKTE: Redaktion: Telefon: 0 62 21/489-240, Fax: -482 Anzeigen: Telefon: 0 62 21/489-363, Fax: -482 Abonnement- und Leser-Service: *Telefon: 0 180/36 73-124, Fax: -126 men. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen und dergleichen in dieser Zeitschrift berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zur Annahme, dass solche Namen im Sinne des Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen. Mit Namen oder Zeichen des Verfassers gekennzeichnete Beiträge stellen nicht unbedingt die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen für Autorenbeiträge. AUSLANDSVERTRETUNGEN Frankreich, Belgien: SL REGIE, Sophie Lallonder, 12 allée des Crételles, F-37300 Joué-Lès-Tours, Tel: +33/2/47 38 24 60, Fax: +33/2/90 80 12 22, E-Mail: [email protected] Großbritannien: Richard H. 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Wenn Sie dies nicht mehr wünschen, schreiben Sie bitte an: [email protected] 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! Hüthig GmbH Im Weiher 10 D-69121 Heidelberg Forum_Electronica_210x297.indd Forum Electronica 210x297.indd 1 033_EI_38_00000.indd 1 Tel.: 0 62 21/489-363 Fax: 0 62 21/489-482 www.all-electronics.de 11.08.2008 15:11:08 9:27:38 Uhr 25.08.2008 Uhr High-Tech-Toy des Jahres gesucht! Wählen Sie das High-Tech-Toy des Jahres und gewinnen Sie einen von drei attraktiven Preisen. 1-2 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 3. Preis Um die schönsten Momente im Leben festzuhalten! 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Wenn Sie dies nicht mehr wünschen, schreiben Sie bitte an: [email protected]. PLZ/Ort E-Mail* Hüthig GmbH Im Weiher 10 69121 Heidelberg Geschäftsführung: Sabine Buckley ei high-tech-toy 210x297.indd 2 036_EI_38_00000.indd 1 FAX 06221/489-482 2. Preis www.all-elctronics.de 1. Preis Tel. 0 62 21/489-0 Fax: 0 62 21/489-279 www.all-electronics.de Amtsgericht Mannheim HRB 703044 25.07.2008 13:37:34 27.08.2008 10:59:25 Uhr