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Wissen.Impulse.Kontakte.

www.elektronikpraxis.de

B191268. August 2019

€ 12,00

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Feldorientierte Steuerungeneffizient entwickelnFür den Einsatz in elektrischen Motoren optimierte Mikrocontroller und digitaleSignalcontroller erleichtern das Design komplexer FOC-Steuerungen. Seite 24

ASE-Kongress undInnovation 360°Diese Kongresse unterstüt-zen Menschen in der Auto-mation und im Innovations-management. Seite 15

Embedded Systemsrichtig entwärmenDas richtige thermischeManagement entscheidetüber Zuverlässigkeit vonEmbedded Systems.Seite 40

Überspannungs-schutz in den USAIndustriemaschinen fürden US-Markt müssen mitÜberspannungsschutz aus-gestattet werden. Seite 52

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EDITORIAL

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 15 8.8.2019

Sind Sie fit in Automatisierungund Innovations-Management?

Stellenwert und Qualität der Soft-ware-Entwicklung in der Automati-sierung sowie im Maschinen- und

Anlagenbau steigen stetig. Gleiches giltfür die Innovationskraft undUmsetzungs-fähigkeit bei OEMs und in der industriel-len Produktion generell. Bei dem ThemaAutomatisierungs-Software geht es umzwei Handlungsfelder: Mitarbeiterquali-fizierung und Prozessoptimierung. DasThema Innovations-Management ist ent-scheidend für das gesamteUnternehmen.DennderGlaube anunddasWissenüberInnovations-Management ist gering. Daswollen wir ändern!Damit Sie und Ihre Mitarbeiter Ihren

Wissensstand in den KernkompetenzenAutomatisierungs-Software und Innova-tions-Management vertiefen können,habenwir zusammenmitderTUMünchenzwei neue Fachkongresse konzipiert –den ASE-Kongress und den KongressInnovation 360°.Der 1. Automation Software Enginee-

ringKongressadressiertdiebeschriebenenHerausforderungen in der Automatisie-rung und führt vom 16.-18. September2019 in Sindelfingen Softwareexpertenaus Industrie, Forschung und Lehre mitden Fachleuten relevanter Branchen zu-

„Vom 16.-18. Septemberwird Sindelfingen zumHotspot für Automationund Innovation.“

Johann Wiesböck, [email protected]

sammen.Diese geballteAnsammlungvonAutomatisierungs-Knowhow sollten Sienutzen: www.ase-kongress.de.Um die eigene Innovationskraft nach-

haltig zu stärken, müssen Unternehmenfünf Disziplinen beherrschen: Wissens-Management, Änderungs-Management,Inkonsistenz-Management, Stakeholder-Integration sowie Informationsmodellier-ung. Sollten Ihnen einige dieser Begriffeund ihre Bedeutung nicht vertraut sein,dann empfehle ich den Kongress Inno-vation 360°. Er vermittelt am 17. und 18.September die aktuellenErkenntnisse imInnovations-Management in sechskompaktenSeminarenund zwölf Impuls-vorträgen: www.innovation360grad.de.Alle Informationen zu diesen beiden

Kongressen finden Sie auf den oben ge-nanntenWebseitenund indieserAusgabeab Seite 15.

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4 ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 15 8.8.2019

ELEKTRONIKSPIEGEL6 Zahlen, Daten, Fakten

10 News & Personalien

15 Kongresse

SCHWERPUNKTE20 Wenn Nachwuchstalente Praxisluft schnuppern

Mit der Engineering Competition ermöglicht es Rohde &Schwarz angehenden Ingenieuren, in reale Entwicklertätig-keiten einzutauchen. ELEKTRONIKPRAXIS war mit dabei.

Embedded SystemeTITELTHEMA

24 Feldorientierte Steuerungen effizient entwickelnFür den Einsatz in elektrischen Motoren optimierteMikrocontroller und digitale Signalcontroller erleichterndas Design komplexer FOC-Steuerungen.

28 Encrypted EEPROM – Daten sicher speichernSeparate, verschlüsselte EEPROMs können die Datensicher-heit in Embedded-Systemen erhöhen. In den Bausteinenintegrierte Barrieren steigern das Schutzniveau zusätzlich.

32 SPI-Speicher per Software gezielt zurücksetzenFehlerhafte Systemzustände sind ein Problem, besondersbei IoT-Knoten. Ein Reset-Protokoll ermöglicht das Zurück-setzen von SPI-Speicher per Soft-Reset.

Elektronikfertigung36 Es gibt keine Standard-Lösung für Traceability

Die Traceability entlang der gesamten Lieferkette sichertElektronikhersteller bei Rückrufaktionen ab und hilft beider Prozessoptimierung. Doch wo ist die Grenze zwischenschick, notwendig und wirtschaftlich?

Elektrische Antriebe38 Feldorientierte Servo-Regelung für Stepper & BLDC

„Implementieren und Parametrieren einer feldorientiertenRegelung für Schritt- und BLDC-Motoren“ lautet das Themades Motion-Seminars am 18. September 2019 im VogelConvention Center Würzburg.

Wärmemanagement40 Lösungen zur Entwärmung von Embedded Systems

Das richtige thermische Management entscheidet über dieZuverlässigkeit und Lebensdauer von Embedded Systemenund Industriecomputern. Überlegungen zur geeignetenGehäusetechnik.

43 On-Chip-Kühlung verspricht beste ErgebnisseHochleistungs-CPUs und ICs werden immer kleiner underzeugen deshalb immer mehr Wärme. Die Flüssigkühlungdes Startups Jetcool soll die zehnfache Effizienz aktuellerKühlmethoden bieten.

Passive Bauelemente44 Geräteschutzsicherungen in der Praxis

Bei der Auswahl einer geeigneten Sicherung für den Schutzeines Gerätes sind eine ganze Reihe von Aspekten zuberücksichtigen. Wir verraten Ihnen, worauf zu achten ist.

EMBEDDED SYSTEME

Feldorientierte Steuer-ungen entwickelnElektroauto, Kühlschrank, Fertigungsroboter, Lo-komotive: Die Vielfalt von Motoren ist ebenso großwie die der Applikationen, in denen sie eingesetztwerden. Unterschiedliche Anwendungen stellenjedoch auch unterschiedliche Anforderungen an dieSteuerung der elektrischen Antriebe. Für innovativeMotorsteuerungs-Strategien, die mathematischeModelle zum Berechnen von Bewegungspfadenund -Profilen nutzen, sind 32-Bit-Architekturen aufder Basis von ARM-Cortex-M-Prozessorkernen einegeeignete Option.

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INHALT Nr. 15.2019

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5ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 15 8.8.2019

Schaltungsschutz50 Überhitzung bei USB-C-Kabel vermeiden

Um USB-Kabel vor Übertemperatur zu schützen, wurdenbislang PPTC-Elemente oder Leitungsschutzschaltergenutzt. Mit USB-C und USB-PD ist jedoch ein neuerDesignansatz notwendig.

52 Industriemaschinen gegen Überspannung schützenIn den USA ist Überspannungsschutz bei Industriemaschi-nen mit Sicherheitskreisen Pflicht. Dies ist aber mit denpassenden Überspannungsschutzgeräten recht einfachumzusetzen.

TIPPS & SERIEN14 Analogtipp

Vollständig integriertes Vierleiter-Temperaturmesssystem

ZUM SCHLUSS58 John Browett, CC-Link Partner Association Europe

Was bringt die Zukunft für TSN und industrielles Ethernet?

RUBRIKEN3 Editorial

57 Impressum

15 Dr. Stetter, ITQ sprichtbeim ASE-Kongress

36 Traceability in derElektronikfertigung

28 Encrypted EEPROM –Daten sicher speichern

43 Bessere Kühleffizienz mitOn-Chip-Kühlung

Kongress Innovation 360°

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ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN


21. Juni 1979: Der Sony Walkman TPS-L2Mit dem Walkman TPS-L2 erschien am 21. Juni 1979 erstmals einechtes portables Musik-Abspielgerät. Er wurde zu einem der be-stimmenden Gadgets der 1980er Jahre, nicht nur unter Jugendli-chen: Mit dazu beigetragen hat auch die damalige Aerobic- undFitnesswelle. Sony-Mitgründer Akio Morita ließ sich stets als Er-finder des Walkman feiern. Tatsächlich hatte aber bereits 1977 derDeutsch-Brasilianer Andreas Pavel ein ähnliches Gerät zum Patentangemeldet. Erst im Jahr 2004, nach Moritas Tod, legten Sony und

Pavel ihren langen Streit außergerichtlich bei. Als mit der CD einMediummit potentiell besserer Tonqualität und höherer Speicher-dichte auf den Markt kam, ging die Popularität von Kassetten-Ab-spielgeräten langsam zurück. Den endgültigen Todesstoß brachtenaber Flash-basierte MP3-Player wie der iPod. Im Oktober 2010 gingdie Ära des Walkman zu Ende: Nach mehr als 30 Jahren und einerGesamtstückzahl von über 385 Millionen Geräten stellte Sony dieProduktion des Kultgeräts ein. // SG

AUFGEMERKT

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CCBY-SA3.0/WikimediaCommons

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ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN


AUFGEDREHT: Retro-Walkman „It's OK“

Der Walkman-Klon kommt: Nicht Sony, sondernNinm, ein Unternehmen aus Hongkong, will eineneue Interpretation des Kultgerätes mit dem Na-men „It's OK“ auf den Markt bringen. Im Gegen-satz zum Original soll die Neuauflage mit Blue-

tooth (5.0) ausgerüstet werden, die traditionelle3,5 mm-Kopfhörer-Buchse ist aber immer nochmit dabei. Wie der Original-Walkman wird auchdas neue Gerät mit zwei AA-Batterien oder ent-sprechenden Akkus betrieben. // ED

DeckelDer Deckel des Gerätesist aus transparentemMaterial, sodass mansehen kann, wie dasBand abgespult wird.

BluetoothIm Gegensatz zumOriginal soll das Gerätmit Bluetooth (5.0) aus-gerüstet werden, die 3,5mm-Kopfhörer-Buchseist aber auch mit dabei.

MikrofonMit dem Mikrofonlassen sich persönli-chen Gedanken oderGespräche und andereUmgebungsgeräuscheaufzeichnen.

Verfügbarkeit„It's OK“ wird überKickstarter finanziertund soll pünktlich zumWeihnachtsgeschäft imDezember lieferbar sein.

REC-TasteDie Aufnahme-Funktionwird durch das Drückender orangefarbenenREC-Taste gestartet.

KassetteAls Startpaket ist eineleere 60-min-Kassettemit dabei. Außerdembieten diverse Online-Händler genügendNachschub an.

„Wer glaubt, dass Ökonomie undÖkologie unvereinbar sind, lebtin der Steinzeit.“Dr.-Ing. Constantin Herrmann, Principal Consultant beithinkstep, auf dem Praxisforum Antriebstechnik derELEKTRONIKPRAXIS

AUFGE-SCHNAPPT

AUFGEZÄHLTDie Elektroschrott-Sammelquote verbleibt bei 45 Pro-zent. Deutschland ist damit weit vom europäischenMindestziel von 65 Prozent in 2019 entfernt und imVergleich zu anderen europäischen Staaten weit abge-schlagen. Laut der Deutschen Umwelthilfe (DUH) haben

Testbesuche die schlechte Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben im Handelbelegt. Die DUH fordert deshalb die massive Verschärfung der Rücknahmever-pflichtung für Handel und Industrie.

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PräzisereGewittervorhersage

Christian Schön und Professor Jens Dittrich vonder Universität des Saarlandes haben eine Soft-ware entwickelt, die Gewitter mithilfe von KI vor-hersagt. Das System benötigt zum Erkennen vondiesen dreidimensionalen Verschiebungen ledig-lich zweidimensionale Satellitenaufnahmen, diealle 15 Minuten angefertigt werden. // ED

Daten viaMusikForscher der ETH Zürichentwickelten eine Metho-de, mit der in Musik Datengespeichert und mit demSmartphone empfangenwerden können. Damitlassen sich in Hintergrund-musik beispielsweise Zu-gangsdaten für das örtli-che WLAN-Netz speichern.Mit dem Mikrofon einesHandys kann man dieseInformationen empfan-gen. Für das menschlicheOhr sind die Daten nichtzu hören. Interessante An-wendungen gäbe es für dieHotellerie, für Museen undWarenhäuser. //JS

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ELEKTRONIKSPIEGEL // VDE-STUDIE


Elektromotor als einzigeAlternative zum Dieselantrieb

Auf 106 Seiten fasst der VDE das Ergebnis seiner Studie zu Mobilitäts-,Umwelt- und Klimaaspekten des Bahn-Dieselverkehrs zusammen undempfiehlt die Vollelektrifizierung durch elektrische Antriebstechnik.

Nach Durchführung seiner Studie for-dert der VDE differenziert Antriebs-systeme als Alternative zum Diesel-

schienenverkehr. Ideal ist laut VDE die Voll-elektrifizierung, doch wirtschaftliche Über-legungenbehinderndieUmsetzung, die ausklimapolitischen Gründen so dringend be-nötigt wird. Einem differenzierten EinsatzunterschiedlicherAntriebssystemaber stehtnach VDE-Analyse nichts im Wege, voraus-gesetzt, das Planfeststellungsverfahrendazuwird beschleunigt.„Die beschlossene Verkehrswende und die

damit einhergehendeDekarbonisierung erfor-dern emissionsfreie und klimaneutrale Alter-nativen zumDieseltriebzug imPersonenschie-nennahverkehr“, konstatiert Dr. WolfgangKlebsch,Mobility-Experte imVDEundMitau-tor der Studie, „der sinnvollsteWeg, den Die-seltriebzug abzulösen, sind Alternativen mitElektromotorwie imFalle des Elektrotriebzugsmit Oberleitung sowie des Batterie- undBrennstoffzellentriebzugs. Hierzu empfehlendieVDE-ExpertenBatterie undBrennstoffzel-le als gleichberechtigteAntriebstechnologienzu fördern. Zusätzlichmuss das heutige Plan-feststellungsverfahren für die Elektrifizierungvereinfacht werden.“DasBahnnetz hat eineBetriebsstreckenlän-

ge von ca. 34.000 Kilometern und zählt mit108Schienenmeternpro km2 zudendichtestenNetzen der Welt. Der Elektrifizierungsgradjedoch ist mit 59% nur Mittelmaß in Europa.Die eingeschränkte Elektrifizierung trifft vorallem den regionalen Schienenpersonenver-kehr. Emissionsfreiheit und Klimaneutralitätsind zentrale Bewertungskriterien für neueAntriebslösungen.

VDE-Studie bewertet Alternativenund zeigt LösungenErforderlich ist langfristig eine intensivere

Nutzung des vorhandenen Schienennetzesdurch dichtere Taktung sowie den weiterenStreckenausbau und die Reaktivierung still-gelegter Strecken. Eine Voraussetzung dafürwäre idealerweise die vollständige Elektrifi-zierung der Schiene. In Deutschland sind ak-

tuell nur 40% des Schienennetzes nicht elek-trifiziert – ein Wert der unter dem europäi-schen Anteil liegt. Gut ein Drittel der inDeutschlandgefahrenenZugkilometer bedie-nenDieselzüge, vielfach auf Streckenmit vor-handener Oberleitung. Mit Blick auf denSchadstoffausstoßderDieselzüge sind andereAntriebssysteme für diese Strecken gefragt.Die vorhandene Technik ist effizient und an-wendbar. Welche Antriebsform für welchenStreckentyp den meisten Erfolg versprechen,zeigt der Technologieverband VDE in seinerneuen Studie „Alternativen zu Dieseltriebzü-gen imSchienenpersonennahverkehr“, die imRahmen eines Entwicklungsförderprojektesdes Ministeriums für Verkehr und digitale In-frastruktur (BMVI) erstellt wurde. Die Studiedient als Entscheidungshilfe für alternativeAntriebsformen und richtet sich an die Ver-antwortlichen des Nahverkehrs.Generell sehen die Autoren die Elektrifizie-

rung als die sinnvollste Lösung, vorausgesetztsie istwirtschaftlichundbringt einhohesVer-kehrsaufkommenmit sich. Allerdings sinddiejetzigen Dieselstrecken schwach befahren.

Dr. Wolfgang Klebsch, VDE: „Der sinnvollste Weg,den Dieseltriebzug abzulösen, sind Alternativen mitElektromotor wie im Falle des Elektrotriebzugs mitOberleitung sowie des Batterie- und Brennstoffzel-lentriebzugs.“

Bild:VDE Zumanderen ist die Elektrifizierungmit bis zu

2Mio. € pro kmkostenintensiv undbringt ho-he Wartungskosten mit sich. Selbst wenn esgenügend finanzielle Mittel gäbe, würde eineElektrifizierung auch zeitlich aufgrund desheutigen aufwendigen Planfeststellungsver-fahrens, das bis zu 10 Jahre laufen kann, zulangedauern. Somit sindAlternativen gefragt.

Alternativen mit Elektromotorsind möglich und sinnvollDenDieseltriebzugmit Elektromotor auszu-

statten, wie im Falle des Elektrotriebzugs mitOberleitung sowie des Batterie- und Brenn-stoffzellentriebzugs, ist eine echte Lösungs-möglichkeit. Denn Elektromotoren arbeitenemissionsfrei und sind klimaneutral, wennÖkostrom verwendet wird. HybridantriebeschließendieAutoren alsAlternative aus:An-gesichts der beschlossenenDekarbonisierungdes Verkehrs bis 2050 wäre diese Investitioneine teure Übergangslösung. Die Autoren se-hen den Batterietriebzug als sinnvollste Lö-sung für StreckenmitOberleitungslückenvon40 bis 80 km an, bei denen die Fahrbatterieunter einer Oberleitung aufgeladen werdenkann. Auch auf Linien mit größeren Oberlei-tungslücken ist der Batterietriebzug eine Op-tion, wenn Elektrifizierungsinseln bereitge-stellt werden. Bei Bahnlinien allerdings, diegänzlich ohne Oberleitung auskommenmüs-sen oder Lücken vonweit über 80 km aufwei-sen, ist dieBrennstoffzelle die beste Energielö-sung.AlsAbgas entsteht hier lediglich saube-rer Wasserdampf. Notwendig ist dazu aller-dings einWasserstoff-Tankstellennetz, dessenBetrieb eine funktionierende Wasserstoff-Er-zeugungsindustrie voraussetzt.Um die Verkehrswende zügig umsetzen zu

können, fordert der VDE eine konsequenteVereinfachung des Planfeststellungsverfah-rens. Batterie und Brennstoffzelle müssengleichberechtigt gefördertwerden. ErgebnisseundSchlussfolgerungen zeigt die Zusammen-fassung der Studie „Alternativen zu Diesel-triebzügen im SPNV“ (www.vde.com). // KU

VDE

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ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN


Schnell und sparsam: Der „Ende-zu-Ende-Transceiver“ kombiniert digitaleund analoge Komponenten.

BEYOND 5G

Neuartiger Funk-Transceiver nutzt Frequenzen über 100 GHzEin neuer Funkchip soll eine ul-traschnelle Datenübertragungbei geringerem Energiever-brauch ermöglichen. Laut denEntwicklern am „NanoscaleCommunication Integrated Cir-cuits Labs“ (NCIC) ist die hoch-integrierte Mixed-Signal-Schal-tung in der Lage, hohe Frequen-zen im Bereich über 100 Giga-hertz zu nutzen. So würde sie„die vierfache Geschwindigkeitdes neuen 5G-Standards errei-chen“. Außerdem würde „derBetrieb bei hohen Frequenzenjedem Nutzer mehr Bandbreite

Bild:Steve

Zylius/UC

IzurVerfügung stehen“, sagt Pro-fessor Payam Heydari, der dasProjekt leitet. Heydari ist Directordes Labs sowie Professor fürElektrotechnik und InformatikanderUniversity of California inIrvine (UCI). Er hatmti demElek-troingenieur Dr. Hossein Mo-hammadnezhad und dem Dok-torandenHuangWang den Chipentwickelt. Die UnternehmenTowerJazz und STMicroelectro-nics haben die Fertigung desHalbleiterchips übernommen.Der „Ende-zu-Ende-Transmitter-Receiver“ basiere auf einer neu-

artigen digital-analogen Archi-tektur. Damit könne der nur 4,4Quadratmillimeter kleine Chipdigitale Signale deutlich schnel-ler und energieeffizienter verar-beiten als bisherige Transceiver.„Er erreicht Übertragungsge-schwindigkeiten, die zwei Grö-ßenordnungenüber dem liegen,wasmit der 5.Mobilfunkgenera-tion möglich ist“, sagt Heydaristolz. Daherwürden sie ihre Ent-wicklung auch „Beyond 5G“-Chip nennen. // ME

NCIC-Lab UCI

Partnerschaft: Das Forschungszen-trum Jülich und Google gemeinsaman neuer Quantenrechner-Hardwareforschen.

AUSBILDUNG NEUER FACHEXPERTEN

Jülich und Google forschen zusammen an QuantencomputernDas Forschungszentrum JülichundSuchmaschinenrieseGooglewollen künftig gemeinsam ander EntwicklungneuerQuanten-computer arbeiten. Die Partner-schaft soll neben gemeinsamenForschungsaktivitäten, insbe-sondere die Ausbildung von Ex-perten auf demGebiet derQuan-tentechnologienundQuantenal-gorithmen fördern.Google arbeitet bereits seit

Jahren an der Entwicklung vonQuantenprozessorenundQuan-tenalgorithmen. Jülich plant pa-rallel den Betrieb eines europäi-

Bild:Forschu

ngszentru

mJülichGm

bH schenQuantencomputersmit 50bis 100 supraleitenden Qubits,der im Quanten-Flaggschiffpro-gramm der EU entwickelt undam Forschungszentrum der For-schungund Industrie zugänglichgemacht werden soll. Die For-schungsinitiative ist mit einemFördervolumen von 1 MilliardeEuro für einen Zeitraum vonzehn Jahren ausgestattet.Die Partnerschaft setzt auf ei-

nen regelmäßigenwissenschaft-lichen Austausch. Google unddas Forschungszentrumwerdensich vor allem bei der Ausbil-

dung von Nachwuchswissen-schaftlern gegenseitig unterstüt-zen. Darüber hinaus wollen diePartner gemeinsam auf demGebiet der Quanten-Hardwareund Quantenalgorithmen for-schen. Forscherinnen und For-scher beider Partner bekommendamit dieMöglichkeit, Simulati-onen auf den Superrechnern amJülich Supercomputing Centre(JSC) durchzuführen und mitGooglesQuantenprozessoren zuexperimentieren. // SG

Forschungszentrum Jülich

Mehr Effizienz: Forscher haben einneues Verfahren für DC/DC-Wandlerentwickelt.

GLEICHSPANNUNGSWANDLER

Neues Verfahren für DC/DC-Wandler patentiertForscher der Universität Stutt-gart haben ein neues Verfahrenentwickelt, das die Effizienz ei-nes DC/DC-Wandlers in jedemBetriebszustand erhöhen soll.Eine wichtige Komponente

vieler DC/DC-Wandler ist eineSpule, în der die zwischen demEingang und dem Ausgangtransferierte Energie zwischen-gespeichert wird. Der Wert derInduktivität beeinflusst die inder Spule auftretenden Leis-tungsverluste. In Abhängigkeitvom Betriebspunkt des DC/DC-Wandlers können unterschied-

Bild:gem

einfrei lich hohe Leistungsverluste ent-

stehen.Forscher derUniversität Stutt-

gart haben nun ein Verfahrenentwickelt, mit dem sich die Ef-fizienz des Wandlers erhöhenlässt. Dabei wird über das Tast-verhältnis des Leistungsschal-ters derMittelwert des Stroms inder Hauptwicklung der Spuleeingestellt. Die Einstellung er-folgt derart, dass die Permeabi-lität/Induktivität des Spulen-kerns ihren maximalen Werteinnimmt. Durch das vonDr.-Ing.OmarAbuMohareb, Pro-

jektleiter am Institut fürVerbren-nungsmotorenundKraftfahrwe-sen der Universität Stuttgart,entwickelte Verfahren kann dieEffizienz desDC/DC-Wandlers injedem Betriebszustand erhöhtwerden– für jedeAusgangsspan-nungund jedenAusgangsstrom,unabhängig von der Spulengeo-metrie. So wird über das Einhal-ten des maximal möglichen In-duktivitätswertes immer einmaximaler Wirkungsgrad er-reicht. // TK

Universität Stuttgart

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AI Campus: Im Januar 2019 gab Boschbekannt, dass man in Zukunft daraufhinarbeite, eine weltweit führendeRolle bei vernetzten Lösungen für dasIoT sowie im Bereich KI einzunehmen.

INVESTITIONEN

Bosch plant „AI Campus“ in TübingenBoschplant seineAktivitäten imBereichder Zukunftstechnologiekünstliche Intelligenz (KI) zu ver-stärken: Im sogenannten „CyberValley“ will das Unternehmenrund 35 Millionen Euro in denBau des „Bosch AI Campus“ inTübingen investieren. Derzeitführt Bosch dazu Gesprächemitder Stadt Tübingen über denKauf eines rund 12.000 m2 gro-ßen Grundstücks, auf dem derCampus entstehen soll.Der Bezug des Forschungs-

komplexes ist für Ende 2022 an-gedacht. Rund 700 Experten

Bild:B

osch sollen dort künftig an anwen-

dungsbezogener KI arbeiten.„Bosch hat das Ziel, bei der For-schung an industrieller KI zurWeltspitze zu gehören“, sagteBosch-Geschäftsführer undCDO/CTODr.Michael Bolle. „Mitdem neuen „Bosch AI Campus“werden wir diesem Ziel einenweiterenSchritt näherkommen.“Neben Laboren und Büroräu-

men wird der Campus auch Flä-chen enthalten, auf denen sichStart-ups und externe For-schungsgruppen im Bereich derkünstlichen Intelligenz temporär

ansiedeln können. Frei zugäng-liche Bereiche im Erdgeschossdes neuen Campus sollen darü-ber hinaus den Experten-Aus-tausch im Cyber Valley fördern.„Im neuen Gebäude werden Ex-pertendesBoschCenter forArti-ficial Intelligence (BCAI) ausverschiedenenBosch-Geschäfts-bereichen und aus Start-ups inProjekten zusammenarbeiten.Die Campusstruktur wird denAustausch erheblich verstär-ken“, sagt Bolle. // SG

Bosch

AI Campus: Im Januar 2019 gab Boschbekannt, dass man in Zukunft daraufhinarbeite, eine weltweit führendeRolle bei vernetzten Lösungen für dasIoT sowie im Bereich KI einzunehmen.

LIGHT COMMUNICATIONS ALLIANCE

Industrieallianz will Li-Fi-Technologien vorantreibenBislang führt „Light Fidelity“(Li-Fi) im Vergleich zu etablier-ten Wi-Fi-Technologien einSchattendasein. Aufgrund dessteigendenBedarfs an schnellenschnurlosen Kommunikations-methoden könnte sich dies aberin absehbarer Zeit ändern: DasMartkforschungsinstitut GlobalMarket Insights stellt für denLi-Fi-Markt bis zum Jahr 2025 einUmsatzvolumen von 75 Milliar-den US-$ in Aussicht.Aus diesemGrund haben sich

elf Unternehmen und Institutezur Light Communications Alli-

Bild:B

oschance (LCA) zusammengeschlos-

sen. Die Gründungsmitgliedernsind Nokia, die Emirates Integ-rated TelecommunicationsCom-pany (du), LEDVANCE, LibertyGlobal, Lucibel, Orange, pureLi-Fi, das LiFi Research&Develop-ment Centre, Velmenni, Zero.1,CEALeti, unddas InstitutMines-Télécom. Ihr gemeinsames Zielist, die Verbreitung optischerKommunikationstechnologienzu fördern und industrieweiteStandards zu etablieren.OptischeMethoden zurDaten-

übertragungwie Li-Fi oder Opti-

cal Camera Communications(OCC) versprechen bessere Da-tenraten als herkömmliche Wi-Fi-Technologien.Darüber hinauslassen sich Li-Fi oder OCC kom-plementär zu 4G-, 5G- undande-re Hochfrequenztechnologieneinsetzen, umderenDatenüber-tragungsraten zu verbessern:Durch den zusätzlichen Einsatzdes Lichtspektrums existiertmehr Bandbreite, um größereDatenmengen mit höherer Ge-schwindigkeit zu senden. // SG

Light Communications Alliance

Partnerschaft vollzogen: James M.Whitehurst, CEO von Red Hat (links)und Ginni Rometty, Chairman,President und CEO von IBM (rechts).

