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B1912629. November 2018

€ 12,00

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Signalgeneratoren bis 6 GHzin der Mittelklasse

Den SiC-WiderstandsenkenForschern ist es jetztgelungen, den elektrischenWiderstand von Silizium-karbid zu senken. Seite 8

Stromversorgungmit SensorWas ein dreiphasiges Netz-teil für DIN-Schienen mitintegriertem IO-Link demAnwender bietet. Seite 38

Office- undFertigungs-ITBisher waren Office- undFertigungs-IT getrennt. Docharbeiten sie zusammen,bietet das Vorteile. Seite 48

Mit dem analogen HF-Signalgenerator R&S SM100B und dem VektorsignalgeneratorR&S SMBV100B überzeugt Rohde & Schwarz bei der spektralen Reinheit.

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EDITORIAL

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Deutschlands Zukunft hängt anKünstlicher Intelligenz

Künstliche Intelligenz (KI) und ihreAnwendungen sind das Top-Zu-kunftsthema, so eine Umfrage des

VDE unter Managern, ForschungschefsundHochschulprofessoren imNovember2018. Weit abgeschlagen folgt auf Platz 2Automation/Robotik, dasGebiet, auf demDeutschland traditionell führend ist.Auch wenn 41 Prozent der BefragtenDeutschland bei KI als „gut aufgestellt“sehen, eine tonangebendeRolle traut dieMehrheit DeutschlandundEuropaderzeitnicht zu:Nur drei Prozent sehenDeutsch-landalsVorreiter. Spitzenreiter inKI seiendie USA (59 Prozent), China (39 Prozent)und Israel (31 Prozent), gefolgt von Japanund Süd-Korea mit jeweils 17 Prozent.Warum können andere Nationen

Deutschland bei Künstlicher Intelligenzabhängen?Ein entscheidendesKriteriumsinddie Forschungsgelder. InsbesonderedieUSAundChina investierenhoheSum-men in KI-Forschung und Projekte. InDeutschland hingegen wird erst einmallange diskutiert, welche Projekte wie ge-fördertwerden sollten.Die Politik istweitdavon entfernt, Unternehmen schnellundunbürokratisch zuunterstützen.Dasgilt insbesondere für Startups, die sichaufgrund fehlenden Risikokapitals ge-

„Deutschland muss beiKünstlicher Intelligenzeine Spitzenposition bele-gen, um Top-Wirtschafts-nation zu bleiben.“

Margit Kuther, Redakteurinmargit.kuther@vogel.de

zwungen sehen, auszuwandern und ihreInnovationennicht hierzulande, sondernetwa im Silicon Valley entwickeln. Einweiteres Kriterium sind Datensätze. Un-ternehmen in USA und China beispiels-weise haben hier Zugriff auf eine schierunendliche Fülle an Daten, während inEuropa das Datenschutzgesetz mancherInnovation imWege steht.Will Deutschland auch künftig zu den

Top-Wirtschaftsnationen zählen,muss esauch in puncto Künstlicher Intelligenzeine Spitzenposition einnehmen. DieChancen dafür stehen trotz aller Unken-rufe gut, denn Deutschland kann bereitsbei Industrie 4.0, Automotive, Robotikund B2B punkten und spielt – auch dankder Diskussionen rund um DatenschutzbeimThemaSicherheit einewichtigeRol-le. Dieses Knowhow gilt es auszubauenundpotenzielle Bremsklötze abzubauen.

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4 ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

ELEKTRONIKSPIEGEL6 Zahlen, Daten, Fakten

10 News & Personalien

SCHWERPUNKTELeistungselektronik

8 Den Innenwiderstand von SiC-MOSFET senkenMehr als 50 Jahre führt Silizium die Branche der Leistungs-halbleiter an. Jetzt wissen Forscher, wie sich der SiC-Wider-stand weiter senken lässt.

MesstechnikTITELTHEMA

16 Signalgenerator überzeugt bei spektraler ReinheitBei den Signalgeneratoren schickt Rohde & Schwarz zweiGeräte an den Start: Den analogen HF-Signalgenerator R&SSMB100B und den Vektorsignalgenerator R&S SMBV100B.

Elektronikfertigung20 Die Wahl des richtigen RPA-Prozesses

Im Erst-Einsatz scheitern viele Robotic Process Automation-Projekte, weil der falsche Prozess für den Start ausgewähltwurde. Aber wie findet man den richtigen Prozess?

24 Geringere Störanfälligkeit durch PartikelfreiheitSpritzgussexperte reagiert auf wachsende Anforderungenan die Leiterplattenindustrie und integriert eine Sauberfer-tigung in bestehende Prozesse mittels Einhausung.

Analogtechnik & Mixed Signal34 Second-Source-Optionen für Verstärker

Verstärker in kleinen Gehäusen sind oft nicht verfügbar.Wir zeigen Ihnen, wie Sie eine Second-Source-Optionrealisieren, für die es kein 1:1 Ersatzprodukt gibt.

Stromversorgungen38 Stromversorgung mit smarter Sensorfunktion

Die Stromversorgung versorgt eine Anlage mit Strom, abersie kann noch viel mehr, wie dieser Beitrag am Beispieleines dreiphasigen DIN-Schienen-Netzteils mit integrierterIO-Link-Schnittstelle zeigt.

Internet of Things44 Integration von Safety-Daten in die Cloud

Über Cloud-basierte Konzepte lassen sich Wartungszyklenoptimieren und die Maschineneffizienz erhöhen. Zudemhilft es dabei, sicherheitsrelevante Ereignisse besser zuverstehen.

48 Office- und Fertigungs-IT: Zeit für einen KulturwandelDamit Industrie-4.0-Projekte erfolgreich sein können, müs-sen bislang getrennte IT-Systeme gemeinsam agieren. Dannist es möglich, Daten aus der Fertigung für übergeordneteSysteme nutzbar zu machen.

TIPPS & SERIEN14 Analog-Tipp

Störstrahlung von isolierten CAN-Transceivern eindämmen

INHALT Nr. 23.2018

MESSTECHNIK

Signalgeneratoren bis6 GHz überzeugen beispektraler ReinheitImmer mehr Geräte kommunizieren drahtlos mit an-deren Geräten. Allerdings werden die notwendigenFrequenzen stark beansprucht und auch die Anfor-derungen an Latenz, Durchsatz, Zuverlässigkeit undSicherheit nehmen extrem zu. Entwickler müssenneue Gerätegenerationen ausgiebig testen unddie Hardware an die anspruchsvollen Frequenzenanpassen. Für den Test bieten sich unter anderemeine neue Generation Signalgeneratoren von Rohde& Schwarz an.

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5ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

26 Meilensteine der ElektronikSchalter sind nicht sexy, werden aber immer gebraucht

ZUM SCHLUSS50 Georg Steinberger, FBDi

Die Elektronik Distribution imWandel

RUBRIKEN3 Editorial

33 Impressum

24 Geringere Störanfällig-keit durch Partikelfreiheit

44 Integration von Safety-Daten in die Cloud

38 Stromversorgung mitsmarter Sensorfunktion

48 Fertigungs-IT: Zeit füreinen Kulturwandel

Praxisforum Elektrische Antriebstechnik25. - 27. März 2019, WürzburgDas Praxisforum Elektrische Antriebstechnik schlägt die Brücke zwi-schen Technikforschung und Anwendung. Renommierte Referentenaus Wissenschaft und Industrie vermitteln in Würzburg Grundlagen,komplexes interdisziplinäres Wissen und aktuelle Erkenntnisse ausder Forschung.www.praxisforum-antriebstechnik.de/

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ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

29. Oktober 1923: Die erste Funk-StundeDie ersten Worte stammen von Friedrich Georg Knöpfke, dem Di-rektor der Funk-Stunde: „Achtung! Achtung! Hier ist die Sendestel-le Berlin im Vox-Haus auf Welle 400 Meter. Meine Damen und Her-ren, wir machen Ihnen davon Mitteilung, dass am heutigen Tageder Unterhaltungsrundfunkdienst mit Verbreitung von Musikauf-führungen auf drahtlos-telefonischem Wege beginnt. Die Benut-zung ist genehmigungspflichtig!“ Die Lizenz zum Hören des Pro-gramms kostete damals – inflationsbedingt – 60 Goldmark. Erster

offizieller Rundfunkteilnehmer war der Berliner ZigarettenhändlerWilhelm Kollhoff. Es folgte ein etwa einstündiges Programm mitLive-Musik. Bis zum Jahresende waren mehr als 1000 Berliner be-reit, diese enorme Summen für das Privileg auszugeben, die erstendeutschen Rundfunkprogramme zu hören. In den darauffolgen-den Jahren stabilisierte sich die Währung, dadurch sank auch dieRundfunk-Gebühr auf 24 Goldmark. Ende 1927 gab es bereits zweiMio. Radio-Abonnenten. // TK

