Megalink.ch Mai 2012

FPGAs beleben die Antriebstechnik | LEDs optimal Dimmen | Testen bis es krachtMarktübersicht Antriebstechnik | Auf der richtigen Spur | LEDs kalt stellen

MAI 2012 www.megalink.ch

Die Veranst

Anmeldung und Inform

www.EmbeddedComputingConfe

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LED Lichtlösungen –MSC-Gleichmann Lighting Competence Center

MSC-Gleichmann hat in Europa ein gut verzweigtes Netz an Lighting Competence Centern

in Deutschland, Belgien, Frankreich, Italien, in den Niederlanden, Österreich, der Schweiz

und in Spanien aufgebaut. Hier arbeiten Lighting-Experten mit grosser Erfahrung und

fundiertem technischen Know-how, um Sie bei der Realisierung innovativer LED-basierender

Beleuchtungssysteme zu unterstützen.

MSC-Gleichmann als Distributor gibt hiermit ein deutliches Zeichen dafür, sich den

Herausforderungen des zukunftsorientierten Lighting-Marktes zu stellen. Der Fokus liegt auf

kompletten Lösungen, alles aus einer Hand:

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MSC-Gleichmann Schweiz AG

E D I TO R I A L 5.12 megalink 1

Bei vielen Erfindungen oder neuen Produkten merkt man oft erst garnicht, dass sie die Welt komplett verändern werden. Wer hätte zumBeispiel im Jahr 1975, als das «Nationale Autotelefonnetz» (Natel) ein-geführt wurde, gedacht, dass das so gross wie ein Koffer und mehre-re Tausend Franken teure Ungetüm so stark schrumpfen würde, dasses heute in jeden Hosensack passt und längst mehr kann als nur tele-fonieren. Heute werden mit Smartphones E-Mails abgearbeitet, ge-

spielt, im Internet gesurft oder aufFacebook Belanglosigkeiten aus-getauscht.

Diese Revolution hat sich langsamund fast unbemerkt herangeschli-chen. Wie viele andere kleine

technologische Fortschritte, die für sich genommen unspektakulärwaren, haben das Mobiltelefon und das Internet im Rückblick innertweniger Jahre unseren Alltag komplett verändert.

Viele Entwicklungen benötigen eine gewisse Reifezeit, bis sie denDurchbruch schaffen und als revolutionäre Innovation erkannt werden.Es ist ein bisschen wie bei Kindern. Sieht man sie täglich, merkt mangar nicht, wie sie wachsen. Erst beim Neffen, den man fünf Jahrenicht mehr gesehen hat, stellt man erstaunt fest:«Du bist aber gross und stark geworden.»

Patrick Müller, [email protected]

Leise Revolution

«Was nützt es dem Menschen,wenn er Lesen und Schreiben gelernt hat,aber das Denken anderen überlässt?»

Ernst R. Hauschka, geb. 1926deutscher Lyriker

2 megalink 5.12 I N H A L T S VE R Z E I C H N I S

16 EmbeddedWinterthur ist embedded. Alle Jahre wiedertrifft sich die Embedded Computing Com-munity in der Eulachstadt zur grösstenSchweizer Plattform – der Embedded Com-puting Conference. An der Fachtagung stel-len Experten Neues und Innovatives ausdem Embedded-Universum vor.

39 LEDLEDs kalt stellen. Durch die Integration vonmehreren Anwendungen und die Reduktiondes verfügbaren Bauraums wird die Minia-turisierung vorangetrieben. Dies kann zuthermischen Problemen führen, da die Leis-tungsdichte steigt und kleinere Baugruppendie Verlustwärme schwieriger abgeben kön-nen. Geeignete Kühlungskonzepte, die par-allel zur Entwicklung erarbeitet werden,sind der Garant für eine erfolgreiche Minia-turisierung.

THEMEN

1 Editorial 4 Veranstaltungskalender 5 Nachrichten 16 Winterthur ist embedded Embedded-Computing-Conference 2012 18 Wenn Werbung Spass macht Embedded Box-PC als Digital Signage Client 20 Auf der richtigen Spur Achszählsysteme überwachen Bahnstrecken 22 Produktübersicht Embedded 23 Die Schokoladenseite der Automatisierung Automatisiertes Palettiersystems 26 Binning-Strategie bei LED Einflüsse auf den LED-Binning-Prozess 32 Dimmung von Hochleistung-LED Methoden und lichttechnisches Verhalten 36 Es geht noch heller Neue Power-LEDs halbieren die Kosten pro Lumen 39 LEDs kalt stellen Thermische Simulation von PCBs 41 in motion Antriebe und Fluidik 42 Per Tastendruck in die optimale Lage Vernetzte Antriebe steuern OP-Tisch 44 Marktübersicht Antriebstechnik 46 Testen bis es kracht Hochpräzise Regelung von Linearmotoren

48 So kommt der Deckel auf die Dose Steuerungslösung beschleunigt die Time-to-Market 50 Schrumpfkur für Transformatoren Mittelfrequenz-Transformator für die Eisenbahn 53 Auf der sicheren Seite Integration der funktionalen Sicherheit 56 FPGAs beleben die Antriebstechnik FPGAs in Motorsteuerungen – Teil 1/2 60 Antreiben mit Erfolg Servomotor-Baureihe mit Einkabellösung 65 swissT.net Networks & Communication 66 Ethernet vom Sensor bis ins Büro Strukturierte Verkabelung 68 Ein Feldbus mit Zukunft High-Performance-Steuerung dank EtherCAT

PRODUKTE

62 in motion 70 Networks & Communication 71 Automation 72 Bauelemente 76 Messen und Prüfen 77 Industriebedarf

78 Lieferantenverzeichnis 80 Impressum

56 Antriebe und FluidikFPGAs regeln Antriebe schneller. Die Anforde-rungen an Drive Control-Systeme steigenstetig. Hohe Regelraten und komplexe Be-wegungsberechnungen machen es schwie-rig, die Systeme mit Mikro- und Signalpro-zessoren zu realisieren. FPGA-basierteLösungen erfüllen höchste Anforderungenan die Dynamik der Bewegungssteuerung.Teil 1 der Artikelserie zeigt die Möglichkei-ten und Vorteile FPGA-basierter MotionControl-Systeme.

Eine neue vollautomatisierten Palletierungsanlagesorgt in der Schokoladenfabrik von Camille Blochfür Ordnung. So findet jedes Ragusa den richtigenPlatz in der Schachtel auf der Palette und denWeg zum Konsumenten. Gesteuert wird die Anla-ge mit der dezentralen AutomatisierungslösungWago I/O 750. Das I/O 750 System unterstütztverschiedenste Feldbusse wie Ethernet/IP, Mod-bus/TCP, Profibus DP, Profinet IO, DeviceNet,CANopen, EtherCAT oder Sercos III. Das Modul-angebot ist sehr umfangreich. Ungeachtet ihrerkleinen Grösse verarbeiten diese 12 mm breitenModule bis zu 16 Eingänge für 24 VDC-Signale.Ein Ethernet I/O-System unterstützt bis zu 250I/O-Module und ist mit der CoDeSys-Softwareeinfach zu programmieren.

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4 megalink 5.12 VE R A N S TA L TU N G S K A L E N D E R / N AC H R I C H T E N

VeranstaltungskalenderDatum Ort Thema Veranstalter30.–31.5.2012 swiss CAR

Zürich /GottliebDuttweilerInstitut (GDI),Rüschlikon

Das LMI und swiss CAR veranstalten den 6. Lean ManagementSummit Schweiz am GDI. Der Konferenztag am 30. Mai 2012 wid-met sich den Themen Lean in der Dienstleistung, Lean Develop-ment, Lean Healthcare sowie Lean Production.Der Praktikertag am 31. Mai 2012 am GDI umfasst Workshops zuden Themen Shopfloor Management, Lean Maintenance & Serviceoder branchenübergreifender Lean Circle.

Lean Management Institut (LMI) Schweiz8092 Zürich, Tel. 044 350 01 10info@lean-management-institut.chwww.lean-management-institut.ch

swiss Center for AutomotiveResearch(swiss CAR), 8032 Zürich, Tel. 044 632 06 [email protected], www.swiss-car.ch

5.6.2012 ZHAWWinterthurSt.-Georgen-Platz 2

An der Embedded Computing Conference (ECC) trifft sich dieSchweizer Embedded Community. Experten von Unternehmen undHochschulen präsentieren die neuesten Erkenntnisse und Entwick-lungen aus der Praxis und Wissenschaft. Hochstehende Vorträgesowie eine Tischmesse bieten eine effiziente Informations- undKontaktplattform.

SwissT.net8604 Volketswil ZHTel. 044 945 90 [email protected]

11.6.201230.8.2012

Empa-Akade-mie, Dübendorf

Electrical Overstress (EOS) – das «unbekannte» Phänomenin Schaltungstechnik und Ausfallanalyse.Innovation Day 2012. Design und Innovation durch neueTechnologien.

Empa-Akademie8600 DübendorfTel. 058 765 45 [email protected]/

20. 6.2012 HSR,Rapperswil

Sichere Mensch-Maschinen-Interaktion: Basierend auf der neuenMaschinenrichtlinie zeigt die Fachtagung im Rahmen von Vorträ-gen und einer Ausstellung, welche Technologien verfügbar sindund angewendet werden. Der Event richtet sich an Integratoren,Maschinenbauer, Anlageplaner und Betreiber in der Fertigungs-industrie.

Electrosuisse8320 FehraltorfTel. 044 956 11 [email protected]

21.6.2012 Ennetbaden Das Halbtagsseminar LabView Hands-On wendet sich an Ingeni-eure oder Wissenschaftler, die die Entwicklungsumgebung nochnicht kennen. Teilnehmer erlernen in der kostenlosen Veranstal-tung die ersten Schritte zur Entwicklung eigener Anwendungen zurDatenerfassung oder Gerätesteuerung.

National Instruments Switzerland5408 EnnetbadenTel. 056 200 51 [email protected]/switzerland

DiverseTermineim Juni(siehe S. 49)

Diverse Seminarreihe von Rockwell Automation Schweiz. Die nächsteGeneration der Micro-Steuerung – Micro800-Workshop. Interes-sierte erhalten bei der Veranstaltung Informationen über das Pro-dukteportfolio und unter anderem eine Einführung in ConnectedComponents Workbench Software.

Rockwell Automation AG5001 AarauTel. 062 889 77 [email protected]

Diverse Diverse Bosch Rexroth-Schulungen für Hydraulik, Pneumatik, Mechatro-nik, Linear- und Montagetechnik, Antriebs- und Steuerungstech-nik. Kursinhalte und Termine: www.boschrexroth.ch/seminare

Bosch Rexroth Schweiz AG5563 ButtikonTel. 055 464 63 [email protected]

Diverse Niederrohrdorf/Online

FlowCAD-Trainings und -Webinare in Kleingruppen und unter-schiedlichen Niveaus für: Allegro, Orcad, PSpice, Boundary Scan,Reliability, 3D-Leiterplatten-Konstruktion, High-Speed-Design usw.Kursinhalte und Informationen:www.flowcad.ch/de/support-training/trainingwww.flowcad.ch/de/support-training/webinar

FlowCAD Schweiz AG5443 NiederrohrdorfTel. 056 485 91 [email protected]

Diverse München Standard-Trainings zu den Themen Funk- und Messtechnik oderspeziell zugeschnittene Trainings. Detailbeschreibungen und Ter-mine unter: www.rohde-schwarz.com = > «News & Events».

Roschi Rohde & Schwarz AG3063 Ittigen, Tel. 031 922 15 [email protected]

Weitere Veranstaltungshinweise finden Sie auf www.megalink.ch

Die Welt der Technik ist faszinierend undgleichzeitig fremd. Gerade junge Menschenkönnen oft nicht viel unter technischen Beru-fen vorstellen. IngCH Engineers Shape ourFuture will mit einem Facebook-Auftritt di-rekt ansprechen und zeigt, wie vielseitig In-

genieur-Berufe sind. Damit unternimmtIngCH einen weiteren Schritt zur Bekämp-fung des Ingenieurmangels in der Schweiz.Die Facebook-Seite bietet den Jugendlichenviele Informationen über die Welt der Tech-nik und des Ingenieurwesens: Wie wird man

Maschinenbauingenieurin? Was macht einGeomatiker? Welche Karrierechancen habeich als Informatikerin? Links, Videos, Por-traits und der direkte Kontakt zu Studieren-den und Berufstätigen beantworten all dieseFragen. www.ing.ch, www.facebook.com/ing2

Mit Facebook erhalten Jugendliche einen Einblick in technische Berufe

N A C H R I C H TE N 5.12 megalink 5

Solid State Relays

Power Semiconductors

High Power Semiconductors


Foils & Powerclips

Heatsinks

Heatpipes

Current Sensors

AC-& DC-Fans by PowerParts

by PowerParts

Solid State Relays

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CLAREIXYS

WESTCODEABB

KUNZEJUNIOR

THERMACORETELCON

SWISSBREEZEASSEMBLIES

Das praxisnahe «Remote Service Seminar»begeisterte die Gäste. Dazu reisten sie am18. April 2012 ins Sigmatek-Trainingscenternach Effretikon. Sein Thema: «Remote Ser-vice als strategischer Kern von neuen, ge-winnbringenden Kundendiensten.» GeradeMaschinenbauern hilft die dritte Generationvon Remote Services und die Integration neu-er Software Tools, Geld zu sparen: zum Bei-spiel durch neue Serviceangebote und Sicher-heitstechnologie, die Businessmodelle ge-winnbrigend verwirklichen wie auch investiti-

onssteigernde Verkaufstechniken. Karl-Heinz Sauter, Geschäftsführer der Karl-Heinz Sauter Servicesund Consulting GmbH, bot Informationen aus erster Hand an die Gäste aus der Maschinenbauindustrieweiter. Das Thema Remote Service stand dann auch beim anschliessendem Apéro zur Diskussio-nen. www.sigmatek.ch

So war das «Remote Service Forum» von Sigmatek

Das Blomberger Unternehmen Phoenix Contact wurde mit dem Tech-nologiepreis Hermes Award ausgezeichnet. Der Preis ehrt zur Hanno-ver Messe ein Unternehmen für eine herausragende Innovation.Das innovative System von Phoenix Contact wurde geadelt, das Blitz-ströme in Blitzableitungen misst und die Auswertungsergebnisse so-fort über das Internet für die Fernwartungszentrale bereitstellt. BeiWindkraftanlagen sind Blitzeinschläge für einen Grossteil der Belastun-gen von Rotorblättern verantwortlich. Dadurch ist ein kontinuierlichesMonitoring gewährleistet, um nach einem Blitzeinschlag sofort War-tungsarbeiten einzuleiten. Es basiert auf dem elektro-optischen Fara-day-Effekt, erfasst den zeitlichen Blitzstromverlauf vollständig und ord-net die Blitzströme den einzelnen Rotorblättern zu. «Mit Phoenix Con-tact erhält in diesem Jahr ein Unternehmen den Preis, das in 90 Jahreninnovationsgetrieben zum Weltkonzern aufstieg und seinen Erfinder-geist schon mehrfach auf der Hannover Messe unter Beweis stellt,»so Dr. Wolfram von Fritsch, Vorsitzender des Vorstands der DeutschenMesse. www.phoenixcontact.ch

Phoenix Contact gewinnt Hermes Award

Roland Bent, Geschäftsführer PhoenixContact, nimmt den Hermes Awardentgegen.

In Effretikon trafen sich die Maschinenbauer zum «Remote Service Forum».

An der Technischen Universität Mailand arbeiten Forscher vom Fachbereich Raumfahrttechnik imhauseigenen Windkanal am Aufbau eines Modells einer Windenergieanlage. Damit soll das Betriebs-

verhalten unter Extrembedingungen unter-sucht werden. Bachmann Electronic stellt da-bei die Steuerung zur Verfügung.Ziel ist der Aufbau eines aero-servo-elasti-schen Modells, das Aussagen über das Ver-halten von Windenergieanlagen unter extre-men Windbedingungen ermöglicht. Mithilfekontrollierter Versuchen werden Aerodynamikund Aeroelastizität der Windenergieanlage be-wertet. Im freien Feld ist das nur schwermöglich.Am Modell lassen sich Anstellwinkel der Ro-torblätter und das Drehmoment des Rotorsverändern. Um eine realitätsnähere Simulati-on zu ermöglichen, sind der Turm und die Ro-

torblätter elastisch ausgeführt. Die Windenergieanlage ist mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet,womit umfangreiche Messdaten erhoben werden können. Bachmann Electronic setzt auf die Zusam-menarbeit mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Prof. Bottasso vom Fachbereich Raumfahrt-technik an der Technischen Universität Mailand freut sich: «Mit dem Bachmann-M1-Automatisierungs-system können wir einen realitätsnahen Betrieb der Windenergieanlage im Windkanal simulieren.»www.bachmann.info

Bachmann unterstützt Windenergieforschung

Aufbau der Versuchsanordnung im Windkanal der TU Mailand mit demM1-Automatisierungssystem.

6 megalink 5.12 N A C H R I C H TE N

Nach 42 Jahren erfolgreicher Auf- und Ausbauarbeit übergibt Fir-mengründer Simeon Thöni sein Lebenswerk an zwei seiner Kinder.Die konsequente Eigenfertigung der über die Landesgrenzen hin-aus bekannten EMWB-Antriebe und die Handelsprodukte, wie zumBeispiel Motoren, Getriebe oder Frequenzumrichter, als Ergänzungder Produktpalette sind ein Garant für einen zuverlässigen Partner.www.embw.ch

Elektromotorenwerk Brienzin der 2. Generation

v.l.n.r.: Cornelia Müller-Thöni, Geschäftsführerin und Vorsitzende der Geschäftsleitung;Simeon Thöni, Verwaltungsrat und Markus Thöni, Geschäftsführer.

«Ich sehe die Ehrenbürgerwürde nicht nur als Würdigung meinespersönlichen Engagements, sondern vielmehr als Auszeichnung fürdie gesamte Unternehmensgruppe», so Marcel de Bruijn, GeneralManager der Harting Produktionsstätte im chinesischen Zhuhai.Der Niederländer ist zum Ehrenbürger der Stadt ernannt worden. Ererhielt die Auszeichnung für sein persönliches und berufliches Wir-ken. Die Stadt lobte de Bruijns Engagement, sich in die lokale Ge-sellschaft zu integrieren, sein Interesse an der regionalen Kulturund der Sprache Mandarin. Die Führungspolitik innerhalb desWerks beeindruckte ebenso wie das Umsatzwachstum des Unter-nehmens. Darüber hinaus wurde sein Engagement für Ausbildungund Kultur betont: Harting vergibt Stipendien für die Jinan Universi-tät und unterstützt internationale Kulturveranstaltungen.www.harting.ch

Harting-Mitarbeiter wird chinesischerEhrenbürger

Der Bürgermeister von Zhuhai, He Ningka (l.), überreicht Marcel de Bruijn die Auszeichnung.

Im Rahmen des Internationalen Management Meetings (IMM) trafsich die Geschäftsführung der Harting-Technologiegruppe aus allerWelt mit ihren deutschen Kolleginnen und Kollegen am StandortEspelkamp. Die einwöchige Veranstaltung stand unter dem Motto«Grow faster». Unter der Leitung von Philip Harting, Vorstand Con-nectivity & Networks, bot das Treffen allen Teilnehmenden Gele-genheit, den Zusammenhalt im Unternehmen zu stärken, sich überdie internationale Entwicklung der Märkte und des Unternehmensauszutauschen sowie über neu entwickelte Technologien zu infor-mieren. Unter anderem besuchten die Teilnehmenden Enercon, einUnternehmen im Bereich Windenergie und langjähriger Kunde vonHarting. Höhepunkt des Ausflugs war der Aufstieg in die Gondel ei-ner Windenergieanlage. In luftiger Höhe zeigte der internationaleBesuch sich beeindruckt von der norddeutschen Landschaft.www.harting.ch

Internationales Harting-Managementtrifft sich auf heimischem Parkett

Die Teilnehmenden des Internationalen Management Meetings 2012 der Harting-Technolo-giegruppe.

Die Zühlke Gruppe steigerte ihren Umsatz 2011 um fast 30 Prozentauf 68 Millionen Euro. Eindrücklich zeigt sich die Entwicklung ander Anzahl der Beschäftigten: Die Gruppe hat im vergangenen Jahr100 neue Fachkräfte eingestellt. Auch die neu gegründeten Toch-terunternehmen waren 2011 erfolgreich: Zühlke Ventures hat daserste Geschäftsjahr mit der Finanzierung von zwei Hightech-Start-ups abgeschlossen; Zühlke Management Consultants ist um einDrittel gewachsen.Die Zühlke Gruppe engagiert sich weiterhin fürdie Umsetzung innovativer Ideen. Neben Hightech-Startups bietenauch etablierte Unternehmen grosses Potenzial. Zühlke unterstütztsie dabei als branchenübergreifende Innovations- und Lösungspart-nerin. «Kooperationen sind auf dem Weg zur Innovationsführer-schaft eine wesentliche Stellschraube», so Philipp Sutter, CEO vonZühlke Engineering.Wer im heutigen Markt bestehen will, muss neue Technologiennutzen und das Thema Innovation fest in der Unternehmensstrate-gie verankern. Vernetzung und mobile Anwendungen ermöglichennie da gewesene Möglichkeiten. Zühlke unterstützt ihre Kunden mitmassgeschneiderten Lösungen für mobile Apps und deren Integra-tion in bestehende Applikationen oder Unternehmensprozesse.Vielversprechend ist auch Cloud Computing: Wenn Infrastruktur,Plattformen und Anwendungen als Service bereitgestellt werden,lassen sich Kosten senken und Bereitstellungszeiten verkürzen.www.zuehlke.ch

Zühlke will dank Innovationen wachsen


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Bosch Rexroth hat 2011 das Wachstumszielübertroffen: Der Zulieferer für den Maschi-nen- und Anlagenbau erzielte im vergange-

nen Geschäftsjahr einen Umsatz von 6443Milliarden Euro. Das ist der höchste Umsatz-wert der Unternehmensgeschichte. «DasGeschäftsjahr 2011 beweist, dass das Unter-nehmen mit der strategischen Neuausrich-tung 2010 den richtigen Weg eingeschlagenhat. «Wir haben in allen Regionen und Busi-ness Units deutlich zulegen können», beton-te Dr. Karl Tragl, Vorstandsvorsitzender derBosch Rexroth AG, während der Jahrespres-sekonferenz auf der Hannover Industriemes-se. Gleichwohl blickt das Unternehmen nurvorsichtig optimistisch auf das laufende Ge-schäftsjahr. Gründe sind die verhaltene Ent-wicklung des Maschinen- und Anlagenbausin Deutschland im ersten Quartal 2012 unddas verlangsamte Wachstum in China.Doch positive Impulse kommen aus Brasili-en, Russland, Indien sowie von einer kon-junkturellen Erholung der USA. «Unter die-sen Rahmenbedingungen wird Bosch Rex-roth 2012 aller Voraussicht nach das Wachs-tum der vergangenen Jahre fortsetzen», soTragl. In Deutschland stieg der Umsatz auf-

grund der starken Maschinenbaukonjunkturum fast 25 Prozent. Ausserhalb Deutsch-lands legte der Zulieferer in Europa mehr als33 Prozent zu. In Asien-Pazifik setzte sich diehohe Wachstumsdynamik der vergangenenJahre mit einem Plus von mehr als 26 Pro-zent fort. «Wir konnten dieses Wachstum nurerreichen, weil wir in der Krise die Kern-mannschaft an Bord gehalten und in den ver-gangenen Jahren weiter massiv in zusätzli-che Kapazitäten und Mitarbeiter investiert ha-ben», erklärte Tragl.Die drei Unternehmensbereiche haben zumWachstum des Unternehmens beigetragen:Die Business Unit Mobile Applications leiste-te den grössten Beitrag. Industrial Applica-tions konnte in nahezu allen Branchen desMaschinen- und Anlagenbaus deutlich zule-gen. Renewable Energies erweiterte die Pro-duktpalette an Getriebe- und Antriebslösun-gen für Windenergieanlagen um Dienstleis-tungen, beispielsweise Fernüberwachung,die dazu beitragen, dass Stillstände vermie-den werden können. www.boschrexroth.ch

Bosch Rexroth erzielt neuen Umsatzrekord

Dr. Karl Tragl, Vorstandsvorsitzender Bosch Rexroth.

Für den ersten Papstbesuch hat sich dieStadt Freiburg ein besonderes Gastgeschenkfertigen lassen. Eine aus massivem Silberhandgearbeitete Schale mit einer eigens fürdiesen Anlass gefertigten kreisrunden Solar-zelle, die im Inneren der Schale eine winzigeAntriebseinheit versorgt – um eine mittigaufgesetzte Skulptur zu bewegen. Die Scha-le zeigt nicht nur Wahrzeichen der Stadt wiedas Münster und den Schwarzwald, sondernunterstreicht auch das Leitbild der Stadtent-wicklung im Bereich des Umweltschutzesund der erneuerbaren Energien.Die Gestaltung und Mechanik des Unikatskonnten nur durch die aktive Zusammenar-

beit mehrerer Partner, unter anderem demFreiburger Fraunhofer-Institut für SolareEnergiesysteme und den Faulhaber Antriebs-spezialisten aus Schönaich ermöglicht wer-den. Das Herzstück bilden eine runde mono-kristalline Solarzelle und ein edelmetallkom-mutierter Kleinstantrieb. Im Gegensatz zuherkömmlichen Solarzellen wurden die ener-gieleitenden «Grids» nicht wie üblich in einerGitterstruktur, sondern sternförmig aufge-bracht. Eine Leistungsmessung nach Fertig-stellung der Zelle ergab 5 A Kurzschluss-strom, den die Zelle liefert.www.minimotor.ch

Faulhaber Kleinstantrieb bildet Herzstück für Papst-Geschenk

Der Oberbürgerrmeister Dieter Salomon überreicht PapstBenedikt XVI. die Schale.

Die Stiftung zur Förderung und Unterstüt-zung technologieorientierter Unterneh-mungen Rapperswil (Stiftung Futur) zeich-net jährlich herausragende Forschungs-projekte der Hochschule für Technik Rap-perswil mit einem Innovationspreis aus.Die diesjährigen Preise in der Höhe von je5000 Franken überreichte der Stiftungs-präsident Thomas Schmidheiny unter an-derem an Prof. Peter Sommerlad vomInstitut für Software (IFS). Ausschlagge-

bend für die Prämierung sind insbesonderedas Innovationspotenzial, der Kundennutzenund die unternehmerische Umsetzung. Prof.Peter Sommerlad entwickelte zusammen mitdem Masterstudenten Lukas Felber am Ins-titut ein Unterstützungs-Tool für C++-Soft-wareentwickler: Der «Includator» analysiertdie Abhängigkeiten unter C++-Programmmo-dulen und macht Vorschläge zur Optimierungdieser Abhängigkeiten. www.hsr.ch

Stiftung zeichnet innovative Projekte der Hochschule Rapperswil aus

Lukas Felber und Prof. Peter Sommerlad freuen sich über den Ge-winn von 5000 Franken für das Forschungsprojekt «Includator».


Die Vision, die Zukunft mit Technologien für Menschen gestalten zuwollen, sowie die weiter wachsende Zahl der Mitarbeitenden undstetig gestiegene Anforderungen an die eigenen Produkte, veran-lassten Harting zum Bau des neuen Qualitäts- und Technologiecen-ters, das künftig als Prüflabor genutzt werden soll. Auf 3.500 m2

bietet das Gebäude Platz für rund 60 Mitarbeitende sowie Prüftech-nik und Geräte auf dem neuesten Stand der Technik. Das Labor istnach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert. Es wird unter anderemmöglich sein, qualifizierte elektrische, mechanische und klimatischePrüfungen oder Umweltprüfungen, wie beispielsweise Wider-standsmessungen, Vibrationsprüfungen oder Schadgastest, durch-zuführen. So wurden die Prüfkapazitäten für Ultraviolettstrahlung,Sonnensimulationen und Ozonprüfungen im Zuge der erhöhten An-forderungen für Produkte im Aussenbereich erweitert. Hinzukommt die Weiterentwicklung von Test- und Prüfverfahren. So wer-den im Labor mithilfe eines Computertomographen 3D Vermessun-gen als Weiterentwicklung der konventionellen optischen 2D Ver-messung durchgeführt. Die Fertigstellung soll voraussichtlich imDezember 2012 erfolgen. www.harting.ch

Neues Harting Qualitäts- undTechnologiecenter

Die Zahl der Studierenden an der ETH Zürich und am EPFL stieg2011 um 6,3 Prozent auf total 25 629. Die Neueintritte nahmen um6,9 Prozent zu: vor allem in den MINT-Fächern Mathematik, Infor-matik, Naturwissenschaften und Technologie . Die Qualität derAusbildungen sicherzustellen ist eine Herausforderung: Das ininternationalen Rankings beachtete Betreuungsverhältnis hat sich2011 weiter verschlechtert, obwohl der ETH-Bereich 2011 30 Pro-fessorinnen und Professoren mehr als im Vorjahr beschäftigte.Für einen starken Forschungs- und Innovationsplatz Schweiz plä-diert Hans Hess, Präsident Swissmem: Aufs Konto der Maschinen-,Elektro und Metallindustrie ging 2011 über 1/3 aller Schweizer Güter-exporte und die Branche erwirtschaftete mit einem Gesamtumsatzvon 89 Mrd. CHF 9,2 Prozent des Bruttoinlandprodukts. In einer2011 durchgeführten Umfrage bei den Swissmem-Mitgliedfirmenmeldeten 65 Prozent der KMU und 78 Prozent der grösseren Fir-men einen Fachkräftemangel auf allen Stufen. Hans Hess fordertdaher wieder mehr Vertrauen ins duale Bildungssystem und zu-gleich steigende einheimische Studierendenzahlen an den beidenETH: «Zu wenig junge Menschen lassen sich zu Ingenieurinnenund Ingenieuren ausbilden.» Gastredner Michael Plüss, Vizepräsi-dent von scienceindustries, unterstreicht, dass die Mitgliedfirmendes Verbandes knapp die Hälfte aller privaten Forschungsaufwen-dungen in der Schweiz erbringen und zugleich auf öffentlich finan-zierte Ausbildung und Grundlagenforschung angewiesen sind: Voneinem funktionierenden Wissens- und Technologietransfer im gan-zen Netzwerk öffentlicher Forschung wie privater Forschung gehteine Cluster-Wirkung aus. «In der Forschung kann die Regel ‹Peop-le follow Jobs› in das Gegenteil zu ‹Jobs follow People› kippen», soPlüss. Denn die besten Wissenschaftler suchen die Nähe zu ande-ren herausragenden Fachkräften, egal wo auf der Welt. Darauszieht Plüss einen klaren Schluss: «Wir dürfen die erreichte globaleSpitzenstellung der Schweizer Science Industries und unserer For-schung und Innovation nicht preisgeben.» www.ethrat.ch

ETH-Rat: Schweizer Wirtschaft verlangtInvestitionen in Bildung und ForschungDie Firma Linktronix ist nun autorisierter Keithley-Partner für die

Schweiz und Lichtenstein. Keithley-Produkte geniessen bei KundenAkzeptanz und langjähriges Vertrauen. Aufbauend auf seiner Kern-kompetenz bei elektrischen Messlösungen für die Forschunggehört das Unternehmen zu den technologisch führenden Anbie-tern im Bereich Produktionstest. Keithley ergänzt die Tektronix- undFluke-Produktpalette, die Linktronix anbietet. www.linktronix.ch

Linktronix vertreibt Keithley-Produktepalette

Im zweiten Jahr in Folge hat Beckhoff Auto-mation das Geschäftsjahr mit einem hohenUmsatzwachstum abgeschlossen. «Erfreulichist insbesondere auch, dass alle grossen Märk-te – Europa, Asien, Amerika – und Produkt-gruppen zu etwa gleichen Teilen zum Wachs-

tum beigetragen haben. Mit diesem Ergebnissind wir überaus zufrieden», so Hans Beckhoff,geschäftsführender Inhaber der Beckhoff Auto-mation GmbH. Im Jahr 2011 wurde ein Jahres-weltumsatz von 465 Mio. € erzielt. Dies ent-spricht einem Wachstum von 34 Prozent ge-genüber dem Jahr 2010, für das bereits einWachstum von 47 Prozent gegenüber dem Kri-senjahr 2009 erreicht wurde. Damit konnte derUmsatz innerhalb von zwei Jahren nahezu ver-doppelt werden. Parallel zu seinem Umsatz-wachstum hat Beckhoff im Jahr 2011 intensivin Gebäude und neue Produktionsanlagen in-vestiert. Die Produktion wurde um den Stand-ort Marktheidenfeld, in Franken, erweitert.Aber auch international investiert Beckhoff inseine Infrastruktur: Derzeit entsteht in Savage,Minnesota, ein neues Headquarter für Beck-hoff USA. Die Anzahl Mitarbeiter wuchs um24 Prozent auf weltweit 2100 Mitarbeiter, vondenen jeder Vierte mittlerweile in einem derinternationalen Beckhoff-Tochterunternehmenarbeitet. www.beckhoff.ch

Beckhoff verdoppelt den Umsatz innerhalb von zwei Jahren

Die Umsatzentwicklung von Beckhoff Automation überdie letzten 31 Jahre hinweg,

Hans Beckhoff,geschäftsführender Inhaber der Beckhoff Au-tomation, freut sich über das hervorragende Geschäftsjahr.


ERFOLGS-BETEILIGUNGDANKGENOSSEN-SCHAFT

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Kontron, Hersteller von Embedded Compu-ter-Technologie, zeigt eine stabile Umsatz-entwicklung: Im ersten Quartal 2012 erzieltedas Unternehmen mit 131,5 Mio. EUR einleichtes Umsatzwachstum. Im Vergleich zumQuartal des letzten Jahres stiegen die Um-sätze im Bereich Energie und Transport über-proportional an, während die Bereiche Indus-trielle Automation und Kommunikation gerin-gere Umsätze als im Quartal des letzten Jah-res verzeichneten.Der Auftragsbestand konnte im Vergleichzum Vorquartal gesteigert werden, ebensowie die Anzahl der Design Wins, die mit 122um 9 Prozent angestiegen ist.

Insgesamt verschieben sich wie erwartet dieUmsätze aus Aufträgen in typischen Infra-struktursegmenten, die von öffentlichen Gel-dern abhängen, wie zum Beispiel margen-stärkerer Technologie für Bahntechnik, hin zumargenschwächeren Produkten wie bei-spielsweise Fleet Management.Positiv entwickelte sich die Bilanzstrukturdes Konzerns: Der gute Cashflow konntedurch die Senkung der Vorratsbestände unddas gezielte Desinvestment in Malaysia auf30 Mio. EUR gesteigert werden. Auch dasEigenkapital (Q1 2012: 334,5 Mio. EUR; Q12011: 319,0 Mio. EUR) entwickelte sich posi-tiv. Als Konsequenz konnte die Eigenkapital-

quote von 64 Prozent im ersten Quartal 2011auf nun 65 Prozent zum Ende des erstenQuartals 2012 erhöht werden.Die strategische Fokussierung auf Systemeund Lösungen wurde mit der Veräusserungder Standardbauteilfertigung in Malaysia fort-gesetzt. Dadurch konnten die Vorratsbestän-de im Vergleich zum Vorjahresquartal um17 Prozent auf 96,2 Mio. EUR gesenkt wer-den .Kontron geht nach wie vor von einemUmsatz von voraussichtlich 560 bis590 Mio. EUR bei einer leichten Zunahmeder EBIT-Marge aus. www.kontron.de

Kontron mit stabiler Umsatzentwicklung im ersten Quartal 2012

Auf der Hannover-Messe gab Igus die Ergeb-nisse des dritten «Vector Awards» bekannt.Feierlich kürte die Experten-Jury die Gewin-ner. Während vor vier Jahren knapp 80 Kon-trahenten teilnahmen, zählte die Jury nunüber 160 zum Teil spektakuläre Einsendun-gen aus allen Teilen der Welt.

Das Augsburger Unternehmen Kuka Sys-tems erhielt den mit 5000 Euro dotierten gol-denen «vector». Ihr Produkt Kuka Cobra, einneues Konzept, das blitzschnell Pressen be-und entlädt, vermochte zu überzeugen. Esbesteht aus zwei Grundelementen, einemRoboter und einer Linearachse und ermög-licht, die Ausbringungsleistung der Pressenzu erhöhen und den Pressenabstand zu ver-ringern.Silber und 2500 Euro Preisgeld ging an Jouryvan Gijseghem von Deme für das ProjektAmoras in Antwerpen. Die Anlage zur Auf-bereitung von ca. 50000 Tonnen Schlick proJahr, die beim Ausbaggern der Schifffahrts-wege des Antwerpener Hafens anfallen, bril-lierte. Zentraler Bestandteil ist eine bogen-förmige Brücke mit einer Spannweite von150 Metern.Den bronzenen «Vector» und 1000 EURPreisgeld hat Fabio Ferri, der Firma SCM aus

dem italienischen Rimini gewonnen. Kanten-Bearbeitungsmaschinen müssen verschiede-ne Bewegungen ausführen. Seine Lösungzur Leitungsführung zum Werkzeug brachteihm den dritten Platz ein.www.igus.de, www.vector-award.de

162 kämpften um den «Vector Award»

Der Igus-Firmengründer, Günter Blase, und die drei glückli-chen Gewinner: Gold-Preisträger Michael Büchel, Kuka Sys-tems; Silberling Joury van Gijseghem, Deme und Fabio Ferri,SCM Group.

Mit einer speziellen Variante der Energiezuführung be- undentlädt die Kuka Cobra blitzschnell gigantische Pressen.


W

Unsere Kunden freuen sich wieder:sie erhalten 120 Millionen.Dank genossenschaftlicher Verankerung beteiligen wir Kunden mit einer MobiProBetriebs- und Gebäudeversicherung oder einer MobiCar Fahrzeugversicherung amErfolg.

RS Components und Renesas ElectronicsEurope haben eine Vertriebsvereinbarungunterzeichnet, die EntwicklungsingenieurenOnline-Bestellungen von Mustern neuer Pro-dukte aus dem Hause Renesas bietet. Er-gänzt wird das Angebot durch Datenblätter,Demo-Tools und Anwendungsberichte. Überdie Muster hinaus wird RS später alle Kom-ponenten aus der Renesas-Palette für Elekt-ronik, wie zum Beispiel Microcontroller, Sys-tem-on-Chip-Lösungen, Analog- oder Leis-tungskomponenten, liefern. Fred Knowles,Head of Product Management für den Be-reich Elektronik von RS Components sagte:«Renesas Electronics spielt in der obersten

Liga der Lieferanten von Microcontrollernund diese Vereinbarung mit einem erstklassi-gen Anbieter von Halbleitern unterstreichtunser Engagement, Ingenieure mit einer her-vorragenden Produktauswahl und -qualität zuunterstützen.» Achim Mescher, Director ofSales Distribution Europe von Renesas Elec-tronics Europe, ergänzt: «Um unsere Sam-pling Services zu optimieren und unsere E-Commerce-Plattform für europäische Kun-den zu verbessern, gehen wir diese Partner-schaft mit RS Components ein.»www.rs-online.ch

RS und Renesas unterzeichnen neue Vertriebsvereinbarung

v.l.n.r.: Yvonne Mitchell, Central Product Manager, Electro-components; Holger Zielke, General Manager IndustrialBusiness Group, Renesas; Robert Green, CEO, Renesas; FredKnowles, Global Head of Product Management, Electrocom-ponents; Achim Mescher, Director of Distribution SalesEurope, Industrial Business Group, Renesas.

