megalink 05 - 2012 by AZ Fachverlage AG

MAI 2012

www.megalink.ch

FPGAs beleben die Antriebstechnik | LEDs optimal Dimmen | Testen bis es kracht Markt端bersicht Antriebstechnik | Auf der richtigen Spur | LEDs kalt stellen

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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: ■

High Power und High Brightness-LEDs

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Treiber & Controller

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LED Module / Halbzeuge

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Elektromechanik / Verbindungslösungen

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LED Beleuchtungstechnik

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Thermal Management

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Sekundäroptiken

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LED Entwicklungen

Kontaktieren Sie unsere Experten.

V-4_2012-VCEK-6051

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MSC-Gleichmann Schweiz AG Büro Volketswil Tel. +41 43 355 33 75 Volketswil@msc-ge.com

MSC – Excellence in LEDs www.msc-ge.com

E D I TO R I A L

Leise Revolution Bei vielen Erfindungen oder neuen Produkten merkt man oft erst gar nicht, dass sie die Welt komplett verändern werden. Wer hätte zum Beispiel im Jahr 1975, als das «Nationale Autotelefonnetz» (Natel) eingeführt wurde, gedacht, dass das so gross wie ein Koffer und mehrere Tausend Franken teure Ungetüm so stark schrumpfen würde, dass es heute in jeden Hosensack passt und längst mehr kann als nur telefonieren. Heute werden mit Smartphones E-Mails abgearbeitet, gespielt, im Internet gesurft oder auf Facebook Belanglosigkeiten aus«Was nützt es dem Menschen, wenn er Lesen und Schreiben gelernt hat, getauscht.

aber das Denken anderen überlässt?»

Diese Revolution hat sich langsam und fast unbemerkt herangeschlichen. Wie viele andere kleine technologische Fortschritte, die für sich genommen unspektakulär waren, haben das Mobiltelefon und das Internet im Rückblick innert weniger Jahre unseren Alltag komplett verändert. Ernst R. Hauschka, geb. 1926 deutscher Lyriker

Viele Entwicklungen benötigen eine gewisse Reifezeit, bis sie den Durchbruch schaffen und als revolutionäre Innovation erkannt werden. Es ist ein bisschen wie bei Kindern. Sieht man sie täglich, merkt man gar nicht, wie sie wachsen. Erst beim Neffen, den man fünf Jahre nicht mehr gesehen hat, stellt man erstaunt fest: «Du bist aber gross und stark geworden.» Patrick Müller, Chefredaktor patrick.mueller@azmedien.ch

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

16 Embedded

39 LED

Winterthur ist embedded. Alle Jahre wieder trifft sich die Embedded Computing Community in der Eulachstadt zur grössten Schweizer Plattform – der Embedded Computing Conference. An der Fachtagung stellen Experten Neues und Innovatives aus dem Embedded-Universum vor.

LEDs kalt stellen. Durch 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 Verlustwärme schwieriger abgeben können. Geeignete Kühlungskonzepte, die parallel zur Entwicklung erarbeitet werden, sind der Garant für eine erfolgreiche Miniaturisierung.

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

Lösungen für die Zukunft Windenergie und Photovoltaik

56 Antriebe und Fluidik FPGAs regeln Antriebe schneller. Die Anforderungen an Drive Control-Systeme steigen stetig. Hohe Regelraten und komplexe Bewegungsberechnungen machen es schwierig, die Systeme mit Mikro- und Signalprozessoren zu realisieren. FPGA-basierte Lösungen erfüllen höchste Anforderungen an die Dynamik der Bewegungssteuerung. Teil 1 der Artikelserie zeigt die Möglichkeiten und Vorteile FPGA-basierter Motion Control-Systeme.

Energieeffizienz Automotive

Wasserversorgung

Verkehrsinfrastruktur

Elektromobilität Smarte Energieverteilung

ZUR TITELSEITE

Auf der Schokoladenseite der Automatisierung 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. Gesteuert wird die Anlage mit der dezentralen Automatisierungslösung Wago I/O 750. Das I/O 750 System unterstützt verschiedenste Feldbusse wie Ethernet/IP, Modbus/TCP, Profibus DP, Profinet IO, DeviceNet, CANopen, EtherCAT oder Sercos III. Das Modulangebot ist sehr umfangreich. Ungeachtet ihrer kleinen Grösse verarbeiten diese 12 mm breiten Module bis zu 16 Eingänge für 24 VDC-Signale. Ein Ethernet I/O-System unterstützt bis zu 250 I/O-Module und ist mit der CoDeSys-Software einfach zu programmieren.

… mit richtungsweisender Verbindungs- und Automatisierungstechnik. Vorausschauend und begeistert schaffen wir elektrotechnische Produkte und Lösungen für die Welt von morgen. Mehr Informationen unter Telefon 052 354 55 55 oder www.phoenixcontact.ch

WAGO CONTACT SA 1564 Domdidier Tel. 026 676 75 00 info.switzerland@wago.com www.wago.ch © PHOENIX CONTACT 2012

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V E R A N S TA L TU N G S K A L E N D E R / N A C H R I C H T E N

Veranstaltungskalender Datum

Ort

30.–31.5.2012 swiss CAR Zürich / Gottlieb Duttweiler Institut (GDI), Rüschlikon 5.6.2012

11.6.2012 30.8.2012

Thema

Veranstalter

Das LMI und swiss CAR veranstalten den 6. Lean Management Summit Schweiz am GDI. Der Konferenztag am 30. Mai 2012 widmet sich den Themen Lean in der Dienstleistung, Lean Development, Lean Healthcare sowie Lean Production. Der Praktikertag am 31. Mai 2012 am GDI umfasst Workshops zu den Themen Shopfloor Management, Lean Maintenance & Service oder branchenübergreifender Lean Circle.

Lean Management Institut (LMI) Schweiz 8092 Zürich, Tel. 044 350 01 10 info@lean-management-institut.ch www.lean-management-institut.ch

ZHAW Winterthur St.-GeorgenPlatz 2

An der Embedded Computing Conference (ECC) trifft sich die Schweizer Embedded Community. Experten von Unternehmen und Hochschulen präsentieren die neuesten Erkenntnisse und Entwicklungen aus der Praxis und Wissenschaft. Hochstehende Vorträge sowie eine Tischmesse bieten eine effiziente Informations- und Kontaktplattform. Empa-AkadeElectrical Overstress (EOS) – das «unbekannte» Phänomen mie, Dübendorf in Schaltungstechnik und Ausfallanalyse. Innovation Day 2012. Design und Innovation durch neue Technologien.

20. 6.2012

HSR, Rapperswil

21.6.2012

Ennetbaden

Diverse Termine im Juni (siehe S. 49)

Diverse

Niederrohrdorf/ Online

Diverse

München

Sichere Mensch-Maschinen-Interaktion: Basierend auf der neuen Maschinenrichtlinie zeigt die Fachtagung im Rahmen von Vorträgen und einer Ausstellung, welche Technologien verfügbar sind und angewendet werden. Der Event richtet sich an Integratoren, Maschinenbauer, Anlageplaner und Betreiber in der Fertigungsindustrie. Das Halbtagsseminar LabView Hands-On wendet sich an Ingenieure oder Wissenschaftler, die die Entwicklungsumgebung noch nicht kennen. Teilnehmer erlernen in der kostenlosen Veranstaltung die ersten Schritte zur Entwicklung eigener Anwendungen zur Datenerfassung oder Gerätesteuerung. Seminarreihe von Rockwell Automation Schweiz. Die nächste Generation der Micro-Steuerung – Micro800-Workshop. Interessierte erhalten bei der Veranstaltung Informationen über das Produkteportfolio und unter anderem eine Einführung in Connected Components Workbench Software. Bosch Rexroth-Schulungen für Hydraulik, Pneumatik, Mechatronik, Linear- und Montagetechnik, Antriebs- und Steuerungstechnik. Kursinhalte und Termine: www.boschrexroth.ch/seminare

swiss Center for AutomotiveResearch (swiss CAR), 8032 Zürich, Tel. 044 632 06 32 swiss-car@ethz.ch, www.swiss-car.ch SwissT.net 8604 Volketswil ZH Tel. 044 945 90 90 info@swisst.net www.swisst.net Empa-Akademie 8600 Dübendorf Tel. 058 765 45 62 empa-akademie@empa.ch www.empa-akademie.ch/ Electrosuisse 8320 Fehraltorf Tel. 044 956 11 83 itg@electrosuisse.ch www.electrosuisse.ch

National Instruments Switzerland 5408 Ennetbaden Tel. 056 200 51 51 ni.switzerland@ni.com ni.com/switzerland Rockwell Automation AG 5001 Aarau Tel. 062 889 77 77 info@rockwellautomation.ch www.rockwellautomation.ch Bosch Rexroth Schweiz AG 5563 Buttikon Tel. 055 464 63 79 walter.bhend@boschrexroth.ch FlowCAD-Trainings und -Webinare in Kleingruppen und unter- FlowCAD Schweiz AG schiedlichen Niveaus für: Allegro, Orcad, PSpice, Boundary Scan, 5443 Niederrohrdorf Reliability, 3D-Leiterplatten-Konstruktion, High-Speed-Design usw. Tel. 056 485 91 91 Kursinhalte und Informationen: info@flowcad.ch www.flowcad.ch/de/support-training/training www.flowcad.ch www.flowcad.ch/de/support-training/webinar Standard-Trainings zu den Themen Funk- und Messtechnik oder Roschi Rohde & Schwarz AG speziell zugeschnittene Trainings. Detailbeschreibungen und Ter- 3063 Ittigen, Tel. 031 922 15 22 mine unter: www.rohde-schwarz.com = > «News & Events». sales@roschi.rohde-schwarz.com www.roschi.rohde-schwarz.ch Weitere Veranstaltungshinweise finden Sie auf www.megalink.ch

Mit Facebook erhalten Jugendliche einen Einblick in technische Berufe Die Welt der Technik ist faszinierend und gleichzeitig fremd. Gerade junge Menschen können oft nicht viel unter technischen Berufen vorstellen. IngCH Engineers Shape our Future will mit einem Facebook-Auftritt direkt ansprechen und zeigt, wie vielseitig In-

genieur-Berufe sind. Damit unternimmt IngCH einen weiteren Schritt zur Bekämpfung des Ingenieurmangels in der Schweiz. Die Facebook-Seite bietet den Jugendlichen viele Informationen über die Welt der Technik und des Ingenieurwesens: Wie wird man

Maschinenbauingenieurin? Was macht ein Geomatiker? Welche Karrierechancen habe ich als Informatikerin? Links, Videos, Portraits und der direkte Kontakt zu Studierenden und Berufstätigen beantworten all diese Fragen. www.ing.ch, www.facebook.com/ing2

N A C H R I C H TE N

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CLARE IXYS WESTCODE ABB KUNZE JUNIOR THERMACORE TELCON SWISSBREEZE ASSEMBLIES Solid State Relays

So war das «Remote Service Forum» von Sigmatek Das praxisnahe «Remote Service Seminar» begeisterte die Gäste. Dazu reisten sie am 18. April 2012 ins Sigmatek-Trainingscenter nach Effretikon. Sein Thema: «Remote Service als strategischer Kern von neuen, gewinnbringenden Kundendiensten.» Gerade Maschinenbauern hilft die dritte Generation von Remote Services und die Integration neuer Software Tools, Geld zu sparen: zum Beispiel durch neue Serviceangebote und Sicherheitstechnologie, die Businessmodelle geIn Effretikon trafen sich die Maschinenbauer zum «Remote Service Forum». winnbrigend verwirklichen wie auch investitionssteigernde Verkaufstechniken. Karl-Heinz Sauter, Geschäftsführer der Karl-Heinz Sauter Services und Consulting GmbH, bot Informationen aus erster Hand an die Gäste aus der Maschinenbauindustrie weiter. Das Thema Remote Service stand dann auch beim anschliessendem Apéro zur Diskussionen. www.sigmatek.ch

Power Semiconductors

High Power Semiconductors

Foils & Powerclips

Phoenix Contact gewinnt Hermes Award Das Blomberger Unternehmen Phoenix Contact wurde mit dem Technologiepreis Hermes Award ausgezeichnet. Der Preis ehrt zur Hannover Messe ein Unternehmen für eine herausragende Innovation. Das innovative System von Phoenix Contact wurde geadelt, das Blitzströme in Blitzableitungen misst und die Auswertungsergebnisse sofort über das Internet für die Fernwartungszentrale bereitstellt. Bei Windkraftanlagen sind Blitzeinschläge für einen Grossteil der Belastungen von Rotorblättern verantwortlich. Dadurch ist ein kontinuierliches Monitoring gewährleistet, um nach einem Blitzeinschlag sofort Wartungsarbeiten einzuleiten. Es basiert auf dem elektro-optischen Faraday-Effekt, erfasst den zeitlichen Blitzstromverlauf vollständig und ordnet die Blitzströme den einzelnen Rotorblättern zu. «Mit Phoenix Contact erhält in diesem Jahr ein Unternehmen den Preis, das in 90 Jahren innovationsgetrieben zum Weltkonzern aufstieg und seinen Erfindergeist schon mehrfach auf der Hannover Messe unter Beweis stellt,» Roland Bent, Geschäftsführer Phoenix so Dr. Wolfram von Fritsch, Vorsitzender des Vorstands der Deutschen Contact, nimmt den Hermes Award Messe. www.phoenixcontact.ch entgegen.

Bachmann unterstützt Windenergieforschung An der Technischen Universität Mailand arbeiten Forscher vom Fachbereich Raumfahrttechnik im hauseigenen Windkanal am Aufbau eines Modells einer Windenergieanlage. Damit soll das Betriebsverhalten unter Extrembedingungen untersucht werden. Bachmann Electronic stellt dabei die Steuerung zur Verfügung. Ziel ist der Aufbau eines aero-servo-elastischen Modells, das Aussagen über das Verhalten von Windenergieanlagen unter extremen Windbedingungen ermöglicht. Mithilfe kontrollierter Versuchen werden Aerodynamik und Aeroelastizität der Windenergieanlage bewertet. Im freien Feld ist das nur schwer möglich. Am Modell lassen sich Anstellwinkel der Rotorblätter und das Drehmoment des Rotors Aufbau der Versuchsanordnung im Windkanal der TU Mailand mit dem verändern. Um eine realitätsnähere SimulatiM1-Automatisierungssystem. on zu ermöglichen, sind der Turm und die Rotorblätter elastisch ausgeführt. Die Windenergieanlage ist mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet, womit umfangreiche Messdaten erhoben werden können. Bachmann Electronic setzt auf die Zusammenarbeit mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Prof. Bottasso vom Fachbereich Raumfahrttechnik an der Technischen Universität Mailand freut sich: «Mit dem Bachmann-M1-Automatisierungssystem können wir einen realitätsnahen Betrieb der Windenergieanlage im Windkanal simulieren.» www.bachmann.info

Heatsinks

Heatpipes

Current Sensors

AC-& DC-Fans by PowerParts

by PowerParts

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N A C H R I C H TE N

Elektromotorenwerk Brienz in der 2. Generation

Harting-Mitarbeiter wird chinesischer Ehrenbürger

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

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

Internationales Harting-Management trifft sich auf heimischem Parkett

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

«Ich sehe die Ehrenbürgerwürde nicht nur als Würdigung meines persönlichen Engagements, sondern vielmehr als Auszeichnung für die gesamte Unternehmensgruppe», so Marcel de Bruijn, General Manager der Harting Produktionsstätte im chinesischen Zhuhai. Der Niederländer ist zum Ehrenbürger der Stadt ernannt worden. Er erhielt die Auszeichnung für sein persönliches und berufliches Wirken. Die Stadt lobte de Bruijns Engagement, sich in die lokale Gesellschaft zu integrieren, sein Interesse an der regionalen Kultur und der Sprache Mandarin. Die Führungspolitik innerhalb des Werks beeindruckte ebenso wie das Umsatzwachstum des Unternehmens. Darüber hinaus wurde sein Engagement für Ausbildung und Kultur betont: Harting vergibt Stipendien für die Jinan Universität und unterstützt internationale Kulturveranstaltungen. www.harting.ch

Zühlke will dank Innovationen wachsen

Die Teilnehmenden des Internationalen Management Meetings 2012 der Harting-Technologiegruppe.

Im Rahmen des Internationalen Management Meetings (IMM) traf sich die Geschäftsführung der Harting-Technologiegruppe aus aller Welt mit ihren deutschen Kolleginnen und Kollegen am Standort Espelkamp. Die einwöchige Veranstaltung stand unter dem Motto «Grow faster». Unter der Leitung von Philip Harting, Vorstand Connectivity & Networks, bot das Treffen allen Teilnehmenden Gelegenheit, den Zusammenhalt im Unternehmen zu stärken, sich über die internationale Entwicklung der Märkte und des Unternehmens auszutauschen sowie über neu entwickelte Technologien zu informieren. Unter anderem besuchten die Teilnehmenden Enercon, ein Unternehmen im Bereich Windenergie und langjähriger Kunde von Harting. Höhepunkt des Ausflugs war der Aufstieg in die Gondel einer Windenergieanlage. In luftiger Höhe zeigte der internationale Besuch sich beeindruckt von der norddeutschen Landschaft. www.harting.ch

Die Zühlke Gruppe steigerte ihren Umsatz 2011 um fast 30 Prozent auf 68 Millionen Euro. Eindrücklich zeigt sich die Entwicklung an der Anzahl der Beschäftigten: Die Gruppe hat im vergangenen Jahr 100 neue Fachkräfte eingestellt. Auch die neu gegründeten Tochterunternehmen waren 2011 erfolgreich: Zühlke Ventures hat das erste Geschäftsjahr mit der Finanzierung von zwei Hightech-Startups abgeschlossen; Zühlke Management Consultants ist um ein Drittel gewachsen.Die Zühlke Gruppe engagiert sich weiterhin für die Umsetzung innovativer Ideen. Neben Hightech-Startups bieten auch etablierte Unternehmen grosses Potenzial. Zühlke unterstützt sie dabei als branchenübergreifende Innovations- und Lösungspartnerin. «Kooperationen sind auf dem Weg zur Innovationsführerschaft eine wesentliche Stellschraube», so Philipp Sutter, CEO von Zühlke Engineering. Wer im heutigen Markt bestehen will, muss neue Technologien nutzen und das Thema Innovation fest in der Unternehmensstrategie verankern. Vernetzung und mobile Anwendungen ermöglichen nie da gewesene Möglichkeiten. Zühlke unterstützt ihre Kunden mit massgeschneiderten Lösungen für mobile Apps und deren Integration 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

N A C H R I C H TE N

FINDEN. ENTWICKELN. KAUFEN. www.rsonline.ch/elektronik 044 2836 190

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N A C H R I C H TE N

Faulhaber Kleinstantrieb bildet Herzstück für Papst-Geschenk

Der Oberbürgerrmeister Dieter Salomon überreicht Papst Benedikt XVI. die Schale.

Für den ersten Papstbesuch hat sich die Stadt Freiburg ein besonderes Gastgeschenk fertigen lassen. Eine aus massivem Silber handgearbeitete Schale mit einer eigens für diesen Anlass gefertigten kreisrunden Solarzelle, die im Inneren der Schale eine winzige Antriebseinheit versorgt – um eine mittig aufgesetzte Skulptur zu bewegen. Die Schale zeigt nicht nur Wahrzeichen der Stadt wie das Münster und den Schwarzwald, sondern unterstreicht auch das Leitbild der Stadtentwicklung im Bereich des Umweltschutzes und der erneuerbaren Energien. Die Gestaltung und Mechanik des Unikats konnten nur durch die aktive Zusammenar-

beit mehrerer Partner, unter anderem dem Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme und den Faulhaber Antriebsspezialisten aus Schönaich ermöglicht werden. Das Herzstück bilden eine runde monokristalline Solarzelle und ein edelmetallkommutierter Kleinstantrieb. Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen wurden die energieleitenden «Grids» nicht wie üblich in einer Gitterstruktur, sondern sternförmig aufgebracht. Eine Leistungsmessung nach Fertigstellung der Zelle ergab 5 A Kurzschlussstrom, den die Zelle liefert. www.minimotor.ch

Stiftung zeichnet innovative Projekte der Hochschule Rapperswil aus Die Stiftung zur Förderung und Unterstützung technologieorientierter Unternehmungen Rapperswil (Stiftung Futur) zeichnet jährlich herausragende Forschungsprojekte der Hochschule für Technik Rapperswil mit einem Innovationspreis aus. Die diesjährigen Preise in der Höhe von je 5000 Franken überreichte der Stiftungspräsident Thomas Schmidheiny unter anderem an Prof. Peter Sommerlad vom Lukas Felber und Prof. Peter Sommerlad freuen sich über den GeInstitut für Software (IFS). Ausschlaggewinn von 5000 Franken für das Forschungsprojekt «Includator».

bend für die Prämierung sind insbesondere das Innovationspotenzial, der Kundennutzen und die unternehmerische Umsetzung. Prof. Peter Sommerlad entwickelte zusammen mit dem Masterstudenten Lukas Felber am Institut ein Unterstützungs-Tool für C++-Softwareentwickler: Der «Includator» analysiert die Abhängigkeiten unter C++-Programmmodulen und macht Vorschläge zur Optimierung dieser Abhängigkeiten. www.hsr.ch

Bosch Rexroth erzielt neuen Umsatzrekord nen Geschäftsjahr einen Umsatz von 6443 Milliarden Euro. Das ist der höchste Umsatzwert der Unternehmensgeschichte. «Das Geschäftsjahr 2011 beweist, dass das Unternehmen mit der strategischen Neuausrichtung 2010 den richtigen Weg eingeschlagen hat. «Wir haben in allen Regionen und Business Units deutlich zulegen können», betonte Dr. Karl Tragl, Vorstandsvorsitzender der Bosch Rexroth AG, während der Jahrespressekonferenz auf der Hannover Industriemesse. Gleichwohl blickt das Unternehmen nur vorsichtig optimistisch auf das laufende Geschäftsjahr. Gründe sind die verhaltene Entwicklung des Maschinen- und Anlagenbaus in Deutschland im ersten Quartal 2012 und das verlangsamte Wachstum in China. Doch positive Impulse kommen aus Brasilien, Russland, Indien sowie von einer konjunkturellen Erholung der USA. «Unter dieDr. Karl Tragl, Vorstandsvorsitzender Bosch Rexroth. sen Rahmenbedingungen wird Bosch RexBosch Rexroth hat 2011 das Wachstumsziel roth 2012 aller Voraussicht nach das Wachsübertroffen: Der Zulieferer für den Maschi- tum der vergangenen Jahre fortsetzen», so nen- und Anlagenbau erzielte im vergange- Tragl. In Deutschland stieg der Umsatz auf-

grund der starken Maschinenbaukonjunktur um fast 25 Prozent. Ausserhalb Deutschlands legte der Zulieferer in Europa mehr als 33 Prozent zu. In Asien-Pazifik setzte sich die hohe Wachstumsdynamik der vergangenen Jahre mit einem Plus von mehr als 26 Prozent fort. «Wir konnten dieses Wachstum nur erreichen, weil wir in der Krise die Kernmannschaft an Bord gehalten und in den vergangenen Jahren weiter massiv in zusätzliche Kapazitäten und Mitarbeiter investiert haben», erklärte Tragl. Die drei Unternehmensbereiche haben zum Wachstum des Unternehmens beigetragen: Die Business Unit Mobile Applications leistete den grössten Beitrag. Industrial Applications konnte in nahezu allen Branchen des Maschinen- und Anlagenbaus deutlich zulegen. Renewable Energies erweiterte die Produktpalette an Getriebe- und Antriebslösungen für Windenergieanlagen um Dienstleistungen, beispielsweise Fernüberwachung, die dazu beitragen, dass Stillstände vermieden werden können. www.boschrexroth.ch

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5.12 megalink

Beckhoff verdoppelt den Umsatz innerhalb von zwei Jahren

Die Umsatzentwicklung von Beckhoff Automation über die letzten 31 Jahre hinweg,

Im zweiten Jahr in Folge hat Beckhoff Automation das Geschäftsjahr mit einem hohen Umsatzwachstum abgeschlossen. «Erfreulich ist insbesondere auch, dass alle grossen Märkte – Europa, Asien, Amerika – und Produktgruppen zu etwa gleichen Teilen zum Wachs-

tum beigetragen haben. Mit diesem Ergebnis sind wir überaus zufrieden», so Hans Beckhoff, geschäftsführender Inhaber der Beckhoff Automation GmbH. Im Jahr 2011 wurde ein Jahresweltumsatz von 465 Mio. € erzielt. Dies entspricht einem Wachstum von 34 Prozent gegenüber dem Jahr 2010, für das bereits ein Wachstum von 47 Prozent gegenüber dem Krisenjahr 2009 erreicht wurde. Damit konnte der Umsatz innerhalb von zwei Jahren nahezu verdoppelt werden. Parallel zu seinem Umsatzwachstum hat Beckhoff im Jahr 2011 intensiv in Gebäude und neue Produktionsanlagen investiert. Die Produktion wurde um den Standort Marktheidenfeld, in Franken, erweitert. Aber auch international investiert Beckhoff in seine Infrastruktur: Derzeit entsteht in Savage, Minnesota, ein neues Headquarter für Beckhoff USA. Die Anzahl Mitarbeiter wuchs um 24 Prozent auf weltweit 2100 Mitarbeiter, von denen jeder Vierte mittlerweile in einem der internationalen Beckhoff-Tochterunternehmen Hans Beckhoff,geschäftsführender Inhaber der Beckhoff Auarbeitet. www.beckhoff.ch tomation, freut sich über das hervorragende Geschäftsjahr.

Linktronix vertreibt Keithley-Produktepalette Die Firma Linktronix ist nun autorisierter Keithley-Partner für die Schweiz und Lichtenstein. Keithley-Produkte geniessen bei Kunden Akzeptanz und langjähriges Vertrauen. Aufbauend auf seiner Kernkompetenz bei elektrischen Messlösungen für die Forschung gehört das Unternehmen zu den technologisch führenden Anbietern im Bereich Produktionstest. Keithley ergänzt die Tektronix- und Fluke-Produktpalette, die Linktronix anbietet. www.linktronix.ch

Neues Harting Qualitäts- und Technologiecenter Die Vision, die Zukunft mit Technologien für Menschen gestalten zu wollen, sowie die weiter wachsende Zahl der Mitarbeitenden und stetig gestiegene Anforderungen an die eigenen Produkte, veranlassten Harting zum Bau des neuen Qualitäts- und Technologiecenters, das künftig als Prüflabor genutzt werden soll. Auf 3.500 m2 bietet das Gebäude Platz für rund 60 Mitarbeitende sowie Prüftechnik und Geräte auf dem neuesten Stand der Technik. Das Labor ist nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert. Es wird unter anderem möglich sein, qualifizierte elektrische, mechanische und klimatische Prüfungen oder Umweltprüfungen, wie beispielsweise Widerstandsmessungen, Vibrationsprüfungen oder Schadgastest, durchzuführen. So wurden die Prüfkapazitäten für Ultraviolettstrahlung, Sonnensimulationen und Ozonprüfungen im Zuge der erhöhten Anforderungen für Produkte im Aussenbereich erweitert. Hinzu kommt die Weiterentwicklung von Test- und Prüfverfahren. So werden im Labor mithilfe eines Computertomographen 3D Vermessungen als Weiterentwicklung der konventionellen optischen 2D Vermessung durchgeführt. Die Fertigstellung soll voraussichtlich im Dezember 2012 erfolgen. www.harting.ch

ETH-Rat: Schweizer Wirtschaft verlangt Investitionen in Bildung und Forschung Die Zahl der Studierenden an der ETH Zürich und am EPFL stieg 2011 um 6,3 Prozent auf total 25 629. Die Neueintritte nahmen um 6,9 Prozent zu: vor allem in den MINT-Fächern Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technologie . Die Qualität der Ausbildungen sicherzustellen ist eine Herausforderung: Das in internationalen Rankings beachtete Betreuungsverhältnis hat sich 2011 weiter verschlechtert, obwohl der ETH-Bereich 2011 30 Professorinnen und Professoren mehr als im Vorjahr beschäftigte. Für einen starken Forschungs- und Innovationsplatz Schweiz plädiert Hans Hess, Präsident Swissmem: Aufs Konto der Maschinen-, Elektro und Metallindustrie ging 2011 über 1/3 aller Schweizer Güterexporte und die Branche erwirtschaftete mit einem Gesamtumsatz von 89 Mrd. CHF 9,2 Prozent des Bruttoinlandprodukts. In einer 2011 durchgeführten Umfrage bei den Swissmem-Mitgliedfirmen meldeten 65 Prozent der KMU und 78 Prozent der grösseren Firmen einen Fachkräftemangel auf allen Stufen. Hans Hess fordert daher wieder mehr Vertrauen ins duale Bildungssystem und zugleich steigende einheimische Studierendenzahlen an den beiden ETH: «Zu wenig junge Menschen lassen sich zu Ingenieurinnen und Ingenieuren ausbilden.» Gastredner Michael Plüss, Vizepräsident von scienceindustries, unterstreicht, dass die Mitgliedfirmen des Verbandes knapp die Hälfte aller privaten Forschungsaufwendungen in der Schweiz erbringen und zugleich auf öffentlich finanzierte Ausbildung und Grundlagenforschung angewiesen sind: Von einem funktionierenden Wissens- und Technologietransfer im ganzen Netzwerk öffentlicher Forschung wie privater Forschung geht eine Cluster-Wirkung aus. «In der Forschung kann die Regel ‹People follow Jobs› in das Gegenteil zu ‹Jobs follow People› kippen», so Plüss. Denn die besten Wissenschaftler suchen die Nähe zu anderen herausragenden Fachkräften, egal wo auf der Welt. Daraus zieht Plüss einen klaren Schluss: «Wir dürfen die erreichte globale Spitzenstellung der Schweizer Science Industries und unserer Forschung und Innovation nicht preisgeben.» www.ethrat.ch

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N A C H R I C H TE N

162 kämpften um den «Vector Award»

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

Auf der Hannover-Messe gab Igus die Ergebnisse des dritten «Vector Awards» bekannt. Feierlich kürte die Experten-Jury die Gewinner. Während vor vier Jahren knapp 80 Kontrahenten teilnahmen, zählte die Jury nun über 160 zum Teil spektakuläre Einsendungen aus allen Teilen der Welt.

Das Augsburger Unternehmen Kuka Systems erhielt den mit 5000 Euro dotierten goldenen «vector». Ihr Produkt Kuka Cobra, ein neues Konzept, das blitzschnell Pressen beund entlädt, vermochte zu überzeugen. Es besteht aus zwei Grundelementen, einem Roboter und einer Linearachse und ermöglicht, die Ausbringungsleistung der Pressen zu erhöhen und den Pressenabstand zu verringern. Silber und 2500 Euro Preisgeld ging an Joury van Gijseghem von Deme für das Projekt Amoras in Antwerpen. Die Anlage zur Aufbereitung von ca. 50 000 Tonnen Schlick pro Jahr, die beim Ausbaggern der Schifffahrtswege des Antwerpener Hafens anfallen, brillierte. Zentraler Bestandteil ist eine bogenförmige Brücke mit einer Spannweite von 150 Metern. Den bronzenen «Vector» und 1000 EUR Preisgeld hat Fabio Ferri, der Firma SCM aus

dem italienischen Rimini gewonnen. KantenBearbeitungsmaschinen müssen verschiedene Bewegungen ausführen. Seine Lösung zur Leitungsführung zum Werkzeug brachte ihm den dritten Platz ein. www.igus.de, www.vector-award.de

Mit einer speziellen Variante der Energiezuführung beund entlädt die Kuka Cobra blitzschnell gigantische Pressen.

Kontron mit stabiler Umsatzentwicklung im ersten Quartal 2012 Insgesamt verschieben sich wie erwartet die Umsätze aus Aufträgen in typischen Infrastruktursegmenten, die von öffentlichen Geldern abhängen, wie zum Beispiel margenstärkerer Technologie für Bahntechnik, hin zu margenschwächeren Produkten wie beispielsweise Fleet Management. Positiv entwickelte sich die Bilanzstruktur des Konzerns: Der gute Cashflow konnte durch die Senkung der Vorratsbestände und das gezielte Desinvestment in Malaysia auf 30 Mio. EUR gesteigert werden. Auch das Eigenkapital (Q1 2012: 334,5 Mio. EUR; Q1 2011: 319,0 Mio. EUR) entwickelte sich positiv. Als Konsequenz konnte die Eigenkapital-

quote von 64 Prozent im ersten Quartal 2011 auf nun 65 Prozent zum Ende des ersten Quartals 2012 erhöht werden. Die strategische Fokussierung auf Systeme und Lösungen wurde mit der Veräusserung der Standardbauteilfertigung in Malaysia fortgesetzt. Dadurch konnten die Vorratsbestände im Vergleich zum Vorjahresquartal um 17 Prozent auf 96,2 Mio. EUR gesenkt werden . Kontron geht nach wie vor von einem Umsatz von voraussichtlich 560 bis 590 Mio. EUR bei einer leichten Zunahme der EBIT-Marge aus. www.kontron.de

www.mobi.ch

Kontron, Hersteller von Embedded Computer-Technologie, zeigt eine stabile Umsatzentwicklung: Im ersten Quartal 2012 erzielte das Unternehmen mit 131,5 Mio. EUR ein leichtes Umsatzwachstum. Im Vergleich zum Quartal des letzten Jahres stiegen die Umsätze im Bereich Energie und Transport überproportional an, während die Bereiche Industrielle Automation und Kommunikation geringere Umsätze als im Quartal des letzten Jahres verzeichneten. Der Auftragsbestand konnte im Vergleich zum Vorquartal gesteigert werden, ebenso wie die Anzahl der Design Wins, die mit 122 um 9 Prozent angestiegen ist.

ERFO BETE LGSILIGU DANK NG GENO SS SCHA ENFT

N A C H R I C H TE N

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RS wächst dank europaweiten Angeboten für Automation und Instandhaltung

Kevin Thompson, General Manager Maintenance bei RS Component.

RS Components hat ein Umsatzwachstum von 14 Mio. erzielt, seitdem 2010 das Angebot in ganz Europa im Bereich Automation und Instandhaltung bereitgestellt wurde. Die Initiative ermöglicht dem Distributor, die umfassende Palette an Produkten und Tools für die Bereiche Elektrik, Automation und Steuerung, Test- und Messtechnik, Sicherheitstechnik und Verbrauchsmaterial dem Kunden anzubieten. Kevin Thompson, General Manager Maintenance bei RS Components, kommentiert diese Erfolge: «Der Motor unseres Geschäfts

sind die Bedürfnisse unserer Kunden. Durch diese Initiative sparen sie Zeit und Geld, da sie jetzt den lokalen Zugriff auf unsere gesamte Produktpalette haben. Diese Initiative bietet uns in Kombination mit unseren E-Commerce-Werkzeugen entscheidende Vorteile im Marktsegment Automatisierungstechnik und wir beweisen hiermit zum wiederholten Male unsere Fähigkeit, durch Investitionen in die europaweite Geschäftsentwicklung unser Wachstum weiter zu steigern.» www.rsonline.ch

Maxon verstärkt globales Netzwerk Maxon, der Anbieter von präzisen Antrieben und Systemen, integriert seinen langjährigen Vertriebspartner Kwapil in die Unternehmensgruppe. Damit will das Traditionsunternehmen sein Geschäft in Österreich weiter verstärken. Seit der Gründung 1975 ist Kwapil im Vertrieb von Antriebstechnik und Elektronik

tätig. Unter der Führung des Elektroingenieurs Kurt Kwapil hat sich das Unternehmen darauf spezialisiert, seinen Kunden massgeschneiderte Antriebslösungen anzubieten. Maxon ist davon überzeugt, dass mit der Aufnahme von Kwapil in die Unternehmensgruppe das beratungsintensive Geschäft in Öster-

reich weiter ausgebaut werden kann: «Die Antriebstechnik ist eine sehr dynamische Branche. In Österreich werden wir nun noch näher bei den Kunden sein und noch flexibler auf deren Bedürfnisse eingehen können», erklärt Eugen Elmiger, CEO von Maxon Motor. www.maxonmotor.ch, www.kwapil.com

RS und Renesas unterzeichnen neue Vertriebsvereinbarung Liga der Lieferanten von Microcontrollern und diese Vereinbarung mit einem erstklassigen Anbieter von Halbleitern unterstreicht unser Engagement, Ingenieure mit einer hervorragenden Produktauswahl und -qualität zu unterstützen.» Achim Mescher, Director of Sales Distribution Europe von Renesas Electronics Europe, ergänzt: «Um unsere Sampling Services zu optimieren und unsere ECommerce-Plattform für europäische Kunden zu verbessern, gehen wir diese Partnerschaft mit RS Components ein.» www.rs-online.ch

RS Components und Renesas Electronics Europe haben eine Vertriebsvereinbarung unterzeichnet, die Entwicklungsingenieuren Online-Bestellungen von Mustern neuer Produkte aus dem Hause Renesas bietet. Ergänzt wird das Angebot durch Datenblätter, Demo-Tools und Anwendungsberichte. Über die Muster hinaus wird RS später alle Komponenten aus der Renesas-Palette für Elektronik, wie zum Beispiel Microcontroller, System-on-Chip-Lösungen, Analog- oder Leisv.l.n.r.: Yvonne Mitchell, Central Product Manager, Electrotungskomponenten, liefern. Fred Knowles, components; Holger Zielke, General Manager Industrial Business Group, Renesas; Robert Green, CEO, Renesas; Fred Head of Product Management für den BeKnowles, Global Head of Product Management, Electrocom- reich Elektronik von RS Components sagte: ponents; Achim Mescher, Director of Distribution Sales «Renesas Electronics spielt in der obersten Europe, Industrial Business Group, Renesas.