AUFGEMERKT

Bild:D

RA;©

Jonathan

Stutz-stock.ado

be.com

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ELEKTRONIKSPIEGEL // ZAHLEN, DATEN, FAKTEN

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

AUFGEDREHT: Lernbaukasten TI-PMLK

Der Lernbaukasten wurde von Würth ElektronikeiSos in Zusammenarbeit mit Texas Instrumentsund Prof. Nicola Femia von der Universität Sa-lerno/Italien entwickelt und hilft Ingenieurstu-denten sowie Fachleuten, die Auswirkungen

induktiver Bauelemente auf ein Buck-Netzteil zuuntersuchen. Die Induktivitäten und Transfor-matoren sind Schlüsselkomponenten von DC/DC-Wandlern, die in Power-Management-Anwen-dungen weit verbreitet sind. // TK

LeiterplatteDie Leiterplatte bestehtaus zwei unabhängigenBuck-Schaltungen mitsechs Induktivitäten,die einzeln ausgewähltwerden können.

EMV-FilterDie Schaltkreise verfü-gen einen passierbarenEMV-Eingangsfilter,um den Einfluss auf dieRauschunterdrückunganalysieren zu können.

SchaltkreiseJeder Schaltkreis verfügtüber einstellbareBetriebsbedingungeneinschließlich einerflexiblen Schaltfrequenzvon 100 bis 700 kHz.

RegelkreisJeder Regelkreis bein-haltet einen Überspan-nungs-, Überstrom- undVerpolungsschutz, umSchäden an der Leiter-platte zu vermeiden.

BuchErgänzend zur Hard-ware hilft ein Buch mitdetaillierten Versuchs-reihen den Anwendernbei der Untersuchungdes Boards.

GewinnspielWer sich unter www.we-online.com/pmlk re-gistriert, erhält weitereInformationen und hatdie Chance, ein kosten-loses Kit zu gewinnen.

„Flächendeckendes LTE würdevielen aktuellen Innovationenmehr nützen als 70 Prozent oder90 Prozent 5G-Abdeckung.“Christoph Henkels, Sopra Steria Consulting

AUFGE-SCHNAPPT

AUFGEZÄHLTDie organische und gedruckte Elektronik In-dustrie wächst weiterhin, dies zeigt die Ge-schäftsklimaumfrage der OE-A (Organic andPrinted Electronics Association). Mehr als 80Prozent der Befragten erwarten, dass sich dieBranche weiter positiv entwickeln wird. Mit ei-nem prognostizierten Umsatzwachstum von 9Prozent wird auch 2018 ein erfolgreiches Jahr.

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Ein Hologrammgibt ein Interview

Einen 5G-Showcase aus dem Automobilbereichbot kürzlich Mobilfunkbetreiber Vodafone: einHologramm-Gespräch mit Deutschland-ChefHannes Ametsreiter im fahrenden Auto. Schau-platz war das 5G Mobility Lab in Aldenhoven.Dort funkt der erste Mobilfunkmast von Vodafo-ne ab sofort in "echtem" 5G. // JS

Wirkungsgradvon 25,5 %Durch mikrostrukturier-te Schichten konnte einHZB-Team den Wirkungs-grad von Perowskit-Sili-zium-Tandemsolarzellenauf 25,5 % steigern, demhöchstenWert, der bis jetztpubliziert wurde. Tandem-solarzellen aus Siliziumund Metall-Halid Perows-kit-Verbindungen könneneinen großen Anteil desSonnenspektrums in elekt-rische Energie umwandeln,allerdings wird ein Teil desLichts reflektiert. Nano-strukturen können helfen,dass die Solarzelle mehrLicht „einfängt“. //JS

Bild:Vod

afone

Bild: Würth Elektronik eiSos

Bild:H

ZB

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LEISTUNGSELEKTRONIK // SIC-FORSCHUNG

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Den Innenwiderstand vonSiC-MOSFET um zwei Drittel senken

Mehr als 50 Jahre führt Silizium die Branche der Leistungshalbleiteran. Doch Devices mit großer Bandlücke rücken stetig vor. Jetzt wissen

Forscher, wie sich der SiC-Widerstand weiter senken lässt.

Silizium-Karbid, kurz SiC, ist der Halb-leiter der Wahl für viele elektrischeLeistungsanwendungen.Dahier natur-

gemäß ein höherer Strom fließt, spielt derelektrische Widerstand eine entscheidendeRolle für die Verlustleistung und damit dieEnergieeffizienz der Komponenten.

Kollisionen bremsendie Elektronen ausJapanische Forscher haben herausgefun-

den, dass sich der elektrische WiderstandvonSiliziumkarbidumzweiDrittel reduziert,wenn sie die Streuung von Elektronen imMaterial unterdrücken.Das könnte zumAuf-bau von Leistungshalbleitern mit deutlichgeringerer Verlustleistung führen.Die Forschergruppe, bestehend aus Wis-

senschaftlernderUniversität TokyoundMit-arbeitern von Mitsubishi Electric, hat nachAngaben von eenewseurope.com drei Me-chanismen identifiziert, die maßgeblich fürdie Streuung der Elektronen (Scattering) imHalbleitermaterial verantwortlich sind: dieMikrorauheit der Oberfläche des SiC-Kanalsam Übergang zwischen SiC und dem Gate-Oxid, Bewegungen der Ladungen unterhalbdieser Oberfläche sowie Schwingungen ein-

zelner Atome. Treffen Elektronen, die paral-lel von der Quelle zur Senke fließen, aufdiese sich zufällig bewegendenHindernisse,werden sie abgelenkt. Durchdiese Streuungsteigt offenbar der elektrische Widerstandim SiC-Kanal. Wie Mitsubishi anhand vonMessungen an realen Komponenten nach-weisen konnte, haben besonders die La-dungsbewegungen und die atomarenSchwingungen großen Anteil an diesem Ef-fekt. Dazu hat das Unternehmen einen pla-naren SiC-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekt-

Störfaktoren:Wenn Elektronen im SiC-Halbleiterauf Hindernisse treffen, steigt der Widerstand desMaterials.

Bild:M

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transistor (SiC-MOSFET) gefertigt. In diesemBauteil bewegten sich die Elektronen einigeNanometer von der SiC-Grenzschicht ent-fernt.Dadie negativenLadungsteilchenweniger

mit den sich vereinzelt bewegenden Ladun-genandiesemÜbergangkollidierten,wurdeeine Streuung der Elektronen unterdrückt.Das Ergebnis: Im Vergleichmit einem ande-ren, herkömmlichen planaren SiC-MOSFETkonnten die Forscher einen Rückgang deselektrischen Widerstands um zwei Drittelnachweisen. EineReduktiondesMaterialin-nenwiderstands von SiC-Leistungshalblei-tern in dieser Größenordnung habe lautWissenschaftler das Potenzial, erheblichzum Verringern des weltweiten Energiever-brauchs beizutragen.

Höhere Anforderungenbeflügeln die WBG-DevicesNeben der Effizienzsteigerung von etwa

Stromversorgungen (hier zählt jedes ZehntelProzentmehr anWirkungsgrad) ist dieMini-aturisierung ein wichtigstes Ziel in System-entwicklungen. Verbesserte Wide-Band-Gap-HalbleiterwieGaNundSiC ermöglichenregelmäßig belegbare Fortschritte. In Kfz-Hybridantrieben etwa konnten Herstellerdurch Siliziumkarbid den Kraftstoffver-brauch senken, den Bauraum für Umrichterreduzieren und so Gewicht einsparen.Diskussionen über den Praxiseinsatz von

Halbleitern mit großem Bandabstand blei-ben aberwohlweiterhin kontrovers. Oft dien-ten theoretische Konzepte als Basis, so Ex-perten. Das seit Jahrzehnten im Niedervolt-bereich eingesetzteHalbleitermaterial GaAs(Galliumarsenid) habe sogar vergleichbareund in bestimmten Applikationen bessereEigenschaften als die beidenWide-Bandgap-Materialien SiC und GaN. Und mit Gallium-oxid zeige sichmittelfristig einweiterer viel-versprechenderKandidat. Bis dahin aber hatSilizium auch noch ausreichend Entwick-lungspotenzial. Denngeschickte Schaltungs-auslegung erlaubt Designs mit weiter redu-zierten Schaltverlusten. // KU

Silizium für Power Devices:Ob aller Vorteile von SiC und GaNkönnen Leistungshalbleiter durcheine geschickte Schaltungs-topologie auch künftignoch in vielenSchaltungenpunkten.