Maxon, der Anbieter von präzisen Antriebenund Systemen, integriert seinen langjährigenVertriebspartner Kwapil in die Unternehmens-gruppe. Damit will das Traditionsunterneh-men sein Geschäft in Österreich weiter ver-stärken. Seit der Gründung 1975 ist Kwapil imVertrieb von Antriebstechnik und Elektronik

tätig. Unter der Führung des Elektroingeni-eurs Kurt Kwapil hat sich das Unternehmendarauf spezialisiert, seinen Kunden massge-schneiderte Antriebslösungen anzubieten.Maxon ist davon überzeugt, dass mit der Auf-nahme von Kwapil in die Unternehmensgrup-pe das beratungsintensive Geschäft in Öster-

reich weiter ausgebaut werden kann: «DieAntriebstechnik ist eine sehr dynamischeBranche. In Österreich werden wir nun nochnäher bei den Kunden sein und noch flexiblerauf deren Bedürfnisse eingehen können», er-klärt Eugen Elmiger, CEO von Maxon Mo-tor. www.maxonmotor.ch, www.kwapil.com

Maxon verstärkt globales Netzwerk

RS Components hat ein Umsatzwachstumvon 14 Mio. erzielt, seitdem 2010 das Ange-bot in ganz Europa im Bereich Automationund Instandhaltung bereitgestellt wurde. DieInitiative ermöglicht dem Distributor, die um-fassende Palette an Produkten und Tools fürdie Bereiche Elektrik, Automation und Steue-rung, Test- und Messtechnik, Sicherheits-technik und Verbrauchsmaterial dem Kundenanzubieten.Kevin Thompson, General Manager Mainte-nance bei RS Components, kommentiert die-se Erfolge: «Der Motor unseres Geschäfts

sind die Bedürfnisse unserer Kunden. Durchdiese Initiative sparen sie Zeit und Geld, dasie jetzt den lokalen Zugriff auf unsere ge-samte Produktpalette haben. Diese Initiativebietet uns in Kombination mit unserenE-Commerce-Werkzeugen entscheidende Vor-teile im Marktsegment Automatisierungs-technik und wir beweisen hiermit zum wie-derholten Male unsere Fähigkeit, durch In-vestitionen in die europaweite Geschäftsent-wicklung unser Wachstum weiter zu stei-gern.» www.rsonline.ch

RS wächst dank europaweiten Angeboten für Automation und Instandhaltung

Kevin Thompson,General ManagerMaintenance bei RSComponent.


Michael Schneider erweitert dasVertriebs-Team von Stemmer Ima-ging in Pfäffikon. Das Studiumzum Diplom-Kaufmann schloss er2003 an der Universität Bambergab. Im Anschluss daran arbeiteteSchneider als Marketingmitarbei-ter bei Weinberger Deutschland inErlangen und als Marketing & Com-munications Manager bei Volpi.Seine Tätigkeitsschwerpunkte beiStemmer liegen in der Betreuungvon Schweizer Kunden sowie de-ren Beratung bei der Auswahl vonBildverarbeitungs-Komponenten.

Aufgrund seiner bisherigen Berufserfahrung wird er sich auch umdas Marketing der Schweizer Niederlassung kümmern.

www.stemmer-imaging.ch

Michael Schneider verstärkt StemmerImaging Schweiz

Michael Schneider ist neu im Vertriebs-Team von Stemmer Imaging Schweiz.

Embedded: Bei denganz Kleinen wirdEnergiesparen ganzgross geschrieben.

Antworten erhalten Sie am 5. Juni 2012an der Embedded Computing Conferencean der ZHAW in Winterthur.

Die Veranstaltung ist kostenlos. Anmeldung und Informationen unter www.EmbeddedComputingConference.ch

Bereits zum vierten Mal ist Rockwell Automation vom Ethisphere In-stitute als eines der ethischsten Unternehmen der Welt ausgezeich-net worden. Das Ethisphere Institute ist im Bereich der Geschäfts-ethik und der unternehmerischen Verantwortung, Antikorruption undNachhaltigkeit tätig. In einer detaillierten Untersuchung und einermehrstufigen Analyse wurden Bewerbungen von Unternehmen ausüber 100 Ländern und mehr als 36 Branchen geprüft. «Der Wett-streit um den Titel des weltweit ethischsten Unternehmens wird mitder zunehmenden Zahl an Bewerbern jedes Jahr härter», berichtetAlex Brigham, Executive Director bei Ethisphere.Keith Nosbusch, Chairman und CEO von Rockwell Automation: «Ei-nes der Kernelemente, wodurch sich Rockwell Automation als Ar-beitgeber von anderen absetzt, ist die ethische Kultur, unsere Kulturder Verantwortung und der Verlässlichkeit. Auf jeder Ebene im Un-ternehmen sind unsere 21000 Mitarbeiter weltweit stets bemüht,das Richtige zu tun. Ehrlichkeit, Fairness, Qualität und Reaktionsfä-higkeit sind führende Prinzipien. Integrität ist ein grundlegender Wertjedes Geschäftsvorgangs.» www.rockwellautomation.ch

Rockwell brilliert erneutmit hervorragender Geschäftsethik

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Die Industrieautomation – ein relevanter Teil der Schweizer Maschinen-, Elektro- und Me-tallindustrie (MEM) – ist weiterhin im Schwitzkasten der derzeitigen Währungssituation.Unter dem Eindruck des starken Frankens sank der Gesamtumsatz der Technologieunter-nehmen 2011 um 2,7 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Die im Branchenverband swissT.netorganisierten Unternehmen erzielten in den Bereichen Automation und Elektronik & Elektro-technik im vergangenen Jahr einen Gesamtumsatz von 1459 Mio. Dieser Rückgang wider-spiegelt auch eine Ungewissheit über die erwartete Konjunkturentwicklung. Der Gesamt-umsatz der Technologiebranche war 2011 zwar deutlich besser als im Krisenjahr 2009(1112 Mio. CHF), liegt aber hinter den Umsätzen der Jahre 2007 (1578 Mio. CHF) und 2008(1517 Mio. CHF).Trotz des widrigen Umfelds blickt RenéBrugger, Präsident des BranchenverbandesswissT.net, optimistisch in die Zukunft.«Dank der hohen Innovationsfähigkeit undFlexibilität der Unternehmen sind wir aufeinem guten Weg.» Ausdruck dieser Zuver-sicht ist die neue Schweizer Messe für Tech-nologie Sindex, die die Branche in diesemHerbst auf dem Messeplatz Bern zusam-menführt. www.sidnex.ch

Die Industrieautomations-Branche bleibt trotzUmsatzrückgang zuversichtlich

Die Sindex ist die Schweizer Messe für Technolo-gie. Grosse Branchenplayer zeigen Trends undSchlüsseltechnologien von morgen: von Dienstleis-tungen und Produkten aus der Automation, Elektro-nik und Elektrotechnik, von einzelnen Komponentenbis hin zu Gesamtlösungen.

Datum: 4. bis 6. September 2012Zeit: 9.00 bis 17.00 UhrOrt: Messeplatz der Bernexpo, Bern, SchweizInfos: www.sidnex.ch

Die Sindex in Kürze

Der Halbleiter-Distributor EBV Elektronik hat seine Website für Ingenieure relauncht. DasHerzstück der Seite ist die «Build Your Block-Anwendung». Nutzer können damit Blockdia-gramme zeichnen oder hochladen und erhalten Zugang zu einer Datenbank mit vordefinier-ten Beispielen. Im Anschluss arbeiten die EBV-Experten daran und kommen mit einer opti-mierten technischen Lösung auf den Designer zurück.«Die meisten Websites der Branche gehen nicht auf die Bedürfnisse der Designer ein. Mitder Site bieten wir Kunden eine individuelle technische Beratung, die speziell auf die Anfor-derungen ihrer Projekte eingeht», so Karim Khebere, Technical Director bei EBV Elektronik,zur neuen Online-Präsenz. Besucher der Website können sich auch bestehende EBVchipsanschauen und sogar ein eigenes Halbleiter-Produkt definieren, das mit ihnen gebaut wer-den kann. Im Bereich Systemlösungen bietet EBV eine umfassende Palette an Referenzde-signs und Evaluations-Tools. «Unser Angebot kombiniert ein breites Spektrum an Gerätenfür zum Beispiel Speicherung, Sensoren oder auch Konnektivität, Steuerung, Energieverwal-tung und Embedded Processing mit speziell dafür vorgesehenem Software-Support», erläu-tert Khebere. www.ebv-design-solutions.com

EBV relauncht Website für Designer

Die Seite geht auf die Bedürfnisse der Designer ein.


Ob Smartphone oder Industriesteuerung:Um ein elektronisches Produkt zu entwi-ckeln, spielt nicht nur die Auswahl des richti-gen Embedded-Baukastens, bestehend ausProzessorplattform, Betriebssystem oderTreiber und Vernetzungstechnologie, einewichtige Rolle. Essenziell ist vor allem dasZusammenspiel der Komponenten.Nicole Schmitt, Projektleiterin der Electroni-ca, erklärt die Bedeutung der neuen Platt-form: «Mit der Konferenz greifen wir dieseHerausforderung für Embedded-Systeminge-nieure auf, die sich hier gezielt über die Aus-wahl der für sie richtigen Plattform informie-ren können.» Prozessor- und Controller-Her-steller und ihre Softwarepartner informierendarüber hinaus in Seminaren und Vorträgen,

mit welchen Lösungen sie Entwickler bei derKomponentenauswahl und im Systemdesignunterstützen.Die Embedded-Technologie hat innerhalb dergesamten Elektronikindustrie einen hohenStellenwert. Auf der Electronica 2010 wurdedies anhand von 230 Unternehmen aus die-ser Branche sowie dem Embedded-Forumbelegt. Ab 2012 bietet die neue Plattformnicht nur Ausstellern eine zusätzliche Mög-lichkeit, ihre Entwicklungen und Lösungenvorzustellen. Systemarchitekten und Ent-wickler haben darüber hinaus die Chance,sich über zukunftsweisende Technologienund deren Einsatzmöglichkeiten zu informie-ren.www.messe-muenchen.de, www.electronica.de

Die Electronica realisiert die «Embedded Platforms Conference»

Nicole Schmitt, Projektleiterin der Electronica.

Nach über 30 Jahren erfolgreicher Zusam-menarbeit in der Antriebstechnik übergabUzimex den exklusiven Vertrieb von Maxon-Produkten am 1. Mai 2012 an die Maxon-Gruppe. Die Präzisionsantriebe in den Län-dern Polen, Slowakei, Slowenien, Tschechi-

en und Ungarn werden durch die in Wien an-sässige Gesellschaft Kwapil & Co. GmbHvertrieben. Die bisherigen Mitarbeitendenvon Uzimex werden weiterhin in die Maxon-Gruppe integriert. «Es freut mich besonders,dass uns die qualifizierten Ingenieure von

Uzimex treu geblieben sind. Sie sind ausge-zeichnet mit unseren Produkten und denspezifischen Bedürfnissen unserer Kundenvertraut und leisten hervorragende Arbeit.»,so Eugen Elmiger, CEO von Maxon Motor.www.maxonmotor.ch

Maxon baut Vertriebsstruktur in Osteuropa weiter aus

«Mit dem Aus- und Umbau unserer Online-Kommunikation begleiten wir das Wachstumder Baumer Group und sorgen für einen mo-

dernen und effizienten Informationsaus-tausch mit unseren Kunden», so ChristianAdolph, Head of Group Marketing.Um den veränderten Anforderungen gerechtzu werden, hat Baumer das Website-Designmodernisiert, die Produktselektion überarbei-te oder auch die Nutzerfreundlichkeit deut-lich verbessert.Mit der verstärkten Integration von Web-2.0-Inhalten und zusätzlichen Downloads sowievereinfachten Kontaktmöglichkeiten soll dasInternetangebot noch attraktiver werden.Der neue Newsroom schliesslich bündeltzielgruppenorientiert alle aktuellen Informati-

onen aus den unterschiedlichen Kommunika-tionskanälen von Baumer auf einer Plattform.«Gerade in den Social-Media-Kanälen sehenwir ein grosses Potenzial, das Online-Ange-bot zielgruppenorientiert zu ergänzen», soChristian Adolph. Im Youtube-Channel stelltBaumer neue Produkte und Applikationenvor oder berichtet zum Beispiel von Messe-teilnahmen. Der Facebook-Auftritt und Twit-ter-Kanal sorgen für einen aktuellen, interna-tionalen Informationsaustausch und engenKontakt mit Baumer. www.baumer.com

Baumer mit neuem Internet- und Social Media-Auftritt

Übersichtlich und bedienerfreundlich ist die neue Website.

Analog Devices (ADI) gab den Kauf der Fir-ma Multigig bekannt. Das kleine, in Privatbe-sitz befindliche Unternehmen mit Sitz in SanJose hat sich auf innovative und leistungs- fä-hige Clocking-Technologie spezialisiert. DieÜbernahme soll die Fähigkeiten von ADI imBereich der Taktungs-Lösungen für Stand-alone- und Embedded-Anwendungen verbes-sern und die branchenführende Position desUnternehmens als Lieferant schneller Daten-

wandler und Signalverarbeitungs-Lösungenfür seine Kunden stärken.«Die Übernahme von Multigig passt in unse-re Strategie im Bereich der schnellen Signal-verarbeitungs-Technik und wird unser Portfo-lio an leistungsfähigen Standalone- und inte-grierten Clocking-Lösungen weiter stärken»,so Peter Real, Vice President of Linear andRadio Frequency Products and Technologybei ADI. «Endmärkte wie die leitungsgebun-

dene und die drahtlose Kommunikation ent-wickeln sich ständig und stellen deshalb im-mer höhere Anforderungen an die Signalver-arbeitungs-Lösungen. Abgesehen davon sindleistungsfähige Clocking-Funktionen ent-scheidende Voraussetzungen, um den Sys-temanforderungen der Kunden gerecht wer-den zu können.» www.analog.com

Analog Devices erwirbt High-Speed Clocking-Technologie

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3D-Modellen um. Das entstandene Systemaus FPGA-Firmware, Linux-Treibern undzwei FPGA-Karten mit 108 W Stromver-brauch ersetzt ein Serverrack mit 128 Pro-zessoren und 5 kW Leistungsaufnahme.

Mehr als nur das elektronische Bezahlen. BeatMorf, Albis Technologies, weiss: Near FieldCommunication (NFC) vereinfacht nicht nurim Handel, sondern auch in der Industriedie Kommunikationsprozesse. Sie involviertSchnittstellen zwischen Maschinen, Produk-ten oder eingebetteten Systemen. Zumalsie für eine geringe Reichweite entwickeltwurde, ist die Identifikation der Geräte ge-währleistet.Neben offener Kommunikation unterstütztNFC auch ihre Verschlüsselung. Diese kannman dank zunehmender Akzeptanz desSmartphones mit NFC kostengünstig nut-zen. Der Referent stellt verschiedene An-wendungsmöglichkeiten und Modi vor. Ineinem Showcase zeigt Morf zudem, wie dieTechnologie für den automatischen Blue-tooth-Verbindungsaufbau zu einem Embed-ded-Gerät einsetzbar ist.

Erfahrungen zum Betriebssystemwechsel auf Li-nux. Viele Projekte erwägen den Wechselzu Linux auf Embedded-Systemen. DerWeg dorthin ist oft unübersichtlich, da dieAnforderungen der Embedded-Systeme an-gepasste Lösungen erfordern. In seinemReferat stellt Martin Mosler, Zühlke Enginee-ring, «Make or Buy»-Szenarien einander ge-genüber. Neben technischen Details zu Li-nux-Kernel, Filesystem und Applikations-integration umfasst dies auch Themen wie

Mit «Future of Google Search» sorgt Em-manuel Mogenet, Engineering Director beiGoogle Zurich, für einen spannenden Auf-takt der Veranstaltung. Der Search-Expertegewährt in seiner Keynote einen Einblick indie technologische Zukunft des Suchgigan-ten. Im Anschluss folgen insgesamt 27, invier Streams gegliederte, Fachvorträge. DiePausen zwischen den Streams lassen genü-gend Raum für Fachgespräche mit den Ent-wicklern oder Wissenschaftlern. Ausser-dem präsentiert sich mit knapp30 Ausstellern das «Who’s who» der ge-samten Embedded Computing Community.

Bilder schnell verarbeiten. Die Kombinationvon Prozessoren mit FPGA-Logik ermöglichteine Miniaturisierung und Anwendungen,die bisher so nicht möglich waren. Mittelseines konkreten Projekts zeigt Felix Eberli,Supercomputing Systems, wie Luftbildaus-wertungen des Deutschen Zentrums fürLuft- und Raumfahrt (DLR) auf einem Vir-tex6 FPGA umgesetzt wurden. Das Unter-nehmen rechnet grosse Stereobilder zu

um fünften Mal lockt die EmbeddedComputing Conference Fachleute aus

ihren Büros und ihren PCs hervor nach Win-terthur. An der Zürcher Hochschule für An-gewandte Wissenschaften (ZHAW) präsen-tieren am 5. Juni Unternehmen aktuelleProdukte und Forschungsinstitute Neuesaus der Ideenschmiede. Die Themenwahlist vielfältig: von drahtloser Daten-übertragung, über Embedded Security bishin zu Betriebssystemen. Eine Mischungaus Ausstellung und Fachvorträgen machtes den Besuchern leicht, sich in die Thema-tik einzufinden.

Z

Winterthur ist embeddedAlle Jahre wieder trifft sich die Embedded Computing Community in der Eulachstadt

zur grössten Schweizer Embedded-Plattform – der Embedded Computing Conference.

Am 5. Juni präsentieren Unternehmen aktuelle Produkte und Forschungsinstitute

Neues aus der Ideenschmiede. Die Mischung aus Ausstellung und Fachvorträgen

bietet viel Wissen und Kontakte.

EMBEDDED-COMPUTING-CONFERENCE 2012 AM 5. JUNI IN WINTERTHUR

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Die hochkarätigen Referenten sind ein Garant für spannende und lehrreiche Vorträge. (Bilder: P. Müller)

Datum: 5. Juni 2012Zeit: 8.30 bis 18.00 UhrOrt: ZHAW WinterthurAdresse: School of Management and Law St.-Georgen-Platz 2 8401 WinterthurInfos: www.embeddedcomputing conference.ch

Das Wichtigste in Kürze

16 megalink 5.12 M E S S E

die Entwicklungsumgebung, den Umgangmit Open Source und Produktwartung. Letz-tere sind nicht weniger wichtig für den Er-folg, werden aber oft vernachlässigt.

Agile Embedded-Projekte mit Scrum und Kan-ban. In seiner Speech geht Urs Böhm derFrage nach: «Welche Auswirkungen haben

die agilen Software-Entwicklungsmethodenauf die Produktivität und das Projektma-nagement?» Dabei zeigt er auf, welche agi-len Methoden vermehrt auch in Embedded-Projekten angewendet werden, welchespezifischen Anforderungen die Projekte ha-ben und ihre Lösungen. Nicht alle Fehlermuss der Anwender selber machen, um zulernen, weshalb Tipps und Tricks aus derPraxis nicht zu kurz kommen: Der Zuhörerlernt Scrum und Kanban im Embedded-Um-feld besser einzusetzen.

Don’t Play With Guns: Considerate FrameworkDevelopment. Die Entwicklung eines Softwa-re-Frameworks ist um einiges komplexerals die einer vergleichbaren Applikation undstellt eine Gratwanderung dar. Franco Chi-appori, BBV Software, berichtet aus der Pra-xis, vom internen Apparatus Frameworkoder von verschiedenen Kundenprojekten.Der Referent erklärt unter anderem, wasein Framework mitbringen und wo es flexi-bel sein muss. Sein Vortrag zeigt, welcheBest Practices sich bewährten und welche«Smells» zu beachten sind. ■

UnternehmenAlbis Technologies AG, ZürichArendi AG, HombrechtikonAVNET EMG Silica, Langenthalbbv Software Services AG, Luzernbytes at work AG, WinterthurCSA Engineering AG, SolothurnComputer Controls AG, OtelfingenElma Electronic AG, WetzikonEnclustra GmbH, ZürichEVOCEAN GmbH, RotkreuzFabrimex Systems AG, SchwezenbachGlyn GmbH & CO. KG, EsslingenIndel AG, RussikonIneltro AG, RegensdorfInovis Live Automation AG, BubikonNeratec Solutions AG, BubikonNoser Engineeering AG, WinterthurSchmid Elektronik AG, MünchwilenSimpex Electronic AG, WetzikonSupercomputing Systems AG, ZürichSwissprime Technologies AG, WädenswilTrenew Electronic AG, RütiTriadem Solutions AG, BielZühlke Engineering AG, Schlieren

HochschulenBFH, BurgdorfFHNW, Institut für Mikroelektronik, WindischHSLU T& A CC, Electronics, HorwZHAW, Institut of Embedded Systems, Winterthur

Aussteller

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Entwickler und Anwender kommen während der Ausstellung ins Gespräch.

18 megalink 5.12 E M B E D D E D

nen möglich, Fahrgästen regionale Inhalte inAbhängigkeit von der jeweiligen Busroutezu präsentiert. Zum anderen können spezi-elle Aktionen auch uhrzeitbedingt angestos-sen werden, beispielsweise indem in denMorgen- und Abendstunden speziell solcheAnzeigen geschaltet werden, die vor allemfür Berufspendler relevant sind. Wenn einebesonders breite Streuung gewünscht ist,ist es auch möglich, eine Anzeige Flottenübergreifend in allen Bussen zeitgleich zupräsentieren und so zu gewährleisten, dassmöglichst viele Fahrgäste eine bestimmteWerbeaktion zu Gesicht bekommen.Wenn aus einem Monolog ein Dialog wird.Wie gut dieses Konzept funktioniert, bewei-sen innovative Applikationen, die sich be-reits erfolgreich im täglichen Einsatz be-währt haben. So zum Beispiel das LjubljanaCity Public Transport Network, das grössteöffentliche Digital Signage-Netzwerk in Slo-wenien. Das Netzwerk umfasst 454 Dis-plays in 128 Bussen, mit deren Hilfe mehrals 186 000 Passagiere erreicht werden, diedurchschnittliche 16 Mal im Monat einenBus benutzen. Die digitalen Werbeaktionenkönnen wahlweise nach einem vorgegebe-

in Abhängigkeit zur Fahrstrecke anpassen.Einzelhändler können so Kunden, die sichauf der Fahrstrecke in Richtung oder Näheihrer Geschäftsstandorte befinden, auf neu-este Angebote und Rabattaktionen hinwei-sen. Werden mit den Inhalten auch interak-tive Elemente wie SMS-Kurzwahlnummern,Weblinks oder 3D-Barcodes integriert, kön-nen sich die Werbenden zudem die stetigwachsende Verbreitung von internetfähigenMobilgeräten zunutze machen und in Inter-aktion mit ihren Kunden treten. Beispiels-weise indem diese Rabattcoupons unmittel-bar auf ihrem Smartphone anfordern und sofür den Einzelhändler den Erfolg einer Wer-beaktion ummittelbar messbar machen.

Eine kleine Werberundfahrt. Insbesondere inBussen ist es leicht, eine grosse und breitgestreute Zahl potenzieller Kunden zu errei-chen. Die demografische Struktur ist hierbesonders differenziert, sodass hier auch je-ne Zielgruppen erreicht werden, die bishernur über spezialisierte Kanäle angesprochenwerden konnten. Diese zielgruppenspezi-fische Ansprache lässt sich in Bussen aufmehrere Arten realisieren. So ist es zum ei-

igital Signage (siehe Kasten) boomt.Hohe zweistellige Wachstumsraten in

2010 belegen diesen Trend, der sich auch in2011 fortgesetzt hat. Die Outdoor-Werbungzählt folglich neben den Online-Medien zuden wichtigsten Zugpferden des neuerli-chen Aufschwungs am Werbemarkt. Diehohe Attraktivität der digitalen Aussenwer-bung ist einerseits dadurch bedingt, dasssie ihre Adressaten dort erreicht, wo die Be-reitschaft, Werbung zu konsumieren, amhöchsten ist. Sei dies bei der Nutzung öf-fentlicher Verkehrsmittel, beispielsweiseauf dem täglichen Weg von und zur Arbeit,zur Überbrückung von Wartezeiten an Flug-häfen und Bahnhöfen oder einfach beimsonntäglichen Stadtbummel. Weitere At-traktivität erhält die digitale Aussenwerbungdurch ihre hohe Dynamik, die sie deutlichvon der statischen Plakatwerbung unter-scheidet. Denn nicht nur sind die Inhalte je-derzeitflexibel austauschbar, sie generieren auchdurch Bewegtbilder und wechselnde Inhalteeine deutlich höhere Aufmerksamkeit alsstatische Aussenwerbung.

Werbung vom Monitor direkt aufs Smartphone.Der Faktor Dynamik wird durch neue techni-sche Konzepte sogar noch gesteigert, denndie Digital Signage-Systeme überschreitenzunehmend die Schwelle von der reinen In-formationspräsentation hin zur Interaktionmit ihrer Umwelt und den potenziellen Kun-den. Digital Signage Displays in öffentlichenVerkehrsmitteln beispielsweise, die eineStandortbestimmung über GPS oder Mobil-funk integrieren, können Inhalte dynamisch

D

Wenn Werbung Spass machtDigital Signage in Bussen erfreut sich wachsender Beliebtheit bei Werbetreibenden und

Fahrgästen. Betreiber und Anzeigenkunden profitieren von dynamischen, zielgruppen-

genauen und leicht austauschbaren Inhalten. Fahrgäste freuen sich über abwechslungsrei-

che Inhalte und interaktive Elemente, die ihnen die Fahrzeit verkürzen. Wie zum Beispiel

im slowenischen Laibach, wo in 128 Bussen über 450 Displays installiert sind.

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AUTORJens Wedenborg

Sales PartnerManager bei Kontron

Anzeigenkampagnen können beispielsweise in Abhängigkeit von der Tageszeit oder durch GPS-Signale auf einembestimmten Streckenabschnitt getriggert werden. (Bilder: Kontron)

E M B E D D E D 5.12 megalink 19

nen Zeitplan präsentiert oder an bestimmteFaktoren gekoppelt werden, zum Beispielan die Anzahl der Fahrgäste oder die Fahrt-route des Busses. Auch die Interaktion mitden Fahrgästen ist möglich, indem die Sys-teme eine SMS-Kurzwahlnummer anzeigen,welche die Fahrgäste anwählen können, umdann einen Link zu einem mobilen Portal zuerhalten. Auf dem mobilen Portal könneninteressierte Kunden beispielsweise weiter-führende Informationen abrufen, Newslet-ter abonnieren, an Gewinnspielen teilneh-men oder Gutscheincoupons abrufen. Wei-tere Services sind in Entwicklung.Probleme aus der Ferne erkennen. Die Ak-tualisierung der Inhalte, die auf den einzel-nen Digital Signage Displays präsentiertwerden, erfolgt drahtlos über eine Fernver-bindung. Neben dem schnellen und unkom-plizierten Austausch der Informationen voneiner zentralen Stelle aus ist die verbesser-te Verfügbarkeit ein weiterer Vorteil. Denn

über die Fernverbindung werden zugleichauch Diagnose-Informationen, beispielswei-se über die Betriebszustände bestimmterHardwarekomponenten übertragen, waseine präventive Systemwartung ermöglichtund so Ausfallzeiten vermeidet.Entwickelt und realisiert wurde das soge-nannte «GEM Public Multimedia»-Netz-werk vom slowenischen Digital Signage-Spezialisten GEM Interactive Slovenija. Dietechnische Grundlage des Systems bildenrobuste Industrie-PCs, die als dezentraleKomponenten die Bereitstellung der multi-medialen Inhalte in den einzelnen Bussenübernehmen. Neben der Ansteuerungeiner skalierbaren Anzahl von Displays stel-len die Box-PCs auch die drahtlose Konnek-

tivität für die Aktualisierung der Inhalte undzur Ferndiagnose der Hardwarekomponen-ten bereit.

Keine Lösung ab Stange. Die Anforderungenin Hinblick auf die Schnittstellenausstattungumfassten einen DVI-Ausgang, dessen Sig-nale mittels eines Cat.5 Extenders über kos-tengünstige Kabel mit RJ45-Steckern anverschiedene Displays verteilt werden soll-ten. Für die Spannungsversorgung des Ex-tenders sollte der Box-PC einen Netzteilan-schluss mit 5 V/12 V-Ausgang bereitstellen.Die drahtlose Verbindung sollte das Systemüber eine HSDPA-Datenkarte realisieren. Daein solches Anforderungsspektrum nichtvon Standardlösungen von der Stange er-füllt werden konnte, suchte GEM Interacti-ve nach einem Experten für massgeschnei-derte Box-PCs. Den Zuschlag erhielt derlokale Distributor Tipteh, da dieser nicht nurden individuellen Zuschnitt des Box-PCs aufdie gegebenen Anforderungen ermöglichte,sondern weil er auch alle Vorteile eines lo-kalen Ansprechpartners bietet, wie zumBeispiel die lokalen Lagerhaltungen für eineschnelle und kosteneffiziente Ersatzteilver-sorgung.Die Hardwaregrundlage des massgeschnei-derten Box-PCs bildet das kompakte Em-bedded Motherboard KT690/mITX von Kon-tron. Dieses erfüllt dank AMD MobileSempron-Prozessor und zugehörigem Em-bedded Chipsatz nicht nur die Kundenanfor-derungen hinsichtlich Performance, Grafik-leistung und Schnittstellenausstattung,sondern bietet als vollwertige EmbeddedKomponente auch eine hohe Langzeitver-fügbarkeit von mindestens 5 Jahren. Dieswar dem Kunden gleichermassen wichtig,

wie dem Distributor, um so eine langfristigeDesignsicherheit und Ersatzteilversorgungzu gewährleisten. Ein weiterer Vorteil ist diehohe Robustheit des industriellen Designs.So gewährleistet das Embedded Mother-board beispielsweise dank seines beson-ders schock- und vibrationsresistentenProzessorsockels und seines Betriebs-temperaturbereichs von 0 bis 60 ° C auch infordernden Umgebungsbedingungen einehohe Zuverlässigkeit und ist damit bestensfür den rauen Einsatzalltag in Bussen vorbe-reitet. ■

Digital Signage Displays erlauben innovative Kommunika-tionskonzepte, wie die Interaktion mit den Fahrgästen. Überdie eingeblendete Kurzwahlnummer können FahrgästeKommentare zu bestimmten Werbeaktionen absetzen, diedann unmittelbar auf den Displays angezeigt werden.

Der Begriff Digital Signage (deutsch: digitale Beschil-derung) umschreibt den Einsatz digitaler Medien-inhalte bei Werbe- und Informationssystemen wieelektronische Plakate, elektronische Verkehrsschil-der, Werbung in Geschäften (Instore Marketing), di-gitale Türbeschilderung oder Grossbildprojektionen.Der Begriff «Digital Signage» wird fälschlicherweiseoft bereits dann verwendet, wenn mittels Bildschir-men oder anderen Anzeigegeräten (wie zum BeispielProjektionsgeräten) bewegte Bilder gezeigt werden.Im eigentlichen Sinne geht es bei «Digital Signage»jedoch um vernetzte (audio-)visuelle Informations-systeme, deren Inhalte entweder programmgesteu-ert oder manuell zusammengestellt werden können.Dafür notwendig ist eine Kombination von Präsenta-tionstechnik, Playout-Hardware (PC-Systeme), Netz-werkanbindung sowie Software für Playout, ContentManagement und Netzwerk-Management. DigitalSignage umfasst wesentlich mehr als reine Broad-cast-Lösungen, als Präsentationssysteme ohneNetzwerkanbindung und als interaktive Kiosksys-teme ohne tägliche Aktualisierung und regionaleInhalte. (Quelle: Wikipedia)

Digital Signage

Der kompakte Box-PC verschwindet unsichtbar hinter der Wartungsblende und versorgt die Displays mit Bild- und Video-daten. Das integrierte HSDPA-Modem stellt die drahtlose Verbindung zur Aktualisierung der Inhalte und zur Ferndiagnoseder Hardware bereit.

20 megalink 5.12 E M B E D D E D

punkte. So müssen die einzelnen Abschnit-te elektrisch getrennt werden, bei Regenoder Nässe können Kurzschlüsse und somitFehlmeldungen entstehen und es müssengenügend oft Züge über einen Gleisab-schnitt fahren, da sonst wegen Rost oderDreck der elektrische Kontakt zwischenSchiene und Rad nicht mehr zuverlässig ge-währleistet ist.

Wissen, wo der Zug ist. Gegen all diese Prob-leme sind Achszählsysteme immun. Mit Nä-herungssensoren zählen sie auf definiertenGleis- oder Weichenabschnitten, zum Bei-spiel zur Überwachung von Bahnübergän-gen, wie viele Achsen ein und wieder aus-

Sicherheit geht vor. Mit den Informationendes Gleisfreimeldesystems über dieStreckenbelegungen werden die Wei-chen und Signale gestellt, um Kollisio-nen oder Auffahrunfälle zu verhindern.Für die Detektion, ob sich ein Zug auf ei-nem Gleisabschnitt befindet, wird meis-tens ein sogenanntes Gleisstromkreis-system verwendet. Diese Technik legtan eine der zwei Schienen eine Span-nung von 1 bis 3 Volt und prüft, ob dieandere Schiene spannungsfrei ist. Denndie Achsen eines Zuges sind gute Leiterund stellen eine elektrische Verbindungzwischen den beiden Schienen her.Diese Methode hat zahlreiche Schwach-

eldungen über die Streckenbelegun-gen spielen für den kontrollierten und

sicheren Bahnverkehr eine zentrale Rolle.Gleisfreimeldesysteme detektieren undmelden dabei, ob Streckenabschnitte freioder besetzt sind.

M

Auf der richtigen SpurGleisfreimeldesysteme unterstützen den sicheren Bahnverkehr und dienen zur Überwa-

chung von Gleis- sowie Weichenabschnitten. Sensoren zählen dazu die Achsen der Zü-

ge. Mit diesen Informationen werden die Weichen und Signale gestellt.

ACHSZÄHLSYSTEME ÜBERWACHEN BAHNSTRECKEN EFFIZIENT UND ZUVERLÄSSIG

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Achszählsysteme werden für verschiedenste Bahnanwendungen eingesetzt, unabhängig ob es sich dabei um Hauptlinien, Industriestrecken oder Bergbahnen handelt. (Bilder: Syslogic)

E M B E D D E D 5.12 megalink 21

fahren. Ein Zählpunkt begrenzt am Anfangund am Ende die Freimeldeabschnitte. So-bald die Zugachse den Zählpunkt am An-fang überrollt, erhöht das Erfassungssys-tem den Zähler um eine Achse, am Endewird der Zählerstand um eine Achse redu-ziert. Der Zählerstand eines Freimeldeab-schnitts muss zum Schluss null betragen,damit der Abschnitt freigegeben wird. Oftwerden an den Zählpunkten zwei Sensorenhintereinander montiert, um gleichzeitig dieFahrtrichtung des Zuges zu bestimmen.Achszählsysteme setzten sich dank ihrerZuverlässig-, Verfügbar- und Wirtschaftlich-keit als vielversprechende Alternative zuGleisstromkreissystemen immer mehrdurch. So liefert die Frauscher Sensortech-nik GmbH mit Sitz im oberösterreichischenSt. Marienkirchen ihre Achszählsysteme anBahnbetreiber rund um den Globus. StefanRaschhofer, Entwicklungsingenieur beiFrauscher, betont: «Unsere Achszählsyste-me sind zuverlässig trotz minimaler LifeCycle Costs. Ausschlaggebend dafür ist ne-ben den modernen Fertigungsanlagen vorallem der Umstand, dass unsere Kundendie modularen Systeme selbst konfigurie-ren, bedienen und warten können.»

Achszähler mit Ethernet-Anschluss. Mit demneuen FAdC (Frauscher Advanced Counter),präsentierte Frauscher eine neue Generati-on von Achszählsystemen. Er baut auf demvorgängigen System ACS2000 auf. Zusätz-lich wurde die Applikation durch ein Ether-net-Interface erweitert, das Relaisschnitt-stellen überflüssig macht und neben einerhohen Fehlersicherheit auch eine kompakteBauweise erlaubt. Er besteht aus zwei Bau-gruppen: Die Auswertebaugruppe (AEB) be-inhaltet Zählpunktauswertung und den

Achszählalgorithmus sowie der Kommuni-kationsbaugruppe (COM), welche die Anbin-dung von Software- und Hardware-Kompo-nenten ermöglicht. Damit lässt sich derFAdC einfach an Kundensysteme anbinden.Frauscher stellte das neue System bereitsim letzten Jahr auf die Probe: im dafür ge-schaffenen Testcenter der ÖsterreichischenBundesbahn zwischen Passau und Wels.Aktuell steht das Pilotprojekt in Wales,Grossbritannien, kurz vor der Lancierung.Neben dem FAdC wird erstmals eine de-

zentrale Architektur des Gesamtsystems re-alisiert; ermöglicht durch die serielle Anbin-dung.Anstatt in einem Stellwerkgebäude zentralwird die Signaltechnik, wozu Weichenan-triebe, Signale oder Achszählsysteme gehö-ren, in Aussenschränken entlang der Stre-cke positioniert. Wie beimVorgängersystem setzt Frauscher auchbeim FAdC auf die Industrierechner desSchweizer Embedded-Computing-Spezialis-ten Syslogic. Zu den Rechnern der SerieCompact 4/F1 kommt die Steuerung des Di-agnosesystems zu, das einerseits für dieEntstörung und Prävention, andererseits fürstatistische Aufgaben zuständig ist.Alle verfügbaren Betriebs- und Statusdatender Achszähler werden vom Rechner ge-speichert, ausgewertet und aufbereitet.Wird eine notwendige Wartungshandlungfestgestellt oder liegen Störungen vor, soerfolgt eine Alarmierung per E-Mail, SMSoder Machine-Machine-Interface direkt zumübergeordneten System des Bahnbetrei-bers. Ausserdem kann über den integriertenWebserver Unterstützung bei der Entstö-rung abgerufen werden.

Keine Schönwetterrechner. Dass man sich beiFrauscher für Syslogic als Lieferanten ent-schieden hat, begründet Entwicklungsinge-nieur Raschhofer mit der langjährigen Erfah-rung von Syslogic in der Bahnbranchesowie mit der Auslegung der Rechner fürden erweiterten Temperaturbereich. Syslo-gic ist Industriecomputerhersteller und un-terhält neben der eigenen Entwicklung aucheine Fertigung mit integrierter SMD-Bestü-ckung unterhält. Ein spezielles Burn-in-Ver-fahren prüft sämtliche Geräte vor der Aus-lieferung, bei dem die Geräte während 48Stunden extremen Temperaturschwankun-gen ausgesetzt sind. «Unsere Achszählsys-teme kommen weltweit und unter verschie-densten klimatischen Bedingungen zumEinsatz», so Raschhofer und fügt an: «Ent-sprechend brauchen wir die Gewissheit,dass sämtliche verbauten Komponentenauch unter Extremsituationen funktionieren.Mit ihrem kompromisslosen Industriedesignerfüllen die lüfterlosen Industrierechner vonSyslogic unsere Anforderungen.»Zusätzlich passte Syslogic die Eingangs-spannungsbereiche der Geräte auf 19 bis72 Volt an. Damit die Anwendungen auchbei hoher Luftfeuchtigkeit, wie in Indien,funktionieren, brauchten die Entwickler ei-nen speziellen Schutzlack auf den Leiter-platten an. Stefan Raschhofer resümiert:«Syslogic hat die gleichen Ansprüche anQualität, Zuverlässigkeit und Langlebigkeitwie Frauscher. Daher ergänzen die Sys-logic-Rechner unsere Achszählsystemeideal». ■

Das Achszählsystem mit Ethernet-Anschluss besteht ausder Auswertebaugruppe mit der Zählpunktauswertung unddem Achszählalgorithmus sowie der Kommunikationsbau-gruppe.