FIRMENÜBERNAHME

IBM übernimmt Red Hat für 34 Milliarden US-$ImOktober 2018wurde der Kaufeingeleitet, nun haben dieMarktaufsichtsbehördengrünesLicht erteilt: IBM hat den Open-Source- und Linux-SpezialistenRedHat übernommen. IBMzahltdemnach 190US-$ jeAktie in barimGesamtwert von 34MilliardenUS-$. Die 12.600Mitarbeiter vonRed Hat werden allesamtübernommen.Red Hat hat sich als Open-

Source-Spezialist einen Namengemacht. Auf der Basis des freienBetriebssystemsLinuxbietet RedHat kommerzielleDienstleistun-

Bild:IBM gen an. Red Hat Linux existiert

seit November 1994.IBM-Chefin Ginni Rometty

plant, den IT-Dino IBM für dieZukunft abzusichern.Wenig pro-fitable alte Geschäftsbereichewerden geschrumpft, statt des-sen setzt Rometty verstärkt aufauf Künstliche Intelligenz undCloud-Dienste.Mit demKauf vonRed Hat könnte IBM auf einenSchlag wichtiger im Cloud-Ge-schäft werden. Microsoft, Goog-le, Amazon und der chinesischeTencent-Konzern sind dort diegrößten Konkurrenten.

Die Übernahme von Red Hatdurch IBM ist die drittgrößte Fir-menübernahme in der amerika-nischen IT-Geschichte. 2016 fu-sionierten für 67MilliardenUS-$der ComputerherstellerDell undSpeicheranbieter EMC. Im Jahr2000 schluckte dasNetzwerkun-ternehmen JDS Uniphase für41 Milliarden US-$ SDL, einenSpezialisten für optischeBautei-le. Der Milliardendeal ist auchdie bisher größte Akquisition,die IBM je getätigt hat. // SG

IBM

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 15 8.8.2019 13


JAHRE

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BOSCH REXROTH

Neuer Vorstand für Entwicklung

Zum 1. August 2019 tritt HeinerLang (43) in den Vorstand derBoschRexrothAGein. InnerhalbdesVorstandesübernimmt er dieZuständigkeit für den BereichEntwicklungdes Technologieun-ternehmens. Diese verantworte-te bisher RolfNajork, Vorstands-vorsitzender der Bosch RexrothAG und Geschäftsführer derRobert Bosch GmbH für dasGeschäftsfeld Industrietechnik.In seiner neuenFunktion sind

Lang auch die drei Geschäftsbe-reiche der Bosch Rexroth zuge-ordnet, die den Unternehmens-bereichFabrikautomationbilden(Automation and ElectrificationSolutions, Assembly Technolo-gy, Linear Motion Technology).Seine bisherige Funktion als Lei-ter der BusinessUnit Automationand Electrification Solutions

behält er in Personalunion bei.Mit der ErweiterungdesVorstan-des trägt BoschRexroth der stei-genden Bedeutung des Ge-schäftsfeldes Fabrikautomationund der Fokussierung auf Zu-kunftsthemen rund um soft-warebasierte, automatisierteund vernetzte Lösungen Rech-nung. Najork: „Die Stärkungderbereichsübergreifenden Ent-wicklung und unserer Innovati-onskraft steht ganz klar auf derAgenda von Bosch Rexroth. Dasmachen wir nun auch mit derVerstärkung im Vorstand durchHeiner Lang deutlich.“Heiner Lang hat im Juli 2017

die Geschäftsleitung der Busi-ness Unit Automation and Elec-trification Solutions von BoschRexroth übernommen. Der Ge-schäftsbereich bietet Antriebs-undSteuerungstechnologien fürdie Fabrikautomationund liefertIndustrie-4.0-Lösungen. Langstartete seine Karriere bei BoschRexroth im Januar 2017 als Ge-schäftsleiter Technik für dieBusiness Unit Industrial Appli-cations. Zuvor war er PräsidentEuropa und Asien der MAG IASGmbH. Lang studierte Maschi-nenbau und promovierte an derUniversität Karlsruhe. // KU

Bosch Rexroth

Dr. Heiner Lang übernimmt denVorstand: Er begann seine Karrierebei Bosch Rexroth im Januar 2017 alsGeschäftsleiter Technik.

Bild:W

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mScheible

2017 verkaufte Toshiba seineSpeichersparte, jetzt folgt dieUmbenennung: Ab dem 1. Okto-ber 2019wirddie ToshibaMemo-ry EuropeGmbHalsKioxia Euro-pe GmbH firmieren. Neben demEuropageschäft sollen gleichzei-tig auch alle anderen Toshiba-Speicheraktivitäten den neuenNamen übernehmen, teilte dasUnternehmen mit. Das gelteauch für OCZ-Töchter und Halb-leiterfirmen. Insgesamt würden15 Toshiba-Unternehmenumbe-nannt. Durch diesen Schritt ver-schwindet ein traditionsreicher

UMBENENNUNG IN KIOXIA

Toshiba Memory verschwindetName vom Markt: Toshiba Me-mory (TMC)hat die Entwicklungvon Flash-Speicher entschei-dend mitgeprägt. Wie anderenChipherstellern auchmacht TMCderzeit das Implodieren desSpeichermarktes zu schaffen. ImFiskaljahr 2018 ließen schrump-fende Margen den Nettogewinngegenüber dem Vorjahr auf we-niger als 1/10tel eindampfen.Hinzu kommt: Im Juni zerstörteein Stromausfall einen Großteilder Flash-Produktion. // ME

Toshiba Memory

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14

SERIE // ANALOGTIPP


Vollständig integriertesVierleiter-Temperaturmesssystem

THOMAS BRAND *

* Thomas Brand... arbeitet als Field Applications Engi-neer bei Analog Devices in München.

Prozesse zurHerstellung verschiedenerGüter benötigen hochpräzise und zu-verlässige Temperaturmesstechniken.

DieMessungder Temperatur findet dabei oftdirekt statt. Hierzu eignen sich neben Ther-mistoren und Thermoelementen insbeson-dere Widerstandsthermometer (engl. Resis-tance Temperature Detector – RTD), da sieschnelle Reaktionszeiten sowie eine höhereEmpfindlichkeit bis zu einigen hundertµV/°C aufweisen.Darüber hinaus arbeiten sie über einen

sehr großenMessbereich von–200bis 800°Cmit nahezu linearem Verhalten.Für ein möglichst genaues Messsystem

kommt es neben den Temperatursensorenzusätzlich auch auf die Auswahl der geeig-neten Messinstrumente, den Systemaufbauund auch auf die Art der Messschaltung an.Je nach Anzahl der Leitungen können RTD-Sensoren in Zwei-, Drei- oderVierleitermess-schaltungen eingesetztwerden.Die verschie-denenMessschaltungen sind inBild 1 gegen-übergestellt.Bei der Zweileiter-Messung werden die

beidenDrähte, die dasWiderstandsthermo-metermit demErregerstromversorgen, auchfür die Messung der Spannung am Sensorverwendet. Bedingt durchdenniedrigenWi-derstand des Sensors führen relativ kleineLeitungswiderstände bereits zu relativ gro-

ßen Messungenauigkeiten. Bei Dreileiter-oder Vierleiter-Messsystemen kann dieserFehler minimiert werden, da die Erregungdes Sensors über separate Leitungen erfolgtunddieMessleitungendes Sensors direkt aufdieMessgeräteeingänge gelegtwerden,wel-che meist eine hohe Impedanz aufweisen.Bedingt durch den geringen Spannungs-

abfall über das Widerstandsthermometersind die Signale sehr störanfällig. LangeMessleitungen sollten daher möglichst ver-mieden werden. Durch Verstärkung derSpannung möglichst nahe der Signalquellebzw. demRTD lassen sich Störungen verrin-gern. Zudem sollten zur weiteren Datenver-arbeitung entsprechend empfindliche A/D-Wandler mit einem guten Signal-Rausch-

Verhältnis verwendetwerden.Hierzu eignensich beispielsweise Sigma-Delta-ADCs, wiedie 24-Bit auflösendeSerieAD7124. Sie bietetein vollständig integriertes, rauscharmesanaloges Frontend, das sich für hochpräziseMessungen eignet. Die Eingänge lassen sichwahlweise als differentielle oder als single-ended bzw. pseudo-differentielle Variantenkonfigurieren. Ein integrierter digitaler Filtersowie eineprogrammierbareVerstärkerstufeist für Anwendungen mit kleinen Span-nungspegeln vorteilhaft.Die in Bild 2 dargestellte Schaltung zeigt

eine Vierleiter-Messung, wie sie exempla-risch mit dem AD7124 aufgebaut sein kann.Die analogenPinsAIN2undAIN3desAD7124sind als differentielle Eingänge konfiguriertund messen die Spannung des RTDs. ÜberAIN0wird der Erregerstrom für den RTD be-reitgestellt,welcher intern vonder analogenVersorgungsspannungUDD abgegriffenwird.Der Erregerstrom fließt gleichzeitig durchden als Präzisionswiderstand ausgeführtenReferenzwiderstand RRef1 und verursacht andiesem einen zum RTD ratiometrischenSpannungsabfall, der über dieReferenzpinsREFIN1(+) und REFIN1(–) detektiert wird.Durch die ratiometrische Konfiguration

wird sichergestellt, dass sichAbweichungendes Erregerstroms nicht auf die GenauigkeitdesGesamtsystemsauswirken. RRef2 generierteineOffsetspannung, die aufgrund der akti-ven internen analogenPuffer desA/D-Wand-lers für den korrekten Betrieb erforderlichist. Die Pufferwerden zur FilterungderMess-werte vor derA/D-Wandlungbenötigt, durchdieAntialiasing sichergestellt undStörantei-le imMesssignal verringert werden.Alternativ dazu wäre es ebenso denkbar,

alle Analogeingänge wie auch die Refe-renzeingänge mit diskret aufgebauten RC-Filtern zu beschalten.Auch eine zur Minimierung von Verstär-

kungs- undOffsetfehlern erforderliche Kali-brierung des Messsystems (Null- und Mess-bereichs-Kalibrierung) vor dem Start der ei-gentlichen Messung lässt sich mit demAD7124 durchführen. // KR

Analog Devices

Bild 1: Gegenüberstellung Zwei-, Drei- und Vierleiter-Messung.

Bild 2: Aufbau einer Vierleiter-RTD-Temperatur-messung mit dem AD7124.

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Bild:A

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15

ELEKTRONIKSPIEGEL // KONGRESSE


Automatisierungs-Software undInnovation sind Kernkompetenzen

Die deutschen Automatisierer und Maschinenbauer sind weltweit führend– ihre Kunden meist auch. Softwareexpertise und Innovationskraft spielen

auf beiden Seiten eine Schlüsselrolle.

Stellenwert und Qualität der Soft-wareentwicklung in der Automatisie-rung sowie im Maschinen- und Anla-

genbau steigen stetig. Gleiches gilt es für dieInnovationskraft und Umsetzungsfähigkeitbei OEMs und in der industriellen Produkti-on generell zu sorgen. ImBereich Automati-sierungssoftware betrifft dies zwei großeHandlungsfelder: Mitarbeiterqualifizierungund Prozessoptimierung.Die Softwareentwickler der Automatisie-

rung sind meist Ingenieure und technischqualifizierte Fachkräfte, deren Informatik-Kompetenz gestärkt und weiterentwickeltwerdenmuss, umhochwertige Software fürdie Automation effizient zu entwickeln zukönnen. Und es müssen ausgereiften Ent-wicklungsprozesse undMethoden etabliertwerden, die kurze Entwicklungszeiten undlangfristigeWettbewerbsfähigkeit sichern.Hier setzt der 1. Automation Software En-

gineering Kongress (www.ase-kongress.de)anundadressiert die beschriebenenHeraus-forderungen. Der Fachkongress der beidenFachzeitschriftenELEKTRONIKPRAXISundelektrotechnik führt vom 16.-18. September2019 in Sindelfingen Softwareexperten ausIndustrie, ForschungundLehremit denAu-tomatisierungsfachleuten relevanter Bran-chen und Industrien zusammen.Der 1. ASE-Kongress vermittelt wichtiges

Grundlagenwissen und anwendungsbezo-gene Spezialkenntnisse für die ZielgruppeSoftwareentwickler in Maschinenbau undAutomation. Er gibt Impulse für denEinsatzneue Technologien, Methoden und Prozes-se. Und er ermöglicht den Knowhow-Aus-tausch zwischen verschiedenen BranchenundAnwendungsfeldern.DasProgrammmitsechs Seminaren und 38 Fachvorträgen fin-den Sie unter www.ase-kongress.de sowieauf den folgenden Seiten.Zielgruppe des ASE-Kongress sind Soft-

wareentwickler, ProjektverantwortlicheundEntwicklungsleiter sowie Ingenieure undAutomatisierungsfachleute, die bessereSoftware für ihre System und Anlagen effi-ziente und schneller spezifizieren, entwi-

ckeln und einsetzen wollen. Als ReferentensindExperten aus Industrie, ForschungundLehre aber auch Trainer, erfahrene Anwen-der undSpezialisten vonSoftware-Anbietenim Einsatz.

Parallelkongress Innovation 360°der TU MünchenUmdie eigene Innovationskraft nachhal-

tig zu sichern,müssenUnternehmen gleichfünf Disziplinen beherrschen: Wissensma-nagement, Änderungsmanagement, Inkon-sistenz-Management, Stakeholder-Integra-tion und Informationsmodellierung. ImFolgenden ein kurzer Überblick, was damitim Einzelnen gemeint ist:Wissensmanagement:Wie können hete-

rogene Wissensquellen (Expertenwissen,techn. System, Dokumentenwissen) integ-riert und effektiv in dynamischen Innovati-onsumfeldern genutzt werden?Änderungsmanagement:Wie können so-

wohl unternehmensinterne als auch externeÄnderungen identifiziert und nachverfolgtwerden, um eine optimale Entscheidungs-findung im dynamischen Marktfeld zu un-terstützen?System of Systems Engineering & Inkon-

sistenz-Management: Wie sind vernetzteSystememit immer neuen Entwicklungszy-klen zu vereinigen?Wie können in verschie-denen Disziplinen und Branchen gleicheInformationen auf (In-)Konsistenz geprüftwerden?Stakeholder-integrierte Produktplanung:

WiekönnenKundenundexterneDienstleis-ter in den Produktentstehungsprozess rei-bungslos integriert werden?Informationsmodellierung: Wie können

die für die genanntenManagementprozesseherstellerneutral modelliert und ausge-tauscht werden?Die TU München ist Partner des 1. ASE-

Kongress 2019 und veranstaltet zeitgleichdenKongresse Innovation 360° (www.inno-vation360grad.de) mit dem Ziel, Industrie-unternehmenumfassendüber Innovations-und Wissensmanagement zu informieren.

Dazu Prof. Dr. Birgit Vogel-Heuser von derFakultätMaschinenwesender TUMünchen:„Die deutschen Maschinen- und Anlagen-bauer gehören zu den innovativsten Unter-nehmen weltweit. Aber es mangelt immerwieder an einem geordneten Innovations-management, um schnell von der Idee zueiner effizienten Lösung zu kommen. DerKongress 360° gibt hier wichtige Anregun-gen in 12 Impulsvorträgen und praktischeHilfestellungen in sechs Seminaren.“

Keynote-Sprecher Dr. Rainer Stetter, ITQ: „Wirbenötigen ganz neue Unternehmens- und Aus-bildungskonzepte, um den Herausforderungengerecht zu werden. Der Schlüssel ist das Arbeitenund Denken in Netzwerken, das eigenverantwortli-che Agieren und selbstbestimmte Arbeiten.“

Bild:ITQ

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16. September 17. SeptemberParalleleSeminaream

Vorm

ittag

Seminar 109:00 Uhr Virtuelle Inbetriebnahme amdigitalen Zwilling

In diesemWorkshopmit Theorie- undPraxisteil wird gezeigt, wie Digitale Zwillin-ge in 3D zum Testen von Steuerungssoft-ware von Grund auf erstellt werden bis hinzur Anbindung und Steuerung des Digita-len Zwillings mit einer realen SPS.

Dominik Schuster, Michael Eberle | EberleAutomatische Systeme GmbH & Co. KG

Track 109:00 Uhr Von der Idee zum Produkt –Agile Entwicklung in Projektenmitsicherheitsbezogener Anwendungssoft-ware

CarstenWeber | Phoenix ContactElectronics GmbH

Harry Koop | Phoenix Contact SoftwareGmbH

Track 209:00 Uhr Gleichzeitigkeit durchProgrammbefehle im Source Codeerzeugen

Prof. Dr. Christian Siemers | TUClausthal

ParalleleSeminaream

Vorm

ittag

Seminar 109:00 Uhr Innovation bedeutetÄndern! So können Sie eine schnelleReaktionsfähigkeit auf die Markt-veränderungen sicherstellen

Wir laden die Industrieteilnehmer dazuein, in einem interaktivenWorkshopdie Ergebnisse der ForschungmitIhrenHerausforderungen zu ver-knüpfen und so die wissenschaftlichenErgebnisse im Bereich des Änderungs-managements anwendungsnah zuerleben.

Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart,Harald Bauer, Christian Dengler,Felix Brandl, Michael Sollfrank,Niklas Kattner, Sajedeh Haghi |TUMünchen

Dr. Julia Reif | Ludwig-Maximilians-Universität München

Dr. Otto Murr | BMWGroup

09:30 Uhr Model-gestützte MES/ManufacturingOperationsTransformation

Andreas Holz | Schneider Electric SoftwareGermany GmbH

Michael Schwarz | AVEVA

09:30 Uhr Guidelines are aModeler‘sbest friends – ein Einstieg in diestatischeModellanalyse

Dr. Simon Rösel | Model EngineeringSolutions GmbH

Seminar 209:00 Uhr Von formalisiertenAnforderungen zur automatischenTestausführung – Testmanagement imMaschinen- und Anlagenbau

Der Komplexitätmoderner automatisierterProduktionsanlagen im Bereich der Quali-tätssicherung und Fehlersuche sowieheterogen qualifiziertem Testpersonal Rech-nung tragen.

Kathrin Land | TUMünchen

10:00 Uhr DevOps im industriellenUmfeld

Matthias Munk | Trumpf Laser undSystemtechnik GmbH

10:00 Uhr Virtuelle Inbetriebnahmeauf Basis vonModel-Based Design

Philipp Wallner | MathWorks

11:10 Uhr Ökosysteme sind derSchlüssel zu IoT und Embedded Systeme –Kombination spezifischer Funktionen aufnahezu jeder Embedded-Hardware

Robert Schachner | RST IndustrieAutomation GmbH

11:10 Uhr Entwickeln und Testen vonAutomatisierungssystemen derZukunft

Michael Eberle | Eberle AutomatischeSysteme GmbH & Co KG

Seminar 209:00 Uhr KnowledgeManagement–Wissenagil für Innovationennutzen

In diesemWorkshop identifizieren Sieim ersten Schritt mögliche Schwach-stellen Ihrer bisherigen Organisationentlang von drei verschiedenen Per-spektiven des Wissensmanagementsund reflektieren diese. Anschließenderhalten Sie konkrete Ansätze zurVerbesserung Ihrer sozialen, tech-nischen und organisationalen Wis-sensmanagement-Praxis.

Dr.-Ing.MarkusMörtl, GennadiyKoltun,Johan Buchholz, Juliane Wissel,Tobias Drewlani | TUMünchen

Josef Heribert Gammel | Ludwig-Maximilians-Universität München

Seminar 309:00 Uhr Evolution der Applikations-entwicklungmit IEC61131-3Dieser Workshops vergleicht unstrukturier-te Applikationsentwicklungmit der Struk-turierung von Codemittels FBs und befasstsich mit dem Einsatz von Bibliotheken,OOP undModulierung in der Automatisie-rung.

Hilmar Panzer | CODESYS/3S-SmartSoftware Solutions GmbH

Wolfgang Doll | CODESYS DevelopmentGmbH

11:40 Uhr Fieldware – So wird das IoTheute programmiert!

Peter Brügger | iniNet Solutions GmbH

11:40 Uhr ObjektorientierteProgrammierung von Automatisie-rungsapplikationen im Kontext derIEC61131-3

RolandWagner | CODESYS/3S-SmartSoftware Solutions GmbH

12:10 Uhr Overcoming criticalchallenges of mission-critical IoTsolution development

Niels Kortstee | ADLINK Technology GmbH

12:10 Uhr Vorgehensweise beiMachine-Learning-Projekten in derAutomatisierung

Klaus-Dieter Walter | SSV SoftwareSystems GmbH

12:40 Uhr Gemeinsame KeynoteIndustrie 4.0 braucht Education 4.0 –Dr. Rainer Stetter | ITQ GmbH

ParalleleSeminaream

Nachm

ittag

Seminar 413:30 Uhr Machine-Learning-Anwendungen im Schaltschrank

Warum ist Supervised Machine Learningfür die Zustandsüberwachung (ConditionMonitoring) und vorausschauendeWar-tung (Predictive Maintenance) in derAutomatisierung das geeignete Verfahren?

Klaus-Dieter Walter | SSV SoftwareSystems GmbH

14:20 Uhr Vorteile eines agilenEntwicklungsvorgehens für mittel-ständische Anlagenbetreiber

WilhelmMauß | Lorenz GmbH & Co. KG

14:20 Uhr Linux in der Automatisie-rung – Grundlegendes, Potenzial undBeispiele

Dr. Carsten Emde | OSADL

ParalleleSeminaream

Nachm

ittag

Seminar 314:20 Uhr Stakeholder-Integrationim Innovationsprozess –Werkzeugezur erfolgreichen Umsetzung

Der Workshop betont einerseitsPotentiale, die sich aus der Integrati-on von Stakeholdern in den Innovati-onsprozess ergeben. Andererseitswerden Risiken einer inadäquatenBerücksichtigung von Stakeholdernbeleuchtet.

Dr. rer. nat.MarkusBöhm, JakobTrauer,Jörg Weking, Julia Eggers,Sebastian Hermes | TUMünchen

14:50 Uhr Sein oder Nichtsein – DieKonvergenz von OT und IT imMaschinen-bau – Herausforderungen und LösungenimmittelständischenMaschinenbau

Siegfried Schülein | infoteam Software AG

14:50 Uhr Einbindung von Sensorenund Aktorenmit Industrial-IO in Linux

Andreas Klinger | IT-Klinger

Seminar 513:30 Uhr Rechtzeitigkeit undGleichzeitigkeit – Zeit als funktionalerParameter in Steuerungsprogrammen

Echtzeit bedeutet, dass eine Reaktion dessteuernden Rechners in jedem Fall recht-zeitig sein muss, auch vorzeitig ist keinProblem, denn Verzögern kannman jaeigentlich immer. Aber kannman wirklichimmer verzögern?

Prof. Dr. Christian Siemers | TU Clausthal

15:20 Uhr Zwei Anwendungsbeispielefür Machine Learning in industriellenProjekten – Reinforcement Learning undSupervised Learning

Michael Enslin | ITQ GmbH

15:20 Uhr Objektorientierung vs.Globale Daten oder FunktionaleProgrammierung

Dr. Hartmut Schorrig | vishia

16:30 Uhr Modellierung und Test:Software für Industrie-Transportroboter

Dr. Simon Rösel | Model EngineeringSolutions GmbH

16:30 Uhr Typische Vorgehensweisebei AutomatisierungsprojektenmitEntwicklungsdienstleister undForschungspartner

JochenWeber | ProNES AutomationGmbH

Seminar 414:20 Uhr Inkonsistenzen inInnovationsprojekten erkennen undbeherrschen

DieserWorkshopbietet eineEinführungindie grundlegendenSchritte,Metho-denundTechnologien zurHandhabungvon Inkonsistenzen, umwertvolleDenkanstöße für eineunternehmens-spezifischeLösung zu liefern. Eswirdsowohl theoretischesWissenüberGrundlagenundMethoden vermitteltals auch konkreteBeispiele bearbeitet.

Prof. Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser(Sprecherin des SFB 768),Dr.-Ing. Dorothea Pantförder, MinjieZou, Harald Bauer, Michael Sollfrank,Mohammad Basirati | TUMünchen

Seminar 613:30 Uhr Rapid Prototyping von Linux –Wie erstelle ich in kurzer Zeit einEmbedded-Linux-System?

In diesem Kompaktseminar wird gezeigt,wie der Entwickler für ein neues Board dieKomponenten eines Embedded LinuxSystems in sehr kurzer Zeit erstellt. Dazugehören die Toolchain, Bootloader, Linux-Kernel und Root-Filesystem.

Andreas Klinger | IT-Klinger

17:00 Uhr Einsatz vonMachineLearning und Deep Learning inindustriellen Applikationen

Dr. Rainer Mümmler | MathWorks

17:00 Uhr Continuous Integration inder Automation

Florian Gröbel | Siemens AG

17:30 Uhr PredictiveMaintenance inder Theorie und Praxis

Richard Nordsieck | XITASO GmbH

17:30 Uhr Usability im Engineeringmit modularemHMI-Baukasten:Ein HMI aus wiederverwendbarenModulen –Wunschvorstellung oderpraxistaugliches Konzept?

Stefan Niermann | INOSOFT GmbH

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18. September

Track 309:00 Uhr Wie kommenwir systematischvon Anforderungen zum Systemdesign? Undwelche Rolle spielt Architektur dabei?

Prof. Dr. Jens Liebehenschel | FrankfurtUniversity of Applied Sciences

ParalleleSeminaream

Vorm

ittag

Seminar 509:00 Uhr Integration disziplinspezifi-scher Informationsmodelle imkollaborativen Engineering –Möglich-keiten der Konsistenz- undWissenssi-cherung

Die am Lebenszyklus technischer Systemebeteiligten Ingenieure verwendenWerk-zeuge, die zumeist werkzeugspezifischeund auf Basis Gewerke oder Werkzeugspezifischer Randbedingungen entstan-dene Informationsmodelle umsetzen.Diese Informationsmodelle sind oft nichtkompatibel zu einander.

apl. Prof. Dr.-Ing. habil. Arndt Lüder |Otto-von-Guericke Universität Magdeburg

Vortragsreihe09:00 Uhr Keynote: TechnologischeInnovationen und die richtigeWahl nachdem Verhältnis vonWandel und Stabilität

Prof. Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser | Sprecherindes SFB 768 – TUMünchen

09:30 Uhr Metriken für Softwarequalität inder Automatisierungstechnik

Eva-Maria Neumann | TUMünchen

Sebastian Diehm | Schneider Electric SE

09:30 Uhr Komplexität vs. Kompliziertheitin der Planung technischer Systeme

Dr. Miriam Schleipen | Siemens AG

10:00 Uhr Simulation als Basis-Werkzeugfür mechatronische Entwicklungen imZeichen von Industrie 4.0

Anton Fritsch | ITQ GmbH

10:00 Uhr Ein Engineering und OperationSupport System für den Großanlagenbau

Dr. Marius Oligschläger | SMS group GmbH

11:10 Uhr Continuous RefactoringmitSoftware-Architektur als Game Changer

Dr. Daniel Simon, Thomas Eisenbarth | AxivionGmbH

Seminar 609:00 Uhr Wissensmanagement –Wie transferiere ich Expertenwissen vomHirn ins Projekt?

Beispiele für den spezifischen Einsatzbekannter Methoden wie Design Thinkingund der TRIZ-Innovationsprinzipien zurFreisetzung von Potentialen zur Nutzungheterogener Wissensquellen im konkretenEntwicklungskontext. Vorstellung vonkonkreten Lösungsansätzen und derenUmsetzung.

Prof. Dr.-Ing. habil. Oliver Mayer | BayernInnovativ GmbH

Siegfried Weigert | ibw Siegfried WeigertIndustrieberatung

11:10 Uhr Innovation alsWeg aus derProduktivitätsfalle – übergreifendesInnovationsmanagement, das alleStakeholder einbezieht

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Dieter Spath |acatech Deutsche Akademie der Technikwis-senschaften

11:40 Uhr Statische Codeanalyse imEntwicklungsprozess für SPS-Code – Nutzenund Herausforderungen für Entwickler,Projektleiter undManagementDr. Thomas Rietmann | ITQ GmbH

11:40 Uhr InnovationsgetriebeneProduktentwicklung imMaschinen- undAnlagenbaumit Betonung der Anwendun-gen zur Smart FactoryDr.-Ing. Peter Stelter | ID-Consult GmbH

12:10 Uhr Durch Standards in Rekordzeitvon der Maschine zur Linie – Standardisie-rung als Basis eines digitalen EngineeringWorkflowsThomas Kersting | Siemens AG

12:10 Uhr Herausforderungen undLösungswege für die Hypotheseninventur inder datengestützten Retrofit- undGenerationenplanungMaximilian Frank | Heinz Nixdorf Institut,Universität Paderborn

12:40 Uhr Gemeinsame KeynoteForever Young Software –Wie kannman Softwareevolutionmanagen? – Prof. Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser | TUMünchen

14:20 Uhr SPS-IP-Schutz: WirkungsvollerSchutz für SPS-Softwa re, um den NachbauvonMaschinen und Anlagen zu erschweren

Guenther Fischer | WIBU SYSTEMS AG

ParalleleSeminaream

Nachm

ittag

Seminar 714:20 Uhr System of SystemsEngineering und Inkonsistenz-Manage-ment: Auf demWeg zu einemmodell-basierten Digital Twin EngineeringUmeinmodellbasiertes digitales TwinEngineering zumBau digitaler Zwillinge zuermöglichen, benötigenwir Abfragemög-lichkeiten, um über die im Zeitablaufentstandenen Veränderungen Rückschlüs-se ziehen zu können.