Bild:VCG

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ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

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OhneHalbleiter fährt schon lan-ge kein Auto mehr. Die Chipssind eine Schlüsseltechnologieder modernen Welt und Kern-komponenten elektrischer Sys-teme – auch in Fahrzeugen. Sieregeln Antrieb und Fahrverhal-ten, geben der Navigation dieRichtung vor und sagen demAirbag, wann er auslösen soll.Bosch fertigt seitmehr als 45 Jah-ren Halbleiter und ist einer derweltweit führenden Chip-Her-steller für Mobilitätsanwendun-gen.„Trotz ihrer langenGeschichte

sind Halbleiter vor allem Zu-kunft. Die wichtigen BausteinemodernerMobilität sind aus kei-nem Auto mehr wegzudenken“,sagt Jens Fabrowsky, Mitglieddes Bereichsvorstands desBosch-Geschäftsbereichs Auto-motive Electronics. 2016 hatteweltweit jedes neu zugelasseneFahrzeug im Durchschnitt mehrals neun Chips von Bosch anBord. „Bei Halbleitern für Autosspielen wir einen einzigartigenVorteil aus:NurBosch ist gleich-zeitig in der Automobil- undHalbleiterindustrie zuhause“, soFabrowskyweiter. 2018 stecktenin jedem neuen Fahrzeug Halb-leiter im Wert von 370 US-$(Quelle: ZVEI). Der Bedarf fürChips im Auto wird in den kom-

HALBLEITER

Bosch wächst stärker als der Marktmenden Jahrendurchdie zuneh-mende Elektrifizierung und Au-tomatisierung weiter steigen.Der globaleHalbleitermarkt ist

milliardenschwer: Gartner rech-net für 2018 mit einem weltwei-ten Halbleiter-Umsatz von451 Mrd. US-$. Alleine bis 2019wirdderMarkt jährlichummehrals 5% zulegen (Quelle: PwC).„Bosch wächst mit Halbleiternstärker als der Markt“, betontFabrowsky. Die Königsdisziplinim Halbleitermarkt sind Chipsfür Fahrzeuge. Bereits seit 1970bringt Bosch mit seinen anwen-dungsspezifischen Schaltungen(ASICs) Intelligenz ins Fahrzeug.

In einem Auto sind die ChipsstarkenVibrationenundextremeTemperaturen ausgesetzt: malweit unter dem Gefrierpunkt,mal weit über dem SiedepunktvonWasser. Das bedeutet für dieSpezialbausteine höhere Anfor-derungen an ihre Widerstands-kraft. Damit Halbleiter diesenWidrigkeiten ein ganzes Fahr-zeugleben lang trotzen können,ist ihre Entwicklung aufwändi-ger. Bosch spielt hier seine be-sondere Doppelrolle aus: Wäh-rend andere Unternehmen diedurch Halbleiter gewonnenenInformationen zwar verarbeitenkönnen, hat Bosch darüber hin-

aus ein tiefesVerständnis für diephysikalischen Prinzipien imHalbleiter, wie die Daten erho-ben und schließlich in die Fahr-zeugsysteme eingebunden wer-den. „Unser umfassendes Halb-leiter-Knowhow hilft uns, so-wohl neue Funktionen imFahrzeug zu entwickeln als auchimmer bessere Chips”, erläutertFabrowsky. Für die Entwicklungund Fertigung seiner Halbleiterhält Bosch über 1500 Patenteund Patentanmeldungen.Das aktuelleHalbleiter-Portfo-

lio von Bosch umfasst vor allemmikroelektromechanische Syste-me (MEMS), ASICs für Fahrzeug-steuergeräte undLeistungshalb-leiter. Ohne letztgenannte fährtheute kein Hybrid- und keinElektroauto. Sie regeln den elek-trischenMotor und sorgendafür,dass die Batterie möglichst effi-zient genutzt wird. „Leistungs-halbleiter für Hybrid- und Elekt-rofahrzeuge sind für Bosch einWachstumstreiber“, verdeutlichtFabrowsky. Neben der Elektrifi-zierung sind auch Fahrerassis-tenzsystemeweiter stark auf demVormarsch und sorgen dafür,dass mehr Halbleiter mit immermehr Funktionen ins Fahrzeugkommen. // TK

Bosch

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Phoenix Contact: Die Blombergerübernehmen SKS-Kontakttechnik undPulstronic. Im Bild Martin Schweitzer(links) und Frank Stührenberg.

KOMPONENTEN

Phoenix Contact verstärkt sich in der Sparte VerbindungstechnikDie Phoenix Contact-Gruppewird zum1.1.2019 zweiUnterneh-men der SKS-Gruppe überneh-men: Die SKS KontakttechnikGmbH sowie die PulsotronicGmbH&CoKG. BeideUnterneh-men haben ihren Sitz in Nieder-dorf imErzgebirge. Die SKSKon-takttechnik bietet elektrotechni-sche Komponenten und Syste-me. Pulsotronic ist einHerstellervon spezifischen Sensorlösun-gen. Beide Unternehmen brin-gen eine Mitarbeiterzahl vonmehr als 400 in die Phoenix-Contact-Gruppe ein.Damit stellt

Bild:Pho

enixContact dieÜbernahmedieserUnterneh-

mendie bedeutendsteAkquisiti-on in der Unternehmensge-schichte dar.Der SKS-Gründer und bisheri-

ge Inhaber Martin Schweitzerarbeitet seit 20 Jahren mitPhoenix Contact zusammen. Beiihm verbleibt das UnternehmenPulsotronic AnlagentechnikGmbH. Die Übernahme von SKSbedeutet eine Verstärkung derMarktposition vonPhoenix Con-tact imBereich verbindungstech-nischer Lösungen. Darüber hin-aus ist das Anwendungs-Know-

how der Sensortechnologie vonPulsotronic eine wertvolle Er-gänzung für zunehmend digita-lisierte Kunden- und Branchen-lösungen.„Wir freuen uns sehr, dass un-

sere langjährige Zusammenar-beit auf diese Weise fortgesetztwird“, so FirmengründerMartinSchweitzer. „Phoenix Contactbietet in seiner globalenAufstel-lung einen idealen Rahmen fürden weiteren Erfolg der SKS-Gruppe.“ // KR

Phoenix Contact

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018 11

ELEKTRONIKSPIEGEL // NEWS & PERSONALIEN

R

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Dauerhafte Preissenkung beiArtikeln führender Marken

ComponentsPrice Cut %

Der Fokus der vergangenenSmart-Home-Kongresse lag derIdentifizierung technischerMög-lichkeiten und deren Potenzial.ImvergangenKongress konntendie Teilnehmer konkrete Umset-zungsvorschläge und Ideenmit-nehmen, die sichmit Produktenund Dienstleistungen bereitsadressieren lassen.Der unmittel-bare Realitätsbezug der in denparallelen Sessions vorgestelltenGeschäftsmodelle wurde vonden Teilnehmern in den Pausenund beim Abendprogramm auf-gegriffen, um neue Kontakte für

SMART-HOME-BRANCHE

Das ist bereits heute möglichKooperationen zu knüpfen. Ak-tiv mit dabei waren Branchen,die bislang eher im Schatten ge-blieben sind: Versicherungen.Doch gerade für sie bieten sichenorme Chancen und mit Part-nerschaften neue Mehrwert-dienste. Ebenfalls eine wichtigeRolle spielen EnergieeffizienzundNachhaltigkeit. Jetztmüssenalle Branchen sich mit der Um-setzung beschäftigen, um denEintritt in den Breitenmarkt zumeistern. // HEH

SmartHome Initiative Deutschland

Eröffnungsrede: Prof. Sami Haddadinbei seiner Begrüßungsrede zumMSRM-Eröffnungskolloquium.