In sämtlichen Achszählsystemen werden die Rechner von Syslogic zur Steuerung des Diagnosesystems eingesetzt.

22 megalink 5.12 P R O D U K TÜ B E R S I C H T E M B E D D E D

Spectra (Schweiz) AGwww.spectra.chNISE 104Dualcore Intel Atom mit 2,13 GHz

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Kontron AGwww.kontron.comCOMe-cCT6Intel Atom N2600 (2 x 1,6 GHz), N2800(2 x 1,86 GHz), D2550 (2 x 1,86 GHz)Intel GMA 3650/3600 (640/400 MHz)

2 x SATA, 8 x USB 2.0, opt. 2 x USB 3.0,3 x PCIe x1; GBit LAN, Audio, 2 x Serial,S5 Eco, I²C, Staggered Watchdog,MARS, KEAPI, LVDS, 2 x DP++bis 4 GByte DDR3 (800/1066 MHz)optional SSD-FlashWindows 8 geplant, Windows 7, Vista,XP, WES7, WEC7, Linux

95 x 95 mm / COM Express compact

0 bis +70°CTyp. 8 W (N2800)––

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ProduktProzessor

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RAMHD/SSD/Flash

Betriebssysteme

Grösse/Formfaktor

Kühlung/BetriebstemperaturLeistungsverbrauch

Besonderheiten

Schmid Elektronik AGwww.schmid-elektronik.chZBrain SBC’s & EinsteckmoduleAnalog Devices Blackfin BF527/BF548,500 MHz-32Bit-RISCI3,5", 4,3" oder 5,7" VGA-Color-TFT,CAP-Multitouch12 x 16-Bit Ain 250 kHz, 6 x 16 Bit Aout,bis 75 x Din, bis 75 x Dout, bis6 x PWM/Counter, I2C, USB,RS232/422/485, Wireless, Ethernet64 MByte DDR, 2 KByte FRAM16 MByte Flash, 512 MByte SSD,8 GByte SD-CardLabView Embedded & Multitasking-RT-Kernel10 x 10 cm (SBC) bis 5 x 6 cm (Ein-steckmodul)Lüfterlos / –20 bis 75°CLow-Power skalierbar bis mWBootzeiten <1 s, 24/7-Betrieb, Grafi-sche Anwendungsprogrammierung

Ineltro AGwww.ineltro.chKTQM67 – Motherboard-FamilieIntel i7, i5, i3 2–4 Cores bis 2,7 GHz(3,5 GHz mit Turbo)Intel Celeron B810 mit 1,6 GHzIntel HD Graphics 3000

6 x SATA (2 x SATA III), 14 x USB 2.0,bis 3 x GBit LAN, Audio, PCIe x16 & x1,4 x COM, 2 x Mini PCIe, 2 x IEEE1394a

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Anbieter

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Schnittstellen

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Betriebssysteme

Grösse/FormfaktorKühlung/Betriebstemperatur

LeistungsverbrauchBesonderheiten

Enclustra GmbHwww.enclustra.comMars ZX3Xilinx Zynq Z-7000 EPP mit ARMCortex A9, 2 Cores, DP FPU, 666 bis800 MHz, FPGA Logik 30 k bis 85 k LUTEnclustra 2D Display Controller(optional)2 x GBit LAN (1 x PHY, 1 x GMII),USB 2.0, 2 x SDIO, 2 x CAN, 2 x UART,2 x SPI, 2 x I2C, RTC. ZusätzlicheSchnittstellen in FPGA Logik realisierbar.256 MByte / 512 MByte / 1 GByte16 GByte QSPI & 512 MByte FlashLinux 3.0, FreeRTOS, Android 4.0(geplant)SO-DIMM / 67,6 x 30 x 4,2 mm0 bis 70°C (optional –40 bis +85°C)

1–5 WExtrem kompakt, langlebig und dankFPGA sehr vielseitig einsetzbar

TI TE L S TO R Y 5.12 megalink 23

zepten gemischt und zu einer dickflüssigenMasse vermahlen. Sie besteht aus 55 Pro-zent Kakaobutter. Anschliessend wird dieMasse in Lagertanks gepumpt.

Das süsse Geheimnis. Für die Herstellungwerden verschiedene Zutaten, wie zum Bei-spiel Zucker, Milchpulver oder Kakaobutter,verwendet. Zusätzlich mischen die Chocola-tiers der Masse auch Nüsse oder Mandelnbei. Zur Verfeinerung wird die grobkörnigeMelasse mithilfe Walzen raffiniert.Nun wird die rohe Schokoladenmasse con-chiert, gemeint ist eine Homogenisierungund Veredelung bis die gewünschte Cre-migkeit erreicht ist. Im Verlaufe dieses Ver-fahrens lösen sich die bitteren Ge-schmacksstoffe und die Masse entfaltet ihrAroma und den typischen �

Zu diesem Zeitpunkt werden sie mit derMachete gepflückt. Die Bohnen werden he-rausgelöst, gegärt und getrocknet. In Jute-säcke verpackt werden sie schliesslich nachEuropa verschifft. Aus Qualitätsgründenmuss der Kakao in klimatisierten Räumengelagert werden.

Nix die Bohne. Um die Bohnen für die Scho-koladenherstellung verwenden zu können,werden sie bei ihrer Ankunft in Europa wei-terverarbeitet: Entfernt werden Fremdkör-per, wie Steinchen, Holzstücke oder Staub,und es findet eine Reinigung statt. Folgendwerden die Bohnen geröstet. Dabei verlie-ren sie an Feuchtigkeit und entwickeln ihrunverkennbares Aroma – ausserdem löstdie Schale sich leichter vom Kern. Die ge-brochenen Bohnen werden nach Hausre-

hne die Kakaobohne läuft in der Scho-koladenherstellung nichts. Sie ist ihr

wichtigster Rohstoff und wächst in tropi-schen und subtropischen Gebieten Afrikasoder Südamerikas am Baum. Drei- bis vier-mal jährlich sind die, mit rund 20 bis 40mandelförmigen Kakaobohnen gefüllten,Früchte reif.

O

Die Schokoladenseite derAutomatisierung

Eine neue vollautomatisierten Palletierungsanlage sorgt in der Schokoladenfabrik von

Camille Bloch für Ordnung. So findet jedes Ragusa den richtigen Platz in der Schachtel

auf der Palette und den Weg zum Konsumenten.

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AUTORMichel Giannoni

Die Verpackungsanlage sorgt für die optimale Präsentation der süssen Köstlichkeiten.

Schokoladengeschmack. Diese Masse wirdanschliessend temperiert (vorkristallisiert),damit sie nach der Aushärtung besser ausder Form genommen werden kann. Jetztwird daraus die verkaufsfertige Schokoladehergestellt: massive oder gefüllte Tafeln,Riegel oder Branches.Zum Schutz vor Hitze, Feuchtigkeit undLicht, setzen die Chocolatiers Camille Blochauf qualitativ hochwertige Verpackungsma-terialien, um die kostbare Schokolade opti-mal zu schützen. Die modernen Anlagen inder Fabrik von Courtelary tüten pro Minutebis zu 300 Einheiten ein.

Qualität hat erste Priorität. Auf Qualität wirdzu jeder Zeit geachtet, von den Rohstoffenbis zum Fertigprodukt. Erste Kontrollen fin-den bereits im Anbauland statt, dazu gehörtdie Überwachung der Gärung oder die Aus-wahl der gesunden Bohnen. Die Schokola-denspezialisten prüfen bei der Lieferung dieRohstoffe weiterhin, insbesondere für das

Qualitätszertifikat der Lieferanten. Weiterewichtige Kriterien sind die täglichen Kontrol-len durch Kostproben, die Produktbeschrif-tung sowie die Überprüfung der Aufbewah-rungsdauer.

Präzise auf die Palette gebracht. Die Steue-rung der vollautomatischen Palettieranla-ge für die Ragusa-Schokoladenriegelmusste modernisiert werden. Ziel war un-ter anderem die Einführung einer neuenEntnahmeposition, um den allgemeinenBetrieb zuverlässiger zu gestalten, veral-tete elektrische Steuerungen zu ersetzen,die Lagerhaltung intuitiver und bedie-nungsfreundlicher zu gestalten und dieEinführung neuer Funktionen zu erleich-tern. Zu den Aufgaben der neuen Steue-rung gehören unter anderem die Visuali-sierung der Lagerbestände in Echtzeit, dieVisualisierung von Palettenbewegungen,statistische Angaben zum Lagerbestandoder die Betriebs-, Abschalt- und Alarm-

dauer. Ein Überwachungsserver verwaltetdie Lagerbestände und Aufgaben. Die Ac-cess-Datenbanken wurde durch eineSQL-basierte ersetzt, die flexibler zu ver-walten ist.Eine Master-SPS im Hauptschrank steuertzusammen mit RGB-Slaves die statischenLagerelemente. Die lokale Verarbeitungbei den Slaves erhöht die Geschwindig-keit und Präzision.Der alte Feldbus (Profibus DP) für dieKommunikation mit dem Überwachungs-server wurde durch Ethernet ersetzt. Sokommt jetzt einerseits eine im Office-Be-reich gängige Technologie zum Einsatzund gleichzeitig konnten die Kosten ge-senkt werden.Die Serversoftware wurde vor Ort entwi-ckelt, damit der Sourcecode im Besitz vonCamille Bloch bleibt. Dank dem Einsatz ei-ner objektorientierten Programmierspra-che lassen sich neue Funktionalitätenschnell hinzufügen, auch von Dritten.

24 megalink 5.12 TI TE L S TO R Y

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Das Palettierungssystem verteilt die Schokolade gleichmässig. Im Zuckerbehälter erhält die Schokolade den süssen Geschmack. (Bilder: Wago)

TI TE L S TO R Y 5.12 megalink 25

Automatisierung aus einem Guss. Die neuenAutomatisierungslösung bei Camille Blochstammt vom AnschlusstechnikspezialistenWago Contact. Das grundlegende Konzepterstellten die Projektträger und das Büro

Etude & Intégration. Das dezentrale SystemWago I/O 750 ist per Ethernet Modbus TCPvernetzt und wird in der Fabrik in Courtelarybereits an verschiedenen Stellen einge-setzt.

Die Wago Steuerungen wurden von Etude& Intégration aufgrund ihrer Leistungs-merkmale und ihrer modularen Strukturfür das Projekt ausgewählt. Der integrier-te Webserver ist für die Fehlerbehebungund die Mensch-Maschinen-Schnittstellesehr nützlich.Die Vorteile des Wago I/O System 750 Pro-grammable Fieldbus Controller (PFC) liegeninsbesondere in ihrer einfachen Strukturund ihrer Unterstützung verschiedensterFeldbusse wie Ethernet/IP, Modbus/TCP,Profibus DP, Profinet IO, DeviceNet, CANo-pen, EtherCAT oder Sercos III. Das Modul-angebot ist sehr umfangreich. Ungeachtetihrer kleinen Grösse verarbeiten diese12 mm breiten Module bis zu 16 Eingängefür 24 VDC-Signale. Ein Ethernet I/O-Sys-tem unterstützt bis zu 250 I/O-Module undist mit der CoDeSys-Software einfach zuprogrammieren. ■

Die dezentrale Automatisierungslösung ist per Ethnernet Modbus TCP vernetzt.

1929 Gründung der Chocolats Camille Bloch AG in Bern. AktienkapitalCHF 100 000.–. Herstellung von Schokolade und Schokoladenspezialitäten amWohnort von Camille Bloch in Bern.1935 Umzug der Produktion von Bern nach Courtelary in die Räumlichkeiten einerverlassenen Papierfabrik.1941 Einrichtung der Vorsorgekasse für das Personal.1942 Die Geburt von Ragusa, dem ersten Schokoladenriegel. Da Kakao währenddes Zweiten Weltkriegs eine Mangelware ist, wird er durch ganze Haselnüsse ineiner Praliné-Masse ersetzt.1948 Einführung von Torino, der Schokoladentafel mit Praliné-Füllung.1954 Dr. Rolf Bloch stösst zum Unternehmen.1955 Lancierung der Kirsch- und Cognac-Schokoladentafeln ohne Zuckerkruste.1960 Einführung des Lippen-Logos.1969 Inbetriebnahme der neuen Fabrik in Courtelary.1970 Tod von Camille Bloch.1973 Bau des neuen Zuckersilos.1979 50-Jahr-Jubiläum des Unternehmens. Einführung von Ragusa Jubilé.1997 Übernahme der operativen Leitung durch Daniel und Stéphane Bloch.2000/2001 Einführung der Praliné-Kugeln «Ragusa Délice» und «Torino Tentation».2003 Präsentation des neuen Logos von Camille Bloch.2004 75 Jahre Chocolats Camille Bloch SA und Lancierung der neuen Truffes-Linie.2005 Daniel Bloch wird zum Präsidenten des Verwaltungsrats, und StéphaneBloch übernimmt den Posten des Vizepräsidenten. Rolf Bloch zieht sich aus Cho-colats Camille Bloch SA zurück. Lancierung der neuen Produktlinie «Mousse».2006 Erweiterung der Mousse-Linie mit den Geschmacksrichtungen Passions-frucht und Zimt.Einführung der Grappa-Schokolade von Jacopo Poli. Inbetriebnahme der neuenProduktionslinie von Winkler & Dünnebier Süsswarensysteme (WDS).2007 Camille Bloch vertreibt seine Spezialitäten auf dem deutschen Markt in Ei-genregie.2008 Lancierung von Ragusa NOIR.2009 80. Geburtstag von Chocolats Camille Bloch SA.Neues Rezept für die Original-Mousse-Linie. Diese 2005 eingeführte Spezialitätverführt nun mit einer noch leichteren Mousse. Das Sortiment mit den VariantenLait und Noir wurde um die Variante Lait Extra ergänzt.2010 Die Torino-Familie erhält Zuwachs: die «Torino Cadeau» (12 × 25 g) mit ei-nem verfeinerten Rezept der Torino-Noir-Branches. Tag der offenen Tür zur Fei-er des 75. Geburtstags in Courtelary.2011 Das Schweizer Ski-Talent Lara Gut wird Markenbotschafterin für Ragusa.

Geschichte des Unternehmens

Robustes System-Design trotzhoher Komplexität/Funktionalität.

Antworten erhalten Sie am 5. Juni 2012an der Embedded Computing Conferencean der ZHAW in Winterthur.


b) Die Datenblätter der LED-Hersteller ge-ben die farb- und lichttechnischen Eigen-schaften wie die spektrale Verteilung desStrahlungsflusses, Farbwiedergabeindi-zes, Farborte einer Binning-Gruppe,Lichtstromintervalle, I/U-Kennlinien so-wie Lichtstrom-Strom-Kennlinien an. Die-se gelten nur unter der Bedingung von350 mA, 20 ms und 25 °C Referenztem-peratur. Einige wenige fortschrittlicheDatenblätter informieren darüber hinausüber die Änderung der Normfarbwertan-teile � x und � y bei der Änderung derStromstärke und Temperatur, über dieÄnderung des Lichtstroms als Funktionder Temperatur und die Änderung derFarbtemperatur als Funktion des Emissi-onswinkels.

c) Bei der Ausarbeitung der Datenblättergeben einige LED-Hersteller die «Tole-ranz» der Angaben an, wie ±0,005 für dieNormfarbwertanteile, ±0,06 V für die Vor-wärtsspannung, ±5 % für die Farbtempe-ratur, ±6,5 % für den Lichtstrom und

nannten Binning-Prozess einen Strom undeine Temperatur fest, jede LED wird kurzeingeschaltet und entsprechend den licht-technischen Messergebnissen in die pas-sende Gruppe sortiert. Im Detail findet die-ser Prozess wie folgt statt:a) Nach der Fertigstellung der LED werden

diese während 20 oder 25 ms und einemfesten Strom (zum Beispiel bei 350 mA)und bei einer Temperatur von einem Re-ferenzpunkt in der Nähe des Chips von25 °C spektral, farb- und lichttechnischgemessen und je nach Messergebnissenin verschiedene Produktgruppen sortiert.Dieser sogenannte Binning-Prozess lie-fert somit LED in verschiedene Binning-Gruppen. Die Binning-Kriterien sind Vor-wärtsspannung, Lichtstrom und Farbort,die unter oben genannten Messbedin-gungen bestimmt werden. Die LEDswerden danach in Einheiten verpackt undgemäss der Binning-Gruppe und anderenKriterien kodiert und an die Vertriebspart-ner geschickt.

ie von modernen Hochleistungs-Leuchtdioden (LED) abgegebene

Strahlung wird im Wesentlichen von zweiGrössen beeinflusst. Zum einen ist das deraktuell durch das Bauelement fliessendeBetriebsstrom, zum anderen die Tempera-tur im LED-Chip. Mit diesem Wissen wer-den heute praktisch alle produzierten LEDsortiert: Der Hersteller legt für diesen soge-

D

EINFLÜSSE AUF DEN LED-BINNING-PROZESS

Binning-Strategie bei LEDDieser Artikel soll, auf Basis von Messergebnissen an verschiedenen weissen Hochleis-

tungs-LED, für das Thema «farb- und lichttechnische Änderungen als Konsequenz von

Stromstärke- und Temperaturänderungen» sensibilisieren. Daraus können Schlussfolge-

rungen für die Auswahl, Charakterisierung und Betrachtung der LED gezogen werden.

Alle Messungen wurden im Lichtlabor der TU Darmstadt durchgeführt.

Bild 1: In noblen Shops ist eine homogene, gleichmässige Lichtqualität äusserst wichtig. Die Verantwortung der LED-Auswahl für eine praxisrelevante Betriebsbedingung liegt beider Leuchtenfirma, die einerseits die LED-Kompetenz und LED-Lichtmesstechnik im eigenen Unternehmen haben sollte und anderseits die Vorauswahl der richtigen LED-Typen durcheine Reihe von spektralen Messungen treffen muss. (Bilder: Zumtobel)

AUTORENMs. Sc. Trinh Quang Vinh

Dipl.-Ing. Stefan BrücknerProf. Dr.-Ing. habil. Tran Quoc Khanh

Technische Universität Darmstadt,Fachgebiet Lichttechnik

Die Autoren danken BMWi, AiF, ZVEIfür die Projektinitiative und den Dokto-randen des Lehrstuhls für Lichttechnik

der TU Darmstadt (Nils Haferkemper,Andreas Groh) für die Unterstützung

während der LED-Messung.Erstveröffentlichung in LICHT (D)

6/2011, für Megalink gekürzt.

L E D 5.12 megalink 27

±2 % für den allgemeinen Farbwiederga-beindex. Der Begriff «Toleranz» wirdaber nirgendwo entsprechend der inter-nationalen Vereinbarung definiert. Ande-re LED-Hersteller geben für die «Hellig-keitswerte» (etwa lichttechnischeGrössen wie Lichtstrom oder Lichtstärke)eine interne Reproduzierbarkeit von ±8 %und eine erweiterte Messunsicherheitvon ±11 % und für die Normfarbwertan-teile eine interne Reproduzierbarkeit von±0,005 und eine erweiterte Messunsi-cherheit von ±0,01 an. Die Angabe derMessunsicherheit ist problematisch undnicht vergleichbar, da die Terminologienicht einheitlich und nicht immer norm-konform angewandt wird.

d) Die Datenblätter werden dann von Inge-nieuren in der Leuchtenindustrie studiert,um ein LED-Lichtprodukt entwickeln zukönnen. Aus der Kurve der Abnahme desLichtstroms mit der Temperatur kannman den Lichtstrom bei einer realenTemperatur abschätzen. Man kann auchanhand der Datenblätter die Vorwärts-spannung bei einer realen Temperaturberechnen. Schwieriger ist es, wennman den Farbort, die Farbtemperaturoder sogar den Farbwiedergabeindex beieiner anderen Stromstärke als 350 mAund bei einer realen Temperatur berech-nen muss.

e) Wenn der Entwickler in der Leuchtenin-dustrie noch unbedingt wissen muss, obdiejenigen LED, die bei der Bedingung350 mA, 20 ms und 25 °C einer bestimm-ten Binning-Gruppe gehörten und des-halb gekauft wurden, bei einer anderenStromstärke und bei einer anderen Tem-peratur auch noch derselben Binning-Gruppe angehören, fehlt diese Informa-tion in den meisten Datenblättern. Even-tuell verhalten sich die LED bei geänder-ten Betriebsbedingungen unterschiedlichund «laufen auseinander», sodass sienun nicht mehr derselben Binning-Grup-pe angehören und nicht mehr zusammeneingesetzt werden können. Die heutigenDatenblätter informieren also einiger-massen über den wirklichen Lichtstrom,aber nicht über die farbtechnischen Ei-genschaften.

Hell alleine ist nicht gut genug. Bisher warenbei der Entwicklung von LED-Leuchten de-taillierte Informationen über die Farbverhal-tensänderungen auch nicht sehr wichtig, daAnwendungen wie Gebäudeanstrahlungoder Strassenbeleuchtung keine hohen An-forderungen an Farbstabilität und Farbquali-tät stellen. Inzwischen erreichen weisseLED eine hohe Lichtausbeute von 105–125lm/W bei realen Temperaturen und überho-len damit Entladungslampen mit einem �

Bild 2: Spektrale Änderungen warmweisser LED bei konstanter Temperatur von 60 °C und Strömen von 100–700 mA.

Bild 3: Spektrale Änderungen warmweisser LED bei konstanter Stromstärke von 350 mA und Temperaturen von 40–100 °C.

Bild 4: Spektrale Änderungen neutralweisser LED bei konstanter Stromstärke von 350 mA und Temperaturänderung von40–100 °C.

28 megalink 5.12 L E D

Farbwiedergabeindex von besser als Ra =60. Nun geht es darum, die LED für hoch-wertige Innenraumbeleuchtung oder profes-sionelle Drucker- und Displaytechnik sinn-voll einzusetzen. Dort gilt es, diefarbtechnischen Eigenschaften der Hoch-leistungs-LED zu kennen und zu berücksich-tigen.

Charakterisierung der weissen LED bei Strom-und Temperaturänderung. Für die folgendenUntersuchungen hat das Lichtlabor der TUDarmstadt eine Reihe von neuwertigen undneuartigen weissen LED verschiedener Her-steller untersucht, wobei die weissen LEDaus phosphortechnologischen und wahr-nehmungstechnischen Gründen in Gruppenvon warmweissen (Tc < 3500 K), neutral-weissen (4000 K < Tc < 5000 K) und kalt-

weissen LED (Tc > 5000 K) unterteilt wer-den. In Bild 2 sind die spektralen Änderun-gen warmweisser LED bei einer konstantenTemperatur von 60 °C und einer Stromände-rung von 100–700 mA dargestellt. Betrach-tet man die spektralen Kurvenscharen, stelltman vier Tendenzen fest, wenn man warm-weisse LED unterschiedlicher Farbqualitä-ten herstellen will:a) Die eine Gruppe (T9-LED) mit einem

blauen LED-Chip und mit dem Standard-Phosphorsystem mit einer Peakwellen-länge um 565 nm (rote Kurvenschar).Diese Kurvenschar liefert keine guteFarbwiedergabe.

b) Die zweite Gruppe mit einem blauenLED-Chip und mit einem Phosphor-system mit einer Peakwellenlänge um600 nm (T13, cyane Kurvenschar). Gene-

rell wird die Farbwiedergabe dadurch ver-bessert.

c) Die dritte Gruppe, ähnlich der zweitenGruppe, mit einem blauen LED-Chip undmit einem Phosphorsystem mit einerPeakwellenlänge um 620 nm (T15, dun-kelbraune Kurvenschar).

d) Die vierte Gruppe ist die interessantesteGruppe mit einem blauen LED-Chip undmit zwei Phosphorsystemen mit Peak-wellenlängen um 550 nm und 635 nm(T17, grüne Kurvenschar). Die Farbwie-dergabe ist hiermit am besten.

In Bild 3 sind die spektralen Änderungenwarmweisser LEDs bei einer konstantenStromstärke von 350 mA und einer Tempe-raturänderung von 40–100 °C dargestellt.Man stellt dabei fest, dassa) sich bei der ersten Gruppe (rote Kurven-

schar) die relative spektrale Verteilungdes Standard-Phosphors im Wellenlän-genbereich 500 nm und 650 nm starkverändert;

b) sich bei der fünften Gruppe (grüne Kur-venschar) die relative spektrale Vertei-lung des ersten Phosphorsystems imWellenlängenbereich 500 nm und600 nm ebenfalls stark verändert, sowie

c) die cyane Kurvenschar (T13-LED) überden Temperaturbereich von 40–100 °Crelativ stabil bleibt.

In Bild 4 sind die spektralen Änderungenneutralweisser LED bei konstanter Strom-stärke von 350 mA und einer Temperaturän-derung von 40–100 °C veranschaulicht. Esgibt, wie bei den warmweissen LED vonoben, neben dem blauen Chip auch unter-schiedliche Phosphorsysteme mit unter-schiedlichen Peakwellenlängen. Besonders

Gruppe 1warmweiss(< 3500 K)

Gruppe 2neutralweiss(4000–5000 K)

Gruppe 3kaltweiss(> 5000 K)

Typen K1(lm/K)

Typen K1(lm/K)

Typen K1(lm/K)

T9 -0,2302 T2/#3 -0,2842 T1 -0,2426

T10 -0,2426 T8/#1 -0,3031 T2/#2 -0,148

T13 -0,0529 T8/#2 -0,3031 T3 -0,2823

T15 -1,2255 T12 -0,2526 T4 -0,259

T17 -0,2396 T12 -0,2038 T5 -0,939

T18 -0,1874 T6 -0,2766

T7/#2 -0,0817

T7/#3 -0,2653

T11 -0,279

T14 -1,2842

T19 -0,1149

Tabelle 1: Temperaturkoeffizienten des Lichtstroms (lm/K) bei allen drei LED-Gruppen.

Gruppe 1warmweiss(< 3500 K)

Gruppe 2neutralweiss(4000–5000 K)

Gruppe 3kaltweiss(> 5000 K)

Typen K2(lm/mA)

Typen K2(lm/mA)

Typen K2(lm/mA)

T9 0,119 T2/#3 0,1121 T1 0,2108

T10 0,156 T8/#1 0,2492 T2/#2 0,0559

T13 0,169 T8/#2 0,2478 T3 0,2918

T15 1,347 T12 0,2413 T4 0,2427

T17 0,1917 T16 0,2168 T5 0,8131

T18 0,2119 T6 0,2149

T7/#2 0,0883

T7/#3 0,2825

T11 0,221

T14 0,7989

T19 0,101

Tabelle 2: Stromkoeffizienten des Lichtstroms (lm/mA) bei allen drei LED-Gruppen.

Bild 5: Spektrale Änderungen kaltweisser LEDs bei konstanter Stromstärke von 350 mA und Temperaturänderungvon 40–80 °C bzw. 100°C.


hervorzuheben ist die dunkelbraune Kurven-schar (T18-LED), bei der zwei unterschiedli-che Phosphorsysteme gemischt werden.Bei dieser Kurvenschar ist das Minimum inder spektralen Verteilung um 480–490 nmweniger tief ausgeprägt, sodass die Farb-wiedergabe solcher neutralweisser LEDssehr gut ist.In Bild 5 sind die spektralen Änderungenkaltweisser LED bei konstanter Stromstärkevon 350 mA und Temperaturänderung von40 –80 °C beziehungsweise bis 100 °C ver-deutlicht. Die spektralen Kurvenscharen wei-sen darauf hin, dass die kaltweissen LEDvon heute vorwiegend aus einem blauenChip und einem Standardphosphor mit einermaximalen Wellenlänge um 565 nm be-steht. Somit kann man auch die Frage beant-worten, warum die heutigen kaltweissenLED mit einer Farbtemperatur ab 5000 Ksehr selten eine gute Farbwiedergabe überRa = 80 erreichen. Der Anteil der spektralenVerteilung ab 630 nm ist sehr gering, sodassHauttöne und rote Objekte (Erdbeeren, roteBlumen und Textilien, Fleischwaren) farblichnicht gut abgebildet werden können.Generell wird es aus den Bildern von 2 bis 5sehr deutlich, dass sich mit Änderung desStroms oder der Temperatur die relativenspektralen Verteilungen der weissen LEDstark verändern. Dies wirkt sich stark aufdie Änderung der Farbörter, der Farbwieder-gabe und der Lichtströme aus.In Tabelle 1 werden die Temperaturkoeffi-zienten des Lichtstroms (lm/K) bei allen dreiLED-Gruppen aufgetragen. Alle Werte wei-sen ein negatives Vorzeichen auf, das heisst,alle Lichtströme fallen mit steigender Tem-peratur. Generell kann man nicht behaup-

ten, dass eine bestimmte LED-Gruppegrundsätzlich höhere Temperaturempfind-lichkeiten wegen der Phosphorstruktur alseine andere LED-Gruppe aufweist. Bei derGruppe 1 der warmweissen LED hat derLED-Typ T15 (dunkelbraune Kurve in Bild 3)einen auffallend höheren Temperaturkoeffi-zienten. Das ist auch der Fall bei der Gruppe3 der kaltweissen LEDs beim LED-Typ T14.In Tabelle 2 werden die Stromkoeffizientendes Lichtstroms in Lumen pro Milliamperefür alle drei LED-Gruppen dargestellt. Ten-denziell kann man feststellen, dass dieStromkoeffizienten bei den neutralweissenund kaltweissen LEDs höher liegen als die-jenigen der warmweissen LED. Das weistauf eine höhere Lichtausbeute hin.In den Bildern 6 und 7 werden die Farbort-verschiebungen der warmweissen bezie-hungsweise neutralweissen LED bei Tem-peraturänderung im u’v’-Farbdiagrammveranschaulicht, in dem auch die Farbunter-

schiede �u’v’ mit angegeben sind. Die Pfei-le zeigen die Richtung der Farbortverschie-bung. Grundsätzlich kann man feststellen:a) Die Farbortverschiebung verläuft in den

unterschiedlichsten Richtungen und nichtnur parallel zum Planckschen Kurvenzugoder senkrecht dazu.

b) Die Beträge der Farbortverschiebungsind mitunter sehr gross und untereinan-der unterschiedlich (�u’v’ = 0,010 oder0,011 bei warmweissen LEDs Typ T9oder T10 im Gegensatz zu 0,006 vonLED-Typ T17 im Bild 5 oder 0,013 beiden neutralweissen LED beim Typ T2)und verursachen eine sichtbare und un-ter Umständen nicht tolerierbare Farbver-änderung.

c) Diese unterschiedlichen Änderungen derFarborte sind Wirkungen der unter-schiedlichen Phosphorsysteme, ihrer Ma-terialkonzentration und der Technologiendes Phosphoraufgusses. �

Bild 6: Farbortverschiebung der warmweissen LED bei Temperaturänderung.

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In Bild 7 werden die Farbortverschiebungender neutralweissen (stellvertretend auch fürdie warm- und kaltweissen LED) bei einerStromänderung von 100 mA zu 700 mA be-ziehungsweise zu 350 mA dargestellt. DieTendenzen der Farbortverschiebung beiTemperaturänderung wiederholen sich auchhier bei der Stromänderung. Die Richtungenund die Beträge der Farbortverschiebung

sind auch hier von LED-Typ zu LED-Typ un-terschiedlich. Da in der Praxis nicht nur eineTemperaturänderung oder eine Stromände-rung separat stattfindet, überlagern sich diebeiden Effekte.Bieske [1] hat die Farbwahrnehmungsunter-schiede von quasi-weissem Licht in dendrei Kategorien «gerade erkannt», «sichergesehen» und «störend empfunden» unter-sucht und die Ergebnisse in [1] zusammen-gestellt, die in der Tabelle 3 beschriebensind.Vergleicht man die Werte in Tabelle 3 beider Farbvariation entlang der Juddschen Ge-raden mit den Kurven von der von Bild 8,die tendenziell ähnlich wie die JuddschenGeraden verlaufen, stellt man fest, dasseine Variation um ca. 150 mA bis 200 mAausreicht, um die Farbvariation sicher zu be-merken (�u’v’ ffl 0,0019).

Sachlich macht eine solche Überlagerungbeider Effekte die Arbeit der Leuchtenent-wickler schwierig. Für die Entwicklung vonInnenraumleuchten mit weissen LEDs kanndie folgende Vorgehensweise in zweiSchritten an die Adresse der Leuchtenin-dustrie vorgeschlagen werden:1. Einschränkung des Strombereichs: Der

optimale Strombereich als Kompromisszwischen hoher Lichtausbeute und ho-hem Lichtstrom liegt zwischen 250 mAund 450 mA. Das ist der Bereich für dieStromdimmung im Laufe der Lebensdau-er einer LED-Leuchte zur Lichtstromrück-gang-Kompensation. In der Regel kannman die PWM-Methode (Pulse WidthModulation) zur Dimmung bei einer ho-hen Wiederholfrequenz von 400–500 Hzverwenden, bei der die Stromimpulsam-plitude über längere Nutzungsdauer kon-stant gehalten wird.

2. Einschränkung des Temperaturbereichs:Für die Innenraumbeleuchtung (Kranken-häuser, Verkaufsräume, Büros, Schulräu-me, Hotels) liegt die Umgebungstempe-ratur eher relativ konstant im Bereich von17–35 °C. Aus den möglichen potenziel-len LED-Typen, die unter der Binning-Be-dingung selektiert wurden, kann dasLichtlabor in einer Leuchtenfirma diethermische Simulation für die ganzeLeuchte durchführen, woraus die Chip-temperatur oder die Temperatur der Löt-stelle in etwa berechnet werden kann.Mit diesem Wissen kann man die LED-Typen einzeln bei dieser Temperaturspektral vermessen und den Farbort unddie Farbtemperatur berechnen, worausder Kreis der möglichen zu wählendenLED-Typen eingeengt werden kann. Wei-tere Auswahlkriterien sind lichttechni-sche und logistische Parameter wie Kos-ten, Lieferbarkeit, Lichtausbeute oderLED-Geometrie. ■

Literatur[1] Bieske, K.; Wolf, S.; Nolte, R.: Wahrneh-mung von Farbunterschieden von Licht- undKörperfarben, Vortrag auf der Lichttagungder deutschsprachigen Länder10.–13. 9. 2006, Bern, Schweiz

Bild 8: Farbortverschiebung der neutralweissen LED bei Stromänderung.

Bild 7: Farbortverschiebung der neutralweissen LED bei Temperaturänderung.

Tabelle 3: Schwellen- und Toleranzwerte für die Erkennung von Farbunterschieden nach Bieske [1].

Kategorie der Wahrnehmung Variation des Farbortes entlangdes Planckschen Kurvenzugs�u’v’

Variation des Farbortes entlangder Juddschen Geraden �u’v’

Gerade erkannt 0,0016 0,0010

Sicher gesehen 0,0024 0,0019

Störend empfunden 0,0070 0,0033

Folgende Kenntnisse aus der Studie sind für dieAutoren wichtig:• Je nach Technologie der weissen LED sind die

Vektoren der Farbortverschiebung der weissenLED sehr unterschiedlich. Die farb- und lichttech-nischen Messwerte unter der herstellerseitigenBinningbedingung wie 350 mA und 25 °C geltennicht mehr bei einer praxisrelevanten Betriebs-bedingung.

• Da die LED-Hersteller ihre Messbedingungenwährend des Binning-Prozesses aus fertigungslo-gistischen Gründen nicht ändern können, liegt dieVerantwortung der LED-Auswahl für eine praxis-relevante Betriebsbedingung bei der Leuchtenfir-ma, die einerseits die LED-Kompetenz und LED-Lichtmesstechnik im eigenen Unternehmen habensollte und anderseits die Vorauswahl der richti-gen LED-Typen durch eine Reihe von spektralenMessungen treffen muss. Mit der LED-Technolo-gie ist eine engere fachliche Bindung zwischender LED-Industrie und der Leuchtenindustrie ausdiesem Grunde gefragt.

Zusammenfassung

# 5.12 megalink 31

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konstruktive Massnahmen sowie die sichereund qualitätskonforme Lieferung der Bauele-mente und Baugruppen zu erzielen.Die 4. Etappe, die zum Teil jetzt sichtbarwird und durch die Forschung und Vorent-wicklungen einiger Firmen und Forschungs-einrichtungen vorangetrieben wird, wirddurch die intelligente Steuerung und Rege-lung gekennzeichnet. Unter einer intelligen-ten Steuerung beziehungsweise Regelungversteht man lichttechnisch zwei Aspekte:a) Eine adaptive Licht- und Farbsteuerung

der LED-Strahlung je nach Wetterlage(Nebel, Regen, Umgebungshelligkeit) – jenach Geometrie, Nutzungsstärke und To-pologie der beleuchteten Fläche und

b) eine humangerechte und je nach Uhrzeit,Jahreszeit und Bedürfnissen ausgerichte-te Licht- und Farbeinstellung.

Für die Innenraumbeleuchtung gelten so-wohl Aussage a) als auch Aussage b), wäh-rend für die Verkehrslichttechnik (Aussen-beleuchtung, Kfz-Lichttechnik) eher nur dieAussage a) zutrifft. Technologisch basiertdie intelligente Steuerung und Regelungzum grossen Teil auf der Dimmung der far-bigen und weissen Leuchtdioden. Den klei-neren Teil macht die adaptive Änderung derLichtstärkeverteilung der Leuchten bezie-hungsweise der Leuchtengruppe aus.

3. Durch die intensive LED-Leuchtenent-wicklung in den letzten drei Jahren in derLeuchtenindustrie. Dieser Schritt ist einschwieriger Prozess, bei dem die meis-ten Leuchtenfirmen entlang der Wert-schöpfungskette von der LED-Auswahlüber die Elektronik, Optik, Thermik biszum Gehäusebau einen langwierigenLern- und Umdenkprozess durchlaufenmüssen. Dabei steht die Leuchte als Sys-tem im Vordergrund. Eine neue Zuliefer-industrie und neue industrielle Partner-schaften bilden sich. Die Bauelementeder Leuchte sollten einzeln optimiert sein(zum Beispiel LED mit hoher Lichtaus-beute oder Leiterplatte mit guter thermi-scher Leitfähigkeit). Dieser intensive Pro-zess findet zurzeit statt und wird nocheinige Jahre dauern.

Am Ende der dritten Etappe wird man LED-Leuchten mit sehr guter Lichtausbeute undfotometrisch sinnvolle Lichtstärkeverteilunghaben. Weitere Schritte werden dann durchLED-Bauelemente höherer Lichtausbeutegetragen. Die Verbesserungen der Optik, derElektronik und der Thermik mit dem Ziel,bessere Lichtausbeute zu erzielen, erfolgeneher nur noch in kleinen Schritten. Es istweit wichtiger, die Langzeitstabilität undWartungsfreundlichkeit der Leuchten durch

ie Entwicklung der heutigen LED-Leuchtentechnologie ist durch die fol-

genden Etappen gekennzeichnet:1. Durch die Entwicklung der LED-Bauele-

mente selbst, die Optimierung der Chip-struktur, der passenden Halbleitermateri-alien, der optischen Kleber für den Chip,die Bondtechnologie und die richtigeElektrodenanordnung.

2. Durch die Entwicklung neuer und Opti-mierung bekannter Leuchtstoffmateriali-en zur Konvertierung der blauen LED-Strahlung in längerwellige Spektralberei-che (grün, gelb, orange und rot emittie-rende Leuchtstoffe), um einerseits dieFarbqualität der Beleuchtung zu erhöhenund andererseits die Lichtausbeute unddie Langzeitstabilität zu verbessern. Diegenannten Schritte 1 und 2 finden aktuellbei LED-Herstellern und in der chemi-schen Industrie statt.