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

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Michael Schneider verstärkt Stemmer Imaging Schweiz

Rockwell brilliert erneut mit hervorragender Geschäftsethik

Michael Schneider erweitert das Vertriebs-Team von Stemmer Imaging in Pfäffikon. Das Studium zum Diplom-Kaufmann schloss er 2003 an der Universität Bamberg ab. Im Anschluss daran arbeitete Schneider als Marketingmitarbeiter bei Weinberger Deutschland in Erlangen und als Marketing & Communications Manager bei Volpi. Seine Tätigkeitsschwerpunkte bei Stemmer liegen in der Betreuung von Schweizer Kunden sowie deMichael Schneider ist neu im Vertriebsren Beratung bei der Auswahl von Team von Stemmer Imaging Schweiz. Bildverarbeitungs-Komponenten. Aufgrund seiner bisherigen Berufserfahrung wird er sich auch um das Marketing der Schweizer Niederlassung kümmern. www.stemmer-imaging.ch

Bereits zum vierten Mal ist Rockwell Automation vom Ethisphere Institute als eines der ethischsten Unternehmen der Welt ausgezeichnet worden. Das Ethisphere Institute ist im Bereich der Geschäftsethik und der unternehmerischen Verantwortung, Antikorruption und Nachhaltigkeit tätig. In einer detaillierten Untersuchung und einer mehrstufigen Analyse wurden Bewerbungen von Unternehmen aus über 100 Ländern und mehr als 36 Branchen geprüft. «Der Wettstreit um den Titel des weltweit ethischsten Unternehmens wird mit der zunehmenden Zahl an Bewerbern jedes Jahr härter», berichtet Alex Brigham, Executive Director bei Ethisphere. Keith Nosbusch, Chairman und CEO von Rockwell Automation: «Eines der Kernelemente, wodurch sich Rockwell Automation als Arbeitgeber von anderen absetzt, ist die ethische Kultur, unsere Kultur der Verantwortung und der Verlässlichkeit. Auf jeder Ebene im Unternehmen sind unsere 21000 Mitarbeiter weltweit stets bemüht, das Richtige zu tun. Ehrlichkeit, Fairness, Qualität und Reaktionsfähigkeit sind führende Prinzipien. Integrität ist ein grundlegender Wert jedes Geschäftsvorgangs.» www.rockwellautomation.ch

Embedded: Bei den ganz Kleinen wird Energiesparen ganz gross geschrieben. Antworten erhalten Sie am 5. Juni 2012 an der Embedded Computing Conference an der ZHAW in Winterthur.

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

EBV relauncht Website für Designer

Kleiner Antrieb mit großer Leistung ...

Die Seite geht auf die Bedürfnisse der Designer ein.

Der Halbleiter-Distributor EBV Elektronik hat seine Website für Ingenieure relauncht. Das Herzstück der Seite ist die «Build Your Block-Anwendung». Nutzer können damit Blockdiagramme zeichnen oder hochladen und erhalten Zugang zu einer Datenbank mit vordefinierten Beispielen. Im Anschluss arbeiten die EBV-Experten daran und kommen mit einer optimierten technischen Lösung auf den Designer zurück. «Die meisten Websites der Branche gehen nicht auf die Bedürfnisse der Designer ein. Mit der Site bieten wir Kunden eine individuelle technische Beratung, die speziell auf die Anforderungen ihrer Projekte eingeht», so Karim Khebere, Technical Director bei EBV Elektronik, zur neuen Online-Präsenz. Besucher der Website können sich auch bestehende EBVchips anschauen und sogar ein eigenes Halbleiter-Produkt definieren, das mit ihnen gebaut werden kann. Im Bereich Systemlösungen bietet EBV eine umfassende Palette an Referenzdesigns und Evaluations-Tools. «Unser Angebot kombiniert ein breites Spektrum an Geräten für zum Beispiel Speicherung, Sensoren oder auch Konnektivität, Steuerung, Energieverwaltung und Embedded Processing mit speziell dafür vorgesehenem Software-Support», erläutert Khebere. www.ebv-design-solutions.com

Lineare DC-Servomotoren

Die Industrieautomations-Branche bleibt trotz Umsatzrückgang zuversichtlich

■ Hochdynamische Direktantriebe in kompakter Bauweise

Die Industrieautomation – ein relevanter Teil der Schweizer Maschinen-, Elektro- und Metallindustrie (MEM) – ist weiterhin im Schwitzkasten der derzeitigen Währungssituation. Unter dem Eindruck des starken Frankens sank der Gesamtumsatz der Technologieunternehmen 2011 um 2,7 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Die im Branchenverband swissT.net organisierten Unternehmen erzielten in den Bereichen Automation und Elektronik & Elektrotechnik im vergangenen Jahr einen Gesamtumsatz von 1459 Mio. Dieser Rückgang widerspiegelt auch eine Ungewissheit über die erwartete Konjunkturentwicklung. Der Gesamtumsatz 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). Die Sindex in Kürze Trotz des widrigen Umfelds blickt René Die Sindex ist die Schweizer Messe für TechnoloBrugger, Präsident des Branchenverbandes gie. Grosse Branchenplayer zeigen Trends und swissT.net, optimistisch in die Zukunft. Schlüsseltechnologien von morgen: von Dienstleis«Dank der hohen Innovationsfähigkeit und tungen und Produkten aus der Automation, ElektroFlexibilität der Unternehmen sind wir auf nik und Elektrotechnik, von einzelnen Komponenten bis hin zu Gesamtlösungen. einem guten Weg.» Ausdruck dieser Zuversicht ist die neue Schweizer Messe für TechDatum: 4. bis 6. September 2012 nologie Sindex, die die Branche in diesem Zeit: 9.00 bis 17.00 Uhr Herbst auf dem Messeplatz Bern zusamOrt: Messeplatz der Bernexpo, Bern, Schweiz Infos: www.sidnex.ch menführt. www.sidnex.ch

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Die Electronica realisiert die «Embedded Platforms Conference»

Nicole Schmitt, Projektleiterin der Electronica.

Ob Smartphone oder Industriesteuerung: Um ein elektronisches Produkt zu entwickeln, spielt nicht nur die Auswahl des richtigen Embedded-Baukastens, bestehend aus Prozessorplattform, Betriebssystem oder Treiber und Vernetzungstechnologie, eine wichtige Rolle. Essenziell ist vor allem das Zusammenspiel der Komponenten. Nicole Schmitt, Projektleiterin der Electronica, erklärt die Bedeutung der neuen Plattform: «Mit der Konferenz greifen wir diese Herausforderung für Embedded-Systemingenieure auf, die sich hier gezielt über die Auswahl der für sie richtigen Plattform informieren können.» Prozessor- und Controller-Hersteller und ihre Softwarepartner informieren darüber hinaus in Seminaren und Vorträgen,

mit welchen Lösungen sie Entwickler bei der Komponentenauswahl und im Systemdesign unterstützen. Die Embedded-Technologie hat innerhalb der gesamten Elektronikindustrie einen hohen Stellenwert. Auf der Electronica 2010 wurde dies anhand von 230 Unternehmen aus dieser Branche sowie dem Embedded-Forum belegt. Ab 2012 bietet die neue Plattform nicht nur Ausstellern eine zusätzliche Möglichkeit, ihre Entwicklungen und Lösungen vorzustellen. Systemarchitekten und Entwickler haben darüber hinaus die Chance, sich über zukunftsweisende Technologien und deren Einsatzmöglichkeiten zu informieren. www.messe-muenchen.de, www.electronica.de

Baumer mit neuem Internet- und Social Media-Auftritt dernen und effizienten Informationsaustausch mit unseren Kunden», so Christian Adolph, Head of Group Marketing. Um den veränderten Anforderungen gerecht zu werden, hat Baumer das Website-Design modernisiert, die Produktselektion überarbeite oder auch die Nutzerfreundlichkeit deutlich verbessert. Mit der verstärkten Integration von Web-2.0Inhalten und zusätzlichen Downloads sowie Übersichtlich und bedienerfreundlich ist die neue Website. vereinfachten Kontaktmöglichkeiten soll das «Mit dem Aus- und Umbau unserer Online- Internetangebot noch attraktiver werden. Kommunikation begleiten wir das Wachstum Der neue Newsroom schliesslich bündelt der Baumer Group und sorgen für einen mo- zielgruppenorientiert alle aktuellen Informati-

onen aus den unterschiedlichen Kommunikationskanälen von Baumer auf einer Plattform. «Gerade in den Social-Media-Kanälen sehen wir ein grosses Potenzial, das Online-Angebot zielgruppenorientiert zu ergänzen», so Christian Adolph. Im Youtube-Channel stellt Baumer neue Produkte und Applikationen vor oder berichtet zum Beispiel von Messeteilnahmen. Der Facebook-Auftritt und Twitter-Kanal sorgen für einen aktuellen, internationalen Informationsaustausch und engen Kontakt mit Baumer. www.baumer.com

Analog Devices erwirbt High-Speed Clocking-Technologie Analog Devices (ADI) gab den Kauf der Firma Multigig bekannt. Das kleine, in Privatbesitz befindliche Unternehmen mit Sitz in San Jose hat sich auf innovative und leistungs- fähige Clocking-Technologie spezialisiert. Die Übernahme soll die Fähigkeiten von ADI im Bereich der Taktungs-Lösungen für Standalone- und Embedded-Anwendungen verbessern und die branchenführende Position des Unternehmens als Lieferant schneller Daten-

wandler und Signalverarbeitungs-Lösungen für seine Kunden stärken. «Die Übernahme von Multigig passt in unsere Strategie im Bereich der schnellen Signalverarbeitungs-Technik und wird unser Portfolio an leistungsfähigen Standalone- und integrierten Clocking-Lösungen weiter stärken», so Peter Real, Vice President of Linear and Radio Frequency Products and Technology bei ADI. «Endmärkte wie die leitungsgebun-

dene und die drahtlose Kommunikation entwickeln sich ständig und stellen deshalb immer höhere Anforderungen an die Signalverarbeitungs-Lösungen. Abgesehen davon sind leistungsfähige Clocking-Funktionen entscheidende Voraussetzungen, um den Systemanforderungen der Kunden gerecht werden zu können.» www.analog.com

Maxon baut Vertriebsstruktur in Osteuropa weiter aus Nach über 30 Jahren erfolgreicher Zusammenarbeit in der Antriebstechnik übergab Uzimex den exklusiven Vertrieb von MaxonProdukten am 1. Mai 2012 an die MaxonGruppe. Die Präzisionsantriebe in den Ländern Polen, Slowakei, Slowenien, Tschechi-

en und Ungarn werden durch die in Wien ansässige Gesellschaft Kwapil & Co. GmbH vertrieben. Die bisherigen Mitarbeitenden von Uzimex werden weiterhin in die MaxonGruppe integriert. «Es freut mich besonders, dass uns die qualifizierten Ingenieure von

Uzimex treu geblieben sind. Sie sind ausgezeichnet mit unseren Produkten und den spezifischen Bedürfnissen unserer Kunden vertraut und leisten hervorragende Arbeit.», so Eugen Elmiger, CEO von Maxon Motor. www.maxonmotor.ch

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Keine Keime. Keine Bakterien. Nur die reine Leistung. Die spaltfreien Edelstahl-Panel-PCs mit Intel®-Atom™-Prozessor.

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MESSE

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

Winterthur ist embedded Alle 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.

3D-Modellen um. Das entstandene System aus FPGA-Firmware, Linux-Treibern und zwei FPGA-Karten mit 108 W Stromverbrauch ersetzt ein Serverrack mit 128 Prozessoren und 5 kW Leistungsaufnahme.

Die hochkarätigen Referenten sind ein Garant für spannende und lehrreiche Vorträge.

um fünften Mal lockt die Embedded Computing Conference Fachleute aus ihren Büros und ihren PCs hervor nach Winterthur. An der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) präsentieren am 5. Juni Unternehmen aktuelle Produkte und Forschungsinstitute Neues aus der Ideenschmiede. Die Themenwahl ist vielfältig: von drahtloser Datenübertragung, über Embedded Security bis hin zu Betriebssystemen. Eine Mischung aus Ausstellung und Fachvorträgen macht es den Besuchern leicht, sich in die Thematik einzufinden.

INFOS Swiss Technology Network swissT.net 8604 Volketswil Tel. 044 945 90 90 info@swisst.net www.swisst.net

(Bilder: P. Müller)

Mit «Future of Google Search» sorgt Emmanuel Mogenet, Engineering Director bei Google Zurich, für einen spannenden Auftakt der Veranstaltung. Der Search-Experte gewährt in seiner Keynote einen Einblick in die technologische Zukunft des Suchgiganten. Im Anschluss folgen insgesamt 27, in vier Streams gegliederte, Fachvorträge. Die Pausen zwischen den Streams lassen genügend Raum für Fachgespräche mit den Entwicklern oder Wissenschaftlern. Ausserdem präsentiert sich mit knapp 30 Ausstellern das «Who’s who» der gesamten Embedded Computing Community. Bilder schnell verarbeiten. Die Kombination von Prozessoren mit FPGA-Logik ermöglicht eine Miniaturisierung und Anwendungen, die bisher so nicht möglich waren. Mittels eines konkreten Projekts zeigt Felix Eberli, Supercomputing Systems, wie Luftbildauswertungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) auf einem Virtex6 FPGA umgesetzt wurden. Das Unternehmen rechnet grosse Stereobilder zu

Mehr als nur das elektronische Bezahlen. Beat Morf, Albis Technologies, weiss: Near Field Communication (NFC) vereinfacht nicht nur im Handel, sondern auch in der Industrie die Kommunikationsprozesse. Sie involviert Schnittstellen zwischen Maschinen, Produkten oder eingebetteten Systemen. Zumal sie für eine geringe Reichweite entwickelt wurde, ist die Identifikation der Geräte gewährleistet. Neben offener Kommunikation unterstützt NFC auch ihre Verschlüsselung. Diese kann man dank zunehmender Akzeptanz des Smartphones mit NFC kostengünstig nutzen. Der Referent stellt verschiedene Anwendungsmöglichkeiten und Modi vor. In einem Showcase zeigt Morf zudem, wie die Technologie für den automatischen Bluetooth-Verbindungsaufbau zu einem Embedded-Gerät einsetzbar ist. Erfahrungen zum Betriebssystemwechsel auf Linux. Viele Projekte erwägen den Wechsel zu Linux auf Embedded-Systemen. Der Weg dorthin ist oft unübersichtlich, da die Anforderungen der Embedded-Systeme angepasste Lösungen erfordern. In seinem Referat stellt Martin Mosler, Zühlke Engineering, «Make or Buy»-Szenarien einander gegenüber. Neben technischen Details zu Linux-Kernel, Filesystem und Applikationsintegration umfasst dies auch Themen wie

Das Wichtigste in Kürze Datum: Zeit: Ort: Adresse: Infos:

5. Juni 2012 8.30 bis 18.00 Uhr ZHAW Winterthur School of Management and Law St.-Georgen-Platz 2 8401 Winterthur www.embeddedcomputing conference.ch

MASSGEBEND IN TECHNOLOGIE

Entwickler und Anwender kommen während der Ausstellung ins Gespräch.

die Entwicklungsumgebung, den Umgang mit Open Source und Produktwartung. Letztere sind nicht weniger wichtig für den Erfolg, werden aber oft vernachlässigt. Agile Embedded-Projekte mit Scrum und Kanban. In seiner Speech geht Urs Böhm der Frage nach: «Welche Auswirkungen haben

Aussteller Unternehmen Albis Technologies AG, Zürich Arendi AG, Hombrechtikon AVNET EMG Silica, Langenthal bbv Software Services AG, Luzern bytes at work AG, Winterthur CSA Engineering AG, Solothurn Computer Controls AG, Otelfingen Elma Electronic AG, Wetzikon Enclustra GmbH, Zürich EVOCEAN GmbH, Rotkreuz Fabrimex Systems AG, Schwezenbach Glyn GmbH & CO. KG, Esslingen Indel AG, Russikon Ineltro AG, Regensdorf Inovis Live Automation AG, Bubikon Neratec Solutions AG, Bubikon Noser Engineeering AG, Winterthur Schmid Elektronik AG, Münchwilen Simpex Electronic AG, Wetzikon Supercomputing Systems AG, Zürich Swissprime Technologies AG, Wädenswil Trenew Electronic AG, Rüti Triadem Solutions AG, Biel Zühlke Engineering AG, Schlieren Hochschulen BFH, Burgdorf FHNW, Institut für Mikroelektronik, Windisch HSLU T& A CC, Electronics, Horw ZHAW, Institut of Embedded Systems, Winterthur

die agilen Software-Entwicklungsmethoden auf die Produktivität und das Projektmanagement?» Dabei zeigt er auf, welche agilen Methoden vermehrt auch in EmbeddedProjekten angewendet werden, welche spezifischen Anforderungen die Projekte haben und ihre Lösungen. Nicht alle Fehler muss der Anwender selber machen, um zu lernen, weshalb Tipps und Tricks aus der Praxis nicht zu kurz kommen: Der Zuhörer lernt Scrum und Kanban im Embedded-Umfeld besser einzusetzen. Don’t Play With Guns: Considerate Framework Development. Die Entwicklung eines Software-Frameworks ist um einiges komplexer als die einer vergleichbaren Applikation und stellt eine Gratwanderung dar. Franco Chiappori, BBV Software, berichtet aus der Praxis, vom internen Apparatus Framework oder von verschiedenen Kundenprojekten. Der Referent erklärt unter anderem, was ein Framework mitbringen und wo es flexibel sein muss. Sein Vortrag zeigt, welche Best Practices sich bewährten und welche «Smells» zu beachten sind. ■

Die Schweizer Messe für Technologie Le salon suisse de la technologie La fiera svizzera della technologia Jetzt anmelden: www.sindex.ch/anmeldung

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EMBEDDED BOX-PC ALS DIGITAL SIGNAGE CLIENT IM ÖFFENTLICHEN PERSONENNAHVERKEHR

Wenn Werbung Spass macht Digital Signage in Bussen erfreut sich wachsender Beliebtheit bei Werbetreibenden und Fahrgästen. Betreiber und Anzeigenkunden profitieren von dynamischen, zielgruppengenauen und leicht austauschbaren Inhalten. Fahrgäste freuen sich über abwechslungsreiche Inhalte und interaktive Elemente, die ihnen die Fahrzeit verkürzen. Wie zum Beispiel im slowenischen Laibach, wo in 128 Bussen über 450 Displays installiert sind.

igital Signage (siehe Kasten) boomt. Hohe zweistellige Wachstumsraten in 2010 belegen diesen Trend, der sich auch in 2011 fortgesetzt hat. Die Outdoor-Werbung zählt folglich neben den Online-Medien zu den wichtigsten Zugpferden des neuerlichen Aufschwungs am Werbemarkt. Die hohe Attraktivität der digitalen Aussenwerbung ist einerseits dadurch bedingt, dass sie ihre Adressaten dort erreicht, wo die Bereitschaft, Werbung zu konsumieren, am höchsten ist. Sei dies bei der Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel, beispielsweise auf dem täglichen Weg von und zur Arbeit, zur Überbrückung von Wartezeiten an Flughäfen und Bahnhöfen oder einfach beim sonntäglichen Stadtbummel. Weitere Attraktivität erhält die digitale Aussenwerbung durch ihre hohe Dynamik, die sie deutlich von der statischen Plakatwerbung unterscheidet. Denn nicht nur sind die Inhalte jederzeit flexibel austauschbar, sie generieren auch durch Bewegtbilder und wechselnde Inhalte eine deutlich höhere Aufmerksamkeit als statische Aussenwerbung.

in Abhängigkeit zur Fahrstrecke anpassen. Einzelhändler können so Kunden, die sich auf der Fahrstrecke in Richtung oder Nähe ihrer Geschäftsstandorte befinden, auf neueste Angebote und Rabattaktionen hinweisen. Werden mit den Inhalten auch interaktive Elemente wie SMS-Kurzwahlnummern, Weblinks oder 3D-Barcodes integriert, können sich die Werbenden zudem die stetig wachsende Verbreitung von internetfähigen Mobilgeräten zunutze machen und in Interaktion mit ihren Kunden treten. Beispielsweise indem diese Rabattcoupons unmittelbar auf ihrem Smartphone anfordern und so für den Einzelhändler den Erfolg einer Werbeaktion ummittelbar messbar machen. Eine kleine Werberundfahrt. Insbesondere in Bussen ist es leicht, eine grosse und breit gestreute Zahl potenzieller Kunden zu erreichen. Die demografische Struktur ist hier besonders differenziert, sodass hier auch jene Zielgruppen erreicht werden, die bisher nur über spezialisierte Kanäle angesprochen werden konnten. Diese zielgruppenspezifische Ansprache lässt sich in Bussen auf mehrere Arten realisieren. So ist es zum ei-

nen möglich, Fahrgästen regionale Inhalte in Abhängigkeit von der jeweiligen Busroute zu präsentiert. Zum anderen können spezielle Aktionen auch uhrzeitbedingt angestossen werden, beispielsweise indem in den Morgen- und Abendstunden speziell solche Anzeigen geschaltet werden, die vor allem für Berufspendler relevant sind. Wenn eine besonders breite Streuung gewünscht ist, ist es auch möglich, eine Anzeige Flotten übergreifend in allen Bussen zeitgleich zu präsentieren und so zu gewährleisten, dass möglichst viele Fahrgäste eine bestimmte Werbeaktion zu Gesicht bekommen. Wenn aus einem Monolog ein Dialog wird. Wie gut dieses Konzept funktioniert, beweisen innovative Applikationen, die sich bereits erfolgreich im täglichen Einsatz bewährt haben. So zum Beispiel das Ljubljana City Public Transport Network, das grösste öffentliche Digital Signage-Netzwerk in Slowenien. Das Netzwerk umfasst 454 Displays in 128 Bussen, mit deren Hilfe mehr als 186 000 Passagiere erreicht werden, die durchschnittliche 16 Mal im Monat einen Bus benutzen. Die digitalen Werbeaktionen können wahlweise nach einem vorgegebe-

Werbung vom Monitor direkt aufs Smartphone. Der Faktor Dynamik wird durch neue technische Konzepte sogar noch gesteigert, denn die Digital Signage-Systeme überschreiten zunehmend die Schwelle von der reinen Informationspräsentation hin zur Interaktion mit ihrer Umwelt und den potenziellen Kunden. Digital Signage Displays in öffentlichen Verkehrsmitteln beispielsweise, die eine Standortbestimmung über GPS oder Mobilfunk integrieren, können Inhalte dynamisch

AUTOR Jens Wedenborg Sales Partner Manager bei Kontron INFOS Kontron AG D-85386 Eching Tel. 0049 8165 77-777 sales@kontron.com www.kontron.de

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

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nen Zeitplan präsentiert oder an bestimmte Faktoren gekoppelt werden, zum Beispiel an die Anzahl der Fahrgäste oder die Fahrtroute des Busses. Auch die Interaktion mit den Fahrgästen ist möglich, indem die Systeme eine SMS-Kurzwahlnummer anzeigen, welche die Fahrgäste anwählen können, um dann einen Link zu einem mobilen Portal zu erhalten. Auf dem mobilen Portal können interessierte Kunden beispielsweise weiterführende Informationen abrufen, Newsletter abonnieren, an Gewinnspielen teilnehmen oder Gutscheincoupons abrufen. Weitere Services sind in Entwicklung. Probleme aus der Ferne erkennen. Die Aktualisierung der Inhalte, die auf den einzelnen Digital Signage Displays präsentiert werden, erfolgt drahtlos über eine Fernverbindung. Neben dem schnellen und unkomplizierten Austausch der Informationen von einer zentralen Stelle aus ist die verbesserte Verfügbarkeit ein weiterer Vorteil. Denn

über die Fernverbindung werden zugleich auch Diagnose-Informationen, beispielsweise über die Betriebszustände bestimmter Hardwarekomponenten übertragen, was eine präventive Systemwartung ermöglicht und so Ausfallzeiten vermeidet. Entwickelt und realisiert wurde das sogenannte «GEM Public Multimedia»-Netzwerk vom slowenischen Digital SignageSpezialisten GEM Interactive Slovenija. Die technische Grundlage des Systems bilden robuste Industrie-PCs, die als dezentrale Komponenten die Bereitstellung der multimedialen Inhalte in den einzelnen Bussen übernehmen. Neben der Ansteuerung einer skalierbaren Anzahl von Displays stellen die Box-PCs auch die drahtlose Konnek-

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

tivität für die Aktualisierung der Inhalte und zur Ferndiagnose der Hardwarekomponenten bereit.

Digital Signage Displays erlauben innovative Kommunikationskonzepte, wie die Interaktion mit den Fahrgästen. Über die eingeblendete Kurzwahlnummer können Fahrgäste Kommentare zu bestimmten Werbeaktionen absetzen, die dann unmittelbar auf den Displays angezeigt werden.

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Keine Lösung ab Stange. Die Anforderungen in Hinblick auf die Schnittstellenausstattung umfassten einen DVI-Ausgang, dessen Signale mittels eines Cat.5 Extenders über kostengünstige Kabel mit RJ45-Steckern an verschiedene Displays verteilt werden sollten. Für die Spannungsversorgung des Extenders sollte der Box-PC einen Netzteilanschluss mit 5 V/12 V-Ausgang bereitstellen. Die drahtlose Verbindung sollte das System über eine HSDPA-Datenkarte realisieren. Da ein solches Anforderungsspektrum nicht von Standardlösungen von der Stange erfüllt werden konnte, suchte GEM Interactive nach einem Experten für massgeschneiderte Box-PCs. Den Zuschlag erhielt der lokale Distributor Tipteh, da dieser nicht nur den individuellen Zuschnitt des Box-PCs auf die gegebenen Anforderungen ermöglichte, sondern weil er auch alle Vorteile eines lokalen Ansprechpartners bietet, wie zum Beispiel die lokalen Lagerhaltungen für eine schnelle und kosteneffiziente Ersatzteilversorgung. Die Hardwaregrundlage des massgeschneiderten Box-PCs bildet das kompakte Embedded Motherboard KT690/mITX von Kontron. Dieses erfüllt dank AMD Mobile Sempron-Prozessor und zugehörigem Embedded Chipsatz nicht nur die Kundenanforderungen hinsichtlich Performance, Grafikleistung und Schnittstellenausstattung, sondern bietet als vollwertige Embedded Komponente auch eine hohe Langzeitverfügbarkeit von mindestens 5 Jahren. Dies war dem Kunden gleichermassen wichtig,

wie dem Distributor, um so eine langfristige Designsicherheit und Ersatzteilversorgung zu gewährleisten. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Robustheit des industriellen Designs. So gewährleistet das Embedded Motherboard beispielsweise dank seines besonders schock- und vibrationsresistenten Prozessorsockels und seines Betriebstemperaturbereichs von 0 bis 60 ° C auch in fordernden Umgebungsbedingungen eine hohe Zuverlässigkeit und ist damit bestens für den rauen Einsatzalltag in Bussen vorbereitet. ■

Digital Signage Der Begriff Digital Signage (deutsch: digitale Beschilderung) umschreibt den Einsatz digitaler Medieninhalte bei Werbe- und Informationssystemen wie elektronische Plakate, elektronische Verkehrsschilder, Werbung in Geschäften (Instore Marketing), digitale Türbeschilderung oder Grossbildprojektionen. Der Begriff «Digital Signage» wird fälschlicherweise oft bereits dann verwendet, wenn mittels Bildschirmen oder anderen Anzeigegeräten (wie zum Beispiel Projektionsgeräten) bewegte Bilder gezeigt werden. Im eigentlichen Sinne geht es bei «Digital Signage» jedoch um vernetzte (audio-)visuelle Informationssysteme, deren Inhalte entweder programmgesteuert oder manuell zusammengestellt werden können. Dafür notwendig ist eine Kombination von Präsentationstechnik, Playout-Hardware (PC-Systeme), Netzwerkanbindung sowie Software für Playout, Content Management und Netzwerk-Management. Digital Signage umfasst wesentlich mehr als reine Broadcast-Lösungen, als Präsentationssysteme ohne Netzwerkanbindung und als interaktive Kiosksysteme ohne tägliche Aktualisierung und regionale Inhalte. (Quelle: Wikipedia)

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EMBEDDED

Achszählsysteme werden für verschiedenste Bahnanwendungen eingesetzt, unabhängig ob es sich dabei um Hauptlinien, Industriestrecken oder Bergbahnen handelt.

(Bilder: Syslogic)

ACHSZÄHLSYSTEME ÜBERWACHEN BAHNSTRECKEN EFFIZIENT UND ZUVERLÄSSIG

Auf der richtigen Spur

Gleisfreimeldesysteme unterstützen den sicheren Bahnverkehr und dienen zur Überwachung von Gleis- sowie Weichenabschnitten. Sensoren zählen dazu die Achsen der Züge. Mit diesen Informationen werden die Weichen und Signale gestellt.

eldungen über die Streckenbelegungen spielen für den kontrollierten und sicheren Bahnverkehr eine zentrale Rolle. Gleisfreimeldesysteme detektieren und melden dabei, ob Streckenabschnitte frei oder besetzt sind.

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Sicherheit geht vor. Mit den Informationen des Gleisfreimeldesystems über die Streckenbelegungen werden die Weichen und Signale gestellt, um Kollisionen oder Auffahrunfälle zu verhindern. Für die Detektion, ob sich ein Zug auf einem Gleisabschnitt befindet, wird meistens ein sogenanntes Gleisstromkreissystem verwendet. Diese Technik legt an eine der zwei Schienen eine Spannung von 1 bis 3 Volt und prüft, ob die andere Schiene spannungsfrei ist. Denn die Achsen eines Zuges sind gute Leiter und stellen eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Schienen her. Diese Methode hat zahlreiche Schwach-

punkte. So müssen die einzelnen Abschnitte elektrisch getrennt werden, bei Regen oder Nässe können Kurzschlüsse und somit Fehlmeldungen entstehen und es müssen genügend oft Züge über einen Gleisabschnitt fahren, da sonst wegen Rost oder Dreck der elektrische Kontakt zwischen Schiene und Rad nicht mehr zuverlässig gewährleistet ist. Wissen, wo der Zug ist. Gegen all diese Probleme sind Achszählsysteme immun. Mit Näherungssensoren zählen sie auf definierten Gleis- oder Weichenabschnitten, zum Beispiel zur Überwachung von Bahnübergängen, wie viele Achsen ein und wieder aus-

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fahren. Ein Zählpunkt begrenzt am Anfang und am Ende die Freimeldeabschnitte. Sobald die Zugachse den Zählpunkt am Anfang überrollt, erhöht das Erfassungssystem den Zähler um eine Achse, am Ende wird der Zählerstand um eine Achse reduziert. Der Zählerstand eines Freimeldeabschnitts muss zum Schluss null betragen, damit der Abschnitt freigegeben wird. Oft werden an den Zählpunkten zwei Sensoren hintereinander montiert, um gleichzeitig die Fahrtrichtung des Zuges zu bestimmen. Achszählsysteme setzten sich dank ihrer Zuverlässig-, Verfügbar- und Wirtschaftlichkeit als vielversprechende Alternative zu Gleisstromkreissystemen immer mehr durch. So liefert die Frauscher Sensortechnik GmbH mit Sitz im oberösterreichischen St. Marienkirchen ihre Achszählsysteme an Bahnbetreiber rund um den Globus. Stefan Raschhofer, Entwicklungsingenieur bei Frauscher, betont: «Unsere Achszählsysteme sind zuverlässig trotz minimaler Life Cycle Costs. Ausschlaggebend dafür ist neben den modernen Fertigungsanlagen vor allem der Umstand, dass unsere Kunden die modularen Systeme selbst konfigurieren, bedienen und warten können.» Achszähler mit Ethernet-Anschluss. Mit dem neuen FAdC (Frauscher Advanced Counter), präsentierte Frauscher eine neue Generation von Achszählsystemen. Er baut auf dem vorgängigen System ACS2000 auf. Zusätzlich wurde die Applikation durch ein Ethernet-Interface erweitert, das Relaisschnittstellen überflüssig macht und neben einer hohen Fehlersicherheit auch eine kompakte Bauweise erlaubt. Er besteht aus zwei Baugruppen: Die Auswertebaugruppe (AEB) beinhaltet Zählpunktauswertung und den

Das Achszählsystem mit Ethernet-Anschluss besteht aus der Auswertebaugruppe mit der Zählpunktauswertung und dem Achszählalgorithmus sowie der Kommunikationsbaugruppe.

Achszählalgorithmus sowie der Kommunikationsbaugruppe (COM), welche die Anbindung von Software- und Hardware-Komponenten ermöglicht. Damit lässt sich der FAdC einfach an Kundensysteme anbinden. Frauscher stellte das neue System bereits im letzten Jahr auf die Probe: im dafür geschaffenen Testcenter der Österreichischen Bundesbahn zwischen Passau und Wels. Aktuell steht das Pilotprojekt in Wales, Grossbritannien, kurz vor der Lancierung. Neben dem FAdC wird erstmals eine de-

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

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zentrale Architektur des Gesamtsystems realisiert; ermöglicht durch die serielle Anbindung. Anstatt in einem Stellwerkgebäude zentral wird die Signaltechnik, wozu Weichenantriebe, Signale oder Achszählsysteme gehören, in Aussenschränken entlang der Strecke positioniert. Wie beim Vorgängersystem setzt Frauscher auch beim FAdC auf die Industrierechner des Schweizer Embedded-Computing-Spezialisten Syslogic. Zu den Rechnern der Serie Compact 4/F1 kommt die Steuerung des Diagnosesystems zu, das einerseits für die Entstörung und Prävention, andererseits für statistische Aufgaben zuständig ist. Alle verfügbaren Betriebs- und Statusdaten der Achszähler werden vom Rechner gespeichert, ausgewertet und aufbereitet. Wird eine notwendige Wartungshandlung festgestellt oder liegen Störungen vor, so erfolgt eine Alarmierung per E-Mail, SMS oder Machine-Machine-Interface direkt zum übergeordneten System des Bahnbetreibers. Ausserdem kann über den integrierten Webserver Unterstützung bei der Entstörung abgerufen werden. Keine Schönwetterrechner. Dass man sich bei Frauscher für Syslogic als Lieferanten entschieden hat, begründet Entwicklungsingenieur Raschhofer mit der langjährigen Erfahrung von Syslogic in der Bahnbranche sowie mit der Auslegung der Rechner für den erweiterten Temperaturbereich. Syslogic ist Industriecomputerhersteller und unterhält neben der eigenen Entwicklung auch eine Fertigung mit integrierter SMD-Bestückung unterhält. Ein spezielles Burn-in-Verfahren prüft sämtliche Geräte vor der Auslieferung, bei dem die Geräte während 48 Stunden extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. «Unsere Achszählsysteme kommen weltweit und unter verschiedensten klimatischen Bedingungen zum Einsatz», so Raschhofer und fügt an: «Entsprechend brauchen wir die Gewissheit, dass sämtliche verbauten Komponenten auch unter Extremsituationen funktionieren. Mit ihrem kompromisslosen Industriedesign erfüllen die lüfterlosen Industrierechner von Syslogic unsere Anforderungen.» Zusätzlich passte Syslogic die Eingangsspannungsbereiche der Geräte auf 19 bis 72 Volt an. Damit die Anwendungen auch bei hoher Luftfeuchtigkeit, wie in Indien, funktionieren, brauchten die Entwickler einen speziellen Schutzlack auf den Leiterplatten an. Stefan Raschhofer resümiert: «Syslogic hat die gleichen Ansprüche an Qualität, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit wie Frauscher. Daher ergänzen die Syslogic-Rechner unsere Achszählsysteme ideal». ■

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

Enclustra GmbH www.enclustra.com Mars ZX3 Xilinx Zynq Z-7000 EPP mit ARM Cortex A9, 2 Cores, DP FPU, 666 bis 800 MHz, FPGA Logik 30 k bis 85 k LUT Enclustra 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. Zusätzliche Schnittstellen in FPGA Logik realisierbar. 256 MByte / 512 MByte / 1 GByte 16 GByte QSPI & 512 MByte Flash Linux 3.0, FreeRTOS, Android 4.0 (geplant) SO-DIMM / 67,6 x 30 x 4,2 mm 0 bis 70°C (optional –40 bis +85°C)

Fabrimex Systems AG www.fabrimex-systems.ch Carpo-KE00R00/Carpo-ME00R00 Intel Atom Z670 mit 1,5 GHz Intel Atom Z530 mit 1,6 GHz

Leistungsverbrauch Besonderheiten

Anbieter

Anbieter Produkt Prozessor Grafik Schnittstellen

RAM HD/SSD/Flash Betriebssysteme Grösse/Formfaktor Kühlung/Betriebstemperatur

Produkt Prozessor Grafik Schnittstellen

RAM HD/SSD/Flash Betriebssysteme Grösse/Formfaktor Kühlung/Betriebstemperatur Leistungsverbrauch Besonderheiten

10,1" LED mit Resistivem Touch 1366 x 768 Pixel, Transflective plus USB 2.0, Audio, WLAN 802.11 b/g/n, Bluetooth 2.1+EDR, RFID, Docking-Anschluss

Ineltro AG www.ineltro.ch KTQM67 – Motherboard-Familie Intel i7, i5, i3 2–4 Cores bis 2,7 GHz (3,5 GHz mit Turbo) Intel Celeron B810 mit 1,6 GHz Intel 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

2 GByte 32 / 16 GByte 1,8" SDD Windows 7 / Windows XP

bis 8 GByte DDR3 x 2 (max. 16 GByte)

275,4 x 203,6 x 25 mm; 1,2 kg –10 bis +50°C; IP55

ATX, Flex, mITX 0–60°C

1–5 W Extrem kompakt, langlebig und dank FPGA sehr vielseitig einsetzbar

Li-Akku mit 3800 mAh; >10 h Lauzeit Optional 3.5 G/GPS, 2D BarcodScanner/MSR Schockresistent

Bis 7 Jahre Verfügbarkeit GPIO, HDD RAID 0,1,5,10

Kontron AG www.kontron.com COMe-cCT6 Intel 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)

Schmid Elektronik AG www.schmid-elektronik.ch ZBrain SBC’s & Einsteckmodule Analog Devices Blackfin BF527/BF548, 500 MHz-32Bit-RISC I3,5", 4,3" oder 5,7" VGA-Color-TFT, CAP-Multitouch 12 x 16-Bit Ain 250 kHz, 6 x 16 Bit Aout, bis 75 x Din, bis 75 x Dout, bis 6 x PWM/Counter, I2C, USB, RS232/422/485, Wireless, Ethernet 64 MByte DDR, 2 KByte FRAM 16 MByte Flash, 512 MByte SSD, 8 GByte SD-Card LabView Embedded & MultitaskingRT-Kernel 10 x 10 cm (SBC) bis 5 x 6 cm (Einsteckmodul) Lüfterlos / –20 bis 75°C Low-Power skalierbar bis mW Bootzeiten <1 s, 24/7-Betrieb, Grafische Anwendungsprogrammierung

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-Flash Windows 8 geplant, Windows 7, Vista, XP, WES7, WEC7, Linux 95 x 95 mm / COM Express compact 0 bis +70°C Typ. 8 W (N2800) ––

Windows 7, VxWorks

Spectra (Schweiz) AG www.spectra.ch NISE 104 Dualcore Intel Atom mit 2,13 GHz –– 2 x RS-232, 2 x RS 232/422/485), 2 x Gbit Ethernet, 4 x USB 2.0, HDMI, DVI-I, externer CFast Sockel, mini-PCIe mit 2 Antennenlöchern 4 GByte 80 GByte SSD Windows 7 Pro 32 Bit 185 x 54 x 131 mm, Mini-PC Lüfterlos / 5 bis 55 °C –– Einschaltbereites Komplettsystem

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Die Verpackungsanlage sorgt für die optimale Präsentation der süssen Köstlichkeiten.

