Fachartikel
FACHARTIKEL
Prototyp eines digitalen Gewächshauses
Vertical Farming ist ein vielversprechender Ansatz, um mit geringem Wasser- und Flächeneinsatz zur Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung beizutragen. Mit einem IoT-vernetzten Prototyp wird die Technik demonstriert, mit der Beleuchtung, Bewässerung, Düngung und Klimatisierung für höchste Erträge und beste Qualität optimiert werden.
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Whitepaper: Einführung in die thermische Alterung bei verpressten Speicherinduktivitäten
In diesem White Paper werden die Probleme erörtert, die auftreten, wenn Induktivitäten für längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt sind, mit speziellem Fokus auf verpressten HochstromSpeicherdrosseln und auf der Notwendigkeit, Wärmealterungseffekte bei der Auswahl der Induktivitäten zu berücksichtigen.
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Cybersichere Komponenten als erster Schritt zu cybersicheren Fahrzeugen
Mit dem Übergang zum teilautonomen Fahren wird Cybersicherheit zu einem immer brisanteren Thema für die Fahrzeughersteller/OEMs. Es ist offensichtlich, warum Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden müssen, damit niemand anderes als der Fahrer (oder das Pilotsystem, das ihn unter bestimmten und begrenzten Bedingungen ersetzt) die Kontrolle des Fahrzeugs übernehmen kann.
FACHARTIKEL
Stromsparende Bildsensoren für moderne Bildverarbeitungssysteme
Der Stromverbrauch stellt Bildverarbeitungssysteme vor verschiedene Herausforderungen, und die Art und Weise, wie Bildsensoren diese mit innovativen Methoden angehen und gleichzeitig eine hohe Leistungsfähigkeit liefern, kann ein Unterscheidungsmerkmal für das Bildverarbeitungssystem sein.
FACHARTIKEL
Einstiegshürden für GaN fallen
GaN bietet aus vielen Gründen Vorteile in Anwendungen. So gibt es keinen Sperrverzögerungsstrom, was einfachere Architekturen ermöglicht. Weitere Vorteile sind: Die Fähigkeit von GaN, bei einer höheren Frequenz als Silizium zu arbeiten, was den Einsatz kleinerer passiver Bauelemente ermöglicht. Der deutlich geringere spezifische Einschaltwiderstand macht GaN-Bauelemente kleiner, und die 10-mal bessere Leistungszahl/Güte (Ron x Qg) führt zu viel besseren Wirkungsgraden. Dies führt zu einer…
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HMIs als Edge-Gateways
HMI-Geräte (Human Machine Interface, Mensch-Maschine-Schnittstelle) werden oft lediglich als lokale Endpunkte für Daten betrachtet, die entweder von anderen Geräten stammen oder dort generiert werden. Diese Sichtweise übersieht jedoch eine wichtige Möglichkeit zur Vereinfachung des gesamten Systemdesigns, nämlich den Einsatz des HMI-Geräts als eigenständiges, intelligentes Edge-Gateway. Diese Herangehensweise kann die Systemarchitektur vereinfachen und die Betriebseffizienz steigern.
FACHARTIKEL
Den richtigen Beschleunigungssensor für vorausschauende Wartung wählen
Die Ausgaben für die Wartung von Maschinen und Anlagen, ob präventiv oder korrektiv, machen in der Regel einen erheblichen Teil der gesamten Produktionskosten aus. Bei Geräten und Anlagenteilen, die über das industrielle Internet der Dinge (IIoT) vernetzt sind, lässt sich deren Gesundheitszustand kontinuierlich überwachen und eine vorausschauende Wartung durchführen. Dadurch können Unternehmen Maschinenausfälle vermeiden und betriebliche Einsparungen erzielen.
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Whitepaper: Qualifizierung der C-Standardbibliothek für sicherheitskritische Anwendungen nach ISO 26262
Softwarelösungen spielen in sicherheitskritischen und sicherheitsrelevanten Anwendungen eine immer wichtigere Rolle. Fehlfunktionen der Software stellen daher eine echte Gefahr für Verletzungen, den Verlust von Menschenleben, Betriebsunterbrechungen oder Umweltschäden dar. Es gibt allgemein anerkannte Standards, anhand derer Softwareentwickler die Softwaresicherheit zertifizieren können. Im Automotive-Bereich ist dies die ISO 26262 (Straßenfahrzeuge – Funktionale Sicherheit).