D

Dimmung von Hochleistung-LEDDer vorliegende Artikel beschreibt zunächst in einer knappen und übersichtlichen Form

die Anwendungen der intelligenten Steuerung und der Dimmung, um dann hauptsäch-

lich in weiteren Abschnitten die Dimmverfahren und die Änderungen der farb- und licht-

technischen Kenngrössen zu beschreiben. Diese Beschreibung beruht auf Messdaten

des Lichtlabors der TU Darmstadt.

NUTZEN, METHODEN UND LICHTTECHNISCHES VERHALTEN

AUTORDipl.-Ing. Stefan Brückner

Prof. Dr.-Ing. habil. Tran Quoc KhanhTechnische Universität Darmstadt,

Fachgebiet LichttechnikErstveröffentlichung in LICHT (D) 6/2011,

für Megalink gekürzt.

Bild 1: Die Pulsweitenmodulation PWM ermöglicht sehr lineares Dimmverhalten mit geringer Farbveränderung, während CCR einen Gewinn an Lichtausbeute im gedimmten Zustanderlaubt. Je nach Anwendungstyp wird man sich zwischen PWM und CCR entscheiden. Bei Lebensmittelgeschäften steht die Farbqualität im Vordergrund. (Bilder: Zumtobel)

Applikationen für die Dimmung der LED-Strah-lung. Unter Dimmung wird die Variation derHelligkeit der farbigen und weissen Strah-lung verstanden. Die Dimmung und derOberbegriff «intelligente Steuerung und Re-gelung» finden sowohl in der Innenraumbe-leuchtung als auch in der Verkehrslichttech-nik Anwendung.

Innenraumbeleuchtung. In Fluren, Büro- undAufenthaltsräumen wird die Lichtstärke jenach Anwesenheit von Personen und jenach Tageslichtniveau zeitlich und/oder lokalauf ein definiertes Mass gedimmt. Seit eini-gen Jahren wird auch über dynamischeLichtstrategien diskutiert, bei denen je nachUhrzeit, Jahreszeit, Tageslichtniveau und/oder je nach individuellen Bedürfnissen so-wohl Farborte/Farbtemperaturen als auchLichtstärken variiert werden. In Parkhäusernund U-Bahn-Stationen wird bisher mitLeuchtstofflampen rund um die Uhr be-leuchtet. Mit LED-Leuchten kann man jenach Lichtbedarf (Anwesenheit von Autos,Fussgängern, U-Bahn-Fahrgästen) zeitlichund wenn möglich lokal gedimmt werden.Leuchten in Fahrtrichtung eines Autos kön-nen eine hohe Intensität haben, währenddie Leuchten hinter dem Auto auf ein mo-derates Niveau gedimmt werden. Noch

zweckmässiger für ein einfahrendes Autoist es, wenn die Leuchten im Gebiet freierParkplätze hohe Intensität haben, währenddie anderen moderat gedimmt werden. Solassen sich freie Parkplätze schneller finden.Diese Überlegungen müssen sicherlichnoch erprobt werden.

Verkehrslichttechnik. In der Strassenbeleuch-tung können Lichtstärke und Lichtverteilungje nach Wetterlage (Nebel, Regen, nasseFahrbahn) und je nach Verkehrsdichte aufFahrbahn und Fussgängerzone sowie nachUhrzeit und Jahreszeit nach einem be-stimmten Algorithmus variiert werden. Inder nächsten Zukunft kann auch die LED-Strassenbeleuchtung mit der Verkehrssig-naltechnik (Ampeln) kommunizieren, um inZeiten ruhiger Verkehrslagen (lange Rotpha-se an Ampel oder Bahnübergang, allgemeinwenig Verkehrsdichte) die Strassenbeleuch-tung dimmen zu können.In der Kfz-Lichttechnik sind bisher für Licht-funktionen wie Tagfahrlicht oder Bremslichtin den internationalen Regelungen (ECE,SAE) feste Lichtstärkevorgaben gemachtworden, unabhängig von Uhrzeit, Wetterund Helligkeit der Umgebung. Zukünftigsollten die Lichtstärken dieser Kfz-Signa-leuchten anhand der entsprechenden �

Bild 2: Aktiv temperier-ter LED-Halter mitPeltierelement (TEC).

Bild 3: Gesamter Mess-aufbau mit LED-Halterund Ulbrichtkugel.

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Signale der im Auto eingebauten Sensorenvariiert werden. Momentan laufen einigeForschungsarbeiten darüber, unter welchenUmständen die Lichtstärke und deren Ver-teilungen vom Abblendlichtscheinwerfer si-tuationsabhängig variiert werden können.Die Parameter davon sind unter anderemder Abstand der Autos im Strassenverkehr,die relative Position der Autos unterschiedli-cher Fahrspuren zueinander und das Hellig-keitsniveau der stationären Strassenbe-leuchtung.

Übersicht über die Dimmverfahren. Um dieoben angesprochenen adaptiven und dyna-mischen Verfahren realisieren zu können,benötigt man Lichtquellen, die sich prob-lemlos dimmen lassen. Leuchtdioden sinddafür sehr gut geeignet.

In der Praxis haben sich zwei Verfahren eta-bliert, wie die vom Menschen wahrgenom-mene LED-Helligkeit variiert werden kann.

1. Pulsweitenmodulation(pulse width modulation, PWM)Die Leuchtdiode wird in schneller zeitlicherFolge ein- und ausgeschaltet. Aufgrund dersehr schnellen Ein- und Ausschaltzeiten vonLEDs (ns- bis μs-Bereich) folgt das abgege-bene Licht den Strompulsen direkt. Bei aus-reichend grossen Wiederholfrequenzen von100 Hz bis einigen Kilohertz, je nach Be-trachtungsbedingung, nimmt der Menscheinen zeitlichen Mittelwert wahr. Die emp-fundene Intensität entspricht dann demTastverhältnis (duty cycle, Einschaltzeit mul-tipliziert mit der Wiederholfrequenz) desPWM-Signals. Bei gleicher Ein- und Aus-schaltzeit (50 % Tastverhältins) entstehteine messbare Intensität von 50 %.

2. Stromdimmung(constant current reduction, CCR)Die Intensität des abgestrahlten LED-Lichtesist in guter Näherung proportional zumStrom, der durch die LED fliesst. Eine Hal-bierung des Betriebsstroms führt also nahe-zu zu einer Halbierung der Intensität. CCRbenötigt im Vergleich zum PWM-Betriebmehr Bauelemente in der LED-Ansteuerelek-tronik (das heisst, das Vorschaltgerät wirdgeringfügig teurer). Dafür ist die elektromag-netische Störabstrahlung geringer und es

entstehen keine Wahrnehmungsartefakte(Flimmern, Perlschnureffekt), die im PWM-Betrieb auftreten können. Für anspruchsvol-le Aufgaben, bei denen mehrere LEDs ne-beneinander sichtbar sind (zum BeispielTagfahrlicht-Bänder, LED-Heckleuchten)muss auf die Abstimmung der LEDs (gleicheIntensität und Farbe) bei allen Betriebsströ-men geachtet werden. Eventuell werdenmehrfach gebinnte LED notwendig, bei de-nen die LEDs bei mehreren Betriebsströmensortiert werden.

Eigene Experimente – Testaufbau und Mess-ergebnisse. Im Lichtlabor der TU Darmstadtwurden umfangreiche Messungen durchge-führt, deren Ergebnisse im folgenden Kapitelzusammengefasst sind. Es wurden weisseLED für den Einsatz als Auto-Tagfahrlicht

und für Strassenleuchten untersucht. Beson-deres Augenmerk liegt auf dem Verhaltenvon Lichtstromlinearität, Lichtausbeute undFarbtemperatur bei Dimmung mit PWM undCCR. Ausserdem werden rote LED für denEinsatz in Heckleuchten untersucht, auchhier liegt der Schwerpunkt auf dem Verhal-ten von Lichtintensität und -farbe bei PWM-und CCR-Dimmung. Zusätzlich werden Ex-emplarstreuungen betrachtet, um die Fragezu klären, ob ein mehrfaches Binning not-wendig ist.

Testaufbau. Für die vorgesehenen Messun-gen müssen folgende Bedingungen ge-schaffen werden, um vergleichbare Mess-bedingungen zu erhalten:• Alle LED müssen aktiv temperiert werden,• die LED werden thermisch eingeschwun-

gen vermessen, nicht nur kurz gepulst,um den Betriebsfall realistisch nachzubil-den,

• die elektrische Spannung muss direkt ander LED gemessen werden (Vierleiter-messung), sonst verfälschen Übergangs-widerstände an Kabeln und Steckverbin-dern stromabhängig die Spannungsmes-sung,

• die Lichtmessung erfolgt mit Ulbrichtku-gel und Spektroradiometer, um Licht-strom, spektrale Grössen und farbmetri-sche Grössen wie dominante Wellen-länge und Farbtemperatur bestimmen zukönnen.

Die LED wird auf eine Metallkernleiterplatte(MCPCB) aufgebracht und an einen Kühlkör-per (heat spreader) aus Kupfer geschraubt(Bild 2). Im Kühlkörper – direkt unter der LED– befindet sich ein Temperatursensor. Mit-hilfe eines leistungsstarken Peltierelementeskann nun die Temperatur am Sensor aufeinen konstanten Wert geregelt werden, un-abhängig von der thermischen Last (LED).Folgende Teile (Bild 3) bilden den Mess-aufbau:• LED-Stromversorgung (Keithley Source-

meter) mit Spannungsmessung in Vierlei-tertechnik

• Peltiercontroller (Thorlabs) zur Regelungder Kühlkörpertemperatur

• Ulbrichtkugel mit Spektroradiometer (Inst-rument Systems CAS140) am Detektor-ausgang der U-Kugel.

Alle drei Teile werden von PC gesteuert.Damit können an dem Messplatz automati-sierte Messprogramme mit mehreren Tem-peratur-Strom-Kombinationen abgefahrenwerden. Vor dem Start einer Spektrometer-messung wird dabei automatisch das ther-mische Einschwingen der LED abgewartet(Ist-Temperatur mindestens 15 Sekundenim Toleranzband Solltemperatur ±0,1 °C).

Ergebnisse für weisse LED. Es werden typi-sche weisse LEDs ausgesucht, die für denEinbau in Kfz-Frontscheinwerfer (Tagfahr-licht, Abblend-/Fernlicht), Strassenleuchtenund Standard-Innenraumleuchten geeignetsind. Drei verschiedene LED-Typen (Bild 4)werden gewählt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PWM fürsehr lineares Dimmverhalten mit geringer Farbver-änderung steht, während CCR einen Gewinn anLichtausbeute im gedimmten Zustand erlaubt. Jenach Anwendungstyp wird man sich zwischenPWM und CCR entscheiden• während für Kfz-Scheinwerfer ein lineares Dimm-

verhalten (PWM) einen grossen Pluspunkt bedeu-ten kann,

• kann für die Anwendungen wie Strassenbeleuch-tung oder industrielle Innenraumbeleuchtung auf-grund des Gewinns der Lichtausbeute die CCR-Methode die richtige Wahl sein.

Die Dimmungsmethoden können auch auf die Lang-zeitstabilität und Lebensdauer der LED-Bauelemen-te auswirken. Diese Überlegung beruht darauf,• dass bei der PWM-Methode die Dimmung durch

die Änderung der Pulsdauer pro Periode ermög-licht wird. Dort ist aber die Strompuls-Amplitudekonstant (zum Beispiel 350 mA oder 700 mA). DieStromdichte (Stromstärke pro Volumeneinheit desChips und Zeiteinheit) ist daher gross.

• Bei der CCR-Methode sinken die Stromstärke unddaher auch die Stromdichte. Die elektrische Be-lastung ist vergleichsweise kleiner gegenüber derPWM-Methode.

Die Wirkung auf die Langzeitstabilität und Lebens-dauer der LED muss noch durch langzeitige Experi-mente nachgewiesen werden.

Weisse LED – PWM oder CCR?

Bild 4: Untersuchte weisse LED-Typen: a) Osram APT; b) Lumileds Rebel; c) Osram Quint.

3c3b3a


Für den Einsatz als Tagfahrlicht kommen so-wohl Osram Advanced Power Topled (APT)LW G6SG (Bild 4a) als auch Lumileds RebelLXML-PWC1-0100 (Bild 4b) infrage. Die Re-bel-LEDs können ausserdem für die Stras-senleuchten und Innenraumleuchten einge-setzt werden. Von beiden LED-Typenwerden jeweils 10 Stück untersucht, ausge-wertet wird der Mittelwert der 10 Exempla-re. Die Osram APT werden dabei mit ihremNominalstrom von 120 mA betrieben, dieLumileds Rebel mit 350 mA. Für die auto-motive Abblend- oder Fernlichtfunktionkommen Osram Quint-LEDs (Bild 4c) infra-ge, von diesem Typ werden zwei Exempla-re beim Nominalstrom von 700 mA vermes-sen.Alle LEDs werden bei konstant 50 °C Kühl-körpertemperatur vermessen. Ausgewertetwird der Lichtstrom-Mittelwert aller Exemp-lare eines LED-Typs. Es zeigt sich, dass mitPWM-Dimmung eine sehr gute Linearitätdes Lichtstroms erreicht werden kann, eineDimmung zum Beispiel auf 13 % PWM-Tastverhältnis ergibt auch 13 % Lichtstrom(Bild 5).Die Lichtausbeute (Bild 6) gibt an, wie vielLichtstrom (Lumen, lm) aus einem Wattelektrischer Leistung erzeugt wird. Sie istabhängig von Temperatur und Betriebs-strom der LED. Entsprechend zeigt sicheine konstante Lichtausbeute im PWM-Be-trieb, denn hier wird die LED bei jederDimmstufe mit dem gleichen Strom (Strom-puls-Amplitude) betrieben, nur unterschied-lich lange eingeschaltet. Dagegen führenabnehmende Stromdichten bei der CCR-Dimmung zu einem Lichtausbeute-Gewinnim gedimmten Zustand. Je nach LED kanndieser Gewinn bis fast zu 100 % betragen,das heisst die Lichtausbeute kann sich ver-doppeln (Quint-LED auf 6 % dimmen) – fürviele Anwendungen ein überaus positiverEffekt der Stromdimmung.CCR-Dimmung verursacht bei allen dreiLED-Typen grössere Verschiebungen derähnlichsten Farbtemperatur (CCT) alsPWM-Dimmung (Bild 7). Zwar kann auchdie PWM-CCT-Verschiebung von 100–200 Kvom Auge im direkten Vergleich wahrge-nommen werden, doch deutlich weniger alsdie CCR-verursachte Veränderung (< 200 K).Ursache sind deutlichere Temperaturände-rungen in der LED bei CCR-Dimmung. Füreine lichttechnisch relevante Analyse mussman davon ausgehen, dass nur der Dimm-bereich von 100 % zu 13 %, eher sogar zwi-schen 100 % und 20 % für die meisten licht-technischen Anwendungen gewünschtwird, sodass sich die Farbtemperaturände-rung mit der CCR-Methode in einem tole-rierbaren Bereich bewegt. ■

Bild 5: Lichtstromlinearität weisser LEDs bei PWM- und CCR-Dimmung.

Bild 6: Lichtausbeute weisser LED bei PWM- und CCR-Dimmung.

Bild 6: Ähnlichste Farbtemperatur weisser LED bei PWM- und CCR-Dimmung.

Mehr Licht für weniger Geld. Experten habenvor Jahren abgeschätzt, dass im Jahr 2017eine Power-LED mit einem Lichtstrom von100 lm etwa 36 Rappen kosten wird. Neus-te Entwicklungen der LED-Technologie zei-gen, dass dieser Eckwert wesentlich frühererreicht wird als erwartet. Bereits heuteliegt der Preis für eine LED mit 100 lm beinur 1 Franken 20.Die neueste LED-Generation XLamp XB-Dvon Cree bietet 100 lm für bereits 66 Rap-pen. Mit ihrer Grösse von 2,45 x 2,45 x1,84 mm ist sie etwa 48 % kleiner als dieXLamp XP-Serie. Aufgrund des kleinen Ge-

schen 25000 bis weit über 50000 Stundenliegen kann. Häufige Ein- und Ausschaltzyk-len haben keinen negativen Einfluss auf dieLebensdauer wie bei Energiesparlampen,und es dauert auch nicht einige Sekunden,bis sie ihre volle Helligkeit erreicht haben.Die steigenden Energiepreise und die Ver-ordnung 245/2009 der Europäischen Kom-mission, welche die Rahmenbedingungenfür den Ausstieg aus den veralteten Be-leuchtungstechnologien festlegt, treiben dieLED-Beleuchtung weiter voran. Bis zumJahr 2020 soll sich der Einsatz von LED-ba-sierenden Leuchtmitteln verzehnfachen.

n den letzten Jahren haben sich Leuchtdi-oden zum Leuchtmittel der Zukunft entwi-

ckelt. Hochwertige LEDs sind bis zu zehn-mal energieeffizienter als Glühbirnen. Einweiterer Pluspunkt ist ihre extrem lange Le-bensdauer, die je nach Systemdesign zwi-

I

Es geht noch hellerNeben Helligkeit und Effizienz spielen bei der LED-Beleuchtung auch die Kosten eine

immer grössere Rolle. Mit einem Fertigungsprozess, der die Galliumnitrid-Technologie

(GaN) mit einem Siliziumkarbid (SiC)-Wafer kombiniert, können die Kosten pro Lumen

von weissen Power-LEDs halbiert werden. Studien zeigen, dass wenn die Kosten für

LED-Lampen halbiert werden, diese 6- bis 10-mal häufiger eingesetzt werden.

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LEDs ermöglichen neue und attraktive Beleuchtungskonzepte. (Bild: iStockphoto)

häuses können mehr LEDs pro Fläche platziert werden. Beispiels-weise lassen sich damit LED-Retrofit-Lampen realisieren, bei denenes auf einen hohen Lichtstrom ankommt und eine kompakteLeuchtquelle erforderlich ist. Cree entwickelt mit der in Kürze ver-fügbaren Serie XLamp XT-E eine weitere Power-LED-Familie mit148 lm/W, die eine Grösse von 3,45 x 3,45 x 2,36 mm aufweistund von den Abmessungen identisch zu den Serien XP-E und XP-Gist.Damit ist die XT-E Serie zu den meisten sekundären Optiken derXP-Familie kompatibel, was den optischen Designprozess be-schleunigt und Kosteneinsparungen für bestehende XP-Produkteschafft. Die XB-D LED liefert einen Lichtstrom von bis zu 130 lm beieiner Effizienz von 127 lm/W in kaltweiss mit einer Farbtemperaturvon 6000 K oder bis zu 107 lm und 105 lm/W in warmweiss mit3000 K. Alle Angaben gelten für einen Treiberstrom von 350 mAund eine Betriebstemperatur von 85°C. Der maximale Treiberstromliegt bei 1 A.

Siliziumkarbid-Wafer erhöhen die Effizienz. Im Mittelpunkt des Ferti-gungsprozesses der LEDs steht die Galliumnitrid-Technologie (GaN)in Kombination mit einem Siliziumkarbid (SiC)-Wafer. Die von Creepatentierten SiC-Wafer bieten mehrere Vorteile gegenüber dem bis-lang verwendeten Saphirsubstrat, da weniger Gitterversetzungenentstehen.Damit lässt sich eine höhere Effizienz der Leuchtdiode erreichen.Durch die vergrösserte Oberfläche der Chips können mehr Photo-nen den Die verlassen. Dank der aufeinander abgestimmten Bre-chungsindizes der beiden Materialien GaN und SiC lässt sich dieLichtausbeute weiter erhöhen. Die XB-D weist einen niedrigenWärmewiderstand von 6,5°C/W auf, die XT-E-Serie 5°C/W. Durchdie niedrigen Spannungswerte von kleiner als 3,0 V @ 350 mA bei85 °C lässt sich die Verlustleistung des gesamten Systems reduzie-ren. Das wirkt sich direkt auf das Kühlkonzept aus. Der Betrach-tungswinkel der Bauteile liegt bei 115°.

LEDs nach Farbort sortieren. Der komplexe Epitaxieprozess bei dermodernen LED-Herstellung ist immer noch Schwankungen unter-worfen, weshalb das Farbspektrum der Bauteile nicht identisch ist.Jedoch ist gerade bei weissen LEDs die Streuung durch leicht un-terschiedliche Farborte vom menschlichen Auge gut wahrnehmbar.Mit dem herstellerneutralen ANSI-Standard C78.377-2008 gibt eseine einheitliche Referenz, so dass LEDs unterschiedlicher Bauartzumindest in puncto Farbort vergleichbar sind. Um ein bestehendesSystem mit neuen LEDs zu ergänzen, muss genau das gleiche so-genannte Bin verbaut werden. Binning ist eine logistische Heraus-forderung und deshalb hat Cree für LED-Arrays die Easywhite-Tech-nologie entwickelt.Dabei werden die einzelnen Chips genau vermessen und Algorith-men zur Kombination unterschiedlicher LEDs genutzt, um entspre-chend genaue und reproduzierbar Zielfarborte zu erreichen. Für Ein-zel-LEDs kommt jedoch nur Binning in Frage. Eine Schwäche desVerfahrens war schon von Anfang an, dass die Hersteller die diver-sen Parameter der Leuchtdiode bei einer Referenztemperatur von25°C messen und spezifizieren. Da dieser Prüfvorgang am �

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Ende der LED-Fertigung nur wenige Millise-kunden dauert, tritt praktisch keine Eigener-wärmung auf und die Junction-Temperaturentspricht quasi der Raumtemperatur. Dasentspricht jedoch nicht der Praxis, da in denmeisten Anwendungen die LED längereZeit eingeschaltet oder gar im Dauerbetriebist.

LEDs bei Betriebstemperatur qualifizieren. Ausdiesem Grund spezifiziert und qualifiziertCree ihre LEDs nicht mehr bei Raumtempe-ratur, sondern bei Betriebstemperatur. Mitdem als «Hot Binning» genannten Verfah-ren werden Lichtstrom und Flussspannungwährend des Dauerbetriebs und nicht nurbeim Einschalten bestimmen. Zusätzlichwird der Farbort bei Betriebstemperatur ge-messen und die LED-Charge nach realenBedingungen charakterisiert. Der Kunde er-hält also Produkte, die bereits vom Herstel-ler so getestet wurden, dass sie seinenEinsatzanforderungen weitestgehend ent-sprechen.Als Vorreiter des Hot-Binning-Konzepts un-terzieht Cree die LEDs einem Hot Binningbei 85°C über den kompletten «Colour

Correlated Temperature»-Bereich (CCT) von2700 bis 10000 K und nicht nur bei warm-weissen CCTs. Das Hot Binning beziehtsich auf die Helligkeit, die Farbe und den

Spannungswert, um die Gewissheit zu ha-ben, dass die Werte der Spezifikation auchin der Anwendung realistisch sind. ■

Die Entwicklung von LEDs schreitet rasch voran. Im Labor werden bereits über 250 Lumen pro Watt erreicht. Eine Glühbirneerreicht nur 10 lm/W. (Bild: Cree)

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Lüfters in einem Desktop-PC technisch ge-sehen unproblematisch. Es gibt genügendPlatz in einem PC-Gehäuse und Wärme kannüber Abluft an die Büroumgebung abgege-ben werden. Die umgebende Raumtempera-tur wird durch den PC dann vernachlässigbargering erwärmt. Die negativen Punkte einesLüfters sind eventuell die Motor- und Strö-mungsgeräusche, der Luftstrom am Luftaus-lass sowie die erhöhte Stromaufnahme desGesamtgeräts. Es kann auch sein, das dasMarketing auf einer von aussen nicht er-kennbaren Lösung ohne Geräusche undLuftströme besteht.Eine Alternative zur aktiven Belüftung ist einKühlkörper, der auf die Wärmequelle zumBeispiel den Prozessorchip oder die LED auf-gebracht wird (Bild 2). Durch Wärmestrah-lung und Luftströmung im Gehäuseinneren(Konvektion) wird die Verlustwärme an dieUmgebung der Elektronik abgegeben. Jegrösser die Oberfläche eines Kühlkörpers ist,desto mehr Wärme kann an die Umge-bungsluft abgegeben werden. Die Farbe derKühlkörper spielt entgegen des weitverbrei-teten Irrglaubens keine nennenswerte Rollefür die Wärmestrahlung, da die Farbe nurden sichtbaren Bereich betrifft und Wärme-strahlung im IR-Bereich liegt. Wie wirkungs-voll ein Kühlkörper jedoch ist, hängt starkvon der Konvektion und der Temperatur �

3D-Modell erzeugt werden, in das die Haupt-wärmequellen platziert werden. Bereits nachwenigen Minuten ist eine erste Konzeptstu-die möglich und es können erste Simulatio-nen gestartet werden. Nach Angabe desMaterials mit seiner Wärmeleitfähigkeit lie-fert die Simulation bereits erste Ergebnisse.Diese lassen erkennen, ob thermische Prob-leme zu erwarten sind und ob Massnahmenzur Kühlung oder Wärmeabfuhr erforderlichsind oder ein ganz anderes Konzept verwen-det werden muss.Wenn der Designprozess begonnen hat,können die Simulationen durch den Importvon Daten aus den CAD-Systemen gegendie groben Konzeptmodelle ausgetauschtund verfeinert werden. Die kontinuierlicheKontrolle und Verfeinerung der Daten zeigtnach wenigen Minuten der Simulation an, obsich das Design thermisch in eine kritischeRichtung entwickelt. Entsprechend könnenMassnahmen getroffen werden, um dasthermische Verhalten zu optimieren. Je de-taillierter die Modelle sind, desto mehr Zeitbenötigen die komplexen Simulationen.

Kühlen, aber richtig. Welche Kühlungsmass-nahmen möglich oder ausreichend sind,hängt sehr stark von der Anwendung unddem Einsatzgebiet der elektronischen Bau-gruppe ab. So ist der Einsatz eines aktiven

ann macht eine Simulation des ther-mischen Verhaltens einer elektroni-

schen Schaltung Sinn? Meist wird die Fragenach thermischer Simulation gestellt, wenndas Kind bereits im Brunnen liegt. Ein De-sign wurde erstellt, und wenn der Prototypim Labor getestet wird, stellen die Entwick-ler fest, dass die Baugruppe zu warm wirdund nicht mehr in der Spezifikation ist. Dannwerden Bilder mit einer Wärmebildkameraaufgenommen, anhand derer ein nachträgli-ches Kühlungskonzept auf die Baugruppeaufgesetzt werden soll. Da mit einer solchenKamera nur Bilder von der Oberfläche ge-macht werden können, bleiben oft Ursacheund Wirkung unklar. Die nach dem vollende-ten Design möglichen Lösungen sind gege-benenfalls wirksam, jedoch nicht kosteneffi-zient. Daher kommt schnell die Frage auf,können die Bilder einer Wärmebildkameranicht auch zuvor simuliert werden? Dieswürde nicht nur die Kosten der vergeblichenPrototypen einsparen, sondern auch frühzei-tigeren Einfluss auf die Konstruktion ermögli-chen, um damit ein Kühlungskonzept mit indie Schaltung zu integrieren.

Wie simuliert man richtig? Die Empfehlung fürthermische Simulationen geht jedoch nocheinen Schritt weiter. Wenn Simulationstoolseingesetzt werden, kann dies bereits ganzam Anfang des Designprozesses erfolgen.Mit dem Simulationstool 6SigmaET zum Bei-spiel kann alles mit einer Handzeichnungüber die Geometrie (Bild 1) und einer erstenBauteil-Stückliste der Hauptverbraucher be-ginnen. Hierzu kann auf umfangreiche Biblio-theken von Materialien, Kühlungsbauteilen(zum Beispiel Lüfter oder Kühlkörper) undModellen zugegriffen werden. Auf Basis dergroben Geometrie kann mit wenig Aufwandein sehr stark vereinfachtes geometrisches

W

LEDs kalt stellenDurch die Integration von mehreren Anwendungen und die Reduktion des verfügbaren

Bauraums wird die Miniaturisierung vorangetrieben. Dies kann zu thermischen

Problemen führen, da die Leistungsdichte steigt und kleinere Baugruppen die Verlust-

wärme schwieriger abgeben können. Geeignete Kühlungskonzepte, die parallel zur

Entwicklung erarbeitet werden, sind der Garant für eine erfolgreiche Miniaturisierung.

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Bild 1: Hand-Skizze einer LED mit Reflektor und Gehäuse aus Kunststoff für eine erste Wärmesimulation. (Bilder: FlowCAD)


der Umgebungsluft ab. Die Strömungsge-schwindigkeit zwischen den Kühlrippen undum den Kühlkörper herum ist von den Luft-verwirbelungen abhängig, die durch die Geo-metrie des Gehäuses beeinflusst werden. Inder Simulation können schnell Anzahl, Formund Dicke von Kühlrippen variiert und so daslokale Klima um den Kühlkörper im 3D-Kon-text visualisiert werden. Komplexe Kühlprofi-le können über das weitverbreitete STL-Da-tenformat importiert werden.

Das Gehäuse wird zum Kühlkörper. Kommenweder Kühlkörper noch externe Lüfter in Fra-ge, so kann die Wärme an das Gehäuse abge-geben werden. Dabei müssen die Material-eigenschaften und die geometrische Form desGehäuses beachtet werden. Sind zu Beginnder Entwicklung die exakten 3D-Modelle desGehäuses nicht vorhanden, so kann mit einerstark vereinfachten selbst erstellten Geometriebegonnen werden, um Erkenntnisse für dasoptimale Design zu erlangen. 6SigmaET ver-fügt über einen 3D-Editor, mit dem sich verein-fachte Ersatzmodelle der Gehäusegeometrienschnell erzeugen lassen. Durch sukzessiveApproximation von verfeinerten 3D-Gehäusenund Schaltungsträgern können die Ergebnissewährend des Designzyklus fortwährendergänzt und verifiziert werden.Für die Wärmeübertragung sind die Über-gangswiderstände an den Befestigungs-punkten sowie die Wärmeleitfähigkeit desMaterials wichtig. Die Übergangswiderstän-

de lassen sich durch Wärmeleitpaste verbes-sern. Die Paste wird in der Simulation be-rücksichtigt. Die Form des Gehäuses ist fürdie Betrachtung der durch die erwärmte auf-steigende Luft wichtig, da so die Verwirbe-lungen vorhergesagt werden. Kommt es zuAbschattungen des Luftstroms an zu kühlen-den Bauteilen, so müssen Massnahmen zurLuftumleitung integriert werden oder Bautei-le an anderen Stellen auf der Leiterplatteplatziert werden.Wenn auch die Wärmeabgabe an ein Gehäu-se nicht infrage kommt, so kann die Wärme-energie von heissen Bauteilen auf die ge-samte Leiterplatte verteilt werden. So kannein lokal auftretender Temperatur-Hotspotentschärft werden, wenn genügend Kupfer-anteile in den Lagen um und unter dem Hot-spot vorhanden sind. Die gute Wärmeleitfä-higkeit von Kupfer verteilt dann die Energiegrossflächig in der Leiterplatte und die ganzeLeiterplatte kann als Kühlkörper agieren.

Wer sucht, der findet die optimal Kühlung. Umdie optimale Lösung des Wärmeproblems zufinden, ist es sinnvoll, verschiedene Küh-lungskonzepte auszuprobieren. Dabei wer-den in der Simulation gezielt einzelne Para-meter verändert. So lassen sich dieAuswirkungen von Änderungen frühzeitigbestimmen und wirkungsvolle und kosten-günstige Kühlungskonzepte entwickeln.In der Simulationssoftware 6SigmaET wer-den verschiedene Simulationsvarianten in

einem strukturellen Baum abgelegt, wobeieine Verästelung entsteht, wenn an der vor-herigen Version etwas geändert wurde. Solassen sich nicht nur die Ergebnisse vor odernach einer Veränderung, sondern unter-schiedliche Alternativen miteinander verglei-chen, die mehrere Unterschiede aufweisen.So lassen sich thermisch effektive Konzeptefinden und die kostengünstigste Variantevon vergleichbaren Ergebnissen weiter ver-folgen. Stellt sich durch Simulation heraus,dass das Kühlungskonzept bereits überdi-mensioniert ist, so können kontrolliert Mass-nahmen reduziert werden und so Material-kosten eingespart werden.Das Beispiel in Bild 3 zeigt eine LED, die oh-ne Kühlung im Dauerbetrieb immer zu heisswird. Das Gehäuse mit den Reflektoren undeine Kühlung durch die Leiterplatte sindzwingend erforderlich. Da die Form desGehäuses durch die Anordnung der Reflek-toren vorbestimmt ist, lassen sich nur dieMaterialstärke und die Wärmeleitfähigkeitdurch die Auswahl des richtigen Materialsbestimmen.Die Detailansicht in der Simulation ermög-licht auch Schnitte durch die Leiterplatteund die LED (Bild 4), sodass auch die inne-ren Verhältnisse untersucht werden kön-nen, die mit Wärmebildkameras nicht mög-lich sind. Schön zu erkennen sind diepartiellen Erwärmungen in der Leiterplatte,aber auch die erhöhte Temperatur der Um-gebungsluft durch die Wärmestrahlung. ■

Bild 3: Schnitt durch ein 3D-Gehäuse mit LED und thermografischer Einfärbung.

Bild 2: Simulation der Wärmeverteilung eines Chips ohne (links) und mit Kühlkörper (rechts).

Bild 4: Detaillierte Ansicht der LED auf der Leiterplatte mit Wärmestrahlung.

5.12 megalink 41 ANTRIEBE UND FLUIDIK

Rockwell Automation hat das Portfolio seiner Integrated-Architecture-Steuerungs-plattform für kleinere Applikationen deutlich erweitert: mit einer Familie von Com-pactLogix-Steuerungen, kompakten Kinetix-Servoantrieben, skalierbaren E/As, Pa-nelView Plus 6 Visualisierungs- sowie Vereinfachungs-Tools. Damit können dieVorteile der Integrated Architecture voll ausgeschöpft werden. Rockwell Automa-tion unterstützt mit den Midrange-Steuerungslösungen für kleinere ApplikationenMaschinenbauer dabei, Kosten und Komplexität ihrer Maschinen zu reduzierenund gleichzeitig wettbewerbsfähigere und skalierbare Lösungen bieten zu können.Die Endkunden können gleichzeitig auf eine gemeinsame Technologie standardi-sieren und damit das Risiko verringern, wichtiges Konstruktionsfachwissen fürSteuerungsplattformen zu verlieren, wenn es zu einem Personalwechsel kommt.

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42 megalink 5.12 I N M O TI O N / A N TR I E B E U N D F L U I D I K

können mit ein und demselben Grundge-stell praktisch alle heutigen Operationsme-thoden abgedeckt werden. Für die an-spruchsvolle Antriebstechnik arbeiteten dieMedizintechniker mit dem Motorenherstel-ler ebm-papst zusammen. Die Lösung fürdie Tischverstellung punktet durch grosseLaufruhe, Kraft und nicht zuletzt Zuverläs-sigkeit. Die Antriebe von ebm-papst erfüllenschon von Haus aus die hohen Anforderun-gen, die an medizinische Ausrüstung ge-stellt werden, beispielsweise bezüglich derelektromagnetischen Verträglichkeit (sieheKasten).

Intuitiv bedienbar und hochflexibel. KomplexeTechnik leistet immer nur das, was der be-dienende Mensch auch nutzen kann. Jederkennt das Problem von Handy oder Auto-bordcomputer: Möglich ist sehr vieles, aberman nutzt wegen der komplizierten Bedie-

die Ergonomie, Desinfektion, Zuverlässig-keit und die Einsetzbarkeit, nicht zuletzt ausKostengründen. Dies spiegelt sich auch inden Eigenschaften der elektromechani-schen Verstellsysteme wider. Unterschiedli-che, schnell wechselbare Module undgrosse Verstellbereiche sind deshalb unver-zichtbar.

Bewegung im Operationssaal. Auch in der Me-dizin gilt: Es gibt keine unmöglichen Auf-gaben, wenn das passende Werkzeug zurVerfügung steht. Um den immer ausgefalle-neren Forderungen der einzelnen Medizin-disziplinen entgegenzukommen und dabeigleichzeitig die Kosten im überschaubarenRahmen zu halten, entwickelte Trumpf denmodular aufgebauten und anpassungsfähi-gen OP-Tisch «TruSystem 7500» (Bild 1).Dank eines weiten Verstellbereichs undschnell auswechselbarer Aufbaumodule

elbst die modernste Chirurgie kommtnicht ohne einen OP-Tisch aus. Heutige

Operationsmethoden und der Einsatz hochentwickelter Medizintechnik stellen hoheAnsprüche an seine Funktionen sowie an

S

Per Tastendruck in die optimale LageModerne Automatisierungstechnik macht auch vor dem Krankenhaus nicht halt. Wie in

der Industrie ist auch hier die Symbiose aus Steuerelektronik und Aktorik der Schlüssel

zu leistungsfähigeren Geräten. Ein Beispiel dafür sind per CAN-Bus vernetzte, kompakte

Antriebssysteme als Herzstück moderner Operationstische.

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AUTORPhilipp Rauch, Vertrieb Antriebstechnik,

Medizin- und Labortechnik bei ebm-papst inSt. Georgen.

Andreas Zeiff, Redaktionsbüro Stutensee

Bild 1: Ob klein odergross, der OP-Tischpasst sich dem Opera-teur stufenlos an.

(Bilder: Trumpf)

I N M O TI O N / A N TR I E B E U N D F L U I D I K 5.12 megalink 43

nung nur einen Bruchteil davon. Um diesesProblem von vornherein zu minimieren,wird der OP-Tisch über eine intuitive Fern-bedienung für die Säule und Tischplatte perrobuste Folientastatur gesteuert. Alle Tisch-positionen können abgespeichert und wie-derholt abgerufen werden. Ein zusätzlicherTouchscreen erlaubt tischfremde Zusatz-funktionen, etwa für die Steuerung weitererGeräte im OP-Saal. Der mechanische Auf-bau orientiert sich an der menschlichenAnatomie. So ist die Tischplattensegmentie-rung auf die Körperform abgestimmt; abge-rundete zweifarbige Polster und ebenfallsfarblich abgesetzte Bedienelemente lassensich schnell erkennen und sind auch mitHandschuhen gut zu greifen. Die Softwareunterstützt komplexe Verstellabläufe undsteuert für fliessende Bewegungen mehre-re Antriebe gleichzeitig an.

Kompaktes Antriebsherz. Damit ein medizini-sches Gerät als effizient gelten kann, solltenur so viel Aufwand betrieben werden, wiefür die Funktion nötig ist. Hier bedeutet diessehr kompakte Masse bei Standfuss undTischsäule für gute Reinigung und maxima-le Beinfreiheit für den Operateur. Diese Pa-rameter wiederum beeinflussen die Bauartder eingesetzten Antriebe. Der modulareCharakter mit Wahl zwischen zwei, vieroder sechs motorisch angetriebenen Gelen-ken in der Tischplatte erfordert äusserstkompakte Antriebe, die es bisher so nichtgab. Dennoch müssen die Motoren leis-tungsfähig sein: Da die Patienten in Indust-riestaaten immer schwerer werden, ist derTisch für ein Patientengewicht von bis zu360 kg ausgelegt. Die Integration der elekt-

ronischen Steuerung samt CAN-Bus in allenMotoren spielt eine eher untergeordneteRolle für die Baugrösse. Der Vorteil einersolchen Buslösung liegt in der schnellenund effizienten Kommunikation mit der zen-tralen Steuerelektronik. Zudem kann dieSteuerelektronik des Tischs so mit anderenGeräten kommunizieren. Zusätzlich ist esmöglich, für jede Achse einen variablen Kol-lisionsschutz einzustellen.Um die Möglichkeiten der modernen Steue-rung gezielt in mechanische Bewegung um-zusetzen, erwiesen sich hochdynamischebürstenlose Innenläufer-Gleichstrommoto-ren als besonders geeignet. Das geringeMassenträgheitsmoment der Innenläuferermöglicht schnelles Beschleunigen undBremsen. Eine elektronische Kommutie-rung erlaubt präzise, ruckfreie Bewegungenund exakte Positionierung bei sehr hoherLebensdauer. Die sinuskommutierte Feld-ansteuerung verringert das Geräusch desAntriebs.