Bild:U

liBe

nz/TU

Muenchen

ROBOTIK-KONGRESS

Spitzenforschung in MünchenZur Gründung der MunichSchool of Robotics andMachineLearning (MSRM)kamen zahlrei-che Robotikexperten nachMün-chen. Ziel der MSRM ist es, dieExpertise inRobotik, KünstlicherIntelligenzundWahrnehmungs-forschung aus den Fakultätender TUMgemeinsamzubündeln.Neben ingenieur- und naturwis-senschaftlichenFächern fließenauch Politik- und Gesellschafts-wissenschaften in die künftigeForschung ein. // HEH

TUMünchen

Neuausrichtung: Olaf Berlien, Vor-standsvorsitzender Osram Licht, willmit der anvisierten Neuausrichtungmittelfristig wieder mehr Umsatzerwirtschaften.

Bild:O

sram

Licht

MARKT FÜR BELEUCHTUNG

Neue Konzernstruktur für OsramDen schwindenden Umsatz willOsramLichtmit demUmbau sei-ner Konzernstruktur begegnen.Betroffen ist unter anderem derAutomobil-Markt: DerwichtigsteGeschäftsbereich bleibt dabei,dieAutomobilindustriemit LED-KomponentenundLasertechnikzu beliefern. Osram Licht willmittelfristigwieder stärkerwach-sen. Bis 2022/23will der Konzernein jährliches Umsatzplus immittleren ein- bis zweistelligenProzentbereich erzielen. // HEH

Osram Licht

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12 ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Die meistaufgerufene Webseiteder Welt wird sich radikal verän-dern. Wer Google auf seinemSmartphone öffnet, sieht baldeine lange Listemit Inhalten, dievorgefiltert sind: maßgeschnei-dert auf die persönlichen Inter-essen und Vorlieben. Googlebricht mit seinen Prinzipien, umin den weltweiten Kampf um dieAufmerksamkeit von MilliardenMenschen einzusteigen.

Das scheintmir gruselig. Ich binvon grundsätzlich sehr kritischgegenüber solchen Entwicklun-genundversuche auchdarauf zuachten, wo meine Daten hinge-hen.Was ich viel schlimmer fin-de, dass meine pubertierendenKinder Google, Amazon und Coso toll finden und die ach so tol-len Angebote ohne Bedenkennutzen. Ich werde dann immerals „Bedenkenträger“ tituliert.Ichhoffe, dassmit zunehmenderReife, auch bei meinen Kinderneine etwas kritischere Einstel-lung Einzug hält. Ansonsten„GuteNacht“ zivile unabhängigeGesellschaft. (unregistriert)

Damit erhält jeder einzelne Userseinen persönlichen Resonanz-raum indemernur das liest,waser lesen will und immer nur das

ELEKTRONIKPRAXIS.DE/FORUM

Google will Antworten geben, bevor jemand Fragen stelltbestätigt bekommt,was er ohne-hin schon denkt. Eine breitban-dige Informiertheit der Men-schen wird dadurch sehr er-schwert. Es mag bequem sein,was Google da vorhat und dasLeben möglicherweise auch er-leichtern.DieMenschenwerdenes dann aber schwerer haben,ihren eigenenHorizont zu erwei-tern und nicht wenige werdengeistig verarmen. (unregistriert)

Einfach gestrickte Gemüter ha-ben also künftig keine Möglich-keit mehr, per Zufall schlauer zuwerden und ihren (Google-) Ho-rizont zu erweitern? Das freutwohl außer den politischen Par-teien nur Google selbst. Solltensichdie dannnicht besser gleichOrwell oder 1984nennen? (unre-gistriert)

Wie sich Ladeverluste bei IhremE-Auto vermeiden lassenWer ein Elektroauto kauft, willdamit in derRegel auchGeld spa-ren. Doch bei der Kostenrech-nung darf man ein speziellesPhänomen nicht außer Acht las-sen.

"20% Ladeverluste über Zulei-tungen und Kontakte?" Sorry:Leistungselektroniken haben

heutzutage Wirkunsgrade vonüber 95% und Verkabelungenund Kontaktierungen werdennormalerweise nicht zumHeizenausgelegt. Also, was soll das?Sind die Akkus so schlecht? Bil-ligware? (unregistriert)

1. Bei vielen Häusern und denmeistenWohnungen, die vor den80er Jahrendes letzten Jahrhun-derts gebaut wurden sindschlicht und einfach Leitungenmit (zu) niedrigen Anschluss-querschnitten verbaut. Die nomi-nellen Anschlusswerte könnenbei dabei bei nur 10kw und dar-unter liegen. Zudemhängt es beieinem einphasigen Netzan-schluss auch noch stark davonab, auf welcher Phase sie liegenundwasdannebennochalles andiese Phase angeschlossen ist.Zusätzlich kommendanochLei-tungsbelastungendurchPhasen-verschiebungen bzw Blindleis-tung dazu. Die wird zwar nichtgemessen bzw. bezahlt, existie-ren tut sie aber trotzdem. Es liegteine weite Grauzone zwischeneiner effizienten Leitungsnut-zungunddem tatsächlichenAn-sprechen der ultraträgen Haus-halts-Panzersicherungen. Bis zu10% Verluste sind da bei einemeinphasigen 16A-Anschluss

draußen inderGaragedurchausrealistisch. 2. Nur weil etwasmöglich ist, heißt dasnoch langenicht, dass das dann auch tat-sächlich in der Praxis gemachtwird. Für die Automobilbranchegilt grundsätzlich: Implemen-tiertwirddie auf die kostengüns-tigste Weise, die gerade noch sohalbwegs erlaubt ist. Wenn ausden genannten Gründen Steck-dosen-Laden eh nicht rationellist und ohnehin schon langedauert,warumsolltemandaun-nötig Geld für hohen Wirkungs-grad in die Hand nehmen? So-lange es keine zwingende Vor-schrift gibt, wird da dann ebendie Billiglösung implementiert.Da können es schon auch maldeutlich weniger als 90% Wir-kungsgrad sein. Insofern sindinsgesamt 20% Ladeverlustedurchaus beim Laden aus derHaushaltssteckdosedurchaus imrealistischenBereich. In krassenEinzelfällen sind sie sicherlichauchnochhöher. Die Zuleitungs-verluste fallen allerdings mit ei-nem in der Garage montiertenZähler fast vollständigunter denTisch, da sie schonvorher auftre-ten. (unregistriert)

Die Redaktion behält sich vor,Kommentare zu kürzen.

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13ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

TECH-WEBINAREwww.elektronikpraxis.de/webinare

Mit modernen POL-Lösungen zubesseren DC/DC-VersorgungenKeine elektronische Schaltung kommt ohne Stromversor-gung aus. Diese ist immer noch ein wesentliches Element für

VERANSTALTUNGENwww.elektronikpraxis.de/event

das Gesamtkonzept eines jeden Moduls, gleich in welcherApplikation. Besondere Aufmerksamkeit erfordert der DC/DC-Wandler, der die meisten integrierten Schaltungen aufder Leiterplatte versorgt, insbesondere was den Lastpunktbetrifft.Abstände undmechanische Einschränkungen führen zuimmer kleineren Lösungen. Damit steigen die thermischenHerausforderungen und auch der Kostendruck. Ein hoherWirkungsgrad ist daher ein Muss, wobei die Kennwerte bisan das theoretische Limit getrieben werden.

In diesemWebinar am 11.12.2018 um 16 Uhr erfahren Sie:�wie Sie den Herausforderungen mit integrierten Point-of-Load-(POL-)Wandler begegnen, die auf der neuesten Tech-nologie in Bezug auf das Silizium und das Gehäuse basieren,und� gibt Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Segmenten,vom Consumer- bis zum Industriebereich, wobei besondersauf Referenzdesigns und Evaluations-Boards eingegangenwird, die eine schnelle Markteinführung ermöglichen.