Dr.AlexandraMazak,SabineWolny | JKULinz

Dr. KonradWieland | LieberLieberSoftware GmbH

14:20 Uhr Keynote: Sind Dialoge zwischen„Blaumann“ undMaschinemöglich?

Prof. Dr.-Ing. habil. Alexander Löser |DATEXIS-group at Beuth Hochschule Berlin

14:50 Uhr Security-SchwachstellenmitFuzzing aufdecken

Frank Büchner | Hitex GmbH

14:50 Uhr Den Innovationswettlauf durchein Ökosystem aus Allianzen, Start-ups undVerbrauchern gewinnen

Dr. Stefan Langer | BSH Hausgeräte GmbH

15:20 Uhr Die Robustheit sicherheitskriti-scher Softwaremit Fault-Injection-Testsprüfen

Michael Wittner | Razorcat Development GmbH

15:20 Uhr Zyklenmanagement in derindustriellen Praxis: EinWerkzeugkasten fürdas praxisorientierte, antizipativeTechnologiemanagement in der Produktion

Dr. Alexander Schönmann |MAN Truck & Bus AG

16:30 Uhr ModerneMethoden desmodellbasierten Testens von variantenrei-chen Systemen desMaschinen- undAnlagenbaus

Eva-Maria Neumann | TUMünchen

Seminar 814:20 Uhr Transformation derWertschöpfung und Arbeit durch SmartServices

Produzierende Unternehmen des Maschi-nen- und Anlagenbaus forcieren gegen-wärtig vielfach denWandel vom Produkt-hersteller zum Serviceanbieter. Dabeistehen insbesondere digitale Services– sog. Smart Services – im Fokus derUnternehmen.

Christian Koldewey, Jannik Reinhold |Heinz Nixdorf Institut, UniversitätPaderborn

16:30 Uhr Wissensmanagement:Wie können heterogeneWissensquellenintegriert und effektiv in dynamischenInnovationsumfeldern genutzt werden?

N.N.

17:00 Uhr Herausforderungen und Chancenbei der Entwicklung verteilter Automation-Softwaresysteme imMaschinen- undAnlagenbau

Dr. Martin Obermeier | KRONES AG

17:00 Uhr Model Based SystemsEngineering als disziplinübergreifendeKlammer der Systementwicklung imMaschinenbau

Dr. Andreas Gallasch | Software Factory GmbH

17:30 Uhr Verbesserung der Qualität vonSoftwaretests durchMutation Testing

Michael Wißner | XITASO GmbH

17:30 Uhr Nutzung und IntegrationheterogenerWissensquellen bei technischenSystemen in einem dynamischen Entwick-lungsumfeld

Prof. Dr.-Ing. habil. Oliver Mayer | BayernInnovativ GmbH

Siegfried Weigert | ibw Siegfried WeigertIndustrieberatung

AutomationSoftwareEngineering

Kongresse

Sponsoren

Aussteller

Partner

Veranstalter

www.ase-kongress.de

www.innovation360grad.de

www.innovation360grad.de

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ELEKTRONIKSPIEGEL // KONGRESSE


Prof. Dr. Birgit Vogel-Heuser, Ordinaria fürAutomatisierung undInformationssystemean der Fakultät fürMaschinenwesen derTU München

Bild:Sebastia

nUlew

icz

Keynote-SprecherDr. Rainer Stetter,Inhaber undGeschäftsführer derITQ

Bild:ITQ

Rahman Jamal, GlobalTechnology andMarketing Director beiNational Instruments

Bild:N

ationalInstru

ments

Robert Schachner,Geschäftsführer derRST Industrie Automa-tion GmbH und Tech-nischer Vorstand vonEmbedded4You e.V.

Bild:RST

Roland Wagner,Head of Product Mar-keting bei 3S-SmartSoftware SolutionsGmbH

Bild:3S

Echtzeitexperte Prof. Dr.Christian Siemers vonder TU Clausthal

Bild:TUClausthal

Ziel desKongresses Innovation 360° ist es,ein interaktives und praxisnahes Forum fürdieWeiterentwicklungdes zyklischen Inno-vationsmanagements in komplexen Syste-men zu schaffen. Er bietet Ingenieur/innen,Manager/innen und Forscher/innen einePlattform zum Austausch von innovativenKonzepten, Ideen,AnwendungenundErfah-rungen. Besonderer Fokus hierbei ist dieVernetzungder verschiedenenDomänenwieMaschinenbau, Systemtechnik, Automati-sierung,Optimierung, EngineeringManage-ment, Ökonomie, Psychologie sowie Pro-dukt Lifecycle-Management.Mit demneuenKongress Innovation 360°

(www.innovation360grad.de) präsentierendie TU München und die Ludwig-Maximili-ans-Universität in Zusammenarbeitmit denKompetenzpartnernAutomationMLundderTU Wien den aktuellen Wissensstand imInnovationsmanagement einem breitenFachpublikumvor. Diese Erkenntnissewer-den ergänzt umdie Erfahrungen vonExper-ten aus Industrie und Forschung.

ASE-Kongress: Unterstützung ausIndustrie, Forschung und LehreBereits zu Beginn der Planungen für den

ASE-Kongress haben Prof. Dr.-Ing. BirgitVogel-Heuser, TU München, Lehrstuhllei-tungAutomatisierungund Informationssys-temeder Fakultät fürMaschinenwesen, undProf. Dr. Oliver Niggemann, FraunhoferIOSB-INA, Anwendungszentrum IndustrialAutomation, ihre Bereitschaft signalisiert,dieses Vorhaben zu unterstützen. Die TUMünchen ist auch Veranstaltungspartner.Dazu Prof. Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser:

„Software ist eine der, wenn nicht die Mög-lichkeit, Produkte undProduktionsanlagenschnellmit neuenFeatures vomWettbewerbabzugrenzen. Software kann Systeme evol-vierbar machen. Zuverlässige Software ba-siert auf systematischem Engineering.“

Seitens der Automatisierungsbranchesetzte sich ganz besondersDr. Rainer Stettervon ITQ für den ASE-Kongress ein und mo-tivierte Kunden und Partner, ihre Erfahrun-gen in Form von Vorträgen einzubringen.Dazu Dr. Rainer Stetter: „Im Zeitalter vonIndustrie 4.0 ist es unstrittig, dass in Zukunftnicht mehr die Mechanik der Maschine imMittelpunkt steht, sondern die Software.Deshalb reicht es nicht mehr, Software (ir-gendwie) zu programmieren, sondern siemuss genauso wie die Mechanik systema-tisch entwickelt werden. Und der Trend zumehr Software wird sich in Zukunft nochmehr beschleunigen. Darauf müssen sichsowohlUnternehmenals auchHochschuleneinstellen.“WeitereBefürworter undUnterstützer des

ASE-Kongress 2019 sind die Automatisie-rungsexperten Roland Wagner von der 3S-Smart Software Solutions GmbH, Prof. Dr.Christian Siemers von der TU Clausthal,Prof. Dr.-Ing. Jörg Reiff-Stephan vom FB In-genieur- undNaturwissenschaftender Tech-nische Hochschule Wildau und RobertSchachner, Geschäftsführer der RST Indus-trie Automation GmbH und TechnischerVorstand von Embedded4You e.V. sowieRahman Jamal, Business & Technology Fel-low bei National Instruments und Hans-Jürgen Koch von PHOENIX CONTACT Elect-ronicsGmbH.Alle genanntenPersonen sindauchals Beiräte für denASE-Kongress aktiv.Statement Roland Wagner, Head of Pro-

duct Marketing, 3S-Smart Software Solu-tionsGmbH: „ImmermehrMaschinenappli-kationen werden sukzessive so komplex,dass Techniker oder Ingenieure siemit dereninformationstechnischemVerständnis kaumnoch sinnvoll programmieren können. Dasheißt, dass Informatiker zunehmend auchin der Automatisierungstechnik benötigtwerden. Solche Paradigmen und Prozessemit passender Tool-Unterstützung, wie sie

in anderen Zweigen der IT weit verbreitetsind, sind inderAutomatisierungnochweit-gehendunbekannt. Dasmuss sichdringendändern.“Statement Robert Schachner, Geschäfts-

führer der RST Industrie AutomationGmbHund Technischer Vorstand von Embedde-d4You e.V.: „Mit der Idee zumASE-Kongressspricht man mir aus der Seele. Uns ist esimmer ein Anliegen, dass die Firmen ihreKernsoftware selbst entwickeln.Dennunse-re Middleware-Technologien bilden dabeiBasis, in der die dafür passenden Anwen-dungs-, Visualisierungs-, Test- und Simula-tionswerkzeugemit kostengünstiger embed-ded Hardware kombiniert werden.“Statement Rahman Jamal, Business &

Technology Fellow, National Instruments:„Die verschiedenen Facetten des Indust-

rial Internet of Things – ob Smart Factory(Industrie 4.0), Smart Mobility (automati-siertes Fahren) oder Smart Grids (intelligen-te Energienetzwerke) stellen ganze Bran-chen vor komplexe, noch nie dageweseneHerausforderungen.Dennnicht nurwerdendas Design, Testen undAutomatisieren vonSystemen immer komplexer, sondern immermehr Funktionalität der IIoT-Systeme wirdin Software abgebildet. Gleichzeitig sind sieaber auch Treiber für außergewöhnliche In-novationen. Dafür bedarf es jedoch einesfundamentalen Umdenkens von einemhardwareorientierten zu einemsoftwarezen-trischen Plattformansatz.“Alle Infos unddas kompletteVortragspro-

gramm zum ASE-Kongress vom 16. bis 18.September 2019 in Sindelfingen finden Sieunter www.ase-kongress.de. Alle Infos unddas kompletteVortragsprogrammzumneu-en Kongress Innovation 360° am 17. und 18.September 2019 finden Sie online unterwww.innovation360grad.de. // JW

ELEKTRONIKPRAXIS

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19ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 15 8.8.2019

TECH-WEBINAREwww.elektronikpraxis.de/webinare

Container und Virtualisierung inEmbedded SystemenUnabhängig davon, ob Ihr Unternehmen Geräte und Kompo-nenten für industrielle Fertigung, Energie, Medizin, Logistikoder ein anderes Marktsegment entwickelt: Entwicklerstehen oft unter hohem Zeit- oder Kostendruck.

Systememüssen schnell und flexibel, aber auch sicher sein,auch wenn nur wenig Luft für eine aufwändige Eigenent-wicklung zur Verfügung steht. Existierende Lösungen leichtundmit nur wenigen Anpassungen auf ein anderes Embed-ded-System zu portieren, liegt nahe.

In diesemWebinar erfahren Sie: alles über Virtualisierungs- und Containertechnologien,wie Sie diese Technologien für flexible, leicht skalierbareLösungen in funktions- und geschäftskritischen Industriean-wendungen nutzen können, alles anhand praxisbezogener Anwendungsbeispiele ausFertigung, Medizin und Transportwesen.

Durch dasWebinar führt PhilippMichel. Er arbeitet alsSenior Field Application Engineer bei Wind River.

VERANSTALTUNGENwww.elektronikpraxis.de/event

Partner und Veranstalter:

DESIGN CORNERwww.elektronikpraxis.de/design-notes

Partner und Veranstalter:

Automation Software Engineering - Kongress15.–18. September 2019, Sindelfingenwww.ase-kongress.de

Kongress Innovation 360°17.–18. September 2019, Sindelfingenwww.innovation360grad.de

Anwenderforum Relaistechnik17.–18. Oktober 2019, Würzburgwww.relaisforum.de

Power-Kongress22.–23. Oktober 2019, Würzburgwww.power-kongress.de

LED-Beleuchtung in der elektrotechnischen Praxis13. November 2019, Leipzigwww.b2bseminare.de/1002

Batterien – Grundlagen und Anwendungen21. November 2019, Frankfurtwww.b2bseminare.de/132

Embedded Systeme erstellen mitWindows 10 IoT26.–28. November 2019, Münchenwww.b2bseminare.de/117

Datenschutz in der Technikgestaltung28. November 2019, Münchenwww.b2bseminare.de/186

Präsenz in Körper und Stimme4.–5. Dezember 2019, Stuttgartwww.b2bseminare.de/1001

Embedded Programmierungmit modernem C++10.–12. Dezember 2019, Stuttgartwww.b2bseminare.de/116

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Unser

AKTUELLES

Programm


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BERUF & KARRIERE // NACHWUCHSFÖRDERUNG


Wenn NachwuchstalentePraxisluft schnuppernMit der Engineering Competition ermöglicht es Rohde & Schwarz

angehenden Ingenieuren, in reale Entwicklertätigkeiten einzutauchen.ELEKTRONIKPRAXIS warf einen Blick hinter die Kulissen des Wettbewerbs.

Wenn sich im lichtdurchfluteten At-riumdesMünchner Elektronikkon-zerns Rohde & Schwarz rund 70

Studierende aus aller Welt tummeln, ist eswieder so weit: Das Finale der jährlichenEngineering Competition findet statt. Einerder diesjährigen Teilnehmer ist Pawel Biel-ski. Er studiert Elektrotechnik am KIT inKarlsruhe und tritt gemeinsam mit seinemTeam „Omega“ an. Die Herausforderung,

mittels neuer 5G-Broadcast-TechnologieDa-ten vom Media-Content-Provider ohne Buf-fering-ZeitenundohneVerbrauch vonmobi-lem Datenvolumen zum User streamen zukönnen, hat Pawel Bielski gereizt: „Als ichüber einPoster inunsererUniversität vonderRohde & Schwarz Engineering Competitionerfahrenhabe,warmir klar: andiesemWett-bewerb möchte ich gemeinsam mit meinenKommilitonen unbedingt teilnehmen.“

Für den internationalen Wettbewerb, indem sich in den vergangenen Jahren über2.000 Studierende in den verschiedenstenDisziplinen behauptet haben, mussten sichPawel Bielski und seine Teammitglieder be-reits vor einigen Monaten über eine OnlineChallenge qualifizieren: EndeApril erhieltendie jungen Talente ein Daten-Set, welchessimulierte Streaming-Userdaten umfasste.DieHerausforderung:MitHilfe vonMachine-

Live-Challenge: Rund 70 Studierende aus aller Welt wurden zum Finale der Engineering Competition nach München eingeladen

Bilder:Roh

de&Schw

arz

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Learning-Algorithmen solltendie Studieren-den ermitteln, welcher Content über denneuen 5GBroadcast Channel verteiltwerdensollte. Ziel war es, für den potentiellen Userdie „Quality of Experience“ erheblich zu ver-bessern: keine Ladezeiten von Videos mehrund somit auch keineUnterbrechungen vonLive-Streams.Das TeamOmegahat dieseAufgabe erfolg-

reich gemeistert und sichmit seiner Lösungfür das großeFinale inMünchenqualifiziert.Jetzt geht es darum, sich gegen 17 weitereTeams zu behaupten. Ihre Lösung aus derOnline Challenge soll im ersten Schritt auf-bereitet und in Formeines Posters einer Jurypräsentiertwerden.Hier zählt nicht nur fun-diertes technisches Wissen. Entscheidendsind auchTeamfähigkeit, Überzeugungskraftund sicheres Auftreten. Danach muss derentwickelte Algorithmus gemessen und op-timiert werden. Hier gilt es, die CPU sowiedenArbeitsspeicher so ressourcenschonendwie möglich einzusetzen.Im Anschluss daran wartet eine weitere

Herausforderung auf die über 70 Studieren-den, die imWettbewerbumdasPreisgeld von3.000 USD kämpfen. Mitarbeiter aus demBereichMonitoring andNetworkTesting vonRohde&Schwarz haben eineRadioDirectionFinding Challenge vorbereitet. Die Studie-renden erhalten Ortungs- und Funkgeräte,mithilfe derer sie einen einen Gegenstandlokalisieren müssen. Begleitet wurden dieTeilnehmer bei der anspruchsvollenAufgabevon erfahrenen Ingenieuren.

Raus aus dem Hörsaal –hin zur RealitätBereits zum16.Mal findet die Engineering

Competition, in den Anfängen noch unterdem Namen „Fallstudienwettbewerb“, imTechnologiezentrum des Münchner Unter-nehmens statt. „Das Ziel der Competition istnicht Studierende zu rekrutieren.Wirmöch-ten Nachwuchskräften zeigen wer wir sind,und inwelchen spannendenThemenfeldern

Von links nach rechts: David Franz (ELEKTRONIKPRAXIS) mit Louise Christensen (Rohde & Schwarz) undMagdalena Pöllmann (Rohde & Schwarz) sowie dem Team „Omega“ bei der 16. Engineering Competition

Die Aufgabe: das Streaming-Erlebnis der Zukunft anhand der 5G Broadcast Technologie zu novellieren

Teamwork: Die anspruchsvollen Aufgaben der diesjährigen Engineering Competition lösten die rund 70 Teilnehmer in 18 Teams

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DREI FRAGEN AN:

Magdalena Pöllmann, Referentin University Relations & HR Marketingund Gestalterin der Engineering Competition bei Rohde & Schwarz

Frau Pöllmann, erzählen Sie doch mal: Welcher Mitarbeiterpasst besonders gut zu Rohde & Schwarz und was haben Sieals Arbeitgeber zu bieten?Wir suchen Experten genauso wie junge Talente: Menschen,die forschen und entdecken möchten, die wissen was linksund rechts passiert, die Macher. Wer seinen Horizont erwei-tern will und die eigenen Ideen in der wirklichen Welt sehenmöchte, ist bei Rohde &Schwarz genau richtig. AlsMitarbeiterbei Rohde & Schwarz erhält man den Freiraum, das Vertrauenund das Netzwerk auch die eigenen Ideen umzusetzen. Wirermöglichen Mitarbeitern sowohl Fach- als auch Führungskar-rieren, immer ganz individuell auf die Wünsche und Bedürf-nisse der Mitarbeiter zugeschnitten.

Welche Einstiegsmöglichkeiten bietet Rohde & Schwarz Talen-ten und Professionals?Wenn man an die Studierenden denkt, gibt es die Möglichkeiteines Praktikums. Unsere Nachwuchskräfte erhalten in derRegel ihr eigenes Projekt, um die Möglichkeit zu bekommen,selbständig ihre Ideen einzubringen.Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit als Werkstudenteinzusteigen und die Bachelor- bzw. Masterarbeit bei uns zuschreiben – dies gilt für alle Geschäftsbereiche, also von derEntwicklung über das Controlling bis hin zum Personalbe-reich.Nach erfolgreich abgeschlossenem Studium gibt es natürlichnoch den Festeinstieg bei Rohde & Schwarz. Egal ob als Soft-ware- oder Hardwareentwickler, Vertriebs- oder Applikations-ingenieur – einfach mal einen Blick auf www.careers.rohde-schwarz.com werfen und sich im Detail über die unzähligenMöglichkeiten an unseren unterschiedlichen Standorten in-formieren.

Und wie war Ihr persönlicher Einstieg bei Rohde & Schwarz?Meine Rohde-&-Schwarz-Geschichte begann mit einem Prak-tikum im Hochschulmarketing. Meine erste Engineering Com-

petition begleitete ich als Praktikantin. Als ich dann mein Ba-chelor-Studium beendet hatte, stellte sich für mich die Fragewie es weiter geht. Die Arbeit bei Rohde & Schwarz hat mirviel Spaß gemacht, gleichzeitig hatteich jedoch den Wunsch, im Aus-land Erfahrung zu sammeln.Rohde & Schwarz hat mirdann beides ermöglicht –Arbeiten im Ausland. Sowar ich für drei Mona-te als Praktikantin anunserem Standort inSingapur, bevor ichdann wieder in Mün-chen als Werkstuden-tin gearbeitet habe.Vor zweieinhalb Jah-ren bin ich dann festbei Rohde & Schwarzeingestiegen.

wir anLösungen arbeiten“, betontMagdale-naPöllmann,ReferentinUniversity Relations&HRMarketingundGestalterin der Enginee-ring Competition bei Rohde & Schwarz.Das Münchner Familienunternehmen

Rohde & Schwarz engagiert sich seit vielenJahren stark fürNachwuchskräfte imBereichder Elektro- sowie Nachrichtentechnik undInformatik. „Es ist natürlich eine großeHer-ausforderung, fachliche Themen für eineZielgruppe zu besetzen, die branchenüber-greifend hart umkämpft wird. Wir schaffen

es jedoch, die Augen der Studierenden zumStrahlen zu bringen: Wir vermitteln ihnenmit unserer High-Tech Challenge einen Ein-blick in eineArbeitswelt, die einenunmittel-baren Einfluss auf das Leben vieler Men-schen haben wird“, so Pöllmann.Dem Unternehmen geht es vor allem dar-

um, die technologischen Zukunftsthemenbereits zu einem frühen Zeitpunkt bei derjungen Zielgruppe zu platzieren, die diesespäter gestalten und erlebenwerden– seienes Themen wie Autonomes Fahren, Smart

Cities oder wie in der diesjährigen Enginee-ring Competition das Mobile-Media- undStreaming-Business der nächsten Jahrzehn-te. In dem internationalen Wettbewerb ver-binden sichdasKnow-HowvonElektrotech-nik und Informatik, das nicht nur den Ar-beitsalltag der Rohde & Schwarz Ingenieurewiderspiegelt, sonderndarüber hinaus auchRückschlüsse auf technologische Trendszulässt. // DF

Rohde &Schwarz

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EMBEDDED SYSTEME //MOTORSTEUERUNG

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TITELSTORYElektroauto, Kühlschrank, Fertigungsroboter, Lokomotive: Die Vielfalt vonMotoren ist ebenso groß wie die derApplikationen, in denen sie eingesetztwerden. Unterschiedliche Anwendungenstellen jedoch auch unterschiedliche Anforderungen an die Steuerung der elektrischen Antriebe. Während für einfacheAnwendungen oft eine 8BitCPU mit in

tegrierten PWMWandlern ausreicht, sindanspruchsvolle Steuerungen auf rechenstarke Mikrocontroller angewiesen. Fürinnovative MotorsteuerungsStrategien,die mathematische Modelle zum Berechnen von Bewegungspfaden und Profilennutzen, sind 32BitArchitekturen auf derBasis von ARMCortexMProzessorkerneneine geeignete Option.


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Feldorientierte Steuerungeneffizient entwickelnFür den Einsatz in elektrischen Motoren optimierte

Mikrocontroller und digitale Signalcontroller erleichtern dasDesign und die Programmierung komplexer FOC-Steuerungen.

PATRICK HEATH *

* Patrick Heath... ist Marketing Manager in der High-Performance Microcontroller Divisionvon Microchip Technology

Es gibt zahlreicheMotorbauarten– vomSchrittmotor, der in einer Anwendungeine hochgenaue Positionierung si-

cherstellen muss, bis hin zu großen Wech-selstrom-Induktionsmotoren mit hohemDrehmoment für industrielle Misch- undVerarbeitungsprozesse. Die Auswahl hängtoft nicht nur von der Anwendung ab, son-dern auch von ihrer Umgebung. Im Kfz-Um-feld beispielsweise ist vor allemdie Fähigkeiteines Betriebs an einer Niederspannungs-Batterie anstelle vonWechselstromwichtig.

Dies begünstigt den Einsatz von bürstenbe-hafteten Gleichstrommotoren (Brushed DC,BDC), bürstenlosen Gleichstrommotoren(Brushless DC, BLDC) und Permanentmag-net-Synchronmotoren (PMS).NetzbetriebeneKonsumgerätewieWasch- und Industriema-schinennutzen einDesign auf der Basis einesWechselstrom-Induktionsmotor, da dieserdirekt am120V- oder 230V-Netz oder an einerEnergiequelle mit höherer Spannung arbei-ten kann. Selbst wenn eine Dreiphasen-Stromversorgung mit höherer Spannungverfügbar ist, bevorzugen industrielle An-wender Hochspannungs-BLDC oder PMS-Motoren für ihre Systeme, dadiese konstruk-tionsbedingt ein höheres Drehmoment beigeringeren Drehzahlen als Wechselstrom-Induktionsmotorenbieten.DieKonsequenz:

Die Auswahl eines Motordesigns und dieAnwendungsanforderungen beeinflussenganz erheblich die Steuerungsstrategie unddamit auch die zu ihrer Implementation ge-nutzte Elektronikplattform. Die denkbareinfachsteMotorsteuerungbesteht lediglichaus einem Schalter oder Spannungsregler.Üblicherweise nutztmandenParameterVoltpro Hertz für einfache Designs bei Wechsel-strom-Induktionsmotoren.DiesesVorgehenführt aber zu einem geringen Drehmoment,wennderMotor langsam läuft,was in vielenAnwendungen inakzeptabel ist.Mit komplexen Steuerstrategien lassen

sich vieleNachteile eines bestimmtenMotor-typs kompensieren. EinBeispiel: Auchwennsich ein Schrittmotor per Definition eigent-lich in festgelegten Winkelschritten dreht,

Doppel-Herz:Während der Master-Core des digitalen Signalcontrollers die Benutzeroberfläche berechnet sowie Systemüberwachungs- undKommunikationsfunktionen übernimmt, führt der Slave zeitkritischen Steuercode aus.

Bild:M

icrochipTechnology

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Bild 1: Entwicklungs-platine für BLDC- undPMSM-Motorsteuerun-gen. FeldorientierteFOC-Strategien ermittelnmithilfe mathematischerMagnetflussmodelle,wann Energie an dieeinzelnen Motor-Phasengeliefert werden muss.

Bild:M

icrochipTechology

ist es doch möglich, mithilfe innovativerSteuertechniken wie Micro-Stepping einehochauflösende Positionierung und eineflüssige Bewegung zu erreichen.

FOC: Steuerstrategien fürhohes DrehmomentLeistungsfähige, feldorientierte Steuer-

strategien (Field-Oriented Control, FOC) fürelektrische Antriebe nutzenmathematischeModelle des Magnetflusses im Inneren desMotors für das genaueErmitteln,wannEner-gie an jede der Motor-Phasen geliefert wer-den muss. FOC überwindet viele der Motor-steuerungsprobleme, unter denen wenigerausgefeilte Strategien wie Volt pro Hertzleiden. FOC ermöglicht ein hohes Drehmo-ment über einen breiten Drehzahlbereichund bietet eine hohe Positionierungsgenau-igkeit ohne teure Sensoren – der an der Mo-torwicklung gemessene Strom liefert einemmathematischen Modell die nötigen Infor-mationen zumBestimmenderRotor-Positionrelativ zu den Stator-Wicklungen.Je nachAnforderung ist oft eineKombina-

tionunterschiedlicherMotortypennötig, umdie geforderte Genauigkeit zu erreichen.Mehrachsen-Roboter und CNC-Maschinenverlangen zumBeispiel höchsteGenauigkeit.Aufgrund der hohen Leistungsanforderun-gen nutzen Entwickler oft High-Speed-DSPs(Digitale Signalprozessoren) oder sogarFPGAs (Field Programmable Gate Arrays).Diese Controller können die Aktivität meh-rererMotoren gleichzeitig zumBewegenvon

„Mikrocontroller für Motorsteuerungen sollten eineHardware-Unterstützung für Pulsbreiten-Modulation

und Totzeit-Insertion haben.“Patrick Heath, Microchip

Roboter-Armen und Werkzeugmaschinenüber genau definierte Pfade mit Hilfe vonServo-Encodern zurRückmeldungvonPosi-tionsinformationen koordinieren.Unter den vielen Faktoren, die einen Ein-

fluss auf dasMotorsteuerungs-Designhaben,gibt es einen langfristigenTrend: das Strebennach höherer Energieeffizienz. Insbesonde-re für Systeme, die imDauerbetrieb oder überlange Zeiträumearbeitenmüssen.NebenderNutzung von FOC-basierten Methoden zurVerbesserung des internen Motorwirkungs-grades gewährleisten leistungsfähige Algo-rithmen einen besseren Wirkungsgrad, in-dem sie die Ausgangsleistung in Echtzeiteinstellen, anstatt den Motor nur bei einerkonstanten Drehzahl zu betreiben. Zusätz-lich sind Zuverlässigkeit und Kosten wichti-geKriterien, die ebenfalls einenEinfluss aufdie Wahl des Motortyps haben. Diese Über-legungen betreffen sowohl die Auswahl vonMCUs als auch die der Motoren.Für Haushaltsgeräte und Automobilesys-

teme setzen Entwicklerteams zunehmendPermanentmagnet-unterstützte, synchroneReluktanz-Motoren (Permanent Magnet-As-sisted SynchronousReluctance, PMASR)undMotorenmit innenliegendenPermanentma-gneten (Interior-Permanent Magnet, IPM)ein. Beispiele dafür sind Kompressoren inKlimaanlagen und Kühlschränken. DieseMotoren sind teurer als herkömmliche PMS-Designs, aber auch energieeffizienter. DieUmstellung auf IPM-basierte Motoren erfor-dert zusätzliche Steuersoftware zur Verbes-

serung des Betriebs der zugrundeliegendenFOC-Algorithmen.Dabei kommenErgänzun-gen wie der Maximaldrehmoment-pro-Am-pere-Algorithmus (Maximum Torque PerAmpere,MTPA)und einePhasenregelschlei-fe zum Verfolgen des Winkels (Angle-TrackPhase-Locked Loop, AT-PLL) zum Einsatz.