EINSATZ EINES AUTOMATISIERTEN PALETTIERSYSTEMS IN DER SCHOKOLADENFABRIK

Die Schokoladenseite der Automatisierung 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.

hne die Kakaobohne läuft in der Schokoladenherstellung nichts. Sie ist ihr wichtigster Rohstoff und wächst in tropischen und subtropischen Gebieten Afrikas oder Südamerikas am Baum. Drei- bis viermal jährlich sind die, mit rund 20 bis 40 mandelförmigen Kakaobohnen gefüllten, Früchte reif.

AUTOR Michel Giannoni INFOS WAGO CONTACT SA 1564 Domdidier Tel. 026 676 75 00 info.switzerland@wago.com www.wago.ch

Zu diesem Zeitpunkt werden sie mit der Machete gepflückt. Die Bohnen werden herausgelöst, gegärt und getrocknet. In Jutesäcke verpackt werden sie schliesslich nach Europa verschifft. Aus Qualitätsgründen muss der Kakao in klimatisierten Räumen gelagert werden. Nix die Bohne. Um die Bohnen für die Schokoladenherstellung verwenden zu können, werden sie bei ihrer Ankunft in Europa weiterverarbeitet: Entfernt werden Fremdkörper, wie Steinchen, Holzstücke oder Staub, und es findet eine Reinigung statt. Folgend werden die Bohnen geröstet. Dabei verlieren sie an Feuchtigkeit und entwickeln ihr unverkennbares Aroma – ausserdem löst die Schale sich leichter vom Kern. Die gebrochenen Bohnen werden nach Hausre-

zepten gemischt und zu einer dickflüssigen Masse vermahlen. Sie besteht aus 55 Prozent Kakaobutter. Anschliessend wird die Masse in Lagertanks gepumpt. Das süsse Geheimnis. Für die Herstellung werden verschiedene Zutaten, wie zum Beispiel Zucker, Milchpulver oder Kakaobutter, verwendet. Zusätzlich mischen die Chocolatiers der Masse auch Nüsse oder Mandeln bei. Zur Verfeinerung wird die grobkörnige Melasse mithilfe Walzen raffiniert. Nun wird die rohe Schokoladenmasse conchiert, gemeint ist eine Homogenisierung und Veredelung bis die gewünschte Cremigkeit erreicht ist. Im Verlaufe dieses Verfahrens lösen sich die bitteren Geschmacksstoffe und die Masse entfaltet ihr Aroma und den typischen

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Das Palettierungssystem verteilt die Schokolade gleichmässig.

Schokoladengeschmack. Diese Masse wird anschliessend temperiert (vorkristallisiert), damit sie nach der Aushärtung besser aus der Form genommen werden kann. Jetzt wird daraus die verkaufsfertige Schokolade hergestellt: massive oder gefüllte Tafeln, Riegel oder Branches. Zum Schutz vor Hitze, Feuchtigkeit und Licht, setzen die Chocolatiers Camille Bloch auf qualitativ hochwertige Verpackungsmaterialien, um die kostbare Schokolade optimal zu schützen. Die modernen Anlagen in der Fabrik von Courtelary tüten pro Minute bis zu 300 Einheiten ein. Qualität hat erste Priorität. Auf Qualität wird zu jeder Zeit geachtet, von den Rohstoffen bis zum Fertigprodukt. Erste Kontrollen finden bereits im Anbauland statt, dazu gehört die Überwachung der Gärung oder die Auswahl der gesunden Bohnen. Die Schokoladenspezialisten prüfen bei der Lieferung die Rohstoffe weiterhin, insbesondere für das

Im Zuckerbehälter erhält die Schokolade den süssen Geschmack. (Bilder: Wago)

Qualitätszertifikat der Lieferanten. Weitere wichtige Kriterien sind die täglichen Kontrollen durch Kostproben, die Produktbeschriftung sowie die Überprüfung der Aufbewahrungsdauer. Präzise auf die Palette gebracht. Die Steuerung der vollautomatischen Palettieranlage für die Ragusa-Schokoladenriegel musste modernisiert werden. Ziel war unter anderem die Einführung einer neuen Entnahmeposition, um den allgemeinen Betrieb zuverlässiger zu gestalten, veraltete elektrische Steuerungen zu ersetzen, die Lagerhaltung intuitiver und bedienungsfreundlicher zu gestalten und die Einführung neuer Funktionen zu erleichtern. Zu den Aufgaben der neuen Steuerung gehören unter anderem die Visualisierung der Lagerbestände in Echtzeit, die Visualisierung von Palettenbewegungen, statistische Angaben zum Lagerbestand oder die Betriebs-, Abschalt- und Alarm-

dauer. Ein Überwachungsserver verwaltet die Lagerbestände und Aufgaben. Die Access-Datenbanken wurde durch eine SQL-basierte ersetzt, die flexibler zu verwalten ist. Eine Master-SPS im Hauptschrank steuert zusammen mit RGB-Slaves die statischen Lagerelemente. Die lokale Verarbeitung bei den Slaves erhöht die Geschwindigkeit und Präzision. Der alte Feldbus (Profibus DP) für die Kommunikation mit dem Überwachungsserver wurde durch Ethernet ersetzt. So kommt jetzt einerseits eine im Office-Bereich gängige Technologie zum Einsatz und gleichzeitig konnten die Kosten gesenkt werden. Die Serversoftware wurde vor Ort entwickelt, damit der Sourcecode im Besitz von Camille Bloch bleibt. Dank dem Einsatz einer objektorientierten Programmiersprache lassen sich neue Funktionalitäten schnell hinzufügen, auch von Dritten.

www.comax.ch Genau richtig: Unser umfassendes Angebot an analogen Telefonen, IP-Telefonen, Freisprech-Telefonen, akustischen und optischen Telefonzusatzgeräten, Telefonhauben und Alarmmeldern für eine sichere Kommunikation.

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Etude & Intégration. Das dezentrale System Wago I/O 750 ist per Ethernet Modbus TCP vernetzt und wird in der Fabrik in Courtelary bereits an verschiedenen Stellen eingesetzt.

Geschichte des Unternehmens 1929 Gründung der Chocolats Camille Bloch AG in Bern. Aktienkapital CHF 100 000.–. Herstellung von Schokolade und Schokoladenspezialitäten am Wohnort von Camille Bloch in Bern. 1935 Umzug der Produktion von Bern nach Courtelary in die Räumlichkeiten einer verlassenen Papierfabrik. 1941 Einrichtung der Vorsorgekasse für das Personal. 1942 Die Geburt von Ragusa, dem ersten Schokoladenriegel. Da Kakao während des Zweiten Weltkriegs eine Mangelware ist, wird er durch ganze Haselnüsse in einer 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 Stéphane Bloch übernimmt den Posten des Vizepräsidenten. Rolf Bloch zieht sich aus Chocolats Camille Bloch SA zurück. Lancierung der neuen Produktlinie «Mousse». 2006 Erweiterung der Mousse-Linie mit den Geschmacksrichtungen Passionsfrucht und Zimt. Einführung der Grappa-Schokolade von Jacopo Poli. Inbetriebnahme der neuen Produktionslinie von Winkler & Dünnebier Süsswarensysteme (WDS). 2007 Camille Bloch vertreibt seine Spezialitäten auf dem deutschen Markt in Eigenregie. 2008 Lancierung von Ragusa NOIR. 2009 80. Geburtstag von Chocolats Camille Bloch SA. Neues Rezept für die Original-Mousse-Linie. Diese 2005 eingeführte Spezialität verführt nun mit einer noch leichteren Mousse. Das Sortiment mit den Varianten Lait und Noir wurde um die Variante Lait Extra ergänzt. 2010 Die Torino-Familie erhält Zuwachs: die «Torino Cadeau» (12 × 25 g) mit einem verfeinerten Rezept der Torino-Noir-Branches. Tag der offenen Tür zur Feier des 75. Geburtstags in Courtelary. 2011 Das Schweizer Ski-Talent Lara Gut wird Markenbotschafterin für Ragusa.

Die Wago Steuerungen wurden von Etude & Intégration aufgrund ihrer Leistungsmerkmale und ihrer modularen Struktur für das Projekt ausgewählt. Der integrierte Webserver ist für die Fehlerbehebung und die Mensch-Maschinen-Schnittstelle sehr nützlich. Die Vorteile des Wago I/O System 750 Programmable Fieldbus Controller (PFC) liegen insbesondere in ihrer einfachen Struktur und ihrer Unterstützung verschiedenster Feldbusse wie Ethernet/IP, Modbus/TCP, Profibus DP, Profinet IO, DeviceNet, CANopen, EtherCAT oder Sercos III. Das Modulangebot ist sehr umfangreich. Ungeachtet ihrer kleinen Grösse verarbeiten diese 12 mm breiten Module bis zu 16 Eingänge für 24 VDC-Signale. Ein Ethernet I/O-System unterstützt bis zu 250 I/O-Module und ist mit der CoDeSys-Software einfach zu programmieren. ■

Die dezentrale Automatisierungslösung ist per Ethnernet Modbus TCP vernetzt.

Automatisierung aus einem Guss. Die neuen Automatisierungslösung bei Camille Bloch stammt vom Anschlusstechnikspezialisten Wago Contact. Das grundlegende Konzept erstellten die Projektträger und das Büro

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Robustes SystemDesign trotz hoher Komplexität/ Funktionalität. Antworten erhalten Sie am 5. Juni 2012 an der Embedded Computing Conference an der ZHAW in Winterthur.

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

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

EINFLÜSSE AUF DEN LED-BINNING-PROZESS

Binning-Strategie bei LED Dieser Artikel soll, auf Basis von Messergebnissen an verschiedenen weissen Hochleistungs-LED, für das Thema «farb- und lichttechnische Änderungen als Konsequenz von Stromstärke- und Temperaturänderungen» sensibilisieren. Daraus können Schlussfolgerungen für die Auswahl, Charakterisierung und Betrachtung der LED gezogen werden. Alle Messungen wurden im Lichtlabor der TU Darmstadt durchgeführt.

ie von modernen HochleistungsLeuchtdioden (LED) abgegebene Strahlung wird im Wesentlichen von zwei Grössen beeinflusst. Zum einen ist das der aktuell durch das Bauelement fliessende Betriebsstrom, zum anderen die Temperatur im LED-Chip. Mit diesem Wissen werden heute praktisch alle produzierten LED sortiert: Der Hersteller legt für diesen soge-

AUTOREN Ms. Sc. Trinh Quang Vinh Dipl.-Ing. Stefan Brückner Prof. Dr.-Ing. habil. Tran Quoc Khanh Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Lichttechnik

Die Autoren danken BMWi, AiF, ZVEI für die Projektinitiative und den Doktoranden 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.

nannten Binning-Prozess einen Strom und eine Temperatur fest, jede LED wird kurz eingeschaltet und entsprechend den lichttechnischen Messergebnissen in die passende Gruppe sortiert. Im Detail findet dieser Prozess wie folgt statt: a) Nach der Fertigstellung der LED werden diese während 20 oder 25 ms und einem festen Strom (zum Beispiel bei 350 mA) und bei einer Temperatur von einem Referenzpunkt in der Nähe des Chips von 25 °C spektral, farb- und lichttechnisch gemessen und je nach Messergebnissen in verschiedene Produktgruppen sortiert. Dieser sogenannte Binning-Prozess liefert somit LED in verschiedene BinningGruppen. Die Binning-Kriterien sind Vorwärtsspannung, Lichtstrom und Farbort, die unter oben genannten Messbedingungen bestimmt werden. Die LEDs werden danach in Einheiten verpackt und gemäss der Binning-Gruppe und anderen Kriterien kodiert und an die Vertriebspartner geschickt.

b) Die Datenblätter der LED-Hersteller geben die farb- und lichttechnischen Eigenschaften wie die spektrale Verteilung des Strahlungsflusses, Farbwiedergabeindizes, Farborte einer Binning-Gruppe, Lichtstromintervalle, I/U-Kennlinien sowie Lichtstrom-Strom-Kennlinien an. Diese gelten nur unter der Bedingung von 350 mA, 20 ms und 25 °C Referenztemperatur. Einige wenige fortschrittliche Datenblätter informieren darüber hinaus über die Änderung der Normfarbwertanteile ⌬ x und ⌬ y bei der Änderung der Stromstärke und Temperatur, über die Änderung des Lichtstroms als Funktion der Temperatur und die Änderung der Farbtemperatur als Funktion des Emissionswinkels. c) Bei der Ausarbeitung der Datenblätter geben einige LED-Hersteller die «Toleranz» der Angaben an, wie ±0,005 für die Normfarbwertanteile, ±0,06 V für die Vorwärtsspannung, ±5 % für die Farbtemperatur, ±6,5 % für den Lichtstrom und

LED

±2 % für den allgemeinen Farbwiedergabeindex. Der Begriff «Toleranz» wird aber nirgendwo entsprechend der internationalen Vereinbarung definiert. Andere LED-Hersteller geben für die «Helligkeitswerte» (etwa lichttechnische Grössen wie Lichtstrom oder Lichtstärke) eine interne Reproduzierbarkeit von ±8 % und eine erweiterte Messunsicherheit von ±11 % und für die Normfarbwertanteile eine interne Reproduzierbarkeit von ±0,005 und eine erweiterte Messunsicherheit von ±0,01 an. Die Angabe der Messunsicherheit ist problematisch und nicht vergleichbar, da die Terminologie nicht einheitlich und nicht immer normkonform angewandt wird. d) Die Datenblätter werden dann von Ingenieuren in der Leuchtenindustrie studiert, um ein LED-Lichtprodukt entwickeln zu können. Aus der Kurve der Abnahme des Lichtstroms mit der Temperatur kann man den Lichtstrom bei einer realen Temperatur abschätzen. Man kann auch anhand der Datenblätter die Vorwärtsspannung bei einer realen Temperatur berechnen. Schwieriger ist es, wenn man den Farbort, die Farbtemperatur oder sogar den Farbwiedergabeindex bei einer anderen Stromstärke als 350 mA und bei einer realen Temperatur berechnen muss. e) Wenn der Entwickler in der Leuchtenindustrie noch unbedingt wissen muss, ob diejenigen LED, die bei der Bedingung 350 mA, 20 ms und 25 °C einer bestimmten Binning-Gruppe gehörten und deshalb gekauft wurden, bei einer anderen Stromstärke und bei einer anderen Temperatur auch noch derselben BinningGruppe angehören, fehlt diese Information in den meisten Datenblättern. Eventuell verhalten sich die LED bei geänderten Betriebsbedingungen unterschiedlich und «laufen auseinander», sodass sie nun nicht mehr derselben Binning-Gruppe angehören und nicht mehr zusammen eingesetzt werden können. Die heutigen Datenblätter informieren also einigermassen über den wirklichen Lichtstrom, aber nicht über die farbtechnischen Eigenschaften. Hell alleine ist nicht gut genug. Bisher waren bei der Entwicklung von LED-Leuchten detaillierte Informationen über die Farbverhaltensänderungen auch nicht sehr wichtig, da Anwendungen wie Gebäudeanstrahlung oder Strassenbeleuchtung keine hohen Anforderungen an Farbstabilität und Farbqualität stellen. Inzwischen erreichen weisse LED eine hohe Lichtausbeute von 105–125 lm/W bei realen Temperaturen und überholen damit Entladungslampen mit einem

5.12 megalink

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 von 40–100 °C.

megalink 5.12

Gruppe 3 kaltweiss (> 5000 K)

Gruppe 2 neutralweiss (4000–5000 K)

Gruppe 1 warmweiss (< 3500 K) Typen

LED

K1 (lm/K)

Typen

Gruppe 3 kaltweiss (> 5000 K)

Gruppe 2 neutralweiss (4000–5000 K)

Gruppe 1 warmweiss (< 3500 K)

K1 (lm/K)

Typen

K1 (lm/K)

Typen

K2 (lm/mA)

Typen

K2 (lm/mA)

Typen

K2 (lm/mA)

-0,2302

T2/#3

-0,2842

-0,2426

0,119

T2/#3

0,1121

0,2108

T10

-0,2426

T8/#1

-0,3031

T2/#2

-0,148

T10

0,156

T8/#1

0,2492

T2/#2

0,0559

T13

-0,0529

T8/#2

-0,3031

-0,2823

T13

0,169

T8/#2

0,2478

0,2918

T15

-1,2255

T12

-0,2526

-0,259

T15

1,347

T12

0,2413

0,2427

T17

-0,2396

T12

-0,2038

-0,939

T17

0,1917

T16

0,2168

0,8131

T18

-0,1874

-0,2766

T18

0,2119

0,2149

T7/#2

-0,0817

T7/#2

0,0883

T7/#3

-0,2653

T7/#3

0,2825

T11

-0,279

T11

0,221

T14

-1,2842

T14

0,7989

T19

-0,1149

T19

0,101

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

Farbwiedergabeindex von besser als Ra = 60. Nun geht es darum, die LED für hochwertige Innenraumbeleuchtung oder professionelle Drucker- und Displaytechnik sinnvoll einzusetzen. Dort gilt es, die farbtechnischen Eigenschaften der Hochleistungs-LED zu kennen und zu berücksichtigen. Charakterisierung der weissen LED bei Stromund Temperaturänderung. Für die folgenden Untersuchungen hat das Lichtlabor der TU Darmstadt eine Reihe von neuwertigen und neuartigen weissen LED verschiedener Hersteller untersucht, wobei die weissen LED aus phosphortechnologischen und wahrnehmungstechnischen Gründen in Gruppen von warmweissen (Tc < 3500 K), neutralweissen (4000 K < Tc < 5000 K) und kalt-

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

weissen LED (Tc > 5000 K) unterteilt werden. In Bild 2 sind die spektralen Änderungen warmweisser LED bei einer konstanten Temperatur von 60 °C und einer Stromänderung von 100–700 mA dargestellt. Betrachtet man die spektralen Kurvenscharen, stellt man vier Tendenzen fest, wenn man warmweisse LED unterschiedlicher Farbqualitäten herstellen will: a) Die eine Gruppe (T9-LED) mit einem blauen LED-Chip und mit dem StandardPhosphorsystem mit einer Peakwellenlänge um 565 nm (rote Kurvenschar). Diese Kurvenschar liefert keine gute Farbwiedergabe. b) Die zweite Gruppe mit einem blauen LED-Chip und mit einem Phosphorsystem mit einer Peakwellenlänge um 600 nm (T13, cyane Kurvenschar). Gene-

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

rell wird die Farbwiedergabe dadurch verbessert. c) Die dritte Gruppe, ähnlich der zweiten Gruppe, mit einem blauen LED-Chip und mit einem Phosphorsystem mit einer Peakwellenlänge um 620 nm (T15, dunkelbraune Kurvenschar). d) Die vierte Gruppe ist die interessanteste Gruppe mit einem blauen LED-Chip und mit zwei Phosphorsystemen mit Peakwellenlängen um 550 nm und 635 nm (T17, grüne Kurvenschar). Die Farbwiedergabe ist hiermit am besten. In Bild 3 sind die spektralen Änderungen warmweisser LEDs bei einer konstanten Stromstärke von 350 mA und einer Temperaturänderung von 40–100 °C dargestellt. Man stellt dabei fest, dass a) sich bei der ersten Gruppe (rote Kurvenschar) die relative spektrale Verteilung des Standard-Phosphors im Wellenlängenbereich 500 nm und 650 nm stark verändert; b) sich bei der fünften Gruppe (grüne Kurvenschar) die relative spektrale Verteilung des ersten Phosphorsystems im Wellenlängenbereich 500 nm und 600 nm ebenfalls stark verändert, sowie c) die cyane Kurvenschar (T13-LED) über den Temperaturbereich von 40–100 °C relativ stabil bleibt. In Bild 4 sind die spektralen Änderungen neutralweisser LED bei konstanter Stromstärke von 350 mA und einer Temperaturänderung von 40–100 °C veranschaulicht. Es gibt, wie bei den warmweissen LED von oben, neben dem blauen Chip auch unterschiedliche Phosphorsysteme mit unterschiedlichen Peakwellenlängen. Besonders

LED

hervorzuheben ist die dunkelbraune Kurvenschar (T18-LED), bei der zwei unterschiedliche Phosphorsysteme gemischt werden. Bei dieser Kurvenschar ist das Minimum in der spektralen Verteilung um 480–490 nm weniger tief ausgeprägt, sodass die Farbwiedergabe solcher neutralweisser LEDs sehr gut ist. In Bild 5 sind die spektralen Änderungen kaltweisser LED bei konstanter Stromstärke von 350 mA und Temperaturänderung von 40 –80 °C beziehungsweise bis 100 °C verdeutlicht. Die spektralen Kurvenscharen weisen darauf hin, dass die kaltweissen LED von heute vorwiegend aus einem blauen Chip und einem Standardphosphor mit einer maximalen Wellenlänge um 565 nm besteht. Somit kann man auch die Frage beantworten, warum die heutigen kaltweissen LED mit einer Farbtemperatur ab 5000 K sehr selten eine gute Farbwiedergabe über Ra = 80 erreichen. Der Anteil der spektralen Verteilung ab 630 nm ist sehr gering, sodass Hauttöne und rote Objekte (Erdbeeren, rote Blumen und Textilien, Fleischwaren) farblich nicht gut abgebildet werden können. Generell wird es aus den Bildern von 2 bis 5 sehr deutlich, dass sich mit Änderung des Stroms oder der Temperatur die relativen spektralen Verteilungen der weissen LED stark verändern. Dies wirkt sich stark auf die Änderung der Farbörter, der Farbwiedergabe und der Lichtströme aus. In Tabelle 1 werden die Temperaturkoeffizienten des Lichtstroms (lm/K) bei allen drei LED-Gruppen aufgetragen. Alle Werte weisen ein negatives Vorzeichen auf, das heisst, alle Lichtströme fallen mit steigender Temperatur. Generell kann man nicht behaup-

5.12 megalink

Bild 6: Farbortverschiebung der warmweissen LED bei Temperaturänderung.

ten, dass eine bestimmte LED-Gruppe grundsätzlich höhere Temperaturempfindlichkeiten wegen der Phosphorstruktur als eine andere LED-Gruppe aufweist. Bei der Gruppe 1 der warmweissen LED hat der LED-Typ T15 (dunkelbraune Kurve in Bild 3) einen auffallend höheren Temperaturkoeffizienten. Das ist auch der Fall bei der Gruppe 3 der kaltweissen LEDs beim LED-Typ T14. In Tabelle 2 werden die Stromkoeffizienten des Lichtstroms in Lumen pro Milliampere für alle drei LED-Gruppen dargestellt. Tendenziell kann man feststellen, dass die Stromkoeffizienten bei den neutralweissen und kaltweissen LEDs höher liegen als diejenigen der warmweissen LED. Das weist auf eine höhere Lichtausbeute hin. In den Bildern 6 und 7 werden die Farbortverschiebungen der warmweissen beziehungsweise neutralweissen LED bei Temperaturänderung im u’v’-Farbdiagramm veranschaulicht, in dem auch die Farbunter-

schiede ⌬u’v’ mit angegeben sind. Die Pfeile zeigen die Richtung der Farbortverschiebung. Grundsätzlich kann man feststellen: a) Die Farbortverschiebung verläuft in den unterschiedlichsten Richtungen und nicht nur parallel zum Planckschen Kurvenzug oder senkrecht dazu. b) Die Beträge der Farbortverschiebung sind mitunter sehr gross und untereinander unterschiedlich (⌬u’v’ = 0,010 oder 0,011 bei warmweissen LEDs Typ T9 oder T10 im Gegensatz zu 0,006 von LED-Typ T17 im Bild 5 oder 0,013 bei den neutralweissen LED beim Typ T2) und verursachen eine sichtbare und unter Umständen nicht tolerierbare Farbveränderung. c) Diese unterschiedlichen Änderungen der Farborte sind Wirkungen der unterschiedlichen Phosphorsysteme, ihrer Materialkonzentration und der Technologien des Phosphoraufgusses.

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LED

Bild 7: Farbortverschiebung der neutralweissen LED bei Temperaturänderung.

Bild 8: Farbortverschiebung der neutralweissen LED bei Stromänderung.

In Bild 7 werden die Farbortverschiebungen der neutralweissen (stellvertretend auch für die warm- und kaltweissen LED) bei einer Stromänderung von 100 mA zu 700 mA beziehungsweise zu 350 mA dargestellt. Die Tendenzen der Farbortverschiebung bei Temperaturänderung wiederholen sich auch hier bei der Stromänderung. Die Richtungen und die Beträge der Farbortverschiebung

Zusammenfassung Folgende Kenntnisse aus der Studie sind für die Autoren wichtig: • Je nach Technologie der weissen LED sind die Vektoren der Farbortverschiebung der weissen LED sehr unterschiedlich. Die farb- und lichttechnischen Messwerte unter der herstellerseitigen Binningbedingung wie 350 mA und 25 °C gelten nicht mehr bei einer praxisrelevanten Betriebsbedingung. • Da die LED-Hersteller ihre Messbedingungen während des Binning-Prozesses aus fertigungslogistischen Gründen nicht ändern können, liegt die Verantwortung der LED-Auswahl für eine praxisrelevante Betriebsbedingung bei der Leuchtenfirma, die einerseits die LED-Kompetenz und LEDLichtmesstechnik im eigenen Unternehmen haben sollte und anderseits die Vorauswahl der richtigen LED-Typen durch eine Reihe von spektralen Messungen treffen muss. Mit der LED-Technologie ist eine engere fachliche Bindung zwischen der LED-Industrie und der Leuchtenindustrie aus diesem Grunde gefragt.

sind auch hier von LED-Typ zu LED-Typ unterschiedlich. Da in der Praxis nicht nur eine Temperaturänderung oder eine Stromänderung separat stattfindet, überlagern sich die beiden Effekte. Bieske [1] hat die Farbwahrnehmungsunterschiede von quasi-weissem Licht in den drei Kategorien «gerade erkannt», «sicher gesehen» und «störend empfunden» untersucht und die Ergebnisse in [1] zusammengestellt, die in der Tabelle 3 beschrieben sind. Vergleicht man die Werte in Tabelle 3 bei der Farbvariation entlang der Juddschen Geraden mit den Kurven von der von Bild 8, die tendenziell ähnlich wie die Juddschen Geraden verlaufen, stellt man fest, dass eine Variation um ca. 150 mA bis 200 mA ausreicht, um die Farbvariation sicher zu bemerken (⌬u’v’ ffl 0,0019).

Sachlich macht eine solche Überlagerung beider Effekte die Arbeit der Leuchtenentwickler schwierig. Für die Entwicklung von Innenraumleuchten mit weissen LEDs kann die folgende Vorgehensweise in zwei Schritten an die Adresse der Leuchtenindustrie vorgeschlagen werden: 1. Einschränkung des Strombereichs: Der optimale Strombereich als Kompromiss zwischen hoher Lichtausbeute und hohem Lichtstrom liegt zwischen 250 mA und 450 mA. Das ist der Bereich für die Stromdimmung im Laufe der Lebensdauer einer LED-Leuchte zur Lichtstromrückgang-Kompensation. In der Regel kann man die PWM-Methode (Pulse Width Modulation) zur Dimmung bei einer hohen Wiederholfrequenz von 400–500 Hz verwenden, bei der die Stromimpulsamplitude über längere Nutzungsdauer konstant gehalten wird. 2. Einschränkung des Temperaturbereichs: Für die Innenraumbeleuchtung (Krankenhäuser, Verkaufsräume, Büros, Schulräume, Hotels) liegt die Umgebungstemperatur eher relativ konstant im Bereich von 17–35 °C. Aus den möglichen potenziellen LED-Typen, die unter der Binning-Bedingung selektiert wurden, kann das Lichtlabor in einer Leuchtenfirma die thermische Simulation für die ganze Leuchte durchführen, woraus die Chiptemperatur oder die Temperatur der Lötstelle in etwa berechnet werden kann. Mit diesem Wissen kann man die LEDTypen einzeln bei dieser Temperatur spektral vermessen und den Farbort und die Farbtemperatur berechnen, woraus der Kreis der möglichen zu wählenden LED-Typen eingeengt werden kann. Weitere Auswahlkriterien sind lichttechnische und logistische Parameter wie Kosten, Lieferbarkeit, Lichtausbeute oder LED-Geometrie. ■

Literatur [1] Bieske, K.; Wolf, S.; Nolte, R.: Wahrnehmung von Farbunterschieden von Licht- und Körperfarben, Vortrag auf der Lichttagung der deutschsprachigen Länder 10.–13. 9. 2006, Bern, Schweiz

Kategorie der Wahrnehmung

Variation des Farbortes entlang des Planckschen Kurvenzugs ⌬u’v’

Variation des Farbortes entlang der Juddschen Geraden ⌬u’v’

Gerade erkannt

0,0016

0,0010

Sicher gesehen

0,0024

0,0019

Störend empfunden

0,0070

0,0033

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

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LED

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

NUTZEN, METHODEN UND LICHTTECHNISCHES VERHALTEN

Dimmung von Hochleistung-LED Der vorliegende Artikel beschreibt zunächst in einer knappen und übersichtlichen Form die Anwendungen der intelligenten Steuerung und der Dimmung, um dann hauptsächlich in weiteren Abschnitten die Dimmverfahren und die Änderungen der farb- und lichttechnischen Kenngrössen zu beschreiben. Diese Beschreibung beruht auf Messdaten des Lichtlabors der TU Darmstadt.

ie Entwicklung der heutigen LEDLeuchtentechnologie ist durch die folgenden Etappen gekennzeichnet: 1. Durch die Entwicklung der LED-Bauelemente selbst, die Optimierung der Chipstruktur, der passenden Halbleitermaterialien, der optischen Kleber für den Chip, die Bondtechnologie und die richtige Elektrodenanordnung. 2. Durch die Entwicklung neuer und Optimierung bekannter Leuchtstoffmaterialien zur Konvertierung der blauen LEDStrahlung in längerwellige Spektralbereiche (grün, gelb, orange und rot emittierende Leuchtstoffe), um einerseits die Farbqualität der Beleuchtung zu erhöhen und andererseits die Lichtausbeute und die Langzeitstabilität zu verbessern. Die genannten Schritte 1 und 2 finden aktuell bei LED-Herstellern und in der chemischen Industrie statt.

AUTOR Dipl.-Ing. Stefan Brückner Prof. Dr.-Ing. habil. Tran Quoc Khanh Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Lichttechnik Erstveröffentlichung in LICHT (D) 6/2011, für Megalink gekürzt.

3. Durch die intensive LED-Leuchtenentwicklung in den letzten drei Jahren in der Leuchtenindustrie. Dieser Schritt ist ein schwieriger Prozess, bei dem die meisten Leuchtenfirmen entlang der Wertschöpfungskette von der LED-Auswahl über die Elektronik, Optik, Thermik bis zum Gehäusebau einen langwierigen Lern- und Umdenkprozess durchlaufen müssen. Dabei steht die Leuchte als System im Vordergrund. Eine neue Zulieferindustrie und neue industrielle Partnerschaften bilden sich. Die Bauelemente der Leuchte sollten einzeln optimiert sein (zum Beispiel LED mit hoher Lichtausbeute oder Leiterplatte mit guter thermischer Leitfähigkeit). Dieser intensive Prozess findet zurzeit statt und wird noch einige Jahre dauern.

konstruktive Massnahmen sowie die sichere und qualitätskonforme Lieferung der Bauelemente und Baugruppen zu erzielen. Die 4. Etappe, die zum Teil jetzt sichtbar wird und durch die Forschung und Vorentwicklungen einiger Firmen und Forschungseinrichtungen vorangetrieben wird, wird durch die intelligente Steuerung und Regelung gekennzeichnet. Unter einer intelligenten Steuerung beziehungsweise Regelung versteht man lichttechnisch zwei Aspekte: a) Eine adaptive Licht- und Farbsteuerung der LED-Strahlung je nach Wetterlage (Nebel, Regen, Umgebungshelligkeit) – je nach Geometrie, Nutzungsstärke und Topologie der beleuchteten Fläche und b) eine humangerechte und je nach Uhrzeit, Jahreszeit und Bedürfnissen ausgerichtete Licht- und Farbeinstellung.

Am Ende der dritten Etappe wird man LEDLeuchten mit sehr guter Lichtausbeute und fotometrisch sinnvolle Lichtstärkeverteilung haben. Weitere Schritte werden dann durch LED-Bauelemente höherer Lichtausbeute getragen. Die Verbesserungen der Optik, der Elektronik und der Thermik mit dem Ziel, bessere Lichtausbeute zu erzielen, erfolgen eher nur noch in kleinen Schritten. Es ist weit wichtiger, die Langzeitstabilität und Wartungsfreundlichkeit der Leuchten durch

Für die Innenraumbeleuchtung gelten sowohl Aussage a) als auch Aussage b), während für die Verkehrslichttechnik (Aussenbeleuchtung, Kfz-Lichttechnik) eher nur die Aussage a) zutrifft. Technologisch basiert die intelligente Steuerung und Regelung zum grossen Teil auf der Dimmung der farbigen und weissen Leuchtdioden. Den kleineren Teil macht die adaptive Änderung der Lichtstärkeverteilung der Leuchten beziehungsweise der Leuchtengruppe aus.