Modular zum optimalen Antrieb. Für die Ab-stimmung auf die jeweiligen Antriebsanfor-derungen nutzt das hier eingesetzte Kon-zept den modularen Aufbau der ECI-63-Antriebe von ebm-papst. Die dynamischenInnenläufer gibt es in unterschiedlichenLeistungsklassen (Motorlängen von 20 über40 bis 60mm ansteigend) und Motordurch-messern von 35 über 42 bis zu 63mm. Da-mit werden Leistungen von 10 bis über400 W dicht gestaffelt abgedeckt (Bild 3).Unterschiedliche Komponenten wie Getrie-be, Antriebsmotor, Sensorik oder Bremseund das Steuermodul lassen sich gezieltfür den jeweiligen Einsatzfall kombinieren,

ohne die jeweils anderen Module anpassenzu müssen. Das spart Entwicklungszeit und-kosten. In diesem Fall wurden neben derElektronik mit CAN-Bus-Anschluss in allenMotoren auch Absolutwertgeber integriert.So lassen sich Winkelpositionen nicht nurinnerhalb einer Umdrehung erfassen, son-dern auch über viele Umdrehungen hinweg.Das erhöht die Präzision der Tischeinstellun-gen und gewährleistet sie auf Dauer, selbstwenn die Versorgungsspannung einmalausfallen sollte. Alle Motoren erfüllen diestrengen Anforderungen an die medizini-sche Ausrüstung und werden nach der Fer-tigung zu 100 Prozent inline getestet. ■

Die Basis für den modularen OP-Tisch bilden flexi-bel konfigurierbare Antriebssysteme. Je nach Aus-stattung des Elektronikmoduls stehen für die Antrie-be integrierte Diagnosefunktionen, die Synchroni-sierung mehrerer Achsen, Sicherheit gegen Fehlerund ein Motorschutz gegen Überlast zur Verfügung.Auch der Einsatz von Bremsen für eine definierteLagehaltung, Drehzahl- und Positionsregelung so-wie die Sicherung relevanter Parameter und Datenper Flash und EEPROM ist mit dem Modulsystemschnell realisiert. Diese hohe Variabilität gilt auchfür die Sensorik, die breite Getriebepalette und dievielfältigen Motorenbaugrössen. Zusammengesetztergeben die Module einen kompakten, exakt auf dieAnwenderanforderungen abgestimmten Hochleis-tungsantrieb.

Module individuell zusammengesetzt

Bild 2: Der weite Einstellbereich erlaubt immer eine geeig-nete Lage des Patienten.

Bild 3: Familienbild der hochdynamischen bürstenlosenGleichstrommotoren mit Leistungen von 10 bis 400 W.

(Bild: ebm-papst)


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Jenny Science AG www.jennyscience.ch • •Jetter (Schweiz) AG www.jetterag.ch • • •Lenze Bachofen AG www.lenze-bachofen.ch • • • • • • • • • • • • •LTN Precision Products GmbH www.ltn.ch • • • • • • • •MAAGTECHNIC, Dätwyler Electronics www.maagtechnic.ch • • • • • •maxon motor ag www.maxonmotor.com • • • • • • •Minimotor SA Miniature Drive System www.faulhaber.com • • • • • • •Omni Ray AG www.omniray.ch • • • • • • • • • • • • • • •Panasonic Elektric Works Schweiz AG www.panasonic-electric-works.ch • • •Parkem AG www.parkem.ch • • • • • • • • • • • • • • • • • •Pilz Industrieelektronik GmbH www.pilz.ch •Regatron AG www.regatron.ch • • • • • • • • • •RINGSPANN AG www.ringspann.ch • • •Rockwell Automation AG www.rockwellautomation.ch • • • • • • • •Schneider-Electric (Schweiz) AG www.schneider-electric.ch • • • • • • • • • • • • •SERVAX Landert Motoren AG www.servax.com • • • • •Servotronic AG www.servotronic.ch • • • • •Siemens Schweiz AG www.siemens.ch/automation • • • • • • • • • • • • • • •SIGMATEK Schweiz AG www.sigmatek.ch • • • •

Marktübersicht Antriebstechnik

Asyn

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Antriebssteuerungen und -regelungen Antriebszubehör Sonstige Bermerkungen

• • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • •• • • •• • • • • • • • • • • • • • • • •

• • • • •• • • • • • • • • • • • Zubehör wie Bremsen, Resolver, Geber etc. sind in den Motoren integriert.

• • • • •• • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • •• • • • • • • • •

• • • • • • •• • • • • •• • • • • • •

• • • •• • • • •• • • • • • • • • • • Flüssigkeitsgekühlte Motoren, Permanentmagnetsynrchonmotoren

• • • Vibrationstechnik, Schwingfördertechnik

• • • • • • • • • Unterstützung bei der Auslegung von Antriebssystemen

• • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • Umfangreiche Motion Library

• • • • • •• • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • •• • • • • • • • •• • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • Kundenspezifische Entwicklungen von Umrichter und Servoregler

• • • • •• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • •

• •• • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • •

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Antriebs- und Regeltechnik


wandeln. Diese rein elektrische Technologieist im Gegensatz zu traditionellen Antriebenwartungsarm, energieeffizient und leise. Eswerden weder hydraulische noch pneumati-sche Zusatzaggregate benötigt, was denAufwand an Infrastruktur minimiert.

Standardkomponenten steuern und regeln mit50 μs Zykluszeit. Die Regelung und Steuerungeines mechanischen Prüfsystems mussvielschichtige Anforderungen erfüllen. Ne-ben einer präzisen und zuverlässigen Rege-lung ist für den sicheren Einsatz auch eineEchtzeit-Zustandsüberwachung erforderlich.Hierzu bedarf es einer entsprechendenschnellen und echtzeitfähigen Hardware-Plattform. Für das servo-elektrische Prüf-system der Thelkin AG kommt ein cRIO-System von National Instruments (Bild 3links) mit Embedded-Echtzeitprozessor undeinem Field Programmable Gate Array(FPGA) zum Einsatz. Die Bedienung und Vi-sualisierung läuft auf einem konventionellenRechner mit Windows-Betriebssystem(Bild 2). Beide Computer werden überEthernet miteinander synchronisiert.Das cRIO ist ein rekonfigurierbares Steuer-,Regel- und Erfassungssystem für Anwen-dungen, die eine hohe Leistungsfähigkeitund Zuverlässigkeit erfordern. Das System

den Teilen Läufer und Stator zusammen.Der Läufer wird von einem längs im Statorerzeugten bewegten Magnetfeld über dieFahrstrecke gezogen. Im Stator befindetsich neben den Motorwicklungen auch dieLagerung für den Läufer. Die Linearbewe-gung wird ohne Zwischenschaltung von Ge-trieben, Spindeln oder Riemen erzeugt, wassich positiv auf Stand- und Verschleissfes-tigkeit des Systems auswirkt. Als Binde-glied zwischen Steuerung und Antrieb dientein Verstärkermodul. Seine Aufgabe ist es,das Sollwertsignal der Steuerung in einLeistungssignal für den Linearmotor umzu-

rodukte, Komponenten und Materialienfür die Medizintechnik, Luft- und Raum-

fahrt oder Mikroelektronik müssen, bevorsie auf den Markt gebracht werden, unteranderem mechanische Tests durchlaufen.Unter Einhaltung von offiziellen oder inter-nen Normen und Prüfvorschriften werdendie mechanischen Produkt- und Materialprü-fungen auf sogenannten Universalprüfma-schinen (Bild 1) durchgeführt.Hohe Präzision und Dynamik sind hier ge-fordert. Gleichzeitig ist es ein wichtiges Zieljedes Prüflabors, den Gesamtaufwand derTestungen zu minimieren. Hierunter falleninsbesondere Wartung und Service, aberauch die Bereitstellung der notwendigen In-frastruktur. Traditionell wurden mechani-sche Prüfmaschinen hydraulisch oder pneu-matisch betrieben mit entsprechend hohenKosten für Ausrüstung und Instandhaltung.

Elektronik ersetzt Hydraulik und Pneumatik.Eine neue Generation von Prüfsystemen ba-siert auf servo-elektrischen Linearantrieben(Bild 3). Der Motor setzt sich aus den bei-

P

NANOMETER UND KILONEWTON – HOCHPRÄZISE REGELUNG VON LINEARMOTOREN

Testen bis es krachtViele Produkte durchlaufen vor der Marktzulassung aufwändige Prüf- und Zertifizie-

rungsprozesse. Ein Kernpunkt ist oft die mechanische Prüfung, bei der Material-

eigenschaften und Langlebigkeit untersucht werden. Dazu müssen definierte Kraft-

beziehungsweise Wegprofile mit hoher Präzision im Nanometerbereich auf die Probe

appliziert werden.

INFOSSotronik GmbH

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Bild 1:Mit Universalprüfsystemenwerden Produkte, Komponen-ten und Materialien präzisemechanisch untersucht.

(Bilder: Thelkin)


Bild 2: Die Bedienung und Visualisierung läuft auf einem konventionellen Rechner mit Windows-Betriebssystem.

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bietet eine offene Architektur bei gleichzei-tig kompakter Grösse und extrem hoher Ro-bustheit. Für die Steuerung des Lastrah-mens wurde der Vorteil der hohenLeistungsfähigkeit der rekonfigurierbarenI/O-FPGA-Technologie für die Regelaufga-ben in Anspruch genommen. Dank der ho-hen Taktrate (40 MHz) und dem zeitlich de-terministischen Verhalten des FPGAs (keinBetriebssystem) können die Regler miteinem sehr kleinen Jitter und einer tiefenZykluszeit (50 μs) ausgeführt werden.Als Resultat bietet das Prüfsystem einegenaue Kraft- und Wegregelung bei hoherDynamik (bis 5 m/s und 200 m/s2 bezie-hungsweise 20 g). Bei einer optionalenWegauflösung von 1 Nanometer (entsprichtetwa 1:100000 eines menschlichen Haares)lassen sich Prüfprofile (Rampe, Rechteck,Sinus) im Nanometerbereich abfahren.Gleichzeitig lassen sich Kräfte bis 5 kNerzeugen, sodass auch grössere Bauteilemechanisch geprüft werden können.

FPGAs ohne eine Zeile Code programmieren.Ein weiterer Vorteil beim Einsatz einescRIO-Systems liegt in der Programmie-rung. Die Benutzeroberfläche, das Pro-gramm auf dem Echtzeit-Controller und derCode auf dem FPGA-Chip werden mit dergleichen Entwicklungsumgebung erstellt(LabView). Für das Entwickeln des FPGA-Codes sind keine VHDL-Kenntnisse erfor-

derlich. Der Code der drei Zielsysteme istin einem einzigen Projekt organisiert. DieEntwicklungsumgebung stellt dabei ver-schiedene Kommunikationsmöglichkeitenzwischen den Systemen zur Verfügungund vereinfacht dadurch die Systeminteg-ration erheblich.LabView ist eine grafische Programmier-umgebung. Es werden intuitive grafischeSymbole eingesetzt und miteinander ver-bunden, sodass ein Flussdiagramm ent-steht (Bild 4). Es lassen sich anspruchsvol-le Mess-, Steuer- und Regelsystemeentwickeln. LabView bietet zahlreiche inte-grierte Bibliotheken für unterschiedlicheAnwendungen. Die LabView-Plattform hatsich über die Jahre zu einem Industriestan-dard entwickelt und kann mit verschiede-nen Ziel- und Betriebssystemen eingesetztwerden.

Faserverbundwerkstoffe sorgen für Stabilität.Für eine hochpräzise Regelung sind ent-sprechende konstruktive Massnahmen er-forderlich. Die Kraft übertragenden Elemen-te des Lastrahmens müssen, je nachFunktion, auf Steifigkeit und Gewicht hinoptimiert werden, um die Eigenfrequenzdes Systems zu erhöhen. Deshalb kommenmoderne Werkstoffe, insbesondere Faser-verbundwerkstoffe, zum Einsatz. Die Wahldieser Materialien kombiniert schwingungs-dämpfende Eigenschaften mit einer Mini-

mierung der möglichen Wärmeausdehnung.Das Gewicht für das Tischsystem bleibt imangemessenen Rahmen bei sehr hoher axi-aler und torsionaler Steifigkeit.Die Kombination der servo-elektrischen An-triebstechnologie mit einem steifen konst-ruktiven Aufbau führt bei der hier vorgestell-ten neuen Generation von Prüfsystemenzu einem breiten Leistungsspektrum. Dyna-mische Verfahrwege mit einer Auflösung imNanometerbereich können mit Kräften vonbis zu 5 kN appliziert werden (Bild 5). Damitöffnet sich ein weiter Einsatzbereich dermechanischen Bauteilprüfung – von derMikroelektronik über die Untersuchung vonMedizinprodukten bis hin zu der allgemei-nen Bauteil- und Materialprüfung. ■

Bild 4: Mit der grafischen Programmierumgebung LabViewlassen sich anspruchsvolle Mess-, Steuer- und Regelsyste-me entwickeln.

Bild 5: Sinusprofil eines Tests mit einer Amplitude von200 nm und Frequenz 1 Hz. Im Massstab der Grafik wäre einmenschliches Haar 16,5 m dick.

-150

-100

-50

0

50

100

150

0 1 2 3 4 5

Am

plitu

de [n

m]

Zeit [s]

Position Ist Position Soll


Bild 3: Das cRIO-System (links) steuert über einen Verstärker den Linearmotor.

Steuerung VerstärkerLinearmotor

Läufer

Stator


Applikationen in einer Steuerung zusam-men. Die einheitliche Programmierumge-bung erhöht die Produktivität in Design undEntwicklung. Als Bestandteil der IntegratedArchitecture von Rockwell Automation nut-zen sie dieselbe Konfigurations-, Netzwerk-und Visualisierungsumgebung wie die grös-seren Allen-Bradley ControlLogix-Systeme.

Dosen sicher verschliessen. Wenn es darumgeht, Dosen den Deckel aufzusetzen, ge-hört die Schweizer Ferrum AG zu den gros-sen der Branche. Über 90 Jahre Falzer-fahrung stecken in jedem produzierten Fer-rum-Verschliesser. Dosenverschliesser mitdem Endziel USA werden von Grund aufmit der integrierten Sicherheits- undStandardsteuerung Allen-Bradley CompactGuard-Logix von Rockwell Automation aus-gerüstet. «Die Zusammenarbeit zwischenRockwell Automation AG und Ferrum AG be-steht bereits seit mehr als zehn Jahren. Wirprofitieren dadurch vom Know-how vonRockwell Automation auf ihrem Heimmarkt.Das bietet uns die Chance, in neue Märktevorzudringen und die Geräte gleich in dergewünschten Norm herstellen zu können»,so Martin Schürmann, Abteilungsleiter Elek-tro, Ferrum AG. Derzeit bringt Ferrum in ei-nem Pilotprojekt die Allen-Bradley CompactGuardLogix L43S für integrierte Sicherheits-und Standardsteuerung zum Einsatz. DieseSteuerung von Rockwell Automation bringtintegrierte Sicherheitstechnik und Standard-

tapelbare und hitzebeständige Dosensind für die zuverlässige Versorgung mit

Lebensmitteln unabdingbar. Dosen werdenimmer beliebter. Gleichzeitig nimmt die Viel-falt bezüglich Grössen und Formen zu. DerTrend weg von Standarddosen, hin zumSpeziellen, welcher besonders in der Ge-tränkeindustrie stattfindet, erfordert die Her-stellung von flexiblen und leistungs-fähigen Maschinen. Schliesslich sollen proMaschine bis zu 2500 Dosen pro Minuteverschlossen werden. Neben einem hohenDurchsatz beim Verschliessen von Bier,Soft- und Energy-Drinks als auch Milchpul-ver, Ananas oder Chili müssen gleichzeitigdie strikten Anforderungen der Lebensmit-telindustrie eingehalten werden.

S

So kommt der Deckel auf die DoseDer schlechte Ruf der Dose gehört längst der Vergangenheit an. Mit einer Recyclingrate

von 100 Prozent schneidet die Dose deutlich besser ab als ihre direkten Konkurrenten PET

und Tetrapak. Daher verwundert es auch nicht, dass für die nächsten Jahre ein weltweites

Wachstum von mehreren Prozent pro Jahr erwartet wird. Maschinen, die bis zu 2500 Dosen

pro Minuten verschliessen, sorgen für den nötigen Dosen-Nachschub.

SKALIERBARE STEUERUNGSLÖSUNG VEREINFACHT UND BESCHLEUNIGT DIE TIME-TO-MARKET

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Bis zu 2500 Dosen pro Minute verschliesst eine einzelne Maschine. (Bilder: Rockwell)

Die Integrated Architecture ist so skalierbar, dass miteiner einzigen Steuerungs-Engine und einer einzigenEntwicklungsumgebung Maschinen verschiedener Grösseund Komplexität abgedeckt werden können.


Damit unterstützen sie Ferrum bei der kos-tensparenden Einbindung ihrer Maschinenoder Sicherheitsanwendungen in die fabrik-weite Leittechnik.

Skalierbare Steuerung wächst mit der Komple-xität mit. «Mit den Allen-Bradley CompactGuardLogix-Steuerungen können wir mitunseren mittelgrossen Anwendungen eineintegrierte Steuerungsarchitektur realisie-ren», verdeutlicht Schürmann. «Die Integra-ted Architecture ist so skalierbar, dass wirunsere Anwendungen mit einer einzigenSteuerungs-Engine und einer einzigen Ent-wicklungsumgebung entwerfen können, un-abhängig von Grösse und Komplexität. Zureinfachen Drehzahlsteuerung setzen wir dieFrequenzumrichter Allen-Bradley PowerFlex700 ein. Sie sind für uns auf dem neustenStand der Technik, kostengünstig und für

diese Anwendungen am besten geeignet.»Die Steuerungen unterstützen zudem dieAllen-Bradley CompactBlock Guard I/O-Mo-dule und die Allen-Bradley Point Guard I/O-Module für EtherNet/IP, was eine schnelleSystemkonfiguration und einen verbesser-ten Informationsaustausch erlaubt. Aus-gestattet mit einer 1oo2-Sicherheitsarchi-tektur sind die Allen-Bradley CompactGuardLogix-Steuerungen bis zum Safety In-tegrity Level 3 (SIL 3) beziehungsweise Per-formance Level e (PL e) bewertet; die

höchste Stufe für Maschinensicherheit.Werden sie zusammen mit der Program-miersoftware RSLogix 5000 v18 eingesetzt,können die Allen-Bradley Compact Guard-Logix-Steuerungen Add-On Instructions(AOIs) mit hoher Integrität nutzen und da-mit die Kommissionierung beschleunigen.AOIs kapseln den Code häufig benötigterRoutinen in fertig validierte Module, die sichleicht wiederverwenden lassen. Dies spartZeit und verringert die Wahrscheinlichkeitvon Programmierfehlern. ■

07. Juni 2012: Rockwell Automation, Aarau AG14. Juni 2012: Paul Klee Zentrum, Bern BE19. Juni 2012: Hotel Schwanen, Wil SG26. Juni 2012: Hotel La Croiseé, Boudevilliers NE28. Juni 2012: Rockwell Automation, Renens VDRegistration und Infos: www.rockwellautomation.ch

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50 Hz). Der Preis hierfür war jedoch, dassnun grosse, schwere Transformatoren imZug mitgeführt werden mussten. Heutegibt es historisch bedingt verschiedeneBahnstromsysteme, die sich häufig danachrichten, was zu Beginn der Elektrifizierungin dem jeweiligen Land beziehungsweiseder jeweiligen Region Stand der Technikwar.

Transformatoren schrumpfen lassen. Bei traditi-onellen lokomotivbespannten Zügen ist derschwere Transformator nicht unbedingt vonNachteil, denn er unterstützt die Haftungauf der Schiene. Die maximale Kraft, die ei-ne Lokomotive zum Ziehen der Waggonsaufwenden kann, ohne die Haftung auf denSchienen zu verlieren, wird durch das Ge-wicht der Lokomotive begrenzt. Im moder-nen Personenverkehr werden jedoch ver-stärkt Triebzüge eingesetzt, bei denen dieAntriebstechnik nicht allein in einer Loko-motive, sondern über die gesamte Längedes Zuges verteilt in den Passagierwagenuntergebracht ist. Durch die grössere Zahlvon Antriebsachsen spielt die Haftung alseinschränkender Faktor für die Beschleuni-gung des Zugs keine gewichtige Rolle mehr– das Gewicht und die Grösse des Transfor-mators stellen aber nach wie vor eine be-

speist werden konnte. Die niedrige Span-nung war jedoch mit hohen Leistungsver-lusten im Fahrdraht verbunden. Später redu-zierte man die Übertragungsverluste durchdie Verwendung von Einphasen-Wechsel-strom (AC, Alternating Current) mit höherenSpannungen (15 kV/16,7 Hz und 25 kV/

n den Anfangstagen der Eisenbahnelektrifi-zierung war Gleichstrom (DC, englisch für

Direct Current) die am häufigsten verwen-dete Energiequelle. Da die Spannung da-mals noch nicht an Bord der Lokomotivenheruntertransformiert werden konnte,musste der Strom vom Unterwerk mit einerniedrigen Spannung (zwischen 750 und3000 V) zum Zug übertragen werden, damiter direkt in die Traktionsmotoren einge-

I

Schrumpfkur für TransformatorenBei Leistungstransformatoren wird die Mindestgrösse weitgehend von den Gesetzen

der Physik bestimmt, da der Kern aufgrund des Magnetfelds eine gewisse Grösse be-

sitzen muss. Zum Glück kann der Kern umso kleiner sein, je höher die Frequenz ist. Die-

ses Prinzip, das bei Kleinleistungsgeräten wie Laptop-Netzteilen schon lange genutzt

wird, wird jetzt auch bei der Eisenbahn angewendet.

MITTELFREQUENZ-TRANSFORMATOR FÜR DIE EISENBAHN WIRD LEISTUNGSDICHTE AUF BIS ZU 0,75 KVA/KG STEIGERN

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AUTORMax Claessens

ABB Power Products, TransformersDražen Dujic und Francisco Canales

ABB Corporate ResearchJürgen K. Steinke

ABB Power ElectronicsPhilippe Stefanutti und Christian Vetterli

ABB Sécheron SA

Bild 1: Die SBB-Rangierlokomotive Ee 933 ist Testträger für den Mittelfrequenz-Transformator PETT von ABB. (Bilder: ABB)

Bild 2:Stromwandlung ineinem modernenWechselstromzug.

AC-Fahrdraht (15 kV, 16,7 Hz / 25 kV, 50 Hz)

Schiene (Erde)

Niederfrequenz-Haupttransformator

NFT

1

Hauptumrichter

DC-Zwischenkreis

Traktionsmotor

M

3

3


deutende Einschränkung für die Konstruk-teure von Schienenfahrzeugen dar.Ein idealer Zug würde das niedrige Gewichtund den geringen Platzbedarf der Ausrüs-tung von Gleichstromzügen mit den gerin-gen Übertragungsverlusten der Hochspan-nungs-Wechselstromtechnik kombinieren.Im Wesentlichen besteht die Herausforde-rung also darin, das Gewicht des Transfor-mators zu reduzieren.Leider sind die Grösse und das Gewicht ei-nes Transformators den Gesetzen der Phy-sik unterworfen. Die minimale Grösse einesTransformators wird dabei unter anderemdurch die Frequenz und die Nennleistungbestimmt, wobei niedrigere Frequenzengrössere Transformatoren erfordern. EinTransformator für höhere Frequenzen er-möglicht Einsparungen sowohl beim Ge-wicht als auch beim Platzbedarf. Dies istder Ansatz des leistungselektronischen

Traktionstransformators (Power ElectronicTraction Transformer, PETT) von ABB.

Wie die Kraft des Stromes zum Rad kommt.Bild 2 zeigt die Stromwandlung in einem mo-dernen Wechselstromzug. Der Strom ausdem AC-Fahrdraht (Oberleitung) fliesst durchdie Primärwicklungen eines Niederfrequenz-Transformators (NFT) zur Schiene (die alsRückleitungspfad fungiert). Die abgesenkteSpannung an den Sekundärwicklungen desTransformators wird in einen Vierquadranten-steller gespeist, der die DC-Zwischenkreis-spannung bereitstellt. Diese wird schliesslichvon einem Wechselrichter in Wechselstrommit variabler Frequenz und variabler Spannungfür die Traktionsmotoren umgewandelt. Hilfs-betriebe können ebenfalls vom DC-Zwischen-kreis gespeist werden.Beim Mittelfrequenz-Transformator (MFT)muss ein Frequenzumrichter vor den Trans-

formator geschaltet werden (Bild 3). Auf derSekundärseite des Transformators wandeltein Gleichrichter die Spannung in die DC-Zwischenkreisspannung um.Eine der grossen Herausforderungen dieserTopologie besteht darin, dass auf der Hoch-spannungsseite ein Umrichter erforderlichist. Da aktuelle Leistungshalbleiter nicht inder Lage sind, die in AC-Bahnstromnetzenverwendeten Spannungen zu sperren, wirdeine Reihenschaltung benötigt. Statt einermassenhaften Reihenschaltung von Halblei-tern verwendet die von ABB entwickelteLösung eine Kaskadenschaltung von Um-richtermodulen auf der Hochspannungssei-te, wobei die Ausgänge auf der DC-Seiteparallel geschaltet sind. Durch diese Topolo-gie ist die Lösung skalierbar und bietetMöglichkeiten für eine redundante Ausfüh-rung («M von N»-Prinzip).Bevor der Wechselstrom aus dem Fahr-draht das erste Umrichtermodul erreicht,fliesst er durch eine Filterdrossel. JedesModul des Umrichters besteht aus einer ak-tiven Einspeiseeinheit (Active Front End,AFE) und einem DC/DC-Umrichterblock(Bild 4). Der AFE-Block ist im Wesentlicheneine H-Brücke, die das Laden der Zwischen-kreiskondensatoren reguliert. Mit dieser To-pologie ist auch eine aktive Leistungsfaktor-regelung möglich. Ein weiterer Vorteil derKaskadentopologie besteht darin, dass je-des Modul unabhängig geschaltet werdenkann. Dies ermöglicht eine Verschachtelungder Schaltmuster der H-Brücken.Bei einer gleichmässigen Verschachtelung(das heisst um 360°/N versetzt, wobei Nder Anzahl der Stufen entspricht) ist auf derNetzseite des Umrichters eine scheinbare(äquivalente) Schaltfrequenz zu beobachten,die 2N-mal höher ist als die tatsächlichenSchaltfrequenzen der einzelnen H-Brücken.Diese hohe Scheinschaltfrequenz (verbun-den mit der höheren Zahl von Spannungs-zwischenstufen) führt zu einer geringerenharmonischen Verzerrung, als sie mit her-kömmlichen Traktionsumrichtern möglichist, sodass die Filteranforderungen am Ein-gang reduziert werden.

Schaltverluste minimieren. Mittelfrequenz-Transformatoren erfüllen drei Hauptaufga-ben. Zunächst sorgen sie für eine galvani-sche Trennung der netzseitigen Hoch-spannung und der mit der Last verbunde-nen Niederspannungsseite. Ihre zweite Auf-gabe ist die Bereitstellung einer geeignetenSpannungsanpassung zwischen der DC-Lastspannung von 1,5 kV und der DC-Zwi-schenkreisspannung im Eingangsmodul von3,6 kV. Und drittens sollen sie ein weichesSchalten der IGBT-Module (Insulated-GateBipolar Transistor, siehe auch Megalink4/2012) in den LLC-Resonanzkreisen �

Bild 3: Stromwandlung mit einem Mittelfrequenz-Transformator.

AC-Fahrdraht (15 kV, 16,7 Hz / 25 kV, 50 Hz)

Schiene (Erde)

Mittelfrequenz-Transformator

MFT

1

HS-DC-Zwischenkreis NS-DC-Zwischenkreis

Traktionsmotor

M3

3

Bild 4: Mittelfrequenz-Transformator mit Umrichtermodulen in Kaskadenschaltung auf der Primärseite und parallel ge-schalteten Ausgängen auf der Sekundärseite.

Schiene

Fahrdraht

Zelle 2

Zelle 1

Zelle N

DC / DC: IGBT 6,5 kV, 400 A AC / DC: IGBT 3,3 kV, 800 A


(siehe unten) unterstützen. Da die dielektri-schen Herausforderungen mit der Reduzie-rung der Gesamtgrösse steigen, muss die-ser Aspekt sorgfältig untersucht werden. Imderzeitigen PETT-Demonstrator teilen sichalle neun Transformatoren ebenso wie dieNetzdrossel und der Vorladekreis denselbenölgefüllten Kessel (Bild 5).Jeder der neun Mittelfrequenz-Transforma-toren ist Teil des entsprechenden DC/DC-Umrichters. Durch Nutzung der Streu- undMagnetisierungsinduktivitäten des Transfor-mators und der Kondensatoren des exter-nen Stromkreises entsteht ein LLC-Reso-nanzkreis. Zu den Vorteilen eines LLC-Kreises gehören:•ein grosser Ausgangsregelbereich,•Senkung der Schaltverluste auf der Primär-

seite durch spannungsloses Schalten (Ze-ro Voltage Switching, ZVS) über den ge-samten Lastbereich hinweg,

•bauartbedingter niedriger Abschaltstrom(kein echtes stromloses Schalten (ZeroCurrent Switching, ZCS),

•Geringe Spannungsbelastung und ZCS amsekundärseitigen Diodengleichrichter,

•lastunabhängiger Betrieb bei Resonanzfre-quenz.

Da ein LLC-Kreis auf dem Resonanzprinzipbasiert, kann die Veränderung der Schaltfre-quenz zur Regelung der Ausgangsspannunggenutzt werden. Im derzeitigen PETT-Sys-tem wird dies jedoch nicht genutzt. Statt-dessen wird der LLC-Resonanzumrichterrückkopplungsfrei mit einer festen Schalt-frequenz von 1,75 kHz betrieben, die unter-halb der Resonanzfrequenz liegt.Die Regelungsvorgaben können wie folgtzusammengefasst werden:•Erhaltung eines sinusförmigen Eingangs-

stroms•Nahezu Leistungsfaktor eins•Konstante durchschnittliche DC-Zwischen-

kreisspannung

•Abschottung gegen NetzoberschwingungenRealisiert ist die Regelung mit dem AC800PEC-Controller von ABB.

Harter Test im Alltagsbetrieb. Dank einer lang-jährigen Partnerschaft zwischen den SBBund ABB wird derzeit eine PETT-Piloteinheitauf einer Rangierlokomotive vom Typ Ee933 (Bild 1) getestet. Anfang 2008 begannABB mit den umfangreichen Forschungs-und Engineeringarbeiten an den Teilsyste-men. Im Frühjahr 2011 wurde der PETT-De-monstrator fertiggestellt und umfassendenelektrischen Prüfungen im Labor unterzo-gen, bevor die Piloteinheit in Betrieb ge-nommen wurde. Der vorhandene Traktions-transformator und der GTO-Gleichrichterder Ee 933 wurden entfernt, um Platz fürden PETT zu schaffen. Ausserdem mussteneinige mechanische Komponenten undelektronische Schnittstellen angepasst wer-den.Die Lokomotive wird im Bahnstromnetz mit15 kV/16,7 Hz betrieben. Die Piloteinheitwurde Mitte 2011 fertiggestellt und Endedes Jahres vom Schweizerischen Bundes-amt für Verkehr (BAV) zugelassen. Im Feb-ruar 2012 nahm die Lokomotive im BahnhofGenf Cornavin den Rangierbetrieb auf.Der PETT (Bild 6) verfügt über neun Modulein Kaskadenschaltung, von denen allerdings

nur acht für den Betrieb notwendig sind(das neunte steht als Redundanz zur Verfü-gung). Die Einheit hat eine Nennleistungvon 1,2 MW und kann kurzzeitig eine Spit-zenleistung von 1,8 MW liefern. Die DC-Ausgangsspannung beträgt 1,5 kV. Das Ge-samtgewicht einschliesslich Kühlung liegtbei 4500 kg. Vergleicht man dies mit Trakti-onstransformatoren gleicher Nennleistung,muss berücksichtigt werden, dass der PETTnicht nur den eigentlichen Transformator,sondern auch den Niederspannungs-Gleich-richter ersetzt (vergleiche Bild 2 und Bild 3).Das Hauptziel der Piloteinheit besteht darin,die Praktikabilität der Technologie zu unter-suchen. Ein weiterer Aspekt war die Ge-wichtsoptimierung. Die Leistungsdichteheutiger Kombinationen aus Transformatorund Gleichrichter liegt im Bereich von 0,2bis 0,35 kVA/kg. Die zukünftige Generationdes PETT, die zurzeit entwickelt wird, sollmit 0,5 bis 0,75 kVA/kg deutlich darüber lie-gen und gleichzeitig 20–30 % kleiner sein.Weitere Vorteile sind:•Steigerung des Wirkungsgrads vom AC-

Eingang bis zum DC-Ausgang von bisher88–90 % auf über 95 % (Der durchschnitt-liche Wirkungsgrad heutiger eigenständi-ger Traktionstransformatoren für 15 kV/16,7 Hz liegt bei 90–92 %.)

•Verbesserte EMV und reduzierte Ober-schwingungen

•Geringere GeräuschemissionenAlle diese Faktoren sind ideale Vorausset-zungen für das erklärte Ziel des PETT, einekleine, leichte und dennoch leistungsfähigeUmrichterlösung zu bieten, die sich prob-lemlos in die Züge von morgen integrierenlässt und in unmittelbarer Nähe zu den Pas-sagieren betrieben werden kann.Auch wenn der hier beschriebene PETT ineiner Rangierlokomotive installiert ist, liegtsein wahres Potenzial im Einsatz in Triebzü-gen für den Personenverkehr wie Nahver-kehrs- oder Hochgeschwindigkeitszügen.Dank seiner kompakten Abmessungenkann der PETT leicht unter dem Wagenbo-den oder auf dem Zugdach untergebrachtwerden, wodurch mehr Platz für die Passa-giere zur Verfügung steht und der Energie-verbrauch des Zugs sinkt. ■

Bild 6:Der Mittelfrequenz-Transformator PETT miteiner Nennleistung von1,2 MW wiegt inklusiveKühlung 4,5 Tonnen.

Bild 5: Der Transformatorkessel (links) und der Mittelfrequenz-Transformator.

Ein wesentlicher Vorteil dabei ist, dass die-se Sicherheitsfunktionen bereits ab Werkzertifiziert sind. Die sicherheitstechnischeAbnahme der Maschine beziehungsweiseAnlage wird dadurch entscheidend verein-facht, im Systemverbund mit sicherheits-gerichteten Steuerungen kann sie sogar zueinem guten Teil automatisiert werden. Seit2007 ist das Profidrive-Profil in der IEC61800-7 genormt (siehe Kasten).

Sicherheitsgerichtete Kommunikation per Stan-dardbus. Mit antriebbasierten Sicherheits-funktionen ist die vollständige Integrationder Sicherheitsfunktionalität in die Standard-automatisierung möglich. Voraussetzungdafür ist, dass die sicherheitsgerichtete �

tionen wie Safe Torque Off (STO) mit siche-rer Bremsenansteuerung (SBC) bereits ein-gebaut. Zunehmend stehen Antriebe mitfortgeschrittenen integrierten Sicherheits-funktionen wie Safe Operating Stop (SOS),Safely-limited Speed (SLS) und Safe SpeedMonitor (SSM) zur Verfügung. Sie vereinfa-chen die Bereitstellung innovativer, Produk-tivität steigernder Einricht- und Rüstfunk-tionen sehr.

eben dem Absichern von Mensch, Ma-schine und Werkstück gegen Gefah-

ren, Unfälle und Beschädigung bekommtdas Thema «Safety» zunehmende Bedeu-tung bei der effizienteren Gestaltung vonArbeitsabläufen. Dies beginnt damit, dassmit moderner, systemintegrierter Sicher-heitstechnik häufig ohne Sicherheitsverlustauf mechanische Absperrungen verzichtetwerden kann – wodurch viele Arbeitsab-läufe optimiert werden können.Wo bisher die externe Überwachung derAntriebe nötig war – die es zusätzlich zumAntriebssystem aufzubauen und zu zertifi-zieren galt –, haben moderne Antriebssyste-me zumindest elementare Sicherheitsfunk-

N

Auf der sicheren SeiteMaschinensicherheit und Antriebstechnik sind untrennbar miteinander verbunden, denn

fast jede Gefahr bringende Bewegung wird direkt oder indirekt von einem elektrischen

Antrieb ausgelöst. Das Sicherheitsprofil Profidrive deckt alle industriell relevanten

Anwendungsfelder drehzahlveränderlicher Antriebe ab – unabhängig vom Kommuni-

kationsmedium.

INTEGRATION DER FUNKTIONALEN SICHERHEIT IN DIE ANTRIEBSTECHNIK

Die neue Maschinenrichtlinie schreibt nicht mehr vor, wie man eine Maschine sicher macht, sondern wieman den Nachweis einer sicheren Maschine erbringen kann. Dies öffnet die Möglichkeit zu einer ganz neuenArt der Zusammenarbeit zwischen Roboter und Menschen: Wenn die Maschine sicher konstruiert wurde, istes nicht mehr notwendig, diese hinter Gitter zu sperren und für den Menschen unzugänglich zu halten. Einsicherer Roboter als Vertreter der Maschine kann sehr wohl im direkten Kontakt mit Menschen arbeiten.Die ITG-Fachtagung «Sichere Mensch-Maschinen-Interaktion» zeigt auf, welche Technologien heute schonverfügbar sind und angewendet werden – für eine effiziente Zusammenarbeit zwischen dem Roboter, derMaschine und dem Bediener, dem Menschen.Eine Ausstellung füllt das Rahmenprogramm zur Tagung und bietet Produkte zum Anfassen. Die Ausstellersind: Bachofen, Beckhoff, Kuka, KW-Software, Pilz, QSS Quality Systems, Sigmatek, Wago.Die Tagung richtet sich an Integratoren, Maschinenbauer, Anlageplaner und Betreiber in der Fertigungs-industrie.

Datum und Ort: 20. Juni 2012, HSR Rapperswil SGZeit: 8.30–16.15 UhrKosten: ab CHF 300.–Anmeldung und Infos: Electrosuisse, 8320 Fehraltorf, Tel. 044 956 11 83, [email protected] www.electrosuisse.ch/itg → Kommende Tagungen

Fachtagung «Sichere Mensch-Maschinen-Interaktion»

Bild 2: Das Antriebsprofil Profidrive hält einen Kommunika-tionskanal für sicherheitsgerichteten Datenaustausch perProfisafe-Protokoll bereit und unterstützt damit die Nutzungantriebsbasierter Sicherheitsfunktionen.