Spezialisierte MCUs und DSCsfür Motorsteuerungen nutzenEs gibt viele Arten von Motor-Designs. Je-

des benötigt seinen eigenen Satz an Steuer-algorithmen.AlsVerbindungmit denMotor-wicklungenkommen jedochoft die gleichenHardware-Peripherieschaltungen zum Ein-satz. Für Motorsteuerung optimierte MCUs(Mikrocontroller) und DSCs (Digital SignalController) enthalten häufig eine Kombina-tion aus intelligenten Peripherieschaltun-gen, die über eine Reihe unterschiedlicherProzessor-Architekturen einheitlich sind.Motorsteuerungs-MCUs sollten eine Hard-ware-Unterstützung für Pulsbreiten-Modu-lation und Totzeit-Insertion bieten. DieseFunktion deckt ohne direkten Softwareein-griff die vielen Schaltereignisse ab, die füreine präzise LeistungssteuerungallerMotor-wicklungen notwendig sind. Damit verrin-gert sich die Anzahl der Interrupts, die derProzessor mit jeder Umdrehung verarbeitenmuss. Eine weitere Anforderung in vielenSystemen ist ein präziser 10- oder 12-Bit-A/D-Wandler. Dieser dient zum Messen der Mo-torphasen-Rückkopplungsspannung undzum Ermitteln von Über- und Unterspan-nungs-Situationen.MancheDesigns benöti-gen einen Operationsverstärker zum Kondi-tionierendesMotorphasenstrom-Rückkopp-lungssignals, bevor dieses andenA/D-Wand-ler übergeben wird. MCUs mit integriertenOperationsverstärkern und KomparatorenzumErkennen vonAnalogschwellen sorgenfür eine geringe Bauteilzahl auf der Leiter-platte. Eine Integration von MOSFET-Leis-tungs-Gatetreibern mit der MCU/DSC in ei-nem einzigen Gehäuse spart Platz auf derLeiterplatte und ist besonders wichtig fürHersteller von Automobilelektronik undElektrowerkzeugen.Für viele einfachere Motorsteuerungs-

Anwendungen reicht eine 8-Bit-CPU mit in-tegrierten PWM-Controllern. Ist mehr Re-chenleistung gefordert, ist der Umstieg aufein ähnliches Produkt auf Basis einer 16-BitArchitektur empfehlenswert.Mussmanbei-spielsweise Code für eine Rückkopplungs-schleife undandere vomA/D-Wandler abge-tastete Signale verarbeiten, kann die Not-wendigkeit, arithmetische Operationen in8-Bit Segmente aufzuspalten, zu Leistungs-Einschränkungen führen. In solchen Situa-

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tionen ist der Umstieg auf eine 16-Bit MCUoder ein DSC vorteilhaft, wobei der DSC fürkomplexe Steueralgorithmen eine höhereLeistung bereitstellt.Für innovative Motorsteuerungs-Strategi-

en, diemathematischeModelle zumBerech-nen von Bewegungspfaden und -Profilennutzen, sind 32-Bit-Architekturen auf derBasis von ARM-Cortex-M-ProzessorkerneneineweitereOption.Der Cortex-M4beispiels-weise unterstützt Fließkomma-Berechnun-gen und ermöglicht damit das UmwandelnvonCode, der inHigh-Level-WerkzeugenwieMATLAB entwickelt wurde. Microchip hateine Software zur Vereinfachung der Imple-mentation komplexer FOC-Algorithmenvor-gestellt. Die „motorBench DevelopmentSuite“ (mB) umfasst Werkzeuge zum Extra-hieren der elektrischen und mechanischenParameter einesBLDC- oder PMS-Motors undwendet diese auf einenFOC-Algorithmus an.dabei kannderBenutzer drei Steuerschleifenzur Motorverwaltung abstimmen. Sind dieSteuerschleifen und andere Parameter desAlgorithmus definiert, gibt das Werkzeugeine Software-Projektdatei aus, die bereit istfür die Kompilierung durch die integrierteEntwicklungsumgebung MPLAB X. mB un-terstütztmittlerweile auchHochspannungs-motoren bis 600V.

Netzwerkunterstützung isteine zentrale AnforderungAuch wenn die Peripherieschaltungen in

elektrischenMotorsteuerungen für eine brei-te Palette vonAnwendungen imGroßenundGanzen einheitlich sind, benötigt man auf-grund der zunehmenden Komplexität derSystemdesigns verschiedene Varianten vonMCUs undDSCs. Netzwerkunterstützung istheute eine zentrale Anforderung für Steuer-systeme imKfz, in derHausautomatisierungund der industriellen Steuerung. Die Fähig-keit, nicht nur Betriebs- und Fehlerdaten anManagement-Systeme zu senden, sondernauchdas Fernsteuern zu ermöglichen, ist beivielen SystemeneinwichtigesVerkaufsargu-ment. Jeder Marktsektor hat seine eigenenNetzwerkprotokolle, die wiederum einenEinfluss aufdieAuswahlderPeripherieschal-tungen haben. Üblicherweise benötigenAutomotive-Subsysteme Schnittstellen wieLIN oder CAN-FD. Industriesysteme nutzenmeist Ethernet oder EtherCAT, wobei Wire-less-Protokolle zu einer gängigen Wahl fürdie Integration in IoT-Umgebungenwerden.Unterstützung für die Vernetzung hat oft ei-nen starken Einfluss auf die Menge des zuspeicherndenProgramm-Codes. Chipsmüs-sen dafür mehr integrierten Flash-Speicherbereitstellen, oft 256 kByte oder 512 kByte.

Zur Unterstützung der Kommunikations-Stacks muss auch der benötigte RAM-Spei-cher größer werden. Eigenständige Motor-steuerungs-Anwendungenbenötigtenbishertypischerweise 32 kBProgramm-Flash-Spei-cher oder weniger. Marktsegmente wie in-dustrielle Steuerungen und Automobilelek-tronik stellen darüber hinaus strengeAnfor-derungen an die funktionale Sicherheit.SystementwicklermüssenStandardswie IEC60137 Class B und ISO 26262 einhalten. DasEinbinden von Speicher-Controllernmit Fä-higkeiten zumErkennenundKorrigieren vonFehlern und das Einbinden von Watchdog-und Totmann-Timern sowie Power- undClock-Monitoren gewährleistet, dass MCUsdiese Standards unterstützen können. Ent-wickler können Fortschritte bei der DSC-Ar-chitektur für weitere Verbesserungen derZuverlässigkeit und Sicherheit nutzen. Ver-wendet ein System zwei Prozessorkerne, sokannSoftware, die auf jedemderKerne läuft,das Verhalten des jeweils anderen Kernsüberprüfenundvor ProblemenwarnenodereinReset auslösen,wenndieAusführungauseinem unbekannten Grund stockt.Dual-Core-Fähigkeiten lassen sich auch

auf andere Weise nutzen. Teilt man die Ar-beitslast auf zwei unabhängige Prozessorenauf, so könnenEntwicklungsteamsdie Inte-gration von Echtzeit-Motorsteuerungsoft-ware mit anderen Funktionen wie Vernet-zung und IoT-orientierten Designs vereinfa-chen.DieDual-Core-Motorsteuerungs-DSCsder dsPIC33CH-Familie unterstützen solcheAnwendungen. Diese Bausteine besitzenzwei dsPIC-Prozessorkernen auf einem Sili-zium-Chip. Einer dient als Master-Kern, derandere als Slave. Für sich gesehenbesitzt derSlave-Kern bereits genügend Prozessor-Bandbreite zum Steuern von zwei Dreipha-sen-Motoren. Der Master-Kern kann davonunabhängig einen weiteren Dreiphasen-Motor steuern, undVerwaltung,Vernetzungund andere Funktionen wie die Lastfaktor-Korrektur (Power Factor Correction, PFC) inLeistungsanwendungen übernehmen.

Bessere MCUs und DSCs fürbessere MotorsteuerungenAngesichts der kontinuierlichen Entwick-

lung der Motortechnik und neuer Anwen-dungsanforderungen sindweitere Innovati-onen beim MCU- und DSC-Design zu erwar-ten. Dazu zählen auch Leistungsverbesse-rungen, die sich nicht nur für immerkomplexere Steuerstrategien, sondern auchfür Systemverwaltungs- und Datenkommu-nikations-Funktionen nutzen lassen. // ME

Microchip

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EMBEDDED SYSTEME // SPEICHER


Bild 1: Das serielle 32-kByte-EEPROM ATAE-S132A verfügt über Sicherheitsfunktionen zumSchutz von Daten und internen Registern.

Bild:D

igi-Key

Electro

nics

NAME BESCHREIBUNG

CS SPI Chip Select Bar Input

SO Serial Data Out

NC No Connect

VSS Ground

SI/SDA Serial Data In

SCK Serial Check Input

NC No Connect

VCC Supply Voltage

Encrypted EEPROM:Daten sicher speichernSeparate, verschlüsselte EEPROMs können die Datensicherheit in

Embedded-Systemen erhöhen. In den Bausteinen integrierte physischeBarrieren steigern das Schutzniveau zusätzlich.

RICH MIRON *

* Rich Miron... ist Applications Engineer und tech-nischer Autor bei Digi-Key Electronics

Angesichts der zunehmenden Vernet-zung vielfältigster Endgeräte gewinntdieDatensicherheit enormanBedeu-

tung. Diese ist keineswegs ein reines Soft-warethema, sondern beginnt bereits auf derHardware-Ebene von Embedded Systemen.Hier ist eineMöglichkeit essenziell,wichtigeDaten sicher in nichtflüchtigem Speicherablegen zukönnen.Diesermuss auchgeziel-tenHackerangriffenwiderstehen. InKombi-

nationmitMikrocontrollern (MCU) kommenhäufig EEPROMsals nichtflüchtige Speicherzum Einsatz. Diese können beispielsweiseProgrammcode aufnehmen. Einige 8-Bit-, 16-Bit- und 32-Bit-MCU haben grundlegendeSicherheitstechniken implementiert. DiesekönnendenLesezugriff über externe Schnitt-stellen beispielsweise für Debugger sperrenund verhindern, dass Unbefugte bestimmteSpeicherbereiche auslesen können. Derarti-ge Sicherheitsfunktionen galten lange alsausreichend. Heute nicht mehr. Embedded-Systeme erfordern heute einen robusterenDatenschutz für viele Anwendungen. Diesgilt besonders für Industrial-IoT-Geräte, Si-cherheitssysteme, die Kommunikation zwi-

schen Fahrzeugen, für moderne medizini-scheGeräte undautonomeFahrzeuge.DennAnwendungen, deren EEPROM-Daten infol-ge eines erfolgreichenHackerangriffsmani-puliertwurden, könnenmateriellen Schadenoder Schlimmeres verursachen.Wenn sicher-heitsrelevanteApplikationen EEPROMsein-setzen, sollten diese auch ausgeklügeltenHackerangriffen widerstehen. Sie müssensensible Daten wie Kennwörter, Klon-Ha-shes, Fingerabdruckdaten, Kalibrierungsda-ten für Sensoren und biometrische Datensicher verschlüsselt speichern können.Auchdas Klonen des Systems darf nicht möglichsein. Die nötigen Funktionen lassen sich amBeispiel der CryptoAuthentication-BausteinevonMicrochip veranschaulichen, etwa dem32-kByte-EEPROMATAES132A.

Wirksamer Schutz gegenphysische AngriffeNicht gleich offensichtlich ist, dass siche-

re Speicherbausteine auch gegen physischeAngriffe gewappnet seinmüssen. BeimATA-ES132A sorgenmechanische Sicherheitsme-chanismendafür, dassDaten sichnicht phy-sisch rekonstruieren lassen.Der Baustein istso aufgebaut, dass es nicht möglich ist, z.B.durch Schockgefrieren den Speicherinhaltzu erhalten. Außerdemerkennt er,wennver-sucht wird, den Siliziumchip („Die“) freizu-legen. Dieser ist durch eine Metallabschir-mung geschützt. Wird sie entfernt, erkenntder Chip Lichteinfall und zerstört die Daten.Ohnehin ist der Inhalt des internenSpeichersverschlüsselt. Das bloßeExtrahierenderDa-ten bringt daher nichts. Über diese Sicher-heitsmechanismenhinaus kannderBausteinauch weitere, unveröffentlichte und nur Mi-crochip bekannte Vorrichtungen enthalten.Dies stellt einen umfassenden physischenSchutz des sicherenSpeichers bereit, sodassEntwickler keine kompliziertenGehäuse zurAbschottung des EEPROMs bauen müssen.Der ATAES132A lässt sich so konfigurieren,

Bild: ©frank peters - stock.adobe.com

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dass er über seine SPI- oder I2C-Schnittstellemit denmeistenMCUkommunizierenkann.Im I2C-Modus wird der „Chip Select“-Pinnicht benötigt, braucht aber definiertesMas-se- oder Betriebsspannungspotenzial. ImSPI-Modus hat „Chip Select“ seine normaleFunktion. Kryptographie ist auf demATAES132AüberAES-CCMmit einem128-Bit-Schlüssel implementiert. Die zu verschlüs-selnden Daten werden mit mehreren kom-plexen mathematischen Funktionen bear-beitet, wo sie mit einem vom Firmware-Ent-wickler programmierten 128-Bit-Wertkombiniertwerden.DieBerechnungenwäh-rend der AES-Verschlüsselung und -Ent-schlüsselung finden ausschließlich im Bau-stein statt. Bis auf die Einrichtung einigerVariablen und die Wahl des 128-Bit-Schlüs-sels ist dieser Vorgang für den Firmware-Entwickler transparent,wasdie Produktent-wicklung stark vereinfacht.

Sicherheitsfunktionen ändernBausteinstrukturDer Baustein lässt sich auch als nicht ver-

schlüsseltes serielles Standard-EEPROMverwenden. Sobald die erweiterten Sicher-heitsfunktionen zum Einsatz kommen, än-dern sich Struktur und Verwendung desChips radikal. Die 32 kByte des EEPROMssind in 16 je 2 kByte große Zonen aufgeteilt.Jede dieser Speicherzonen kann einzelnmitoder ohne Sicherheitsfunktionen konfigu-riert werden. Die Konfiguration für jede der2 kByte großenSicherheitszonen erfolgt über

das Konfigurationsregister für Zonensicher-heit. Möglich sind: Verschlüsselung für das Lesen von Datenaktivieren/deaktivieren Verschlüsselung für das Schreiben vonDaten aktivieren/deaktivieren Authentifizierung für das Lesen von Da-ten aktivieren/deaktivieren Authentifizierung für das Schreiben vonDaten aktivieren/deaktivieren Permanenten Schreibschutz für die ge-wünschte Zone festlegenDiese Einstellungen ermöglichen eine ho-

he Flexibilität beim Einrichten von Sicher-heitseinstellungen für eine Anwendung.Beispielsweise kann für eine Zone keineVerschlüsselung und keine Authentifizie-rung für einenLese- oder Schreibzugriff fest-gelegtwerden, sodass sichder Bausteinhierwie einherkömmliches EEPROMverhält. Füreine andere Zone kann die Konfigurationeine vollständige Verschlüsselung und Au-torisierung verlangen, um wichtige Datenwirkungsvoll zu schützen. Im Konfigurati-onsregister für den Baustein wird das allge-meineVerhaltendesBausteins festlegt. Die-ser Bereich enthält auch einige schreibge-schützte Informationen über den Baustein.Dazu gehört eine 32-Bit-Seriennummer zumeindeutigen Identifizieren des Bausteins.Mithilfe vonanderenRegistern lässt sich einSchreibschutz für bestimmte Speicherzonenoder Register einrichten. Dieser Schreib-schutz ist irreversibel. In diesem Bereichbefindet sich auch das Register „I2CAddr“

ADRESSBEREICH DES ATAES132A BESCHREIBUNG

0000h-0FFFh EEPROM-Speicher mit 32 kB Benutzerdaten

1000h-EFFFh Reserviert

F000h-F05Fh Konfigurationsregister für den Baustein

F060h-F07Fh Konfigurationsregister für Zähler

F080h-F0BFh Konfigurationsregister für Schlüssel

F0C0h-F0FFh Konfigurationsregister für Zonensicherheit

F100h-F17Fh Zonenzähler-Register

F180h-F1DFh 96 Byte unverschlüsselter FreeSpace-Speicher

F1E0h-F1FFh 32 Byte unverschlüsselter SmallZone-Speicher

F200h-F2FFh Schlüsselspeicher

F300h-FDFFh Reserviert

FE00h Puffer für Befehle und Antworten

FE01h-FFDFh Reserviert

FFE0h Reset-Register für I/O-Adressen (nur schreiben)

FFE1h-FFEFh Reserviert

FFF0h Statusregister (nur lesen)

FFF1h-FFFFh Reserviert

Tabelle 1: Speicherauslegung des ATAES132A. Das Schreiben der meisten Speicherbereiche erfolgt überStandard-I2C- oder -SPI-Befehle. (Microchip Technology)

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zur Auswahl des I2C- oder des SPI-Modus.BeimStartendesBausteins schreibt die Firm-ware das aus einemByte bestehendeRegisterI2CAddr. Bit 0 von I2CAddr legt dabei denModus der seriellen Schnittstelle fest. DerWert „0“ aktiviert den den SPI-Modus, eine„1“ den I2C-Modus. Für den I2C-Modus lautetdie 7-Bit-Adresse also 50h.

Interner Puffer für Befehleund AntwortenDas EEPROMverarbeitet aus Kommandos

und Operanden bestehende Befehlsblöcke.Diese werden direkt in den Puffer für Befeh-le und Antworten an der Adresse FE00h ge-schrieben. EinBefehlsblockbesteht aus einer1 Byte langen Anweisung, einem oder meh-reren Bytes als Operanden und einer 2 Bytelangen Prüfsumme. Es gibt Befehle zumAu-thentifizieren von Daten, für Blocklesevor-gänge aus EEPROM-Zonen, zum Inkremen-tieren von Zählern und zum direkten Lesenvon geschützten Speicherbereichen oderRegistern, die eineAuthentifizierung verlan-gen. Die Antworten auf die Befehle werdenausFE00hgelesen. Alle Schreibvorgänge aufFE00h sind Befehle, die zum Puffer für Be-fehle und Antworten gesendet werden. AlleLesevorgänge vonFE00h sindLesevorgängeaus dem Puffer für Antworten. Das Registerzum Zurücksetzen von I/O-Adressen an derStelle FFE0h dient dem Zurücksetzen derPuffer für Befehle undAntworten.Wenn einWert nachFFE0hgeschriebenwird, erfolgenzwei Operationen: Der Befehlspuffer wirdgelöscht, sodass er einenneuenBefehlsblockaufnehmen kann, und der Antwortpufferwird auf 0 zurückgesetzt. Dadurch kann dieFirmware die gesamte Antwort neu lesen.

Das kann in Programmen nützlich sein, indenen möglicherweise ein Interrupt aufge-treten ist, während die Host-MCU den Ant-wortpuffer gelesen hat. Nach der Rückkehrvom Interrupt muss sie die Daten neu vonBeginnan lesen.WeitereBefehle dienendemVer- und –Entschlüsseln bei Lese- undSchreibvorgängen vom und zum EEPROM.Microchip stellt Treiber für MCU und Firm-ware bereit, die diese Funktionen ausführen.So benötigen Programmierer kaum Wissenüber die AES-Verschlüsselung.DerRegisterbereich „Zonenzähler“ enthält

16 schreibgeschützte Zähler, die den einzel-nen Zonen zugeordnet sind. Jede Speicher-zonewirdmit einem128Bit langenSchlüsselverschlüsselt. Bei jeder Verwendung einesZonenschlüsselswird ein zugehöriger 32-Bit-Zonenzähler inkrementiert oder nicht inkre-mentiert – je nach der Einstellung im Konfi-gurationsregister des Zonenzählers. DasZurücksetzen oder Dekrementieren einesZählers ist nichtmöglich.Die Firmware kanndirekt auf einen Zonenzähler schreiben, umihn auf einen Anfangswert zu inkrementie-ren, aber nie auf einen Wert, der kleiner alsder aktuelle Inhalt des Zählers ist. Zonenzäh-ler lassen sich bei der Herstellung beschrei-ben und sperren. Wenn ein Zähler einenmaximalenWert erreicht – beimATAES132Aliegt dieser bei 2.097.151, kann der zugehöri-ge Schlüssel dauerhaft deaktiviert werden.Er kann dann nicht mehr zum Ver- und Ent-schlüsseln genutzt werden. Damit lässt sichbeispielsweise sicherstellen, dass zum Pro-grammieren der Firmware einer MCU nureine Höchstzahl an Flash-Vorgängen gestat-tet ist. Jeder 32-Bit-Zonenzähler ist doppeltvorhanden. So lässt sich eine Beschädigung

des Zonenzählers erkennen, falls beim In-krementieren eines Zonenzählers ein Strom-ausfall auftritt. Beim Start der Anwendungsollte die Firmware beide Werte für alle Zo-nenzähler auslesen.WenndieWerte in einerAnwendungverschieden sind,wäre dies derNachweis für ein nicht autorisiertes Herun-terfahren. Das könnte auf einen Versuchhindeuten, die Sicherheit der Anwendungim laufenden Betrieb zu deaktivieren.Das Statusregister des ATAES132A ist ein

schreibgeschütztesRegister, das Fehlercodesenthält, z. B. für falsche Prüfsummen oderFehler in Befehlen. Es gibt auch an, ob sichder ATAES132A im I2C-Modus oder im SPI-Modus befindet und informiert über denVerlauf von Befehlen und die Gültigkeit derAntworten. Es sollte vor undnachallenLese-und Schreibvorgängen, Befehlen und Ant-worten gelesen werden. Unstimmigkeitenkönnen auf einen Versuch hindeuten, vonaußen in die I2C- oder SPI-Verbindung zwi-schen der Host-MCU und dem ATAES132Aeinzugreifen. Es ist Aufgabe der Host-Firm-ware, geeigneteAktionendurchzuführen, z.B. einen Bediener zu alarmieren oder einenAlarmton auszugeben.

Einrichtung des EEPROMsbei der HerstellungEs ist sinnvoll, das Einrichten eines mit

speziellen Sicherheitsfunktionenausgestat-teten EEPROMS erst beim Fertigen des End-produkts vorzunehmen, sprich wenn sichdas EEPROM bereits im System befindet. Solassen sichKonfigurationsfehler reduzieren.Am Anfang steht das Definieren aller An-fangswerte und Zählerkonfigurationen.Dann folgendie Schlüssel unddieVerschlüs-selungsparameter und schließlich alle Initi-alwerte für das EEPROM. Die eindeutige32-Bit-SeriennummerdesBausteins kannausdem ATAES132A ausgelesen werden, damitsie in die Firmware derHost-MCUaufgenom-men werden kann. Zu empfehlen ist, alleprogrammierten EEPROM-Werte zurückzu-lesen, umeine korrekteKonfiguration sicher-zustellen. Bei Unstimmigkeiten lassen sichbetroffene Produkte gezielt aus der Produk-tion herausnehmen. Ohne Frage verkompli-ziert die AES-Verschlüsselung die Handha-bung der Speicher. Andererseits sorgt siedafür, dass Produkte sicherer werden undDatenbesser geschützt sind. Speziell für die-sen Zweck entwickelten EEPROMs bietenmechanischen Schutz, starke Verschlüsse-lung, Aufteilung in Zonen und kundenspe-zifische sowie vertrauliche Features, die dasSchutzniveau weiter erhöhen. // ME

Digi-Key Electronics

Bild 2: Das Xplained CryptoAuthentication-Start-und Entwicklungskit DM320109 von Microchipbietet eine einfache Möglichkeit, den ATAES132Azu evaluieren und Code dafür zu entwickeln.

Bild:M

icrochipTechnology

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AKTUELLE PRODUKTE // EMBEDDED SYSTEME

Murata hat in Zusammenarbeitmit Cypress Semiconductor dasKombimodul 1LV entwickelt,dass Wi-Fi und Bluetooth be-herrscht. Der nach Angben vonMurata besonders geringeStromverbrauch soll für langeBatteriestandzeiten von Weara-bles, Smart-Home-Produktenund portablen Audio-Applikati-onen sorgen. Auf der Basis desKombi-Chipsatzes CYW43012von Cypress kommt das extremkleineDual-Band-Modul fürWi-Fi 11a/b/g/n/ (11ac Friendly™)und Bluetooth 5.0 auf Daten-übertragungsraten von bis zu 78MBit/s (Wi-Fi) bzw. 3MBit/s (Blu-etooth). 1LV unterstützt einebreite Palette populärer Prozes-soren, etwa PSoC6, i.MX RT,STM32, i.MX, IP-Kamera-Platt-formen sowieAnwendungenaufLinux- undRTOS-Basis. Ein inte-grierter IPv6-Netzwerk-Stack

BESONDERS STROMSPAREND

Wifi- und Bluetooth-Kombimodul

ermöglicht, dass der Host-Pro-zessor bei aktiven Netzwerkver-bindungen imSleep-Modusblei-benkann.DasModul unterstütztBLEmit 2MBit/s, LESecureCon-nections, LE Privacy 1.2 und LEData Packet Length Extension.Es arbeitet in Dual-Band-Netz-werken reibungslosmit erhöhterEnergieeffizienz und verbesser-ten Security-Eigenschaften undbringt es in Wi-Fi-5-Netzwerkenauf optimale Performance.

Murata

Die neue Generation seiner Ge-cko-Wireless-Plattform soll IoT-Produkte leistungsfähiger, effizi-enter und zuverlässigermachen,berichtet SiliconLabs. Basierendauf den HF- und Multiprotokoll-FunktionendesWireless-Gecko-Angebots ist Serie 2 die laut An-bieter branchenweit vielseitigsteund am besten skalierbare IoT-Datenanbindungsplattform. Zuden ersten Produkten zählenkleine SoC-Bausteine (Small-

BESONDERS SICHER

Wireless-Plattform für IoTForm-Factor System-on-a-Chip)mit einemspeziellen Sicherheits-Core und integrierten Funk-block, der die 2,5-fache Reich-weite anderer Lösungen bietet.Dazu zählen die SoCsEFR32MG21, dieMultiprotokoll-,Zigbee-, Thread- undBluetooth-Mesh-Netzwerke unterstützen,sowie die SoCs EFR32BG21 fürBluetooth Low-Energy und Blu-etooth Mesh. Diese SoCs sollensich für netzbetriebene IoT-Pro-dukte anbieten, einschließlichGateways, Hubs, Leuchten,Sprachassistenten und intelli-gente Stromzähler.Laut Herstel-ler erreichen die SoCs +20 dBmAusgangsleistung und bis zu124,5 dB Link Budget. Die im LP-40-nm-Prozess gefertigten SoCswürden zudemnur 50,9 µA/MHzStrom aufnehmen.

Silicon Labs

Die Sharky-Module vonMidatro-nics sind für den schnellen Ein-stieg in die Entwicklung von IoT-Geräten gedacht. Herzstück istder STM32WB55-Mikrocontrollermit seinem2,4-GHz-HF-Transcei-

BESONDERS FLEXIBEL

2,4-GHz-Transceiver für IoT-Anwendungenver. Er unterstützt auch Blue-tooth 5 (einschließlich BLE),Thread und ZigBee-Stacks. Dieduale Architektur des ARM Cor-tex-MKerns ermöglicht über den64-MHz Cortex-M4F-Kern eine

sichere Anwendungsperfor-mance in Echtzeit, während dasFunk-Subsystemunddie Sicher-heitsaufgaben gleichzeitig aufdem parallel integrierten undvollkommenunabhängigenCor-

tex-M0+ verwaltet werden. Siesind mit On-Board- oder Chip-Antenne, UFL-Anschluss oderohne Antenne erhältlich.

Arrow Electronics

Bild:SiliconLabs

Bild:M

urata

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SPI-Speicher per Softwaregezielt zurücksetzenFehlerhafte Systemzustände sind ein Problem, besonders bei

IoT-Knoten. Ein serielles, von der JEDEC definiertes Reset-Protokollermöglicht das Zurücksetzen von SPI-Speicher per Soft-Reset.