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Partner und Veranstalter:

DESIGN CORNERwww.elektronikpraxis.de/design-notes

Partner und Veranstalter:

Next Industry Expert Talk "Future ofWork"6. Dezember 2018, Münchenwww.arbeitswelten-ni.de

11. ESE Kongress03.-07. Dezember 2018, Sindelfingenwww.ese-kongress.de

EasyStart SmartFusion2/IGLOO210.-11. Dezember 2018, Stuttgartwww.ptek-akademie.de/seminare/easy-start

Praxisforum BlockChain21. Februar 2019, München-Dornachwww.praxisforumblockchain.de

Praxisforum Elektrische Antriebstechnik25.-27. März 2019, Würzburgwww.praxisforum-antriebstechnik.de

FPGA-Kongress21.-23. Mai 2019, Münchenwww.fpga-kongress.de

Anwenderkongress Steckverbinder1.-3. Juli 2019, Würzburgwww.steckverbinderkongress.de

17. Würzburger EMS-Tag4. Juli 2019, Würzburgwww.ems-tag.de

Technologietag Leiterplatte & Baugruppe9. Juli 2019, Würzburgwww.leiterplattentag.de

3D-gedruckte Elektronik10. Juli 2019, Würzburgwww.3d-gedruckte-elektronik.de

Batterien – Grundlagen und Anwendungen10. Juli 2019, Münchenwww.b2bseminare.de/132

Monolithischer 20 A Silent Switcher 2 Reglerwww.elektronikpraxis.de/dn575

DC/DC-Controller kompensiert Spannungsabfällewww.elektronikpraxis.de/dn574

SEPIC für Automotive- und Industrie-Anwendungenwww.elektronikpraxis.de/adi578

Abwärtsregler-ICsmit 2,5 µA Ruhestromaufnahmewww.elektronikpraxis.de/adi577

Unser

AKTUELLES

Programm

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SERIE // ANALOGTIPP

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Störstrahlung von isoliertenCAN-Transceivern eindämmen

NEEL SESHAN *

* Neel Seshan... arbeitet als Product MarketingManager Isolation Products bei TexasInstruments in Dallas, U.S.A.

CAN-Transceiver tragen dazu bei, einezuverlässige Kommunikation zwi-schen zwei Spannungsbereichen in

einemSystemaufrechtzuerhalten, indemsiedie PriorisierungundArbitrierungdes CAN-Standards mit den Vorteilen der Isolationkombinieren:Dazugehörendas TrennenvonMasseschleifen, die Toleranz gegenüberSpannungsunterschieden, die Immunitätgegenüber Gleichtakt-Transienten usw.Für die Bewertung der Störfestigkeit von

CAN-Transceivernwerden die erzeugte Stör-strahlung und die Immunität gegenüberStörungengeprüft. Störstrahlungbezeichnetdas unbeabsichtigte Freisetzen von Störsig-nalen. Idealerweise ist die Störstrahlung sogering, dass sie den zuverlässigen Betriebdes jeweiligen Systems nicht beeinträchtigtund auch keinen Einfluss auf die die Leis-tungsfähigkeit benachbarter Systeme hat.Abhängig vom jeweiligenAnwendungsge-

biet (Industrie oder Automotive) und derAnwendung müssen die Systeme unter-schiedlicheGrenzwerte erfüllen.Obwohl dieentsprechenden Prüfungen für das Gesamt-system durchgeführt werden, achten Ent-wickler darauf, dass bereits die gewählten

Bauelemente die entsprechenden Normenerfüllen. Das Systemdesign und das Leiter-plattenlayout spielen ebenfalls einewichtigeRolle. Zu den verschiedenen EMV-Tests, mitdenen sich die Störstrahlung vonCAN-Tran-sceivern charakterisieren lässt, zählt die„Zwickauer Norm“ als Testverfahren für Au-tomobilanwendungen.

Test-Board für die EMV-Prüfungmit drei CAN-TranceivernDas EMV-Test-Board (Bild nur online) ent-

hält drei isolierte CAN-Transceiver, die andenselbenBus angeschlossen sind.DieMes-sungen erfolgen amTestpunkt CP1,währendein Transceiver ein 250-Hz-Rechtecksignalmit einemTastgrad von 50%aussendet.Mit-hilfe von Gleichtaktdrosseln, die zwischendenTransceivernunddemBusplatziertwer-den, lassen sich einige Störungen herausfil-tern. In Bild 1 sind die leitungsgebundenenStörungenbei der klassischenCAN-Datenra-te (500kBit/s)mit demBaustein ISO1042 aufder Prüfplatine dargestellt.Unter Immunität versteht man die Fähig-

keit eines Chips, auchunter demEinfluss vonHF-Störungen, die überKabel oderAntenneneinkoppeln, fehlerfrei zu arbeiten. Um dieImmunität der isoliertenCAN-Transceiver zuprüfen, führten wir einen DPI-Test (DirectPower Injection) durch.Die Frequenzder in denBus eingespeisten

HF-Störungen wurde variiert, um die Unter-

schiede indengesendetenundempfangenenMustern zu überprüfen. Bei den für diesenTest eingespeisten Störsignalen handelte essich um eine CW-Welle und ein amplituden-moduliertes Störsignal (AM). Als AM-Signalwurde ein 1-kHz-Signal benutzt, das auf 80%reduziert war. Variationen ummehr als einebestimmteGrenzspannung (±0,9V) oder ummehr als eine bestimmte Zeit (±2 µs)wurdenals Ausfall gewertet.Der Test wurde mit einer eingespeisten

Störgröße von 36 dBm ohne Gleichtaktdros-sel undmit einem injiziertemStörsignal von39dBmmit Gleichtaktdrossel durchgeführt.In denBildern 2und 3 ist dasVerhaltendes

Bausteins ISO1042 unter diesen Bedingun-gen am klassischen CAN-Bus dargestellt. InbeidenFällen lagdasRauschendes isoliertenCAN-Transceivers über denGrenzwertendesDPI-Verfahrens.WirdderDPI-Testwie in die-sem Fall bestanden, gewährleistet das wie-derumeine zuverlässigeKommunikationmitweniger Systemfehlern und Ausfällen.Von integrierten isolierten CAN-Baustei-

nen wird erwartet, dass sie genauso störbe-ständig sind wie nicht-isolierte Bausteine.Angesichts der geringenEmissionenundderhohenStörbeständigkeit bei kleinenGehäu-semaßen erfüllendieBausteine ISO1042undISO1042-Q1 die Anforderungen von Indust-rie- und Automotive-Anwendungen. // KR

Texas Instruments

Bild 3: DPI-Prüfung des Bausteins ISO1042 mitGleichtaktdrossel.

Bild 2: DPI-Prüfung des Bausteins ISO1042 ohneGleichtaktdrossel.

Bild 1: Leitungsgeführte Abstrahlungen des Bau-steins ISO1042 bei einer Datenrate von 500 kBit/s.

Bilder:Texas

Instruments

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onsemi.com/deutsch/auto

THINK ONTHINK ONFÜR INNOVATIVE WEGE BEI

IHREM DESIGN ZUKÜNFTIGERAUTOMOTIVE-ANWENDUNGEN

Für ADAS, autonomes und teil-autonomes Fahren, Sichterkennungssysteme, Bussysteme im Fahrzeug undFahrzeugelektrifizierung stellen wir eine große Auswahl an für den Automobilbereich zugelassenen Produkten bereitund bieten auch Lösungen für die nächste Generation, wie z. B. intelligente Leistungsmodule und Wide Band GapProdukte. Zudem bieten wir Produkte für jede Art von Stromlast – nicht nur für die Fahrzeuge von heute, sondern auchfür die Fahrzeuge von morgen. Und mit unserer erstklassigen Lieferkette garantieren wir, dass Sie stets genau das zurVerfügung haben, was Sie benötigen. Sie denken an all die Möglichkeiten, wie Fahrzeuge sicherer und intelligenterwerden können? THINK ON.

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

MESSTECHNIK // HF-MESSTECHNIK

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TITELSTORYViele Geräte kommunizieren drahtlosmit anderen Geräten. Allerdings werdendie Frequenzen stark beansprucht. AuchdieAnforderungenan Latenz, Durchsatz,Zuverlässigkeit und Sicherheit nehmenextrem zu. Entwickler müssen neue Ge-rätegenerationen ausgiebig testen unddie Hardware an die anspruchsvollenFrequenzanforderungen anpassen. Für

den Test bieten sich beispielsweise eineneue Generation Signalgeneratoren vonRohde & Schwarz an, die sich einfach anden jeweiligen Test anpassen lassen.Die Mittelklasse-Signalgeneratoren eig-nen sich für Halbleiter-Tests genausowie für Radar- und Empfängertests inder Luft- und Raumfahrt oder Tests anKommunikationsgeräten.