Bild 1: Das Sicherheitsprofil Profidrive schützt Mensch und Maschine – unabhängig vom Kommunikationsmedium.(Bilder: Profibus & Profinet International)


INFOSBerner Fachhochschule

Profibus & Profinet Kompetenzzentrum3400 Burgdorfwww.ti.bfh.ch

www.profibus.ch

AUTORProf. Max Felser

nach Unterlagen des Vorsitzenden der ArbeitsgruppeC3/PG3 Profidrive and Encoder von

Profibus & Profinet International, Dr. Andreas Uhl

Kommunikation über die Standard-Kommu-nikationswege der Automatisierung erfolgt.Unter Profibus und Profinet gibt es dazu dasProfisafe-Protokoll. Es gewährleistet einenim strengen Sinne sicheren Datenaustauschzwischen allen sicherheitsgerichteten Kom-ponenten der Automatisierung – über denStandardbus.Auch im Profidrive-Protokoll ist ein geson-derter Kommunikationskanal für Profisafe-Telegramme vorgesehen (Bild 2). Von derAbfrage fehlersicherer Eingänge am An-triebsgerät bis hin zum Aktivieren komple-xer antriebsautarker Sicherheitsfunktionenkönnen hierüber alle sicherheitsgerichtetenAntriebsfunktionen angesprochen und über-wacht werden – ohne dass dazu im Anwen-derprogramm zusätzliche Vorkehrungengetroffen werden müssen. So ergibt sichsoftwareseitig eine deutlich verbesserteFlexibilität, die für situationsgerecht diffe-renzierte Sicherheitsreaktionen genutztwerden kann und das Umsetzen kunden-spezifischer Forderungen an die Maschinen-sicherheit wesentlich vereinfacht.Gegenüber getrennt geführten sicherheits-gerichteten Signalen vereinfacht der Einsatzvon Profisafe sowohl die Systemstruktur alsauch die Verdrahtung sehr. Elektromechani-sche Schaltelemente für Sicherheitsfunktio-nen entfallen – wodurch sich auch der ge-samte Aufwand für Verdrahtung undPrüfung der Verkabelung entscheidendreduziert.

Koordinierte Sicherheitsreaktion im Achsver-band. Bei Verbänden koordiniert betriebenerAchsen, wie sie unter anderem für Motion-Control-Applikationen und Werkzeugma-schinen typisch sind, ist es wünschens-wert, die Synchronbeziehungen zwischenden Achsen auch bei einer Sicherheitsreak-tion zu erhalten. Das Auslösen einer Sicher-heitsfunktion im Antrieb wirkt auf die Bewe-gungsführung der Antriebssteuerung zurück

(Bild 3). In Abhängigkeit von der jeweilsaktiven Safety-Funktion und der Phase derSicherheitsreaktion muss die Bewegungs-führung das Abbremsen beziehungsweiseStillsetzen des Achsverbandes koordinieren– oder (bei antriebsautarken Bewegungen)den Nachführbetrieb aktivieren.Die Bewegungsführung und andere nicht-sicherheitsgerichtete Teile des Anwender-programms laufen jedoch in vielen Automati-sierungen auf einer Standard-CPU, nicht aufeiner fehlersicheren CPU ab (Bild 4). ZumErhalt der Achsbeziehungen ist es darum nö-tig, neben der fehlersicheren Steuerung undden Antrieben auch die Standard-Steuerungin die Kommunikation zur Sicherheitsreakti-on einzubeziehen. Dies ist bei der Definitionder antriebsbasierten Sicherheitsfunktionenim Profidrive-Profil berücksichtigt.

Befehle sicher übertragen. Ein Profidrive-An-trieb ohne Sicherheitsfunktionen verfügtüber einen Standard-Kommunikationskanalzwischen Antrieb und Antriebssteuerung,zum Beispiel einer Motion-Control-CPU.Über diesen Kommunikationskanal startetdie Steuerung den Antrieb und gibt Sollwer-te für Drehzahl oder Lage vor (Bild 4). Diehierfür notwendigen Prozessdaten sind alsProfidrive-Signale definiert. Die Signale einerAchse bilden ein Profidrive-Telegramm.Verfügt der Antrieb zusätzlich über Sicher-heitsfunktionen, ist im Antrieb ein «DriveSafety Process» präsent, der in sichererTechnik ausgeführt ist. Zur Ansteuerung derantriebsbasierten Sicherheitsfunktionenüber das Bus-Interface bauen Profisafe-kompatible Antriebe einen gesichertenKommunikationskanal zur übergeordnetenfehlersicher ausgeführten Sicherheitssteue-rung (F-Steuerung) auf (Bild 4). Unter Profi-bus ist dies ein zusätzlicher Kommunika-tions-Slot, in Profinet-Umgebungen einzusätzlicher Subslot je Achse. Genutzt wirdhierbei das Telegramm 30 des Profidrive-

Profils. Über die Signale S_STW1 undS_ZSW1 ermöglicht es die An- und Abwahlvon Safety-Funktionen des Antriebs sowiederen Diagnose.Die – nicht zwingend fehlersicher ausgelegte– CPU, welche die Antriebssteuerung bezie-hungsweise Bewegungsführung zur Aufga-be hat, wird mit dem Statuswort S_ZSW1Büber die Anwahl und den aktuellen Status ei-ner Sicherheitsreaktion informiert – und kannentsprechend reagieren. Da das StatuswortS_ZSW1B gegenüber dem (Standard)-An-wenderprogramm aus sicherheitstechni-scher Sicht lediglich informative Funktionhat, genügt es, dass der Antrieb es über ei-nen Standard-Kommunikationskanal an dieAntriebssteuerung weiterleitet (Bild 4).

Auch in Zukunft sicher. Profidrive deckt denAnwendungsbereich «Safety» konsequentab. Hierdurch fördert und erleichtert Profi-drive die Anwendung antriebsintegrierterSicherheitsfunktionen. Dabei bietet es so-wohl Herstellern als auch Anwendern dreh-zahlveränderlicher Antriebe einen genorm-ten Rahmen für ihre Applikationen, Produkteund Anwendungen.Mit der Unterstützung von Profisafe, an-triebsintegrierten Sicherheitsfunktionen undder für Anwenderprogramme transparentenAbbildung des Profils auf Profibus und Profi-net (Mapping) erfüllt das Profidrive-Profilalle aktuellen Anforderungen an ein leis-tungsfähiges Antriebsprofil. Durch seine zu-kunftsgerichtete Modellstruktur und diebreite Akzeptanz am Markt ist das Profidri-ve-Profil auch für zukünftige Entwicklungengerüstet. Dies umfasst die zusätzlicheBerücksichtigung neuer antriebsbasierterSicherheitsfunktionen als auch weitere Per-formance-Steigerungen bei den Kommuni-kationsmedien, insbesondere die verstärkteNutzung neuer Ethernet-basierter Technolo-gien unter Profinet wie Gigabit-Ethernetoder Industrial-WLAN. ■

Bild 3: Für hohe Maschinensicherheit und eine gleichzeitig hohe Wirtschaftlichkeit ist dasZusammenspiel aller Safety- und Non-safety-Komponenten entscheidend.

Bild 4: Profidrive-Telegramme vereinheitlichen die Schnittstelle und damit die Kommunika-tion zwischen sicherheitsgerichteten und Standard-Komponenten einer Automatisierung –plattformübergreifend und herstellerneutral.


# 5.12 megalink 55

Erscheint im August 2012 mit einem Geleitwort von

Bundesrätin Doris Leuthard.

Radikale Innovationen!Das Thema im Extramagazin von Megalink und Technica.Weitere Themen: Miniaturisierung, Innovationsförderung, Medizinaltechnik.

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Peter Spycher, 058 200 56 33

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•Relativ komplexe Algorithmen, die aller-dings nicht in Echtzeit berechnet werdenmüssen. Dazu gehören unter anderem dieBahnplanung, 3D-Interpolation sowie appli-kationsspezifische High-Level-Control- undKommunikationsaufgaben (zum BeispielFeldbus-Zugriffe).

Natürlich gibt es auch Fälle, in denen dieBereiche nicht so klar getrennt werden kön-nen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wennwährend der Bewegung auf ein Ereignis re-agiert und innerhalb einer bestimmten Zeiteine neue Bahnplanung durchgeführt wer-den muss.Für alle Echtzeitberechnungen ist es wich-tig, dass diese immer genau gleich ablaufenund genau gleich lang dauern, da Jitter aufdem Regelzeitpunkt und/oder der Verarbei-tungszeit die Regelgüte beeinträchtigt. Zu-dem ist die Rechenleistung für diese Be-rechnungen aus zwei Gründen kritisch:Einerseits können mit mehr Rechenleistunghöhere Regelraten erzielt werden, anderer-seits kann die Berechnungszeit verkürztwerden, was zu einer kleineren Verzöge-rung im Regelkreis und dadurch mehr Pha-senreserve führt. Folglich führt der Weg zubesseren Resultaten über mehr Rechenleis-tung. Da die anzuwendenden Algorithmeninzwischen weitgehend standardisiert sindund nicht oft angepasst werden, spielt dieTechnologie mit der diese umgesetzt wer-den, keine grosse Rolle.

Gate Arrays (FPGAs) auch, dass in vielenSystemen programmierbare Logik schon fürandere Zwecke wie zum Beispiel für Feld-bus-Interfaces eingesetzt wird. Zudem isteine hohe Integrationsdichte heute in vielenSystemen ein Muss. Weitere Punkte sinddie Langzeitverfügbarkeit und die Möglich-keiten zur zukünftigen Weiterentwicklung,ohne dass eine Überarbeitung der Hard-ware nötig wird.

Anforderungen an Motion-Control-Systeme. Dieverschiedenen in Motion-Control-Systemenanfallenden Berechnungen lassen sichgrundsätzlich in zwei Bereiche einteilen:•Mehr oder weniger einfache, immer gleich

bleibende Berechnungen in Echtzeit, diehauptsächlich Additionen, Multiplikationenund Begrenzungen benötigen. Beispielehierfür sind PID-Regler, feldorientierteKommutierung für bürstenlose Motorenoder die Rückintegration von Trajektorien.

ährend Motorensteuerungen bishermeist mit DSPs oder Mikrocontrol-

lern realisiert wurden, stieg das Interessean FPGA-Lösungen in den letzten Jahrenmarkant an. Gründe dafür sind neben densinkenden Kosten und der stetig steigendenRechenleistung von Field Programmable

W

FPGAs beleben die AntriebstechnikDie Anforderungen an Drive Control-Systeme steigen stetig. Hohe Regelraten und im-

mer komplexere Bewegungsberechnungen machen es zunehmend schwierig, die Sys-

teme mit Mikro- und Signalprozessoren zu realisieren. FPGA-basierte Lösungen erfüllen

höchste Anforderungen an die Dynamik der Bewegungssteuerung. Der 1. Teil dieser

Artikelserie zeigt die Möglichkeiten und Vorteile FPGA-basierter Motion Control-Syste-

me auf. Der 2. Teil (erscheint in der nächsten Megalink) befasst sich vorwiegend damit,

wie der Umstieg auf die FPGA-Technologie problemlos gelingt.

MÖGLICHKEITEN UND VORTEILE VON FPGAS IN MOTORSTEUERUNGEN – TEIL 1/2

INFOSEnclustra GmbH

8005 ZürichTel. 043 343 39 43

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AUTOROliver Bründler

Projektmanager Enclustra GmbH

Bild 1: FPGAs eröffnen für Motion-Anwendungen neue Möglichkeiten. (Bilder: Enclustra)

Das FPGA Design Center Enclustra wurde 2004 ge-gründet. Als Mitglied bei den Partnerprogrammenaller grossen FPGA-Hersteller ist Enclustra immerauf dem neuesten Stand und verfügt über Fachwis-sen in verschiedenen Anwendungsgebieten wiezum Beispiel Software Defined Radio, Drive Control,Digitale Signalverarbeitung und Datenerfassung.Neben Entwicklungsdienstleistungen in den Berei-chen Hardware, FPGA-Firmware und -Software bie-tet Enclustra auch verschiedene Produkte wie zumBeispiel FPGA-Module und IP-Cores an. Damitdeckt das Portfolio von Enclustra alle mit der FPGA-Technologie verbundenen Themenbereiche ab.

Enclustra – we speak FPGA


Bei den Algorithmen, die nicht in Echtzeit ablaufen müssen, ist einProzessor meist unabdingbar. Operationen wie das Wurzelziehenoder das numerische Lösen von Gleichungssystemen, die in vielenAlgorithmen eine wichtige Rolle spielen, lassen sich anders kaumsinnvoll realisieren. Ausserdem ist ein in C/C++ programmierbarerProzessor für Spezialisten mit applikationsspezifischem Know-howeinfach zugänglich, und genau diese Applikationsspezialisten stel-len schliesslich die Qualität des Endproduktes sicher. Es ist alsowichtig, dass die Implementation von Spezialisten ohne technolo-giespezifisches Know-how vorgenommen werden kann.

Das Beste aus zwei Welten. FPGAs besitzen viele Vorteile für Motion-Control-Systeme. Aus dem obigen Abschnitt lässt sich schlussfol-gern, dass reine FPGA-Logik allein nicht alle Probleme lösen kann.Deshalb ist es in Motion-Control-Systemen üblich, dass ein oderzwei Soft-Prozessoren (siehe Kasten) ins FPGA integriert werden. Ei-nerseits können mit ihnen alle Berechnungen ohne harte Echtzeitan-forderungen durchgeführt werden, andererseits wird es dadurchmöglich, das Know-how von Spezialisten zu nutzen, welche die Pro-grammierung in C/C++ beherrschen, aber keine FPGA-Cracks sind.Für alle Echtzeitberechnungen, die im Grossen und Ganzen demaktuellen Stand der Technik entsprechen, bringt die Umsetzung inFPGA-Logik viele Vorteile:Rechenleistung: kurze Berechnungszeiten (wenig Verzögerung,mehr Phasenreserve), hohe Regelraten.CPU-Unabhängigkeit: dramatisch reduzierte Interruptlast, mehr Re-chenzeit für typische CPU Tasks wie zum Beispiel High-Level-Cont-rol, Bahnplanung und Kommunikation.Konstante Rechenzeit: In FPGA-Logik lässt sich ein jitterfreies Systemviel leichter realisieren als mit einer CPU.Ressourcentrennung: Mehrere Achsen können komplett unabhängigvoneinander realisiert werden und beeinträchtigen einander somitin keiner Weise.Erweiterbarkeit: Da zusätzliche Berechnungen nicht dieselben physi-kalischen Ressourcen benötigen wie die bestehenden Algorithmen,werden Ressourcenkonflikte verhindert und Weiterentwicklungenbeeinträchtigen das bisherige System nicht.Integrationsdichte: Dadurch, dass praktisch die ganze Funktionalitätinklusive Prozessor auf einem Chip realisiert werden kann, wirdnicht nur Platz auf dem PCB gespart, sondern auch die Beschaf-fungs- und Lagerkosten, die Abkündigungsgefahr sowie der Hard-ware-Entwicklungsaufwand sinken (Bild 2).Abkündigungssicherheit: Einerseits sind FPGAs relativ lang verfügbar(im Normalfall mehr als 10 Jahre), andererseits lässt sich die glei-che Funktionalität einfach auf andere FPGAs portieren. Die Wieder-verwendbarkeit der Entwicklungen ist damit gewährleistet. �

Bild 2: Schematische Gegenüberstellung einer MCU/DSP-basierten und einer FPGA-basierten Hardware.

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Der einzige nennenswerte Nachteil derFPGA-Technologie ist, dass viele bestehen-de Motion-Control-Spezialisten (noch) keineErfahrung mit der Entwicklung von FPGA-Designs haben.

Flexibilität ist Trumpf. Bild 3 illustriert diversemögliche Aufteilungen der anfallenden Auf-gaben. Die Zusammenstellung ist keines-falls abschliessend, zeigt aber die gebräuch-lichsten Varianten auf.Die reine DSP-Lösung (A) ist die bisher amweitesten verbreitete Variante. Ein DSP(oder allenfalls auch ein Mikrocontroller)übernimmt alle Aufgaben. Das Problem beidieser Variante ist, dass für jede Regler-berechnung ein Interrupt bearbeitet werdenmuss, was zu vielen Tausend Interrupts proSekunde führt. Andere Nachteile sind, dassein Prozessor die gesamte Rechenlast tra-gen muss und dass eine Erweiterung aufmehrere Achsen oft kaum möglich ist, dadie Rechenleistung dafür nicht mehr aus-reicht. Nicht zu vernachlässigen ist zudem,dass heute immer mehr bürstenlose Gleich-strommotoren (auch als BLDC- oder brush-less Motoren bezeichnet) eingesetzt wer-den, deren Regelung mehr Rechenleistungbraucht als etwa die Regelung von DC-Mo-toren.Die Varianten B bis D zeigen die Auslage-rung der Regelkreise in FPGA-Logik. Alle an-deren Aufgaben werden weiterhin von derCPU erledigt. Wenn schon Regler im FPGArealisiert worden sind, ist der Aufwand, umweitere Regler in FPGA-Logik zu realisieren,relativ klein. Dies lässt den Schluss zu, dassVariante B (nur Stromregler in FPGA-Logik)gegenüber Variante D (Positions-, Ge-schwindigkeits- und Stromregler in FPGA-Logik) wenig Sinn macht. Die Varianten B(nur Stromregler in FPGA-Logik) und C (Ge-schwindigkeits- und Stromregler in FPGA-

Logik) haben allerdings den Vorteil, dass fürdie Positions- und/oder Geschwindigkeitsre-gelung auch komplexere Algorithmen inC/C++ implementiert und von Nicht-FPGA-Spezialisten bearbeitet werden können. Ge-nerell lässt sich sagen, dass bereits die Aus-lagerung des Stromreglers in FPGA-Logik zueiner grossen Entlastung führt, da dieserdie höchste Regelrate aufweist und damittendenziell zur grössten Interrupt- und Re-chenlast führt. Zusätzlich beinhaltet derStrom-Regelkreis für Brushless-Motorenauch die gesamte feldorientierte Kommutie-rung, die sehr rechenintensiv ist (Bild 4).

Im Fall E (Bild 3) wird auch die Rückintegra-tion von Trajektorien in FPGA-Logik ausge-führt. Dies bringt auf der einen Seite denVorteil mit sich, dass keine Realtime-Anfor-derungen an die CPU bestehen. Auf der an-deren Seite ist die Implementation im FPGArelativ komplex, da oft Floating-Point-Berechnungen notwendig sind.Die Varianten F und G unterscheiden sichvon B und D nur dadurch, dass je ein ein-zelner Prozessor für Realtime (CPU-B) undNon-Realtime-(CPU-A)-Aufgaben verwen-det wird. Dadurch bestehen an den Prozes-sor CPU-A keine Realtime-Anforderungenund trotzdem sind im Realtime-Bereichkomplexere Algorithmen in weitverbreite-ten Programmiersprachen wie C/C++ reali-sierbar.Was die Make-or-Buy-Entscheidung betrifft,lässt sich sagen, dass fertige Lösungen (so-genannte IP-Cores) für die Implementationvon Reglern für verschiedene Motortypeninklusive feldorientierter Regelung verfüg-bar sind (unter anderem der Universal DriveController IP-Core der Firma EnclustraGmbH). Zusammen mit der Tatsache, dassSoft-Prozessorsysteme mit den Tools derFPGA-Hersteller per Mausklick sehr einfachzusammengestellt werden können, lassensich die Varianten B/C/D/F/G (Realisierungder Regelkreise in FPGA-Logik) ohne vielFPGA-Kenntnisse umsetzen und nutzen.Der tatsächliche Implementationsaufwandkann dadurch sogar deutlich geringer sein,als für die reine DSP-Variante A. Sobald

Bild 4: Benötigte Rechenzeit für die verschiedenen Realtime Tasks einer BLDC-Regelung.

Bild 3: Mögliche Aufteilungen der in einem Motion Control-System anfallenden Aufgaben.


aber komplexere Algorithmen in FPGA-Lo-gik realisiert werden, wie dies in Variante E(Trajektorien Rückintegration in FPGA-Logik)angedeutet ist, wird in den meisten Fälleneine applikationsspezifische Entwicklungvon FPGA-Logik nötig.

Die Theorie in die Praxis umgesetzt. Dass einFPGA-basiertes Motion Control-System leis-tungsfähig und auch finanziell sinnvoll reali-sierbar ist, zeigt ein vom FPGA-Design-Cen-ter Enclustra realisiertes Kundenprojekt ausder Medizinaltechnik.Die Anforderungen an das beschriebeneSystem sind hoch: Es werden bis zu vierAchsen gleichzeitig geregelt, wobei BLDC-,DC- und Schritt-Motoren verwendet werden

und Reglertakte bis zu 100 kHz möglichsind. Da in einem Gerät Dutzende dieserEinheiten an einen Feldbus (in diesem FallCANopen) angebunden werden, muss dieKommunikation auf ein Minimum be-schränkt werden, um dessen Kapazitäts-grenze nicht zu überschreiten.Die Lösung für dieses Problem liegt auf derHand: Die gesamte Motion Control-Intelli-genz wird nicht in einem zentralen Rechner,sondern direkt in den Endgeräten realisiert.Das als Herzstück des Systems verwendeteAltera Cyclone III FPGA enthält deshalb zwei80 MHz schnelle Nios II 32-Bit-Soft-Prozes-soren. Der erste Prozessor ist für alle Aufga-ben zuständig, die keine harten Realtime-An-forderungen aufweisen. Darunter fallenunter anderem die Feldbus-Kommunikationund die Berechnung von Bahnprofilen. Derzweite Prozessor übernimmt die Ausführungder Fahraufträge, also die Verfolgung einesProfils in Echtzeit, sowie die Positions- undGeschwindigkeitsregelung, beides für allevier Achsen. Beide Prozessoren kommuni-zieren über einen gemeinsamen Speicher(shared Memory). Beide Prozessoren wur-den mit einer Fliesskomma- Recheneinheitausgestattet, sodass alleBerechnungen ohne Umrechnung direkt inSI-Einheiten durchgeführt werden können.Die spezifischen Vorteile der FPGA-Techno-logie – massiv parallele Datenverarbeitung,viel Rechenleistung und hohe zeitliche Auflö-sung – ermöglichen es, die geforderte Dyna-mik der Regelkreise zu erreichen. Direkt inFPGA-Logik ausgeführt werden die mit100 kHz sehr schnellen Stromregler, dieebenso schnelle feldorientierte Regelung derBLDC-Motoren sowie einige zusätzliche, ap-plikationsspezifische Wünsche des Kunden.Dazu gehören unter anderem eine Flüssig-keitsniveauerkennung, eine Schrittverlust-überwachung und die kontinuierliche Ab-schätzung der aktuellen Motortemperatur.

Interessant ist auch das Modell der Zusam-menarbeit mit dem Kunden: Enclustra ent-wickelte die gesamte FPGA-Logik und pro-grammierte den Prozessor, der für dieEchtzeit-Aufgaben zuständig ist. Der zweiteProzessor, auf dem die Software läuft, diedas gesamte applikationsspezifische Know-how des Kunden enthält, wurde vom Kun-den programmiert und verhält sich für ihngleich, wie ein Prozessor aus dem Katalog –allerdings mit hoch optimierten und perfektauf die Anforderungen zugeschnittenen Pe-ripherien. Durch diese Arbeitsteilung kannder Kunde das Kern-Know-how im Haus be-halten und sich auf die aus seiner Sichtwirklich wichtigen Dinge konzentrieren.Lesen Sie in der nächsten Megalink denzweiten Teil dieses Artikels der erläutert,wie der Einstieg in die FPGA-Technologiereibungslos gelingt. ■

Bild 5: Das beschriebene Motion Control-Modul wirdin Robotik-Anwendungen eingesetzt.

Von einer Soft-CPU spricht man, wenn ein Teil derim FPGA vorhandenen Logik-Ressourcen dazu ver-wendet wird, einen Prozessor zu realisieren. Wäh-rend solche Soft-CPUs von den Taktraten her (bisrund 100 MHz) nicht mit herkömmlichen, fest in Sili-zium realisierten Prozessoren (mehrere 100 MHz)mithalten können, sind sie bezüglich Architekturund Features durchaus vergleichbar. So sind bei-spielsweise FPUs, MMUs und MPUs verfügbar unddie meisten heute eingesetzten Soft-CPUs sind 32-Bit-RISC-Prozessoren. Dies ermöglicht es, her-kömmliche Betriebssysteme wie Linux problemlosauszuführen. Der grosse Vorteil von Soft-CPUs liegtdarin, dass Peripherien, Features oder der Instruk-tionssatz auf die Applikation hin optimiert werdenkönnen und dass ein externer Prozessor eingespartwerden kann. Wichtig ist auch, dass die Kommuni-kation zwischen Prozessor und FPGA-Logik auf demChip stattfindet und daher der traditionelle Kommu-nikations-Flaschenhals CPU-FPGA überwunden ist.

Soft-CPUs in FPGAs

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stattet und daher auch in rauen Umgebungs-bedingungen einsetzbar. Zum Schutz kann aufWunsch die Wellendurchführung mit einemFlur Polymer-Kautschuk (FPM)-Wellendich-tring ausgestattet werden. Mit einer grosszü-gigen Dimensionierung der abgedichteten Ku-gellager ist eine Lebensdauer von 30000Stunden gewährleistet. Auf Wunsch sindspielfreie Permanentmagnet-Haltebremsenerhältlich. Passend zur AM-Motorserie hatBeckhoff die spielarmen Planetengetriebe derBaureihe «AG» im Lieferprogramm.

Ein Kabel genügt. Die neue Einkabeltechno-logie erspart dem Anwender den Einsatzeiner – neben der obligatorischen Motor-leitung üblicherweise erforderlichen – Feed-back- oder einer teuren, unflexiblen Hybrid-leitung. Im Gegensatz zu einer sensorlosenRegelung lässt sich damit hochgenau posi-tionieren und niedrige Geschwindigkeitenlassen sich sicher realisieren.Die Geberdaten, Rotorlage oder Multiturn-Informationen im Motor, werden über einerein digitale Schnittstelle störsicher und zu-verlässig bis 100 m übertragen. Das ergibteine signifikante Kostenersparnis, da so-wohl motor- als auch reglerseitige Steckver-binder und Kabel entfallen. Auf kosten-intensive, analoge Auswertebausteine imAntriebsverstärker kann verzichtet werden.Auch die Diagnosemöglichkeit ist gegeben.Die vereinfachte Verdrahtung eliminiertmögliche Fehlerquellen. Die neue Technolo-gie unterstützt auch ein «elektronischesTypenschild». Der Wegfall eines Steckan-schlusses ermöglicht den Einsatz der neuenTechnik auch in den kleinsten Baugrössen.

Mehr als sauber. Die neuen Edelstahlmotorender Serie AM8800 (Bild 2) sind vollständigim Hygienic Design gestaltet und in extremrauer oder korrosionsgefährdeter Umge-bung einsetzbar und speziell für den Einsatzin der Lebensmittel-, Chemie- oder Pharma-industrie geeignet. Die Baureihe umfasstdrei Baugrössen mit je drei Baulängen. DerLeistungsbereich bewegt sich von 1–8 NmStillstandsdrehmoment. Das Motordesignkommt ganz ohne Ecken, Kanten oder Boh-

pulverbeschichtet, wodurch Schnittkantenverdeckt und eine sehr hohe Beständigkeitgegen Kratzer und Korrosion gegeben wer-den. Die Gehäuseform ist in Kreuzprofilbau-weise ausgeführt und gewährleistet eineleichte Montage (Bild 1).

Einzelzahn-Wickeltechnologie erhöht Nutfüllfak-tor. Die ausgefeilte Rotor- und Statortechnolo-gie stellt die eigentliche Grundlage des neuenServomotors dar. Im Motor kommt unter an-derem die moderne Einzelzahn-Wickeltechno-logie zum Einsatz, die einen hohen Nutfüll-faktor ermöglicht. Kleine Wickelköpfe, in

Verbindung mit einem Statorvollverguss, sor-gen für Robustheit und ein ausgezeichnetesthermisches Verhalten. Das optimierte Designverringert die Verlustquellen, was eine hoheDauerdrehmomentausnutzung über den kom-pletten Drehzahlbereich ermöglicht. Darüberhinaus sind die Motoren bis zum Fünffachendes Stillstandsdrehmomentes überlastbar. InApplikationen, in denen das Spitzendrehmo-ment bedeutsam ist, kann so eine kleinereBaulänge oder Baugrösse gewählt werden.Ein weiteres Entwicklungsziel war die grösst-mögliche Laufruhe der Motoren.

Robustes Design und lange Lebensdauer. DieAM8000-Motoren sind bereits in der Basisva-riante mit Gehäusen in Schutzart IP65 ausge-

it der neuen High-Performance-Servo-motor-Baureihe AM8000 bietet Beck-

hoff nun ein komplettes Automatisierungssys-tem, bestehend aus PC-basierter Steuerung,I/Os, Drives und Motoren, aus eigener Ent-wicklung und Produktion an. In Kombinationmit den Servoverstärkern der Serie AX, aufwelche die AM8000-Baureihe – in Bezug aufNennleistung und Wicklung – abgestimmt ist,kann Beckhoff Kundenwünsche nun noch fle-xibler erfüllen. Die Entwicklung und Produk-tion in Deutschland garantieren, neben einerhohen Verfügbarkeit und Flexibilität, eine ho-he Qualität.

Konsequent modular gebaut. Die BaureiheAM8000 umfasst sechs verschiedene Bau-grössen mit je zwei bis drei Längen, sodassein grosser Drehmomentbereich überlappendabgedeckt wird (Bild 3). Die Bandbreite reichtvon 0,9 bis 65 Nm Stillstandsdrehmoment.Die dynamischen Antriebe sind für den uni-versellen Einsatz im Maschinenbau ausgelegt:ob Holzbearbeitungsmaschinen, Handlings-/Handhabungs- oder Verpackungsmaschinen.Bei ihrer Entwicklung wurde besonderes Au-genmerk auf den modularen Aufbau gelegt.Beckhoff kann so mechanische Anpassungeneinfach umsetzen und auf Kundenanforderun-gen reagieren. Die glatte Gehäuseform ver-hindert das starke Verschmutzen und ermög-licht eine einfache Reinigung. Es ist komplett

M

Antreiben mit ErfolgKostensenkungen sind auch bei Antrieben ein wesentlicher

Faktor. Eine robust designte Servomotor-Baureihe, ausge-

stattet mit der Einkabeltechnologie, reduziert Material- und

Inbetriebnahmekosten.

SERVOMOTOR-BAUREIHE MIT EINKABELLÖSUNG REDUZIERT MATERIAL- UND INBETRIEBNAHMEKOSTEN

Bild 2: Die Edelstahlmotorender Serie AM8800 sind ideal fürden Einsatz in der Lebensmit-tel-, Chemie- und Pharmaindus-trie geeignet. Die Motoren inHygienic-Design-Ausführungentsprechen den FDA-Anforde-rungen. (Bilder: Beckhoff)


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rungen und Verschraubungen aus, um dasFestsetzen von Schmutz zu verhindern. DieFlansche wurden in B5-Form und flansch-kompatibel zur Baureihe ausgeführt. Hier-durch wird die Umrüstung von bestehendenAnlagen vereinfacht.Durch eine optimale Anbindung der Statorenan das Edelstahlgehäuse reduziert sich dieLeistung nur geringfügig. Die Motoren kom-men ohne zusätzliche Kühlung aus, obwohldie Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl umrund das 14-fache niedriger ist als bei demStandard-Aluminiumgehäuse. Zur Tempera-turüberwachung sind alle ServomotorenAM8000 mit einem Sensor ausgestattet,der die Daten über die Power-/Feed-backleitung weitergibt. So kann der Motor inAbhängigkeit von der Temperatur geregeltwerden. Diese Funktion wird bei der Verar-beitung von leicht verderblichen Lebens-mitteln, wie zum Beispiel Fisch, benötigt.Das Edelstahlgehäuse ist robust und unemp-findlich gegen Kratzer sowie mechanischeBeschädigungen. Ein Abplatzen der Beschich-tung oder die Unterwanderungen der Lack-schicht gehören somit der Vergangenheit anund können nicht zu Verunreinigungen führen.Ausgestattet in Schutzart IP67: optional auch

IP69K, sind die AM8800-Motoren sogar taug-lich für die Reinigung mit Hochdruckreinigern,wie sie in der Lebensmittel-, Chemie- undPharmaindustrie üblich sind. Durch An-schlusstechnik mit Edelstahl-Kabelverschrau-bungen im «Hygienic Design» ist die dauer-hafte Dichtheit der Motoren sichergestellt. AlsBesonderheit können die Motoren mit einemSperrluftanschluss versehen werden, umKondensatbildung innerhalb des Motors zuverhindern. Je nach Anforderung ist auch dieAusstattung mit Haltebremse oder Multiturn-Geber möglich. Die Edelstahl-Motorbaureihebesteht aus drei Baugrössen und deckt damitdie meisten Anforderungen des Marktes ab.In Verbindung mit dem Edelstahl-Panel-PCCP77xx oder dem Edelstahl-Control-PanelCP79xx bietet Beckhoff eine durchgängigeSteuerungs- und Motion-Control-Lösung fürdie Lebensmittel-, Chemie- und Pharma-industrie. ■

Bild 3:Die Baureihe AM8000 umfasst sechsverschiedene Baugrössen mit je zwei bisdrei Längen, sodass ein grosser Drehmoment-bereich überlappend abgedeckt wird.

Bild 1: Ein Highlight der neuenBeckhoff-Servomotoren ist die Einkabel-technologie, die den Einsatz einer teuren,unflexiblen Hybridleitung erspart.

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Mit der High-Performance-Servo-motor-Baureihe AM8000 bietetBeckhoff ein komplettes Automa-tisierungssystem, bestehend ausPC-basierter Steuerung, I/Os,Drives und Motoren, aus eigenerEntwicklung und Produktion an. InKombination mit den Servover-stärkern der Serie AX, auf welchedie AM8000-Baureihe – in Bezugauf Nennleistung und Wicklung –abgestimmt ist, kann BeckhoffKundenwünsche nun noch flexib-ler erfüllen. Die Baureihe AM8000umfasst sechs ver-schiedene Motor-baugrössen mit jezwei bis drei Bau-längen, sodass einmöglichst grosserDrehmomentbe-reich nahtlos über-lappend abgedecktwird. Von 0,9 bis65 Nm Stillstands-drehmoment kann

der Anwender den für den univer-sellen Einsatz passenden Motorauswählen. Die ausgefeilte Rotor-und Statortechnologie stellt die ei-gentliche Grundlage des neuenServomotors dar. Im Motorkommt unter anderem die Einzel-zahnwickeltechnologie zum Ein-satz, die einen noch höheren Nut-füllfaktor ermöglicht. Kleine Wi-ckelköpfe, in Verbindung mit ei-nem Statorvollverguss, sorgen fürRobustheit und ein ausgezeichne-tes thermisches Management.

Servomotor mit Feedbacksystemim Motorkabel

Beckhoff Automation AG | 8200 Schaffhausen | Tel. 052 633 40 [email protected] | www.beckhoff.ch

Maxon Motor präsentierteine stärkere Planetenge-triebereihe mit dem Na-men GP 26 A. Mit demGP 26 A wird bei den leis-tungsoptimierten Getrie-ben eine Lücke zwischenden Durchmessern 22und 32 geschlossen. DieGetriebe werden von maxon mo-tor entwickelt und gefertigt. DieLeistungssteigerung wird insbe-sondere durch folgende Merkma-le erreicht: die Integration einer ro-busten und vorgespannten Kugel-lagerung, eine optimierte Getrie-begeometrie, die hohe zulässigeMotordrehzahl und die gut dimen-sionierte Abgangswelle. Das Ge-triebe gibt es im Baukastensys-tem in ein- bis dreistufigen Aus-führungen mit insgesamt neunverschiedenen Untersetzungen

von 5,2 bis 236 zu 1. Das maxima-le Dauerdrehmoment der einstufi-gen Version beträgt 0,75 Nm undbei der Dreistufigen 4,5 Nm. DasKurzzeitdrehmoment wird mit 1.1beziehungsweise 6,2 Nm angege-ben. Die gehärtete und rostfreieAbtriebswelle hat dank vorge-spannten Kugellagern kein Axial-spiel. Innerhalb des bekanntenmaxon-Baukastensystems kanndas neue Getriebe GP 26 A mitfünf verschiedenen Motortypenkombiniert werden.

Planetengetriebereihe schliesst Lücke

maxon motor ag | 6072 Sachseln | Tel. 041 666 15 [email protected] | www.maxonmotor.com

Das Programm der Spindelge-triebe von Maxon Motor wird mitder Grösse 16 mm nach untenerweitert. Es handelt sich umein einfach konfigurierbaresKomplettsystem mit integrierterAxiallagerung für hohe Lasten.Verfügbar ist auch eine Ausfüh-rung mit metrischer M6-Spindeloder 5-mm-Ø-Kugelumlaufspin-del. Im Gegensatz zu den Spin-deln der grösseren GP 22 S undGP 32 S werden die Spindelndes GP 16 S gerollt. Eine zentra-le Komponente ist die Axiallage-rung, die den grossen Zug- undDruckkräfte der Spindel standhal-ten muss. Wichtige Merkmaleder Kugelumlaufspindel sind der

hohe Wirkungsgrad, die hoheTragfähigkeit und das Fehlen derSelbsthemmung. Für die metri-sche Spindel sind die Selbst-hemmung und der günstigerePreis zu erwähnen. Das bisheri-ge Programm an Spindelgetriebein den Grössen 22 und 32 mmwurde nun um eine kleinereAusführung GP 16 S im Durch-messer von 16 mm ergänzt.Beim Planetengetriebe kann aus14 verschiedenen Untersetzun-gen von 4,4 bis 850 zu eins ge-wählt werden. Je nach Unterset-zung und Spindeltyp können da-mit Vorschubkräfte zwischen 35und 370 N erzeugt werden, kurz-fristig sogar bis 400 N.

Spindelgetriebe mitVorschubkräften bis 400 N


Beckhoff präsentiert seine ControlPanel und Panel-PCs in Edelstahl-ausführung. Mit ihrem spaltfreienund flächenbündigen Gehäusede-sign entsprechen sie den hohenAnforderungen an Hygiene- undReinraumvorschriften in der Le-bensmittel- und Getränkeindust-rie. Die IP65-Panel sind mit flä-chenbündigem Touchscreen in 12oder 15 Zoll erhältlich. Auch dieneue Beckhoff-Servomotoren-Se-rie AM8800 ist in Edelstahlausfüh-rung verfügbar. Die rückstands-freien Edelstahlmotoren erfüllen

die strengen FDA-Anforderungenund sind für den Einsatz in der Le-bensmittelindustrie optimiert. DieMotoren der Serie AM8800 benö-tigen nur noch ein Motoran-schlusskabel für Feedback undPower, was zu einer deutlichenReduzierung der Material- undMontagekosten führt. Ausgestat-tet in Schutzart IP67, optionalauch IP69K, sind die AM8800-Mo-toren sogar geeignet für die Reini-gung mit Hochdruckreinigern, wiesie in der Lebensmittelindustrieeingesetzt werden.

Edelstahl-Panel und Servomotorenim «Hygienic Design»



Mit der Ent-wicklung derEtherCAT-Schrittmotor-klemmeEL7051 bautBeckhoff seinProduktport-folio im Be-reich derkompakten Antriebstechnik fürdas obere Leistungssegment wei-ter aus. An die EtherCAT-KlemmeEL7051 sind Schrittmotoren bis zu8 A, bei einer Nennspannung von80 V DC, direkt anschliessbar. Da-mit ist auch der Antrieb vonSchrittmotoren mit einer höherenLeistung, direkt aus dem I/O-Sys-tem heraus, möglich. In Kombina-tion mit dem Schrittmotor AS1060stellt die EL7051 eine preiswerteAntriebseinheit dar. Als Ergänzungzu den vorhandenen Schrittmotor-

klemmen EL7031 und EL7041,die für Motoren bis 24 V DC und1,5 A beziehungsweise 50 V DCund 5 A vorgesehen sind, eignetsich die neue EL7051 als vollstän-diges Antriebssystem für Motorenbis 80 V DC und 8 A. Die Klemmeumfasst sowohl die Ausgänge fürden Motor, als auch die Eingängefür das Feedbacksystem. Bei ein-fachen Applikationen kann auf einFeedbacksystem verzichtet wer-den, da die Klemme über einen in-ternen Zähler verfügt.