PAUL HILL *

* Paul Hill... ist Director of Product Marketingvon Adesto Technologies in SantaClara

Heutige Embedded-Systemewie intel-ligente Geräte und Endpunkte imInternet der Dinge (IoT) müssen bei

Bedarf unmittelbar Rechenleistung bereit-stellen und dürfen dabei nur wenig Stromverbrauchen. Zudem sollten Elektroniksys-teme in der Lage sein, sich von Betriebsbe-dingungen zu erholen, die durch vorüberge-hende Fehler verursacht werden. Häufighängendiesemit der Signalintegrität zusam-men und sind bei heutigen Hochgeschwin-digkeits-Designs immer schwerer zu hand-haben. Die Wiederherstellung nach einemLaufzeitfehler erfordert – unter extremenUmständenundwennkein Soft-Reset vorge-sehen ist – einenkontrolliertenReset für dasgesamte Systemoder Teile des Systems, alsodas Aus- und Wiedereinschalten eines Ge-

räts. Für IoT-Endpunkte an entferntenOrtenist das problematisch, denn der Einsatz vonServicekräften ist teuer. Dies ist nur ein Bei-spiel dafür,wiewichtigReset-Funktionen fürEmbedded-Designs geworden sind.Das Serial Peripheral Interface (SPI) ver-

bindet Peripherie und Speicher in Embed-ded-Systemen mit einem Mikrocontrolleroder Prozessor. EinReset des seriellen Flash-Speichers ist ein wichtiger Teil der Initiali-sierungbeziehungsweiseWiederherstellung.Um das Zurücksetzen von SPI-Speicherdurch den Host-Prozessor zu vereinfachen,hat das IndustriestandardisierungsgremiumJEDECein serielles Reset-Protokoll definiert,das einen speziellen Reset-Pin überflüssigmacht. Dieser Beitrag beschreibt dieses Pro-tokoll und seineVerwendung, insbesonderein Bezug auf die erweiterte SPI-Schnittstelle(xSPI) unddasAusführen vonCode ausdemseriellen nichtflüchtigen Speicher.Der wesentliche Vorteil einer seriellen

Schnittstelle gegenüber einem parallelenBus ist die reduzierte Anzahl der erforderli-

chen Signale. Weniger Signale und I/O-PinsreduzierendieBauteilkostenunddenStrom-verbrauch, da der Strom, der zur chipexter-nen Ansteuerung von Signalen erforderlichist, einenwesentlichenBeitrag zumGesamt-stromverbrauch leistet.

SPI-Flash-Speicher inEmbedded-SystemenDie ursprüngliche SPI-Spezifikation hatte

vier Signale: einen seriellen Takt zum Syn-chronisieren von Datenübertragungen; einoder mehrere Chip-Select-Signale, um dieAdressierungmehrerer Ziele zu ermöglichen;und zwei Datensignale zur Datenübertra-gung in jede Richtung. Der Standard wurdemehrmals erweitert, um leistungsfähiger zuwerden, was nun auch den Reset über dieSPI-Schnittstelle beinhaltet. Um die Band-breite zu erhöhen,wurdedie SPI-Schnittstel-leweiterentwickelt. ZudenVarianten zählennun Dual-SPI, die beide Datenpins in einerHalbduplex-Konfiguration zum Senden ver-wendet, um zwei Bits pro Taktzyklus zu sen-

Auch aus der Ferne: Ein Soft-Reset kann ein hängendes System kontrolliert zurücksetzen, so dass es in einen definierten Betriebszustand zurückkehren kann.

Bild:Clipdealer

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den. Hinzu kommen Quad- und Oktal-SPI,die weitere Datenleitungen hinzufügen, ummehrBits pro Taktzyklus zuübertragen. Bei-de Varianten unterstützen den DDR-Modus(Double Data Rate), der Daten an beidenTaktflanken überträgt.Quad- und Oktal-SPI-Schnittstellen wer-

den durch den erweiterten JEDEC-SPI-Stan-dard (xSPI) JESD251 definiert, derHardware-Richtlinien für die problemlose Integrationvon xSPI-Bausteinen mit hohem Durchsatzin Systeme enthält. In jüngerer Zeit hat dieJEDEC auch einen Standard definiert undveröffentlicht, der den Reset über die seriel-le Schnittstelle vorsieht. Dieses im JEDEC-Standard JESD252 definierte Reset-Protokollerübrigt einen speziellen Reset-Pin am seri-ellen Flash. Der Standard definiert die spe-zifischeReihenfolge, in der die Chip-Select-,Takt- und Eingangsdaten-Signale folgenmüssen, damit das System einenHardware-Reset ausführt. Dieses Muster wird verwen-det, damit störende Übergänge, die durchRauschen auf der seriellen Datenleitungverursacht werden, nicht zu einem verse-hentlichen Reset führen. Während einesResetswird das Taktsignal niedrig gehalten,um sicherzustellen, dass die Pin-Übergängenicht alsDatenübertragung interpretiertwer-den. Der Chip-Select-Pin stellt dabei sicher,dass nur ein bestimmter Baustein zurückge-setztwird. SPI-Flash-Speicherwerdenhäufigin Embedded-Systemen verwendet, insbe-sondere für Code. Dies ist für die Gesamt-funktion von entscheidender Bedeutung.Daher ist es unerlässlich, einen zuverlässi-gen Betrieb aufrechtzuerhalten, einschließ-lich der Möglichkeit, bei Bedarf einen Resetdurchzuführen. Beim Einschalten führenEmbedded Systeme generell einen Resetdurch, um sicherzustellen, dass sich alle

enthaltenen Schaltungsteile in einem be-kannten Zustand befinden. Ein Reset kannauch zurWiederherstellungnach schwerwie-genden Fehlern erfolgen, die durch Hard-wareprobleme während der Laufzeit verur-sacht werden. Dazu zählen heute Problemerundumdie Signalintegrität unddas Timing,elektromagnetische StörungenoderBeschä-digungen des Speichers durchHintergrund-strahlung. Softwarefehler könnenauchdazuführen, dass ein Programm abstürzt undnicht mehr reagiert.

Reset für Initialisierung undWiederherstellungDiese gelegentlichen Fehler können für

Anwender unangenehm sein. Für das IoTsind sie in der Regel ein ernstes Problem.ZumBeispiel dann,wennTausende vonKno-ten ein hohes Maß an Verfügbarkeit erfor-dern. In zunehmendem Maße sind diese

Bild 1: Aufgelöteter SPI-Speicher mit Soft-Reset. DerSPI-Standard wurde mehrmals erweitert, mittlerwei-le ist auch ein Reset über die Schnittstelle möglich.

Bild:A

destoTechnologies Geräte für einen manuellen Reset oder ein

Aus- undWiedereinschaltennicht ohnewei-teres zugänglich. Embedded-Systemenutzenmeist Watchdog-Timer und andere Selbst-test-Mechanismen, um Fehler zu erkennenundKorrekturmaßnahmen zu ergreifen.Dieskannbedeuten, dass ein Soft-Reset durchge-führt wird, bei dem nur die notwendigenSubsysteme unter der Kontrolle des Prozes-sors zurückgesetzt werden.Die SPI-Schnittstelle ist zustandsbehaftet,

sodass der Flash-Speicher nach Empfangeines Befehls eine bestimmte Anzahl vonAdress- oder Datenübertragungen erwartet.Alle Fehler, die zu einemVerlust der Synchro-nisation zwischenHost undSpeicher führen,führen zu einem unvorhersehbaren Verhal-ten. Um dies zu beheben, muss der Host inder Lage sein, den seriellen Speicher durcheinenSoft-Reset in einenbekannten Zustandzurückzusetzen. Solche Resets tragen dazubei, ein stabiles System aufrechtzuerhaltenundwerdenohneäußereAnzeichen vonFeh-lern durchgeführt. Daher werden sie heuteals Standardmerkmal des Betriebs von Em-bedded-Systemen angesehen.Während einige serielle Flash-Speicher

über einen speziellen Reset-Pin verfügen,nutzen andere Multiplexing, um die Anzahlder Pins zu verringern. In diesem Fall ist derReset-Pin auch ein I/O-Pin, und in einigenFällenbietet derHersteller überhaupt keinenReset. SelbstwenneinReset-Pin bereitsteht,macht es keinen Sinn, einen Ausgang desMikrocontrollers zur Steuerung zuzuweisen.AusdiesemGrundwurdedie JESD252-Spezi-fikation entwickelt, sodass das serielle Flash-Speicher weiterhin einen Reset unterstützt,ohne dass ein spezieller/physischer Pin er-forderlich ist. Neben der Fehlerbehebungstellt der serielle Reset-Mechanismus beim

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Start sicher, dass der serielle Speicher nachder Stabilisierungder Stromversorgungord-nungsgemäß initiiert wird.Herkömmlicher serieller Flash-Speicher

wird über eine langsame SPI angebunden.Wird dieser für Programmspeicher verwen-det, muss der Prozessor den Code vor derAusführung zunächst in dasOn-Chip-SRAMkopieren. Execute-in-Place (XiP) ist ein seri-eller Flash-Speicher, der diese Anforderungdurch eine schnellere und breitere Schnitt-stelle bedient. Dies verringert denBedarf anOn-Chip-SRAMund ermöglicht folglich kos-tengünstigere Host-Mikrocontroller oderProzessoren. EcoXiP vonAdesto verfügt übereine Oktal-SPI-Schnittstelle, die hohe Leis-tungsfähigkeit bei einemdeutlich geringerenStromverbrauch im Vergleich zu anderenOktal-SPIs und einewesentlich höhere Leis-tungsfähigkeit alsQuad-SPI-Speicher bietet.

Execute-in-Place vermindertBedarf an SRAMFür moderne Embedded-Systeme ist XiP

einewichtigeNeuerung–nicht zuletzt, weilOn-Chip-Flash-Speicher teuer und in derGrößebegrenzt ist.Mikrocontroller verfügennormalerweise übermaximal 1 MB internenFlash-Speicher.Moderne IoT-Knotenbenöti-gen jedoch häufig viel mehr Code für Funk-tionen wie Kommunikations-Stacks, Funk-schnittstellen,Audio-/BildverarbeitungundAnwendungssoftware. XiP mit externemFlash ermöglicht einen viel größeren Code-speicher. Damit verbessert sich auch dieStartzeit, dadie Codeübertragungsstufe ent-fällt. Mit XiP bleibt das SRAM frei für dieDatenspeicherung und nicht für den Code,was dieMenge an erforderlichemSRAMver-ringert. Dies verringert die Systemkosten, dakein externes SRAMerforderlich ist oder einMikrocontrollermitweniger On-Chip-SRAM

ausreicht. Während NOR Flash einen zufäl-ligen Zugriff ermöglicht,muss derMikrocon-troller die serielle Schnittstelle in seinemeigenen Speicherbereich abbilden, sodasssie nur alsweiterer Speicherbereichbetrach-tet wird und daher XiP unterstützt. Um dieLeistungsfähigkeitweiter zu erhöhen,wurdeEcoXiP für die Codeausführung optimiert.Standard-SPI-Schnittstellen sind für Zufalls-zugriffe ausgelegt. Jeder Lesevorgangbestehtaus einem Befehl, einer Adresse und denzurückgegebenenDaten.NachderRückgabeder Daten lässt sich eine weitere Anfragestellen. Anweisungenwerden jedoch häufigvonaufeinanderfolgendenAdressen abgeru-fen. Die EcoXiP-Schnittstelle nutzt dies aus,indem sie für jede Leseanforderung sequen-tielle Bytes bereitstellt, bis ein Befehl miteiner neuen Adresse gesendet wird. Dieskann den Busdurchsatz verdoppeln, da dieLatenz für das Senden einer neuen Adressefür jedenAbruf entfällt. EcoXiP kannAnwei-sungen mit einer Dauerdatenrate von 156MByte/s (266 MByte/s Spitze) liefern. Einweiteres Problem bei herkömmlichemNOR-Flash ist, dass SchreibvorgängeumGrößen-

ordnungen langsamer sind als Lesevorgänge.Damit können Daten nicht in das Flash ge-schrieben werden, während Code von dortausgeführt wird. EcoXiP unterstützt gleich-zeitiges Lesen und Schreiben, indem derSpeicher flexibel in unabhängige Bänkeaufgeteiltwird. XiP kann somit zumAusfüh-ren von Code verwendet werden, währendgleichzeitig Daten imSpeicher abgelegt undüber Funk (OTA; Over The Air Updates) ak-tualisiert werden. Die Unterstützung derJEDEC-Standards inklusive Remote-Resetmacht es damit einfacher, seriellen Flash-Speicher mit XiP zu verwenden.

Gezielter Reset ohnededizierten Reset-PinDie Möglichkeit, seriellen Flash unter der

Kontrolle des Host-Prozessors zurückzuset-zen ist besonders für Embedded Systemeessenziell. Das serielle Reset-Protokoll JEDECJESD252 ermöglicht genaudas, ohnedass einReset-Pin am Speicher oder ein speziellesSignal vom Mikrocontroller oder Host-Pro-zessor erforderlich ist. Obwohl sich ein seri-eller Reset und XiP sowohl auf den Host alsauch auf denSpeicher auswirken, unterstüt-zen immermehrMikrocontroller diese Stan-dards. Adesto war der erste Anbieter, dereinen seriellen NOR-Flash-Speicher auf denMarkt brachte, der das serielle Flash-Reset-Signalisierungsprotokoll unddie xSPI-Stan-dards unterstützt hat. EcoXiP liefert vonEmbedded Systemen geforderte Ausfüh-rungsleistung und verringert den Stromver-brauch sowiedie Systemkosten.Die Technikunterstützt auchdenStandard für die seriel-le Flash-Erkennung und verfügt über weite-re Funktionen für eine verbesserte Energie-effizienz und Sicherheit. Damit sind dieEntwickler von Embedded-Systemen besserauf die Herausforderungen bei der Entwick-lung von IoT-Lösungen vorbereitet. // ME

Adesto Technologies

SI

SCK

CS

Internal Reset

mode 3

mode 0

Device is ready

Bild 2: Das Reset-Protokoll definiert die spezifische Reihenfolge, in der die Chip-Select-, Takt- und Eingangs-daten-Signale aufeinander folgen müssen, damit das System einen Hardware-Reset ausführt.

Bild:A

destoTechnologies

CPU CPU

code

code code

data dataRAM

Flash Memory

XIPcopied

Bild 3: Die EcoXiP-Schnittstelle stellt für jede Leseanforderung sequentielle Bytes bereit, bis ein Befehl miteiner neuen Adresse gesendet wird. Dies kann den Bus-Durchsatz verdoppeln.

Bild:A

destoTechnologies

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AKTUELLE PRODUKTE // EMBEDDED SYSTEME

DieneueX75-Produktfamilie derindustriellenSATA-6-GBit/s-SSDsvon Swissbit verwendet hoch-wertige Toshiba BiCS3-NAND-Cund einen Flash-Controller, dereine 165-Bit-LDPC-Fehlerkorrek-tur unterstützt. Swissbit hat dieFirmware speziell auf die Anfor-derungen von Industrie- undNetCom-Unternehmen abge-stimmt. Das Swissbit Data CareManagement mit Hintergrund-Scan, Near Miss ECC und voll-ständigem Schutz der internenDatenwege (E2E DPP = End-to-End Data Path Protection) sorgtfür zusätzliche Sicherheit vorDatenverlust. Die Firmware hatfür alle Laufwerke ein effizientesBlock-RAID implementiert, dasdie Wiederherstellung ganzerPage-Ausfälle ermöglicht. Opti-onal unterstützendie Laufwerke

SPEZIFIZIERT VON -40 BIS +85 °C

SSD-Laufwerke für die Industrie

AES256-Verschlüsselung undTCG-OPAL-2.0-Zugriffsschutz.Darüber hinaus zeigt der Life-time Monitor von Swissbit denaktuellen Lebensdauerzustanddes Geräts detailliert an. So ge-rüstet sinddie bis 2 TByte großenFestspeicher für denEinsatz z. B.in Industrie-PCs, Datenloggernoder als Boot Medium von Net-Com-Systemen geeignet.

Swissbit

Der taiwanesischeMemory- undStoragehersteller Adata Techno-logy bietet leistungsstarkeDRAM-Module für denEinsatz inIndustrieprodukten an. Die be-sonders energieeffizientenSpei-cher sind für denTemperaturbe-reich von 0 °C bis 85 °C oder fürden erweiterten Temperaturbe-reich -40 °Cbis 85 °C spezifiziert.Nach Angaben des Herstellerseignen sie sichbesonders für an-spruchsvolle Anwendungen,zum Beispiel Industrie-PCs fürIndustrie-4.0-Applikationenoder Server, die inhochverfügba-ren Umgebungen in Rechenzen-tren arbeiten. Funktionenbezie-hungsweise Ausstattungsmerk-male wie Error Correction Code(ECC), ECC Registered, Load Re-duced (LR), Very Low Profile(VLP) undKorrosionsschutz sol-

SPEICHER FÜR INDUSTRIELLE ANWENDUNGEN

Zuverlässige DDR4-DRAM-Module

len für eine hohe Datensicher-heit sorgen. Die Module sind inverschiedenen Formfaktorenerhältlich und werden gemäßdem JEDEC-Standard im firmen-eigenen Werk in Taiwan herge-stellt. Die industriellen DRAM-Module unterliegen einem sehraufwändigen Testing, das lautHersteller die höchstmöglicheQualität sicherstellen soll.

TRS Star

Bild:TRS

-Star

Bild:Swissbit

www. l inux4embedded.de

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ELEKTRONIKFERTIGUNG // ANWENDERBERICHT TRACEABILITY


Es gibt keine Standard-Lösungfür lückenlose Traceability

Die Traceability entlang der gesamten Lieferkette sichert Elektronik-hersteller bei Rückrufaktionen ab und hilft bei der Prozessoptimierung.Doch wo ist die Grenze zwischen schick, notwendig und wirtschaftlich?

Rückverfolgbarkeit ermöglicht es, jeder-zeit festzustellen,wann,wounddurchwen die Ware geliefert, hergestellt,

verarbeitet, gelagert, transportiert, ver-braucht oder entsorgtwurdeund ist die Basiszur Risikoabsicherungbei Rückrufaktionen.Weiterhin kann bei einem Problemfall –wenndie Produkt- undProzessdaten bei derHerstellung eines Produkts aufgenommenwurden – gezielt gehandelt und somit Aus-fälle minimiert werden. Bedenkt man dievielenArbeitsschritte vomWareneingangbiszum Warenausgang, hilft eine lückenloseNachverfolgbarkeit zudem bei der Optimie-rung der Fertigungslinie. Auch gesetzlicheVerordnungen und Kontrollen, wie die EU-Richtlinie 2011/65/EU, die REACH-Verord-nung oder die WEEE-Richtlinien, stellenAnforderungen an die Elektronikfertiger.

Dazukommendie speziellenAnforderungender Kunden, die je nach Branche sehr unter-schiedlich sein können. Kein Wunder, dassEMSler sichdemThema längst angenommenhaben und in ihrer Fertigung umsetzen. Soauch Kraus Hardware aus Großostheim.Auf über 1200 Quadratmetern entwickelt

und fertigt das Unternehmen ADwin-Mess-datenerfassungssysteme für die Industrieau-tomatisierung und bietet Dienstleistungenrund umEntwicklung, Layout, Bestückung,Testen und Rework an. „Ein sehr wichtigerPunkt ist die Produkthaftung. Wir müssenunsRückversichernundalles Rückverfolgen:Haben wir das Material richtig eingekauft?Habenwir dieMaschinenparameter imGriff?DankTraceability könnenwir beispielsweiseauf Nachfrage das entsprechende Lötprofilliefern“, erläutert AndreasKraus, Geschäfts-

führer und Gründer von Kraus Hardware.2015 hat Kraus Hardware sein „Traceability-Programm“ gestartet und es seitdem stufen-weise im laufenden Betrieb – nachMöglich-keit unter Berücksichtigung der Wünschevon Kunden undMitarbeitern – erweitert.

Rückverfolgbarkeit am BeispielLeiterplatteIm Folgenden wird die Dokumentation

aller Produktionsschritte am Beispiel PCBaufgezeigt: Nach der Warenannahme wirddie Lieferung geprüft, die Artikelmenge ver-bucht sowie Wareneingangsetiketten aufjedes Gebinde und den Lieferschein aufge-bracht. Der Lieferschein und die Begleitdo-kumentewerden eingescannt. Anschließendwerden Gebinde-spezifische Codes erzeugtundaufgebracht sowie dieVerpackungsein-heiten fotografiert. Ein wichtiger Schritt istes nun, dieDaten zusammenzuführen.Dazuwerden Informationen der verschiedenenDokumente und Bilder mittels OCR- undBarcode-Erkennung ausgewertet und mitInformationen aus dem Warenwirtschafts-systemdenArtikeln undGebinden zugeord-net. Anschließend folgt die optische undröntgentechnische Kontrolle der Leiterplat-ten aufKratzer, Lagen-Bohrversatz undHül-senwandbeschaffenheit und soweiter. Auchdie verschiedenenArbeitsschritte in der Fer-tigung–vomDrucken, BestückenundLöten– müssen aufgezeichnet werden. Um dabeiden Produktionsfortschritt der Baugruppenzu erfassen, werden diese nach einem hin-terlegten Arbeitsplan an Schlüsselstellengescannt. Jedem Fertigungsauftrag ist einFertigungsprotokollmit grundlegenden, auf-tragsspezifischen Daten beigefügt. Die Ar-beitsschritte werden handschriftlich bestä-tigt bzw. an Schlüsselstellen in der Daten-bank erfasst. Fehler jeglicher Art an Bautei-lenundLeiterplattenwerden für die Statistikerfasst. AuffälligkeitenwährendderBearbei-tung, die kein sofortiges Handeln bedürfenwerden notiert, um diese in eine Nachferti-gungoder einRedesignmittels KVP-Analyseeinfließen zu lassen. Dieser große Aufwand

Blick in das automatische Rollenlager mit getrockneter Luft: Das Einlagern der Bauteile ist gleichermaßenSchlüssel zur Perfektion, Transparenz, Sicherheit, Ordnung und Tracebility.

Bild:Kraus

Hardware

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ELEKTRONIKFERTIGUNG // ANWENDERBERICHT TRACEABILITY

ist für eine lückenlose Rückverfolgbarkeitund Identifizierung einzelner Bauteile ent-lang der gesamten Lieferkette nötig, um imMängelfall des Endprodukts schnell die Feh-lerquelle zu isolieren und so gezielte Rück-rufaktionen zu ermöglichen.

Herausforderungen für denElektronikfertigerDa jedeElektronikfertigungund seine Fer-

tigungslinien unterschiedlich aufgebautsind, gibt es keine Standard-Lösung für dielückenlose Rückverfolgbarkeit zumal dieFertigungs- und Beschaffungsprozesse teil-weise verschmelzen, Stichwort „counterfeitparts“. Bei KrausHardware hatman sich füreine Standarddatenbank auf SQL-Basis ent-schieden und die Applikationen entspre-chendderAnsprücheprogrammiert.Wichtigwar dabei, alleDatentöpfe „anzuzapfen“undzu wissen, welche Informationen von wel-chen Maschinen sind, wie diese „abgeholt“und anschließend mit anderen Informatio-nen verknüpft werden können.Je nachdem, fürwelcheEinsatzgebiete die

Teile gefertigt werden, sind die Anforderun-

gen an die Nachverfolgbarkeit differenziertzu bewerten und durchaus oft vom Kundengefordert. Gerade im Bereich Luftfahrt, Me-dizintechnik oderAutomobil gibt esNormenundEmpfehlungen für die Traceability beimHerstellungsprozess. Trotzdemwird sich lautKraus der Ablauf nicht standardisieren las-sen: „Die Kundenwünsche sind vielfältig,das fängt schon bei der Dokumentation undWarenbegleitdokumenten an.“EineweitereHerausforderung sieht Kraus

bei der Beschaffung der Daten in Hinblickauf dieREACH-Vorgaben:Gibt esAbweichun-genmüssendiese vomLieferantenmitgeteiltwerden, was aber eine akribische Kontrolleder Lieferunterlagenbedeutet. DieKandida-tenliste der verbotenenStoffewird alle sechsMonate aktualisiert, was einer Beurteilungbedarf, obBestandsmaterial neuerdings be-troffen sein kann.Das heißt, der Elektronikhersteller ist

selbst dafür verantwortlichherauszufinden,wo er die entsprechenden Daten erhält undwie diese anschließend verwaltet und über-mittelt werden. Der Verwaltungsaufwandhierfür ist sehr groß. Und gerade bei den

Konfliktmaterialien findetmankaumschnellzugängliche und produktspezifische Infor-mationen.Abhilfe können Plattformen wie Silicon

Expert oder IHS schaffen. Dies bedarf einerguten Schnittstelle und eines „durchaus5-stelligenBetrags pro Jahr“. Andreas Kraushofft, dass sich das in Zukunft ändern wird.Sein Vorschlag ist, dass der Hersteller dieInformationen, wie Menge, Bauteil, Zollta-rifnummer, ROHS, REACH und Konfliktroh-stoffe, direkt oder über die Lieferkette nach-vollziehen kann. Außerdem wünscht sichAndreas Kraus, dass die wertschöpfendenProzesse wieder mehr die Oberhand gewin-nen: „Wir wollen produzieren und nicht nurDaten verwalten.“Auch wenn die Automatisierung und die

Digitalisierung hauptsächlich viele Vorteilebieteen, sind der Kosten- und Zeitaufwandzu Beginn enorm. Deswegen sollte bei derUmsetzung immer gut überlegt werden: Woliegt dieGrenze zwischen schick, notwendigund wirtschaftlich? // AG

Kraus Hardware

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ELEKTRISCHE ANTRIEBE //WEITERBILDUNG


Motion-Seminar: feldorientierteServo-Regelung für Stepper & BLDC

„Implementieren und Parametrieren einer feldorientierten Regelungfür Schritt- und BLDC-Motoren“ lautet das Thema des Motion-Seminars

am 18. September 2019 im Vogel Convention Center Würzburg.

Seit mehr als zwei Jahrzehnten ver-schreibt sich TRINAMIC der Aufgabe,Anwendungsentwicklern den letzten

Stand der Technik für die Stromregelungkleiner elektrischerMotoren einfach zugäng-lich zumachen. In diesem Tagesseminar imVCCWürzburg lernenAnwendungsentwick-ler, wie sie mithilfe integrierter Servoregler-Bausteine schnell zu einem feldorientiertgeregelten Antrieb kommen.Der Trend zur zunehmendenAutomatisie-

rung unserer Umwelt erhöht den Bedarf anenergieeffizientenMotoransteuerungen.DerFokushat sichdabei vondengroßenAntrie-ben, bei denen ein offensichtliches Einspar-potenzial vorliegt, auch zu den kleineren,eingebettetenAntrieben verschoben, für diegroße Inverter keine Option sind. Der dazuvon TRINAMIC neu entwickelte MotionController TMC4671 ist eine intelligenteLösung, indem er alle notwendigen Regel-schleifen in erprobten und verlässlichenState-Machines realisiert.Damit wird der Mikrocontroller und des-

senSoftware vonallen zeitkritischenAufga-ben entlastet. Alle Regelaufgaben über-nimmtder Bausteinunabhängig. Der Prozes-sor liefert lediglich die Initialisierung unddanach Zielpositionen und Zieldrehzahlen.Der Chip hat integrierte Analog-Digital-Um-setzer, Lagegeber-Schnittstellen, einenPosi-tionsinterpolator für denBetriebmit niedrigauflösenden Gebern und eignet sich fürAnwendungen wie kollaborative Roboter,LaborautomatisierungundMedizintechnik.Komponenten wie der TMC4671 machen

die feldorientierte Servoregelung fürneue Applikationen verfügbar undsorgen fürmehrDynamikundbesse-ren Wirkungsgrad dort, wo es bisheraus Kosten- oder Platzgründen keineAlternative zu Lösungen ohne geschlos-senenRegelkreis gab.Das Seminarwendetsich auch an Antriebsentwickler, die vonOpen-Loop-Lösungenumsteigenoder bisherwenig Erfahrungen mit Antriebslösungenhaben, wie solche, die ihre Produkte auf einneues Effizienzniveau hebenmüssen.

Den Regler parametrierenstatt programmierenEines der wichtigen Ziele von TRINAMIC

ist es, Entwicklungszeiten für Motoransteu-erungen zu minimieren, weshalb alle Algo-rithmender feldorientiertenRegelung indenBausteinen bereits implementiert sind. DieBausteine integrierendie Strommessung so-wie die Auswertung verschiedener Motorla-ge-Gebersysteme.DerAnwendermuss ledig-lichdie geeignetenRegler-Parameter für seinSystem identifizieren. Mit der kostenlos ver-fügbaren TMCL-IDE wird dem Entwicklerdazu ein leistungsfähiges Werkzeug zurschnellen Inbetriebnahme und zur Parame-trierung zur Seite gestellt; die Strategien zursystematischen Parametersuche und Opti-mierung vermittelt das Seminar.