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

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MESSTECHNIK // HF-MESSTECHNIK

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Signalgeneratoren bis 6 GHzüberzeugen bei spektraler Reinheit

Bei den Mittelklasse-Signalgeneratoren schickt Rohde & Schwarz zweikompakte Geräte an den Start: Den analogen HF-SignalgeneratorR&S SMB100B und den Vektorsignalgenerator R&S SMBV100B.

FRANK-WERNER THÜMMLER UND MATTHIASWEILHAMMER *

* Frank-Werner Thümmler... ist Produktmanager für AnalogeSignalgeneratoren im Bereich Kom-ponententests bei Rohde & Schwarzin München.

Zwei Signalgeneratoren begründetendas Segment der sogenanntenkompak-ten Benchtop-Signalgeneratoren von

Rohde & Schwarz: Zum einen der analogeR&SSM100A sowie der vektorielle R&SSMB-V100A. Beide Geräte bieten 6 GHz und sindweniger als 19 Zoll breit. Jetzt erweitertMess-technik-Spezialist Rohde & Schwarz seineGeneratoren um neue Modelle: Verbessertwurdendie analogenSignalgeneratorenR&SSMB100BundVektorsignalgeneratorenR&SSMBV100B. Mit ihnen will der Messgeräte-hersteller erneut einen Standard in der Mit-telklasse setzen.Mit Frequenzen von8kHzbis 1GHz, 3GHz

oder 6 GHz sowie optionalen Funktionser-weiterungen sprechen die Generatoren ver-schiedene Anwendungen an: die HF-Halb-leiterentwicklung, Telekommunikation oderLuftfahrt und Verteidigung. Der Anwenderhat über das grafischeBenutzermenü zusam-men mit einem hochauflösenden Touch-Display die Möglichkeit, seine Anwendungzu bedienen.

Generator liefert Ausgangs-leistung bis 34 dBmBei Störfestigkeitsmessungen oder zur

Kompensation vonVerlusten inMessaufbau-ten sind oft sehr hohe Ausgangsleistungenerforderlich. Folglichmuss demSignalgene-rator in vielen Fällen ein Verstärker nachge-schaltetwerden.Der R&SSMB(V)100Bbietetlaut Hersteller hier eine bessere Alternative.

Drei unterschiedliche Ausbaustufen erlau-ben es, die maximale Ausgangsleistung andie jeweiligen Anforderungen anzupassen.Die Generatoren liefern eine Ausgangsleis-tung von bis zu 34 dBm bei einer Trägerfre-quenz von 1 GHz (Bild 2) ohne externen Ver-stärker und stellen somit eine kalibrierteEin-Box-Lösungdar. DerAnwender erhält einkompaktes, integrierte Messgerät, welchesden Aufbau erheblich vereinfacht.Der Signalgenerator R&S SMB(V)100B er-

zielt für eine Mittelklasse erstaunlich hoheabsolute Pegelgenauigkeit. Konkret bedeutetdas: Mit spezifizierten Werten von < 0,5 dB(200 kHz < f ≤ 3 GHz) und < 0,7 dB (f > 3 GHz)bei einem Pegel von >– 90 dBm laut Spezifi-kationen überzeugen die Werte. Prüflingewerden aber in der Regel nicht direkt an ei-nenGenerator angeschlossen, vielmehr sindKabel und andere Komponenten zwischenGenerator und Prüfling geschaltet. Damitverschiebt sich die Referenzebene vom HF-Ausgang des Generators hin zum Prüfling.Der spezielle Leistungsmesskopf R&S NRP

wird über USB angeschlossen. Jetzt ist einsehr genauerAbgleich ander neuenReferen-zebene möglich. Der Anwender kann dengemessenen Pegel direkt vom Display desGenerators ablesenund sodieHF-Ausgangs-leistung abgleichen, bis der gewünschteWertan der neuen Referenzebene erreicht ist.

Pegellinearität und Pegel-wiederholgenauigkeitNach dem Abgleich ist es entscheidend,

dass die jeweiligenHF-Pegelwerte bei jedemDurchlauf reproduzierbar mit sehr hoherGenauigkeit eingestellt werden können. Miteiner Pegelwiederholgenauigkeit von0,02 dB(gemessen, Bild 3) erreicht der Signalgene-rator auch hier. Ein weiterer kritischer Para-meter ist die Pegellinearität. Dabei ist ent-scheidend, dass der Generator eine mög-lichst geringeAbweichungvomSollwert übereinenweitenAmplitudenbereich erzielt.Miteiner Genauigkeit besser als 0,2 dB (gemes-sen, Bild 4) können die Generatoren auchhier überzeugen.

Matthias Weilhammer... arbeitet seit 2012 im Produktma-nagement für Signalgeneratoren beiRohde & Schwarz in München mitFokus auf Wireless Communications.

Bild 1:Im Testaufbau verän-dern Zusatzkompo-nenten und Kabel dasgenerierte Signal. Damitbei der Messung amPrüfling das gewünschteSignal anliegt, kannder Entwickler beimR&S SMB(V)100B HF-Signalgenerator mitdem LeistungsmesskopfR&S NRP das generierteSignal an der neuenReferenzebene hinterden Zusatzkomponentenmessen und anpassen.

Bilder:Roh

de&Schw

arz

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MESSTECHNIK // HF-MESSTECHNIK

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Bild 2: Gemessene Ausgangsleistungen des Grundgeräts R&S SMB(V)100B sowie mit der Option R&SSMB(V)B K31 (High Output Power) und mit beiden Optionen R&S SMB(V)B K31 (High Output Power) und R&SSMB(V)B B32 (Ultra High Output Power).

EinseitenbandphasenrauschenundBreit-bandrauschen spielen nicht nur bei CW-Applikationen wie LO-Substitution einewichtige Rolle, sondern ebenfalls bei digitalmodulierten Signalen, da sie sich unmittel-bar auf die EVM (Error Vector Magnitude)auswirken.Dank seines besonderenSynthe-sizer-Konzepts weist der R&S SMB(V)100Bbereits in der Standardausführung ein nied-riges Einseitenbandphasenrauschen undBreitbandrauschen auf und die Qualität derSignale für CW- wie auch für digital modu-lierte Signale sind brauchbar. Eine weitereVerringerungdes Phasenrauschensnahe am

„Mit dem analogen Signalgenerator R&S SMB100B und demVektorsignalgenerator R&S SMBV100B will Rohde & Schwarz

erneut einen Standard in der Mittelklasse setzen.“Matthias Weilhammer, Rohde & Schwarz

Träger bietet die Option R&S SMB(V)-B1H(High-PerformanceOCXOReferenceOscilla-tor, Bild 5). Die wesentlichen Vorzüge dieserOption sind aber eine deutlich erhöhte Lang-zeitstabilität der Referenzfrequenz sowieeine erheblich geringere Temperaturabhän-gigkeit. Um demBedarf nachmehrModula-tionsbandbreite gerecht zu werden, ist derVektorsignalgenerator R&S SMBV100B miteinemsehr leistungsfähigenBasisbandaus-gestattet. Durch die ausgeklügelte interneFrequenzgangkorrektur erreicht derGenera-tor bei der Amplitudengenauigkeit von bes-ser als 0,1 dB (gemessen, Bild 6) über die

gesamteBandbreite von 500MHz.DurchdieKombination aus hoher HF-Modulations-bandbreite undSignalqualität eignet sichderGenerator zum Testen und CharakterisierenvonbreitbandigenEmpfängernundVerstär-kern.Mit gemessenenEVM-Werten vonunter0,2% für 20MHz breite LTE-Signale und un-ter 0,4% für 160 MHz breite IEEE 802.11ac-Signale übertrifft derGenerator dieAnforde-rungen an die EVM-Performance bei derMessung von Prüflingen. Somit ist sicherge-stellt, dass nur der Prüfling vermessenwird.Ingenieure können sich auf diewesentlichenAufgaben inder Entwicklungkonzentrieren,ohne sichumdie Performancedes Signalge-nerators kümmern zu müssen. Erwähnens-wert ist auch die EVM-Performance bei ho-hen Ausgangspegeln. So erzielt der Genera-tor bei einemLTE-Signalmit einerAusgangs-leistung von 18 dBm einen EVM-Wert vonunter 0,4%.