DESIGNCORNER
Whitepaper: Exakte Bestimmung von Spulenverlusten mit REDEXPERT
Kernverluste wurden anfangs mit der Steinmetzgleichung und seit einiger Zeit mit deren Erweiterungen berechnet. Diese Gleichungen erlauben allerdings nur für bestimmte Bedingungen oder Materialien eine zuverlässige Abschätzung der Verluste. Aus diesem Grund wurde von Würth Elektronik eiSos ein neues Modell nach aktuellem Stand der Technik entwickelt, mit dem sich Kernverluste effektiv und genau ermitteln lassen. Dieses Modell wurde in das Würth-Entwicklungswerkzeug REDEXPERT implementiert.
DESIGNCORNER
Entwicklung eines Instrumentenverstärkers für hochgenaue Signalketten mit großer Bandbreite
Der Beitrag beschreibt Aspekte bei der Entwicklung eines diskret aufgebauten PGIA mit großer Bandbreite, der aus dem Verstärker ADA4898-1, dem Multiplexer ADG1209 und dem Widerstandsnetzwerk LT5400 besteht. Veranschaulicht werden die hochgenauen Messungen an massebezogenen/differentiellen Signale im Bereich von zehn Millivolt bis unter 10 Volt.
DESIGNCORNER
Wie bidirektionale GaN-Schalter das Power Management verändern
GaN-auf-Si-Bauelemente haben die Entwicklung von BiGaN ermöglicht. Damit lassen sich die Schaltkreise in Smartphones verbessern, die mit mehreren Stromquellen betrieben werden. Hinzu kommen High-Side-Lastschalter, Überspannungsschutz an USB-Anschlüssen und ähnliche Anwendungen.
DESIGNCORNER
USB-Typ-C-Anschlüsse vor ESD und Übertemperatur schützen
Der USB-Anschluss dient bei den meisten Geräten auch als Schnellladeanschluss. Daher ist es wichtig, einen robusten Schutz gegen elektrostatische Entladungen (ESD) und Überhitzung einzubauen.
DESIGNCORNER
High-Performance-Treiber für Motorsteuerungen
Bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC) bieten viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Motoren. Die Entwicklung leistungsfähiger Magnete hat die Herstellung von BLDC-Motoren ermöglicht, die die gleiche Leistung wie Bürstenmotoren bieten, aber eine geringere Baugröße ermöglichen. Durch die Motorsteuerung lässt sich die Effizienz bereits in der Designphase optimieren. Das Verständnis der Steuerungsanforderungen jedes Motortyps und der am besten geeigneten Bauart für eine bestimmte Anwendung kann dazu…
DESIGNCORNER
Netzteile mit Totem-Pole-Leistungsfaktorkorrektur
Verluste in einem Eingangsbrückengleichrichter sind ein Hindernis, um den besten Wirkungsgrad in AC/DC-Netzteilen zu erzielen. Brückenlose Totem-Pole-Netzteile mit Leistungsfaktorkorrektur (PFC; Power Factor Correction) sind eine elegante Lösung, die den verlustbehafteten Brückengleichrichter sowie den PFC-FET und die Boost-Diode durch vier aktive Schaltbauelemente ersetzen. Die Topologie muss jedoch einen komplexen Regelalgorithmus verwenden, wofür ein teurer Mikrocontroller (MCU) erforderlich…
DESIGNCORNER
Stromversorgung von kabelgebundenen unbemannten Fluggeräten
Hochspannungs-Buskonverter mit festem Übersetzungsverhältnis bieten eine hocheffiziente Möglichkeit, ein kabelgebundenes unbemanntes Fluggerät mit Strom zu versorgen. Durch den minimalen Bedarf an Kühlkörpern, die platzsparende Konstruktion und das geringe Gewicht können die UAV-Konstrukteure die Nutzlastkapazität maximieren und das Kabelgewicht reduzieren. Zudem verringern die günstigen EMV-Eigenschaften des Sinus-Amplituden-Wandlers den Bedarf an zusätzlichen sperrigen Filterkomponenten, was…
DESIGNCORNER
Der Einsatz von Standards bei der Display-Vernetzung im Automobilbereich
Display-Systeme im Automobilbereich durchlaufen derzeit eine rasante Entwicklung aufgrund von Branchentrends und neuen technischen Möglichkeiten in den Bereichen Konnektivität, Automatisierung, gemeinsame Nutzung und Elektrifizierung. Fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS), digitale Cockpits, Infotainmentsysteme im Fahrzeug (IVI) und autonome Fahrsysteme (ADS) sorgen für immer mehr Displays im Fahrzeug und den Bedarf an immer höheren Display-Auflösungen, Bildraten und Farb-Bit-Tiefen.…
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SiC-FET-Leistungsumwandlung – Ursprung und Entwicklung
Wide-Bandgap-Halbleiter als Hochfrequenzschalter machen den Weg frei für einen besseren Wirkungsgrad bei der Leistungsumwandlung. Ein Beispiel ist der SiC-FET, eine Kaskodenkombination aus einem SiC-JFET und einem Silizium-MOSFET. Dieser Artikel zeichnet die Ursprünge und die Entwicklung des SiC-FETs bis zu seiner neuesten Generation nach und vergleicht seine Leistung mit alternativen Technologien.