Die Auswahl desgeeigneten GebersystemsNebenoptischenQuadratur-Encodern ste-

hen heute eine Vielzahl verschiedener Ge-bersysteme zurAuswahl: vonHall-basiertenEncodern, die das Magnetfeld eines einzel-nenKnopfmagnetendetektieren, über solchemit komplizierten, hochpräzisen magneti-schen Code-Scheiben. Zusätzlich planennach dem Auslaufen von SchutzrechtenmehrereHerstellermit induktivenGebersys-temen auf den Markt zu kommen.

Für die Servo-Regelung unterstützt dieTMC4671-Familie verschiedenePositionsge-ber von A/B/N-Inkremental-Encoder überSinus/Cosinus-Signalenbis zudigitalenundanalogenHall-Sensoren, die nachBedarf denkaskadierten Reglern zugeordnet werdenkönnen. Alle Gebersysteme haben spezifi-sche Stärken, aber je nach Einsatz auch IhreSchwächen hinsichtlich Auflösung, Genau-igkeit undLatenz.Die richtigeAuswahl kannmaßgebend zur Regelgüte beitragen. Darü-ber hinaus kann die Encoder-Auswahl dieSystemkosten deutlich beeinflussen. DasSeminar vergleicht die unterschiedlichenBauformenundKonzepte undgibtHilfestel-lung zur Auswahl des passenden Gebers.

Das Auslegen der Endstufefür Embedded Servo ControllerDie Anforderungen an eine gute Endstufe

können vielfältig seinund sich zumTeil dia-metral zueinander verhalten. Wird bei gro-ßen Motorleistungen ein Optimum aus ma-ximal zulässiger Verlustleistung und Die-Fläche der Leistungsschalter angestrebt, soist vor allem inEmbedded-Anwendungendermaximal zulässigeBauraumundder thermi-scheAspekt derVerlustleistung relevant. ImSondermaschinenbau dagegen ist der flexi-ble Einsatz derselbenEndstufemit verschie-denenMotorleistungen und sogar verschie-denenMotortypen gefordert. Eine einfache,allgemeingültige Vorschrift zur Wahl derLeistungsschalter und des Strommesssys-tems gibt es nicht.

Deshalbwirdder Entwickler imSeminarlernen, wie er seine Leistungsendstufefür seinen Motor geeignet auslegt undbekommtdazuRichtlinien vorgestellt,wie er auf Anhieb ein thermisch so-wie von der elektrischen Signalfüh-rung optimales Layout realisiert.

Schnelle Firmware-Entwicklung mit derAPI und Firmware-Beispiele sowie Entwick-lungs-Boards sind weitere Seminarinhalte.Denn regelmäßig trägt in den Projekten dieEntwicklungder Firmware entscheidend zurDauer des Gesamtentwurfs bei. Nicht nur,

Motion-Seminar zum Controller TMC4671: DerBaustein besitzt alle nötigen Regelschleifen inerprobten und verlässlichen State-Machines.

Bild:TRINA

MIC

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weil in vielen Unternehmen die Firmware-Ressourcen stark ausgelastet sind, sondernauch, weil sie in der Regel erst nach der Ver-fügbarkeit erster Prototypen der Elektronikmöglich ist. Um diesen Prozess so kurz wiemöglich zu halten, gibt TRINAMIC eine Ein-führung in die Verwendung der API undnennt Firmware-Beispiele. Im Speziellenwird dabei auch auf die frühe Verwendungder Entwicklungs-Boards als Software-Plattform und auf den Transfer des entwi-ckelten Codes auf die Serien-Elektronik ein-gegangen.

Von der Spezifikationbis zur finalen AnsteuerungUmeinenEinblick indiese neuenTechno-

logien zu geben, veranstalten die FirmenTRINAMIC und MEV in Kooperation mit derELEKTRONIKPRAXISdasMotion-Fachsemi-nar im Vogel Convention Center Würzburg

PRAXISWERT

Kurz notiert: Das Tagesseminar im Überblick

(18. September 2019). Die Registrierung istab 8 Uhr möglich, das Seminar beginnt um9 Uhr. Produktspezialisten geben eine Ein-führung zumThemaEmbedded-Servoregler-Bausteine und gehendann auf alle Entwick-lungsschritte von der Spezifikation bis zurfinalen Steuerung ein. Detailliert wird dieAuslegung und Dimensionierung der End-stufe sowie die Strategie zur ParametrierungderRegler nebst schneller Software-Entwick-lung mithilfe der Beispiele aus der API vonTRINAMIC behandelt. Ein Einblick in aktu-elle Produktentwicklungen rundet das Tag-esseminar ab.Die TeilnahmeamTagessemi-nar „Feldorientierte Servo-Regelung fürSchritt- und BLDC-Motoren“ ist kostenlos;Voraussetzung ist jedoch die rechtzeitigeOnline-Anmeldung über die Internet-Seitehttp://www.mev-elektronik.com. // KU

TRINAMIC/MEV

ELEKTRISCHE ANTRIEBE //WEITERBILDUNG

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Motion-Seminar: Im Speziellen wird am 18. September 2019 auch auf die frühe Verwendung derEntwicklungs-Boards eingegangen.

Bild:TRINA

MIC

In diesem Tagesseminar am 18. Sep-tember 2019 im VCC Würzburg werdenStrategien zur systematischen Parame-tersuche und Parameteroptimierungvorgestellt. Zur Auswahl eines geeigne-ten Gebersystems vergleicht Trinamicdie unterschiedlichen Bauformen undKonzepte und gibt wichtige Hinweise zurAuswahl, da Auflösung, Genauigkeit undLatenz maßgeblich zur Regelgüte beitra-gen. Der Entwickler wird lernen, wie erseine Leistungsendstufe für den Mo-tor bestmöglich auslegt und bekommtRichtlinien an die Hand,mit denen er aufAnhieb ein thermisch und signaltech-nisch optimales Layout realisiert. Dreh-

und Angelpunkt der Fachveranstaltungsind die Bausteine TMC4671 (MotionController) und TMC6200 (Gate-Treiber).Im Mittelpunkt steht auch auf die früheVerwendung der Entwicklung-Boardsals Software-Plattform und der Trans-fer des so entwickelten Codes auf dieSerien-Elektronik. Registrierung am 18.September 2019 ist um 8:00 Uhr im VCC.Das Seminar startet am 9:00 Uhr undendet um 16:00 Uhr. Die Teilnahme amTagesseminar „Feldorientierte Servo-Regelung für Schritt- und BLDC-Motoren“ist kostenlos; Voraussetzung ist jedochdie rechtzeitige Anmeldung über dieInternet-Seite www.mev-elektronik.com.

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7. – 11. Oktober 2019, Würzburg16. – 20. März 202013. – 17. Juli 2020

05. – 09. Oktober 2020

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WÄRMEMANAGEMENT // KÜHLUNG


Möglichkeiten zur Entwärmungvon Embedded Systems

Das richtige thermische Management entscheidet über dieZuverlässigkeit und Lebensdauer von Embedded Systemen und

Industriecomputern. Überlegungen zur Gehäusetechnik.

FATIH SAHIN *

* Fatih Sahin... arbeitet als Entwicklungsingenieurbei Fischer Elektronik in Lüdenscheid.

Der Einsatz von Embedded Systemenund Industriecomputern (IPC) ist inden letzten Jahren stark gestiegen

und dieser Trendwird durch AnwendungenimUmfeld von Industrie 4.0weiter verstärkt.Der Einsatzbereichdieser Computer erstrecktsich von der Robotik, Industrieautomation,Visualisierung bis hin zur Medizintechnik.Dabei kommt es auf die Zuverlässigkeit

undLebensdauer dieser Systemean, die sehrvom thermischen Management abhängt.Hierfür bieten sich spezielleGehäuse an, diedabei helfen, dieWärme abzuleiten und dieElektronik vor Überhitzung zu schützen.Bei einer ErhöhungderBauteiltemperatur

um 10 K reduziert sich die Lebensdauer derElektronikumdieHälfte. UmdiesenTempe-

raturanstieg und damit verbundene Syste-mausfälle zu vermeiden, ist es wichtig, dasSystem von Anfang an thermisch richtigauszulegen. Für den Systementwickler be-deutet das nicht nur eine gute AuslegungseinerHardware, sondern auch eine genaueAnalyse des zukünftigen Einsatzorts. Dennder Einsatzort bestimmtnicht nur dieGehäu-seschutzklasse, sondern auch die Art derKühlung, die wiederum eine große Rolle beider Auswahl des Gehäuses spielt.

Was sich hinter demIP Schutz verbirgtDie Schutzklasse einesGehäuseswirdmit

einem IP-Code angegeben, der aus zwei Zif-fern besteht. Die erste Ziffer bezeichnet denGrad für denBerührungs- undFremdkörper-schutz und die zweite Ziffer den Wasser-schutz. Dieser, in der DIN EN 60529 geregel-ter Code gibt an, welchen Gefahren ein Ge-häuse ausgesetzt werden kann, ohne, dassdabei eine Gefahr für den Inhalt ausgeht.

Ein hoher IP-Schutz bedeutet eine höhereDichtigkeit für das Gehäuse. Der hoheSchutzgrad hat zwar den Vorteil, dass dieElektronik unter erschwertenBedingungen,wie in Staub- und Spritzwasser-Umgebun-gen, betrieben werden kann. Nachteilig ist,dass die Elektronik hermetisch abgekapseltist und somit keine bedeutendeEntwärmungüber die Luft im InnerendesGehäuses erfol-genkann. Einniedriger Schutzgraddagegenerlaubt eine Luftzirkulation, bringt aber auchdie Gefahr mit sich, dass Fremdkörper oderWasser ins Gehäuse gelangen können.

Der Widerstand bestimmtaktive oder passive KühlungObgrundlegend für das Entwärmungskon-

zept eine aktive oder passiveKühlung inFra-ge kommt, kann imVorfeld durch eine über-schlägige Berechnung des thermischen Wi-derstandes ermittelt werden. Dieser setztsich aus der Temperaturdifferenz zwischendermaximalenBauteil- undderUmgebungs-

Bild:FischerElektro

nik

Entwärmung von Embedded Systems: Übersicht vonWärmeableitgehäusen aus Aluminium.

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temperatur sowie der abzuführenden Ver-lustleistung zusammen. Der Wärmewider-stand, auch Rth-Wert genannt, wird in K/Wangegeben und gibt Aufschluss darüber,welche Temperaturdifferenz (in K) nötig ist,um eine Leistung von 1W abzuführen.Gehäusehersteller geben oft in Form von

Diagrammen (Bild 1) an,welchenWärmewi-derstand deren Produkte besitzen. Anhanddes errechneten Wärmewiderstandes kanndas passende Gehäuse im Vorfeld ausge-wählt werden.

Entwärmung durchaktive KühlungBei der aktivenKühlung, auchbekannt als

eine erzwungene Konvektion, wird mittelsLuft oder einerKühlflüssigkeit einWärmeab-transport erzwungen. Das heißt, dass Axial-oder Radiallüfter die Luftzirkulation im Ge-häuse verstärkenund so eine größereMengeWärme abtransportiert wird. Bei einer Was-serkühlung zirkuliert das Kühlmittel mithil-

fe einer Pumpe.AlsKühlmittel kommthäufigdestilliertes Wasser mit Korrosionsinhibito-ren zum Einsatz.AktiveKühlsysteme transportieren größe-

reWärmengenabals bei natürlicherKonvek-tion und vermeiden Hotspots. Nachteilig istdie zusätzliche Überwachung der aktivenKomponenten wie Lüfter oder Pumpen. DieWartung vonaktiv gekühlten Systemen, bei-

Bild 1:Wärmediagramm eines Wärmeableit-gehäuses.

Bild:FischerElektro

nik

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Silicon-Glasgewebe FolieSB-HIS-5 5 W/mKSB-HIS-4 4 W/mKSB-HIS-2 2 W/mKSB-HIS 1 W/mKDünne glatte Folie, auch einseitighaftend - ohne zusätzlichen Kleber.Stärken 0,23 mm, 0,30 und 0,45 mm

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spielsweise der Tausch von Filterelementenoder Lüftern, bringt, im ungünstigen Fall,einen Systemstillstandmit sich.

Entwärmung durchpassive KühlungBei einer passiven Kühlung wird die vom

Kühlkörper aufgenommeneWärmeüber dienatürlicheKonvektion andieUmgebungab-gegeben. Ein passiv gekühltes System be-steht meist aus einem Gehäuse und einemintegriertenKühlkörper, der überKühlrippendie aufgenommene Wärmeenergie an dieUmgebung abgibt. Der Einsatz dieser Syste-men ist gut abzuwägen, dadie abzuführendeWärmemenge verhältnismäßig gering ist.

Drei Möglichkeiten denWärmeübergang zu verbessernSowohl bei aktiven als auch bei passiv ge-

kühlten Systemen kommt es auf die guteWärmeübertragung zumKühlkörper an.Dasbedeutet, dass die Wärme am Erzeugungs-

Totaldicht

IP 68

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punktmöglichst verlustfrei abgegriffen undüber den direkten Weg mit dem geringstenWärmewiderstand an die Umgebung abge-führt wird. Hierfür stehenmehrereMöglich-keiten zur Verfügung.Direkte Anbindung zumKühlkörper:Hier-

bei wird z.B. der Prozessor direkt mit demKühlkörper verbunden. Die Wärme wird di-rekt auf denKühlkörper geleitet undgelangtdurch die natürliche Konvektion an die Um-gebung. Bei dieser Variante besteht die Ge-fahr, dass bei einer zu kleinen Wärmeein-tragsfläche die Wärme vom Prozessor nichtausreichend auf denKühlkörper übertragenwird und es zu einemWärmestau kommt.Anbindungüber einenWärmespreizer:Bei

dieserVariante kommt ein sogenannterHeat-spreader zumEinsatz, der zwischenKühlkör-per undWärmequelle gelegtwird.Heatsprea-der sindPlatten zurWärmespreizung, die oftausKupfer bestehen.DurchdenhohenWär-meleitwert von Kupfer sind Heatspreaderhervorragend geeignet, um Wärme aufzu-nehmenunddiese großflächig auf denKühl-körper zu spreizen.

Anbindung über Heatspreader und Heat-pipes: Zusätzlich zu Heatspreadern könnensogenannte Heatpipes eingesetzt werden.Heatpipes sind Wärmeleitrohre, die für denWärmetransport die Verdunstungswärmevon z.B. Wasser nutzen. Das im geschlosse-nen Rohr unter Druck stehende Wasser ver-dunstet durch Wärmezufuhr und konden-siert amanderenEnde.MitHeatpipes lassensich im Vergleich zu Kupferteilen gleicherGeometrie, 100 bis 1000-fach größere Wär-memengen transportieren. Aus diesemGrund sind Heatpipes hervorragend geeig-net, um Wärme von kritischen Bereichenabzugreifen und diese an ein Kühlkörperoder Gehäuse zu transportieren.

WasWärmeleitmaterialienbringenAuchals Thermal InterfaceMaterial (TIM)

bekannt, sind Wärmeleitmaterialien dafürgeeignet, den Wärmeübergangswiderstandzwischen zwei Bauteilen zu minimieren.Thermische Übergangswiderstände tretenüberall dort auf, wo zwei Komponenten auf-

einandertreffen. Auch wenn scheinbar per-fekte Oberflächen, von z.B. Prozessor undKühlkörper, aufeinandergelegt werden, istdie effektive Kontaktfläche prozentual ge-ring. Mit Wärmeleitmaterialen wird die Un-ebenheit ausgeglichen und dadurch diethermisch nahezu isolierende Luft aus denZwischenräumen verdrängt. Hierfür bietensich verschiedene Materialien in Form vonPasten Folien und Kleber an (Bild 2).Mit einer computergestütztenWärmesimu-

lation (Bild 3) kannder Entwickler bereits inder Prototypenphase Erkenntnisse über dasEntwärmungskonzept gewinnen. Unter rea-litätsnahen Bedingungen werden mittels3D-Daten Baugruppen simuliert und analy-siert. Dadurch lassen sich thermische Kon-flikte frühzeitig erkennen und visuell dar-stellen. Nachträgliche kostenintensive Kor-rekturmaßnahmen bleiben daher erspart.Eine thermische Simulation wird von gutaufgestelltenGehäusebauern alsDienstleis-tung angeboten. // KR

Fischer Elektronik

Bild 2: Entwärmung eines Prozessors mithilfe von Heatspreader undWärmeleitmaterial.

Bild:FischerElektro

nik

Bild 3: Thermische Simulation eines Gehäuseprofils mit Heatspreadern undHeatpipes.

Bild:FischerElektro

nik

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WÄRMEMANAGEMENT // FLÜSSIGKEITSKÜHLUNG


On-Chip-Kühlung versprichtzehnfach bessere Kühleffizienz

Hochleistungs-CPUs und ICs werden immer kleiner und erzeugendeshalb immer mehr Wärme. Die Flüssigkühlung des Startups Jetcool

soll die zehnfache Effizienz aktueller Kühlmethoden bieten.

Das aus einem MIT-Spinoff hervorge-gangeneStartup Jetcool Technologiesaus Littleton, Massachusetts / USA

hat auf dem diesjährigen InternationalMicrowave Symposium (IMS) in Boston einneuartiges Flüssigkeitskühlkonzept fürChips vorgestellt. Die so genannte mikro-konvektive Kühlung basiert auf kleinen Dü-sen, die direkt in das elektronische Gerätoder denHalbleiterbaustein (beispielsweiseein Silizium-Substrat) implementiertwerdenkönnen.

Mikrodüsen sorgen für zehnmalhöhere KühleffizienzJetcool-CEOBernieMalouinbezeichnet die

Technologie als eine „zum Patent angemel-dete Variante der Mikrojetkühlung“, bei derkleineDüsen eine Flüssigkeit zu einemKühl-mittelstrahl hoherGeschwindigkeit konzen-trieren.DerKühlmittelstrahl vonweniger alseinem Millimeter Durchmesser trifft direktauf die zu kühlende Oberfläche.Der Impuls des Strahls unterdrückt die

thermische Grenzschicht und erzeugt sehrhohe Wärmeübertragungskoeffizienten inder Aufprallzone. Der Mikrostrahl kann so-mit direkt auf die Stelle gerichtetwerden, ander dieWärmeentsteht. Der typische Lagen-aufbau eines Chipsunddie damit verbunde-nen Wärmewiderstände werden so umgan-gen. Dies soll denGesamtwärmewiderstanddes Systems senken und für Wärmesenkeneine bessere, kleinere und leichtere Lösungbieten.„Mit unserer Technik könnenwir denKühl-

körper in das Silizium-Substrat bringen“,sagt Malouin. „Stellen Sie sich das vor, dieeffizientesteWärmeableitung indenCompu-terchip integriert, so dass Sie nicht einmalmerken, dass sie da ist.“ Das mache Gerätemöglich, die die zukünftigen Innovationentreiben. Laut Malouin erziele man mit dermikro-konvektiven Kühlung eine zehnmalbessere Effizienz als mit anderenmodernenKühltechniken. Das Startup verspricht dar-

über hinaus auch Größen- und Gewichtsre-duzierungen entsprechender Packages umden Faktor 10.Dieses Entwärmungskonzept dürfte insbe-

sondere für Hochleistungs-Rechenzentren,Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt-industrie wie Leistungsverstärker oder HF-Bauteile sowie die Elektromobilität (Wech-selrichter, Infotainment) interessant sein.Das Kühlkonzept zielt ebenfalls auf drahtlo-se Anwendungen wie optische Netzwerkeund 5G-Sender.

Der Ansatz des Startups spiegelt die ver-stärkte Suche nach neuen Wegen zur Küh-lung vonElektronikwider, dadieWärmeent-wicklung und die Verlustleistung immenssteigen.Auf demvonder IEEEveranstaltetenInternationalMicrowave SymposiumwurdeJetcool zum „Next Top Startup“ gekürt. DasUnternehmengewannauchdenPublikums-preis für das beste Startup-Unternehmen inder Kategorie neue Technologien. // KR

Jetcool

On-Chip-Kühlung:Mit der mikro-konvektivenKühlung des Startups Jetcoollässt sich der Kühlkörper in dasSilizium-Substrat bringen unddie Effizienz um das Zehnfachesteigern.

Bild:©

Natta

pol_Srito

ngcom-stock.ado

be.com

Bild:Jetcool

Bild 1: Schematische Darstellungherkömmlicher Kühlungskonzepte(links) gegenüber der mikrokonvektivenKühlung von Jetcool (rechts): Ein Mik-rostrahl wirkt direkt auf die Fläche ein,die gekühlt werden muss, anstatt übereine Oberfläche von Heatpipes geleitetzu werden.

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PASSIVE BAUELEMENTE // SICHERUNGEN


Wie sich Geräteschutzsicherungenin der Praxis verhaltenBei der Auswahl einer geeigneten Sicherung für den Schutz einesGerätes sind eine ganze Reihe von Aspekten zu berücksichtigen.

Wir verraten Ihnen, worauf Sie dabei achten sollten.

MANFRED RUPALLA *

* Manfred Rupalla... ist Senior-Berater für Geräteschutz bei derElschukom GmbH.

Für Entwickler und Hersteller von elektrischen Geräten oder deren Komponenten stellt sich in der Regel immer

die Aufgabe, eine geeignete Sicherung auszuwählen, die den notwendigen oder vorgeschriebenenSchutz desGerätes vor Stromüberlastung gewährleistet. Jeder HerstellervonGeräteschutzsicherungen stellt dazu aufseinenöffentlichenDokumentationenmehroder weniger umfangreiche Informationenzu seinen Produkten zur Verfügung. DieserBeitrag informiert über einige EigenschaftenvonGeräteschutzsicherungen, die in der Re

gel nicht einfach verfügbar sind. Für dieAuswahl und den Einsatz von Geräteschutzsicherungen innerhalb einer gegebenen Anwendung sind diese Informationen abernotwendig.AlsGrundlage zurAuswahl einer geeigne

ten Geräteschutzsicherung dient im Allgemeinen das vom Hersteller zur Verfügunggestellte Datenblatt. Dort werden neben allgemeinen Angaben (Spezifikationen, Prüfzeichen, Approbationen) vor allemaber die,für die jeweiligeApplikationwichtigen, technischen Daten ausgewiesen. Neben Nennspannung,Widerständen, Ausschaltvermögen, I2tWertenwerdenalswesentlicheMerkmale der Nennstrom und die ZeitStromKennlinie dargestellt. Das elektrischeVerhalten einer bezüglich der Abhängigkeit

der Schaltzeit vomeinwirkendenkonstantenStromwird allgemein als ZeitStromKennlinie bezeichnet. Mit ihrer Hilfe kann das SicherungsverhaltendenbekanntenEinschaltundBetriebsbelastungenangepasstwerden.

Schmelzleiter – Funktion undWärmebilanzAlle im Datenblatt ausgewiesenen Daten

werden in einer, durch die jeweilige Normstandardisierten Prüfumgebung ermittelt.Dabei kommen z.B. DCKonstantstromquellen, Prüfhaltermit definiertenVolumeneinesvorgegebenenMetalls sowie eineKontaktierung mit hohen KontaktKräften und geringen Kontaktwiderständen zum Einsatz. Somitwird gewährleistet, dass die in der Geräteschutzsicherung erzeugte Stromwärme

Schmelzsicherungen: bei der Auswahl sind einige wichtige Aspekte zu beachten.

Bild:serkatPho

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definiert und reproduzierbar abgeführtwird.Bei dem praktischen Einsatzes der Geräte-schutzsicherung in einer elektrischen Ein-richtung sind die Umgebungsbedingungen,verglichenmit denPrüfbedingungen, unter-schiedlich. Dieser Unterschied zwischen ei-nem genormten Prüfhalter und dem realenEinbau innerhalb einer Platine zeigt Bild 1.Der Einfluss diesesUnterschiedswird the-

oretisch erkenn- und erklärbar, wenn mandie Wärmebilanz der Sicherung, also dasZusammenspiel von Wärmeerzeugung undWärmeabführung, näher betrachtet. ImÜberstrombereich der Kennlinie ist das Ver-hältnis vonWärmeerzeugung infolge Strom-fluss in der Sicherung undWärmeabgabe inder Praxis vonbesonderer Bedeutung.DieserZusammenhang wird durch die Energiebi-lanz erfasst. ImKennlinienbereich, der einenZeitbereich von 1 s < t <∞, resultiert die zeit-lichumgesetzte Energie dE/dt aus der einge-koppelten elektrischen Leistung, die sichdurchStrahlungs-, Leitungs- undkonvektiveLeistungsanteile reduziert.dEdt

P P P Pel rad cond conv= − − −

Pel ist dabei die eingekoppelte elektrischeLeistung, Praddie abgegebeneLeistungdurchStrahlung, Pcond die abgegebene Leistungdurch elektrische LeitungundPconvdie abge-gebeneLeistungdurchkonvektive Einflüsse.In dem Zustand von Qzugeführt (I²R) = QVerlust

stellt sich ein instabiles Wärme-Gleichge-wicht ein, dessen der jeweilige Belastungs-strom als Grenzstrom Ig bezeichnet wird.

Wird mehr Wärme zugeführt als abgegebenwerdenkann, schaltet die Sicherung irgend-wannab.WirdwenigerWärme zugeführt alsabgegeben, hält die Sicherungquasi unend-lich.Die immer gegebeneExemplar Streuungder Sicherungswiderständebleibt hier unbe-rücksichtigt.Je nach Schmelzleiteraufbau kann dieser

GleichgewichtszustanddurchAlterungsvor-gänge mehr oder weniger stark in die eineoder andere Richtung verschoben werden.Auf markante Alterungsvorgängen wird imFolgenden noch näher eingegangen. Im Ge-gensatz zumNennstrom IN ist derGrenzstromIg ein, für das jeweilige System aus Umge-bung, Zuleitung, Kontaktierung, Sicherungs-bauform und Schmelzleiterkonstruktion(Zusammensetzung, Geometrie) ein spezifi-scher Wert. Der Nennstrom dagegen ist einfestgelegter Wert, der durch die zu Grundegelegte Normung im Langzeit- Kennlinien-bereich definiert ist. In Abhängigkeit derNormstellt sichderNennstromunterschied-lich dar. Nennstromdefinitionen sind nor-menabhängig. So sinddieDefinitionen indertransatlantischenUL anders als in der euro-päischen IEC.DieUnterschiede sind z.T. auchdurch verschiedene Prüfbedingungen bzw.Prüfhalter bedingt. Näheres dazuweisendiejeweiligen Datenblätter aus. Die hier disku-tierten Zusammenhänge beziehen sich aufdie Norm IEC 127.DieWerte derwirksamenWärme-RC-Glie-

der bestimmen das oben beschriebeneWär-me-Gleichgewicht. Wird im Praxiseinsatz

Bild 1: Verleich einerSicherung in einemPrüfhalter nach DIN IEC60127-2 (oben) und mitdem Einsatz in einemClip-Halter in der Paxis(unten).

Bild:Elschukom

,Manfre

dRupalla


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das während der Normprüfung wirksameWärme-Gleichgewicht verändert, verschiebtsichderGrenzstrom Igundmit ihmdieKenn-linie.WirdderWärmestrom indieUmgebungvermindert, sinkt der Grenzstrom. Wird derWärmestrom verstärkt, z.B. durch Kühlungder Sicherungsumgebung, steigt der Grenz-strom.Daraus resultiert gegebenenfalls aucheineÄnderungdesNennstroms IN. Die Siche-rung wird dann in einem Bereich betrieben,der nicht mehr durch das Datenblatt be-schriebenwird.DieWirkungdieserÄnderun-gen betrifft immer den Schmelzleiter alszentrales Element der Sicherung.Je nach Art des Schmelzleiters ist die re-

sultierende Änderung in verschiedenenFunktionsbereichenmehr oderweniger aus-geprägt. Jede Verschiebung der Wärmever-hältnisse (z.B. ein geringerer Leitungsquer-schnitt, kleinere Halter, geänderte Kontakt-widerständeoder andereUmgebungstempe-raturen) führen– jenachArtundAusführungdes Schmelzleiters – zu einer Verschiebungdes Grenzstromes. Diese Verschiebung derKennlinie kann in einerGrößenordnungvonetwa 10%bis zu 15% liegen (Versuchsergeb-nisse Elschukom, Bild 2).DurchdieAbhängigkeit desWärmestroms

ϕ = ∆T/Rth von der Wärmequelle (demSchmelzleiter) in die Umgebung und in dieAnschlüssen ist der Grenzstrom ein durchdie Praxis bestimmter, individueller Wert.Besonders im Überstrombereich (etwa t ≥

1 s) der Kennlinie ist der Schmelzleiter zu-nehmend dominant undmaßgebend. SeinevonMaterialienundKonstruktionbestimm-ten Eigenschaften werden in der Entwick-lung der Sicherungen so angepasst, dass siemit dem gewählten Gehäuse undmit vorge-gebener Prüftechnik die jeweiligen Norm-oder Spezifikationsvorgaben erfüllen.DerNennstrom ist somit ein perDefinition

festgelegter Wert innerhalb eines BereichsvonÜberstrom-Grenzwerten (z.B. 1,5/2,1 .IN).Eine ideale Auslegung des Schmelzleiters

würde die Kennlinie in der Mitte der beidenoberenGrenzwerte legen (Bild 2). Allerdingsergibt sichderGrenzstromausden jeweiligenPrüfgegebenheiten.In den technischen Informationen der Si-

cherungshersteller werden für denNennstrom oft Derating-Kurven gezeigt, diesich auf eineNennstromänderungbei erhöh-ter Umgebungstemperatur beziehen. Aller-dings werden diese Kurven bei ansonstenunveränderten Norm-Prüfbedingungen er-mittelt.DasDiagramm inBild 3 stellt die zu erwar-

tendeÄnderungdesNennstromes imNorm-Prüfhalter bei geänderterUmgebungstempe-ratur dar. DieKontaktierungundAnschlüsse

Bild 2: Grenzstrompo-sition innerhalb derZeit-Strom Kennlinie.