Vielfältige Einsatzmöglich-keiten für die GeneratorenAufgrund ihrer Signalqualität können die

beiden Signalgeneratoren für vielfältigeAn-wendungenbis 6GHz eingesetztwerden.Deranaloge Signalgenerator R&S SMB100B ge-eignet sich beispielsweise für Radar- undEmpfängertests in der Luft- und Raumfahrtoder für CW-basierte Fertigungstests anKom-munikationsgeräten und -Infrastruktur. DerR&S SMBV100B bietet darüber hinaus einehohe Signalqualität für vektormodulierteSignale. Optionen für alle wichtigen digita-lenKommunikationsstandards inklusive 5G,Cellular IoT, LTE,WLAN IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax oder Bluetooth 5.0 sind verfügbar. Diedigitalen Standards laufen dabei direkt aufdem Gerät, ein externer PC ist nicht nötig.Das ermöglicht es, Signale und Parameterschnell und einfach zu variieren. Funktionenfür das sogenannte Envelope Tracking undDigital Pre-Distortion (DPD) stehen ebenfallszurVerfügung.Via externe I/Q-Eingänge las-sen sich zudem Signale mit Bandbreiten bis2 GHz modulieren. Breitbandsignale profi-tieren vom I/Q-Modulationsfrequenzgang.Damit können Entwickler die Produktquali-tät auch für Breitbandkommunikationssys-teme wie 5G sicherstellen. Manchmal mussin einem bestehenden Automated-Test-Sys-temeineKomponente ausgetauschtwerden,weil sie defekt oder veraltet ist.WenneinR&SSMV(V)100Bdenbisher verwendetenSignal-generator ersetzen soll, ist die Integration indas eigene Systemunproblematisch. Für diebeidenSignalgeneratorenbietet derHerstel-ler die R&S LegacyPro Code Emulation an.Damit sinddieGeräte in der Lage, eine großePalette an Legacy-Signalgeneratoren von

Bild 3: Gemessene Pegelwiederholgenauigkeit bei unterschiedlichen Temperaturen (Langzeitmessung über3 Tage). Die Grafik zeigt, mit welcher Genauigkeit ein Pegel von 0 dBm bei 1 GHz wiederholt getroffen wird(zwischen zwei 0-dBm-Einstellungen wird jeweils auf einen anderen Pegel geschaltet).

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018 19

MESSTECHNIK // HF-MESSTECHNIK

Anbieternwie Keysight/Agilent, HP, Anritsuund Rohde & Schwarz zu emulieren.Der Signalgenerator R&SSMB(V)100Bbie-

tet dem Anwender ein durchdachtes Up-grade-Konzept. Gewünschte Funktionenlassen sich über Software-Keycodes frei-

schalten. Beispielsweise lässt sich die Aus-gangsleistung und beim Vektormodell R&SSMBV100B der Frequenzbereich sowie dieModulationsbandbreite erweitern. // HEH

Rohde &Schwarz

Bild 5: Einseitenband-Phasenrauschen des Grundgeräts R&S SMB(V)100B, sowie mit der Option R&SSMB(V)B B1 (OCXO Reference Oscillator) und mit der Option R&S SMB(V)B B1H (High Performance OXCOReference Oscillator).

Bild 4:Gemessene Pegellinearität ei-nes intern erzeugten LTE-Down-link-Signals bei verschiedenenFrequenzen.

Bild 6:Gemessener Frequenz-gang über maximaleHF-Modulationsband-breite von 500 MHzbei verschiedenenTrägerfrequenzen.

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ELEKTRONIKFERTIGUNG // PROZESSAUTOMATISIERUNG

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Die Wahl des richtigenRPA-Prozesses

Im Erst-Einsatz scheitern viele Robotic Process Automation-Projekte.Warum? Weil der falsche Prozess für den Start ausgewählt wurde. Wieaber findet ein Unternehmen den richtigen Prozess für den Einstieg?

PETER GISSMANN *

* Peter Gißmann... ist Gründer und Geschäftsführervon ALMATO, einem Unternehmen vonDATAGROUP.

Das Thema Robotic Process Automati-on (RPA) ist seit einiger Zeit in allerMunde. Denn die intelligente Soft-

ware ermöglicht schon heute in vielen Un-ternehmendieAutomatisierung vonProzes-sen: von der industriellen Fertigung überBüroanwendungen bis zu CRM-Lösungen.Doch im Erst-Einsatz scheitern viele RPA-Projekte. Warum? Weil der falsche Prozess

für den Start ausgewählt wurde. Wie aberfindet ein Unternehmen den richtigen Ein-stiegs-Prozess für RPA?

Prozesskosten können um biszu 60% gesenkt werdenDer Siegeszug vonRPAverwundert kaum.

Die digitalenRoboter dienenals vollautoma-tisierte Lösungder Bearbeitung von struktu-rierten Geschäftsprozessen. Während dieAutomatisierung von FertigungsprozessenimZuge von Industrie 4.0Alltag indeutschenUnternehmen ist, schicken sich die Soft-wareroboter an, einfache, sichwiederholen-de Prozesse im Büro zu übernehmen. Damit

ist das Thema RPA nicht nur für die mit derProduktionbetrautenMitarbeiter in der Elek-tronikindustrie interessant, sondern auchzum Beispiel für die Beschaffung, den Kun-dendienst, den Einkauf und den Vertrieb.Die digitalen Roboter arbeiten einen Pro-

zess genauso ab,wie es einMensch tunwür-de. Sie können manuelle Tätigkeiten in Bü-roabläufen vornehmen, die bislang vonMenschen erledigtwerdenmussten, etwaumInhalte aus einem IT-System in anderen Sys-temen weiterzuverarbeiten. So kann RPAzumBeispiel RechnungenausE-Mail-Anhän-gen auslesen und in ERP- und andereUnter-nehmens-Software übertragen. Und das

Bild 1:Die Vorteile der Robotic ProcessAutomation Bilder: DATAGROUP

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018 21

ELEKTRONIKFERTIGUNG // PROZESSAUTOMATISIERUNG

automatisch, fehlerfrei, 24 Stunden amTag,sieben Tage die Woche. Die Kostensenkungdurch den Einsatz der digitalen Roboter istdaher enorm: ALMATO, ein UnternehmenvonDATAGROUP, geht durch die Implemen-tierung vonProzesskostensenkungenvonbiszu 60Prozent aus. Die Zeitersparnis liegt beibis zu 90 Prozent. Und die solchermaßenentlastetenMitarbeiterwerden, das zeigt diePraxis, an anderer Stelle mit wichtigeren,zukunftsträchtigeren Aufgaben eingesetzt.

Vorteil: SelbstständigeBearbeitung von ProzessenTatsächlich liegt der häufigste Fehler bei

der Implementierung eines RPA-Projektesschon in der Wahl des Einstiegs-Prozesses.Gerne ziehenUnternehmen hier zu komple-xe, zu spezielle Prozesse heran. Hier gilt esfür die Verantwortlichen, den Integrations-grad des Unternehmens realistisch einzu-schätzen und eine Analyse und Bewertungdes Ist-Zustandes vorzunehmen. Sind etwaGruppenstrukturen einzelner Teams, Listen,Makros und selbstgeschriebene Applikatio-nen auf Excel in die Betrachtung einbezo-gen? Erst dann gilt es, die einzelnen Prozes-se ins Auge zu fassen. RPA ist dabei überalleinsetzbar. Die ProzessautomatisierungkannAufträge erfassen und erteilen, Inventurlis-ten prüfen und Inventar verwalten, Status-Updates verschicken und anfordern, Kun-dendaten verwalten und Transporte nach-verfolgen.Wer RPA erfolgreich einführen möchte,

wählt für den Einstieg einen einfachen Pro-zess, idealerweise einen mit hohem Volu-men. So können RPA etwa die digitalen Er-gebnisse, die moderne industrielle Ferti-gungsmaschinen zur Verfügung stellen,auslesenundweiterverarbeiten. In der Elek-tronikfertigung kann eine RPA die Informa-tionen über den Ablauf der Produktion undzum Zustand des Produkts in einem Dash-