DESIGNCORNER
Verwendung von LTspice zur Analyse von Schwingungsdaten in zustandsbasierten Überwachungssystemen
Der beste Weg, zur Bestimmung des "Gesundheitszustandes" eines Motors, ist die Untersuchung seiner Schwingungscharakteristik. Die MEMS-Technologie von Analog Devices ermöglicht die kontinuierliche Überwachung der Schwingungscharakteristik eines Motors und die Ermittlung des Zustands des Motors, indem dessen Charakteristik mit der eines bekannten fehlerfreien Motors verglichen wird. Tatsächlich hat jeder Motorfehler seine eigene, einzigartige Oberschwingungscharakteristik. Durch Betrachtung des…
DESIGNCORNER
Offline-Hilfsnetzteile mit höherer Durchbruchspannung und niedrigerem Standby-Strom
Immer mehr Consumer-Geräte bieten immer fortschrittlichere Funktionen oder Benutzerschnittstellen. Dabei handelt es sich grundsätzlich um stromsparende Anwendungen, z. B. Sensoren, Displays und berührungsempfindliche (Touch-)Bedienfelder. Das Bereitstellen von Leistung für diese Zusatzfunktionen mit denselben Netzteilen, die an sich für hohe Ströme ausgelegt sind, ist äußerst ineffizient – insbesondere wenn es sich um Funktionen handelt, die verfügbar sein müssen, wenn die eigentlich…
DESIGNCORNER
Wie lässt sich Shading mit CMOS-Kameras vermeiden
Die Kombination eines Objektivs mit hervorragenden Werten und einer hochauflösenden Kamera mit CMOS-Sensor kann zu unerwünschten Shading-Effekten führen. SVS-Vistek erklärt, wie sich das mit Hintergrundwissen und einer optimalen Auswahl von Kamera und Optik verhindern lässt.
FACHARTIKEL
Low-Power-Wandlung für Energy Harvesting
Auf der Welt gibt es genügend Umgebungsenergie und der konventionelle Ansatz für die Energieernte erfolgt mit Solarzellen und Windgeneratoren. Neue Erntetools ermöglichen uns aber, elektrische Energie aus weiteren Umgebungsquellen zu gewinnen. Dabei ist nicht die Umsetzungseffizienz der Wandlerschaltungen wichtig sondern der Betrag, der durchschnittlich geernteten Energie, die verfügbar ist, sie zu speisen.
DESIGNCORNER
Effizienzsteigerung durch Keramikkondensatoren der Klasse I in Anwendungen mit hoher Leistungsdichte
Entwickler auf der ganzen Welt sind ständig auf der Suche nach Möglichkeiten, Geräte effizienter zu machen. Mit zunehmender Schaltgeschwindigkeit lässt sich die Größe wichtiger Komponenten wie Kondensatoren und magnetischer Bauteile verringern, was zu einer höheren Leistungsdichte und effizienteren Leistungswandlung führt.
DESIGNCORNER
Solid-State-Komponenten ersetzen Magnetrone in Mikrowellenöfen
Außer kosmetischen Anpassungen wie dem Austausch des mechanischen Timers durch ein Touchscreen-Display sehen Mikrowellenöfen größtenteils noch immer wie in den 1950er-Jahren aus. Auch am Innenleben hat sich nicht viel geändert: Das Magnetron – eine mittlerweile 70 Jahre alte Technologie – ist nach wie vor die Hauptenergiequelle.
DESIGNCORNER
EN 60335: Sicherheit von elektrischen Haushaltsgeräten und ähnlichen Elektrogeräten
Um den Anforderungen der EN 60335 gerecht zu werden, müssen Ingenieure während der Entwicklung eine andere Denkweise anwenden. Verglichen mit den bekannten IT- und medizinischen Normen unterscheiden sich nicht nur einige Grenzwerte, sondern auch die potenziellen Nutzer und Endprodukte sind vielseitiger. Ungewöhnlich bei der Bewertung der Sicherheit ist, dass mehrere Fehler gleichzeitig in Bezug auf die Auswirkungen der EMV betrachtet werden müssen.