Bild:W

W-Katalog,M

anfre

dRupalla

Bild 3: Grenzstrompo-sition innerhalb derZeit-Strom Kennlinie.

Bild:W

W-Katalog

entsprechenden genormtenGeometrien. Esfällt auf, dass dieÄnderungbei Sicherungenmit träger Abschaltcharakteristik (M mittel-träge, T träge) deutlich ausgeprägter ist. Ur-sachedafür ist das unterschiedlich empfind-liche Verhalten der Schmelzleiterarten aufÄnderungen der Wärmeverhältnisse.Zusammenfassend lässt sich sagen: Der

Schmelzleiter innerhalb einerGeräteschutz-

sicherung eine dominante Rolle einnimmt.Wesentlich werden die funktionalen Eigen-schaften durch die Materialzusammenset-zung und -konstruktion beeinflusst. Bei derAuswahl einer geeigneten Geräteschutzsi-cherung sollten die jeweiligen Praxisbedin-gungen immer berücksichtigt werden. // TK

Elschukom

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AKTUELLE PRODUKTE // PASSIVE BAUELEMENTE


HybridSMD

Die TDK Corporation hat dieDünnschicht-Leistungsindukti-vität TFM201208ALD in derBaugröße IEC 2012 vorgestellt.Das Bauelement bietet eine hö-here Stromtragfähigkeit als kon-ventionelle Produkte undbelegteine Fläche von 2,0 mm x1,25 mm, hat eine Bauhöhe vonnur 0,8 mm sowie eine Nennin-duktivität von 1,0 µH.Dank des niedrigeren DC-Wi-

derstands, dermit 79mΩum12%

LEISTUNGSINDUKTIVITÄTEN

Für mobile Anwendungenunter dem konventioneller Leis-tungsinduktivitäten liegt, er-möglicht das Bauelement einedeutlicheVerlustreduzierung. InVerbindung mit den verbesser-ten DC-Überlagerungseigen-schaften bietet es einenNennstrom von 2,5 A und über-trifft damit den Wert herkömm-licher Leistungsinduktivitätenum 4%. Dadurch hilft das Bau-element, die Effizienz der Leis-tungswandler für größere Lastengerade in kompaktenMobilgerä-ten, wie Smartphones und Tab-lets, zu steigern. Die Akkube-triebszeit kann damit bei gleich-zeitig hoher Funktionalität derGeräte verlängert werden.Die Serienproduktionder Bau-

reihe TFM201208ALD läuft be-reits. TDKwird auchkünftig seinPortfolio an Dünnschicht-Leis-tungsinduktivitäten mit IEC-1608-Typen ausbauen.

TDK Corporation

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LeiterplattenbestückerAnbieterverzeichniswww.elektronik-kompass.de

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Riedon erweitert sein breitesAn-gebot andrahtgewickeltenHoch-leistungswiderständen um eineSerie robuster,metallummantel-ter Bremswiderstände, die hoheLeistungsfähigkeit bieten undweniger Aufwand rund um denKühlkörper erfordern.DieDraht-widerstände eignen sich für in-dustrielle und andere kommer-zielle Anwendungen, u.a. fürMotorantriebe, Leistungswand-

HOCHLEISTUNGS-DRAHTWIDERSTÄNDE

Metallgeschottete Versionenler,HLK-Systeme sowieBatterie-lade- undÜberwachungsanwen-dungen.Die in Aluminium eingehüllte

BR-Serie bietet Leistungen von60 bis 500 W und ist in drei ver-schiedenen mechanischen Auf-bauten erhältlich. Die langlebi-gen und robusten Drahtwider-stände bieten eine außerge-wöhnliche Wärmeübertragungund Kurzschlussleistung. Darü-ber hinaus stellen sie auch deut-lich geringereAnforderungenanden Kühlkörper – im VergleichzuBauteilen imTO-Gehäusemitähnlicher Leistung, von denenviele eine Cold Plate benötigen,um mit derselben Nennleistungzu arbeiten.Die hohe Leistungsfähigkeit

der BR-Serie ist auf ihren Kera-mikkern anstelle von Glasfaserzurückzuführen.

Riedon

Bild:TDK

Corporation

Bild:Riedo

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PRÄZISIONSWIDERSTÄNDE

Klein und niederohmig

Für Anwendungen, in denenkleineundniederohmige Shuntsbenötigt werden, hat die Isabel-lenhütte eine neue Serie vonPräzisionswiderständen in Stan-dardgrößen im Widerstandsbe-reich von 1 bis 6 mΩ entwickelt.

verändertenAufbau erreicht. UmsolcheniederohmigenWerte un-ter anderem auch bei den FMx-Shunts in bestimmten Baugrö-ßen realisieren zu können, wur-de die WiderstandslegierungNOVENTIN entwickelt.Die neue FM-Serie steht für

„Full Metal“, d.h. die Bauteilewerdenaus einerVollmetallplat-te des jeweiligen Widerstands-materials entsprechend dickausgeführt undmit derUntersei-te direkt aufgelötet. Diese Vari-ante ist sehr niederohmig, damangroßeQuerschnitte hat.Mit

der Legierung ZERANIN wird1 mΩ realisiert, mit MANGANIN2 mΩ und NOVENTIN wird erst-malig bei ISA-PLAN-Produktenfür denWiderstandsbereich 3bis6 mΩ eingesetzt.Durch das neue Design wird

ein besonders robuster Aufbauerreicht. EinwichtigerAspekt fürdieAutomobilindustrie: DieBau-teile bilden einen Lötstellenme-niskus aus, umdie automatisier-te Inspektion der Lötstellen zugewährleisten.

Isabellenhütte

Die Bauteile sind imAufbauwe-niger komplex als die bisherigenISA-PLAN-Widerstandsfamilien.Dennoch verfügen sie über diegleiche Leistungsgüte: hoheLangzeitstabilität, geringer Tem-peraturkoeffizient und niedrigeThermospannungen. Mit denbisherigenProduktserien ließensich die üblichen Standardgrö-ßen S (2512), P (2010) und K(1206) im Widerstandsbereichvon 5 bis 1 mΩ nicht realisieren.Die für niederohmigeBauteile

notwendigen großen Quer-schnitte wurden durch einen

VARISTOREN

Mit hoher StoßstromfestigkeitVishay hat eine Serie von VDR-Metalloxid-Varistoren (MOV)vorgestellt, die nach UL 1449Edition 4, VDE/IEC 61051-1/2, fürBetriebstemperaturen bis 125 °Czertifiziert sind. Die MOV-SerieVDRUS wurde für Überspan-nungs- undTransienten-Schutz-anwendungen inKonsumgüternund Industrieausrüstung entwi-ckelt. Ihre Stromstoßfestigkeit istum 30%höher als bei vergleich-baren Bauteilen der Vorgänger-generation.DieMOVs indenStandardgrö-

ßen 7, 10, 14und 20mmbestehen

680 VAC Nennspannung und 19bis 720 J Energienabsorptions-vermögen, wahlweise mit gera-den oder abgewinkelten An-schlüssen. Sie wurden für An-wendungen in Stromversorgun-gen und Eingangsfiltern von

Haushaltsgeräten, z.B. Küchen-herde und Waschmaschinen,sowie für industrielle Anwen-dungen wie Motorsteuerungen,AC/DC-Wandler undTrennschal-ter optimiert. Die RoHS-konfor-menundhalogenfreienBauteileeignen sich für automatischeBestückungund sindmitWellen-löt- sowie Pin-in-Paste-Reflow-Lötprozessen kompatibel.Lieferbar sind die MOVs der

SerieVDRUSab sofort inMuster-und Produktionsstückzahlen.

Vishay

aus einer hochreinen Zinkoxid-Scheibemit zweiAnschlussdräh-ten aus massivem Kupfer oderverkupfertem und mattverzinn-temStahl. Ihre hoheTemperatur-beständigkeit resultiert aus einerUL94-V0-zugelassenen, flamm-hemmenden Silikon-Lackbe-schichtung, die das Bauteil vorelektrischen,mechanischenundklimatischen Einwirkungenschützt.Verfügbar sind die Varistoren

der Serie VDRUS in zahlreichenAusführungen–mit 1,8 bis 13 kAStoßstromfestigkeit, 115 bis

LEITFÄHIGE POLYMER-HYBRIDKONDENSATOREN

Für Automobil- und IndustrieanwendungenSchukat baut sein Portfolio umdie leitfähigen Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolytkonden-satorender ZF-Serie vonPanaso-nic Industry Europe aus.Die leitfähigen Polymer-

Hybridkondensatoren der ZF-Serie zur Durchsteckmontagesind für Einsatztemperaturenvon bis zu 150 °C (bei 1000Stunden) ausgelegt. Damit eig-nen sie sich bestens für den Ein-satz in Antriebsstrang- und mo-torfestenAutomobil-Anwendun-gen sowie für industrielle An-wendungen.

ein Alleinstellungsmerkmal derdauerbeständigen, leistungsfä-higen und äußerst kompaktenHybridkondensatoren dar.Die ZF-Serie eignet sich zudem

ideal für Spezialanwendungen,bei denen einbreites Einsatzpro-fil hinsichtlich angewandtemRipplestromundwirkendenUm-gebungstemperaturen auftritt.Denn die Ripplestrom-Fähigkeitsowie die Lebensdauer des Kon-densators steigen lautDatenblattbei sinkender Temperatur. Solassen sich Rippleströme in derGrößenordnung von 1 Aeff bei

Spitzenspannungund -tempera-tur handhaben, wobei sich derESR-Wert bei lediglich 20 mΩhält.Dank einer Nennspannung

von 25 bis 63VDCundeinesKapa-zitätsbereichs von 30 bis 270 μFunterstützt die Serie sowohl Sys-teme mit 12 V als auch mit 48 V.AußerdemerfüllendieGeräte dieAnforderungen von RoHS undAEC Q200 vollständig. Die ZF-Serie vonPanasonic ist ab sofortab Lager Schukat erhältlich.

Schukat

Einen stabilen und sehr nied-rigen ESR-Wert über den gesam-ten Temperaturbereich von –55bis 150 °C ermöglicht der leitfä-hige Polymerhybrid. Die Kombi-nation aus hohem Temperatur-bereich und THT-Design stellt

Bild:Isabellenh

ütte

Bild:Vishay

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Ultra-High Precision

Thin Film ChipResistor NetworkDown to 1ppm/K in relative TCR

since 19

Susumu Deutschland GmbH www.susumu.deFrankfurter Str. 63 - 69 | 65760 Eschborn | +49 (0) 6196 / 96 98 407 | [email protected]

64

ks

Susumu hat mit der RoHS-kon-formen Serie PRG eine zweiteverbesserte Ausführung der RG-Serie vorgestellt, die bei 4-facherNennleistungdieselbePräzisionund Zuverlässigkeit beibehält.Die Anschlüsse befinden sich

auf der Längsseite, was dieWär-meableitung verbessert. DieseAnschlussart eignet sich nichtfür alle Anwendungen, daherwurdedieBodenklemmeanden

WIDERSTÄNDE

Verbesserte DünnschichtserieSchmalseiten vergrößert. Damitkönnen auch Applikationen be-dient werden, bei denen die un-konventionelle lange Boden-klemme nicht möglich ist.Die neue Serie ist u.a. für An-

wendungen inder Robotik sowiein der Ansteuerung von Gleich-strommotorenundWechselrich-tern geeignet. Die in der Baugrö-ße 1206 im Bereich von 10 bis100 kΩ lieferbaren Widerständebestehen aus NiCr und sinddaher sehr rauscharm. DerBetriebstemperaturbereich er-streckt sich von–55 bis 155 °Cbeieinem TK von ±25 ppm/K undeinerDrift von0,1%bis 0,5%.DieNennleistung beträgt 1 W. Auf-grund der kleinen Bauformensind die Widerstände bis 1 GHzeinsetzbar. Die hoheLangzeitsta-bilitätwird durch eine anorgani-sche Passivierung erreicht.

Susumu

Bei dem Shunt EBW8518 von TTElectronics handelt es sich umein elektronenstrahlgeschweiß-tes Widerstandselement, daszwischen großen Kupferklem-men mit optionaler Verzinnungpositioniert wird.Präzisionsanwendungenkön-

nen den Nutzen aus seiner1%-Toleranz, 100 ppm/K TCR,1 µV/K thermischen EMF undseparatenErdungsstiften ziehen,um Fehler zu reduzieren. Die

SHUNT-WIDERSTÄNDE

Für Hochstrommessungenkleinen ohmschen Werte diesesWiderstands reduzieren denSpannungsverlust. Der EBW8518bietet die umfangreichste Aus-wahl an Werten im von TTElectronics ausgewählten Be-reich von 50 bis 250 µΩ.„EBW8518 bietet geringe

Selbsterhitzung,wasdieGeräte-temperatur reduziert und dieZuverlässigkeit für Konstrukteu-re verbessert, die den Tempera-turanstieg in kompakten elektro-nischenBaugruppen reduzierenmüssen“, betont StephenOxley,leitender Anwendungsingeni-eur, Anwendungen und Ver-marktung. „Die robuste, elektro-nenstrahlgeschweißte Technolo-gie und das geringe thermischeEMFdiesesWiderstandsmachenihn vorteilhaft zur VerwaltungvonHEV-Batterien, Energiemes-sung und zum Schweißen vonNetzteilen.“

TT Electronics

Bild:TTElectro

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Bild:Susum

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SCHALTUNGSSCHUTZ // USB-KABEL


Wie sich USB-C-Kabel besser vorÜberhitzung schützen lassen

Um USB-Kabel vor Übertemperatur zu schützen, wurden bislangPPTC-Elemente oder Leitungsschutzschalter genutzt. Mit USB-Cund USB-PD ist jedoch ein neuer Designansatz notwendig.

TODD PHILLIPS *

* Todd Phillips... ist Global Marketing Manager beiLittelfuse.

Zum schnellen, praktischen Aufladeneiner Vielzahl mobiler und tragbarerGeräte wie Smartphones, Tablets oder

Laptops werden seit einigen Jahren Ladegeräte mit verschiedenen Versionen vonUSBKabelnundSteckverbindern eingesetzt.Viele Konsumenten verwenden mehrereArten von Kabeln, die mit den gekauftenGeräten mitgeliefert wurden und sowohlfür das Ladenals auch für dieDatenübertragung geeignet sind. Aber heute wünschensichdieVerbraucherKabel, die verschiedeneGerätemit der entsprechendenLeistung auf

laden können und höhere Datenübertragungsraten unterstützen. Deshalb habensich vieleHersteller für denUSBCStandardentschieden.

Die drei Elemente einesLadesystemsIn jedemLadesystemmüssendrei Geräte

zusammenarbeiten: das Ladegerät, dasKabel unddas zu ladendeGerät. USBCLadegeräte besitzen an einem Ende einen Netzstecker zum Anschluss an eine Steckdoseund am anderen Ende entweder ein Kabelmit einemUSBCStecker zumAnschluss andas zu ladende Gerät oder einen USBCAusgang, der das Einstecken eines USBCKabels ermöglicht.USBCKabel sindmit einemodermehre

ren symmetrischen 24poligenSteckverbin

dern ausgestattet. Sie müssen in der Lagesein, geeignete SpannungenundStröme zuführen. Aus schutztechnischer Sicht müssen diese Kabel bei Ladegerätenmit unverlierbarem oder festem Kabel die maximaleSpannungsabgabedes Ladegeräts bewältigen können. Kabel mit TypCSteckern anbeidenEndennehmendabei 21Vundmindestens 3Aauf.Mit speziellenEMarkerICskönnen sie 5A führen. JedesGerät, das sichimStrompfadbefindet,muss ebenfalls diesen Spannungs und Stromwerten standhalten können. Dies gilt insbesondere fürdie Schutzeinrichtungen.

Ladeschäden können zweiUrsachen habenUSBCKabel sind aus zwei Gründen an

fällig für Beschädigungen: Eine möglicheUrsache ist die hohe Leistung, die dieseKabel bei derVerwendungvonSteckverbindern mit sehr engem PinzuPinAbstandübertragenmüssen.Dies erhöht dasRisikoeines Fehlers, der ein thermisches Ereignisverursachen könnte. Der zweite Faktor istdie Anfälligkeit des Steckverbinders fürVerunreinigungen und die damit verbundene Gefahr einer unkontrollierten Überhitzung.WennStaub,Haare,Metallpartikeloder andere Ablagerungen in einem USBKabelanschluss vomTypC steckenbleibenoder sich die Anschlussstifte verformen,kanndies zu einemWiderstandsfehler vonder Stromleitung zur Erde führen. DieseFehler können einen gefährlichen Temperaturanstieg verursachen und gleichzeitigden Strom nur minimal erhöhen. In derPraxiswurdenbereitsmehrfach solcheVorfälle von Schäden an Geräten und Kabelngemeldet.Der gängigeAnsatz zumSchutz vonUSB

Kabeln vorÜberhitzungbesteht darin, entweder ein PPTCSicherungselement (Polymeric Positive Temperature Coefficient)oder einen Leitungsschutzschalter – auchbekannt als thermische Abschaltung – auf

Ein USB-C-Ladesystem: Es besteht aus dem Ladegerät, einem Kabel und dem zu ladenden Gerät. Das USB-C-Kabel kann dabei heiß werden und muss deshalb gegen Übertemperatur geschützt werden.

Bild:Littelfuse

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SCHALTUNGSSCHUTZ // USB-KABEL


der VBUS-Netzleitung zu integrieren. Die ge-wählte Vorrichtung wird auf einer Leiter-platte im Innerendes Steckverbinders plat-ziert, umdendurchdenWiderstandsfehlerverursachten Temperaturanstieg zu erfas-sen. Mit der Entwicklung der Spezifikatio-nen USB-C und USB-PD (Power Delivery)sowie der damit verbundenen höherenLeistung vonbis zu 100Wsinddiese Lösun-gen jedochmöglicherweise nichtmehr aus-reichend.Sowohl PPTCs als auch Leitungsschutz-

schalter können zu einemLeistungsverlustbeitragen. Dieser Umstand erschwert esden Herstellern von Netzteilen, die vor-geschriebenen Effizienzanforderungen zuerfüllen. Darüber hinaus kann es auchschwierig sein, beide Geräte in die engenBereiche eines Steckverbinders zu integrie-ren. Sohabenbeispielsweise die PPTCs, diesich zum Schutz von 60-W-Ladegeräteneignen, typischerweise eine Grundflächevon 3,2mm × 2,5mm. PPTCs und Leitungs-schutzschalter für eine Leistung von 100Wmüssten noch größer sein. Zudem besitztein Leitungsschutzschalter eine relativschwachemechanische Struktur und seinebimetallischen Materialien können wäh-rend der Kabelmontage verformt werden.Im Falle einer Überhitzungwürde dies ver-hindern, dass der Leitungsschutzschalterfunktioniert.

Ein völlig neuer Designansatzist nötigEineMöglichkeit, dieseHerausforderun-

gen zu lösen, ist der Einsatz einer anderenArt vonSchutzeinrichtung imKommunika-tionskanal desUSB-C-Steckers statt auf der

VBUS-Leitung. Ein solches Schutzelementvor Überhitzung ist der digitale Tempera-turanzeiger PolySwitch setP (Bild 1). DieseVorrichtung erfasst einen Temperaturan-stiegund informiert das System, die Strom-versorgung abzuschalten.Wennder digitale Temperaturanzeiger im

Kommunikationskanal desUSB-C-Steckersintegriert ist,wechselt er bei Temperaturenüber 100 °C von einem niederohmigen Zu-stand in einen hochohmigen Zustand.Durch diesen erhöhten Widerstand steigtdie Spannung im Kommunikationskanalüber den vom USB Implementers ForumdefiniertenWert hinaus.Wenn die Spannung höher als der

Schwellenwert ist, geht das Ladesystemdavon aus, dass sich das Kabel gelöst hat.Das Ladesystem schaltet anschließend dieStromversorgung über die VBUS-Leitung ab.So wird eine Überhitzung von Stecker, Ka-bel und geladenem Gerät verhindert. DasKabel kann den normalen Betrieb wiederaufnehmen, sobaldder Benutzer dasKabeltrennt unddieRückstände vomStecker ent-fernt.Die setP-Geräte sind mindestens 30%

kleiner als die meisten anderen Lösungen,die für den Überhitzungsschutz von USB-C-Kabeln verwendet werden (Bild 2). Miteiner kompakten Stellfläche von 2,0 mm ×1,2mmundeiner starrenphysischenStruk-tur widerstehen sie zuverlässig modernenKabelkonfektionen und Spritzgießvorgän-gen. Damit eignen sie sich für den Einsatzin Stromversorgungenmit angeschlossenenUSB-C-Kabeln, USB-C- und USB-PD-Lade-kabeln.Dabei lässt sichder gleichedigitaleTemperaturanzeiger zum Schutz von Ka-

Bild 1: Der digitale TemperaturanzeigerPolySwitch setP wird im USB-C-Stecker plat-ziert und schützt die Kabel vor Überhitzung.

Bild 2: Größenvergleich von Leistungsschaltern, SMD-und setP-Geräten.

Bild:Littelfuse

Bild:Littelfuse

beln verwenden, die für denBetriebmit 15,60 oder 100W ausgelegt sind.Die wichtigsten Vorteile eines digitalen

Temperaturanzeigers:Die kompakte Größe und Temperatur-empfindlichkeit vereinfachen die Gewähr-leistung sicherer Oberflächentemperaturender Kabel für Anwender.Die starre Struktur ist kompatibel mitherkömmlichen Montage- und Formge-bungsverfahren der Kabel- und Steckerfer-tigung.Die Unabhängigkeit von der USB-Strom-versorgung ermöglicht eine geringereBaugröße sowie eine höhere Energieeffizi-enz und vereinfacht die Teileauswahl.Durch die fehlende Unterbrechung desKommunikationskanals ist setP eine ein-fach nutzbare Lösung für bestehende De-signs.

Kompakte Schutzlösung auchfür höhere LeistungMit einer neuen, kleineren und auch bei

höherer Leistung zuverlässig funktionie-renden Schutzlösung profitieren Nutzermobiler Geräte nicht nur von einer schnel-lenund einfachenDatenübertragung, son-dern auch von einem sicheren Aufladenihrer Geräte über USB-C-Kabel. Herstellervon Netzteilen und USB-C-Steckern für La-dekabel erhaltenmit demdigitalenTempe-raturanzeiger setP die derzeit platzspa-rendste und energieeffizienteste LösungzumSchutz vorÜberhitzung. So können sienoch kleinere und sicherere Geräte entwi-ckeln und anbieten. // TK

Littelfuse

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SCHALTUNGSSCHUTZ // ÜBERSPANNUNG


Industriemaschinen in den USAgegen Überspannung schützen

In den USA ist Überspannungsschutz bei Industriemaschinenmit Sicherheitskreisen Pflicht. Dies ist aber mit den passenden

Überspannungsschutzgeräten recht einfach umzusetzen.

JULIAN SAELE *

* Dipl.-Wirt.-Ing. Julian Saele... ist Produkt Manager Überspan-nungsschutz bei der Phoenix ContactGmbH & Co. KG in Blomberg.

Andere Normen, Vorschriften und He-rangehensweisen – das macht denExport von Maschinen nach Nord-

amerika zu einerHerausforderung. Seit 2018ist in den meisten Bundesstaaten der USAÜberspannungsschutz für Industriemaschi-nen vorgeschrieben.Deren richtigeAuswahl

gestaltet sich aber anders als in der IEC-Nor-menwelt. Mit den passenden Überspan-nungsschutzgeräten von Phoenix Contactkanndieser Punkt einfach abgehaktwerden(Aufmacherbild).

Vorschriften für elektrischeInstallationen in den USAAuch in Nordamerika hat das Thema Si-

cherheit einen hohen Stellenwert. Das be-trifft nicht nur das öffentliche Leben, son-dern auch die körperliche Unversehrtheit

eines jedenEinzelnen. So kommt es, dass diewichtigsten Regelwerke Sicherheitsnormensind, die ihren Schwerpunkt auf Schadens-verhütung und Schadenseindämmung le-gen. In diesem Zusammenhang wird Über-spannungsschutz immerwichtiger –denn erhilft, gefährliche Zustände in Anlagen, Ma-schinen undGebäuden zu vermeiden. Diesereichen von Bränden durch Überhitzungüber Lichtbögen durch Isolationsdurch-schläge bis hin zumAusfall von Sicherheits-einrichtungen.

Maschinenbauer aufgepasst: Neue Industriemaschinen für den US-Markt müssen seit 2018 in den meisten Staaten mit Überspannungsschutz ausgestattet werden.

Bild:Pho

enixContact

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DieGrundregeln für elektrische Installati-onen in denUSAdefiniert derNational Elec-trical Code (NEC). Diese Sicherheitsnormbeschreibt u.a. die Ausführung der Installa-tion sowie die Auswahl und Dimensionie-rung der betreffenden Geräte undMateriali-en. Dadurch soll verhindert werden, dassMenschendurch elektrische Fehler zu Scha-den kommen– insbesondere durch Brände,die durch Strom ausgelöst werden. Der NEChat also eine ähnliche Bedeutung wie dieVDE-0100-Reihe in Deutschland. Der wich-tigste Unterschied ist jedoch, dass der NEC–anders als dieVDE-0100-Reihe– einGesetzist und somit unbedingt einzuhalten ist.

Industriemaschinen in den USAmüssen NFPA 79 entsprechenIn Article 670 sind NEC-Forderungen

an Industriemaschinen beschrieben, dierecht oberflächlich gehalten sind. Es wirdjedoch auf denNFPA 79, Electrical Standardfor Industrial Machinery, verwiesen. Durchden Verweis müssen Industriemaschinen,die in den USA betrieben werden sollen,neben dem NEC auch dem NFPA 79 ent-sprechen.Der NFPA 79 beschreibt alle Anforderun-

gen an eine Industriemaschine hinsichtlichihrer elektrischenEigenschaften. Er beinhal-tet nicht nur klassische Themen wie Über-stromschutz und Potentialausgleich, son-dern auch Themen wie Beleuchtung, Anla-genschutz oder funktionale Sicherheit. ImBereich Anlagenschutz finden sich in deraktuellen Fassung von 2018 dann auch dieForderungenanÜberspannungsschutzwie-der. So sind Industriemaschinen, die Sicher-heitskreise enthalten, durch Überspan-nungsschutz zu schützen. Dadurch sollendie Komponenten der funktionalen Sicher-heit in der Maschine vor Ausfall geschützt

werden. Zudem wird im NEC in Article 409(Industrial Control Panels) auf die gleichna-mige Norm UL 508A verwiesen, die folglichauch einzuhalten ist (Bild 1). Sie ist ebenfallseine Sicherheitsnorm und bezieht sich aufalleAspekte von industriellen Schaltschrän-ken,wieGehäuse, Kabelführung,Geräte undDokumentation.Anders als derNECundderNFPA79umfasst sie auchSignal- undRegel-kreise und ist dadurch deutlich weiter ge-fasst.