All-in-One-Schrittmotorklemme


Der 4-Quadranten-PWM-ServokontrollerEscon 50/5 von Ma-xon Motor ist für dieAnsteuerung von per-manentmagneterreg-ten bürstenbehaftetenDC-Motoren und bürs-tenlosen EC-Motorenmit Hall-Sensoren bisca. 250 Watt ausge-legt. Er besitzt ausge-zeichnete Reglerei-genschaften und einen schnellendigitalen Stromregler mit enormerBandbreite zur optimalen Motor-strom-/Drehmomentkontrolle. Dasdriftfreie Drehzahlverhalten er-laubt einen Drehzahlbereich vonzwischen 0 und 150000 min-1. DerEscon 50/5 verfügt über umfang-reiche Funktionalitäten mit freikonfigurierbaren digitalen und an-alogen Ein- und Ausgängen und

kann in diversen Betriebsmodi(Drehzahlregler, Drehzahlsteller,Stromregler) betrieben werden.Der Servokontroller wird über ei-nen analogen Sollwert komman-diert. Dieser kann mittels analogerSpannung, externem oder inter-nem Potenziometer, einem Fix-wert oder mittels PWM-Signal mitvariablem Tastverhältnis vorgege-ben werden.

Servokontroller für DC-Motoren


Das Planetengetriebe GP16 C von Maxon Motorsmit 16 mm Durchmesserüberträgt bei Dauerbelas-tung bis zu 600 mNm undkurzzeitig sogar nahezu1 Nm. Das sind gegen-über der bisherigen Aus-führung doppelte Werte,die in erster Linie durchdie Keramikachsen er-reicht werden. Hightech-Keramik-bauteile aus eigener Fertigung ver-bessern das Verschleissverhaltenkritischer Komponenten deutlich.Beim neuen Getriebe GP 16 Ckonnte die empfohlene maximaleMotordrehzahl von 8000 auf12000 rpm erhöht werden. DasGetriebe gib es im Baukastensys-tem in ein- bis fünfstufigen Aus-führungen mit insgesamt 20 ver-schiedenen Untersetzungen von4,4 bis 4592 zu 1. Die Unterset-zungen sind somit identisch mit

der bisherigen A-Version. Das ma-ximale Dauerdrehmoment der ein-stufigen Version beträgt 200 mNmund bei der Fünfstufigen600 mNm. Das Kurzzeitdrehmo-ment wird mit 300 respektive900 mNm angegeben. Die gehär-tete und rostfreie Abtriebswellehat dank vorgespannten Kugella-gern kein Axialspiel. Die Befesti-gung wurde verbessert und weistnun sechs Gewinde M2 auf einemTeilkreisdurchmesser von 13 mmauf.

Doppelt starkes Planetengetriebe


Hersteller von Dosierap-plikationen wollen bei ih-ren AntriebssystemenPräzision für minimaleStreubreite, Schnellig-keit für mehr Durchsatz,Kraft für alle Medien(Viskositäten), Eignungfür besondere Umge-bungen sowie Wirt-schaftlichkeit. Linearmo-tor-Aktuatoren von Par-kem sorgen für höchsteDynamik und Präzisionzum Beispiel bei Membrandosie-rern. Trägheitsarme Servomotorenermöglichen sehr dynamische Be-wegungen bei der oszillierendenVermahlung von Pulvern und Gra-nulaten. Planetenrollen-Elektrozy-linder erzeugen höchste Kraft undPräzision bei Ventilsteuerung beiFeindosierern. Freiprogrammierba-re Servoregler ersparen eine kost-

spielige SPS. Damit auch den ver-schiedensten EinsatzgebietenRechnung getragen werden kann,sind Servomotoren und Elektrozy-linder ATEX-zertifiziert. Die Linear-motoraktuatoren, Elektrozylinderund Servomotoren von Parkemsind zudem rostfrei in Edelstahl-ausführung erhätlich.

Für jede Dosierapplikation denrichtigen Antrieb

Parkem AG MotionControl | 5405 Baden-Dättwil | Tel. 056 493 38 [email protected] | www.parkem.ch

System on Chip:FPGA als Wunder-waffe für undgegen alles?

Lösungen erhalten Sie am 5. Juni 2012an der Embedded Computing Conferencean der ZHAW in Winterthur.


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ISO 9001:2000

Mitsubishi Electric erwei-tert die MELSEC L-Serieum zwei neue SimpleMotion-Module. Die 4-und 16-Achsen-Motion-Module ergänzen die be-stehenden Positionier-module. Es stehen ver-schiedene Kontrollfunkti-onen wie Drehzahl- undDrehmomentregelung, Synchroni-sation und Kurvenscheiben zurVerfügung, die zuvor nur mit «ech-ten» Motion-Controller-Systemenmöglich waren. Die Motion-Modu-le werden mit dem bekanntenSoftwarepaket GX Works2 nachIEC 61131 und mit standardisier-ten PLCopen-Funktionsbausteinenprogrammiert. Die standardmäs-sig integrierte Schnittstelle für ex-terne Encodersignale sowieschnelle Zählereingänge für zumBeispiel Druckmarkensensoren er-

möglichen genauso gut eine Nut-zung in klassischen Serienmaschi-nen wie in Verpackungs- und Ab-füllanlagen oder Palettiersyste-men ohne den Einbau weitereroptionaler Module.Eine Funktion zur automatischenBerechnung der Kurvenscheiben-daten für eine rotierende Messer-applikation – nur durch Angabeder Produktlänge und Synchroni-sationsstrecke – ist ebenfalls im-plementiert.

Bewegungsmanagement leicht gemacht

OMNI RAY AG | 8600 Dübendorf | Tel. 044 802 28 [email protected] | www.omniray.ch

Die gesamte Palette der Pneuma-tikzylinder der Serien 60 mit Zug-anker und 61 mit Aluminiumprofil-rohr sind mit einer Leichtlaufversi-on ergänzt worden. Somit sindauch Sonderlösungen realisierbar.Beide Zylinderserien sind ISO15552 konform. Die Durchmessersind von 32 mm bis 125 mm unddie Hübe bis 2500 mm erhältlich.Für die Standardversionen ist einMindestbetriebsdruck von 1 barnötig. Die Leichtlaufversionen sind

bereits ab 0,1 bareinsetzbar. Der mini-male Betriebsdruckvon nur 0,1 bar beiden neuen Leicht-laufversionen be-wirkt eine Reduktionder Reibung um 40Prozent. Dies bedeu-tet einen deutlich re-

duzierten Stick-Slip-Effekt und er-zeugt dadurch gleichförmige Be-wegungen in ihren Anwendun-gen. In den Endlagen sind nebstden einstellbaren, pneumatischenDämpfungen zusätzlich Anlauf-scheiben aus Kunststoff in den Zy-linderdeckeln als mechanische An-schlagdämpfung montiert. DieStandardversion wie auch dieLeichtlaufzylinder sind mit einemMagnetkolben zur berührungslo-sen Positionsabfrage versehen.

Leichtlauf-Pneumatikzylinderfür Sonderlösungen

BIBUS AG | 8320 Fehraltorf | Tel. 044 877 50 [email protected] | www.bibus.ch


Q U E R S E K T I O N 2 0 0

Mit seiner neuen, ultraschnellen EtherCAT-PLC mit 12,5 μs Zykluszeit unterstreichtBeckhoff seine Technologieführerschaft bei schneller Steuerungstechnik. Durchgän-gigkeit von der PLC bis zu den I/O-Signalen: Das ist eXtreme Fast Control – XFC vonBeckhoff.Die Komponenten für dieses rekordverdächtige Steuerungssystem sind: eine Hoch-leistungs-CPU im Beckhoff Industrie-PC; die passende Steuerungssoftware – Twin-CAT 3, ultra-schnelle I/O-Komponenten mit 1 μs Latenz und das schnelle Industrial-Ethernet-System – EtherCAT. Beckhoff gibt seinen Kunden damit ein System an dieHand, das Maschinen und Anlagen spürbar effizienter macht.

Ultraschnell mit Standardkomponenten

Beckhoff Automation AG8200 SchaffhausenTel. 052 633 40 [email protected]

«Networks & Communication»

66 megalink 5.12 S W I S S T. N E T – N E TWO R K S & C O M M U N I C A TI O N

Nachdem dem Anwender in der Industrieder Widerspruch zwischen Zukunftssicher-heit, einfacher Geräteintegration und derselbst auferlegten Limitierung auf 100Mbit/s mit nur vier Adern im Kabel bewusstwurde und die Alternative in der Verbin-dungstechnik im Wesentlichen RJ45 hiess,rückte der M12 stärker in den Fokus. Ein Gi-gabit- oder sogar 10 Gigabit-Ethernet-taugli-cher M12 könnte eine aus Anwendersichtwesentliche Produktlücke schliessen undden Weg frei machen im Übergang von pro-filspezifischer zu Strukturierter Verkabelung.Deshalb wurde der 8-polige M12 X-kodiertmit übertragungstechnischen Eigenschaftender Kategorie 6A konzipiert und entwickelt(Bild 2). Das Steckgesicht wurde in die inter-nationale Normung unter IEC 61076-2-109aufgenommen und sichert so die breite Ver-fügbarkeit und die Steckkompatibilität fürden Anwender. Heute ist diese Steckverbin-derfamilie bereits verfügbar. Mehrere nam-hafte Firmen haben sich auf ein Steckge-sicht geeinigt, was dem Anwender dieAuswahl einzelner Produkte von unter-schiedlichen Herstellern erlaubt, ohne dassKompatibilitätsprobleme auftreten. Somit isteine ganz wesentliche Produktlücke auf

anders konzipiert. So werden zum BeispielRJ45 Steckverbinder auf den Einsatz in derIndustrie auf Herz und Nieren zum Beispieldurch Klima-Wechseltests, Vibrationstestsgeprüft. Die IDC Klemmen zur Aufnahmeder Adern müssen unterschiedlichste Ader-Konstruktionen und -Grössen aufnehmenkönnen. Es kommen Festadern aber auchLitzen zum Einsatz – von AWG22 bisAWG27. Die Schichtdicken der Goldauflageder Kontakte ist stärker, als es Normen vor-schreiben, um die Kontaktsicherheit auchunter extremen Gebrauch zu garantieren.Die Homogenität dieser Goldauflage wirddurch spezielle Verfahren, sogenannte DMGTests, nachgewiesen.

M12-Technik als Alternative zum RJ45. Zwarhat sich die RJ45 Technik in weiten Teilender Industrie durchgesetzt. Trotzdem greiftman gern auf Bewährtes zurück. Und dasheisst in der Industrie: M12 Steckverbinder– ein anderes Produkt, aber die gleiche Kon-stellation. Der M12 wurde zwar mit der Vari-ante D-kodiert, Kategorie-5-tauglich und so-mit fit für die Datentechnik gemacht.Allerdings nur 4-polig, das heisst begrenztauf 100 Mbit/s.

s gibt noch immer sehr unterschiedlicheAnsätze beim Aufbau von Verkabelungs-

anlagen im Rechenzentrum, im Büroumfeldoder in der Industriehalle beziehungsweisean der Maschine. Allerdings setzt sich dieErkenntnis durch, dass nur eine durchgängi-ge Infrastruktur die Prozesse in einem mo-dernen Produktionsbetrieb optimal unter-stützen kann. Oftmals sorgt dabei dieIT-Abteilung für die notwendigen Rahmen-bedingungen zum Aufbau zukunftsfähigerVerkabelungsanlagen (Bild 1).

Erhöhte Anforderungen an die Verkabelung imIndustrieumfeld. Die Forderungen nach Zu-kunftssicherheit sind nicht nur in der Perfor-mance zu sehen. Natürlich zielt man aufmöglichst schnelle Datenübertragung ab.Verkabelungen mit einer Geschwindigkeitvon 10 GBit/s bis zum Anwender bezie-hungsweise bis zur Maschine sind bereitsheute realisierbar. Bald noch wichtiger abersind die Fragen nach Kompatibilität anSteckstellen und Geräteschnittstellen, dieNetzwerkverfügbarkeit sowie Datensicher-heit. Obwohl alle diese Fragestellungenschon länger bekannt sind, ist das Lösungs-angebot doch relativ rar.Die Industrie und industrienahe Anwendun-gen benötigen ein hohes Mass an Betriebs-sicherheit und Verfügbarkeit – in einigen Be-reichen sogar eine 100-prozentigeSicherheit. Die Umgebungsbedingungensind anspruchsvoller als im Office-Umfeldund Verkabelungskomponenten sind ganzanders zu konstruieren/designen und zu prü-fen. Ein in der Industrieverkabelung einge-setzter RJ45 sieht zum Beispiel in einemPush-Pull-Gehäuse, dass ihn nach IP65/67schützt, nicht nur anders aus – er ist auch

E

Ethernet vom Sensor bis ins BüroIn regelmässigen Abständen überraschen Standardisierungsgremien, Nutzerorganisatio-

nen oder Hersteller mit Nachrichten zum Durchbruch bei der Datennetzwerkverkabe-

lung. Was in der IT- und Gebäudeverkabelung schon seit fast 20 Jahren «state of the

art» ist – eine barrierefreie Kommunikation – soll nun auch für die datentechnische Ver-

kabelung in der Industrie gelten.

STRUKTURIERTE VERKABELUNG – DER STEILE WEG ZUM ERFOLG

Bild 1: Ob in der Fertigung oder im Office: Es kann fast nie genügend Ethernet-Anschlüsse haben. Hier ein bestücktes 19"Verteilerfeld. (Bilder: Harting)

INFOSHARTING AG

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S W I S S T. N E T – N E TWO R K S & C O M M U N I C A TI O N 5.12 megalink 67

dem Weg der Strukturierten Verka-belung in die Industrieanwendun-gen geschlossen worden.

Standards treiben die Datennetz-werktechnik voran. Die internatio-nale Standardisierung unterstützt und be-schleunigt den Prozess des Zusam-menwachsens der Netzwerkwelten, dieProduktlücken werden geschlossen undpragmatische Ansätze werden verstärkt ver-folgt.

Was fehlt also noch, um eine durchgängigeKommunikation beziehungsweise die ein-heitliche Kommunikationsplattform endgül-tig Wirklichkeit werden zu lassen? Es müs-sen aus allen Bereichen der Netzwerk-technik die Kompetenzen gebündelt werdenund es sind Produkte zu entwickeln, die inallen Verkabelungsbreichen gleichermasseneinfach und sicher einzusetzen sind. Des-halb geht Harting den Weg in die System-verkabelung mit neuen Produkten wie demHa-VIS preLink. Das Kernelement dieserTechnologie liefert eine völlig neue Installati-onstechnik für die Erstellung der Verkabe-lung vor Ort. Dabei wird der Kabelanschluss(vergleichbar mit einer HF-tüchtigen Ade-rendhülse) aus dem eigentlichen Steckver-binder herausgelöst (Bild 3). Der Vorteil isteine einfache Konfektionierung vor Ort. DerKabelabschluss lässt sich einfach und sehrschnell in einem Arbeitsgang aufcrimpen(IDC-Technik). Diese Installationstechnik istsehr sicher und liefert optimale Übertra-gungs-Performance geeignet für 10 Gbit/s.Ausserdem ist der Kabelabschluss sehrklein. Der Block misst in der Diagonale rund

12 mmund ist somit nurunwesentlich grösser als derDurchmesser eines leistungsfähigen Instal-lationskabels. Ein so vorbereitetes Kabel-

segment lässt sich auch einfach in Kabelka-näle oder Kabelführungssysteme einziehen.Somit kann das Ha-VIS preLink System so-wohl vor Ort konfektioniert und eingezogenwerden oder aber als vorkonfektionierte undgeprüfte Verkabelungssegmente auf dieBaustelle geliefert und dann eingezogenwerden. Das kann besonders dann interes-sant werden, wenn für die Installation vorOrt zu wenig Fachpersonal zur Verfügungsteht. Die Trennung einer Verkabelungskom-

ponente in Kabelabschluss und Steckkom-ponente erlaubt die freie Wahl des Steckge-sichts (Bild 4). Letztlich kann also eine ein-mal mit preLink Abschlussblöckenkonfektionierte Leitung mit Steckern oderBuchsenelementen komplettiert werden, inRJ45- oder M12-Ausführung.Das Verkabelungssystem auf Basis Ha-VISpreLink bietet alle Verkabelungskomponen-ten, die zum Aufbau Strukturierter Verkabe-lungsanlagen nach ISO/IEC 24702 (Struktu-rierte Verkabelung in Industriegebäuden)und im Automation Island nach IEC 61918nötig sind. Dazu gehören neben dem Kabel-sortiment auch Verteilerfelder- und Modulefür den Schaltschrank, Industrie Outlets(IOs), Systemcords und diverse Anschluss-komponenten sowie Zubehör. ■

Bild 3: Der Kabelanschluss ist aus dem eigentlichen Steckverbinder herausgelöst, was viele Vorteile bietet.

Bild 4: Die Trennung einer Verkabelungskomponente in Kabelabschluss und Steckkomponente erlaubt die freie Wahl desSteckgesichts.

Genf, Oktober 2006: Die ISO/IEC verabschiedet eineNorm zur Strukturierten Verkabelung im Industrie-bereich. Darin wird auch das Industrial Outlet (IO)mit dem PushPull RJ45 Steckverbinder als generi-sche Schnittstelle für die Datennetzwerkverkabe-lung in der Industrie definiert.

Karlsruhe, Dezember 2008: Die PNO veröffentlichtim Rahmen ihrer Reihe «Profinet und IT» ein WhitePaper mit Aussagen zu Trends und Lösungsmög-lichkeiten zur besseren Integration von Profinet instandardisierte IT Strukturen. Die PNO gibt dieStrukturierte Verkabelung für Profinet Anwendun-gen nach Conformance Class A und B frei.

Nürnberg, November 2010: Harting stellt auf derSPS/IPC/Drives ein Konzept zur Migration der Profi-net Verkabelung hin zu Gigabit-tauglichen 8-adrigenVerkabelungen vor. Kern des Verkabelungskonzeptsauf Basis der Profinet Installationsrichtlinie ist einneues TP-Datenkabel und die Ha-VIS preLink Ver-bindungstechnik.

Frankfurt, April 2012: Harting und EasyLan präsen-tieren auf der Light&Building ein durchgängiges Inf-rastrukturkonzept vom Rechenzentrum bis zur In-dustriehalle beziehungsweise der Maschine. DieseVerkabelungsphilosophie basiert auf preLink imKupferbereich und wird durch Glasfaserlösungenergänzt.

Der lange Weg zur Durchgängigkeit

Bild 2: Achtpoliger M12-Steckerfür 10-GBit-Ethernet.


Fast Ethernet. EtherCAT kann zum Beispielmit 100 Servoachsen alle 100 μs kommuni-zieren. Allerdings kann auch der schnellsteIndustrie-PC noch nicht alle 100 μs die Re-gelalgorithmen dieser Achsanzahl berech-nen. Damit hat Beckhoff wieder ein Bussys-tem entwickelt, das zukunftssicher ist undauf absehbare Zeit keinen Flaschenhals imSteuerungssystem darstellen wird.

Das Nadelöhr Feldbus eliminieren. KlassischeFeldbusse können der Leistungsfähigkeitvon PC-basierten Steuerungen nicht Parolibieten. Deshalb werden – bei der Wahleines langsameren Feldbus- oder Industrial-Ethernet-Systems – trotz High-Perfor-

Zukunftssicherheit ist gefragt. Über 20 Jahrenach seiner Entwicklung ist das Lightbus-System immer noch schneller als praktischalle Feldbusse und auch als die allermeistenIndustrial-Ethernet-Varianten, welche dieneueste Feldbusgeneration darstellen. Aberauch der Lightbus ist nicht mehr schnell ge-nug, um die Rechenleistung der heutigenPC-CPUs in der Anlagenperipherie vollstän-dig abzubilden. Deshalb hat Beckhoff Ether-CAT entwickelt, sozusagen die nächsteLightbus-Generation. Auch EtherCAT nutztdas Prinzip der Verarbeitung im Durchlaufund unterstützt beliebig viele logische Kom-munikationskanäle – aber auf einem vierzig-mal schnelleren Medium, auf 100 MBit/s

as Lightbus-Funktionsprinzip der Tele-grammverarbeitung im Durchlauf, ge-

paart mit prioritätsgesteuerten, logischenKommunikationskanälen, führte schon 1989zu beeindruckenden Leistungswerten: Wäh-rend über 1000 verteilte I/Os im Millisekun-dentakt angesprochen wurden, konnten mitdem Lightbus gleichzeitig einige schnelleAntriebsregler alle 100 μs aktualisiert werden.

D

Ein Feldbus mit ZukunftBereits die erste PC-basierte Steuerung von Beckhoff im Jahr 1986 war High-Perfor-

mance – da sie, dank schneller PC-Prozessoren, deutlich leistungsfähiger und schneller

war als die damaligen sogenannten Hardwaresteuerungen. Und schon damals war es

eine Herausforderung, diese Rechenleistung «auf den Boden» beziehungsweise an die

Sensoren und Aktoren der zu steuernden Anlage zu bringen. Also machte Beckhoff aus

der Not eine Tugend und entwickelte den Lightbus, der die technologische Basis für

den aktuellen Echtzeit-Ethernet-Feldbus bildete: EtherCAT.

ETHERCAT: HIGH-PERFORMANCE-STEUERUNG ERFORDERT HIGH-PERFORMANCE-KOMMUNIKATION

INFOSBeckhoff Automation AG

8200 SchaffhausenTel. 052 633 40 40

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Ein schneller Feldbus in Kombination mit einer PC-basierten Steuerung kann den Durchsatz einer Fertigung deutlich erhöhen. (Bilder: Beckhoff)

S W I S S T. N E T – N E TWO R K S & C O M M U N I C A TI O N 5.12 megalink 69

mance-Steuerung häufig zusätzliche, dezen-trale Spezialsteuerungen und -regler zur de-zentralen Vorverarbeitung der Daten einge-setzt. Diese müssen separat programmiertund konfiguriert werden. Beispiele hierfürsind spezielle Hydraulik-Controller, integrier-te Antriebs-Positioniersteuerungen oderdie Mass-Flow-Controller in Halbleiterferti-gungsanlagen. Die dadurch bedingte Hard-ware- und Toolvielfalt treibt die Kosten fürAnschaffung, Engineering und Wartung indie Höhe. Verteilte dezentrale Steuerungenmögen in modularen Maschinen ein proba-tes Mittel sein; in vielen Applikationen sindsie schlicht eine aus dem Kommunikations-flaschenhals geborene Notwendigkeit.Mit EtherCAT und TwinCAT können auchsehr schnelle Regelkreise über den Bus ge-schlossen werden: komplexe Spezialreglerund deren proprietäre Programmiertoolswerden überflüssig und können durchschnelle I/O-Klemmen und einen Twin-CAT-Reglerbaustein ersetzt werden. Das istnicht nur kostengünstiger, sondern öffnetauch die «Black Box» des Spezialreglers:Bei Bedarf kann der Maschinenbauer oderSystemintegrator die Reglersoftware fürseine Anwendung optimieren oder gar ganzdurch eigene Regelalgorithmen ersetzen,mit denen er sich vom Wettbewerb absetzt.Mit TwinCAT 3 kann er diese auch elegant

mit Matlab/Simulink oder C/C++ entwi-ckeln und online debuggen.

Wenn der Feldbus IPCs schrumpfen lässt. Diehohe Leistung von EtherCAT führt nicht nurzu vereinfachten Steuerungsarchitekturen,sondern auch zu vereinfachten Hardware-strukturen im Industrie-PC selbst: Feldbus-schnittstellen – die in vielen Anlagen ausGründen des Investitionsschutzes und dereleganten Migration zu EtherCAT oder derKonnektivität zu benachbarten Systemennoch erforderlich sind – können als Ether-CAT-Klemme ausgeführt und damit dezent-ral angebunden werden. Die Anzahl derSteckplätze am lokalen PC bestimmt nichtmehr die Bauform und die Erweiterbarkeitdes Systems: IPCs werden kompakter,Feldbusleitungen werden kürzer und er-möglichen damit höhere Datenraten – einweiterer Performancegewinn.Nicht nur Applikationen mit geschlossenenRegelkreisen profitieren von der Kombina-tion aus High-Performance-Steuerung und-Kommunikation: Auch alle Anwendungenmit ereignisabhängiger Steuerung werdenbeschleunigt. Sehr häufig ist der nächsteArbeitsschritt vom Eintreten eines Ereignis-ses abhängig: Es geht weiter, sobald dasWerkstück eingetroffen ist, der Pneumatik-zylinder seine Zielposition erreicht hat, das

zu montierende Teil tatsächlich im Greifersteckt oder der gewünschte Druck vorhan-den ist. Dafür werden Sensoren zyklisch ab-gefragt, wobei die Reaktionszeit auf dasEintreten des Ereignisses direkt von der Ab-fragefrequenz und der Kommunikationseffi-zienz abhängt. Mit einem ultraschnellen Buswie EtherCAT, schnellen I/O-Baugruppen,TwinCAT und der PC-Steuerung verkürzensich diese kleinen Wartezeiten signifikant.Eine spürbare Effizienzsteigerung der Anla-ge, im Vergleich zur herkömmlichen Steue-rungstechnik, ist die Folge. Bei einer Monta-geanlage mit zum Beispiel zwei solcherEreignisse je Sekunde lassen sich durch dieUmstellung von «SPS mit klassischem Feld-bus» auf «Software-SPS mit EtherCAT» be-reits circa 3 % mehr Durchsatz erreichen.

Mehr als nur schnell. Wegen seiner hohenGeschwindigkeit wird EtherCAT häufig auf«High-Performance» reduziert. Das ist aberzu kurz gefasst – so wie auch «PC-based»mit TwinCAT nicht nur ultra-schnell, son-dern auch skalierbar, flexibel, hochintegriert,bedienerfreundlich und kostengünstig be-deutet. Viele Anwender setzen EtherCATein, obwohl sie die Performance-Vorteilegar nicht benötigen. Für sie zählen die güns-tigen Kosten, die flexible Topologie ohne ak-tive Infrastrukturkomponenten, die einfacheKonfiguration dank automatischer Adress-vergabe, die ausgezeichneten Diagnose-eigenschaften mit Fehlerlokalisierung oderdie weltweite Akzeptanz und die grosseAuswahl an EtherCAT-Geräten. Oder abereinfach wegen des Vorteils, dass der Ether-CAT-Master ohne Zusatzhardware aus-kommt; es genügt die Ethernet-Schnittstel-le, die auf dem PC ohnehin vorhanden ist.Schon allein dadurch ist EtherCAT der opti-male Partner der PC-basierten Steuerungs-technik – und «High-Performance» sind bei-de Technologien ja ohnehin. ■

Distributed-Clocks: dezentrale, absolute Systemsynchronisation für CPU, I/O und Antriebsgeräte. PC-based Control: durchgängig Highspeed-Ethernet.

Ethernet bis in die Klemme: Vollduplex-Ethernet im Ring, ein Telegramm für viele Teilnehmer. Anschluss direktam Standard-Ethernet-Port. (Bilder: Beckhoff)


Um auch innerhalbvon Bahnanwendun-gen entfernte Teilneh-mer breitbandig in einNetzwerk einzubinden,gibt es die Highspeed-Modems SHDSL vonPhoenix Contact jetztauch mit der Bahnzu-lassung EN 50121-4.Die Modems fürEthernet und Profibusbesitzen zwei DSL-Ports, um Punkt-zu-Punkt-Verbindungen,Streckenredundanz,Linien- und Sternstrukturen schnellund einfach in Betrieb zu nehmen.Abhängig von der genutztenSchnittstelle können Datenratenbis zu 30 MBit/s auf bestehendenKupferleitungen realisiert werden.Bei geringeren Datenraten konn-ten in der Praxis bereits Strecken

über 20 km überbrückt werden.Die Modems bieten Transparenzim Netzwerk, Diagnosefunktio-nen, zwei konfigurierbare Alarm-ausgänge sowie zwei SHDSL-Ports pro Gerät. Zudem entfälltdie Konfiguration über Dip-Schal-ter.

Highspeed-Modems für Bahnanwendungen

PHOENIX CONTACT AG | 8317 Tagelswangen | Tel. 052 354 55 [email protected] | www.phoenixcontact.ch

Die AWK-1121 WLAN-Clients sindideal in Anwendungen, in deneneine Netzwerkverkabelung er-schwerend ist oder mit hohenVerkabelungskosten gerechnetwerden muss. Die einfacheIntegration in eine Wireless-LAN-Umgebung versteht sich vonselbst. Die Standard-Modelle sindfür den Temperaturbereich 0 bis60 °C, bzw. die T-Versionen fürden erweiterten Bereich –40 bis75°C ausgelegt und auch für an-spruchsvolle Industrieumgebun-gen stabil genug. Für manche An-wendungen besteht die Möglich-keit, den AWK-1121 wie gewohntauf die herkömmliche DIN-Schie-ne zu schnappen oder direkt andie Wand zu montieren. In einemplatzsparenden IP30-Gehäuse mitLED-Anzeige macht es die AWK-1121-Serie zu einer zuverlässigen,industrietauglichen Wireless-Lö-sung. Ergänzend gibt es dieAWK-1121 PoE für Power over

Ethernet und die AWK-1127, dieüber eine serielle Schnittstelle ver-fügt.

Wireless Client für die Industrie

OMNI RAY AG | 8600 Dübendorf | Tel. 044 802 28 [email protected] | www.omniray.ch

Mit dem CANopen Mas-ter API bietet Ixxat eineLösung für die Entwick-lung von PC-basiertenCANopen-Steuerungs-,-Test- und -Serviceanwen-dungen unter MicrosoftWindows. Die Version 6des CANopen Master APIunterstützt neben den aktivenCAN-Karten von Ixxat nun auchdie passiven Karten der neuestenGeneration. Es können bis zu 12CAN-Karten im Parallelbetrieb so-wie je nach verwendeter Hardwarebis zu 4 CAN-Kanäle pro Karte ver-wendet werden. Die neuen Funkti-onen der Version 6 umfassen dieUnterstützung der neusten CiA-Spezifikationen CiA 301 (CANopenApplication Layer and Communica-tion Profile) in der Version 4.2 undCiA 305 (CANopen Layer Setting

Services (LSS) and Protocols) inder Version 2.2. Ein wichtiges Fea-ture der neuen CiA- 301-Spezifika-tion ist die Erweiterung des CANo-pen-SYNC-Protokolls, die es er-möglicht, temporäre Nachrichten-Bursts beim synchronen Betriebgrosser CANopen-Netzwerke zuvermeiden. CiA 305 beinhaltet einerweitertes Such- und Konfigurati-onsprotokoll (LSS Fastscan), dasdie dynamische Zuweisung vonNode-IDs bei CANopen- LSS-Sla-ve-Geräten vereinfacht.

Softwarepaket für die Entwicklungvon CANopen-Anwendungen

IXXAT Automation GmbH | D-88250 Weingarten | Tel. +49 7 51 / 561 46 - [email protected] | www.ixxat.de

Mit dem FS-Guard erwei-tert MPL das Spektrumseiner Kommunikations-produkte. Nach dem ro-busten Gigabit Firewallund VPN-Router wird imFS-Guard zusätzlich imselben Gehäuse einSwitch eingebaut, womitneben dem Firewall einVPN-Gateway, ein Routerund ein Ethernet-Switchzur Verfügung stehen. ImFS-Guard sind sowohlKupfer- und /oder Glasfaseran-schlüsse integriert. Das Systemkann ohne Ventilator und beigeschlossenem Gehäuse von –20bis 60 °C (optional –40 bis 85 °C)betrieben werden. Die Fähigkeit,sowohl Kupfer- als auch SFP-Ver-bindungen realisieren zu können,ermöglicht es, das Gerät universelleinzusetzen. Das Gerät wird voneinem 1,2-GHz-ARM-Prozessor ge-

steuert und hat einen 512-GByte-Flashspeicher für kundenspezifi-sche Software-Erweiterungen. ZurUnterstützung wird ein SoftwareDevelopment Kit angeboten. DerGuard wird optional auch in IP67-Gehäusen, in MIL-Gehäusen odermit Wand-/Flansch-/19"-Rackmon-tagevorrichtungen angeboten.

Industrie-Firewall und Routermit Gigabit Switch

MPI Distribution AG | 5405 Dättwil | Tel. 056 483 34 [email protected] | www.mpi.ch

AU TO M A TI O N 5.12 megalink 71

Eplan Fluid Professionalkombiniert fluidtechni-sche Projektierung mitneuer 3D-Technologie.Einmal im Fluid-Schalt-plan platzierte Kompo-nenten wie Ventile oderZylinder können mit ei-ner einfachen Methode– vergleichbar dem Le-go-Prinzip – in 3D zu-sammengebaut und aufMontageflächen platziert werden.Die Eplan-eTouch-Technologie lie-fert automatisch erzeugte Anfass-punkte für jedes Bauteil und er-möglicht so den einfachen undschnellen Aufbau von Fluid-Schal-tungen. Es werden keine tiefergehenden 3D-Kenntnisse benö-tigt, und die 2D-Ableitungen undFertigungszeichnungen entstehenautomatisch als Teil der Doku-mentation. Zentrale Neuerung ist

die Integration in den bestehen-den Workflow der Mechanik-Konstruktion. Während das 3D-Modell in einem beliebigenMCAD-System konstruiert wird,kann dort für die pneumatischenKomponenten und deren zentraleDrucklufteinspeisung ein Bauraumdefiniert und per Step-Schnitt-stelle an Eplan Fluid Professionalexportiert werden.

Fluidtechnische Projektierung inKombination mit 3D-Technologie

EPLAN Software & Service AG | 8105 Regensdorf | Tel. 044 870 99 [email protected] | www.eplan.ch

Microchip stellt mit dendrei Compilern MPLABXC8, XC16 und XC32seine vereinfachte C-Compiler-Linie vor. DieCompiler arbeiten mitoptimaler Verarbei-tungsgeschwindigkeitund Code-Grösse undsind für die rund 900PIC-Mikrocontroller(MCUs) und dsPIC-Digitalsignal-controller (DSCs) geeignet. Mit ih-ren drei OptimierungsebenenFree, Standard und Pro zeigen siesich gerade für 8-, 16- und 32-bit-Designer als vorteilhaft. MPLABXC unterstützt zudem die Be-triebssysteme Linux, Mac OS undWindows. Der Mplab XC komplet-tiert die Werkzeugreihe kompatib-ler Compiler und Debugger/Pro-

grammer, die nahtlos innerhalbder universellen, plattformüber-greifenden und open-source-fähi-gen Mplab X Entwicklungsumge-bung zusammenarbeiten, um bei-des zu reduzieren, den Lernpro-zess und die Investitionen fürsWerkzeug. Die Mplab XC-Compi-ler sind zudem mit ihrem Vorgän-ger Mplab IDE kompatibel.

Vereinfachte C-Compiler-Linie mitoptimaler Code-Grösse

Mero Microchip (Schweiz) | 5605 Dottikon | Tel. 056 610 15 [email protected] | www.mero.ch

Die neue RFID-Auswerte-einheit von ifm electronicist mit integrierter Profi-bus-DP-Schnittstelle undWebserver ausgestattet.Die Integration in dieübergeordnete Automati-sierungs- beziehungswei-se Prozessleitstelle er-folgt mithilfe der bereitge-stellten Programmierbei-spiele. Das Antennenkon-zept garantiert einen einfachenAnschluss der LF- und HF-RFID-Antennen an die Auswerteeinheitmittels M12-Steckverbindungenvon 0,3 bis 20 m. Wahlweise kön-nen die RFID-Antenneneingängeauch für die Ansteuerung vonAusgängen beziehungsweise dasErfassen von Eingangssignalenverwendet werden. Die ifm-Stan-dardbelegung sorgt dafür, dass

nichts aufwendig verdrahtet wer-den muss. Die angeschlossenenSensoren/Aktoren werden direktaus der RFID-Auswerteeinheit ver-sorgt. Das Produktportfolio derTransponder bietet neben LF-Transpondern mit bis zu 2 KBitSpeichergrösse auch HF-Trans-ponder mit 16 KBit als FRAM-Vari-ante, die unbegrenzt wiederbe-schreibbar sind.

RFID-Systemplattform mit Profibus-DP

ifm electronic ag | 4624 Härkingen | Tel. 0800 88 80 [email protected] | www.ifm.com/ch

Über die Wago-Website könnenab dem 4. Quartal 2012 Reihen-klemmenschienen und steckbareReihenklemmen online projektiertund bestellt werden. Das aus Pro-serve bekannte Projektierungstoolentwickelt Wago zum Smartdesig-ner der nächsten Generation wei-ter. Es macht lokale Installationenauf Rechnern oder Laptops über-

flüssig. Die zukünftige On-line-Version verfügt über ei-ne intuitive Bedienung. AlleDaten werden zentral aufeinem Server bei Wago ver-waltet. Somit entfallen dieInstallation, die kundenbezo-gene Datenvorhaltung sowiedas Aktualisieren der Soft-ware, denn dieses erfolgtautomatisch. Der neue Smart-designer enthält Schnittstel-len zum Wago-E-Shop, überden Bestellungen ausgelöstwerden können. Wie die

weiterhin erhältliche CD-Versionhat auch dieses ProgrammSchnittstellen zu allen gängigenCAE-Systemen. Mithilfe diesesOnline-Konfigurators können zu-künftig auch kundenspezifischeSonderbeschriftungen auf Be-schriftungskarten (WMB-Inline-Matten) konfiguriert und über dieWago-Website bestellt werden.

Projektierungstool geht online

WAGO CONTACT SA | 1564 Domdidier | Tel. 026 676 75 [email protected] | www.wago.ch

72 megalink 5.12 B AU E L E M E N TE

Die COM Express compact Com-puter-on-Module der COMe-cOH#Serie von Kontron sind speziell fürDesigns entwickelt, die PCI-Erwei-terungen erfordern, und basierenauf den energieeffizienten AMDEmbedded G-Series APUs (Acce-lerated Processing Units). Daskompakte Kontron COMe-cOH2bietet COM Express Pin-Out Typ2-basierten SFF-Applikationeneine verbesserte Grafikleistung,neue Möglichkeiten zur parallelenDatenverarbeitung und einen re-duzierten Energieverbrauch. Dieneuen Module können zudem fürUpgrades bestehender Applikatio-nen eingesetzt werden. Video-ori-entierte Applikationen profitierenvon dem integrierten Universal Vi-deo Decoder 3.0, der die Wieder-gabe von zwei HD Video Streams

(1080 p) bei minimaler Prozessor-last ermöglicht. Und für rechenin-tensive Applikationen bieten dieModule eine beschleunigte Daten-verarbeitung über die Grafikein-heit, die mittels OpenCL und Mic-rosoft DirectCompute program-mierbar ist.