Applikationen für die Dimmung der LED-Strahlung. Unter Dimmung wird die Variation der Helligkeit der farbigen und weissen Strahlung verstanden. Die Dimmung und der Oberbegriff «intelligente Steuerung und Regelung» finden sowohl in der Innenraumbeleuchtung als auch in der Verkehrslichttechnik Anwendung. Innenraumbeleuchtung. In Fluren, Büro- und Aufenthaltsräumen wird die Lichtstärke je nach Anwesenheit von Personen und je nach Tageslichtniveau zeitlich und/oder lokal auf ein definiertes Mass gedimmt. Seit einigen Jahren wird auch über dynamische Lichtstrategien diskutiert, bei denen je nach Uhrzeit, Jahreszeit, Tageslichtniveau und/ oder je nach individuellen Bedürfnissen sowohl Farborte/Farbtemperaturen als auch Lichtstärken variiert werden. In Parkhäusern und U-Bahn-Stationen wird bisher mit Leuchtstofflampen rund um die Uhr beleuchtet. Mit LED-Leuchten kann man je nach Lichtbedarf (Anwesenheit von Autos, Fussgängern, U-Bahn-Fahrgästen) zeitlich und wenn möglich lokal gedimmt werden. Leuchten in Fahrtrichtung eines Autos können eine hohe Intensität haben, während die Leuchten hinter dem Auto auf ein moderates Niveau gedimmt werden. Noch

zweckmässiger für ein einfahrendes Auto ist es, wenn die Leuchten im Gebiet freier Parkplätze hohe Intensität haben, während die anderen moderat gedimmt werden. So lassen sich freie Parkplätze schneller finden. Diese Überlegungen müssen sicherlich noch erprobt werden. Verkehrslichttechnik. In der Strassenbeleuchtung können Lichtstärke und Lichtverteilung je nach Wetterlage (Nebel, Regen, nasse Fahrbahn) und je nach Verkehrsdichte auf Fahrbahn und Fussgängerzone sowie nach Uhrzeit und Jahreszeit nach einem bestimmten Algorithmus variiert werden. In der nächsten Zukunft kann auch die LEDStrassenbeleuchtung mit der Verkehrssignaltechnik (Ampeln) kommunizieren, um in Zeiten ruhiger Verkehrslagen (lange Rotphase an Ampel oder Bahnübergang, allgemein wenig Verkehrsdichte) die Strassenbeleuchtung dimmen zu können. In der Kfz-Lichttechnik sind bisher für Lichtfunktionen wie Tagfahrlicht oder Bremslicht in den internationalen Regelungen (ECE, SAE) feste Lichtstärkevorgaben gemacht worden, unabhängig von Uhrzeit, Wetter und Helligkeit der Umgebung. Zukünftig sollten die Lichtstärken dieser Kfz-Signaleuchten anhand der entsprechenden

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Bild 3: Gesamter Messaufbau mit LED-Halter und Ulbrichtkugel.

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LED

Signale der im Auto eingebauten Sensoren variiert werden. Momentan laufen einige Forschungsarbeiten darüber, unter welchen Umständen die Lichtstärke und deren Verteilungen vom Abblendlichtscheinwerfer situationsabhängig variiert werden können. Die Parameter davon sind unter anderem der Abstand der Autos im Strassenverkehr, die relative Position der Autos unterschiedlicher Fahrspuren zueinander und das Helligkeitsniveau der stationären Strassenbeleuchtung.

entstehen keine Wahrnehmungsartefakte (Flimmern, Perlschnureffekt), die im PWMBetrieb auftreten können. Für anspruchsvolle Aufgaben, bei denen mehrere LEDs nebeneinander sichtbar sind (zum Beispiel Tagfahrlicht-Bänder, LED-Heckleuchten) muss auf die Abstimmung der LEDs (gleiche Intensität und Farbe) bei allen Betriebsströmen geachtet werden. Eventuell werden mehrfach gebinnte LED notwendig, bei denen die LEDs bei mehreren Betriebsströmen sortiert werden.

Übersicht über die Dimmverfahren. Um die oben angesprochenen adaptiven und dynamischen Verfahren realisieren zu können, benötigt man Lichtquellen, die sich problemlos dimmen lassen. Leuchtdioden sind dafür sehr gut geeignet.

Eigene Experimente – Testaufbau und Messergebnisse. Im Lichtlabor der TU Darmstadt wurden umfangreiche Messungen durchgeführt, deren Ergebnisse im folgenden Kapitel zusammengefasst sind. Es wurden weisse LED für den Einsatz als Auto-Tagfahrlicht

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

In der Praxis haben sich zwei Verfahren etabliert, wie die vom Menschen wahrgenommene LED-Helligkeit variiert werden kann. 1. Pulsweitenmodulation (pulse width modulation, PWM) Die Leuchtdiode wird in schneller zeitlicher Folge ein- und ausgeschaltet. Aufgrund der sehr schnellen Ein- und Ausschaltzeiten von LEDs (ns- bis μs-Bereich) folgt das abgegebene Licht den Strompulsen direkt. Bei ausreichend grossen Wiederholfrequenzen von 100 Hz bis einigen Kilohertz, je nach Betrachtungsbedingung, nimmt der Mensch einen zeitlichen Mittelwert wahr. Die empfundene Intensität entspricht dann dem Tastverhältnis (duty cycle, Einschaltzeit multipliziert mit der Wiederholfrequenz) des PWM-Signals. Bei gleicher Ein- und Ausschaltzeit (50 % Tastverhältins) entsteht eine messbare Intensität von 50 %. 2. Stromdimmung (constant current reduction, CCR) Die Intensität des abgestrahlten LED-Lichtes ist in guter Näherung proportional zum Strom, der durch die LED fliesst. Eine Halbierung des Betriebsstroms führt also nahezu zu einer Halbierung der Intensität. CCR benötigt im Vergleich zum PWM-Betrieb mehr Bauelemente in der LED-Ansteuerelektronik (das heisst, das Vorschaltgerät wird geringfügig teurer). Dafür ist die elektromagnetische Störabstrahlung geringer und es

und für Strassenleuchten untersucht. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Verhalten von Lichtstromlinearität, Lichtausbeute und Farbtemperatur bei Dimmung mit PWM und CCR. Ausserdem werden rote LED für den Einsatz in Heckleuchten untersucht, auch hier liegt der Schwerpunkt auf dem Verhalten von Lichtintensität und -farbe bei PWMund CCR-Dimmung. Zusätzlich werden Exemplarstreuungen betrachtet, um die Frage zu klären, ob ein mehrfaches Binning notwendig ist. Testaufbau. Für die vorgesehenen Messungen müssen folgende Bedingungen geschaffen werden, um vergleichbare Messbedingungen zu erhalten: • Alle LED müssen aktiv temperiert werden, • die LED werden thermisch eingeschwungen vermessen, nicht nur kurz gepulst, um den Betriebsfall realistisch nachzubilden, • die elektrische Spannung muss direkt an der LED gemessen werden (Vierleitermessung), sonst verfälschen Übergangswiderstände an Kabeln und Steckverbindern stromabhängig die Spannungsmessung, • die Lichtmessung erfolgt mit Ulbrichtkugel und Spektroradiometer, um Lichtstrom, spektrale Grössen und farbmetrische Grössen wie dominante Wellenlänge und Farbtemperatur bestimmen zu können.

Die LED wird auf eine Metallkernleiterplatte (MCPCB) aufgebracht und an einen Kühlkörper (heat spreader) aus Kupfer geschraubt (Bild 2). Im Kühlkörper – direkt unter der LED – befindet sich ein Temperatursensor. Mithilfe eines leistungsstarken Peltierelementes kann nun die Temperatur am Sensor auf einen konstanten Wert geregelt werden, unabhängig von der thermischen Last (LED). Folgende Teile (Bild 3) bilden den Messaufbau: • LED-Stromversorgung (Keithley Sourcemeter) mit Spannungsmessung in Vierleitertechnik • Peltiercontroller (Thorlabs) zur Regelung der Kühlkörpertemperatur • Ulbrichtkugel mit Spektroradiometer (Instrument Systems CAS140) am Detektorausgang der U-Kugel. Alle drei Teile werden von PC gesteuert. Damit können an dem Messplatz automatisierte Messprogramme mit mehreren Temperatur-Strom-Kombinationen abgefahren werden. Vor dem Start einer Spektrometermessung wird dabei automatisch das thermische Einschwingen der LED abgewartet (Ist-Temperatur mindestens 15 Sekunden im Toleranzband Solltemperatur ±0,1 °C). Ergebnisse für weisse LED. Es werden typische weisse LEDs ausgesucht, die für den Einbau in Kfz-Frontscheinwerfer (Tagfahrlicht, Abblend-/Fernlicht), Strassenleuchten und Standard-Innenraumleuchten geeignet sind. Drei verschiedene LED-Typen (Bild 4) werden gewählt.

Weisse LED – PWM oder CCR? Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PWM für sehr lineares Dimmverhalten mit geringer Farbveränderung steht, während CCR einen Gewinn an Lichtausbeute im gedimmten Zustand erlaubt. Je nach Anwendungstyp wird man sich zwischen PWM und CCR entscheiden • während für Kfz-Scheinwerfer ein lineares Dimmverhalten (PWM) einen grossen Pluspunkt bedeuten kann, • kann für die Anwendungen wie Strassenbeleuchtung oder industrielle Innenraumbeleuchtung aufgrund des Gewinns der Lichtausbeute die CCRMethode die richtige Wahl sein. Die Dimmungsmethoden können auch auf die Langzeitstabilität und Lebensdauer der LED-Bauelemente auswirken. Diese Überlegung beruht darauf, • dass bei der PWM-Methode die Dimmung durch die Änderung der Pulsdauer pro Periode ermöglicht wird. Dort ist aber die Strompuls-Amplitude konstant (zum Beispiel 350 mA oder 700 mA). Die Stromdichte (Stromstärke pro Volumeneinheit des Chips und Zeiteinheit) ist daher gross. • Bei der CCR-Methode sinken die Stromstärke und daher auch die Stromdichte. Die elektrische Belastung ist vergleichsweise kleiner gegenüber der PWM-Methode. Die Wirkung auf die Langzeitstabilität und Lebensdauer der LED muss noch durch langzeitige Experimente nachgewiesen werden.

LED

Für den Einsatz als Tagfahrlicht kommen sowohl Osram Advanced Power Topled (APT) LW G6SG (Bild 4a) als auch Lumileds Rebel LXML-PWC1-0100 (Bild 4b) infrage. Die Rebel-LEDs können ausserdem für die Strassenleuchten und Innenraumleuchten eingesetzt werden. Von beiden LED-Typen werden jeweils 10 Stück untersucht, ausgewertet wird der Mittelwert der 10 Exemplare. Die Osram APT werden dabei mit ihrem Nominalstrom von 120 mA betrieben, die Lumileds Rebel mit 350 mA. Für die automotive Abblend- oder Fernlichtfunktion kommen Osram Quint-LEDs (Bild 4c) infrage, von diesem Typ werden zwei Exemplare beim Nominalstrom von 700 mA vermessen. Alle LEDs werden bei konstant 50 °C Kühlkörpertemperatur vermessen. Ausgewertet wird der Lichtstrom-Mittelwert aller Exemplare eines LED-Typs. Es zeigt sich, dass mit PWM-Dimmung eine sehr gute Linearität des Lichtstroms erreicht werden kann, eine Dimmung zum Beispiel auf 13 % PWMTastverhältnis ergibt auch 13 % Lichtstrom (Bild 5). Die Lichtausbeute (Bild 6) gibt an, wie viel Lichtstrom (Lumen, lm) aus einem Watt elektrischer Leistung erzeugt wird. Sie ist abhängig von Temperatur und Betriebsstrom der LED. Entsprechend zeigt sich eine konstante Lichtausbeute im PWM-Betrieb, denn hier wird die LED bei jeder Dimmstufe mit dem gleichen Strom (Strompuls-Amplitude) betrieben, nur unterschiedlich lange eingeschaltet. Dagegen führen abnehmende Stromdichten bei der CCRDimmung zu einem Lichtausbeute-Gewinn im gedimmten Zustand. Je nach LED kann dieser Gewinn bis fast zu 100 % betragen, das heisst die Lichtausbeute kann sich verdoppeln (Quint-LED auf 6 % dimmen) – für viele Anwendungen ein überaus positiver Effekt der Stromdimmung. CCR-Dimmung verursacht bei allen drei LED-Typen grössere Verschiebungen der ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) als PWM-Dimmung (Bild 7). Zwar kann auch die PWM-CCT-Verschiebung von 100–200 K vom Auge im direkten Vergleich wahrgenommen werden, doch deutlich weniger als die CCR-verursachte Veränderung (< 200 K). Ursache sind deutlichere Temperaturänderungen in der LED bei CCR-Dimmung. Für eine lichttechnisch relevante Analyse muss man davon ausgehen, dass nur der Dimmbereich von 100 % zu 13 %, eher sogar zwischen 100 % und 20 % für die meisten lichttechnischen Anwendungen gewünscht wird, sodass sich die Farbtemperaturänderung mit der CCR-Methode in einem tolerierbaren 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.

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(Bild: iStockphoto)

LEDs ermöglichen neue und attraktive Beleuchtungskonzepte.

NEUE POWER-LEDS HALBIEREN DIE KOSTEN PRO LUMEN

Es geht noch heller Neben 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.

n den letzten Jahren haben sich Leuchtdioden zum Leuchtmittel der Zukunft entwickelt. Hochwertige LEDs sind bis zu zehnmal energieeffizienter als Glühbirnen. Ein weiterer Pluspunkt ist ihre extrem lange Lebensdauer, die je nach Systemdesign zwi-

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schen 25000 bis weit über 50000 Stunden liegen kann. Häufige Ein- und Ausschaltzyklen haben keinen negativen Einfluss auf die Lebensdauer wie bei Energiesparlampen, und es dauert auch nicht einige Sekunden, bis sie ihre volle Helligkeit erreicht haben. Die steigenden Energiepreise und die Verordnung 245/2009 der Europäischen Kommission, welche die Rahmenbedingungen für den Ausstieg aus den veralteten Beleuchtungstechnologien festlegt, treiben die LED-Beleuchtung weiter voran. Bis zum Jahr 2020 soll sich der Einsatz von LED-basierenden Leuchtmitteln verzehnfachen.

Mehr Licht für weniger Geld. Experten haben vor Jahren abgeschätzt, dass im Jahr 2017 eine Power-LED mit einem Lichtstrom von 100 lm etwa 36 Rappen kosten wird. Neuste Entwicklungen der LED-Technologie zeigen, dass dieser Eckwert wesentlich früher erreicht wird als erwartet. Bereits heute liegt der Preis für eine LED mit 100 lm bei nur 1 Franken 20. Die neueste LED-Generation XLamp XB-D von Cree bietet 100 lm für bereits 66 Rappen. Mit ihrer Grösse von 2,45 x 2,45 x 1,84 mm ist sie etwa 48 % kleiner als die XLamp XP-Serie. Aufgrund des kleinen Ge-

Licht-Know-how aus erster Hand Zur Unterstützung ihrer Kunden im Lighting-Markt hat MSC ein Europa umspannendes Netz an MSC Lighting Competence Centern aufgebaut. Damit ist der technisch orientierte Distributor bestens gerüstet, nicht nur seinen Kunden vielfältige Komponenten zu liefern, sondern umfassende Lighting-Systeme zu realisieren. Auf der Basis der unterschiedlichen Bausteine von verschiedenen Herstellern, Standard-, High-Power und High-Brightness- LEDs, Sekundäroptiken, Treiberelektronik, Power-Komponenten sowie die Elektromechanik und Halbzeuge, lassen sich komplette Beleuchtungssysteme aus einer Hand aufbauen.

häuses können mehr LEDs pro Fläche platziert werden. Beispielsweise lassen sich damit LED-Retrofit-Lampen realisieren, bei denen es auf einen hohen Lichtstrom ankommt und eine kompakte Leuchtquelle erforderlich ist. Cree entwickelt mit der in Kürze verfügbaren Serie XLamp XT-E eine weitere Power-LED-Familie mit 148 lm/W, die eine Grösse von 3,45 x 3,45 x 2,36 mm aufweist und von den Abmessungen identisch zu den Serien XP-E und XP-G ist. Damit ist die XT-E Serie zu den meisten sekundären Optiken der XP-Familie kompatibel, was den optischen Designprozess beschleunigt und Kosteneinsparungen für bestehende XP-Produkte schafft. Die XB-D LED liefert einen Lichtstrom von bis zu 130 lm bei einer Effizienz von 127 lm/W in kaltweiss mit einer Farbtemperatur von 6000 K oder bis zu 107 lm und 105 lm/W in warmweiss mit 3000 K. Alle Angaben gelten für einen Treiberstrom von 350 mA und eine Betriebstemperatur von 85°C. Der maximale Treiberstrom liegt bei 1 A. Siliziumkarbid-Wafer erhöhen die Effizienz. Im Mittelpunkt des Fertigungsprozesses der LEDs steht die Galliumnitrid-Technologie (GaN) in Kombination mit einem Siliziumkarbid (SiC)-Wafer. Die von Cree patentierten SiC-Wafer bieten mehrere Vorteile gegenüber dem bislang verwendeten Saphirsubstrat, da weniger Gitterversetzungen entstehen. Damit lässt sich eine höhere Effizienz der Leuchtdiode erreichen. Durch die vergrösserte Oberfläche der Chips können mehr Photonen den Die verlassen. Dank der aufeinander abgestimmten Brechungsindizes der beiden Materialien GaN und SiC lässt sich die Lichtausbeute weiter erhöhen. Die XB-D weist einen niedrigen Wärmewiderstand von 6,5 °C/W auf, die XT-E-Serie 5°C/W. Durch die niedrigen Spannungswerte von kleiner als 3,0 V @ 350 mA bei 85 °C lässt sich die Verlustleistung des gesamten Systems reduzieren. Das wirkt sich direkt auf das Kühlkonzept aus. Der Betrachtungswinkel der Bauteile liegt bei 115°. LEDs nach Farbort sortieren. Der komplexe Epitaxieprozess bei der modernen LED-Herstellung ist immer noch Schwankungen unterworfen, weshalb das Farbspektrum der Bauteile nicht identisch ist. Jedoch ist gerade bei weissen LEDs die Streuung durch leicht unterschiedliche Farborte vom menschlichen Auge gut wahrnehmbar. Mit dem herstellerneutralen ANSI-Standard C78.377-2008 gibt es eine einheitliche Referenz, so dass LEDs unterschiedlicher Bauart zumindest in puncto Farbort vergleichbar sind. Um ein bestehendes System mit neuen LEDs zu ergänzen, muss genau das gleiche sogenannte Bin verbaut werden. Binning ist eine logistische Herausforderung und deshalb hat Cree für LED-Arrays die Easywhite-Technologie entwickelt. Dabei werden die einzelnen Chips genau vermessen und Algorithmen zur Kombination unterschiedlicher LEDs genutzt, um entsprechend genaue und reproduzierbar Zielfarborte zu erreichen. Für Einzel-LEDs kommt jedoch nur Binning in Frage. Eine Schwäche des Verfahrens war schon von Anfang an, dass die Hersteller die diversen Parameter der Leuchtdiode bei einer Referenztemperatur von 25 °C messen und spezifizieren. Da dieser Prüfvorgang am

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Ende der LED-Fertigung nur wenige Millisekunden dauert, tritt praktisch keine Eigenerwärmung auf und die Junction-Temperatur entspricht quasi der Raumtemperatur. Das entspricht jedoch nicht der Praxis, da in den meisten Anwendungen die LED längere Zeit eingeschaltet oder gar im Dauerbetrieb ist. LEDs bei Betriebstemperatur qualifizieren. Aus diesem Grund spezifiziert und qualifiziert Cree ihre LEDs nicht mehr bei Raumtemperatur, sondern bei Betriebstemperatur. Mit dem als «Hot Binning» genannten Verfahren werden Lichtstrom und Flussspannung während des Dauerbetriebs und nicht nur beim Einschalten bestimmen. Zusätzlich wird der Farbort bei Betriebstemperatur gemessen und die LED-Charge nach realen Bedingungen charakterisiert. Der Kunde erhält also Produkte, die bereits vom Hersteller so getestet wurden, dass sie seinen Einsatzanforderungen weitestgehend entsprechen. Als Vorreiter des Hot-Binning-Konzepts unterzieht Cree die LEDs einem Hot Binning bei 85 °C über den kompletten «Colour

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

Correlated Temperature»-Bereich (CCT) von 2700 bis 10000 K und nicht nur bei warmweissen CCTs. Das Hot Binning bezieht sich auf die Helligkeit, die Farbe und den

Spannungswert, um die Gewissheit zu haben, dass die Werte der Spezifikation auch in der Anwendung realistisch sind. ■

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THERMISCHE SIMULATION VON PCBS

LEDs kalt stellen Durch 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 Verlustwärme schwieriger abgeben können. Geeignete Kühlungskonzepte, die parallel zur Entwicklung erarbeitet werden, sind der Garant für eine erfolgreiche Miniaturisierung.

ann macht eine Simulation des thermischen Verhaltens einer elektronischen Schaltung Sinn? Meist wird die Frage nach thermischer Simulation gestellt, wenn das Kind bereits im Brunnen liegt. Ein Design wurde erstellt, und wenn der Prototyp im Labor getestet wird, stellen die Entwickler fest, dass die Baugruppe zu warm wird und nicht mehr in der Spezifikation ist. Dann werden Bilder mit einer Wärmebildkamera aufgenommen, anhand derer ein nachträgliches Kühlungskonzept auf die Baugruppe aufgesetzt werden soll. Da mit einer solchen Kamera nur Bilder von der Oberfläche gemacht werden können, bleiben oft Ursache und Wirkung unklar. Die nach dem vollendeten Design möglichen Lösungen sind gegebenenfalls wirksam, jedoch nicht kosteneffizient. Daher kommt schnell die Frage auf, können die Bilder einer Wärmebildkamera nicht auch zuvor simuliert werden? Dies würde nicht nur die Kosten der vergeblichen Prototypen einsparen, sondern auch frühzeitigeren Einfluss auf die Konstruktion ermöglichen, um damit ein Kühlungskonzept mit in die Schaltung zu integrieren.

Wie simuliert man richtig? Die Empfehlung für thermische Simulationen geht jedoch noch einen Schritt weiter. Wenn Simulationstools eingesetzt werden, kann dies bereits ganz am Anfang des Designprozesses erfolgen. Mit dem Simulationstool 6SigmaET zum Beispiel kann alles mit einer Handzeichnung über die Geometrie (Bild 1) und einer ersten Bauteil-Stückliste der Hauptverbraucher beginnen. Hierzu kann auf umfangreiche Bibliotheken von Materialien, Kühlungsbauteilen (zum Beispiel Lüfter oder Kühlkörper) und Modellen zugegriffen werden. Auf Basis der groben Geometrie kann mit wenig Aufwand ein sehr stark vereinfachtes geometrisches

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

3D-Modell erzeugt werden, in das die Hauptwärmequellen platziert werden. Bereits nach wenigen Minuten ist eine erste Konzeptstudie möglich und es können erste Simulationen gestartet werden. Nach Angabe des Materials mit seiner Wärmeleitfähigkeit liefert die Simulation bereits erste Ergebnisse. Diese lassen erkennen, ob thermische Probleme zu erwarten sind und ob Massnahmen zur Kühlung oder Wärmeabfuhr erforderlich sind oder ein ganz anderes Konzept verwendet werden muss. Wenn der Designprozess begonnen hat, können die Simulationen durch den Import von Daten aus den CAD-Systemen gegen die groben Konzeptmodelle ausgetauscht und verfeinert werden. Die kontinuierliche Kontrolle und Verfeinerung der Daten zeigt nach wenigen Minuten der Simulation an, ob sich das Design thermisch in eine kritische Richtung entwickelt. Entsprechend können Massnahmen getroffen werden, um das thermische Verhalten zu optimieren. Je detaillierter die Modelle sind, desto mehr Zeit benötigen die komplexen Simulationen. Kühlen, aber richtig. Welche Kühlungsmassnahmen möglich oder ausreichend sind, hängt sehr stark von der Anwendung und dem Einsatzgebiet der elektronischen Baugruppe ab. So ist der Einsatz eines aktiven

(Bilder: FlowCAD)

Lüfters in einem Desktop-PC technisch gesehen unproblematisch. Es gibt genügend Platz in einem PC-Gehäuse und Wärme kann über Abluft an die Büroumgebung abgegeben werden. Die umgebende Raumtemperatur wird durch den PC dann vernachlässigbar gering erwärmt. Die negativen Punkte eines Lüfters sind eventuell die Motor- und Strömungsgeräusche, der Luftstrom am Luftauslass sowie die erhöhte Stromaufnahme des Gesamtgeräts. Es kann auch sein, das das Marketing auf einer von aussen nicht erkennbaren Lösung ohne Geräusche und Luftströme besteht. Eine Alternative zur aktiven Belüftung ist ein Kühlkörper, der auf die Wärmequelle zum Beispiel den Prozessorchip oder die LED aufgebracht wird (Bild 2). Durch Wärmestrahlung und Luftströmung im Gehäuseinneren (Konvektion) wird die Verlustwärme an die Umgebung der Elektronik abgegeben. Je grösser die Oberfläche eines Kühlkörpers ist, desto mehr Wärme kann an die Umgebungsluft abgegeben werden. Die Farbe der Kühlkörper spielt entgegen des weitverbreiteten Irrglaubens keine nennenswerte Rolle für die Wärmestrahlung, da die Farbe nur den sichtbaren Bereich betrifft und Wärmestrahlung im IR-Bereich liegt. Wie wirkungsvoll ein Kühlkörper jedoch ist, hängt stark von der Konvektion und der Temperatur

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LED

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

der Umgebungsluft ab. Die Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Kühlrippen und um den Kühlkörper herum ist von den Luftverwirbelungen abhängig, die durch die Geometrie des Gehäuses beeinflusst werden. In der Simulation können schnell Anzahl, Form und Dicke von Kühlrippen variiert und so das lokale Klima um den Kühlkörper im 3D-Kontext visualisiert werden. Komplexe Kühlprofile können über das weitverbreitete STL-Datenformat importiert werden. Das Gehäuse wird zum Kühlkörper. Kommen weder Kühlkörper noch externe Lüfter in Frage, so kann die Wärme an das Gehäuse abgegeben werden. Dabei müssen die Materialeigenschaften und die geometrische Form des Gehäuses beachtet werden. Sind zu Beginn der Entwicklung die exakten 3D-Modelle des Gehäuses nicht vorhanden, so kann mit einer stark vereinfachten selbst erstellten Geometrie begonnen werden, um Erkenntnisse für das optimale Design zu erlangen. 6SigmaET verfügt über einen 3D-Editor, mit dem sich vereinfachte Ersatzmodelle der Gehäusegeometrien schnell erzeugen lassen. Durch sukzessive Approximation von verfeinerten 3D-Gehäusen und Schaltungsträgern können die Ergebnisse während des Designzyklus fortwährend ergänzt und verifiziert werden. Für die Wärmeübertragung sind die Übergangswiderstände an den Befestigungspunkten sowie die Wärmeleitfähigkeit des Materials wichtig. Die Übergangswiderstän-

de lassen sich durch Wärmeleitpaste verbessern. Die Paste wird in der Simulation berücksichtigt. Die Form des Gehäuses ist für die Betrachtung der durch die erwärmte aufsteigende Luft wichtig, da so die Verwirbelungen vorhergesagt werden. Kommt es zu Abschattungen des Luftstroms an zu kühlenden Bauteilen, so müssen Massnahmen zur Luftumleitung integriert werden oder Bauteile an anderen Stellen auf der Leiterplatte platziert werden. Wenn auch die Wärmeabgabe an ein Gehäuse nicht infrage kommt, so kann die Wärmeenergie von heissen Bauteilen auf die gesamte Leiterplatte verteilt werden. So kann ein lokal auftretender Temperatur-Hotspot entschärft werden, wenn genügend Kupferanteile in den Lagen um und unter dem Hotspot vorhanden sind. Die gute Wärmeleitfähigkeit von Kupfer verteilt dann die Energie grossflächig in der Leiterplatte und die ganze Leiterplatte kann als Kühlkörper agieren. Wer sucht, der findet die optimal Kühlung. Um die optimale Lösung des Wärmeproblems zu finden, ist es sinnvoll, verschiedene Kühlungskonzepte auszuprobieren. Dabei werden in der Simulation gezielt einzelne Parameter verändert. So lassen sich die Auswirkungen von Änderungen frühzeitig bestimmen und wirkungsvolle und kostengünstige Kühlungskonzepte entwickeln. In der Simulationssoftware 6SigmaET werden verschiedene Simulationsvarianten in

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

einem strukturellen Baum abgelegt, wobei eine Verästelung entsteht, wenn an der vorherigen Version etwas geändert wurde. So lassen sich nicht nur die Ergebnisse vor oder nach einer Veränderung, sondern unterschiedliche Alternativen miteinander vergleichen, die mehrere Unterschiede aufweisen. So lassen sich thermisch effektive Konzepte finden und die kostengünstigste Variante von vergleichbaren Ergebnissen weiter verfolgen. Stellt sich durch Simulation heraus, dass das Kühlungskonzept bereits überdimensioniert ist, so können kontrolliert Massnahmen reduziert werden und so Materialkosten eingespart werden. Das Beispiel in Bild 3 zeigt eine LED, die ohne Kühlung im Dauerbetrieb immer zu heiss wird. Das Gehäuse mit den Reflektoren und eine Kühlung durch die Leiterplatte sind zwingend erforderlich. Da die Form des Gehäuses durch die Anordnung der Reflektoren vorbestimmt ist, lassen sich nur die Materialstärke und die Wärmeleitfähigkeit durch die Auswahl des richtigen Materials bestimmen. Die Detailansicht in der Simulation ermöglicht auch Schnitte durch die Leiterplatte und die LED (Bild 4), sodass auch die inneren Verhältnisse untersucht werden können, die mit Wärmebildkameras nicht möglich sind. Schön zu erkennen sind die partiellen Erwärmungen in der Leiterplatte, aber auch die erhöhte Temperatur der Umgebungsluft durch die Wärmestrahlung. ■

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

ANTRIEBE UND FLUIDIK

Kompakte Steuerungsplattform für alle Automatisierungsaufgaben Rockwell Automation hat das Portfolio seiner Integrated-Architecture-Steuerungsplattform für kleinere Applikationen deutlich erweitert: mit einer Familie von CompactLogix-Steuerungen, kompakten Kinetix-Servoantrieben, skalierbaren E/As, PanelView Plus 6 Visualisierungs- sowie Vereinfachungs-Tools. Damit können die Vorteile der Integrated Architecture voll ausgeschöpft werden. Rockwell Automation unterstützt mit den Midrange-Steuerungslösungen für kleinere Applikationen Maschinenbauer dabei, Kosten und Komplexität ihrer Maschinen zu reduzieren und gleichzeitig wettbewerbsfähigere und skalierbare Lösungen bieten zu können. Die Endkunden können gleichzeitig auf eine gemeinsame Technologie standardisieren und damit das Risiko verringern, wichtiges Konstruktionsfachwissen für Steuerungsplattformen zu verlieren, wenn es zu einem Personalwechsel kommt. Rockwell Automation AG 5001 Aarau Tel. 062 889 77 77 info@rockwellautomation.ch www.rockwellautomation.ch

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Bild 1: Ob klein oder gross, der OP-Tisch passt sich dem Operateur stufenlos an. (Bilder: Trumpf)

VERNETZTE ANTRIEBE STEUERN MULTIFUNKTIONALEN OP-TISCH

Per Tastendruck in die optimale Lage Moderne 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.

elbst die modernste Chirurgie kommt nicht ohne einen OP-Tisch aus. Heutige Operationsmethoden und der Einsatz hoch entwickelter Medizintechnik stellen hohe Ansprüche an seine Funktionen sowie an

AUTOR Philipp Rauch, Vertrieb Antriebstechnik, Medizin- und Labortechnik bei ebm-papst in St. Georgen. Andreas Zeiff, Redaktionsbüro Stutensee INFOS ebm-papst AG 8156 Oberhasli Tel. 044 732 20 70 verkauf@ebmpapst.ch www.ebmpapst.ch

TRUMPF Medizin Systeme www.trumpf-med.com

die Ergonomie, Desinfektion, Zuverlässigkeit und die Einsetzbarkeit, nicht zuletzt aus Kostengründen. Dies spiegelt sich auch in den Eigenschaften der elektromechanischen Verstellsysteme wider. Unterschiedliche, schnell wechselbare Module und grosse Verstellbereiche sind deshalb unverzichtbar. Bewegung im Operationssaal. Auch in der Medizin gilt: Es gibt keine unmöglichen Aufgaben, wenn das passende Werkzeug zur Verfügung steht. Um den immer ausgefalleneren Forderungen der einzelnen Medizindisziplinen entgegenzukommen und dabei gleichzeitig die Kosten im überschaubaren Rahmen zu halten, entwickelte Trumpf den modular aufgebauten und anpassungsfähigen OP-Tisch «TruSystem 7500» (Bild 1). Dank eines weiten Verstellbereichs und schnell auswechselbarer Aufbaumodule

können mit ein und demselben Grundgestell praktisch alle heutigen Operationsmethoden abgedeckt werden. Für die anspruchsvolle Antriebstechnik arbeiteten die Medizintechniker mit dem Motorenhersteller ebm-papst zusammen. Die Lösung für die Tischverstellung punktet durch grosse Laufruhe, Kraft und nicht zuletzt Zuverlässigkeit. Die Antriebe von ebm-papst erfüllen schon von Haus aus die hohen Anforderungen, die an medizinische Ausrüstung gestellt werden, beispielsweise bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (siehe Kasten). Intuitiv bedienbar und hochflexibel. Komplexe Technik leistet immer nur das, was der bedienende Mensch auch nutzen kann. Jeder kennt das Problem von Handy oder Autobordcomputer: Möglich ist sehr vieles, aber man nutzt wegen der komplizierten Bedie-

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nung nur einen Bruchteil davon. Um dieses Problem von vornherein zu minimieren, wird der OP-Tisch über eine intuitive Fernbedienung für die Säule und Tischplatte per robuste Folientastatur gesteuert. Alle Tischpositionen können abgespeichert und wiederholt abgerufen werden. Ein zusätzlicher Touchscreen erlaubt tischfremde Zusatzfunktionen, etwa für die Steuerung weiterer Geräte im OP-Saal. Der mechanische Aufbau orientiert sich an der menschlichen Anatomie. So ist die Tischplattensegmentierung auf die Körperform abgestimmt; abgerundete zweifarbige Polster und ebenfalls farblich abgesetzte Bedienelemente lassen sich schnell erkennen und sind auch mit Handschuhen gut zu greifen. Die Software unterstützt komplexe Verstellabläufe und steuert für fliessende Bewegungen mehrere Antriebe gleichzeitig an. Kompaktes Antriebsherz. Damit ein medizinisches Gerät als effizient gelten kann, sollte nur so viel Aufwand betrieben werden, wie für die Funktion nötig ist. Hier bedeutet dies sehr kompakte Masse bei Standfuss und Tischsäule für gute Reinigung und maximale Beinfreiheit für den Operateur. Diese Parameter wiederum beeinflussen die Bauart der eingesetzten Antriebe. Der modulare Charakter mit Wahl zwischen zwei, vier oder sechs motorisch angetriebenen Gelenken in der Tischplatte erfordert äusserst kompakte Antriebe, die es bisher so nicht gab. Dennoch müssen die Motoren leistungsfähig sein: Da die Patienten in Industriestaaten immer schwerer werden, ist der Tisch für ein Patientengewicht von bis zu 360 kg ausgelegt. Die Integration der elekt-

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ronischen Steuerung samt CAN-Bus in allen Motoren spielt eine eher untergeordnete Rolle für die Baugrösse. Der Vorteil einer solchen Buslösung liegt in der schnellen und effizienten Kommunikation mit der zentralen Steuerelektronik. Zudem kann die Steuerelektronik des Tischs so mit anderen Geräten kommunizieren. Zusätzlich ist es möglich, für jede Achse einen variablen Kollisionsschutz einzustellen. Um die Möglichkeiten der modernen Steuerung gezielt in mechanische Bewegung umzusetzen, erwiesen sich hochdynamische bürstenlose Innenläufer-Gleichstrommotoren als besonders geeignet. Das geringe Massenträgheitsmoment der Innenläufer ermöglicht schnelles Beschleunigen und Bremsen. Eine elektronische Kommutierung erlaubt präzise, ruckfreie Bewegungen und exakte Positionierung bei sehr hoher Lebensdauer. Die sinuskommutierte Feldansteuerung verringert das Geräusch des Antriebs. Modular zum optimalen Antrieb. Für die Abstimmung auf die jeweiligen Antriebsanforderungen nutzt das hier eingesetzte Konzept den modularen Aufbau der ECI-63Antriebe von ebm-papst. Die dynamischen Innenläufer gibt es in unterschiedlichen Leistungsklassen (Motorlängen von 20 über 40 bis 60 mm ansteigend) und Motordurchmessern von 35 über 42 bis zu 63 mm. Damit werden Leistungen von 10 bis über 400 W dicht gestaffelt abgedeckt (Bild 3). Unterschiedliche Komponenten wie Getriebe, Antriebsmotor, Sensorik oder Bremse und das Steuermodul lassen sich gezielt für den jeweiligen Einsatzfall kombinieren,

Bild 2: Der weite Einstellbereich erlaubt immer eine geeignete Lage des Patienten.

ohne die jeweils anderen Module anpassen zu müssen. Das spart Entwicklungszeit und -kosten. In diesem Fall wurden neben der Elektronik mit CAN-Bus-Anschluss in allen Motoren auch Absolutwertgeber integriert. So lassen sich Winkelpositionen nicht nur innerhalb einer Umdrehung erfassen, sondern auch über viele Umdrehungen hinweg. Das erhöht die Präzision der Tischeinstellungen und gewährleistet sie auf Dauer, selbst wenn die Versorgungsspannung einmal ausfallen sollte. Alle Motoren erfüllen die strengen Anforderungen an die medizinische Ausrüstung und werden nach der Fertigung zu 100 Prozent inline getestet. ■

Module individuell zusammengesetzt

Bild 3: Familienbild der hochdynamischen bürstenlosen Gleichstrommotoren mit Leistungen von 10 bis 400 W. (Bild: ebm-papst)

Die Basis für den modularen OP-Tisch bilden flexibel konfigurierbare Antriebssysteme. Je nach Ausstattung des Elektronikmoduls stehen für die Antriebe integrierte Diagnosefunktionen, die Synchronisierung mehrerer Achsen, Sicherheit gegen Fehler und ein Motorschutz gegen Überlast zur Verfügung. Auch der Einsatz von Bremsen für eine definierte Lagehaltung, Drehzahl- und Positionsregelung sowie die Sicherung relevanter Parameter und Daten per Flash und EEPROM ist mit dem Modulsystem schnell realisiert. Diese hohe Variabilität gilt auch für die Sensorik, die breite Getriebepalette und die vielfältigen Motorenbaugrössen. Zusammengesetzt ergeben die Module einen kompakten, exakt auf die Anwenderanforderungen abgestimmten Hochleistungsantrieb.