DESIGNCORNER
Halbleitertechnologien für Elektrofahrzeug-Ladestationen
Neue Batterietechnologie macht Elektrofahrzeuge praktikabler, doch der wahre Schlüssel zu ihrem ultimativen Erfolg ist das Ladesystem. Das vorliegende Whitepaper widmet sich deshalb den Ladesystemen für Elektrofahrzeuge und ihrem Design.
DESIGNCORNER
SAR-ADCs interleaved betreiben
Das Interleaving ist eine Technik, mit der sich die Auflösung des SAR-ADC beibehalten lässt, während gleichzeitig die effektive Abtastrate angehoben wird. In einem ansonsten gleichwertigen System können versetzt betriebene SAR-ADCs zur Senkung der Gesamt-Leistungsaufnahme, der Kosten und der Abmessungen des Endsystems gegenüber Pipeline-ADCs beitragen.
DESIGNCORNER
Herausforderungen und Möglichkeiten von Digital Power Designs
„Digital Power“ hat in den letzten fünf Jahren ein rasantes Wachstum erfahren und profitiert von den vielen Vorteilen, die die digitale Regelung in einer traditionell analogen Domäne mit sich bringen kann. Die zunehmende Annahme von „Digital Power“ wurde durch die vielen neuen Produkte von Mikrocontroller-Herstellern, die speziell den „Digital-Power“-Markt fokusieren, unterstützt.
DESIGNCORNER
Drei-Punkte-Plan für die Auswahl der richtigen IoT-Plattform
Weil das Internet allgegenwärtig ist, wird meist nicht wahrgenommen, dass es eigentlich ein „Managed Network“ ist, aufgesetzt auf einer Plattform aus bewährter Hard- und Software. Als offenes Netzwerk ist es natürlich auch Ziel für Missbrauch, doch lassen sich mithilfe geeigneter Technologien die Folgen von Angriffen eindämmen. Einige dieser Technologien stellt die Plattform selbst bereit, andere sind vom Anwender zu implementieren. Konnektivität ist gleichzusetzen mit dem Zugriff auf die…
DESIGNCORNER
Der IEEE 1588 Standard
Zeitsynchronisation zwischen mehreren Rechnern im Netzwerk war schon immer eine Herausforderung. Was sich im ersten Schritt als eine triviale Anforderung darstellt, zwei oder mehrere Rechner mit der identischen Zeit auszustatten, ist bei genauerer Betrachtung ein durchaus komplexes Problem.
DESIGNCORNER
Probleme und Lösungsansätze für IEEE 1588 Implementierungen
Die Zeitsynchronisation über 1588 ist bereits seit 2008 als IEEE Norm festgeschrieben und wird bereits in verschiedensten Bereichen verwendet. Bisher war die Nutzung dieses Standards immer mit exotischer Hardware verbunden, also mit Implementierungen von Netzwerkadaptern in verschiedenen FPGAs oder Embedded Controller. Mit der Einführung der Intel Netzwerkchip Familien Intel I21x und Intel I35x ist dieser Standard nun für den Consumer Markt verfügbar. Somit ist die Grundlage für neue Projekte…
DESIGNCORNER
Präzisions-Designs mit differenzieller Verstärker-Ansteuerung
Immer mehr der neuesten, hochauflösenden A/D-Wandler, die von der Industrie angeboten werden, besitzen differenzielle Eingänge zum Maximieren der Performance. In diesem Beitrag wird der 150-MHz-FDA THS4551 als Beispiel herangezogen, wie sich viele Vorteile vollständig differenzieller Verstärker umsetzen lassen.
DESIGNCORNER
Kabellose Energieübertragung: Spulen als zentrale Bauelemente
Der Erfolg Drahtloser Ladelösungen hängt vom Einhalten eines Standards auf der Sender und Empfängerseite ab. Nur wenn gewährleistet ist, dass das Gerät herstellerunabhängig an jeder dem Standard entsprechenden Ladestation problemlos geladen werden kann, wird sich das System im Markt durchsetzten.
DESIGNCORNER
Ruhiger Schaltregler für Audioverstärker
Diese Applikation macht deutlich, wie wichtig eine richtige Auswahl von Filterkomponenten und das Leiterplatten-Layout eines Schaltreglers ist. Leiterschleifen können in benachbarten Schaltkreisen oder Leitungen Störspannungen koppeln, was zur erhöhten Abstrahlung der Funkstörfeldstärke führt.
DESIGNCORNER
Flacher Abwärtswandler mit Serienkondensator spart Leiterplattenfläche
Mit Abwärtswandlern mit Serienkondensator lassen sich effiziente, mit hoher Frequenz schaltende Spannungsregler realisieren, die erheblich kleiner als konventionelle Wandler sind. Die einzigartige Topologie eignet sich für Point-of-Load-Wandler mit hohem Spannungsverhältnis und weist eine geringere Fläche und Bauhöhe auf als andere Topologien.