Energieeffiziente Computer-on-Module

Kontron AG | D-85386 Eching | Tel. 0049 8165 77-777 [email protected] | www.kontron.de

Für Renesas Mikrocont-roller der Reihe RX210bietet der Distributor Glynund ARS Software eineBluetooth-Softwarelsung.iAnywhere Blue SDK 3.2ermöglicht eine Bluetooth2.1-Funktionalität und istEDR-kompatibel. iAny-where Stack wurde in Ko-operation von Glyn und ARS Soft-ware auf den RX210 angepasst.Ziel ist die Vereinfachung der Ent-wicklung von Bluetooth Systemenauf Basis der Renesas RX Familie.So ist es jetzt möglich, Geräte ein-fach und schnell mit hoher Daten-sicherheit kabellos zu verbinden.Mit dieser Technik können bei-spielsweise kabellose Sonden fürWasser- und Abgasanalysen ganzeinfach realisiert werden. Es ent-

steht praktisch kein Portierungs-und Integrationsaufwand. DerStack kann mit dem jeweiligenProfil (SPP, OBEX) als Bibliothekin die eigene Anwendung integ-riert werden. Es wird nur eineUART-Schnittstelle benötigt. Mit-gelieferte Anwendungen imSource Code für das Serial PortProfile und OBEX erleichtern dieIntegration in das Gesamtsystem.

Bluetooth für Mikrocontroller

GLYN Schweiz | 8133 Esslingen | Tel. 044 944 55 [email protected] | www.glyn.ch

Phoenix Contactbietet drei Reihen-klemmentypenzum Verteilen,Messen und Ran-gieren von Ener-gie: Die steckba-ren Reihenklem-men Combi miteinem Quer-schnittsbereich bis 10 mm² eig-nen sich für die Verteilung vonEnergie und den modularenSchaltanlagenaufbau. Die kompak-te Messwandler-TrennklemmePTME ist für Leiterquerschnittebis 10 mm² ausgelegt. Neu istauch der Kurzschlussstecker füreinen automatisch voreilendenStromwandler-Kurzschluss. Ersorgt für hohe Sicherheit in Strom-wandler-Messkreisen. In Verbin-dung mit der zugehörigen Grund-klemme sind Fehlbedienungen so-wie eine Zerstörung der ange-schlossenen Stromwandler ausge-

schlossen. Signale und Daten vonSensoren in der Energietechniklassen sich platzsparend mithilfeder neuen steckbaren Mehreta-genklemmen PT 2,5 rangieren.Mehrere Brückungsmöglichkeitenund Rangierbereiche bieten dabeigrosse Flexibilität. Die Klemmensind mit der einfachen Push-in-An-schlusstechnik ausgestattet. Sieermöglicht die Leiterkontaktierungdurch Stecken ohne Werkzeug.Zum Lösen des Leiters ist ledig-lich die Entriegelungstaste zu drü-cken.

Reihenklemmen für die Energietechnik


Für kostensensible Industrie- undConsumer-Applikationen bietetMSC zwölf in 64- oder 48-Pin-Ge-häusen untergebrachte High-Per-formance RX631-Mikrocontrollervon Renesas Electronics an. Diemit 256, 384 oder 512 KByteFlashspeicher ausgestattetenMCUs erreichen bei 100 MHzTaktfrequenz eine Rechenleistungvon bis zu 165 Dmips. Gleichzeitigbieten sie ein sehr breites Spekt-rum an Kommunikations-, Timer-und Analog-Peripherieblöcken ein-schliesslich USB 2.0 Full-SpeedKanal (Host, Device und OTG),CAN-Schnittstelle, zwölf A/D-Wandlerkanälen, einem 10-BitD/A-Wandler und einer Real-TimeClock. Die in einem 64-Pin-LQFPuntergebrachten RX631-Derivateverfügen darüber hinaus über eineSechskanal-Multifunction-Timer-Pulse-Unit 2 (MTU2) mit komple-mentärer 6-Phasen-PWM, eineSechskanal-Timer-Puls-Unit (TPU),

einen Vierkanal-Compare MatchTimer (CMT), einen Vierkanal-Timer (TMR) und zwei Watchdog-Timer, zahlreiche serielle Da-tenkommunikationsschnittstellen,sechs SCIs, zwei SPIs sowie ei-nen I2C-Kanal. Vier DMA-Kanäleund ein Data Transfer Controllervereinfachen die Ausführung vonTransfers mit Peripherieelemen-ten und gewährleisten einen effizi-enten CPU-Einsatz.

Schnelle MCUs in 48- und 64-Pin-Gehäusen

MSC-Gleichmann Schweiz AG | 8604 Volketswil | Tel. 043 355 33 [email protected] | www.msc-ge.com

B A U E L E M E N TE 5.12 megalink 73

Die Produktfamilie Plug-trab PT-IQ von PhoenixContact bietet erstmaligeine vorausschauendeFunktionsüberwachungbei Überspannungs-schutzgeräten für Signal-schnittstellen. Ein gelbesStatussignal meldet, dassdie Leistungsgrenze auf-grund häufiger Überspannungenerreicht ist. Eine kleine Leistungs-reserve sorgt dafür, dass derSchutz trotzdem noch wirksambleibt. Ein Ausfall wird durch einrotes Signal angezeigt. Über dieFernmeldemöglichkeit kann dieAnlage orts- und zeitunabhängigüberprüft werden. Das Manage-ment einer Leiste mit Schutzgerä-ten übernimmt der Kontroller. Erist zugleich Spannungsversorgungund zentrale Auswerteeinheit füralle Statussignale. Das System

lässt sich uneingeschränkt erwei-tern. Lediglich zur Leistungserhö-hung der Spannungsversorgungist nach jeweils 28 Schutzgerätenein weiterer Kontroller zu setzen.Das Installationskonzept mit integ-riertem Tragschienenbus ermög-licht eine schnelle und fehlerfreieMontage. Schon mit Aufrasten ei-nes jeden Moduls sind die Span-nungsversorgung und das Status-signal angeschlossen, was denVerdrahtungsaufwand minimiert.

Intelligenter Überspannungsschutzmit System


Die Standardprodukte von Syslogiclassen sich mit der SystemlösungMySyslogic individuell konfigurie-ren. Dabei stehen frei kombinierba-re Komponenten wie verschiedeneProzessorplattformen und Schnitt-stellen sowie unterschiedliche Be-triebssysteme zur Verfügung. Aus-serdem bietet MySyslogic bei denIndustrierechnern verschiedeneGehäusetypen und bei den TouchPanels verschiedene Touch-Tech-nologien. Basierend auf einemStandardgerät ist Syslogic dank derhauseigenen Entwicklung und Fer-

tigung in der Lage, innert zweierWochen ein Testgerät herzustel-len, das die vom Kunden ge-wünschten Funktionen enthält unddas zu achtzig Prozent Serienreifegelangt. Während der anschlies-senden Testphase profitiert derKunde wiederum von der Maxime«alles aus einer Hand». Er steht indirektem Kontakt mit den SyslogicTechnikern, welche die Testergeb-nisse analysieren und die Erkennt-nisse direkt in die Produktionsda-ten für das Seriengerät einfliessenlassen.

Individuelle Komponentenlösung

Syslogic AG | 5405 Baden-Dättwil | Tel. 056 200 90 [email protected] | www.syslogic.com

Xenics ist ein belgi-scher Kameraherstellermit Schwerpunkt inder Infrarottechnik. DieProdukte decken einbreites Spektrum desInfrarotbereiches ab(0,4 μm bis 14,0 μm),das in drei Bereicheaufgeteilt werdenkann: den kurzwelligenInfrarotbereich (NIR), mit demzum Beispiel bei Lebensmittelkon-trollen unter Oberflächen ge-schaut werden kann, denMittelwellen-Infrarot-Bereich(MWIR), in dem dank der hohenoptischen Empfindlichkeit und ei-nem weiten Dynamikbereich zer-störungsfreie Materialprüfungensowie medizinische und biometri-sche Anwendungen möglich sind.Die dritte Kategorie ist der lang-wellige Infrarotbereich, die soge-

nannte Thermografie. Hier könnenKameras zur Visualisierung vonTemperaturen eingesetzt werden.Sie finden im Unterhalt, der Prä-vention von Schäden an Anlagenund laufender Inspektion bei Pro-duktionsprozessen Anwendung.Xenics verfügt auch über Zeilenka-meras im kurzwelligen Bereich.Mit einer Auflösung von 2048 Pi-xel und einer Geschwindigkeit von40 kHz können Details in sehrschneller Folge erfasst werden.

IR-Technik und Thermokameras

CL-Electronics GmbH | 8107 Buchs | Tel. 044 857 12 [email protected] | www.cl-electronics.com

Die bei Keller entwickelte Chip-in-Oil-Technologie (CiO) setzt denTrend zur Miniaturisierung fort.Bei den Drucktransmitter-Serien 4bis 9 LC ist der spezielle ASIC zurSignalaufbereitung im gleichenGehäuse unter Öl und unter Aus-schluss von Luft unmittelbar ne-ben dem Drucksensor montiert.Das bringt eine Reihe von Vortei-len: Alle für die Druckmessung

wesentlichen Komponen-ten sind nicht mehr durchFeuchte und Betauung ge-fährdet. Während die Ver-drahtung im Innern durchkurze, leichte Bonddrähteerfolgt, liefern eingesinter-te, druckfeste Glasdurch-führungen die Transmit-ter-Signale nach aussen.Zusammen mit dem Edel-stahlgehäuse bilden sie ei-nen Faraday’schen Käfigum das Messsystem und

wirken wie Durchführungskonden-satoren. Damit ist die CiO-Techno-logie bis zu Feldstärken von 250V/m und Frequenzen bis 4 GHzabsolut RFI-resistent. DieDrucktransmitter-Serien 4 bis 9 LCbieten zwei Ausgangssignale: ei-nen ratiometrischen, analogenSpannungsausgang und eine digi-tale Inter-Integrated-Circuit-Schnittstelle (I2C).

Hochintegrierte Drucktransmitter für OEMs

KELLER AG für Druckmesstechnik | 8404 Winterthur | Tel. 052 235 25 [email protected] | www.keller-druck.com

74 megalink 5.12 B AU E L E M E N TE

Die MSC Vertriebs GmbH bietetnun die vollautomatische Program-mierung der Lattice MACH XO2-Bausteinfamilie an. Als einer derführenden europäischen Program-mierdienstleister im BereichCPLDs/FPGAs hat die MSC spezi-elle Adapter für ihre Vollautomatenentwickeln lassen. Damit könnenpro Tag mehr als 10000 Lat-tice MACH XO2-Bausteine inden Gehäusetypen TQFP100,TQFP144 und BGA132 automa-tisch per Tray oder Gurt zugeführt,

programmiert, per Laser markiertund neu verpackt werden. Dankder kameragestützten Pick-and-Place-Technik und der Verwen-dung modernster Programmierau-tomaten entfällt das Risiko vonmechanischen Beschädigungen,beziehungsweise Koplanaritäts-fehlern. In der Firmenzentrale inStutensee werden täglich bis zu100000 Mikrocontroller, Speicher-bausteine und FPGAs/CPLDs überdie Programmierautomaten kun-denspezifisch beschrieben.

Spezielle Adapter fürSerienprogrammierungen

MSC-Gleichmann Schweiz AG | 8604 Volketswil | Tel. 043 355 33 [email protected] | www.msc-ge.com

Microchip erweitert seine 8-bit-PIC16F(LF)178X-Mikrocontrollerfa-milie mit Midrange-Kern von De-sign West in San José. Sie wirdmit analogen und integriertenKommunikationsperipherien wieAnalog-Digital-Konvertern (ADCs)mit 12-bit-Auflösung, Digital-Ana-log-Konvertern (DACs) mit 8-bit-Auflösung, Operationsverstärkernund Hochgeschwindigkeitskompa-ratoren auf dem Chip ausgestat-tet. Ein Eusart mit LIN-Unterstüt-

zung sowie SPI- undI2C-Schnittstellenrunden das Periphe-riespektrum ab. DieMCUs bieten zudemalles, was an fortge-schrittener PWM-Regelung und Ge-nauigkeit mittelsneuer programmier-barer Switch-Mode-Controller (PSMCs)

auf dem Markt ist. Die LF-Versio-nen der MCUs verfügen zusätzlichüber eXtreme Low-Power-Tech-nologie mit einem Arbeitsstromvon 32 μA/MHz und 50 nA im Ru-hezustand. Durch ihren geringenLeistungsverbrauch sowie diefortgeschrittene analoge und digi-tale Integration eignen sich dieMehrzweck-MCUsPIC16F(LF)178X zum Beispiel fürLED-Lichtanlagen, Batteriema-nagement und digitale Netzteile.

8-bit-PIC-Microcontroller mit analogerund digitaler Integration

Mero Microchip (Schweiz) | 5605 Dottikon | Tel. 056 610 15 [email protected] | www.mero.ch

Mit den 3D-Kameras derMünchner Firma ShapeDrive ist es jetzt möglich,3D-Aufnahmen ohne zeit-aufwändige Aufbauten zurealisieren. Weil die Auf-nahmen ohne beweglicheTeile wie Vorschübe undFörderbänder gemachtwerden können, entfallenauch Systemungenauig-keiten und die mühseligeFehlersuche. So kann eine Punk-tewolke mit über 2 Millionen Pi-xeln und einer Genauigkeit von2 μm in einer Sekunde erstelltwerden. Die gemessenen 3D-Da-ten können zur genauen Vermes-sung oder für die Umsetzung in ei-nem CAD-Programm verwendetwerden. Die Kamera ist in einkompaktes Metallgehäuse einge-baut. In Ergänzung zum eingebau-ten Projektor für die Projektionvon strukturierten Gittermustern

auf dem Prüfling können auch2D-Bilder mit einer Auflösung vonbis zu 2 Megapixeln im gleichenProzess wie die 3D-Aufnahmengemacht werden. Ein RGB LEDermöglicht sogar Farbaufnahmen.Das erspart den zusätzlichen Ein-satz einer Flächenkamera. EineGigE-Schnittstelle ist für denTransport sowie für die Kommuni-kation zuständig. In einem Steckersind die Leitungen für die Spei-sung und die I/O untergebracht.

Kombinierte 3D- und 2D-Kamera

CL-Electronics GmbH | 8107 Buchs | Tel. 044 857 12 [email protected] | www.cl-electronics.com

Der neue Mean-Well-Ka-talog April 2012 enthältSchaltnetzteile und DC/DC-Wandler in verschie-densten Ausführungen fürden Leistungsbereich von5 bis 6000 Watt. Mit neu-en Produkten in den Be-reichen externe Adapter, Hutschie-nen- und Einbaunetzteile wird dasSortiment erneut stark erweitert.Neu sind die LED-Netzteile in ei-nem separaten Katalog aufge-

führt. Der Katalog kann direkt beider Simpex Electronic AG angefor-dert oder von der Homepagewww.simpex.ch heruntergeladenwerden.

Katalog rund um die Stromversorgung

Simpex Electronic AG | 8622 Wetzikon | Tel. 044 931 10 [email protected] | www.simpex.ch

Für die konventionelle Ins-tallation hat Wago einenLinect-Steckverbinder fürden Leuchtenanschlussvon aussen entwickelt.Der Steckverbinder 770-6229 bietet alle Vorteileeines steckbaren Leuch-tenanschlusses. Er wirdan die konventionelleElektroinstallation des Ge-bäudes angeschlossen und an-schliessend von aussen auf dieLinect-Leuchte aufgerastet. Da-durch gestaltet sich bei Wartungs-arbeiten oder späteren Nutzungs-änderungen der Leuchtenwechseleinfach und schnell. Eine Unter-brechung des Stromkreises isthierbei nicht erforderlich. Der 3-

polige Linect-Steckverbinder istfehlsteckgeschützt und mit Cage-Clamp-S-Anschlusstechnik ausge-stattet. Es können alle Leiterarten(eindrähtig, feindrähtig und mehr-drähtig) mit einem Anschlussquer-schnitt bis 2,5 mm² angeschlos-sen werden. Der maximale Nenn-strom beträgt 24 A.

Steckverbinder für den Leuchtenanschluss


B A U E L E M E N TE 5.12 megalink 75

Mit den neuen Verbindungsele-menten für die SMD-Leiterplatten-klemmen der Serie 2060 lassensich Leiterplatten mit geringemAufwand verbinden. LED-Modulekönnen klassisch verdrahtet odereinfach mit dem neu entwickeltenVerbindungselement aneinander-gereiht werden. Somit lassen sichmehrere LED-Module problemloszu einem LED-Strang verbinden.Die neuen Verbindungselemente

sind für alle Klemmen derSerie 2060 einsetzbar. Ei-ne besondere Varianteder Serie 2060 ist dieneue 2-polige Klemme imRastermass 8 mm. Diesespezielle Klemme ermög-licht Anwendungen mithöheren Bemessungs-spannungen bis zu630 V/6 kV/2 (Überspan-

nungskategorie III). Betätigungs-drücker vereinfachen das An-schliessen der Leitungen und diegeringe Bauhöhe von nur 4,5 mmist auf LED- aber auch Industriean-wendungen abgestimmt. DieKlemmen der Serie 2060 gibt esals 1-, 2- und 3-polige Ausführung.Da sie sich polverlustfrei aneinan-derreihen lassen, können mit die-sen Klemmen alle Polzahlen um-gesetzt werden.

LED-Platinen aneinanderreihen


Die PushPull-Kupplungsgehäusevon Harting ermöglichen die fle-xible Verkabelung zur Übertragungvon Energie, Daten und Signalenin Schutzart IP65/67. Kupplungs-gehäuse bieten entscheidendeVorteile bei der Installation vonSchaltschränken, im Maschinen-und Anlagenbau. Selten könnenbereits während der Planungspha-se einer Anlage konkrete Kabellän-gen detailliert geplant werden. Ab-hilfe schaffen in diesem Fall bei

der Installation feldkon-fektionierbare Steckver-binder. Trotzdem bestehtin diesem Umfeld weiter-hin der Wunsch nach kon-fektionierten Systemka-beln. Hier schaffen die

Harting-Kupplungsgehäuse Abhil-fe: Sie ermöglichen die Verwen-dung von vorkonfektionierten undgeprüften Systemkabeln und eineflexible Verkabelung und Verlänge-rung von Kabelstrecken vor Ort.Reicht ein vorhandenes System-kabel zur Anlagenverkabelungnicht aus, wird zusätzlich ein pas-sendes Verlängerungskabel ver-wendet, um die Anlagenverkabe-lung bedarfsgerecht abzuschlies-sen.

PushPull-Kupplungsgehäuse

HARTING AG | 8604 Volketswil | Tel. 044 908 20 [email protected] | www.HARTING.ch

RS Components bietet eineneue Familie von «Design-Spark Synergy Boards» an.Die Boards sind ein weiteresErgebnis der Zusammen-arbeit mit ARM für die Ent-wicklung von Embedded An-wendungen, die auf mbedMicrocontrollerboards basie-ren. Die ersten drei neuen Mitglie-der der DesignSpark Synergy-Fami-lie sind das AnimatronicLab- (Bild),das Audiocodec- und das Display-board. Besonders nützlich für dasExperimentieren mit Applikationenaus der Animatronik ist das Anima-tronicLab-Board. Es bietet für dieArbeit mit dem mbed Modul einbreites Spektrum an Möglichkei-ten. Via I2S, I2C, SPI, Ethernet undUSB-Anschlüsse kann schnell aufdie Peripherie zugegriffen werden.Hauptsächlich für die schnelle Her-stellung von Prototypen geschaf-

fen, setzt diese funktionelle Platt-form Standards für viele Anwen-dungen. Das Einfügen von prakti-schen Messpunkten für Tastköpfe,Oszilloskope oder Protokollanalysa-toren eröffnet neue Möglichkeitenhinsichtlich Visualisierung vonMessgrössen. Der Halbbrücken-treiber ermöglicht die einfacheAnsteuerung von Schrittmotoren,Stellgliedern oder LEDs. Ausser-dem kann das Audiocodec-Boardfür qualitativ hochwertige Audio-signale via I2S angeschlossen wer-den.

Weiterentwicklung von Embedded Systemen

RS Components GmbH | 8820 Wädenswil | Tel. 044 283 61 [email protected] | www.rsonline.ch

Für den Codeleser Lector 620 sindfolgende Varianten verfügbar: DieBasisvariante «Eco», «Standard»als Gerät für die schnelle Umset-zung universeller Anwendungen,«High Speed» für Hochgeschwin-digkeitslösungen sowie «DPM»für direkt angebrachte Kennzeich-nungen. Das Metallgehäuse inSchutzart IP65 – optional IP67 – istum bis zu zwei Drittel kleiner alsbei den meisten 2D-Codelesern.Das Lesefeld von 43x67 mm² bie-tet eine Schärfentiefe von 50 mmbei einem Leseabstand von100 mm. Als Highlight bietet dieBaureihe Lector 620 eine Echt-zeit-Decodierung aller mit einerFrequenz von 60 Hz aufgenomme-nen Bilder. Dies verbessert dieDecodierungsleistung und damitdas rechtzeitige Erkennen und Be-seitigen von Leseproblemen. DieBedienung der Codeleser ist intui-tiv. Dafür sorgen neben der Laser-

Ausrichthilfe auch die Parametrie-rung per Knopfdruck und LED-An-zeige am Gerät. Es können zudemunterschiedliche Benutzerebenenauf der Bedienoberfläche einge-richtet werden. Die IT-Integrations-möglichkeiten sind Ethernet(TCP/IP), FTP, EtherNet/IP, PROFI-NET, CAN, RS 232/422/485, USB,digitale I/Os.

Codeleser-Standard für Tracking & Tracing

SICK AG | 6370 Stans | Tel. 041 619 29 [email protected] | www.sick.ch

76 megalink 5.12 M E S S E N U N D P R Ü F E N

Die Scope-Serie Infiniium90000Q von Agilent Tech-nologies verfügt über einebranchenführende Echt-zeit-Bandbreite von 63GHz auf zwei Kanälen und33 GHz auf vier Kanälen.Die neue Produktfamilieumfasst zehn Vierkanal-Modelle mit Bandbreitenvon 20 bis 63 GHz; bei al-len Modellen ist die Band-breite nachträglich erwei-terbar. Auch in Eigenrau-schen und Jitter (75 fs)sind diese Oszilloskopeführend. Die Scope-Serie profitierteinerseits von speziellen ICs undvon Multichip-Modulen und ande-rerseits von einer exklusiven neu-en Schaltungsarchitektur mit demNamen «RealEdge». Mehrere Os-zilloskope der Familie Q könnenmithilfe einer speziellen Softwarein einem System mit 40 odermehr Kanälen miteinander verbun-den werden. Die neue Bandbrei-

tengrenze ermöglicht Messungenan Elektroniksystemen, die auf dieAnforderungen künftiger Stan-dards zugeschnitten sind. Möglichsind zum Beispiel die direkte Digi-talisierung von M-Band-Signalen(60 bis 100 GHz) und die direkteMessung von sehr variablen Span-nungshüben in Anwendungen, diebreitbandige Messungen erfor-dern.

Echtzeit-Oszilloskop mit 63 GHz Bandbreite

Computer Controls | AG, 8112 Otelfingen | Tel. 044 308 66 [email protected] | www.ccontrols.ch

Wasseraktivität in verderbli-chen Lebensmitteln und phar-mazeutischen Produkten be-einflusst deren Haltbarkeit undLagerfähigkeit erheblich. Rot-ronic bietet eine komplette Pa-lette von Produkten zur Mes-sung der Wasseraktivität an.Die neueste Entwicklung ausdem Hause Rotronic ist derUSB-Messkopf, der via USB-Schnittstelle direkt an den PCangeschlossen werden kann. Ereignet sich für eine Multi-Stati-ons-Anwendung, denn es sind biszu 64 Messköpfe anschliessbar.Der Einsatzbereich beträgt –40 bis85 °C bzw. 0 bis 100 % rF. DasHigh-End-Laborgerät HygroLabC1 mit bis zu vier Messköpfen eig-net sich zur Messung der Wasser-aktivität in Käse, Fleisch, Tabak,

Futtermitteln und Baustoffen. Mitseiner Ethernet- oder USB-Schnitt-stelle ist das Tischgerät netzwerk-tauglich, die AW-Quick- Funktionliefert innerhalb von fünf Minutenzuverlässige Messwerte, und diemitgelieferte validierte HW4-Soft-ware garantiert komplette Pro-grammier- und Datenerfassungs-möglichkeiten.

Messung der Wasseraktivitätmit USB-Messkopf

ROTRONIC AG | 8303 Bassersdorf | Tel. 044 838 12 [email protected] | www.rotronic.ch

National Instruments stellt mit NILabview und NI-Hardware kompa-tible Apps für iPhone, iPad undAndroid-Geräte vor. Damit bietetdas Unternehmen eine Möglich-keit, aktuelle mobile Technologiein Ingenieur-Anwendungen zu nut-zen. Durch die Kombination derPortabilität, Bedienfreundlichkeit,kürzeren Entwicklungszeit undlängeren Akkulebensdauer vonmobilen Geräten mit der Leis-tungsfähigkeit von Labview kann

effizienter auf Messdatenvon Datenerfassungs- undEmbedded-Überwachungs-systemen zugegriffen wer-den. Das Data Dashboardfor Labview und das DataDashboard Mobile for Lab-view können Labview-PC-oder -Embedded-Messun-gen auf iPad, iPhone und

Android-Geräten unter Zuhilfenah-me von Diagrammen, Anzeigeinst-rumenten, Text-Anzeigeelemen-ten und LEDs darstellen, verteilteMessungen von mit Labview pro-grammierbaren Geräten darstel-len, zum Beispiel mit der NI Com-pactRIO-Plattform, und ohne Pro-grammieraufwand für Apps oderWebseiten eine Verbindung zuNetzwerk-Umgebungsvariablenoder Daten von Webdiensten her-stellen.

Per App auf Messdaten zugreifen

National Instruments | 5408 Ennetbaden | Tel. 056 200 51 [email protected] | www.ni.com/switzerland

Spectra bietet alle Ether-net E/A-Module der ET-7000-Serie unter der Pro-duktbezeichnung PET-7000 mit Power overEthernet (PoE) Stromver-sorgung an. Ein lokalesNetzteil am Installations-ort des E/A-Moduls istnicht erforderlich. Bei denPET-7000 handelt es sichum kompakte E/A-Modu-le, die mit unterschiedlichen Kom-binationen an digitalen und analo-gen Ein-/Ausgabekanälen ausge-stattet sind. Sensoren wie Ther-moelemente, Widerstandsther-mometer und Dehnmessstreifenkönnen ohne externe Vorverstär-ker direkt an die Module ange-schlossen werden. Die notwendi-ge Signalkonditionierung, bzw. beiThermoelementen die hier erfor-derliche Klemmstellenkompensa-tion, ist bereits in den Modulen in-tegriert, und die Module verfügenüber hochverstärkende Messver-

stärker. Die digitalen Ein-/Ausga-bekanäle sind als TTL, isolierteE/As, Power Relais oder als PhotoMOS Relais ausgeführt. Die Konfi-guration der Module erfolgt mit ei-nem Browser. Die Module unter-stützen das Modbus TCP/IP-Proto-koll. Die PET-7000-Module könnenentweder über das Ethernet-Kabeloder über ein externes Netzteilmit 12 bis 48 VDC versorgt wer-den. Im letzteren Falle erfolgt derAnschluss der Stromversorgungan einem Schraubklemmenblock.

Ethernet E/A-Module mit PoE

Spectra (Schweiz) AG | 8132 Egg | Tel. 043 277 10 [email protected] | www.spectra.ch

I N D U S TR I E B E D A R F 5.12 megalink 77

Mit dem Bluemark Cled von Phoe-nix Contact ist die Beschriftungstandardisierter UniCard-Materiali-en zur Klemmen-, Leiter- und Ge-rätekennzeichnung so einfach wieein Papierausdruck. UV-Technolo-gie garantiert einen mit bis zu10000 Schildern/Stunde schnellenund umweltfreundlichen Druck-prozess. Das lösungsmittelfreieBeschriftungsfluid macht denBluemark Reinraum geeignet unddie Beschriftung extrem kratz- und

wischfest. Das umfangreiche Pro-gramm an UniCard-Materialiengibt es in verschiedenen Varian-ten, Farben und Grössen für alleApplikationen der Klemmen-, Lei-ter- und Gerätemarkierung. DerBluemark Cled ist Bestandteil desMarking System von Phoenix Con-tact. Die Beschriftungsdaten er-hält der Drucker über die zentralePlanungs- und Markierungssoft-ware Clip Project direkt aus demCAE-System.

Beschriftung von Klemmen,Leitern und Geräten


Zur sicheren und wärme-technischen Verklebungvon elektronischen Bau-elementen oder mechani-schen Komponenten bie-tet Fischer Elektronik absofort einen neuen Wär-meleitkleber mit der Arti-kelbezeichnung WLK DKan. Es handelt sich umeinen mit Aluminiumoxid gefüllten,temperaturbeständigen, schlagzähen,lösemittelfreien und thermischleitfähigen Zweikomponentenkleb-stoff auf Epoxidbasis mit kurzerAushärtungszeit. Der Wärmeleit-kleber klebt poröse sowie nichtporöse Oberflächen von Metallen,Glas, keramischen Stoffen undfast allen Kunststoffen. Die Vermi-

schung (1:1) von Härter und Bin-der erfolgt durch ein statischesMischrohr mit Luer-Lock-System.Der Wärmeleitkleber ist standard-mässig als 4-ml- und 10-ml-Sprit-ze sowie als 50-ml-Kartusche er-hältlich. Weitere Gebindegrössenund -arten werden nach kunden-spezifischen Vorgaben realisiert.

Wärmeleitkleber für poröse und glatteFlächen

Astrel AG | 8808 Pfäffikon SZ | Tel. 055 415 66 [email protected] | www.astrel.ch

Embedded ist,wenn esfunktioniert.

Lösungen erhalten Sie am 5. Juni 2012an der Embedded Computing Conferencean der ZHAW in Winterthur.


Gewerbestr.18,CH-4105 Biel-BenkenTel.061 726 65 55, Fax 061 726 65 50www.portmann-instruments.ch

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78 megalink 5.12 L I E F E R A N TE N VE R Z E I C H N I S

Antriebe/Fluidik

Antriebstechnik

ZF Services Schweiz AG

Mattenweg 1, 3855 Brienz, Telefon +41 33 951 31 31,Fax +41 33 951 34 55,www.emwb.ch, [email protected]

Automation

Hermtech AGTel. 033 823 22 77Fax 033 823 25 [email protected]

Entwicklung · Schema · Layout · DispositionMaterialbeschaffung · BewirtschaftungPrint · Baugruppen · SteuerungsbauPrüfung · Elektrifizierung · Inbetriebnahme

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Bauteile und Distribution

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CH-8953 DietikonBernstrasse 394Tel. +41 (0)44 745 61 61Fax +41 (0)44 745 61 00

CH-1010 LausanneAv. des Boveresses 52Tel. +41 (0)216 54 01 01Fax +41 (0)216 54 01 00

OPTO LOGIC TECHNOLOGY SARte de Vevey 105, CH-1618 Châtel-St-DenisTel. +41/21/948 20 80, Fax +41/21/948 20 88

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CTA Energy Systems AG3110 MünsingenTel. 031 720 15 [email protected]

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Susanna FranzoniMEGALINK Tel. +41 (0)62 721 00 00Fliederweg 460 Fax +41 (0)86 062 721 00 00CH-5053 Staffelbach [email protected]

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Megalink - Elektronik + AutomationISSN 1662-955819. Jahrgang «Megalink» 28. Jahrgang «EC Woche»33. Jahrgang «Precision» 51. Jahrgang «Elektroniker»www.megalink.chTotal verkaufte Auflage: 2310 Ex., Total Zielversand/Gratis: 5610 Ex.

KontaktAlle Mitarbeiter erreichen Sie unter [email protected]

HerausgeberinAZ Fachverlage AG, Neumattstrasse 1, 5001 AarauTel. +41 (0)58 200 56 50, Fax +41 (0)58 200 56 51

GeschäftsführerDietrich Berg

Leiterin ZeitschriftenRatna Irzan

RedaktionMegalink, Neumattstrasse 1, Postfach, CH-5001 AarauTel. +41 (0)58 200 56 42, Fax +41 (0)58 200 56 61Chefredaktor: Patrick Müller, Tel. +41 (0)58 200 56 59Redaktor: Daniel Wallimann, Tel. +41 (0)58 200 56 30

CopyrightMit der Annahme von Manuskripten durch die Redaktion und derAutor-Honorierung durch den Verlag erwirbt der Verlag dasCopyright und insbesondere alle Rechte zur Übersetzung und Veröf-fentlichung der entsprechenden Beiträge in anderen verlagseigenenZeitschriften sowie zur Herausgabe von Sonderdrucken. Für unver-langt eingesandte Text- und Bildunterlagen übernimmt die Redak-tion keine Gewähr. Produkte und Highlights sind kostenpflichtig.Nachdruck, auch auszugsweise, nicht gestattet.

Leiter WerbemarktJürg Rykart, Tel. +41 (0)58 200 56 04

AnzeigenThorsten Krüger, Tel. +41 (0)58 200 56 32Verena Müller, Tel. +41 (0)58 200 56 42Anzeigentarif unter www.megalink.ch

Leiter Lesermarkt/OnlineValentin Kälin

[email protected], Tel. +41 (0)58 200 55 64

PreiseAbonnementspreis Fr. 84.–,Ausland Fr. 85.– plus Postgebühren

Layout/ProduktionUrsula Urech

DruckVogt-Schild Druck AG, 4552 DerendingenEin Produkt der

Verleger: Peter WannerCEO: Christoph Bauerwww.azmedien.ch

Namhafte Beteiligungen nach Art. 322 Abs. 2 StGB:AZ Anzeiger AG, AZ Fachverlage AG, AZ Management Services AG,AZ Regionalfernsehen AG, AZ TV Productions AG, AZ Verlagsservice AG, AZ Vertriebs AG, AZZeitungen AG, Basellandschaftliche Zeitung AG, Media Factory AG, Mittelland ZeitungsdruckAG, Solothurner Zeitung AG , Radio 32 AG, Vogt-Schild Druck AG, Vogt-Schild VertriebsGmbH, Weiss Medien AG

Impressum ABB Schweiz AG 31, 50

Alfred Imhof AG 38

Astrel AG 64, 77

B&R Industrie-Automation AG 37

Bachmann electronic GmbH 5

Baumer Electric AG 8, 14

Beckhoff Automation AG 9, 15, 60, 62, 63, 65, 68

BERNEXPO AG 13, 17

BIBUS AG 64

Bosch Rexroth Schweiz AG 8

CL-Electronics GmbH 73, 74

Comax Industrielle Signaltechnik AG 24

Computer Controls AG 76

ebm-papst AG 42

EBV Elektronik GmbH & Co. KG 13

Electrosuisse SEV 53

Elektromotorenwerk Brienz AG 6

Enclustra GmbH 22, 56

EPLAN Software & Service AG 71

ETH Zürich 9

Fabrimex Systems AG 22

FAULHABER MINIMOTOR SA 8, 13

FlowCAD Schweiz AG 2, 59

GLYN GmbH & Co. KG 72

Harting AG 6, 9, 68, 75

HSR Hochschule für Technik 8

ifm electronic ag 71

igus Schweiz GmbH 10, 59

ILEE AG 47

ineltro AG 22

IngCH Engineers Shape our Future 4

IXXAT Automation GmbH 70

KELLER AG für Druckmesstechnik 73

Kontron Embedded Computers GmbH 10, 18, 22, 72

Linktronix AG 9

maxon motor ag 11, 14, 62, 63

Mero Microchip (Schweiz) 71, 74

Messe München GmbH 14

MPI Distribution AG 70

MSC-Gleichmann Schweiz AG US2, 36, 72, 74

National Instruments Switzerland US4, 76

Omni Ray AG 64, 70

Parkem AG 63

PHOENIX CONTACT AG 3, 5, 70, 72, 73, 77

Portmann Instruments AG 77

PostLogistics AG 49

PowerParts AG 5

Profibus Schweiz AG 53

Rockwell Automation AG 12, 41, 48

Roschi Rohde & Schwarz AG 57

Rotronic AG 61, 76

RS Components GmbH 7, 11, 75

Schmid Elektronik AG 22

Schweizerische Mobiliar 10, 11

Sick AG 75

SIGMATEK Schweiz AG 5

Simpex Electronic AG 74

Sotronik GmbH 46

Spectra (Schweiz) AG 22, 33, 76

Stemmer Imaging AG 12

Swiss Technology Network 12, 16, 25, 64, 77

Syslogic Group 20, 29, 73

Trikora AG 12

Verband SCHWEIZER MEDIEN US3

WAGO CONTACT SA US1, 23, 71, 74, 75

Zühlke Engineering AG 6

Firmen in dieser Ausgabe

Megalink 6/7-12

erscheint am 27.06.12

Vorzugsthemen: Bauteile, Messen+Prüfen, Automation (Fertigung, Prozesstechnik),Kommunikation (Wireless), in motion-Antriebstechnik/Fluidik, Industriebedarf,CAD/EDA, (Mechatronik, EMV, Batterien, USV, Brennstoffzellen, Entwicklung)

Inserateschluss: 23.05.12

Vorschau

R

Neulich am Abend. Ein Ehepaar in den Fünfzigern betritt das Restaurant. Sie setzen sich an ihren Tisch. Kurz darauf

präsentiere ich Ihnen die Speise- und Getränkekarte. Ohne einen Augenblick zu zögern, bestellen sie eine der besten

Flaschen des Hauses; einen Château Cheval Blanc für mehr als 2’500 Franken. Die Flasche wird aus demWeinkeller

geholt. Ich öffne und dekantiere sie ganz ruhig. Ohne Stress. Ich serviere denWein wie es sich gehört.

Der Herr degustiert zuerst. Sein wohlwollendes Nicken und Gemurmel deute ich als Zeichen der Zustimmung.

1. RECHTEN DAUMEN AUFSETZEN2. TEXT LESEN

Die Frau am Tisch schäumt vorWut. Was habe ich bloss gemacht? Oh Nein! Benommen realisiere ich, dass ich mehr

als die Hälfte der Flasche auf sie geschüttet habe.Das war mein letzter Abend im Restaurant. Doch dank diesem

Zwischenfall hatte ich das Vergnügen, zu erfahren, was ein Inserat bewirken kann.

Danach serviere ich den edlen Tropfen behutsam in das Glas der Dame. Im selben Augenblick erspähe ich imHintergrund eine wunderschöne Frau. IhreAugen

sinddezen

t geschminkt: E

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inerbeto

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retdieKonturen

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askarawunderschöneBambi-Augen.IhrBlickistsobezaubernd,dassdereindrü

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terscheint. Plötzlich durchdringt ein Schrei die angenehme Ruhe im Saal. Erschrocken schaue ich wieder an den Tisch des Ehepaars.

Inserate bewegen.

Dieses Inserat macht Werbung für Werbung in Zeitungen und Zeitschriften. Der Verband SCHWEIZER MEDIENschreibt dazu jedes Jahr einen Wettbewerb für junge Kreative aus. Dabei siegte auch diese Arbeit – kreiert wurdesie von Gaël Tran und David Moret, Werbeagentur Euro RSCG, Genf. www.das-kann-nur-ein-inserat.ch

>> Weitere Informationen finden Sie hier: ni.com/redefi ne

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RF- und Mikrowellen-Messtechnik neu definiert

Modulare Hardware und offene Software

Erhöhen Sie Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität Ihrer Testanwendungen

im RF- und Mikrowellenbereich mit der modularen Hardware und der offenen

Software von National Instruments. Im Gegensatz zu traditionellen Messgeräten,

die aufgrund des technologischen Fortschritts schnell veraltet sind, setzen Sie

mit der Systemdesignsoftware NI LabVIEW und NI-PXI-Hardware die aktuellsten

Technologien bei PC-Bussen, Prozessoren und FPGAs ein.

WIRELESS-TECHNOLOGIENNational Instruments unterstützt zahl-reiche Wireless-Standards, darunter:

LTE802.11a/b/g/n/acWCDMA/HSPA/HSPA+

GSM/EDGECDMA2000/EV-DOBluetooth

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Megalink.ch Mai 2012