ABB Schweiz AG Alfred Imhof AG (SEW EURODRIVE) AMK Antriebs- und Regeltechnik AG Angst+Pﬁster AG B&R Industrie-Automation AG Baumer Electric AG Beckhoff Automation AG BIBUS AG Bosch Rexroth Schweiz AG Control Techniques AG CREDIMEX AG Danfoss GmbH VLT Antriebstechnik Deltron AG Dietrich + Blum AG Dunkermotoren GmbH Eaton Industries II GmbH ebm-papst AG Elektromotorenwerk Brienz AG Elektron AG EME AG Festo AG Indel AG Jenny Science AG Jetter (Schweiz) AG Lenze Bachofen AG LTN Precision Products GmbH MAAGTECHNIC, Dätwyler Electronics maxon motor ag Minimotor SA Miniature Drive System Omni Ray AG Panasonic Elektric Works Schweiz AG Parkem AG Pilz Industrieelektronik GmbH Regatron AG RINGSPANN AG Rockwell Automation AG Schneider-Electric (Schweiz) AG SERVAX Landert Motoren AG Servotronic AG Siemens Schweiz AG SIGMATEK Schweiz AG

www.abb.ch www.imhof-sew.ch www.amk-antriebe.ch www.angst-pﬁster.com www.br-automation.ch www.baumer.com www.beckhoff.ch www.bibus.ch www.boschrexroth.ch www.controltechniques.ch www.credimex.ch www.danfoss.de/vlt www.deltron.ch www.dietrichundblum.ch www.dunkermotoren.de www.eaton.ch www.ebmpapst.ch www.emwb.ch www.elektron.ch www.eme.ch www.festo.ch www.indel.ch www.jennyscience.ch www.jetterag.ch www.lenze-bachofen.ch www.ltn.ch www.maagtechnic.ch www.maxonmotor.com www.faulhaber.com www.omniray.ch www.panasonic-electric-works.ch www.parkem.ch www.pilz.ch www.regatron.ch www.ringspann.ch www.rockwellautomation.ch www.schneider-electric.ch www.servax.com www.servotronic.ch www.siemens.ch/automation www.sigmatek.ch

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Marktübersicht Antriebstechnik

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Antriebszubehör

Sonstige Bermerkungen

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

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Flüssigkeitsgekühlte Motoren, Permanentmagnetsynrchonmotoren Vibrationstechnik, Schwingfördertechnik Unterstützung bei der Auslegung von Antriebssystemen

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Umfangreiche Motion Library

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Antriebs- und Regeltechnik

Kundenspezifische Entwicklungen von Umrichter und Servoregler

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NANOMETER UND KILONEWTON – HOCHPRÄZISE REGELUNG VON LINEARMOTOREN

Testen bis es kracht

Viele Produkte durchlaufen vor der Marktzulassung aufwändige Prüf- und Zertifizierungsprozesse. Ein Kernpunkt ist oft die mechanische Prüfung, bei der Materialeigenschaften und Langlebigkeit untersucht werden. Dazu müssen definierte Kraftbeziehungsweise Wegprofile mit hoher Präzision im Nanometerbereich auf die Probe appliziert werden.

wandeln. Diese rein elektrische Technologie ist im Gegensatz zu traditionellen Antrieben wartungsarm, energieeffizient und leise. Es werden weder hydraulische noch pneumatische Zusatzaggregate benötigt, was den Aufwand an Infrastruktur minimiert.

Bild 1: Mit Universalprüfsystemen werden Produkte, Komponenten und Materialien präzise mechanisch untersucht. (Bilder: Thelkin)

rodukte, Komponenten und Materialien für die Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt oder Mikroelektronik müssen, bevor sie auf den Markt gebracht werden, unter anderem mechanische Tests durchlaufen. Unter Einhaltung von offiziellen oder internen Normen und Prüfvorschriften werden die mechanischen Produkt- und Materialprüfungen auf sogenannten Universalprüfmaschinen (Bild 1) durchgeführt. Hohe Präzision und Dynamik sind hier gefordert. Gleichzeitig ist es ein wichtiges Ziel jedes Prüflabors, den Gesamtaufwand der Testungen zu minimieren. Hierunter fallen insbesondere Wartung und Service, aber auch die Bereitstellung der notwendigen Infrastruktur. Traditionell wurden mechanische Prüfmaschinen hydraulisch oder pneumatisch betrieben mit entsprechend hohen Kosten für Ausrüstung und Instandhaltung.

den Teilen Läufer und Stator zusammen. Der Läufer wird von einem längs im Stator erzeugten bewegten Magnetfeld über die Fahrstrecke gezogen. Im Stator befindet sich neben den Motorwicklungen auch die Lagerung für den Läufer. Die Linearbewegung wird ohne Zwischenschaltung von Getrieben, Spindeln oder Riemen erzeugt, was sich positiv auf Stand- und Verschleissfestigkeit des Systems auswirkt. Als Bindeglied zwischen Steuerung und Antrieb dient ein Verstärkermodul. Seine Aufgabe ist es, das Sollwertsignal der Steuerung in ein Leistungssignal für den Linearmotor umzu-

Standardkomponenten steuern und regeln mit 50 μs Zykluszeit. Die Regelung und Steuerung eines mechanischen Prüfsystems muss vielschichtige Anforderungen erfüllen. Neben einer präzisen und zuverlässigen Regelung ist für den sicheren Einsatz auch eine Echtzeit-Zustandsüberwachung erforderlich. Hierzu bedarf es einer entsprechenden schnellen und echtzeitfähigen HardwarePlattform. Für das servo-elektrische Prüfsystem der Thelkin AG kommt ein cRIOSystem von National Instruments (Bild 3 links) mit Embedded-Echtzeitprozessor und einem Field Programmable Gate Array (FPGA) zum Einsatz. Die Bedienung und Visualisierung läuft auf einem konventionellen Rechner mit Windows-Betriebssystem (Bild 2). Beide Computer werden über Ethernet miteinander synchronisiert. Das cRIO ist ein rekonfigurierbares Steuer-, Regel- und Erfassungssystem für Anwendungen, die eine hohe Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit erfordern. Das System

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

INFOS Sotronik GmbH 8406 Winterthur Tel. 052 260 57 57 info@sotronik.ch www.sotronik.ch www.thelkin.com

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

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Stator

Steuerung

Verstärker Linearmotor

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

bietet eine offene Architektur bei gleichzeitig kompakter Grösse und extrem hoher Robustheit. Für die Steuerung des Lastrahmens wurde der Vorteil der hohen Leistungsfähigkeit der rekonfigurierbaren I/O-FPGA-Technologie für die Regelaufgaben in Anspruch genommen. Dank der hohen Taktrate (40 MHz) und dem zeitlich deterministischen Verhalten des FPGAs (kein Betriebssystem) können die Regler mit einem sehr kleinen Jitter und einer tiefen Zykluszeit (50 μs) ausgeführt werden. Als Resultat bietet das Prüfsystem eine genaue Kraft- und Wegregelung bei hoher Dynamik (bis 5 m/s und 200 m/s2 beziehungsweise 20 g). Bei einer optionalen Wegauflösung von 1 Nanometer (entspricht etwa 1:100000 eines menschlichen Haares) lassen sich Prüfprofile (Rampe, Rechteck, Sinus) im Nanometerbereich abfahren. Gleichzeitig lassen sich Kräfte bis 5 kN erzeugen, sodass auch grössere Bauteile mechanisch geprüft werden können. FPGAs ohne eine Zeile Code programmieren. Ein weiterer Vorteil beim Einsatz eines cRIO-Systems liegt in der Programmierung. Die Benutzeroberfläche, das Programm auf dem Echtzeit-Controller und der Code auf dem FPGA-Chip werden mit der gleichen Entwicklungsumgebung erstellt (LabView). Für das Entwickeln des FPGACodes sind keine VHDL-Kenntnisse erfor-

derlich. Der Code der drei Zielsysteme ist in einem einzigen Projekt organisiert. Die Entwicklungsumgebung stellt dabei verschiedene Kommunikationsmöglichkeiten zwischen den Systemen zur Verfügung und vereinfacht dadurch die Systemintegration erheblich. LabView ist eine grafische Programmierumgebung. Es werden intuitive grafische Symbole eingesetzt und miteinander verbunden, sodass ein Flussdiagramm entsteht (Bild 4). Es lassen sich anspruchsvolle Mess-, Steuer- und Regelsysteme entwickeln. LabView bietet zahlreiche integrierte Bibliotheken für unterschiedliche Anwendungen. Die LabView-Plattform hat sich über die Jahre zu einem Industriestandard entwickelt und kann mit verschiedenen Ziel- und Betriebssystemen eingesetzt werden. Faserverbundwerkstoffe sorgen für Stabilität. Für eine hochpräzise Regelung sind entsprechende konstruktive Massnahmen erforderlich. Die Kraft übertragenden Elemente des Lastrahmens müssen, je nach Funktion, auf Steifigkeit und Gewicht hin optimiert werden, um die Eigenfrequenz des Systems zu erhöhen. Deshalb kommen moderne Werkstoffe, insbesondere Faserverbundwerkstoffe, zum Einsatz. Die Wahl dieser Materialien kombiniert schwingungsdämpfende Eigenschaften mit einer Mini-

mierung der möglichen Wärmeausdehnung. Das Gewicht für das Tischsystem bleibt im angemessenen Rahmen bei sehr hoher axialer und torsionaler Steifigkeit. Die Kombination der servo-elektrischen Antriebstechnologie mit einem steifen konstruktiven Aufbau führt bei der hier vorgestellten neuen Generation von Prüfsystemen zu einem breiten Leistungsspektrum. Dynamische Verfahrwege mit einer Auflösung im Nanometerbereich können mit Kräften von bis zu 5 kN appliziert werden (Bild 5). Damit öffnet sich ein weiter Einsatzbereich der mechanischen Bauteilprüfung – von der Mikroelektronik über die Untersuchung von Medizinprodukten bis hin zu der allgemeinen Bauteil- und Materialprüfung. ■

Bild 4: Mit der grafischen Programmierumgebung LabView lassen sich anspruchsvolle Mess-, Steuer- und Regelsysteme entwickeln.

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Bild 5: Sinusprofil eines Tests mit einer Amplitude von 200 nm und Frequenz 1 Hz. Im Massstab der Grafik wäre ein menschliches Haar 16,5 m dick.

› Laserlichtquellen › Laserlichtschranken › Lasersysteme

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SKALIERBARE STEUERUNGSLÖSUNG VEREINFACHT UND BESCHLEUNIGT DIE TIME-TO-MARKET

So kommt der Deckel auf die Dose Der 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.

Bis zu 2500 Dosen pro Minute verschliesst eine einzelne Maschine.

tapelbare und hitzebeständige Dosen sind für die zuverlässige Versorgung mit Lebensmitteln unabdingbar. Dosen werden immer beliebter. Gleichzeitig nimmt die Vielfalt bezüglich Grössen und Formen zu. Der Trend weg von Standarddosen, hin zum Speziellen, welcher besonders in der Getränkeindustrie stattfindet, erfordert die Herstellung von flexiblen und leistungsfähigen Maschinen. Schliesslich sollen pro Maschine bis zu 2500 Dosen pro Minute verschlossen werden. Neben einem hohen Durchsatz beim Verschliessen von Bier, Soft- und Energy-Drinks als auch Milchpulver, Ananas oder Chili müssen gleichzeitig die strikten Anforderungen der Lebensmittelindustrie eingehalten werden.

INFOS Rockwell Automation AG 5001 Aarau Tel. 062 889 77 77 info@rockwellautomation.ch www.rockwellautomation.ch

(Bilder: Rockwell)

Dosen sicher verschliessen. Wenn es darum geht, Dosen den Deckel aufzusetzen, gehört die Schweizer Ferrum AG zu den grossen der Branche. Über 90 Jahre Falzerfahrung stecken in jedem produzierten Ferrum-Verschliesser. Dosenverschliesser mit dem Endziel USA werden von Grund auf mit der integrierten Sicherheits- und Standardsteuerung Allen-Bradley Compact Guard-Logix von Rockwell Automation ausgerüstet. «Die Zusammenarbeit zwischen Rockwell Automation AG und Ferrum AG besteht bereits seit mehr als zehn Jahren. Wir profitieren dadurch vom Know-how von Rockwell Automation auf ihrem Heimmarkt. Das bietet uns die Chance, in neue Märkte vorzudringen und die Geräte gleich in der gewünschten Norm herstellen zu können», so Martin Schürmann, Abteilungsleiter Elektro, Ferrum AG. Derzeit bringt Ferrum in einem Pilotprojekt die Allen-Bradley Compact GuardLogix L43S für integrierte Sicherheitsund Standardsteuerung zum Einsatz. Diese Steuerung von Rockwell Automation bringt integrierte Sicherheitstechnik und Standard-

Die Integrated Architecture ist so skalierbar, dass mit einer einzigen Steuerungs-Engine und einer einzigen Entwicklungsumgebung Maschinen verschiedener Grösse und Komplexität abgedeckt werden können.

Applikationen in einer Steuerung zusammen. Die einheitliche Programmierumgebung erhöht die Produktivität in Design und Entwicklung. Als Bestandteil der Integrated Architecture von Rockwell Automation nutzen sie dieselbe Konfigurations-, Netzwerkund Visualisierungsumgebung wie die grösseren Allen-Bradley ControlLogix-Systeme.

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Damit unterstützen sie Ferrum bei der kostensparenden Einbindung ihrer Maschinen oder Sicherheitsanwendungen in die fabrikweite Leittechnik. Skalierbare Steuerung wächst mit der Komplexität mit. «Mit den Allen-Bradley Compact GuardLogix-Steuerungen können wir mit unseren mittelgrossen Anwendungen eine integrierte Steuerungsarchitektur realisieren», verdeutlicht Schürmann. «Die Integrated Architecture ist so skalierbar, dass wir unsere Anwendungen mit einer einzigen Steuerungs-Engine und einer einzigen Entwicklungsumgebung entwerfen können, unabhängig von Grösse und Komplexität. Zur einfachen Drehzahlsteuerung setzen wir die Frequenzumrichter Allen-Bradley PowerFlex 700 ein. Sie sind für uns auf dem neusten Stand der Technik, kostengünstig und für

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Technologie-Tage 2012 – Midrange 07. Juni 2012: 14. Juni 2012: 19. Juni 2012: 26. Juni 2012: 28. Juni 2012: Registration und Infos:

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diese Anwendungen am besten geeignet.» Die Steuerungen unterstützen zudem die Allen-Bradley CompactBlock Guard I/O-Module und die Allen-Bradley Point Guard I/OModule für EtherNet/IP, was eine schnelle Systemkonfiguration und einen verbesserten Informationsaustausch erlaubt. Ausgestattet mit einer 1oo2-Sicherheitsarchitektur sind die Allen-Bradley Compact GuardLogix-Steuerungen bis zum Safety Integrity Level 3 (SIL 3) beziehungsweise Performance Level e (PL e) bewertet; die

höchste Stufe für Maschinensicherheit. Werden sie zusammen mit der Programmiersoftware RSLogix 5000 v18 eingesetzt, können die Allen-Bradley Compact GuardLogix-Steuerungen Add-On Instructions (AOIs) mit hoher Integrität nutzen und damit die Kommissionierung beschleunigen. AOIs kapseln den Code häufig benötigter Routinen in fertig validierte Module, die sich leicht wiederverwenden lassen. Dies spart Zeit und verringert die Wahrscheinlichkeit von Programmierfehlern. ■

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

Schrumpfkur für Transformatoren

Bei Leistungstransformatoren wird die Mindestgrösse weitgehend von den Gesetzen der Physik bestimmt, da der Kern aufgrund des Magnetfelds eine gewisse Grösse besitzen muss. Zum Glück kann der Kern umso kleiner sein, je höher die Frequenz ist. Dieses Prinzip, das bei Kleinleistungsgeräten wie Laptop-Netzteilen schon lange genutzt wird, wird jetzt auch bei der Eisenbahn angewendet.

50 Hz). Der Preis hierfür war jedoch, dass nun grosse, schwere Transformatoren im Zug mitgeführt werden mussten. Heute gibt es historisch bedingt verschiedene Bahnstromsysteme, die sich häufig danach richten, was zu Beginn der Elektrifizierung in dem jeweiligen Land beziehungsweise der jeweiligen Region Stand der Technik war.

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

n den Anfangstagen der Eisenbahnelektrifizierung war Gleichstrom (DC, englisch für Direct Current) die am häufigsten verwendete Energiequelle. Da die Spannung damals noch nicht an Bord der Lokomotiven heruntertransformiert werden konnte, musste der Strom vom Unterwerk mit einer niedrigen Spannung (zwischen 750 und 3000 V) zum Zug übertragen werden, damit er direkt in die Traktionsmotoren einge-

speist werden konnte. Die niedrige Spannung war jedoch mit hohen Leistungsverlusten im Fahrdraht verbunden. Später reduzierte man die Übertragungsverluste durch die Verwendung von Einphasen-Wechselstrom (AC, Alternating Current) mit höheren Spannungen (15 kV/16,7 Hz und 25 kV/

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

AUTOR Max Claessens ABB Power Products, Transformers Dražen Dujic und Francisco Canales ABB Corporate Research Jürgen K. Steinke ABB Power Electronics Philippe Stefanutti und Christian Vetterli ABB Sécheron SA INFOS ABB Sécheron SA 1211 Genf Tel. 058 586 22 11 christian vetterli@ch.abb.com www.abb.ch/railway

(Bilder: ABB)

Transformatoren schrumpfen lassen. Bei traditionellen lokomotivbespannten Zügen ist der schwere Transformator nicht unbedingt von Nachteil, denn er unterstützt die Haftung auf der Schiene. Die maximale Kraft, die eine Lokomotive zum Ziehen der Waggons aufwenden kann, ohne die Haftung auf den Schienen zu verlieren, wird durch das Gewicht der Lokomotive begrenzt. Im modernen Personenverkehr werden jedoch verstärkt Triebzüge eingesetzt, bei denen die Antriebstechnik nicht allein in einer Lokomotive, sondern über die gesamte Länge des Zuges verteilt in den Passagierwagen untergebracht ist. Durch die grössere Zahl von Antriebsachsen spielt die Haftung als einschränkender Faktor für die Beschleunigung des Zugs keine gewichtige Rolle mehr – das Gewicht und die Grösse des Transformators stellen aber nach wie vor eine be-

Hauptumrichter

NiederfrequenzHaupttransformator NFT

Traktionsmotor

DC-Zwischenkreis 1 M 3 3

Bild 2: Stromwandlung in einem modernen Wechselstromzug.

Schiene (Erde)

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

MittelfrequenzTraktionsmotor Transformator MFT HS-DC-Zwischenkreis NS-DC-Zwischenkreis 1 M 3 3

Schiene (Erde) Bild 3: Stromwandlung mit einem Mittelfrequenz-Transformator.

deutende Einschränkung für die Konstrukteure von Schienenfahrzeugen dar. Ein idealer Zug würde das niedrige Gewicht und den geringen Platzbedarf der Ausrüstung von Gleichstromzügen mit den geringen Übertragungsverlusten der Hochspannungs-Wechselstromtechnik kombinieren. Im Wesentlichen besteht die Herausforderung also darin, das Gewicht des Transformators zu reduzieren. Leider sind die Grösse und das Gewicht eines Transformators den Gesetzen der Physik unterworfen. Die minimale Grösse eines Transformators wird dabei unter anderem durch die Frequenz und die Nennleistung bestimmt, wobei niedrigere Frequenzen grössere Transformatoren erfordern. Ein Transformator für höhere Frequenzen ermöglicht Einsparungen sowohl beim Gewicht als auch beim Platzbedarf. Dies ist der Ansatz des leistungselektronischen

Traktionstransformators (Power Electronic Traction Transformer, PETT) von ABB. Wie die Kraft des Stromes zum Rad kommt. Bild 2 zeigt die Stromwandlung in einem modernen Wechselstromzug. Der Strom aus dem AC-Fahrdraht (Oberleitung) fliesst durch die Primärwicklungen eines NiederfrequenzTransformators (NFT) zur Schiene (die als Rückleitungspfad fungiert). Die abgesenkte Spannung an den Sekundärwicklungen des Transformators wird in einen Vierquadrantensteller gespeist, der die DC-Zwischenkreisspannung bereitstellt. Diese wird schliesslich von einem Wechselrichter in Wechselstrom mit variabler Frequenz und variabler Spannung für die Traktionsmotoren umgewandelt. Hilfsbetriebe können ebenfalls vom DC-Zwischenkreis gespeist werden. Beim Mittelfrequenz-Transformator (MFT) muss ein Frequenzumrichter vor den Trans-

Fahrdraht DC / DC: IGBT 6,5 kV, 400 A

AC / DC: IGBT 3,3 kV, 800 A

Zelle 1 Zelle 2 Zelle N Schiene

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

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formator geschaltet werden (Bild 3). Auf der Sekundärseite des Transformators wandelt ein Gleichrichter die Spannung in die DCZwischenkreisspannung um. Eine der grossen Herausforderungen dieser Topologie besteht darin, dass auf der Hochspannungsseite ein Umrichter erforderlich ist. Da aktuelle Leistungshalbleiter nicht in der Lage sind, die in AC-Bahnstromnetzen verwendeten Spannungen zu sperren, wird eine Reihenschaltung benötigt. Statt einer massenhaften Reihenschaltung von Halbleitern verwendet die von ABB entwickelte Lösung eine Kaskadenschaltung von Umrichtermodulen auf der Hochspannungsseite, wobei die Ausgänge auf der DC-Seite parallel geschaltet sind. Durch diese Topologie ist die Lösung skalierbar und bietet Möglichkeiten für eine redundante Ausführung («M von N»-Prinzip). Bevor der Wechselstrom aus dem Fahrdraht das erste Umrichtermodul erreicht, fliesst er durch eine Filterdrossel. Jedes Modul des Umrichters besteht aus einer aktiven Einspeiseeinheit (Active Front End, AFE) und einem DC/DC-Umrichterblock (Bild 4). Der AFE-Block ist im Wesentlichen eine H-Brücke, die das Laden der Zwischenkreiskondensatoren reguliert. Mit dieser Topologie ist auch eine aktive Leistungsfaktorregelung möglich. Ein weiterer Vorteil der Kaskadentopologie besteht darin, dass jedes Modul unabhängig geschaltet werden kann. Dies ermöglicht eine Verschachtelung der Schaltmuster der H-Brücken. Bei einer gleichmässigen Verschachtelung (das heisst um 360°/N versetzt, wobei N der Anzahl der Stufen entspricht) ist auf der Netzseite des Umrichters eine scheinbare (äquivalente) Schaltfrequenz zu beobachten, die 2N-mal höher ist als die tatsächlichen Schaltfrequenzen der einzelnen H-Brücken. Diese hohe Scheinschaltfrequenz (verbunden mit der höheren Zahl von Spannungszwischenstufen) führt zu einer geringeren harmonischen Verzerrung, als sie mit herkömmlichen Traktionsumrichtern möglich ist, sodass die Filteranforderungen am Eingang reduziert werden. Schaltverluste minimieren. MittelfrequenzTransformatoren erfüllen drei Hauptaufgaben. Zunächst sorgen sie für eine galvanische Trennung der netzseitigen Hochspannung und der mit der Last verbundenen Niederspannungsseite. Ihre zweite Aufgabe ist die Bereitstellung einer geeigneten Spannungsanpassung zwischen der DCLastspannung von 1,5 kV und der DC-Zwischenkreisspannung im Eingangsmodul von 3,6 kV. Und drittens sollen sie ein weiches Schalten der IGBT-Module (Insulated-Gate Bipolar Transistor, siehe auch Megalink 4/2012) in den LLC-Resonanzkreisen

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(siehe unten) unterstützen. Da die dielektrischen Herausforderungen mit der Reduzierung der Gesamtgrösse steigen, muss dieser Aspekt sorgfältig untersucht werden. Im derzeitigen PETT-Demonstrator teilen sich alle neun Transformatoren ebenso wie die Netzdrossel und der Vorladekreis denselben ölgefüllten Kessel (Bild 5). Jeder der neun Mittelfrequenz-Transformatoren ist Teil des entsprechenden DC/DCUmrichters. Durch Nutzung der Streu- und Magnetisierungsinduktivitäten des Transformators und der Kondensatoren des externen Stromkreises entsteht ein LLC-Resonanzkreis. Zu den Vorteilen eines LLCKreises gehören: •ein grosser Ausgangsregelbereich, •Senkung der Schaltverluste auf der Primärseite durch spannungsloses Schalten (Zero Voltage Switching, ZVS) über den gesamten Lastbereich hinweg, •bauartbedingter niedriger Abschaltstrom (kein echtes stromloses Schalten (Zero Current Switching, ZCS), •Geringe Spannungsbelastung und ZCS am sekundärseitigen Diodengleichrichter, •lastunabhängiger Betrieb bei Resonanzfrequenz. Da ein LLC-Kreis auf dem Resonanzprinzip basiert, kann die Veränderung der Schaltfrequenz zur Regelung der Ausgangsspannung genutzt werden. Im derzeitigen PETT-System wird dies jedoch nicht genutzt. Stattdessen wird der LLC-Resonanzumrichter rückkopplungsfrei mit einer festen Schaltfrequenz von 1,75 kHz betrieben, die unterhalb der Resonanzfrequenz liegt. Die Regelungsvorgaben können wie folgt zusammengefasst werden: •Erhaltung eines sinusförmigen Eingangsstroms •Nahezu Leistungsfaktor eins •Konstante durchschnittliche DC-Zwischenkreisspannung

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

•Abschottung gegen Netzoberschwingungen Realisiert ist die Regelung mit dem AC 800PEC-Controller von ABB. Harter Test im Alltagsbetrieb. Dank einer langjährigen Partnerschaft zwischen den SBB und ABB wird derzeit eine PETT-Piloteinheit auf einer Rangierlokomotive vom Typ Ee 933 (Bild 1) getestet. Anfang 2008 begann ABB mit den umfangreichen Forschungsund Engineeringarbeiten an den Teilsystemen. Im Frühjahr 2011 wurde der PETT-Demonstrator fertiggestellt und umfassenden elektrischen Prüfungen im Labor unterzogen, bevor die Piloteinheit in Betrieb genommen wurde. Der vorhandene Traktionstransformator und der GTO-Gleichrichter der Ee 933 wurden entfernt, um Platz für den PETT zu schaffen. Ausserdem mussten einige mechanische Komponenten und elektronische Schnittstellen angepasst werden. Die Lokomotive wird im Bahnstromnetz mit 15 kV/16,7 Hz betrieben. Die Piloteinheit wurde Mitte 2011 fertiggestellt und Ende des Jahres vom Schweizerischen Bundesamt für Verkehr (BAV) zugelassen. Im Februar 2012 nahm die Lokomotive im Bahnhof Genf Cornavin den Rangierbetrieb auf. Der PETT (Bild 6) verfügt über neun Module in Kaskadenschaltung, von denen allerdings

Bild 6: Der MittelfrequenzTransformator PETT mit einer Nennleistung von 1,2 MW wiegt inklusive Kühlung 4,5 Tonnen.

nur acht für den Betrieb notwendig sind (das neunte steht als Redundanz zur Verfügung). Die Einheit hat eine Nennleistung von 1,2 MW und kann kurzzeitig eine Spitzenleistung von 1,8 MW liefern. Die DCAusgangsspannung beträgt 1,5 kV. Das Gesamtgewicht einschliesslich Kühlung liegt bei 4500 kg. Vergleicht man dies mit Traktionstransformatoren gleicher Nennleistung, muss berücksichtigt werden, dass der PETT nicht nur den eigentlichen Transformator, sondern auch den Niederspannungs-Gleichrichter ersetzt (vergleiche Bild 2 und Bild 3). Das Hauptziel der Piloteinheit besteht darin, die Praktikabilität der Technologie zu untersuchen. Ein weiterer Aspekt war die Gewichtsoptimierung. Die Leistungsdichte heutiger Kombinationen aus Transformator und Gleichrichter liegt im Bereich von 0,2 bis 0,35 kVA/kg. Die zukünftige Generation des PETT, die zurzeit entwickelt wird, soll mit 0,5 bis 0,75 kVA/kg deutlich darüber liegen und gleichzeitig 20–30 % kleiner sein. Weitere Vorteile sind: •Steigerung des Wirkungsgrads vom ACEingang bis zum DC-Ausgang von bisher 88–90 % auf über 95 % (Der durchschnittliche Wirkungsgrad heutiger eigenständiger Traktionstransformatoren für 15 kV/ 16,7 Hz liegt bei 90–92 %.) •Verbesserte EMV und reduzierte Oberschwingungen •Geringere Geräuschemissionen Alle diese Faktoren sind ideale Voraussetzungen für das erklärte Ziel des PETT, eine kleine, leichte und dennoch leistungsfähige Umrichterlösung zu bieten, die sich problemlos in die Züge von morgen integrieren lässt und in unmittelbarer Nähe zu den Passagieren betrieben werden kann. Auch wenn der hier beschriebene PETT in einer Rangierlokomotive installiert ist, liegt sein wahres Potenzial im Einsatz in Triebzügen für den Personenverkehr wie Nahverkehrs- oder Hochgeschwindigkeitszügen. Dank seiner kompakten Abmessungen kann der PETT leicht unter dem Wagenboden oder auf dem Zugdach untergebracht werden, wodurch mehr Platz für die Passagiere zur Verfügung steht und der Energieverbrauch des Zugs sinkt. ■

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INTEGRATION DER FUNKTIONALEN SICHERHEIT IN DIE ANTRIEBSTECHNIK

Auf der sicheren Seite Maschinensicherheit 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 Kommunikationsmedium.

Bild 2: Das Antriebsprofil Profidrive hält einen Kommunikationskanal für sicherheitsgerichteten Datenaustausch per Profisafe-Protokoll bereit und unterstützt damit die Nutzung antriebsbasierter Sicherheitsfunktionen.

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

eben dem Absichern von Mensch, Maschine und Werkstück gegen Gefahren, Unfälle und Beschädigung bekommt das Thema «Safety» zunehmende Bedeutung bei der effizienteren Gestaltung von Arbeitsabläufen. Dies beginnt damit, dass mit moderner, systemintegrierter Sicherheitstechnik häufig ohne Sicherheitsverlust auf mechanische Absperrungen verzichtet werden kann – wodurch viele Arbeitsabläufe optimiert werden können. Wo bisher die externe Überwachung der Antriebe nötig war – die es zusätzlich zum Antriebssystem aufzubauen und zu zertifizieren galt –, haben moderne Antriebssysteme zumindest elementare Sicherheitsfunk-

AUTOR Prof. Max Felser nach Unterlagen des Vorsitzenden der Arbeitsgruppe C3/PG3 Profidrive and Encoder von Profibus & Profinet International, Dr. Andreas Uhl INFOS Berner Fachhochschule Profibus & Profinet Kompetenzzentrum 3400 Burgdorf www.ti.bfh.ch www.profibus.ch

tionen wie Safe Torque Off (STO) mit sicherer Bremsenansteuerung (SBC) bereits eingebaut. Zunehmend stehen Antriebe mit fortgeschrittenen integrierten Sicherheitsfunktionen wie Safe Operating Stop (SOS), Safely-limited Speed (SLS) und Safe Speed Monitor (SSM) zur Verfügung. Sie vereinfachen die Bereitstellung innovativer, Produktivität steigernder Einricht- und Rüstfunktionen sehr.