DESIGNCORNER
Überlegungen zum Tausch von Ladespulen für die drahtlose Energieübertragung
In Anbetracht des Bedarfs an drahtlosen Ladeanwendungen bei verschiedenen tragbaren Geräten und zur Unterstützung von Technikern bei der Entwicklung weiterer Endprodukte mit drahtloser Ladefunktionalität wurde dieser Anwendungshinweis verfasst. Er enthält Empfehlungen und beschreibt Methoden zum Tausch drahtloser Ladespulen.
DESIGNCORNER
Asynchrone Abwärtswandler mit geringer Ruhestromaufnahme auch bei hohen Temperaturen?
Glaubt man der Werbung, haben viele moderne Abwärtswandler eine sehr geringe Ruhestromaufnahme (Iq) in der Größenordnung von 20 bis 40 Mikroampere. In Wirklichkeit jedoch ist die Stromaufnahme ohne Last deutlich höher. Bei höheren Temperaturen kann sich die Stromaufnahme sogar um Größenordnungen verändern. Dieser Artikel befasst sich damit, woraus sich die Stromaufnahme ohne Last – neben dem Iq-Wert des eigentlichen Wandlers – zusammensetzt und in welcher Weise sie von der Temperatur abhängt.…
FACHARTIKEL
Zehn Möglichkeiten zum Aufteilen einer Versorgungsspannung
Es kann verschiedene Gründe geben, die das Aufteilen einer Versorgungsspannung für einen Ingenieur wünschenswert machen. In einigen Fällen benötigen bestimmte Teile der Schaltung (z. B. ein Sensor oder ein IC) eine bipolare Versorgungsspannung. Weitere Beweggründe können die möglichst gute Ausnutzung des Dynamikbereichs eines A/D-Wandlers (wenn dieser einen bipolaren Eingang besitzt) oder die Bereitstellung einer mittleren Bias-Spannung in einem System mit einer Versorgungsspannung sein.…
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Eine Einführung in Schrittmotoren
Der Schrittmotor wurde ursprünglich entwickelt, um die Fähigkeit elektronischer Systeme weiter auszubilden, auf die reale Welt einzuwirken und einen höheren Grad an Kontrolle über mechanische Systeme zu bieten. Die Schlüsselspezifikationen für die Entwicklung zielten auf einen kostengünstigen Motor mit geringen Abmessungen ab, der die präzise Bewegungssteuerung leistet, welche für Produkte wie Scanner und Drucker, Geldautomaten, Plattenlaufwerke, Bandlaufwerke, Kameras und andere kleine…
DESIGNCORNER
Stabilisierung von Differenzverstärkern für Kopfhörer-Anwendungen
Kopfhörerverstärker zu stabilisieren, stellt eine besondere Herausforderung dar. Dies liegt an der Schaltungs-Topologie des Differenzverstärkers und den Forderungen nach niedriger Ausgangsimpedanz, geringen Verzerrungen, geringem Rauschen und hoher Gleichtaktunterdrückung. Die hier vorgestellte Differenzverstärker-Schaltung ermöglicht einen stabilen Betrieb an kapazitiven Lasten, ohne dass die Ausgangsimpedanz bei niedrigen Frequenzen zunimmt oder die Gleichtaktunterdrückung beeinträchtigt wird.…
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Wireless-Power-Transfer im industriellen Umfeld
Mit steigender Verbreitung des Wireless-Power-Transfers in der Konsumerelektronik wie z.B. in Smartphone-Ladestationen, blickt auch die Industrie- und Medizintechnik immer mehr auf diese Technologie und auf die daraus resultierenden Vorteile. Gerade in Industriebereichen, die mit harten Umgebungsbedingungen, scharfen Reinigungsmitteln, starker Verschmutzung und hoher mechanischer Belastung kämpfen müssen, bietet diese Technologie neue Ansätze als Alternativen zu teuren und anfälligen…
DESIGNCORNER
Warum ist Signaltrennung in Mess- und Regelsystemen so wichtig?
In industriellen Mess- und Regelsystemen gehört die Signaltrennung zu den entscheidenden Faktoren für die Zuverlässigkeit und die Betriebssicherheit. Um Prozesse zuverlässig beobachten und steuern zu können, müssen Eigenschaften oder Zustände exakt durch die gemessenen Signale erfasst werden. Das Messsystem selbst muss vor äußeren Einflüssen und Zerstörung geschützt werden. Wie das realisiert werden kann, erfahren Sie in diesem Beitrag.