Geforderte Eigenschaften vonÜberspannungsschutzgerätenZwei zentrale Forderungenwerden imNF-

PA79 anÜberspannungsschutzgeräte (SurgeProtective Device, SPD) gestellt, die im Fol-genden erläutert werden: Sie müssen soge-nannte ListedDevices sein, undder SPD-Typmuss dem Einbauort entsprechen.Listed Devices sind SPDs, die nach der

amerikanischen Produktnorm für SPDs, UL1449, hoheAnforderungenanSicherheit undAusfallverhalten erfüllen. Sie können ohneweiterenAufwandwie Tests oder Berechnun-gen verbaut werden. Dagegen sind Recog-nizedDevices nur dannals sicher eingestuft,wenn bestimmte Bedingungen bei derenEinbau eingehalten werden. Deren Einhal-tung muss von demjenigen, der die SPDseinplant oder auch einbaut, durch Prüfun-genund/oder Berechnungenbelegtwerden.Dies kann einen erheblichen Aufwand be-deuten, dabestimmtePrüfungennur in spe-zialisierten Laboren durchgeführt werdenkönnen.SPDs werden nach UL 1449 in fünf Typen

unterteilt. Sie werden –wie auch in der IEC-Normenwelt – durchnummeriert, und zwarvon 1 bis 5. Die Bedeutung der Typen nachUL ist jedoch eine vollkommen andere alsnach IEC:

Bild 1: Normatives Dreigestirn – der NEC deckt dieganze Installation (grau) ab, während sich derNFPA 79 auf die gesamte Maschine (rot schraffiert)bezieht. Die UL 508A wiederum betrachtet nur dieSchaltschränke (rot umrahmt). ÜbergeordneteNormen sind ebenfalls zu berücksichtigen.

Bild:Pho

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Nach IEC gibt der Typ die Position desSPDs entsprechend des Blitzschutzzonen-konzepts, also seine Leistungsfähigkeit un-ter Normalbedingungen, an.Nach UL gibt der Typ ausschließlich an,an welchem maximalen Kurzschlussstromder SPD im Fehlerfall noch sicher abge-trennt werden kann, zum Beispiel durcheine Sicherung. Er lässt keine Rückschlüsseauf die Leistungsfähigkeit des SPDs zu.

Wo ein Überspannungsschutz-gerät installiert werden darfDiese Kurzschlussfestigkeit (short circuit

current rating, SCCR), und dadurch der UL-Typ, definiert direkt denOrt innerhalb einerInstallation, an dem ein SPD installiert wer-den darf. Das SCCR ist bei UL Listed Typ 1SPDs amhöchsten, sodass diese nochvor derHauptsicherung installiert werden dürfen(Bild 2) – inder sogenanntenType 1 Location.Ein UL Typ 2 SPD darf erst hinter der Haupt-sicherung (Type 2 Location), und einULTyp3 SPD hingegenmuss mindestens 10m vomvorgelagerten Überstromschutz entfernt in-

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stalliert werden (Type 3 Location). Die UL-Typen4und5 spielen indiesemZusammen-hang keine Rolle.

Auswahlkriterien fürÜberspannungsschutzgeräteIndustriemaschinen werden in der Regel

in Gebäuden nach der Hauptsicherung, teil-weisemit einigemAbstand zu dieser, instal-liert. Dies entspricht Type 2 oder gar Type 3Locations. Der NFPA 79 berücksichtigt diebereits erwähnte Hierarchie von SPDs, so-dassULTyp 2 SPDs auch in Type 3 Locationsinstalliert werden dürfen; UL Typ 1 SPDsdürfen sogar in jeder Location installiertwer-den. Die einzige Bedingung hierfür ist, dassder SCCR des SPDs größer sein muss als derprospektiveKurzschlussstromandemPunktder Installation oder Maschine, an dem erangeschlossen ist.Ist die FragenachdemUL-Typgeklärt, fol-

gen zwei auch in der IEC-Normenwelt be-

kannte Regeln für die Auswahl von SPDs:Netzform des Versorgungsnetzes (serviceconfiguration) undSpannungsebene (systemvoltage).In diesen Punkten gibt es teils erhebliche

Unterschiede zu den aus der IEC-Welt be-kanntenWerten.

Überspannungsschutzleicht gemachtFür Industriegebäude in den USA werden

in der Regel 277/480-V-Wye- oder 480-V-Del-ta-Systeme genutzt, in Kanada hingegen347/600-V-Wye- oder 600-V-Delta-Systeme.Das Wye-System (Bild 3a) kann sowohl mitals auch ohneNeutralleiter ausgeführt sein.Es ist wie das TN-S-Netz am Sternpunkt ge-erdet. Bei einem Delta-System (Bild 3b) istdie Sekundärseite des speisenden Transfor-mators imDreieck geschaltet, einenNeutral-leiter gibt es nicht. Die Spannung zwischenErde und einem Außenleiter ist hier also

höher als im Wye-System, sodass unter-schiedliche SPDs zum Einsatz kommen.Ein SPD für eine industriell genutzte Ma-

schine oder Anlage, die in Nordamerika be-trieben werden soll, muss also für das ame-rikanischeVersorgungsnetz geeignet, einULListed Device und der richtige Typ für denEinbauort sein. Mit der Serie VAL-US vonPhoenix Contact werden die ForderungennachUL Listed und demTypen beziehungs-weise den Einbauorten sicher eingehalten:AlsULListed,OpenType 1 dürfen sie überallin einer Installation eingesetztwerden,wennsie in einem Gehäuse eingebaut sind. DerEinbau in den Schaltschrank der Maschinegenügt dieser Forderung. Außerdem erfülltdie Serie die hohen Sicherheitsanforderun-gen der einschlägigen Normen.Es spielen also lediglichdieNetzformund

die Spannungder Applikation eine Rolle fürdie richtigeAuswahl des SPDs.Auf der Inter-net-Seite von Phoenix Contact (www.phoenixcontact.de/nfpa79) kann anhanddieser beidenParameter das richtigeProduktleicht identifiziert werden.

Auswählen, einbauen,anschließen – und fertigIn denUSA ist bei Industriemaschinenmit

Sicherheitskreisen ÜberspannungsschutzPflicht. Doch trotz anderer Netzformen,Spannungen und Normenlage ist die Aus-wahl des passendenSPDs recht einfachum-zusetzen, solange dieser die beschriebenenRahmenbedingungen erfüllt. Für die SerieVAL-US von Phoenix Contact bedeutet das:Auswählen, einbauen, anschließen – undfertig. // TK

Phoenix Contact

Bild 2: Typisch in den USA – das Gebäude wird direkt über einen eigenen Transformator gespeist. EineMaschine, nach der Einspeisung (Service entrance) installiert, befindet sich in einer Type 2 oder Type 3Location.

Bild:Pho

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PRAXISWERT

Was passiert, wenn eine Industriemaschineden NFPA 79 nicht erfüllt?Jede Installation in den USA hat einen persönlich haftenden Verantwortlichen, dieAuthority Having Jurisdiction (AHJ). Eine Industriemaschine, die in Betrieb genom-men werden soll, muss von der zuständigen AHJ abgenommen werden. Erfüllt dieMaschine den NFPA 79 nicht, wird ihr die AHJ die Abnahme verweigern. Die Maschinedarf dann nicht ans Netz angeschlossen werden, bis der Mangel durch den Herstelleroder Lieferanten abgestellt wurde.

Bild 3: Größere Vielfalt – das Wye-System (a) istin etwa mit dem TN-S System vergleichbar, dieAuswahl des SPDs erfolgt analog zu diesem. DasDelta-System (b) kann isoliert oder als Corner-grounded (Phase C geerdet) ausgeführt sein; inbeiden Ausführungen wird jedoch der gleiche SPDverwendet.

Bild:Pho

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AKTUELLE PRODUKTE // SCHALTUNGSSCHUTZ


INDUKTIVITÄTEN

Netzdrosseln für DC/DC-WandlerErgänzend zum Portfolio seinerDC/DC-Wandler bietet RECOMjetzt eine Baureihe von RLS-Netzdrosseln an, die vorab ge-prüftwerden, umdieGrenzwertesowohl für leitungsgeführte alsauch abgestrahlte Störungeneinzuhalten.Häufig sind für ein DC/DC-

Wandlermodul zusätzliche Fil-terbauteile nötig, um die EMV-Grenzwerte Class A oder Class Beinzuhalten.Zum Aufbau eines solchen

EMV-Filters könnenDrosselspu-len von verschiedenen Herstel-

te sowohl für leitungsgeführteals auchabgestrahlte Störungeneinzuhalten.Viele andereHersteller prüfen

nur auf leitungsgeführte Störun-gen, da diese ohne eine teureEMV-Prüfkammer gemessen

werden können, aber wenn dieZulassung durch ein Prüflaborerforderlich ist, können dieKonstruktionen infolge abge-strahlter StörungenamEMV-Testscheitern.Mit RECOMs Lösung kann der

Kunde sicher sein, dass er beideTests für leitungsgeführte undabgestrahlte EMV-Störungenbe-steht. Muster und OEM-Preisesind bei allen autorisiertenHändlern oder direkt vonRECOMerhältlich.

RECOM

lern ausgewähltwerden.Obwohldiese verschiedenenDrosselspu-len ähnliche technische Spezifi-kationen aufweisen, können sieaber erhebliche Abweichungenbezüglich elektromagnetischerInterferenzen haben.Da es zudem elementar ist,

dass der Filterkreis über den ge-samten Frequenzbereich zu denCharakteristika des DC/DC-Wandlers passt, bietet RECOMjetzt seine Drosselspulen derRLS-Baureihen an, die geprüftund auf die RECOM-Wandler ab-gestimmt sind, umdieGrenzwer-

INDUKTIVITÄTEN

AEC-qualifiziert für Anwendungen im MotorraumVishayhat seine bisher kleinstenIHLP-Hochstrominduktivitätenin Flachbauweise fürAutomobil-anwendungen vorgestellt. Dieneuen Induktivitäten im 1212-Ge-häusemit einerGrundfläche vonnur 3,3 mm x 3,3 mm sind fürplatzbeschränkte ADAS- undSensoranwendungender nächs-ten Generation vorgesehen. DieModelle IHLP-1212AZ-A1 undIHLP-1212AB-A1 sind für Betrieb-stemperaturenbis 125 °C spezifi-ziert und zeichnen sich durcheineniedrigeBauhöhe ab 1,0mmaus, das Modell IHLP-1212AB-5A

frequenzen bis 5 MHz optimiert.Darüber hinaus ermöglichen siein Hochstrom-Filteranwendun-gen eine hervorragende Unter-drückung von Störsignalen imFrequenzbereich bis zu ihrerSerienresonanzfrequenz (SRF).Dank ihrer hohen Temperatur-festigkeit eignen sich diese In-duktivitäten hervorragend fürFilter- und DC/DC-Wandler-An-wendungen inhochentwickeltenFahrerassistenzsystemen, Sen-sor- und Entertainment/Naviga-tionssystemen sowie zur Störsi-gnalunterdrückung in Filteran-

wendungen bei mittleren Strö-men. Alle neuen Induktivitätenhaben ein geschirmtes Gehäuseaus einem100%bleifreienKom-positmaterial,welches das akus-tische Störgeräusch auf einMini-mum reduziert, und zeichnensich durch hohe Temperatur-wechsel-, Feuchtigkeits- undStoßfestigkeit aus. Zudemvertra-gen sie hohe Spitzenströme, oh-ne in die Sättigung zu gelangen.DieBauteile sindRoHS-konformund halogenfrei.

Vishay

mit Bauhöhe von 1,2 mm ist fürnoch höhere Temperaturen bis155 °C ausgelegt.Die AEC-Q200-qualifizierten

Bauteilewurden für Energiespei-cheranwendungen in Gleich-spannungswandlernmit Schalt-

FUNKENTSTÖRFILTER

250 neue Typen für Standard- und medizinische AnwendungenSchukat hat sein Programm anFunkentstörfiltern des Herstel-lers Schaffner um rund 250neueProdukte erweitert.Die neuen Standard-Serien

eignen sich für zahlreiche An-wendungenwie elektrische undelektronischeGeräte,Haushalts-geräte, Netzteile, Büroautomati-sierungsgeräte, Datenkommuni-kationsgeräte und Hilfsversor-gung für industrielle Geräte. Ei-nige Typen sind zudem füranspruchsvolle Applikationenausgelegt, z.B.medizinischeAn-wendungen, bei denen geringe

kungsvoll zu unterdrücken. Sol-che Störungen können bei Erd-schleifen auftreten, die durchunterschiedliche Impedanzenverschiedener Erdleiteran-schlüsse eines oder mehrererGeräte entstehen.Angebracht istdie zusätzlicheDrossel zwischenGerätestecker undFilterausgangund isoliert das Filtergehäusesowie die Geräteerde vor derNetzanschluss-Erde.Alle Filter bieten hohe Dämp-

fungseigenschaften, die aufDrosselnmit hohemSättigungs-widerstand und ausgezeichne-

tem thermischen Verhalten ba-sieren. Die Funkentstörfilterwurden für die einfache undschnelle Gehäusemontage kon-zipiert.

Schukat

Leckströme erforderlich sind.ZurWahl stehen einphasige Lei-terplattenfilter im Alugehäuse,Funkentstörfilter im Metallge-häusemit integriertemKaltgerä-testecker ebenso wie mit integ-riertemKaltgerätestecker, Siche-rungshalter und Netzschaltersowie Funkentstörfilter im Me-tallgehäusemit Flachstecker vonnur 6,3 mm x 0,8 mm.Die Filter der Serie FN 394E

sind mit einer zusätzlichen Erd-leiterdrossel erhältlich. Diesedient dazu, hochfrequente Stö-rungen auf dem Erdleiter wir-

Bild:RECOM

Bild:Vishay

Bild:Schukat

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DÜNNSCHICHT-BANDPASSFILTER

Kompakt und integriert für HF-AnwendungenAVX hat die integrierten Multi-layer-Dünnschicht-Bandpassfil-ter der Serie BP0805 vorgestellt,die in sehr kompakten 0805-Ge-häusen untergebracht sind. DieBandpassfilter eignen sich fürvielfältige HF-Wireless-Anwen-dungen, die von mobilen Kom-munikationssystemen, Satelli-ten TV-Empfängern, GPS-Syste-men, Fahrzeugortungssystemenbis hin zuWireless LAN-Gerätenreichen.Die BP0805-Serie ist in fünf

Frequenzbändern von 1308MHzbis 4320MHzmit einer charakte-

einen steilen Abfall der Dämp-fungskennlinie direkt ab derGrenzfrequenz auf. Sie liefernausgezeichneteHochfrequenzei-genschaften in einemsehr klein-formatigen, flachen und robus-tenGehäusemit denMaßen 2,03mm x 1,55 mm x 0,8 mm (±0,1mm).DieBandpassfilterwerdenauf Tape and Reel geliefert undeignen sich für die automatischeBestückung.Die BP0805-Serie ist in fünf

Mittelfrequenzwerten für denEinsatz in fünf Frequenzbändernverfügbar: 1308MHz für 1220bis

1420MHz; 1457 MHz für 1447 bis1467 MHz; 1795 MHz für 1785 bis1805MHz; 2160MHz für 1960bis2360MHzund4320MHz für 4120bis 4520 MHz. Eine Erweiterungder Frequenzbänder im Bereichvon 1 bis 5 GHz ist geplant.Die Bandpassfilter verfügen

über eine nickel-/bleifreie Löt-Beschichtung (Sn100), die mitautomatischenReflow-, Schwall-oderDampfphasenLöttechnolo-gienundmanuellemLötenkom-patibel ist.

AVX

ristischen Impedanz von 50 Ωerhältlich. Die Bausteine sind füreine Dauerleistung von 5W aus-gelegt undarbeiten imTempera-turbereich von–40bis 85 °C.DieSMD-Bandpassfilterweisen eineniedrige Einfügedämpfung und

INDUKTIVITÄTEN

Miniaturisierte Dünnfilm-Metallkern-Leistungsinduktivitäten für ADASDie Dünnfilm-Metallkern-Leis-tungsinduktivität TFM252012AL-VA der TDK Corporation kanndirekt an 12-V-Batterien ange-schlossenwerdenundhat einenFlächenbedarf von nur 2,5mmx2,0 mm bei einer Bauhöhe von1,2 mm. Die Induktivität bietetaufgrund des Einsatzes einesMetallkerns einen Nennstromvon 1,6 A und eine Induktivitätvon 4,7 µH. Mit ihrem breitenBetriebstemperaturbereich von–55 bis 150 °C (einschließlichSelbsterwärmung) eignet sie sichfür Automotive-Leistungsbau-

gruppen einzusetzen, die direktan die 12-V-Batterie angeschlos-sen sind. In Fahrzeugen werdenimmer mehr elektronische Bau-gruppen eingesetzt, um Steue-rungs- und andere Funktionenzu übernehmen, wie etwa In-

Vehicle-Information oder auto-nomes Fahren. Auch die Anzahlder Baugruppen zurRealisierungvon ADAS steigt ständig. Ent-sprechendwächst der Bedarf anInduktivitäten für diese Bau-gruppen. Da der Platz auf denLeiterplatten begrenzt ist undimmermehrBauelemente einge-setztwerden, steigt der Bedarf anBauelementen mit geringemPlatzbedarf die eine hohe Per-formance und Zuverlässigkeitbieten.

TDK Corporation

gruppen, die unter rauenTempe-raturbedingungen eingesetztwerden.Derzeit gibt es auf dem Markt

keineDünnfilm-Metallkern-Leis-tungsinduktivitätmit einemFlä-chenbedarf von weniger als9 mm2, die direkt an die Batterieangeschlossen werden kann.Hingegen hat die neueTFM252012ALVA, die für eineNennspannung von 40 V ausge-legt ist, eben einendeutlich klei-neren Flächenbedarf als 9 mm2.Damit ist es möglich die neueInduktivität in Leistungsbau-

KONDENSATOREN

Zur Entkopplung, Hf-Ableitung und GleichspannungssperrungBar CapsderKnowles-MarkeDLIbestehenausmehrerenEntkopp-lungs-/Abblockkondensatoren,die in einem einzigen Array an-geordnet sind. Entwickelt wur-den diese Kondensatorarraysspeziell für MMIC-Schaltungen

Bausteine bei Frequenzen bis zu30 GHz arbeiten, eignen sie sichideal für die Gleichspannungs-Sperrung,Hf-AbleitungundEnt-kopplung sowie fürGaAs-ICs. Siewerden mit 100 µm Gold-Metal-lisierungund einerNickel-Barri-ereschicht für das Drahtbondengeliefert. Lieferbar sind verschie-denen Kapazitätswerte.Gap Caps von Knowles DLI

sind in Serie angeordnete Präzi-sionskondensatoren die sichaufgrund ihrer niedrigen Einfü-gedämpfungenundhohenReso-nanzfrequenzen für Mikrowel-

lenanwendungen eignen, z.B.zur Gleichspannungssperrungoder Hf-Ableitung. Die vertiefteMetallisierungskonfigurationmachtDrahtbondenbis 100GHzunnötig undminimiert die Kurz-schlusswahrscheinlichkeitwäh-rend der Expoxy- oder Lötmon-tage. Kapazitätswerte sind von0,2 bis 800 pF verfügbar. DieKondensatoren eignen sich fürdie Gleichspannungssperrung,Hf-Ableitung, Filterung,Abstim-mung und Kopplung.

Knowles

und Hf-Ableitung, bei denenmehrere Kondensatoren zur An-wendungkommenmüssen, zumBeispielMehrfach-Entkopplungoder Hf-Ableitungsnetzwerke.Aufgrund ihrer hohen Güte undihrer niedrigen Induktanz sinddiese Mehrfach-Kondensatorar-ray-Bauteile zu einer integralenSchaltungskomponente gewor-den.Bar Caps lassen sich in ein IC-

Gehäuse integrieren, reduzierensodie LängederBonddrähte undführen zu besserer Leistungundeinfacherer Montage. Weil die

Bild:AVX

Bild:TDK

Corporation

Bild:Knowles

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Schurter erweitert das Sortimentder stromkompensierten Dros-seln um eine Reihe für 4-Leiter-Hochstromanwendungen aufLeiterplatten. Die DKIH-4-Serieist erhältlich für 3-Phasen-An-wendungenmitNeutralleiter beiNennströmen von 10 bis 40 A.Wie die meisten Elektronik-

Baugruppen wird auch der Leis-tungsteil vermehrtmit diskretenKomponenten auf der Leiterplat-te aufgebaut. EMV-Störungen

STROMKOMPENSIERTE DROSSELN

Für 4-Leiter-Anwendungenkönnen sich wegen der fehlen-den räumlichen Trennung aufbenachbarte Baugruppen aus-wirken. Deshalb ist ein kompak-ter Filter auf der Leiterplatte mitdiskretenKomponentenoftmalsdie beste Lösung. Eine strom-kompensierte Drossel mit Kon-densatoren stellt die effizientes-te Maßnahme zur Unterdrü-ckung von EMV-Störungen dar.Kompakt und leicht sind die

Drosseln einfach auf der Leiter-platte einzusetzen. Die Kontak-tierung erfolgt mittels Durch-steckkontakten (THT). Die strom-kompensierten Drosseln ent-sprechen der Norm IEC 60938.Mit einer Nennspannung von500 oder 760 VAC eignen sie sichfür fast jede Anwendung.

Schurter

DieHochspannungsdoppeldros-sel WE-CPIB HV mit einerIsolierspannung von 2 kV ist inder Bauform 4828 die kleinsteihrer Art im Portfolio vonWürth Elektronik eiSos.Der 1:1-Übertrager ist magne-

tisch geschirmt und weist eineFunktionsisolierung für eineAr-beitsspannungvon 250VRMS auf.Die Drossel bietet im VergleichzumarktüblichenKomponentenbessere Werte bei Streuindukti-

HOCHSPANNUNGSDOPPELDROSSELN

Die kleinste Drossel ihrer Artvität undWiderstand.Das für dieSMT-Fertigung optimierte Bau-element ist für –40 bis 125 °Cspezifiziert.Typische Anwendungen sind

isolierteKonverteranwendungen(z.B. Flyback-Wandler)mit hoherPackungsdichte sowie Buck-,Boost-, Sepic-, Zeta-, CUK-Wand-ler und Schaltregler mit einerzweiten, ungeregeltenAusgangs-spannung. Die DoppeldrosselWE-CPIB HV kann als Einzelin-duktivitätmit Serien- undParal-lelschaltung verwendetwerden.WE-CPIB ist in Versionen mitInduktionswerten zwischen 4,7und 47 µH sofort ab Lager in be-liebigen Stückzahlen erhältlich.KostenloseMuster könnenange-fragt werden.

Würth Elektronik eiSos

Bild:Schurter

Bild: W

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ElektzronikeiSo

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ABONNENTENSERVICEDataM-Services GmbHFranz-Horn-Straße 2, 97082 WürzburgMarcus Zepmeisel, Tel. +49-931-41 70-4 62, Fax -4 [email protected], www.datam-services.de

REDAKTIONLeser-, Redaktionsservice:Eilyn Dommel (ed), Tel. +49-931-418-30 [email protected]

Chefredakteur: Johann Wiesböck (jw), Tel. -30 81

Redakteure: David Franz (df), Tel. -30 97Michael Eckstein (me), Tel. -30 96Sebastian Gerstl (sg), Tel. -30 98Martina Hafner (mh), Tel. -30 82Hendrik Härter (heh), Tel. -30 92Gerd Kucera (ku), Tel. -30 84Thomas Kuther (tk), Tel. -30 85Margit Kuther (mk), Tel. -30 99Kristin Rinortner (kr), Tel. -30 86

Freie Mitarbeiter: Prof. Dr. Christian Siemers,FH Nordhausen und TU Clausthal;Peter Siwon, MicroConsult;

Redaktionsanschrift:München: Rablstr. 26, 81669 München, Tel. -30 87, Fax -30 93;Würzburg: Max-Planck-Str. 7/9, 97082 Würzburg,Tel. -24 77, Fax -27 40

Konzeption/Layout: Ltg. Daniel Grimm, Tel. -22 47

Unternehmens- und Firmennamen:Unternehmens- und Firmennamen schreiben wir gemäßDuden wie normale Substantive. So entfallen z.B. Groß-buchstaben und Mittelinitiale in Firmennamen.

PUBLISHERJohann Wiesböck, Tel. -30 81, Fax -30 93

SALESChief Sales Officer:Benjamin Wahler,Tel. -22 15, [email protected];

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MARKETINGProdukt Marketing Manager:Christian Jakob, Tel. -30 78

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Datenbank:Die Artikel dieses Heftes sind in elektronischer Form kostenpflichtigüber die Wirtschaftsdatenbank GENIOS zu beziehen: www.genios.de

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ZUM SCHLUSS


Was bringt die Zukunft fürTSN und industrielles Ethernet?

Informationen gehören inzwischen zu den wichtigstenRohstoffen der Fertigungsindustrie. Somit hat dieFähigkeit zur Handhabung großer Datenmengen

enorm an Bedeutung gewonnen.

In letzter Zeit ist das Interesse an Time-Sensitive Network (TSN)stark gewachsen.Die Technologie, die vonderArbeitsgruppederIEEE802.1 ursprünglich für professionelle audiovisuelle Systeme

entwickeltwurde, hat dasPotenzial, die Einschränkungenherkömm-licher industrieller Ethernet-Netzwerke zu überwinden. Bislangschränkte die fehlende Echtzeitfähigkeit die Einsatzbereiche ein.Mit TSN kann industrielles Ethernet in Industriebereiche wie Auto-mobilbau und Fertigung vordringen.Ethernet TSN ist eine erweiterte Version des IEEE-802.1-Ethernet-

Bridging- Standards. VerschiedeneNutzerorganisationenunterstüt-zenGesamtlösungen.Dazugehörendie ProfibusNutzerorganisation(Profinet over TSN), Sercos International (Sercos over TSN), dieOPCFoundation (OPC UAmit TSN) oder die CPLA (CC-Link IE TSN).Konkret dienendie offenen technischenStandards der Reihe IEEE

802.1 dazu, Determinismus zu gewährleisten und Konvergenz vonIT und OT (Operation Technology), also der Betriebstechnik in denFabrikhallen oder die Steuerung kritischer Dienste, zu etablieren.Auf diese Weise kann ein einzelnes industrielles Ethernet sowohlzyklische als auch transiente Daten verwalten und gleichzeitig si-cherstellen, dass zeitkritische Daten erfolgreich bereitgestellt wer-den. Innovative TSN-Netze sind insbesondere darauf ausgelegt, denDatenverkehr effizient zu organisieren und Verzögerungen zu ver-hindern.Die Arbeit an der TSN-Technologie und ihrer Richtlinien ist noch

nicht abgeschlossen.Während Standardswie IEEE 802.1Qbv – „En-hancements for Scheduled Traffic“ bereits ratifiziert und publiziertsind, befinden sich anderenoch inder EntwicklungoderÜberarbei-tung, wie zumBeispiel IEEE 802.1AS-Rev – „Timing and Synchroni-zation for Time-Sensitive Applications“.

Was bedeutet das nun für die Netzwerktechnik und die Automa-tisierungstechnik?Auchwenndie Lösungdes IEEEuniverselle Kon-nektivität und Kompatibilität anstrebt, können bei Unternehmen,die jetzt ihre erstenTSN-Produkte implementieren, unterschiedlicheStandards zumZuge kommen. Das könnte faktisch zu Inkompatibi-litäten der Geräte führen. In dieser frühen Phase ist der Endanwen-der gut beraten, seine TSN-Produkte sorgfältig auszuwählen: Dazuzählen zum Beispiel solche, die auf den derzeit anerkannten IEEE802.1-Standards basieren. Um hierbei zukünftige Probleme zu ver-meiden, arbeitet die Arbeitsgruppe IEC/IEEE 60802 aktuell an derStandardisierung von TSN für die Industrieautomatisierung.Die CLPA hat sich entschieden, den Standard IEEE 802.1AS, die

Grundlage für zeitkritischeKommunikation, und IEEE 802.1Qbv fürdie neueste CC-Link IE TSN-Netzwerktechnologie zu übernehmen.Unsere Prognose ist, dass wir im Zuge der Marktentwicklung die

KonsolidierungundEinführung vonTSN in einerVielzahl bestehen-derAnwendungen sowie die zunehmendeNutzungoffener Techno-logien für ein breiteres Lösungsspektrum erleben werden. Hierfürsprechen die Ankündigung auf der SPS/IPC/Drives 2018 zu OPCUAmit TSNbis in die Feldebene.Dieser Planwirddurch alle relevantenAutomatisierungsanbieter, unterstützt. Dies wird jedoch nicht dereinzige Trend in der industriellen Kommunikation bleiben.Während TSN die Werkzeuge für die Organisation des Datenver-

kehrs unddie Priorisierung zeitkritischer Informationenbereitstellt,wird eine ausreichendeBandbreite entscheidend sein, umdie stän-digwachsendenMengenan zyklischenund transientenDaten lang-fristig zu verarbeiten, die in demselbenNetzwerk verwaltetwerden.Dabeiwird dieGigabit-Kapazitätwie sie CC-Link IE TSNunterstützt,immer wichtiger. // KR

Die Zukunft des industriellen Ethernets: John Browett,General Manager der CC-Link Partner Association (CLPA)Europe zu Ethernet TSN.

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und erhöht die Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Leistungssteigerung über einen breiten

Frequenzbereich. Die weiteren LAN-Produktfamilien umfassen außerdem LAN-Übertrager

und RJ45 Steckverbinder, die für unterschiedliche Geschwindigkeiten und PoE-Stromstärken

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