Ein wesentlicher Vorteil dabei ist, dass diese Sicherheitsfunktionen bereits ab Werk zertifiziert sind. Die sicherheitstechnische Abnahme der Maschine beziehungsweise Anlage wird dadurch entscheidend vereinfacht, im Systemverbund mit sicherheitsgerichteten Steuerungen kann sie sogar zu einem guten Teil automatisiert werden. Seit 2007 ist das Profidrive-Profil in der IEC 61800-7 genormt (siehe Kasten). Sicherheitsgerichtete Kommunikation per Standardbus. Mit antriebbasierten Sicherheitsfunktionen ist die vollständige Integration der Sicherheitsfunktionalität in die Standardautomatisierung möglich. Voraussetzung dafür ist, dass die sicherheitsgerichtete

Fachtagung «Sichere Mensch-Maschinen-Interaktion» Die neue Maschinenrichtlinie schreibt nicht mehr vor, wie man eine Maschine sicher macht, sondern wie man den Nachweis einer sicheren Maschine erbringen kann. Dies öffnet die Möglichkeit zu einer ganz neuen Art der Zusammenarbeit zwischen Roboter und Menschen: Wenn die Maschine sicher konstruiert wurde, ist es nicht mehr notwendig, diese hinter Gitter zu sperren und für den Menschen unzugänglich zu halten. Ein sicherer 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 schon verfügbar sind und angewendet werden – für eine effiziente Zusammenarbeit zwischen dem Roboter, der Maschine und dem Bediener, dem Menschen. Eine Ausstellung füllt das Rahmenprogramm zur Tagung und bietet Produkte zum Anfassen. Die Aussteller sind: Bachofen, Beckhoff, Kuka, KW-Software, Pilz, QSS Quality Systems, Sigmatek, Wago. Die Tagung richtet sich an Integratoren, Maschinenbauer, Anlageplaner und Betreiber in der Fertigungsindustrie. Datum und Ort: Zeit: Kosten: Anmeldung und Infos:

20. Juni 2012, HSR Rapperswil SG 8.30–16.15 Uhr ab CHF 300.– Electrosuisse, 8320 Fehraltorf, Tel. 044 956 11 83, itg@electrosuisse.ch www.electrosuisse.ch/itg → Kommende Tagungen

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

Kommunikation über die Standard-Kommunikationswege der Automatisierung erfolgt. Unter Profibus und Profinet gibt es dazu das Profisafe-Protokoll. Es gewährleistet einen im strengen Sinne sicheren Datenaustausch zwischen allen sicherheitsgerichteten Komponenten der Automatisierung – über den Standardbus. Auch im Profidrive-Protokoll ist ein gesonderter Kommunikationskanal für ProfisafeTelegramme vorgesehen (Bild 2). Von der Abfrage fehlersicherer Eingänge am Antriebsgerät bis hin zum Aktivieren komplexer antriebsautarker Sicherheitsfunktionen können hierüber alle sicherheitsgerichteten Antriebsfunktionen angesprochen und überwacht werden – ohne dass dazu im Anwenderprogramm zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden müssen. So ergibt sich softwareseitig eine deutlich verbesserte Flexibilität, die für situationsgerecht differenzierte Sicherheitsreaktionen genutzt werden kann und das Umsetzen kundenspezifischer Forderungen an die Maschinensicherheit wesentlich vereinfacht. Gegenüber getrennt geführten sicherheitsgerichteten Signalen vereinfacht der Einsatz von Profisafe sowohl die Systemstruktur als auch die Verdrahtung sehr. Elektromechanische Schaltelemente für Sicherheitsfunktionen entfallen – wodurch sich auch der gesamte Aufwand für Verdrahtung und Prüfung der Verkabelung entscheidend reduziert. Koordinierte Sicherheitsreaktion im Achsverband. Bei Verbänden koordiniert betriebener Achsen, wie sie unter anderem für MotionControl-Applikationen und Werkzeugmaschinen typisch sind, ist es wünschenswert, die Synchronbeziehungen zwischen den Achsen auch bei einer Sicherheitsreaktion zu erhalten. Das Auslösen einer Sicherheitsfunktion im Antrieb wirkt auf die Bewegungsführung der Antriebssteuerung zurück

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

(Bild 3). In Abhängigkeit von der jeweils aktiven Safety-Funktion und der Phase der Sicherheitsreaktion muss die Bewegungsführung das Abbremsen beziehungsweise Stillsetzen des Achsverbandes koordinieren – oder (bei antriebsautarken Bewegungen) den Nachführbetrieb aktivieren. Die Bewegungsführung und andere nichtsicherheitsgerichtete Teile des Anwenderprogramms laufen jedoch in vielen Automatisierungen auf einer Standard-CPU, nicht auf einer fehlersicheren CPU ab (Bild 4). Zum Erhalt der Achsbeziehungen ist es darum nötig, neben der fehlersicheren Steuerung und den Antrieben auch die Standard-Steuerung in die Kommunikation zur Sicherheitsreaktion einzubeziehen. Dies ist bei der Definition der antriebsbasierten Sicherheitsfunktionen im Profidrive-Profil berücksichtigt. Befehle sicher übertragen. Ein Profidrive-Antrieb ohne Sicherheitsfunktionen verfügt über einen Standard-Kommunikationskanal zwischen Antrieb und Antriebssteuerung, zum Beispiel einer Motion-Control-CPU. Über diesen Kommunikationskanal startet die Steuerung den Antrieb und gibt Sollwerte für Drehzahl oder Lage vor (Bild 4). Die hierfür notwendigen Prozessdaten sind als Profidrive-Signale definiert. Die Signale einer Achse bilden ein Profidrive-Telegramm. Verfügt der Antrieb zusätzlich über Sicherheitsfunktionen, ist im Antrieb ein «Drive Safety Process» präsent, der in sicherer Technik ausgeführt ist. Zur Ansteuerung der antriebsbasierten Sicherheitsfunktionen über das Bus-Interface bauen Profisafekompatible Antriebe einen gesicherten Kommunikationskanal zur übergeordneten fehlersicher ausgeführten Sicherheitssteuerung (F-Steuerung) auf (Bild 4). Unter Profibus ist dies ein zusätzlicher Kommunikations-Slot, in Profinet-Umgebungen ein zusätzlicher Subslot je Achse. Genutzt wird hierbei das Telegramm 30 des Profidrive-

Profils. Über die Signale S_STW1 und S_ZSW1 ermöglicht es die An- und Abwahl von Safety-Funktionen des Antriebs sowie deren Diagnose. Die – nicht zwingend fehlersicher ausgelegte – CPU, welche die Antriebssteuerung beziehungsweise Bewegungsführung zur Aufgabe hat, wird mit dem Statuswort S_ZSW1B über die Anwahl und den aktuellen Status einer Sicherheitsreaktion informiert – und kann entsprechend reagieren. Da das Statuswort S_ZSW1B gegenüber dem (Standard)-Anwenderprogramm aus sicherheitstechnischer Sicht lediglich informative Funktion hat, genügt es, dass der Antrieb es über einen Standard-Kommunikationskanal an die Antriebssteuerung weiterleitet (Bild 4). Auch in Zukunft sicher. Profidrive deckt den Anwendungsbereich «Safety» konsequent ab. Hierdurch fördert und erleichtert Profidrive die Anwendung antriebsintegrierter Sicherheitsfunktionen. Dabei bietet es sowohl Herstellern als auch Anwendern drehzahlveränderlicher Antriebe einen genormten Rahmen für ihre Applikationen, Produkte und Anwendungen. Mit der Unterstützung von Profisafe, antriebsintegrierten Sicherheitsfunktionen und der für Anwenderprogramme transparenten Abbildung des Profils auf Profibus und Profinet (Mapping) erfüllt das Profidrive-Profil alle aktuellen Anforderungen an ein leistungsfähiges Antriebsprofil. Durch seine zukunftsgerichtete Modellstruktur und die breite Akzeptanz am Markt ist das Profidrive-Profil auch für zukünftige Entwicklungen gerüstet. Dies umfasst die zusätzliche Berücksichtigung neuer antriebsbasierter Sicherheitsfunktionen als auch weitere Performance-Steigerungen bei den Kommunikationsmedien, insbesondere die verstärkte Nutzung neuer Ethernet-basierter Technologien unter Profinet wie Gigabit-Ethernet oder Industrial-WLAN. ■

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Radikale Innovationen! Das Thema im Extramagazin von Megalink und Technica.

Weitere Themen: Miniaturisierung, Innovationsförderung, Medizinaltechnik.

Erscheint im August 2012 mit einem Geleitwort von Bundesrätin Doris Leuthard.

Anzeigenberatung: Peter Spycher, 058 200 56 33 peter.spycher@azmedien.ch Thorsten Krüger, 058 200 56 32 thorsten.krueger@azmedien.ch

www.megalink.ch www.technica-online.ch

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

FPGAs beleben die Antriebstechnik Die Anforderungen an Drive Control-Systeme steigen stetig. Hohe Regelraten und immer komplexere Bewegungsberechnungen machen es zunehmend schwierig, die Systeme 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-Systeme auf. Der 2. Teil (erscheint in der nächsten Megalink) befasst sich vorwiegend damit, wie der Umstieg auf die FPGA-Technologie problemlos gelingt.

Bild 1: FPGAs eröffnen für Motion-Anwendungen neue Möglichkeiten.

ährend Motorensteuerungen bisher meist mit DSPs oder Mikrocontrollern realisiert wurden, stieg das Interesse an FPGA-Lösungen in den letzten Jahren markant an. Gründe dafür sind neben den sinkenden Kosten und der stetig steigenden Rechenleistung von Field Programmable

Enclustra – we speak FPGA Das FPGA Design Center Enclustra wurde 2004 gegründet. Als Mitglied bei den Partnerprogrammen aller grossen FPGA-Hersteller ist Enclustra immer auf dem neuesten Stand und verfügt über Fachwissen in verschiedenen Anwendungsgebieten wie zum Beispiel Software Defined Radio, Drive Control, Digitale Signalverarbeitung und Datenerfassung. Neben Entwicklungsdienstleistungen in den Bereichen Hardware, FPGA-Firmware und -Software bietet Enclustra auch verschiedene Produkte wie zum Beispiel FPGA-Module und IP-Cores an. Damit deckt das Portfolio von Enclustra alle mit der FPGATechnologie verbundenen Themenbereiche ab.

(Bilder: Enclustra)

Gate Arrays (FPGAs) auch, dass in vielen Systemen programmierbare Logik schon für andere Zwecke wie zum Beispiel für Feldbus-Interfaces eingesetzt wird. Zudem ist eine hohe Integrationsdichte heute in vielen Systemen ein Muss. Weitere Punkte sind die Langzeitverfügbarkeit und die Möglichkeiten zur zukünftigen Weiterentwicklung, ohne dass eine Überarbeitung der Hardware nötig wird. Anforderungen an Motion-Control-Systeme. Die verschiedenen in Motion-Control-Systemen anfallenden Berechnungen lassen sich grundsätzlich in zwei Bereiche einteilen: •Mehr oder weniger einfache, immer gleich bleibende Berechnungen in Echtzeit, die hauptsächlich Additionen, Multiplikationen und Begrenzungen benötigen. Beispiele hierfür sind PID-Regler, feldorientierte Kommutierung für bürstenlose Motoren oder die Rückintegration von Trajektorien.

•Relativ komplexe Algorithmen, die allerdings nicht in Echtzeit berechnet werden müssen. Dazu gehören unter anderem die Bahnplanung, 3D-Interpolation sowie applikationsspezifische High-Level-Control- und Kommunikationsaufgaben (zum Beispiel Feldbus-Zugriffe). Natürlich gibt es auch Fälle, in denen die Bereiche nicht so klar getrennt werden können. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn während der Bewegung auf ein Ereignis reagiert und innerhalb einer bestimmten Zeit eine neue Bahnplanung durchgeführt werden muss. Für alle Echtzeitberechnungen ist es wichtig, dass diese immer genau gleich ablaufen und genau gleich lang dauern, da Jitter auf dem Regelzeitpunkt und/oder der Verarbeitungszeit die Regelgüte beeinträchtigt. Zudem ist die Rechenleistung für diese Berechnungen aus zwei Gründen kritisch: Einerseits können mit mehr Rechenleistung höhere Regelraten erzielt werden, andererseits kann die Berechnungszeit verkürzt werden, was zu einer kleineren Verzögerung im Regelkreis und dadurch mehr Phasenreserve führt. Folglich führt der Weg zu besseren Resultaten über mehr Rechenleistung. Da die anzuwendenden Algorithmen inzwischen weitgehend standardisiert sind und nicht oft angepasst werden, spielt die Technologie mit der diese umgesetzt werden, keine grosse Rolle.

AUTOR Oliver Bründler Projektmanager Enclustra GmbH INFOS Enclustra GmbH 8005 Zürich Tel. 043 343 39 43 info12@enclustra.com www.enclustra.com

Ihre Frage: Was bietet das ¸RTO bei 4 GHz Bandbreite?

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

Bei den Algorithmen, die nicht in Echtzeit ablaufen müssen, ist ein Prozessor meist unabdingbar. Operationen wie das Wurzelziehen oder das numerische Lösen von Gleichungssystemen, die in vielen Algorithmen eine wichtige Rolle spielen, lassen sich anders kaum sinnvoll realisieren. Ausserdem ist ein in C/C++ programmierbarer Prozessor für Spezialisten mit applikationsspezifischem Know-how einfach zugänglich, und genau diese Applikationsspezialisten stellen schliesslich die Qualität des Endproduktes sicher. Es ist also wichtig, dass die Implementation von Spezialisten ohne technologiespezifisches Know-how vorgenommen werden kann. Das Beste aus zwei Welten. FPGAs besitzen viele Vorteile für MotionControl-Systeme. Aus dem obigen Abschnitt lässt sich schlussfolgern, dass reine FPGA-Logik allein nicht alle Probleme lösen kann. Deshalb ist es in Motion-Control-Systemen üblich, dass ein oder zwei Soft-Prozessoren (siehe Kasten) ins FPGA integriert werden. Einerseits können mit ihnen alle Berechnungen ohne harte Echtzeitanforderungen durchgeführt werden, andererseits wird es dadurch möglich, das Know-how von Spezialisten zu nutzen, welche die Programmierung in C/C++ beherrschen, aber keine FPGA-Cracks sind. Für alle Echtzeitberechnungen, die im Grossen und Ganzen dem aktuellen Stand der Technik entsprechen, bringt die Umsetzung in FPGA-Logik viele Vorteile: Rechenleistung: kurze Berechnungszeiten (wenig Verzögerung, mehr Phasenreserve), hohe Regelraten. CPU-Unabhängigkeit: dramatisch reduzierte Interruptlast, mehr Rechenzeit für typische CPU Tasks wie zum Beispiel High-Level-Control, Bahnplanung und Kommunikation. Konstante Rechenzeit: In FPGA-Logik lässt sich ein jitterfreies System viel leichter realisieren als mit einer CPU. Ressourcentrennung: Mehrere Achsen können komplett unabhängig voneinander realisiert werden und beeinträchtigen einander somit in keiner Weise. Erweiterbarkeit: Da zusätzliche Berechnungen nicht dieselben physikalischen Ressourcen benötigen wie die bestehenden Algorithmen, werden Ressourcenkonflikte verhindert und Weiterentwicklungen beeinträchtigen das bisherige System nicht. Integrationsdichte: Dadurch, dass praktisch die ganze Funktionalität inklusive Prozessor auf einem Chip realisiert werden kann, wird nicht nur Platz auf dem PCB gespart, sondern auch die Beschaffungs- und Lagerkosten, die Abkündigungsgefahr sowie der Hardware-Entwicklungsaufwand sinken (Bild 2). Abkündigungssicherheit: Einerseits sind FPGAs relativ lang verfügbar (im Normalfall mehr als 10 Jahre), andererseits lässt sich die gleiche Funktionalität einfach auf andere FPGAs portieren. Die Wiederverwendbarkeit der Entwicklungen ist damit gewährleistet.

¸RTO, Kategorie: „Messen + Testen“, Platz: 1

Unsere Antwort: Die höchste Präzision und Erfassungsrate seiner Klasse. Für die Entwicklung von digitalen, analogen und HF-Designs ist das neue ¸RTO-Modell eine leistungsstarke Lösung: Die sehr rauscharme Eingangsstufe verfügt selbst in der kleinsten Skalierung (1 mV/Div) noch über die volle Messbandbreite von 4 GHz. Die Messdynamik ist extrem hoch (ENOB > 7 Bits), ebenso die Erfassungsrate mit 1 Million Messkurven pro Sekunde. Und die schnelle FFT-Analyse, hohe Messdynamik und eine Bandbreite bis 4 GHz ermöglichen auch Messungen im Frequenzbereich. Mehr Informationen zu den Oszilloskopen unter: www.scope-of-the-art.de/ad/faq/rto4 Gewinner 2011

MANAGEMENTSYSTEM ISO 9001 / 14001

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

Der einzige nennenswerte Nachteil der FPGA-Technologie ist, dass viele bestehende Motion-Control-Spezialisten (noch) keine Erfahrung mit der Entwicklung von FPGADesigns haben. Flexibilität ist Trumpf. Bild 3 illustriert diverse mögliche Aufteilungen der anfallenden Aufgaben. Die Zusammenstellung ist keinesfalls abschliessend, zeigt aber die gebräuchlichsten Varianten auf. Die reine DSP-Lösung (A) ist die bisher am weitesten verbreitete Variante. Ein DSP (oder allenfalls auch ein Mikrocontroller) übernimmt alle Aufgaben. Das Problem bei dieser Variante ist, dass für jede Reglerberechnung ein Interrupt bearbeitet werden muss, was zu vielen Tausend Interrupts pro Sekunde führt. Andere Nachteile sind, dass ein Prozessor die gesamte Rechenlast tragen muss und dass eine Erweiterung auf mehrere Achsen oft kaum möglich ist, da die Rechenleistung dafür nicht mehr ausreicht. Nicht zu vernachlässigen ist zudem, dass heute immer mehr bürstenlose Gleichstrommotoren (auch als BLDC- oder brushless Motoren bezeichnet) eingesetzt werden, deren Regelung mehr Rechenleistung braucht als etwa die Regelung von DC-Motoren. Die Varianten B bis D zeigen die Auslagerung der Regelkreise in FPGA-Logik. Alle anderen Aufgaben werden weiterhin von der CPU erledigt. Wenn schon Regler im FPGA realisiert worden sind, ist der Aufwand, um weitere Regler in FPGA-Logik zu realisieren, relativ klein. Dies lässt den Schluss zu, dass Variante B (nur Stromregler in FPGA-Logik) gegenüber Variante D (Positions-, Geschwindigkeits- und Stromregler in FPGALogik) wenig Sinn macht. Die Varianten B (nur Stromregler in FPGA-Logik) und C (Geschwindigkeits- und Stromregler in FPGA-

Logik) haben allerdings den Vorteil, dass für die Positions- und/oder Geschwindigkeitsregelung auch komplexere Algorithmen in C/C++ implementiert und von Nicht-FPGASpezialisten bearbeitet werden können. Generell lässt sich sagen, dass bereits die Auslagerung des Stromreglers in FPGA-Logik zu einer grossen Entlastung führt, da dieser die höchste Regelrate aufweist und damit tendenziell zur grössten Interrupt- und Rechenlast führt. Zusätzlich beinhaltet der Strom-Regelkreis für Brushless-Motoren auch die gesamte feldorientierte Kommutierung, die sehr rechenintensiv ist (Bild 4).

Im Fall E (Bild 3) wird auch die Rückintegration von Trajektorien in FPGA-Logik ausgeführt. Dies bringt auf der einen Seite den Vorteil mit sich, dass keine Realtime-Anforderungen an die CPU bestehen. Auf der anderen Seite ist die Implementation im FPGA relativ komplex, da oft Floating-PointBerechnungen notwendig sind. Die Varianten F und G unterscheiden sich von B und D nur dadurch, dass je ein einzelner Prozessor für Realtime (CPU-B) und Non-Realtime-(CPU-A)-Aufgaben verwendet wird. Dadurch bestehen an den Prozessor CPU-A keine Realtime-Anforderungen und trotzdem sind im Realtime-Bereich komplexere Algorithmen in weitverbreiteten Programmiersprachen wie C/C++ realisierbar. Was die Make-or-Buy-Entscheidung betrifft, lässt sich sagen, dass fertige Lösungen (sogenannte IP-Cores) für die Implementation von Reglern für verschiedene Motortypen inklusive feldorientierter Regelung verfügbar sind (unter anderem der Universal Drive Controller IP-Core der Firma Enclustra GmbH). Zusammen mit der Tatsache, dass Soft-Prozessorsysteme mit den Tools der FPGA-Hersteller per Mausklick sehr einfach zusammengestellt werden können, lassen sich die Varianten B/C/D/F/G (Realisierung der Regelkreise in FPGA-Logik) ohne viel FPGA-Kenntnisse umsetzen und nutzen. Der tatsächliche Implementationsaufwand kann 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.

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

aber komplexere Algorithmen in FPGA-Logik realisiert werden, wie dies in Variante E (Trajektorien Rückintegration in FPGA-Logik) angedeutet ist, wird in den meisten Fällen eine applikationsspezifische Entwicklung von FPGA-Logik nötig. Die Theorie in die Praxis umgesetzt. Dass ein FPGA-basiertes Motion Control-System leistungsfähig und auch finanziell sinnvoll realisierbar ist, zeigt ein vom FPGA-Design-Center Enclustra realisiertes Kundenprojekt aus der Medizinaltechnik. Die Anforderungen an das beschriebene System sind hoch: Es werden bis zu vier Achsen gleichzeitig geregelt, wobei BLDC-, DC- und Schritt-Motoren verwendet werden

und Reglertakte bis zu 100 kHz möglich sind. Da in einem Gerät Dutzende dieser Einheiten an einen Feldbus (in diesem Fall CANopen) angebunden werden, muss die Kommunikation auf ein Minimum beschränkt werden, um dessen Kapazitätsgrenze nicht zu überschreiten. Die Lösung für dieses Problem liegt auf der Hand: Die gesamte Motion Control-Intelligenz wird nicht in einem zentralen Rechner, sondern direkt in den Endgeräten realisiert. Das als Herzstück des Systems verwendete Altera Cyclone III FPGA enthält deshalb zwei 80 MHz schnelle Nios II 32-Bit-Soft-Prozessoren. Der erste Prozessor ist für alle Aufgaben zuständig, die keine harten Realtime-Anforderungen aufweisen. Darunter fallen unter anderem die Feldbus-Kommunikation und die Berechnung von Bahnprofilen. Der zweite Prozessor übernimmt die Ausführung der Fahraufträge, also die Verfolgung eines Profils in Echtzeit, sowie die Positions- und Geschwindigkeitsregelung, beides für alle vier Achsen. Beide Prozessoren kommunizieren über einen gemeinsamen Speicher (shared Memory). Beide Prozessoren wurden mit einer Fliesskomma- Recheneinheit ausgestattet, sodass alle Berechnungen ohne Umrechnung direkt in SI-Einheiten durchgeführt werden können. Die spezifischen Vorteile der FPGA-Technologie – massiv parallele Datenverarbeitung, viel Rechenleistung und hohe zeitliche Auflösung – ermöglichen es, die geforderte Dynamik der Regelkreise zu erreichen. Direkt in FPGA-Logik ausgeführt werden die mit 100 kHz sehr schnellen Stromregler, die ebenso schnelle feldorientierte Regelung der BLDC-Motoren sowie einige zusätzliche, applikationsspezifische Wünsche des Kunden. Dazu gehören unter anderem eine Flüssigkeitsniveauerkennung, eine Schrittverlustüberwachung und die kontinuierliche Abschätzung der aktuellen Motortemperatur.

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Soft-CPUs in FPGAs Von einer Soft-CPU spricht man, wenn ein Teil der im FPGA vorhandenen Logik-Ressourcen dazu verwendet wird, einen Prozessor zu realisieren. Während solche Soft-CPUs von den Taktraten her (bis rund 100 MHz) nicht mit herkömmlichen, fest in Silizium realisierten Prozessoren (mehrere 100 MHz) mithalten können, sind sie bezüglich Architektur und Features durchaus vergleichbar. So sind beispielsweise FPUs, MMUs und MPUs verfügbar und die meisten heute eingesetzten Soft-CPUs sind 32Bit-RISC-Prozessoren. Dies ermöglicht es, herkömmliche Betriebssysteme wie Linux problemlos auszuführen. Der grosse Vorteil von Soft-CPUs liegt darin, dass Peripherien, Features oder der Instruktionssatz auf die Applikation hin optimiert werden können und dass ein externer Prozessor eingespart werden kann. Wichtig ist auch, dass die Kommunikation zwischen Prozessor und FPGA-Logik auf dem Chip stattfindet und daher der traditionelle Kommunikations-Flaschenhals CPU-FPGA überwunden ist.

Interessant ist auch das Modell der Zusammenarbeit mit dem Kunden: Enclustra entwickelte die gesamte FPGA-Logik und programmierte den Prozessor, der für die Echtzeit-Aufgaben zuständig ist. Der zweite Prozessor, auf dem die Software läuft, die das gesamte applikationsspezifische Knowhow des Kunden enthält, wurde vom Kunden programmiert und verhält sich für ihn gleich, wie ein Prozessor aus dem Katalog – allerdings mit hoch optimierten und perfekt auf die Anforderungen zugeschnittenen Peripherien. Durch diese Arbeitsteilung kann der Kunde das Kern-Know-how im Haus behalten und sich auf die aus seiner Sicht wirklich wichtigen Dinge konzentrieren. Lesen Sie in der nächsten Megalink den zweiten Teil dieses Artikels der erläutert, wie der Einstieg in die FPGA-Technologie reibungslos gelingt. ■

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SERVOMOTOR-BAUREIHE MIT EINKABELLÖSUNG REDUZIERT MATERIAL- UND INBETRIEBNAHMEKOSTEN

Antreiben mit Erfolg

Kostensenkungen sind auch bei Antrieben ein wesentlicher Faktor. Eine robust designte Servomotor-Baureihe, ausgestattet mit der Einkabeltechnologie, reduziert Material- und Inbetriebnahmekosten.

it der neuen High-Performance-Servomotor-Baureihe AM8000 bietet Beckhoff nun ein komplettes Automatisierungssystem, bestehend aus PC-basierter Steuerung, I/Os, Drives und Motoren, aus eigener Entwicklung und Produktion an. In Kombination mit den Servoverstärkern der Serie AX, auf welche die AM8000-Baureihe – in Bezug auf Nennleistung und Wicklung – abgestimmt ist, kann Beckhoff Kundenwünsche nun noch flexibler erfüllen. Die Entwicklung und Produktion in Deutschland garantieren, neben einer hohen Verfügbarkeit und Flexibilität, eine hohe Qualität.

pulverbeschichtet, wodurch Schnittkanten verdeckt und eine sehr hohe Beständigkeit gegen Kratzer und Korrosion gegeben werden. Die Gehäuseform ist in Kreuzprofilbauweise ausgeführt und gewährleistet eine leichte Montage (Bild 1). Einzelzahn-Wickeltechnologie erhöht Nutfüllfaktor. Die ausgefeilte Rotor- und Statortechnologie stellt die eigentliche Grundlage des neuen Servomotors dar. Im Motor kommt unter anderem die moderne Einzelzahn-Wickeltechnologie zum Einsatz, die einen hohen Nutfüllfaktor ermöglicht. Kleine Wickelköpfe, in

Bild 2: Die Edelstahlmotoren der Serie AM8800 sind ideal für den Einsatz in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie geeignet. Die Motoren in Hygienic-Design-Ausführung entsprechen den FDA-Anforderungen. (Bilder: Beckhoff)

Konsequent modular gebaut. Die Baureihe AM8000 umfasst sechs verschiedene Baugrössen mit je zwei bis drei Längen, sodass ein grosser Drehmomentbereich überlappend abgedeckt wird (Bild 3). Die Bandbreite reicht von 0,9 bis 65 Nm Stillstandsdrehmoment. Die dynamischen Antriebe sind für den universellen Einsatz im Maschinenbau ausgelegt: ob Holzbearbeitungsmaschinen, Handlings/Handhabungs- oder Verpackungsmaschinen. Bei ihrer Entwicklung wurde besonderes Augenmerk auf den modularen Aufbau gelegt. Beckhoff kann so mechanische Anpassungen einfach umsetzen und auf Kundenanforderungen reagieren. Die glatte Gehäuseform verhindert das starke Verschmutzen und ermöglicht eine einfache Reinigung. Es ist komplett

Verbindung mit einem Statorvollverguss, sorgen für Robustheit und ein ausgezeichnetes thermisches Verhalten. Das optimierte Design verringert die Verlustquellen, was eine hohe Dauerdrehmomentausnutzung über den kompletten Drehzahlbereich ermöglicht. Darüber hinaus sind die Motoren bis zum Fünffachen des Stillstandsdrehmomentes überlastbar. In Applikationen, in denen das Spitzendrehmoment bedeutsam ist, kann so eine kleinere Baulänge oder Baugrösse gewählt werden. Ein weiteres Entwicklungsziel war die grösstmögliche Laufruhe der Motoren. Robustes Design und lange Lebensdauer. Die AM8000-Motoren sind bereits in der Basisvariante mit Gehäusen in Schutzart IP65 ausge-

stattet und daher auch in rauen Umgebungsbedingungen einsetzbar. Zum Schutz kann auf Wunsch die Wellendurchführung mit einem Flur Polymer-Kautschuk (FPM)-Wellendichtring ausgestattet werden. Mit einer grosszügigen Dimensionierung der abgedichteten Kugellager ist eine Lebensdauer von 30000 Stunden gewährleistet. Auf Wunsch sind spielfreie Permanentmagnet-Haltebremsen erhältlich. Passend zur AM-Motorserie hat Beckhoff die spielarmen Planetengetriebe der Baureihe «AG» im Lieferprogramm. Ein Kabel genügt. Die neue Einkabeltechnologie erspart dem Anwender den Einsatz einer – neben der obligatorischen Motorleitung üblicherweise erforderlichen – Feedback- oder einer teuren, unflexiblen Hybridleitung. Im Gegensatz zu einer sensorlosen Regelung lässt sich damit hochgenau positionieren und niedrige Geschwindigkeiten lassen sich sicher realisieren. Die Geberdaten, Rotorlage oder MultiturnInformationen im Motor, werden über eine rein digitale Schnittstelle störsicher und zuverlässig bis 100 m übertragen. Das ergibt eine signifikante Kostenersparnis, da sowohl motor- als auch reglerseitige Steckverbinder und Kabel entfallen. Auf kostenintensive, analoge Auswertebausteine im Antriebsverstärker kann verzichtet werden. Auch die Diagnosemöglichkeit ist gegeben. Die vereinfachte Verdrahtung eliminiert mögliche Fehlerquellen. Die neue Technologie unterstützt auch ein «elektronisches Typenschild». Der Wegfall eines Steckanschlusses ermöglicht den Einsatz der neuen Technik auch in den kleinsten Baugrössen. Mehr als sauber. Die neuen Edelstahlmotoren der Serie AM8800 (Bild 2) sind vollständig im Hygienic Design gestaltet und in extrem rauer oder korrosionsgefährdeter Umgebung einsetzbar und speziell für den Einsatz in der Lebensmittel-, Chemie- oder Pharmaindustrie geeignet. Die Baureihe umfasst drei Baugrössen mit je drei Baulängen. Der Leistungsbereich bewegt sich von 1–8 Nm Stillstandsdrehmoment. Das Motordesign kommt ganz ohne Ecken, Kanten oder Boh-

Video-Gegensprechen weltweit. Bild 1: Ein Highlight der neuen Beckhoff-Servomotoren ist die Einkabeltechnologie, die den Einsatz einer teuren, unflexiblen Hybridleitung erspart.

rungen und Verschraubungen aus, um das Festsetzen von Schmutz zu verhindern. Die Flansche wurden in B5-Form und flanschkompatibel zur Baureihe ausgeführt. Hierdurch wird die Umrüstung von bestehenden Anlagen vereinfacht. Durch eine optimale Anbindung der Statoren an das Edelstahlgehäuse reduziert sich die Leistung nur geringfügig. Die Motoren kommen ohne zusätzliche Kühlung aus, obwohl die Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl um rund das 14-fache niedriger ist als bei dem Standard-Aluminiumgehäuse. Zur Temperaturüberwachung sind alle Servomotoren AM8000 mit einem Sensor ausgestattet, der die Daten über die Power-/Feedbackleitung weitergibt. So kann der Motor in Abhängigkeit von der Temperatur geregelt werden. Diese Funktion wird bei der Verarbeitung von leicht verderblichen Lebensmitteln, wie zum Beispiel Fisch, benötigt. Das Edelstahlgehäuse ist robust und unempfindlich gegen Kratzer sowie mechanische Beschädigungen. Ein Abplatzen der Beschichtung oder die Unterwanderungen der Lackschicht gehören somit der Vergangenheit an und können nicht zu Verunreinigungen führen. Ausgestattet in Schutzart IP67: optional auch

IP69K, sind die AM8800-Motoren sogar tauglich für die Reinigung mit Hochdruckreinigern, wie sie in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie üblich sind. Durch Anschlusstechnik mit Edelstahl-Kabelverschraubungen im «Hygienic Design» ist die dauerhafte Dichtheit der Motoren sichergestellt. Als Besonderheit können die Motoren mit einem Sperrluftanschluss versehen werden, um Kondensatbildung innerhalb des Motors zu verhindern. Je nach Anforderung ist auch die Ausstattung mit Haltebremse oder MultiturnGeber möglich. Die Edelstahl-Motorbaureihe besteht aus drei Baugrössen und deckt damit die meisten Anforderungen des Marktes ab. In Verbindung mit dem Edelstahl-Panel-PC CP77xx oder dem Edelstahl-Control-Panel CP79xx bietet Beckhoff eine durchgängige Steuerungs- und Motion-Control-Lösung für die Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie. ■

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Bild 3:Die Baureihe AM8000 umfasst sechs verschiedene Baugrössen mit je zwei bis drei Längen, sodass ein grosser Drehmomentbereich überlappend abgedeckt wird.

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Spindelgetriebe mit Vorschubkräften bis 400 N Das Programm der Spindelgetriebe von Maxon Motor wird mit der Grösse 16 mm nach unten erweitert. Es handelt sich um ein einfach konfigurierbares Komplettsystem mit integrierter Axiallagerung für hohe Lasten. Verfügbar ist auch eine Ausführung mit metrischer M6-Spindel oder 5-mm-Ø-Kugelumlaufspindel. Im Gegensatz zu den Spindeln der grösseren GP 22 S und GP 32 S werden die Spindeln des GP 16 S gerollt. Eine zentrale Komponente ist die Axiallagerung, die den grossen Zug- und Druckkräfte der Spindel standhalten muss. Wichtige Merkmale der Kugelumlaufspindel sind der

hohe Wirkungsgrad, die hohe Tragfähigkeit und das Fehlen der Selbsthemmung. Für die metrische Spindel sind die Selbsthemmung und der günstigere Preis zu erwähnen. Das bisherige Programm an Spindelgetriebe in den Grössen 22 und 32 mm wurde nun um eine kleinere Ausführung GP 16 S im Durchmesser von 16 mm ergänzt. Beim Planetengetriebe kann aus 14 verschiedenen Untersetzungen von 4,4 bis 850 zu eins gewählt werden. Je nach Untersetzung und Spindeltyp können damit Vorschubkräfte zwischen 35 und 370 N erzeugt werden, kurzfristig sogar bis 400 N.

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Edelstahl-Panel und Servomotoren im «Hygienic Design»

Servomotor mit Feedbacksystem im Motorkabel Mit der High-Performance-Servomotor-Baureihe AM8000 bietet Beckhoff ein komplettes Automatisierungssystem, bestehend aus PC-basierter Steuerung, I/Os, Drives und Motoren, aus eigener Entwicklung und Produktion an. In Kombination mit den Servoverstärkern der Serie AX, auf welche die AM8000-Baureihe – in Bezug auf Nennleistung und Wicklung – abgestimmt ist, kann Beckhoff Kundenwünsche nun noch flexibler erfüllen. Die Baureihe AM8000 umfasst sechs verschiedene Motorbaugrössen mit je zwei bis drei Baulängen, sodass ein möglichst grosser Drehmomentbereich nahtlos überlappend abgedeckt wird. Von 0,9 bis 65 Nm Stillstandsdrehmoment kann

der Anwender den für den universellen Einsatz passenden Motor auswählen. Die ausgefeilte Rotorund Statortechnologie stellt die eigentliche Grundlage des neuen Servomotors dar. Im Motor kommt unter anderem die Einzelzahnwickeltechnologie zum Einsatz, die einen noch höheren Nutfüllfaktor ermöglicht. Kleine Wickelköpfe, in Verbindung mit einem Statorvollverguss, sorgen für Robustheit und ein ausgezeichnetes thermisches Management.

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Planetengetriebereihe schliesst Lücke

Beckhoff präsentiert seine Control Panel und Panel-PCs in Edelstahlausführung. Mit ihrem spaltfreien und flächenbündigen Gehäusedesign entsprechen sie den hohen Anforderungen an Hygiene- und Reinraumvorschriften in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Die IP65-Panel sind mit flächenbündigem Touchscreen in 12 oder 15 Zoll erhältlich. Auch die neue Beckhoff-Servomotoren-Serie AM8800 ist in Edelstahlausführung verfügbar. Die rückstandsfreien Edelstahlmotoren erfüllen

die strengen FDA-Anforderungen und sind für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie optimiert. Die Motoren der Serie AM8800 benötigen nur noch ein Motoranschlusskabel für Feedback und Power, was zu einer deutlichen Reduzierung der Material- und Montagekosten führt. Ausgestattet in Schutzart IP67, optional auch IP69K, sind die AM8800-Motoren sogar geeignet für die Reinigung mit Hochdruckreinigern, wie sie in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden.

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Maxon Motor präsentiert eine stärkere Planetengetriebereihe mit dem Namen GP 26 A. Mit dem GP 26 A wird bei den leistungsoptimierten Getrieben eine Lücke zwischen den Durchmessern 22 und 32 geschlossen. Die Getriebe werden von maxon motor entwickelt und gefertigt. Die Leistungssteigerung wird insbesondere durch folgende Merkmale erreicht: die Integration einer robusten und vorgespannten Kugellagerung, eine optimierte Getriebegeometrie, die hohe zulässige Motordrehzahl und die gut dimensionierte Abgangswelle. Das Getriebe gibt es im Baukastensystem in ein- bis dreistufigen Ausführungen mit insgesamt neun verschiedenen Untersetzungen

von 5,2 bis 236 zu 1. Das maximale Dauerdrehmoment der einstufigen Version beträgt 0,75 Nm und bei der Dreistufigen 4,5 Nm. Das Kurzzeitdrehmoment wird mit 1.1 beziehungsweise 6,2 Nm angegeben. Die gehärtete und rostfreie Abtriebswelle hat dank vorgespannten Kugellagern kein Axialspiel. Innerhalb des bekannten maxon-Baukastensystems kann das neue Getriebe GP 26 A mit fünf verschiedenen Motortypen kombiniert werden.

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Doppelt starkes Planetengetriebe Das Planetengetriebe GP 16 C von Maxon Motors mit 16 mm Durchmesser überträgt bei Dauerbelastung bis zu 600 mNm und kurzzeitig sogar nahezu 1 Nm. Das sind gegenüber der bisherigen Ausführung doppelte Werte, die in erster Linie durch die Keramikachsen erreicht werden. Hightech-Keramikbauteile aus eigener Fertigung verbessern das Verschleissverhalten kritischer Komponenten deutlich. Beim neuen Getriebe GP 16 C konnte die empfohlene maximale Motordrehzahl von 8000 auf 12000 rpm erhöht werden. Das Getriebe gib es im Baukastensystem in ein- bis fünfstufigen Ausführungen mit insgesamt 20 verschiedenen Untersetzungen von 4,4 bis 4592 zu 1. Die Untersetzungen sind somit identisch mit

der bisherigen A-Version. Das maximale Dauerdrehmoment der einstufigen Version beträgt 200 mNm und bei der Fünfstufigen 600 mNm. Das Kurzzeitdrehmoment wird mit 300 respektive 900 mNm angegeben. Die gehärtete und rostfreie Abtriebswelle hat dank vorgespannten Kugellagern kein Axialspiel. Die Befestigung wurde verbessert und weist nun sechs Gewinde M2 auf einem Teilkreisdurchmesser von 13 mm auf.

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Für jede Dosierapplikation den richtigen Antrieb Hersteller von Dosierapplikationen wollen bei ihren Antriebssystemen Präzision für minimale Streubreite, Schnelligkeit für mehr Durchsatz, Kraft für alle Medien (Viskositäten), Eignung für besondere Umgebungen sowie Wirtschaftlichkeit. Linearmotor-Aktuatoren von Parkem sorgen für höchste Dynamik und Präzision zum Beispiel bei Membrandosierern. Trägheitsarme Servomotoren ermöglichen sehr dynamische Bewegungen bei der oszillierenden Vermahlung von Pulvern und Granulaten. Planetenrollen-Elektrozylinder erzeugen höchste Kraft und Präzision bei Ventilsteuerung bei Feindosierern. Freiprogrammierbare Servoregler ersparen eine kost-

spielige SPS. Damit auch den verschiedensten Einsatzgebieten Rechnung getragen werden kann, sind Servomotoren und Elektrozylinder ATEX-zertifiziert. Die Linearmotoraktuatoren, Elektrozylinder und Servomotoren von Parkem sind zudem rostfrei in Edelstahlausführung erhätlich.

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Servokontroller für DC-Motoren

All-in-One-Schrittmotorklemme

Der 4-QuadrantenPWM-Servokontroller Escon 50/5 von Maxon Motor ist für die Ansteuerung von permanentmagneterregten bürstenbehafteten DC-Motoren und bürstenlosen EC-Motoren mit Hall-Sensoren bis ca. 250 Watt ausgelegt. Er besitzt ausgezeichnete Reglereigenschaften und einen schnellen digitalen Stromregler mit enormer Bandbreite zur optimalen Motorstrom-/Drehmomentkontrolle. Das driftfreie Drehzahlverhalten erlaubt einen Drehzahlbereich von zwischen 0 und 150000 min-1. Der Escon 50/5 verfügt über umfangreiche Funktionalitäten mit frei konfigurierbaren digitalen und analogen Ein- und Ausgängen und

Mit der Entwicklung der EtherCATSchrittmotorklemme EL7051 baut Beckhoff sein Produktportfolio im Bereich der kompakten Antriebstechnik für das obere Leistungssegment weiter aus. An die EtherCAT-Klemme EL7051 sind Schrittmotoren bis zu 8 A, bei einer Nennspannung von 80 V DC, direkt anschliessbar. Damit ist auch der Antrieb von Schrittmotoren mit einer höheren Leistung, direkt aus dem I/O-System heraus, möglich. In Kombination mit dem Schrittmotor AS1060 stellt die EL7051 eine preiswerte Antriebseinheit dar. Als Ergänzung zu den vorhandenen Schrittmotor-

kann in diversen Betriebsmodi (Drehzahlregler, Drehzahlsteller, Stromregler) betrieben werden. Der Servokontroller wird über einen analogen Sollwert kommandiert. Dieser kann mittels analoger Spannung, externem oder internem Potenziometer, einem Fixwert oder mittels PWM-Signal mit variablem Tastverhältnis vorgegeben werden.

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klemmen EL7031 und EL7041, die für Motoren bis 24 V DC und 1,5 A beziehungsweise 50 V DC und 5 A vorgesehen sind, eignet sich die neue EL7051 als vollständiges Antriebssystem für Motoren bis 80 V DC und 8 A. Die Klemme umfasst sowohl die Ausgänge für den Motor, als auch die Eingänge für das Feedbacksystem. Bei einfachen Applikationen kann auf ein Feedbacksystem verzichtet werden, da die Klemme über einen internen Zähler verfügt.

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Leichtlauf-Pneumatikzylinder für Sonderlösungen

Die gesamte Palette der Pneumatikzylinder der Serien 60 mit Zuganker und 61 mit Aluminiumprofilrohr sind mit einer Leichtlaufversion ergänzt worden. Somit sind auch Sonderlösungen realisierbar. Beide Zylinderserien sind ISO 15552 konform. Die Durchmesser sind von 32 mm bis 125 mm und die Hübe bis 2500 mm erhältlich. Für die Standardversionen ist ein Mindestbetriebsdruck von 1 bar nötig. Die Leichtlaufversionen sind

bereits ab 0,1 bar einsetzbar. Der minimale Betriebsdruck von nur 0,1 bar bei den neuen Leichtlaufversionen bewirkt eine Reduktion der Reibung um 40 Prozent. Dies bedeutet einen deutlich reduzierten Stick-Slip-Effekt und erzeugt dadurch gleichförmige Bewegungen in ihren Anwendungen. In den Endlagen sind nebst den einstellbaren, pneumatischen Dämpfungen zusätzlich Anlaufscheiben aus Kunststoff in den Zylinderdeckeln als mechanische Anschlagdämpfung montiert. Die Standardversion wie auch die Leichtlaufzylinder sind mit einem Magnetkolben zur berührungslosen Positionsabfrage versehen.

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Bewegungsmanagement leicht gemacht Mitsubishi Electric erweitert die MELSEC L-Serie um zwei neue Simple Motion-Module. Die 4und 16-Achsen-MotionModule ergänzen die bestehenden Positioniermodule. Es stehen verschiedene Kontrollfunktionen wie Drehzahl- und Drehmomentregelung, Synchronisation und Kurvenscheiben zur Verfügung, die zuvor nur mit «echten» Motion-Controller-Systemen möglich waren. Die Motion-Module werden mit dem bekannten Softwarepaket GX Works2 nach IEC 61131 und mit standardisierten PLCopen-Funktionsbausteinen programmiert. Die standardmässig integrierte Schnittstelle für externe Encodersignale sowie schnelle Zählereingänge für zum Beispiel Druckmarkensensoren er-

möglichen genauso gut eine Nutzung in klassischen Serienmaschinen wie in Verpackungs- und Abfüllanlagen oder Palettiersystemen ohne den Einbau weiterer optionaler Module. Eine Funktion zur automatischen Berechnung der Kurvenscheibendaten für eine rotierende Messerapplikation – nur durch Angabe der Produktlänge und Synchronisationsstrecke – ist ebenfalls implementiert.

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Lüfteraggregate

System on Chip: FPGA als Wunderwaffe für und gegen alles? Lösungen erhalten Sie am 5. Juni 2012 an der Embedded Computing Conference an der ZHAW in Winterthur.

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

Fakt ist:

ISO 9001:2000

• Hochleistungs-Lüfteraggregate mit und ohne Vorkammer für Halbleiter-Leistungsmodule • Miniatur-Lüfteraggregate für Einzelhalbleiterbauelemente • Standardprogramm mit vielfältigen Varianten • kundenspezifische Bearbeitung und Sonderausführungen

Q U E R S E K TI O N 2 0 0

«Networks & Communication»

Ultraschnell mit Standardkomponenten Mit seiner neuen, ultraschnellen EtherCAT-PLC mit 12,5 μs Zykluszeit unterstreicht Beckhoff seine Technologieführerschaft bei schneller Steuerungstechnik. Durchgängigkeit von der PLC bis zu den I/O-Signalen: Das ist eXtreme Fast Control – XFC von Beckhoff. Die Komponenten für dieses rekordverdächtige Steuerungssystem sind: eine Hochleistungs-CPU im Beckhoff Industrie-PC; die passende Steuerungssoftware – TwinCAT 3, ultra-schnelle I/O-Komponenten mit 1 μs Latenz und das schnelle IndustrialEthernet-System – EtherCAT. Beckhoff gibt seinen Kunden damit ein System an die Hand, das Maschinen und Anlagen spürbar effizienter macht.

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S W I S S T. N E T – N E TW O R K S & C O M M U N I C A T I O N

STRUKTURIERTE VERKABELUNG – DER STEILE WEG ZUM ERFOLG

Ethernet vom Sensor bis ins Büro In regelmässigen Abständen überraschen Standardisierungsgremien, Nutzerorganisationen oder Hersteller mit Nachrichten zum Durchbruch bei der Datennetzwerkverkabelung. 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 Verkabelung in der Industrie gelten.

s gibt noch immer sehr unterschiedliche Ansätze beim Aufbau von Verkabelungsanlagen im Rechenzentrum, im Büroumfeld oder in der Industriehalle beziehungsweise an der Maschine. Allerdings setzt sich die Erkenntnis durch, dass nur eine durchgängige Infrastruktur die Prozesse in einem modernen Produktionsbetrieb optimal unterstützen kann. Oftmals sorgt dabei die IT-Abteilung für die notwendigen Rahmenbedingungen zum Aufbau zukunftsfähiger Verkabelungsanlagen (Bild 1). Erhöhte Anforderungen an die Verkabelung im Industrieumfeld. Die Forderungen nach Zukunftssicherheit sind nicht nur in der Performance zu sehen. Natürlich zielt man auf möglichst schnelle Datenübertragung ab. Verkabelungen mit einer Geschwindigkeit von 10 GBit/s bis zum Anwender beziehungsweise bis zur Maschine sind bereits heute realisierbar. Bald noch wichtiger aber sind die Fragen nach Kompatibilität an Steckstellen und Geräteschnittstellen, die Netzwerkverfügbarkeit sowie Datensicherheit. Obwohl alle diese Fragestellungen schon länger bekannt sind, ist das Lösungsangebot doch relativ rar. Die Industrie und industrienahe Anwendungen benötigen ein hohes Mass an Betriebssicherheit und Verfügbarkeit – in einigen Bereichen sogar eine 100-prozentige Sicherheit. Die Umgebungsbedingungen sind anspruchsvoller als im Office-Umfeld und Verkabelungskomponenten sind ganz anders zu konstruieren/designen und zu prüfen. Ein in der Industrieverkabelung eingesetzter RJ45 sieht zum Beispiel in einem Push-Pull-Gehäuse, dass ihn nach IP65/67 schützt, nicht nur anders aus – er ist auch

INFOS HARTING AG 8604 Volketswil Tel. 044 908 20 60 ch@harting.com www.harting.ch

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

anders konzipiert. So werden zum Beispiel RJ45 Steckverbinder auf den Einsatz in der Industrie auf Herz und Nieren zum Beispiel durch Klima-Wechseltests, Vibrationstests geprüft. Die IDC Klemmen zur Aufnahme der Adern müssen unterschiedlichste AderKonstruktionen und -Grössen aufnehmen können. Es kommen Festadern aber auch Litzen zum Einsatz – von AWG22 bis AWG27. Die Schichtdicken der Goldauflage der Kontakte ist stärker, als es Normen vorschreiben, um die Kontaktsicherheit auch unter extremen Gebrauch zu garantieren. Die Homogenität dieser Goldauflage wird durch spezielle Verfahren, sogenannte DMG Tests, nachgewiesen. M12-Technik als Alternative zum RJ45. Zwar hat sich die RJ45 Technik in weiten Teilen der Industrie durchgesetzt. Trotzdem greift man gern auf Bewährtes zurück. Und das heisst in der Industrie: M12 Steckverbinder – ein anderes Produkt, aber die gleiche Konstellation. Der M12 wurde zwar mit der Variante D-kodiert, Kategorie-5-tauglich und somit fit für die Datentechnik gemacht. Allerdings nur 4-polig, das heisst begrenzt auf 100 Mbit/s.

Nachdem dem Anwender in der Industrie der Widerspruch zwischen Zukunftssicherheit, einfacher Geräteintegration und der selbst auferlegten Limitierung auf 100 Mbit/s mit nur vier Adern im Kabel bewusst wurde und die Alternative in der Verbindungstechnik im Wesentlichen RJ45 hiess, rückte der M12 stärker in den Fokus. Ein Gigabit- oder sogar 10 Gigabit-Ethernet-tauglicher M12 könnte eine aus Anwendersicht wesentliche Produktlücke schliessen und den Weg frei machen im Übergang von profilspezifischer zu Strukturierter Verkabelung. Deshalb wurde der 8-polige M12 X-kodiert mit übertragungstechnischen Eigenschaften der Kategorie 6A konzipiert und entwickelt (Bild 2). Das Steckgesicht wurde in die internationale Normung unter IEC 61076-2-109 aufgenommen und sichert so die breite Verfügbarkeit und die Steckkompatibilität für den Anwender. Heute ist diese Steckverbinderfamilie bereits verfügbar. Mehrere namhafte Firmen haben sich auf ein Steckgesicht geeinigt, was dem Anwender die Auswahl einzelner Produkte von unterschiedlichen Herstellern erlaubt, ohne dass Kompatibilitätsprobleme auftreten. Somit ist eine ganz wesentliche Produktlücke auf

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dem Weg der Strukturierten Verkabelung in die Industrieanwendungen geschlossen worden. Standards treiben die Datennetzwerktechnik voran. Die internationale Standardisierung unterstützt und beschleunigt den Prozess des Zusammenwachsens der Netzwerkwelten, die Produktlücken werden geschlossen und pragmatische Ansätze werden verstärkt verfolgt.

Bild 2: Achtpoliger M12-Stecker für 10-GBit-Ethernet.

12 mm und ist somit nur unwesentlich grösser als der Durchmesser eines leistungsfähigen Installationskabels. Ein so vorbereitetes Kabel-

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ponente in Kabelabschluss und Steckkomponente erlaubt die freie Wahl des Steckgesichts (Bild 4). Letztlich kann also eine einmal mit preLink Abschlussblöcken konfektionierte Leitung mit Steckern oder Buchsenelementen komplettiert werden, in RJ45- oder M12-Ausführung. Das Verkabelungssystem auf Basis Ha-VIS preLink bietet alle Verkabelungskomponenten, die zum Aufbau Strukturierter Verkabelungsanlagen nach ISO/IEC 24702 (Strukturierte Verkabelung in Industriegebäuden) und im Automation Island nach IEC 61918 nötig sind. Dazu gehören neben dem Kabelsortiment auch Verteilerfelder- und Module für den Schaltschrank, Industrie Outlets (IOs), Systemcords und diverse Anschlusskomponenten sowie Zubehör. ■

Der lange Weg zur Durchgängigkeit Genf, Oktober 2006: Die ISO/IEC verabschiedet eine Norm zur Strukturierten Verkabelung im Industriebereich. Darin wird auch das Industrial Outlet (IO) mit dem PushPull RJ45 Steckverbinder als generische Schnittstelle für die Datennetzwerkverkabelung in der Industrie definiert.

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

Was fehlt also noch, um eine durchgängige Kommunikation beziehungsweise die einheitliche Kommunikationsplattform endgültig Wirklichkeit werden zu lassen? Es müssen aus allen Bereichen der Netzwerktechnik die Kompetenzen gebündelt werden und es sind Produkte zu entwickeln, die in allen Verkabelungsbreichen gleichermassen einfach und sicher einzusetzen sind. Deshalb geht Harting den Weg in die Systemverkabelung mit neuen Produkten wie dem Ha-VIS preLink. Das Kernelement dieser Technologie liefert eine völlig neue Installationstechnik für die Erstellung der Verkabelung vor Ort. Dabei wird der Kabelanschluss (vergleichbar mit einer HF-tüchtigen Aderendhülse) aus dem eigentlichen Steckverbinder herausgelöst (Bild 3). Der Vorteil ist eine einfache Konfektionierung vor Ort. Der Kabelabschluss lässt sich einfach und sehr schnell in einem Arbeitsgang aufcrimpen (IDC-Technik). Diese Installationstechnik ist sehr sicher und liefert optimale Übertragungs-Performance geeignet für 10 Gbit/s. Ausserdem ist der Kabelabschluss sehr klein. Der Block misst in der Diagonale rund

segment lässt sich auch einfach in Kabelkanäle oder Kabelführungssysteme einziehen. Somit kann das Ha-VIS preLink System sowohl vor Ort konfektioniert und eingezogen werden oder aber als vorkonfektionierte und geprüfte Verkabelungssegmente auf die Baustelle geliefert und dann eingezogen werden. Das kann besonders dann interessant werden, wenn für die Installation vor Ort zu wenig Fachpersonal zur Verfügung steht. Die Trennung einer Verkabelungskom-

Karlsruhe, Dezember 2008: Die PNO veröffentlicht im Rahmen ihrer Reihe «Profinet und IT» ein White Paper mit Aussagen zu Trends und Lösungsmöglichkeiten zur besseren Integration von Profinet in standardisierte IT Strukturen. Die PNO gibt die Strukturierte Verkabelung für Profinet Anwendungen nach Conformance Class A und B frei. Nürnberg, November 2010: Harting stellt auf der SPS/IPC/Drives ein Konzept zur Migration der Profinet Verkabelung hin zu Gigabit-tauglichen 8-adrigen Verkabelungen vor. Kern des Verkabelungskonzepts auf Basis der Profinet Installationsrichtlinie ist ein neues TP-Datenkabel und die Ha-VIS preLink Verbindungstechnik. Frankfurt, April 2012: Harting und EasyLan präsentieren auf der Light&Building ein durchgängiges Infrastrukturkonzept vom Rechenzentrum bis zur Industriehalle beziehungsweise der Maschine. Diese Verkabelungsphilosophie basiert auf preLink im Kupferbereich und wird durch Glasfaserlösungen ergänzt.

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

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(Bilder: Beckhoff)

Ein schneller Feldbus in Kombination mit einer PC-basierten Steuerung kann den Durchsatz einer Fertigung deutlich erhöhen.

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

Ein Feldbus mit Zukunft

Bereits die erste PC-basierte Steuerung von Beckhoff im Jahr 1986 war High-Performance – 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.

as Lightbus-Funktionsprinzip der Telegrammverarbeitung im Durchlauf, gepaart mit prioritätsgesteuerten, logischen Kommunikationskanälen, führte schon 1989 zu beeindruckenden Leistungswerten: Während über 1000 verteilte I/Os im Millisekundentakt angesprochen wurden, konnten mit dem Lightbus gleichzeitig einige schnelle Antriebsregler alle 100 μs aktualisiert werden.

INFOS Beckhoff Automation AG 8200 Schaffhausen Tel. 052 633 40 40 info@beckhoff.ch www.beckhoff.ch/ethercat

Zukunftssicherheit ist gefragt. Über 20 Jahre nach seiner Entwicklung ist das LightbusSystem immer noch schneller als praktisch alle Feldbusse und auch als die allermeisten Industrial-Ethernet-Varianten, welche die neueste Feldbusgeneration darstellen. Aber auch der Lightbus ist nicht mehr schnell genug, um die Rechenleistung der heutigen PC-CPUs in der Anlagenperipherie vollständig abzubilden. Deshalb hat Beckhoff EtherCAT entwickelt, sozusagen die nächste Lightbus-Generation. Auch EtherCAT nutzt das Prinzip der Verarbeitung im Durchlauf und unterstützt beliebig viele logische Kommunikationskanäle – aber auf einem vierzigmal schnelleren Medium, auf 100 MBit/s

Fast Ethernet. EtherCAT kann zum Beispiel mit 100 Servoachsen alle 100 μs kommunizieren. Allerdings kann auch der schnellste Industrie-PC noch nicht alle 100 μs die Regelalgorithmen dieser Achsanzahl berechnen. Damit hat Beckhoff wieder ein Bussystem entwickelt, das zukunftssicher ist und auf absehbare Zeit keinen Flaschenhals im Steuerungssystem darstellen wird. Das Nadelöhr Feldbus eliminieren. Klassische Feldbusse können der Leistungsfähigkeit von PC-basierten Steuerungen nicht Paroli bieten. Deshalb werden – bei der Wahl eines langsameren Feldbus- oder IndustrialEthernet-Systems – trotz High-Perfor-

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

mance-Steuerung häufig zusätzliche, dezentrale Spezialsteuerungen und -regler zur dezentralen Vorverarbeitung der Daten eingesetzt. Diese müssen separat programmiert und konfiguriert werden. Beispiele hierfür sind spezielle Hydraulik-Controller, integrierte Antriebs-Positioniersteuerungen oder die Mass-Flow-Controller in Halbleiterfertigungsanlagen. Die dadurch bedingte Hardware- und Toolvielfalt treibt die Kosten für Anschaffung, Engineering und Wartung in die Höhe. Verteilte dezentrale Steuerungen mögen in modularen Maschinen ein probates Mittel sein; in vielen Applikationen sind sie schlicht eine aus dem Kommunikationsflaschenhals geborene Notwendigkeit. Mit EtherCAT und TwinCAT können auch sehr schnelle Regelkreise über den Bus geschlossen werden: komplexe Spezialregler und deren proprietäre Programmiertools werden überflüssig und können durch schnelle I/O-Klemmen und einen TwinCAT-Reglerbaustein ersetzt werden. Das ist nicht nur kostengünstiger, sondern öffnet auch die «Black Box» des Spezialreglers: Bei Bedarf kann der Maschinenbauer oder Systemintegrator die Reglersoftware für seine Anwendung optimieren oder gar ganz durch eigene Regelalgorithmen ersetzen, mit denen er sich vom Wettbewerb absetzt. Mit TwinCAT 3 kann er diese auch elegant

mit Matlab/Simulink oder C/C++ entwickeln und online debuggen. Wenn der Feldbus IPCs schrumpfen lässt. Die hohe Leistung von EtherCAT führt nicht nur zu vereinfachten Steuerungsarchitekturen, sondern auch zu vereinfachten Hardwarestrukturen im Industrie-PC selbst: Feldbusschnittstellen – die in vielen Anlagen aus Gründen des Investitionsschutzes und der eleganten Migration zu EtherCAT oder der Konnektivität zu benachbarten Systemen noch erforderlich sind – können als EtherCAT-Klemme ausgeführt und damit dezentral angebunden werden. Die Anzahl der Steckplätze am lokalen PC bestimmt nicht mehr die Bauform und die Erweiterbarkeit des Systems: IPCs werden kompakter, Feldbusleitungen werden kürzer und ermöglichen damit höhere Datenraten – ein weiterer Performancegewinn. Nicht nur Applikationen mit geschlossenen Regelkreisen profitieren von der Kombination aus High-Performance-Steuerung und -Kommunikation: Auch alle Anwendungen mit ereignisabhängiger Steuerung werden beschleunigt. Sehr häufig ist der nächste Arbeitsschritt vom Eintreten eines Ereignisses abhängig: Es geht weiter, sobald das Werkstück eingetroffen ist, der Pneumatikzylinder seine Zielposition erreicht hat, das

Distributed-Clocks: dezentrale, absolute Systemsynchronisation für CPU, I/O und Antriebsgeräte.

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zu montierende Teil tatsächlich im Greifer steckt oder der gewünschte Druck vorhanden ist. Dafür werden Sensoren zyklisch abgefragt, wobei die Reaktionszeit auf das Eintreten des Ereignisses direkt von der Abfragefrequenz und der Kommunikationseffizienz abhängt. Mit einem ultraschnellen Bus wie EtherCAT, schnellen I/O-Baugruppen, TwinCAT und der PC-Steuerung verkürzen sich diese kleinen Wartezeiten signifikant. Eine spürbare Effizienzsteigerung der Anlage, im Vergleich zur herkömmlichen Steuerungstechnik, ist die Folge. Bei einer Montageanlage mit zum Beispiel zwei solcher Ereignisse je Sekunde lassen sich durch die Umstellung von «SPS mit klassischem Feldbus» auf «Software-SPS mit EtherCAT» bereits circa 3 % mehr Durchsatz erreichen. Mehr als nur schnell. Wegen seiner hohen Geschwindigkeit wird EtherCAT häufig auf «High-Performance» reduziert. Das ist aber zu kurz gefasst – so wie auch «PC-based» mit TwinCAT nicht nur ultra-schnell, sondern auch skalierbar, flexibel, hochintegriert, bedienerfreundlich und kostengünstig bedeutet. Viele Anwender setzen EtherCAT ein, obwohl sie die Performance-Vorteile gar nicht benötigen. Für sie zählen die günstigen Kosten, die flexible Topologie ohne aktive Infrastrukturkomponenten, die einfache Konfiguration dank automatischer Adressvergabe, die ausgezeichneten Diagnoseeigenschaften mit Fehlerlokalisierung oder die weltweite Akzeptanz und die grosse Auswahl an EtherCAT-Geräten. Oder aber einfach wegen des Vorteils, dass der EtherCAT-Master ohne Zusatzhardware auskommt; es genügt die Ethernet-Schnittstelle, die auf dem PC ohnehin vorhanden ist. Schon allein dadurch ist EtherCAT der optimale Partner der PC-basierten Steuerungstechnik – und «High-Performance» sind beide Technologien ja ohnehin. ■

PC-based Control: durchgängig Highspeed-Ethernet.

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Highspeed-Modems für Bahnanwendungen Um auch innerhalb von Bahnanwendungen entfernte Teilnehmer breitbandig in ein Netzwerk einzubinden, gibt es die HighspeedModems SHDSL von Phoenix Contact jetzt auch mit der Bahnzulassung EN 50121-4. Die Modems für Ethernet und Profibus besitzen zwei DSLPorts, um Punkt-zuPunkt-Verbindungen, Streckenredundanz, Linien- und Sternstrukturen schnell und einfach in Betrieb zu nehmen. Abhängig von der genutzten Schnittstelle können Datenraten bis zu 30 MBit/s auf bestehenden Kupferleitungen realisiert werden. Bei geringeren Datenraten konnten in der Praxis bereits Strecken

über 20 km überbrückt werden. Die Modems bieten Transparenz im Netzwerk, Diagnosefunktionen, zwei konfigurierbare Alarmausgänge sowie zwei SHDSLPorts pro Gerät. Zudem entfällt die Konfiguration über Dip-Schalter.

Softwarepaket für die Entwicklung von CANopen-Anwendungen Mit dem CANopen Master API bietet Ixxat eine Lösung für die Entwicklung von PC-basierten CANopen-Steuerungs-, -Test- und -Serviceanwendungen unter Microsoft Windows. Die Version 6 des CANopen Master API unterstützt neben den aktiven CAN-Karten von Ixxat nun auch die passiven Karten der neuesten Generation. Es können bis zu 12 CAN-Karten im Parallelbetrieb sowie je nach verwendeter Hardware bis zu 4 CAN-Kanäle pro Karte verwendet werden. Die neuen Funktionen der Version 6 umfassen die Unterstützung der neusten CiASpezifikationen CiA 301 (CANopen Application Layer and Communication Profile) in der Version 4.2 und CiA 305 (CANopen Layer Setting

Services (LSS) and Protocols) in der Version 2.2. Ein wichtiges Feature der neuen CiA- 301-Spezifikation ist die Erweiterung des CANopen-SYNC-Protokolls, die es ermöglicht, temporäre NachrichtenBursts beim synchronen Betrieb grosser CANopen-Netzwerke zu vermeiden. CiA 305 beinhaltet ein erweitertes Such- und Konfigurationsprotokoll (LSS Fastscan), das die dynamische Zuweisung von Node-IDs bei CANopen- LSS-Slave-Geräten vereinfacht.

PHOENIX CONTACT AG | 8317 Tagelswangen | Tel. 052 354 55 55 infoswiss@phoenixcontact.com | www.phoenixcontact.ch

IXXAT Automation GmbH | D-88250 Weingarten | Tel. +49 7 51 / 561 46 - 0 info@ixxat.de | www.ixxat.de

Industrie-Firewall und Router mit Gigabit Switch

Wireless Client für die Industrie

Mit dem FS-Guard erweitert MPL das Spektrum seiner Kommunikationsprodukte. Nach dem robusten Gigabit Firewall und VPN-Router wird im FS-Guard zusätzlich im selben Gehäuse ein Switch eingebaut, womit neben dem Firewall ein VPN-Gateway, ein Router und ein Ethernet-Switch zur Verfügung stehen. Im FS-Guard sind sowohl Kupfer- und /oder Glasfaseranschlüsse integriert. Das System kann ohne Ventilator und bei geschlossenem Gehäuse von –20 bis 60 °C (optional –40 bis 85 °C) betrieben werden. Die Fähigkeit, sowohl Kupfer- als auch SFP-Verbindungen realisieren zu können, ermöglicht es, das Gerät universell einzusetzen. Das Gerät wird von einem 1,2-GHz-ARM-Prozessor ge-

steuert und hat einen 512-GByteFlashspeicher für kundenspezifische Software-Erweiterungen. Zur Unterstützung wird ein Software Development Kit angeboten. Der Guard wird optional auch in IP67Gehäusen, in MIL-Gehäusen oder mit Wand-/Flansch-/19"-Rackmontagevorrichtungen angeboten.

MPI Distribution AG | 5405 Dättwil | Tel. 056 483 34 44 info@mpi.ch | www.mpi.ch

Die AWK-1121 WLAN-Clients sind ideal in Anwendungen, in denen eine Netzwerkverkabelung erschwerend ist oder mit hohen Verkabelungskosten gerechnet werden muss. Die einfache Integration in eine Wireless-LANUmgebung versteht sich von selbst. Die Standard-Modelle sind für den Temperaturbereich 0 bis 60 °C, bzw. die T-Versionen für den erweiterten Bereich –40 bis 75°C ausgelegt und auch für anspruchsvolle Industrieumgebungen stabil genug. Für manche Anwendungen besteht die Möglichkeit, den AWK-1121 wie gewohnt auf die herkömmliche DIN-Schiene zu schnappen oder direkt an die Wand zu montieren. In einem platzsparenden IP30-Gehäuse mit LED-Anzeige macht es die AWK1121-Serie zu einer zuverlässigen, industrietauglichen Wireless-Lösung. Ergänzend gibt es die AWK-1121 PoE für Power over

Ethernet und die AWK-1127, die über eine serielle Schnittstelle verfügt.

OMNI RAY AG | 8600 Dübendorf | Tel. 044 802 28 80 info@omniray.ch | www.omniray.ch

A U TO M A T I O N

Vereinfachte C-Compiler-Linie mit optimaler Code-Grösse Microchip stellt mit den drei Compilern MPLAB XC8, XC16 und XC32 seine vereinfachte CCompiler-Linie vor. Die Compiler arbeiten mit optimaler Verarbeitungsgeschwindigkeit und Code-Grösse und sind für die rund 900 PIC-Mikrocontroller (MCUs) und dsPIC-Digitalsignalcontroller (DSCs) geeignet. Mit ihren drei Optimierungsebenen Free, Standard und Pro zeigen sie sich gerade für 8-, 16- und 32-bitDesigner als vorteilhaft. MPLAB XC unterstützt zudem die Betriebssysteme Linux, Mac OS und Windows. Der Mplab XC komplettiert die Werkzeugreihe kompatibler Compiler und Debugger/Pro-

grammer, die nahtlos innerhalb der universellen, plattformübergreifenden und open-source-fähigen Mplab X Entwicklungsumgebung zusammenarbeiten, um beides zu reduzieren, den Lernprozess und die Investitionen fürs Werkzeug. Die Mplab XC-Compiler sind zudem mit ihrem Vorgänger Mplab IDE kompatibel.

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RFID-Systemplattform mit Profibus-DP Die neue RFID-Auswerteeinheit von ifm electronic ist mit integrierter Profibus-DP-Schnittstelle und Webserver ausgestattet. Die Integration in die übergeordnete Automatisierungs- beziehungsweise Prozessleitstelle erfolgt mithilfe der bereitgestellten Programmierbeispiele. Das Antennenkonzept garantiert einen einfachen Anschluss der LF- und HF-RFIDAntennen an die Auswerteeinheit mittels M12-Steckverbindungen von 0,3 bis 20 m. Wahlweise können die RFID-Antenneneingänge auch für die Ansteuerung von Ausgängen beziehungsweise das Erfassen von Eingangssignalen verwendet werden. Die ifm-Standardbelegung sorgt dafür, dass

nichts aufwendig verdrahtet werden muss. Die angeschlossenen Sensoren/Aktoren werden direkt aus der RFID-Auswerteeinheit versorgt. Das Produktportfolio der Transponder bietet neben LFTranspondern mit bis zu 2 KBit Speichergrösse auch HF-Transponder mit 16 KBit als FRAM-Variante, die unbegrenzt wiederbeschreibbar sind.

Mero Microchip (Schweiz) | 5605 Dottikon | Tel. 056 610 15 01 r.ruetimann@mero.ch | www.mero.ch

ifm electronic ag | 4624 Härkingen | Tel. 0800 88 80 33 info.ch@ifm.com | www.ifm.com/ch

Fluidtechnische Projektierung in Kombination mit 3D-Technologie

Projektierungstool geht online

Eplan Fluid Professional kombiniert fluidtechnische Projektierung mit neuer 3D-Technologie. Einmal im Fluid-Schaltplan platzierte Komponenten wie Ventile oder Zylinder können mit einer einfachen Methode – vergleichbar dem Lego-Prinzip – in 3D zusammengebaut und auf Montageflächen platziert werden. Die Eplan-eTouch-Technologie liefert automatisch erzeugte Anfasspunkte für jedes Bauteil und ermöglicht so den einfachen und schnellen Aufbau von Fluid-Schaltungen. Es werden keine tiefer gehenden 3D-Kenntnisse benötigt, und die 2D-Ableitungen und Fertigungszeichnungen entstehen automatisch als Teil der Dokumentation. Zentrale Neuerung ist

die Integration in den bestehenden Workflow der MechanikKonstruktion. Während das 3DModell in einem beliebigen MCAD-System konstruiert wird, kann dort für die pneumatischen Komponenten und deren zentrale Drucklufteinspeisung ein Bauraum definiert und per Step-Schnittstelle an Eplan Fluid Professional exportiert werden.

EPLAN Software & Service AG | 8105 Regensdorf | Tel. 044 870 99 00 info@eplan.ch | www.eplan.ch

Über die Wago-Website können ab dem 4. Quartal 2012 Reihenklemmenschienen und steckbare Reihenklemmen online projektiert und bestellt werden. Das aus Proserve bekannte Projektierungstool entwickelt Wago zum Smartdesigner der nächsten Generation weiter. Es macht lokale Installationen auf Rechnern oder Laptops über-

flüssig. Die zukünftige Online-Version verfügt über eine intuitive Bedienung. Alle Daten werden zentral auf einem Server bei Wago verwaltet. Somit entfallen die Installation, die kundenbezogene Datenvorhaltung sowie das Aktualisieren der Software, denn dieses erfolgt automatisch. Der neue Smartdesigner enthält Schnittstellen zum Wago-E-Shop, über den Bestellungen ausgelöst werden können. Wie die weiterhin erhältliche CD-Version hat auch dieses Programm Schnittstellen zu allen gängigen CAE-Systemen. Mithilfe dieses Online-Konfigurators können zukünftig auch kundenspezifische Sonderbeschriftungen auf Beschriftungskarten (WMB-InlineMatten) konfiguriert und über die Wago-Website bestellt werden.

WAGO CONTACT SA | 1564 Domdidier | Tel. 026 676 75 00 info.switzerland@wago.com | www.wago.ch

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B A U E L E M E N TE

Schnelle MCUs in 48- und 64-Pin-Gehäusen

Reihenklemmen für die Energietechnik

Für kostensensible Industrie- und Consumer-Applikationen bietet MSC zwölf in 64- oder 48-Pin-Gehäusen untergebrachte High-Performance RX631-Mikrocontroller von Renesas Electronics an. Die mit 256, 384 oder 512 KByte Flashspeicher ausgestatteten MCUs erreichen bei 100 MHz Taktfrequenz eine Rechenleistung von bis zu 165 Dmips. Gleichzeitig bieten sie ein sehr breites Spektrum an Kommunikations-, Timerund Analog-Peripherieblöcken einschliesslich USB 2.0 Full-Speed Kanal (Host, Device und OTG), CAN-Schnittstelle, zwölf A/DWandlerkanälen, einem 10-Bit D/A-Wandler und einer Real-Time Clock. Die in einem 64-Pin-LQFP untergebrachten RX631-Derivate verfügen darüber hinaus über eine Sechskanal-Multifunction-TimerPulse-Unit 2 (MTU2) mit komplementärer 6-Phasen-PWM, eine Sechskanal-Timer-Puls-Unit (TPU),

Phoenix Contact bietet drei Reihenklemmentypen zum Verteilen, Messen und Rangieren von Energie: Die steckbaren Reihenklemmen Combi mit einem Querschnittsbereich bis 10 mm² eignen sich für die Verteilung von Energie und den modularen Schaltanlagenaufbau. Die kompakte Messwandler-Trennklemme PTME ist für Leiterquerschnitte bis 10 mm² ausgelegt. Neu ist auch der Kurzschlussstecker für einen automatisch voreilenden Stromwandler-Kurzschluss. Er sorgt für hohe Sicherheit in Stromwandler-Messkreisen. In Verbindung mit der zugehörigen Grundklemme sind Fehlbedienungen sowie eine Zerstörung der angeschlossenen Stromwandler ausge-

einen Vierkanal-Compare Match Timer (CMT), einen VierkanalTimer (TMR) und zwei WatchdogTimer, zahlreiche serielle Datenkommunikationsschnittstellen, sechs SCIs, zwei SPIs sowie einen I2C-Kanal. Vier DMA-Kanäle und ein Data Transfer Controller vereinfachen die Ausführung von Transfers mit Peripherieelementen und gewährleisten einen effizienten CPU-Einsatz.

schlossen. Signale und Daten von Sensoren in der Energietechnik lassen sich platzsparend mithilfe der neuen steckbaren Mehretagenklemmen PT 2,5 rangieren. Mehrere Brückungsmöglichkeiten und Rangierbereiche bieten dabei grosse Flexibilität. Die Klemmen sind mit der einfachen Push-in-Anschlusstechnik ausgestattet. Sie ermöglicht die Leiterkontaktierung durch Stecken ohne Werkzeug. Zum Lösen des Leiters ist lediglich die Entriegelungstaste zu drücken.

MSC-Gleichmann Schweiz AG | 8604 Volketswil | Tel. 043 355 33 62 volketswil@msc-ge.com | www.msc-ge.com

PHOENIX CONTACT AG | 8317 Tagelswangen | Tel. 052 354 55 55 infoswiss@phoenixcontact.com | www.phoenixcontact.ch

Bluetooth für Mikrocontroller

Energieeffiziente Computer-on-Module

Für Renesas Mikrocontroller der Reihe RX210 bietet der Distributor Glyn und ARS Software eine Bluetooth-Softwarelsung. iAnywhere Blue SDK 3.2 ermöglicht eine Bluetooth 2.1-Funktionalität und ist EDR-kompatibel. iAnywhere Stack wurde in Kooperation von Glyn und ARS Software auf den RX210 angepasst. Ziel ist die Vereinfachung der Entwicklung von Bluetooth Systemen auf Basis der Renesas RX Familie. So ist es jetzt möglich, Geräte einfach und schnell mit hoher Datensicherheit kabellos zu verbinden. Mit dieser Technik können beispielsweise kabellose Sonden für Wasser- und Abgasanalysen ganz einfach realisiert werden. Es ent-

Die COM Express compact Computer-on-Module der COMe-cOH# Serie von Kontron sind speziell für Designs entwickelt, die PCI-Erweiterungen erfordern, und basieren auf den energieeffizienten AMD Embedded G-Series APUs (Accelerated Processing Units). Das kompakte Kontron COMe-cOH2 bietet COM Express Pin-Out Typ 2-basierten SFF-Applikationen eine verbesserte Grafikleistung, neue Möglichkeiten zur parallelen Datenverarbeitung und einen reduzierten Energieverbrauch. Die neuen Module können zudem für Upgrades bestehender Applikationen eingesetzt werden. Video-orientierte Applikationen profitieren von dem integrierten Universal Video Decoder 3.0, der die Wiedergabe von zwei HD Video Streams

steht praktisch kein Portierungsund Integrationsaufwand. Der Stack kann mit dem jeweiligen Profil (SPP, OBEX) als Bibliothek in die eigene Anwendung integriert werden. Es wird nur eine UART-Schnittstelle benötigt. Mitgelieferte Anwendungen im Source Code für das Serial Port Profile und OBEX erleichtern die Integration in das Gesamtsystem.

GLYN Schweiz | 8133 Esslingen | Tel. 044 944 55 00 sales@glyn.ch | www.glyn.ch

(1080 p) bei minimaler Prozessorlast ermöglicht. Und für rechenintensive Applikationen bieten die Module eine beschleunigte Datenverarbeitung über die Grafikeinheit, die mittels OpenCL und Microsoft DirectCompute programmierbar ist.

Kontron AG | D-85386 Eching | Tel. 0049 8165 77-777 sales@kontron.com | www.kontron.de

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Intelligenter Überspannungsschutz mit System Die Produktfamilie Plugtrab PT-IQ von Phoenix Contact bietet erstmalig eine vorausschauende Funktionsüberwachung bei Überspannungsschutzgeräten für Signalschnittstellen. Ein gelbes Statussignal meldet, dass die Leistungsgrenze aufgrund häufiger Überspannungen erreicht ist. Eine kleine Leistungsreserve sorgt dafür, dass der Schutz trotzdem noch wirksam bleibt. Ein Ausfall wird durch ein rotes Signal angezeigt. Über die Fernmeldemöglichkeit kann die Anlage orts- und zeitunabhängig überprüft werden. Das Management einer Leiste mit Schutzgeräten übernimmt der Kontroller. Er ist zugleich Spannungsversorgung und zentrale Auswerteeinheit für alle Statussignale. Das System

lässt sich uneingeschränkt erweitern. Lediglich zur Leistungserhöhung der Spannungsversorgung ist nach jeweils 28 Schutzgeräten ein weiterer Kontroller zu setzen. Das Installationskonzept mit integriertem Tragschienenbus ermöglicht eine schnelle und fehlerfreie Montage. Schon mit Aufrasten eines jeden Moduls sind die Spannungsversorgung und das Statussignal angeschlossen, was den Verdrahtungsaufwand minimiert.

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Individuelle Komponentenlösung Die Standardprodukte von Syslogic lassen sich mit der Systemlösung MySyslogic individuell konfigurieren. Dabei stehen frei kombinierbare Komponenten wie verschiedene Prozessorplattformen und Schnittstellen sowie unterschiedliche Betriebssysteme zur Verfügung. Ausserdem bietet MySyslogic bei den Industrierechnern verschiedene Gehäusetypen und bei den Touch Panels verschiedene Touch-Technologien. Basierend auf einem Standardgerät ist Syslogic dank der hauseigenen Entwicklung und Fer-

tigung in der Lage, innert zweier Wochen ein Testgerät herzustellen, das die vom Kunden gewünschten Funktionen enthält und das zu achtzig Prozent Serienreife gelangt. Während der anschliessenden Testphase profitiert der Kunde wiederum von der Maxime «alles aus einer Hand». Er steht in direktem Kontakt mit den Syslogic Technikern, welche die Testergebnisse analysieren und die Erkenntnisse direkt in die Produktionsdaten für das Seriengerät einfliessen lassen.

Hochintegrierte Drucktransmitter für OEMs

Die bei Keller entwickelte Chip-inOil-Technologie (CiO) setzt den Trend zur Miniaturisierung fort. Bei den Drucktransmitter-Serien 4 bis 9 LC ist der spezielle ASIC zur Signalaufbereitung im gleichen Gehäuse unter Öl und unter Ausschluss von Luft unmittelbar neben dem Drucksensor montiert. Das bringt eine Reihe von Vorteilen: Alle für die Druckmessung

wesentlichen Komponenten sind nicht mehr durch Feuchte und Betauung gefährdet. Während die Verdrahtung im Innern durch kurze, leichte Bonddrähte erfolgt, liefern eingesinterte, druckfeste Glasdurchführungen die Transmitter-Signale nach aussen. Zusammen mit dem Edelstahlgehäuse bilden sie einen Faraday’schen Käfig um das Messsystem und wirken wie Durchführungskondensatoren. Damit ist die CiO-Technologie bis zu Feldstärken von 250 V/m und Frequenzen bis 4 GHz absolut RFI-resistent. Die Drucktransmitter-Serien 4 bis 9 LC bieten zwei Ausgangssignale: einen ratiometrischen, analogen Spannungsausgang und eine digitale Inter-Integrated-CircuitSchnittstelle (I2C).

KELLER AG für Druckmesstechnik | 8404 Winterthur | Tel. 052 235 25 25 marketing@keller-druck.ch | www.keller-druck.com

IR-Technik und Thermokameras Xenics ist ein belgischer Kamerahersteller mit Schwerpunkt in der Infrarottechnik. Die Produkte decken ein breites Spektrum des Infrarotbereiches ab (0,4 μm bis 14,0 μm), das in drei Bereiche aufgeteilt werden kann: den kurzwelligen Infrarotbereich (NIR), mit dem zum Beispiel bei Lebensmittelkontrollen unter Oberflächen geschaut werden kann, den Mittelwellen-Infrarot-Bereich (MWIR), in dem dank der hohen optischen Empfindlichkeit und einem weiten Dynamikbereich zerstörungsfreie Materialprüfungen sowie medizinische und biometrische Anwendungen möglich sind. Die dritte Kategorie ist der langwellige Infrarotbereich, die soge-

nannte Thermografie. Hier können Kameras zur Visualisierung von Temperaturen eingesetzt werden. Sie finden im Unterhalt, der Prävention von Schäden an Anlagen und laufender Inspektion bei Produktionsprozessen Anwendung. Xenics verfügt auch über Zeilenkameras im kurzwelligen Bereich. Mit einer Auflösung von 2048 Pixel und einer Geschwindigkeit von 40 kHz können Details in sehr schneller Folge erfasst werden.

CL-Electronics GmbH | 8107 Buchs | Tel. 044 857 12 00 sales@cl-electronics.com | www.cl-electronics.com

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B A U E L E M E N TE

8-bit-PIC-Microcontroller mit analoger und digitaler Integration

Microchip erweitert seine 8-bitPIC16F(LF)178X-Mikrocontrollerfamilie mit Midrange-Kern von Design West in San José. Sie wird mit analogen und integrierten Kommunikationsperipherien wie Analog-Digital-Konvertern (ADCs) mit 12-bit-Auflösung, Digital-Analog-Konvertern (DACs) mit 8-bitAuflösung, Operationsverstärkern und Hochgeschwindigkeitskomparatoren auf dem Chip ausgestattet. Ein Eusart mit LIN-Unterstüt-

zung sowie SPI- und I2C-Schnittstellen runden das Peripheriespektrum ab. Die MCUs bieten zudem alles, was an fortgeschrittener PWMRegelung und Genauigkeit mittels neuer programmierbarer Switch-ModeController (PSMCs) auf dem Markt ist. Die LF-Versionen der MCUs verfügen zusätzlich über eXtreme Low-Power-Technologie mit einem Arbeitsstrom von 32 μA/MHz und 50 nA im Ruhezustand. Durch ihren geringen Leistungsverbrauch sowie die fortgeschrittene analoge und digitale Integration eignen sich die Mehrzweck-MCUs PIC16F(LF)178X zum Beispiel für LED-Lichtanlagen, Batteriemanagement und digitale Netzteile.

Mero Microchip (Schweiz) | 5605 Dottikon | Tel. 056 610 15 01 r.ruetimann@mero.ch | www.mero.ch

Kombinierte 3D- und 2D-Kamera Mit den 3D-Kameras der Münchner Firma Shape Drive ist es jetzt möglich, 3D-Aufnahmen ohne zeitaufwändige Aufbauten zu realisieren. Weil die Aufnahmen ohne bewegliche Teile wie Vorschübe und Förderbänder gemacht werden können, entfallen auch Systemungenauigkeiten und die mühselige Fehlersuche. So kann eine Punktewolke mit über 2 Millionen Pixeln und einer Genauigkeit von 2 μm in einer Sekunde erstellt werden. Die gemessenen 3D-Daten können zur genauen Vermessung oder für die Umsetzung in einem CAD-Programm verwendet werden. Die Kamera ist in ein kompaktes Metallgehäuse eingebaut. In Ergänzung zum eingebauten Projektor für die Projektion von strukturierten Gittermustern

Steckverbinder für den Leuchtenanschluss Für die konventionelle Installation hat Wago einen Linect-Steckverbinder für den Leuchtenanschluss von aussen entwickelt. Der Steckverbinder 7706229 bietet alle Vorteile eines steckbaren Leuchtenanschlusses. Er wird an die konventionelle Elektroinstallation des Gebäudes angeschlossen und anschliessend von aussen auf die Linect-Leuchte aufgerastet. Dadurch gestaltet sich bei Wartungsarbeiten oder späteren Nutzungsänderungen der Leuchtenwechsel einfach und schnell. Eine Unterbrechung des Stromkreises ist hierbei nicht erforderlich. Der 3-

polige Linect-Steckverbinder ist fehlsteckgeschützt und mit CageClamp-S-Anschlusstechnik ausgestattet. Es können alle Leiterarten (eindrähtig, feindrähtig und mehrdrähtig) mit einem Anschlussquerschnitt bis 2,5 mm² angeschlossen werden. Der maximale Nennstrom beträgt 24 A.

WAGO CONTACT SA | 1564 Domdidier | Tel. 026 676 75 00 info.switzerland@wago.com | www.wago.ch

Spezielle Adapter für Serienprogrammierungen Die MSC Vertriebs GmbH bietet nun die vollautomatische Programmierung der Lattice MACH XO2Bausteinfamilie an. Als einer der führenden europäischen Programmierdienstleister im Bereich CPLDs/FPGAs hat die MSC spezielle Adapter für ihre Vollautomaten entwickeln lassen. Damit können pro Tag mehr als 10000 Lattice MACH XO2-Bausteine in den Gehäusetypen TQFP100, TQFP144 und BGA132 automatisch per Tray oder Gurt zugeführt,

programmiert, per Laser markiert und neu verpackt werden. Dank der kameragestützten Pick-andPlace-Technik und der Verwendung modernster Programmierautomaten entfällt das Risiko von mechanischen Beschädigungen, beziehungsweise Koplanaritätsfehlern. In der Firmenzentrale in Stutensee werden täglich bis zu 100000 Mikrocontroller, Speicherbausteine und FPGAs/CPLDs über die Programmierautomaten kundenspezifisch beschrieben.

MSC-Gleichmann Schweiz AG | 8604 Volketswil | Tel. 043 355 33 62 volketswil@msc-ge.com | www.msc-ge.com

Katalog rund um die Stromversorgung auf dem Prüfling können auch 2D-Bilder mit einer Auflösung von bis zu 2 Megapixeln im gleichen Prozess wie die 3D-Aufnahmen gemacht werden. Ein RGB LED ermöglicht sogar Farbaufnahmen. Das erspart den zusätzlichen Einsatz einer Flächenkamera. Eine GigE-Schnittstelle ist für den Transport sowie für die Kommunikation zuständig. In einem Stecker sind die Leitungen für die Speisung und die I/O untergebracht.

CL-Electronics GmbH | 8107 Buchs | Tel. 044 857 12 00 sales@cl-electronics.com | www.cl-electronics.com

Der neue Mean-Well-Katalog April 2012 enthält Schaltnetzteile und DC/ DC-Wandler in verschiedensten Ausführungen für den Leistungsbereich von 5 bis 6000 Watt. Mit neuen Produkten in den Bereichen externe Adapter, Hutschienen- und Einbaunetzteile wird das Sortiment erneut stark erweitert. Neu sind die LED-Netzteile in einem separaten Katalog aufge-

führt. Der Katalog kann direkt bei der Simpex Electronic AG angefordert oder von der Homepage www.simpex.ch heruntergeladen werden.

Simpex Electronic AG | 8622 Wetzikon | Tel. 044 931 10 30 contact@simpex.ch | www.simpex.ch

B A U E L E M E N TE

LED-Platinen aneinanderreihen

Mit den neuen Verbindungselementen für die SMD-Leiterplattenklemmen der Serie 2060 lassen sich Leiterplatten mit geringem Aufwand verbinden. LED-Module können klassisch verdrahtet oder einfach mit dem neu entwickelten Verbindungselement aneinandergereiht werden. Somit lassen sich mehrere LED-Module problemlos zu einem LED-Strang verbinden. Die neuen Verbindungselemente

sind für alle Klemmen der Serie 2060 einsetzbar. Eine besondere Variante der Serie 2060 ist die neue 2-polige Klemme im Rastermass 8 mm. Diese spezielle Klemme ermöglicht Anwendungen mit höheren Bemessungsspannungen bis zu 630 V/6 kV/2 (Überspannungskategorie III). Betätigungsdrücker vereinfachen das Anschliessen der Leitungen und die geringe Bauhöhe von nur 4,5 mm ist auf LED- aber auch Industrieanwendungen abgestimmt. Die Klemmen der Serie 2060 gibt es als 1-, 2- und 3-polige Ausführung. Da sie sich polverlustfrei aneinanderreihen lassen, können mit diesen Klemmen alle Polzahlen umgesetzt werden.

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PushPull-Kupplungsgehäuse

Die PushPull-Kupplungsgehäuse von Harting ermöglichen die flexible Verkabelung zur Übertragung von Energie, Daten und Signalen in Schutzart IP65/67. Kupplungsgehäuse bieten entscheidende Vorteile bei der Installation von Schaltschränken, im Maschinenund Anlagenbau. Selten können bereits während der Planungsphase einer Anlage konkrete Kabellängen detailliert geplant werden. Abhilfe schaffen in diesem Fall bei

der Installation feldkonfektionierbare Steckverbinder. Trotzdem besteht in diesem Umfeld weiterhin der Wunsch nach konfektionierten Systemkabeln. Hier schaffen die Harting-Kupplungsgehäuse Abhilfe: Sie ermöglichen die Verwendung von vorkonfektionierten und geprüften Systemkabeln und eine flexible Verkabelung und Verlängerung von Kabelstrecken vor Ort. Reicht ein vorhandenes Systemkabel zur Anlagenverkabelung nicht aus, wird zusätzlich ein passendes Verlängerungskabel verwendet, um die Anlagenverkabelung bedarfsgerecht abzuschliessen.

HARTING AG | 8604 Volketswil | Tel. 044 908 20 60 ch@HARTING.com | www.HARTING.ch

WAGO CONTACT SA | 1564 Domdidier | Tel. 026 676 75 00 info.switzerland@wago.com | www.wago.ch

Weiterentwicklung von Embedded Systemen RS Components bietet eine neue Familie von «DesignSpark Synergy Boards» an. Die Boards sind ein weiteres Ergebnis der Zusammenarbeit mit ARM für die Entwicklung von Embedded Anwendungen, die auf mbed Microcontrollerboards basieren. Die ersten drei neuen Mitglieder der DesignSpark Synergy-Familie sind das AnimatronicLab- (Bild), das Audiocodec- und das Displayboard. Besonders nützlich für das Experimentieren mit Applikationen aus der Animatronik ist das AnimatronicLab-Board. Es bietet für die Arbeit mit dem mbed Modul ein breites Spektrum an Möglichkeiten. Via I2S, I2C, SPI, Ethernet und USB-Anschlüsse kann schnell auf die Peripherie zugegriffen werden. Hauptsächlich für die schnelle Herstellung von Prototypen geschaf-

fen, setzt diese funktionelle Plattform Standards für viele Anwendungen. Das Einfügen von praktischen Messpunkten für Tastköpfe, Oszilloskope oder Protokollanalysatoren eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich Visualisierung von Messgrössen. Der Halbbrückentreiber ermöglicht die einfache Ansteuerung von Schrittmotoren, Stellgliedern oder LEDs. Ausserdem kann das Audiocodec-Board für qualitativ hochwertige Audiosignale via I2S angeschlossen werden.

RS Components GmbH | 8820 Wädenswil | Tel. 044 283 61 90 vertrieb@rsonline.ch | www.rsonline.ch

Codeleser-Standard für Tracking & Tracing Für den Codeleser Lector 620 sind folgende Varianten verfügbar: Die Basisvariante «Eco», «Standard» als Gerät für die schnelle Umsetzung universeller Anwendungen, «High Speed» für Hochgeschwindigkeitslösungen sowie «DPM» für direkt angebrachte Kennzeichnungen. Das Metallgehäuse in Schutzart IP65 – optional IP67 – ist um bis zu zwei Drittel kleiner als bei den meisten 2D-Codelesern. Das Lesefeld von 43x67 mm² bietet eine Schärfentiefe von 50 mm bei einem Leseabstand von 100 mm. Als Highlight bietet die Baureihe Lector 620 eine Echtzeit-Decodierung aller mit einer Frequenz von 60 Hz aufgenommenen Bilder. Dies verbessert die Decodierungsleistung und damit das rechtzeitige Erkennen und Beseitigen von Leseproblemen. Die Bedienung der Codeleser ist intuitiv. Dafür sorgen neben der LaserSICK AG | 6370 Stans | Tel. 041 619 29 39 contact@sick.ch | www.sick.ch

Ausrichthilfe auch die Parametrierung per Knopfdruck und LED-Anzeige am Gerät. Es können zudem unterschiedliche Benutzerebenen auf der Bedienoberfläche eingerichtet werden. Die IT-Integrationsmöglichkeiten sind Ethernet (TCP/IP), FTP, EtherNet/IP, PROFINET, CAN, RS 232/422/485, USB, digitale I/Os.

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MESSEN UND PRÜFEN

Messung der Wasseraktivität mit USB-Messkopf Wasseraktivität in verderblichen Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten beeinflusst deren Haltbarkeit und Lagerfähigkeit erheblich. Rotronic bietet eine komplette Palette von Produkten zur Messung der Wasseraktivität an. Die neueste Entwicklung aus dem Hause Rotronic ist der USB-Messkopf, der via USBSchnittstelle direkt an den PC angeschlossen werden kann. Er eignet sich für eine Multi-Stations-Anwendung, denn es sind bis zu 64 Messköpfe anschliessbar. Der Einsatzbereich beträgt –40 bis 85 °C bzw. 0 bis 100 % rF. Das High-End-Laborgerät HygroLab C1 mit bis zu vier Messköpfen eignet sich zur Messung der Wasseraktivität in Käse, Fleisch, Tabak,

Futtermitteln und Baustoffen. Mit seiner Ethernet- oder USB-Schnittstelle ist das Tischgerät netzwerktauglich, die AW-Quick- Funktion liefert innerhalb von fünf Minuten zuverlässige Messwerte, und die mitgelieferte validierte HW4-Software garantiert komplette Programmier- und Datenerfassungsmöglichkeiten.

Per App auf Messdaten zugreifen

National Instruments stellt mit NI Labview und NI-Hardware kompatible Apps für iPhone, iPad und Android-Geräte vor. Damit bietet das Unternehmen eine Möglichkeit, aktuelle mobile Technologie in Ingenieur-Anwendungen zu nutzen. Durch die Kombination der Portabilität, Bedienfreundlichkeit, kürzeren Entwicklungszeit und längeren Akkulebensdauer von mobilen Geräten mit der Leistungsfähigkeit von Labview kann

effizienter auf Messdaten von Datenerfassungs- und Embedded-Überwachungssystemen zugegriffen werden. Das Data Dashboard for Labview und das Data Dashboard Mobile for Labview können Labview-PCoder -Embedded-Messungen auf iPad, iPhone und Android-Geräten unter Zuhilfenahme von Diagrammen, Anzeigeinstrumenten, Text-Anzeigeelementen und LEDs darstellen, verteilte Messungen von mit Labview programmierbaren Geräten darstellen, zum Beispiel mit der NI CompactRIO-Plattform, und ohne Programmieraufwand für Apps oder Webseiten eine Verbindung zu Netzwerk-Umgebungsvariablen oder Daten von Webdiensten herstellen.

ROTRONIC AG | 8303 Bassersdorf | Tel. 044 838 12 12 inm@rotronic.ch | www.rotronic.ch

National Instruments | 5408 Ennetbaden | Tel. 056 200 51 51 ni.switzerland@ni.com | www.ni.com/switzerland

Ethernet E/A-Module mit PoE

Echtzeit-Oszilloskop mit 63 GHz Bandbreite

Spectra bietet alle Ethernet E/A-Module der ET7000-Serie unter der Produktbezeichnung PET7000 mit Power over Ethernet (PoE) Stromversorgung an. Ein lokales Netzteil am Installationsort des E/A-Moduls ist nicht erforderlich. Bei den PET-7000 handelt es sich um kompakte E/A-Module, die mit unterschiedlichen Kombinationen an digitalen und analogen Ein-/Ausgabekanälen ausgestattet sind. Sensoren wie Thermoelemente, Widerstandsthermometer und Dehnmessstreifen können ohne externe Vorverstärker direkt an die Module angeschlossen werden. Die notwendige Signalkonditionierung, bzw. bei Thermoelementen die hier erforderliche Klemmstellenkompensation, ist bereits in den Modulen integriert, und die Module verfügen über hochverstärkende Messver-

Die Scope-Serie Infiniium 90000Q von Agilent Technologies verfügt über eine branchenführende Echtzeit-Bandbreite von 63 GHz auf zwei Kanälen und 33 GHz auf vier Kanälen. Die neue Produktfamilie umfasst zehn VierkanalModelle mit Bandbreiten von 20 bis 63 GHz; bei allen Modellen ist die Bandbreite nachträglich erweiterbar. Auch in Eigenrauschen und Jitter (75 fs) sind diese Oszilloskope führend. Die Scope-Serie profitiert einerseits von speziellen ICs und von Multichip-Modulen und andererseits von einer exklusiven neuen Schaltungsarchitektur mit dem Namen «RealEdge». Mehrere Oszilloskope der Familie Q können mithilfe einer speziellen Software in einem System mit 40 oder mehr Kanälen miteinander verbunden werden. Die neue Bandbrei-

stärker. Die digitalen Ein-/Ausgabekanäle sind als TTL, isolierte E/As, Power Relais oder als Photo MOS Relais ausgeführt. Die Konfiguration der Module erfolgt mit einem Browser. Die Module unterstützen das Modbus TCP/IP-Protokoll. Die PET-7000-Module können entweder über das Ethernet-Kabel oder über ein externes Netzteil mit 12 bis 48 VDC versorgt werden. Im letzteren Falle erfolgt der Anschluss der Stromversorgung an einem Schraubklemmenblock.

Spectra (Schweiz) AG | 8132 Egg | Tel. 043 277 10 50 info@spectra.ch | www.spectra.ch

tengrenze ermöglicht Messungen an Elektroniksystemen, die auf die Anforderungen künftiger Standards zugeschnitten sind. Möglich sind zum Beispiel die direkte Digitalisierung von M-Band-Signalen (60 bis 100 GHz) und die direkte Messung von sehr variablen Spannungshüben in Anwendungen, die breitbandige Messungen erfordern.

Computer Controls | AG, 8112 Otelfingen | Tel. 044 308 66 66 info@ccontrols.ch | www.ccontrols.ch

I N D U S TR I E B E D A R F

Beschriftung von Klemmen, Leitern und Geräten

Mit dem Bluemark Cled von Phoenix Contact ist die Beschriftung standardisierter UniCard-Materialien zur Klemmen-, Leiter- und Gerätekennzeichnung so einfach wie ein Papierausdruck. UV-Technologie garantiert einen mit bis zu 10000 Schildern/Stunde schnellen und umweltfreundlichen Druckprozess. Das lösungsmittelfreie Beschriftungsfluid macht den Bluemark Reinraum geeignet und die Beschriftung extrem kratz- und

wischfest. Das umfangreiche Programm an UniCard-Materialien gibt es in verschiedenen Varianten, Farben und Grössen für alle Applikationen der Klemmen-, Leiter- und Gerätemarkierung. Der Bluemark Cled ist Bestandteil des Marking System von Phoenix Contact. Die Beschriftungsdaten erhält der Drucker über die zentrale Planungs- und Markierungssoftware Clip Project direkt aus dem CAE-System.

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Wärmeleitkleber für poröse und glatte Flächen Zur sicheren und wärmetechnischen Verklebung von elektronischen Bauelementen oder mechanischen Komponenten bietet Fischer Elektronik ab sofort einen neuen Wärmeleitkleber mit der Artikelbezeichnung WLK DK an. Es handelt sich um einen mit Aluminiumoxid gefüllten, temperaturbeständigen, schlagzähen, lösemittelfreien und thermisch leitfähigen Zweikomponentenklebstoff auf Epoxidbasis mit kurzer Aushärtungszeit. Der Wärmeleitkleber klebt poröse sowie nicht poröse Oberflächen von Metallen, Glas, keramischen Stoffen und fast allen Kunststoffen. Die Vermi-

schung (1:1) von Härter und Binder erfolgt durch ein statisches Mischrohr mit Luer-Lock-System. Der Wärmeleitkleber ist standardmässig als 4-ml- und 10-ml-Spritze sowie als 50-ml-Kartusche erhältlich. Weitere Gebindegrössen und -arten werden nach kundenspezifischen Vorgaben realisiert.

Astrel AG | 8808 Pfäffikon SZ | Tel. 055 415 66 15 astrel@swissonline.ch | www.astrel.ch

PHOENIX CONTACT AG | 8317 Tagelswangen | Tel. 052 354 55 55 infoswiss@phoenixcontact.com | www.phoenixcontact.ch

Embedded ist, wenn es funktioniert. Agilent Cary 630 – das kleinste FTIR Spektrometer der Welt. Tragbar, robust, flexibel einsetzbar Transmissionsmessung ohne Küvette Einfachste Bedienung Zubehör (ATR / DRIFT usw.) Gewerbestr.18, CH-4105 Biel-Benken Tel. 061 726 65 55, Fax 061 726 65 50 www.portmann-instruments.ch

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

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

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L I E F E R A N TE N V E R Z E I C H N I S

Antriebe/Fluidik

Elektronikfertigung Avnet EMG AG · Gaswerkstr. 32 · CH-4900 Langenthal langenthal@silica.com langenthal@avnet-memec.eu

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Antriebstechnik

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Rotkreuz Biel Montreux Volketswil

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Bildverarbeitung

Iftest AG, CH-5430 Wettingen Tel. 056 437 37 37 info@iftest.ch, www.iftest.ch Systempartner für innovative Industrie- und Medizin-Elektronik

Hydraulik Aahusweg 8, Fänn 6403 Küssnacht

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Industrie-PCs Postfach, CH-8603 Schwerzenbach, Tel. 044 908 13 60 www.fabrimex-systems.ch, kontakt@fabrimex-systems.ch Mattenweg 1, 3855 Brienz, Telefon +41 33 951 31 31, Fax +41 33 951 34 55, www.emwb.ch, info@emwb.ch

8618 Oetwil am See Tel. 044 887 69 89

Postfach, CH-8603 Schwerzenbach, Tel. 044 908 13 60 www.fabrimex-systems.ch, kontakt@fabrimex-systems.ch

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Automation Hermtech AG Tel. 033 823 22 77 Fax 033 823 25 67 info@hermtech.ch www.hermtech.ch

Eichenstrasse 2 Tel. +41 55 415 90 90 CH-8808 Pfäffikon SZ Fax. +41 55 415 90 91 info@stemmer-imaging.ch www.stemmer-imaging.ch

Entwicklung · Schema · Layout · Disposition Materialbeschaffung · Bewirtschaftung Print · Baugruppen · Steuerungsbau Prüfung · Elektrifizierung · Inbetriebnahme

Kabel

kompetent · erfahren · effizient

Dienstleistungen Bauteile und Distribution

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

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

www.heiniger-ag.ch Heiniger Kabel AG, 3098 Köniz

Elektronikfertigung Systembau Kabelkonfektion

Messen + Prüfen

www.hadimec.com Distribution is today. Tomorrow is EBV!

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OPTO LOGIC TECHNOLOGY SA Rte de Vevey 105, CH-1618 Châtel-St-Denis Tel. +41/21/948 20 80, Fax +41/21/948 20 88 info@optologic.ch, www.optologic.ch

LCD Displays, TFT Displays, Touch Panels, Thermal printers, Impact printers, Kiosk printers, TFT Monitors, Panel PC’s.

Hermtech AG Tel. 033 823 22 77 Fax 033 823 25 67 info@hermtech.ch www.hermtech.ch Entwicklung · Schema · Layout · Disposition Materialbeschaffung · Bewirtschaftung Print · Baugruppen · Steuerungsbau Prüfung · Elektrifizierung · Inbetriebnahme kompetent · erfahren · effizient

Sensoren

L I E F E R A N TE N V E R Z E I C H N I S

Stecker 3M (Schweiz) AG Tel. 044 724 93 52 Eggstrasse 93 Fax 044 724 94 40 8803 RĂźschlikon www.3m.com/interconnects

USV â&#x20AC;&#x201C; Unterbrechungsfreie Stromversorgung CTA Energy Systems AG 3110 MĂźnsingen Tel. 031 720 15 50 www.usv.ch usv@cta.ch

usv.ch

!" "

Beratung, Planung, Verkauf & Service Newave Energy AG 5432 Neuenhof, Tel. 056 416 01 01 2504 Biel, Tel. 032 366 60 30 www.newavenergy.ch info@newavenergy.ch

WerkstoffprĂźfmaschinen

WickelgĂźter

B BACHMANN E Werner Weberstrasse 9 8630 RĂźti www.bachelag.ch

ELEKTRONIK AG Tel. 055 240 40 87 Fax 055 240 42 27 info@bachelag.ch

Hier kĂśnnte Ihr Eintrag erscheinen! Gerne berate ich Sie: Susanna Franzoni MEGALINK Fliederweg 460 CH-5053 Staffelbach

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5.12 megalink

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IMPRESSUM

Impressum

Firmen in dieser Ausgabe ABB Schweiz AG

31, 50

Megalink - Elektronik + Automation ISSN 1662-9558 19. Jahrgang «Megalink» 28. Jahrgang «EC Woche» 33. Jahrgang «Precision» 51. Jahrgang «Elektroniker» www.megalink.ch Total verkaufte Auflage: 2310 Ex., Total Zielversand/Gratis: 5610 Ex.

Alfred Imhof AG

Kontakt Alle Mitarbeiter erreichen Sie unter vorname.name@azmedien.ch

Baumer Electric AG

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

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

Herausgeberin AZ Fachverlage AG, Neumattstrasse 1, 5001 Aarau Tel. +41 (0)58 200 56 50, Fax +41 (0)58 200 56 51

BERNEXPO AG

National Instruments Switzerland

Geschäftsführer Dietrich Berg

Bosch Rexroth Schweiz AG

Leiterin Zeitschriften Ratna Irzan

Comax Industrielle Signaltechnik AG

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Computer Controls AG

PostLogistics AG

ebm-papst AG

PowerParts AG

EBV Elektronik GmbH & Co. KG

Profibus Schweiz AG

Electrosuisse SEV

Rockwell Automation AG

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

Astrel AG

64, 77

B&R Industrie-Automation AG

Bachmann electronic GmbH

5 8, 14

13, 17

BIBUS AG

64 8

CL-Electronics GmbH

73, 74

Linktronix AG

MPI Distribution AG

Omni Ray AG

PHOENIX CONTACT AG

8, 13

Sick AG

FlowCAD Schweiz AG

2, 59

SIGMATEK Schweiz AG

GLYN GmbH & Co. KG

ETH Zürich Fabrimex Systems AG

Harting AG HSR Hochschule für Technik ifm electronic ag

Leiter Lesermarkt/Online Valentin Kälin

Schmid Elektronik AG

6, 9, 68, 75

igus Schweiz GmbH

5 53 12, 41, 48 57 61, 76 7, 11, 75 22

Schweizerische Mobiliar

10, 11 75 5

Simpex Electronic AG

Sotronik GmbH

Spectra (Schweiz) AG

22, 33, 76

Stemmer Imaging AG

10, 59

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

Aboverwaltung abo@megalink.ch, Tel. +41 (0)58 200 55 64

ILEE AG

Syslogic Group

ineltro AG

Trikora AG

Preise Abonnementspreis Fr. 84.–, Ausland Fr. 85.– plus Postgebühren

IngCH Engineers Shape our Future IXXAT Automation GmbH

WAGO CONTACT SA

Layout/Produktion Ursula Urech

KELLER AG für Druckmesstechnik

Zühlke Engineering AG

Druck Vogt-Schild Druck AG, 4552 Derendingen Ein Produkt der

Vorschau

Verleger: Peter Wanner CEO: Christoph Bauer www.azmedien.ch

erscheint am 27.06.12

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, AZ Zeitungen AG, Basellandschaftliche Zeitung AG, Media Factory AG, Mittelland Zeitungsdruck AG, Solothurner Zeitung AG , Radio 32 AG, Vogt-Schild Druck AG, Vogt-Schild Vertriebs GmbH, Weiss Medien AG

3, 5, 70, 72, 73, 77

Rotronic AG RS Components GmbH

Roschi Rohde & Schwarz AG

US4, 76 64, 70

Parkem AG

FAULHABER MINIMOTOR SA

EPLAN Software & Service AG

71, 74

Messe München GmbH

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

22, 56

11, 14, 62, 63

Mero Microchip (Schweiz)

Elektromotorenwerk Brienz AG Enclustra GmbH

maxon motor ag

Copyright Mit der Annahme von Manuskripten durch die Redaktion und der Autor-Honorierung durch den Verlag erwirbt der Verlag das Copyright und insbesondere alle Rechte zur Übersetzung und Veröffentlichung der entsprechenden Beiträge in anderen verlagseigenen Zeitschriften sowie zur Herausgabe von Sonderdrucken. Für unverlangt eingesandte Text- und Bildunterlagen übernimmt die Redaktion keine Gewähr. Produkte und Highlights sind kostenpflichtig. Nachdruck, auch auszugsweise, nicht gestattet.

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

Kontron Embedded Computers GmbH 10, 18, 22, 72

20, 29, 73 12

Verband SCHWEIZER MEDIEN

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US1, 23, 71, 74, 75 6

Megalink 6/7-12

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

1. RECHTEN DAUMEN AUFSETZEN 2. TEXT LESEN 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 dem Weinkeller geholt. Ich öffne und dekantiere sie ganz ruhig. Ohne Stress. Ich serviere den Wein wie es sich gehört. Der Herr degustiert zuerst. Sein wohlwollendes Nicken und Gemurmel deute ich als Zeichen der Zustimmung. Danach serviere ich den edlen Tropfen behutsam in das Glas der Dame. Im selben Augenblic k erspä he ic h im Hi n terg run de ine

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Pl ötz lich durchdringt ein Schrei die angenehme Ruhe im Saal. Erschrocken schaue ich wieder an den Tisch des Ehepaars. Die Frau am Tisch schäumt vor Wut. 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.

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

RF- und MikrowellenMesstechnik 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.

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WIRELESS-TECHNOLOGIEN National Instruments unterstützt zahlreiche Wireless-Standards, darunter: LTE 802.11a/b/g/n/ac WCDMA/HSPA/HSPA+

GSM/EDGE CDMA2000/EV-DO Bluetooth