board zusammentragen. Die anschließendeAnalyse liefertHinweise,wie beispielsweiseein Produkt effizienter hergestellt oder dieProduktionsanlage optimiert gewartet wer-den kann.Im Bereich Verwaltung können RPA Stan-

dardprozesse übernehmen, wie etwa dieAnlage neuer Benutzer oder die Aktualisie-rung von Kreditorendaten. Ein solcher Pro-zess mit hohem Volumen hat zwei Vorteile:Da Mitarbeiter meist erst einmal skeptischauf den Ersteinsatz von RPA reagieren, hilftein solcher Prozess, der viel Entlastungbringt, auchbei derAkzeptanzderRPAdurchdieBelegschaft. DennRPAwirdhierzulandebisher häufig negativ wahrgenommen.Schnell lautet das Vorurteil: „Roboter neh-menArbeitsplätzeweg.“ Umdementgegen-zutreten, gilt es in der Kommunikation dieVorteile von RPA – vor allen Dingen in derEntlastung von monotonen Arbeiten – zubetonen.Der zweite Vorteil bei der Wahl eines ein-

fachen Prozesses: Die Beteiligten könnenErfahrung mit RPA sammeln, um sich da-nach komplexeren Prozessen zuzuwenden.Die eigene Automatisierungsstrategie solltedabeimit einemzentralenTeamverfolgtwer-den, das Informationen bündelt und RPAüber Geschäftseinheiten hinweg einführt.Mit einer zugrundeliegendenStrategie kanndas Team zudem abwägen, welche Prozesseals nächstes anzugehen sind.

Auch die DatengrundlageentscheidetDoch es gibt weitere Punkte, die für den

Ersteinsatz wichtig sind. Digitale Roboterbrauchen natürlich auch digitale oder digi-talisierte Daten. Nur so lässt sich die Inter-aktion mit demMenschen geringhalten.Und die Daten sollten – auch das ist ein

gutesKriteriumumden richtigenProzess fürden RPA-Einstieg zu identifizieren – text-

Bild 2:Was können digitale Roboter?

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ELEKTRONIKFERTIGUNG // PROZESSAUTOMATISIERUNG

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Eine Checkliste für den richtigen RPA-ProzessRobotic Process Automation ist eine Lö-sung zur vollautomatischen Abwicklungvon Geschäfts- und Verwaltungsprozes-sen durch virtuelle Roboter – ohne Än-derungen in der bestehenden IT-Infra-struktur.Die Roboter bedienen die für einen Pro-zess erforderlichen Applikationen ge-nauso wie ein Mitarbeiter, kommunizie-ren mit allen erforderlichen Systemen,holen Informationen ein und ändern dierelevanten Daten. Geschäfts- und Ver-waltungsprozesse werden also vollauto-matisch abgearbeitet.Und: Die Roboter arbeiten schnell, sindrund um die Uhr im Einsatz, machenkeine Fehler und dokumentieren alleslückenlos – selbstverständlich automa-tisch – und erzielen so signifikante Kos-teneinsparungen.

Aber: Wie findet ein Unternehmen denrichtigen Prozess für den RPA-Einstieg?Diese Checkliste hilft:� Die Daten sollten möglichst digitalvorliegen.� Die Daten sind strukturiert: „Organisa-tion geht vor Automatisierung“!� Text-/zahlenbasierte Daten lassensich leichter mit RPA verarbeiten als bild-basierte.� Je standardisierter ein Prozess ist,desto besser für den Einstieg.� Der Prozess läuft stabil.� Hohes Volumen des Prozesses.�Wenn der Prozess fehleranfällig ist,kann RPA seine Stärken besser ausspie-len!� Für den Einstieg: Je einfacher der Pro-zess ist, desto eher stellt sich der Erfolgein.

oder zahlenbasiert sein. Solche Daten las-sen sich leichtermit RPAverarbeiten als bild-basierte.Bei der Wahl des Prozesses sollte außer-

demdarauf geachtetwerden, dass dieDatenmöglichst strukturiert vorliegen.DennWun-der kann auch RPA nicht vollbringen: Esverbessert beispielsweise den bestehendenProzess nicht, sondern führt diesen lediglichautomatisiert aus. Ist der Prozess an sich feh-lerhaft, reproduziert RPA diese Fehler. Feh-lerhafte Prozesse fallen somit raus, fehleran-

fällige Prozesse jedoch sind ideal für RPA.Meist sind es eben jene Tätigkeiten, in diesich beim Menschen irgendwann der be-rühmte Schlendrian einschleicht. Aber RPAarbeitet auch nach der zigtausendsten Wie-derholung fehlerfrei den Prozess ab. Des-halb: Ist der Prozess fehleranfällig, kannRPAseine Stärkenausspielen. Je standardisierterdabei ein Prozess ist, desto besser. Und: FürRPA sind stabile Prozesse enorm wichtig –auchdas ist einwichtigesAuswahlkriterium.Läuft der Prozess stabil, sind Interaktionen

von Menschen nur selten oder gar nichtnötig.Ein wichtiger Hinweis, der nichts mit der

Auswahl des richtigen Prozesses zu tun hat:Ein Vorteil von RPA ist es, dass es von derFachabteilung angestoßen werden kann.Eine automatisierte Schatten-IT sollte abernicht das Ziel sein. Auch wenn das Projektvon der Fachabteilung gesteuert wird: Beider Implementierung von RPA gibt es einigePunkte, bei denen die Unterstützung der IT-Abteilungnotwendig ist oder zumindest sehrhilfreich sein kann. Dazu gehören unter an-deremdieArchitektur der Lösung, die Bereit-stellung der entsprechenden Ressourcen,Applikationslizenzen, Informationen überRelease-Wechsel der Anwendungen, die dieRoboter bedienenundgrundlegendeSicher-heitsfragen. Deshalb sollte bei einem RPA-Projekt immer die ITmit anBord geholt wer-den. Denn auch wenn die ImplementierungvonRPAvieleVorteilemit sichbringt, gilt es,einigen Fallstricken aus demWeg zu gehen.Und de facto braucht es weit mehr, als nurdie entsprechende Technologie, damit einProjekt erfolgreich wird.

Mit dem richtigen Prozess undPartner zum ErfolgDoch wer den richtigen Prozess für den

RPA-Ersteinsatz identifiziert, hat eine guteAusgangsposition für den erfolgreichenEin-satz.Wer sichdarüber hinaus für die Zusam-menarbeitmit einemerfahrenenRPA-Partnerentscheidet, dürfte auch die restlichenKlip-pen sicher umschiffen. // AG

ALMATO/DATAGROUP

Bild 3: Anwendungsbeispiel aus der HR-Abteilung – Anlegen eines neuen Mitarbeiters

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018 23

AKTUELLE PRODUKTE // ELEKTRONIKFERTIGUNG

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www.dynamic-systems.de

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Die von Posalux entwickelte La-serbearbeitungsmaschine be-steht aus einemScan-SystemvonSCANLAB, gekoppelt mit einemUltrakurzpuls-Laser und ermög-licht die Bearbeitung von unter-schiedlichsten Materialien wieMetallen, Polymeren und Kera-miken, ohne deren thermischeBeeinflussung.Die Scan-Lösungmit fünf Achsen zur definiertenLaserstrahlführung in den Ma-schinenkoordinatenachsen x, y,z mit simultan überlagertem,einstellbaremAnstellwinkel (po-sitiv oder negativ) eignet sich

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30 µm Kantenlänge, bei einerMaterialdicke von 300 µm undeinem Steg von 10 µm. Im ge-nannten Anwendungsfall wur-den 46.000 Bohrungen auf ihrePositioniergenauigkeit von+/-2 µm überprüft und es konn-ten durchgängig Eckradien vonkleiner 5 µm erzielt werden.Eine Variante für noch feinere

Strukturen (basierend auf grü-nen Lasermit einerWellenlängevon 515 nm)befindet sichderzeitin der Entwicklung.

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Die universelle AbsauganlageFEX 3000 ist jetzt auch in einerW3-Ausführung verfügbar. DasInstitut für Arbeitsschutz derDGUV (IFA) hat die Anlage nachden entsprechenden Vorschrif-

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Filteranlage jetzt auch mit W3-Prüfungten (DIN EN ISO15012-1 und DINEN ISO15012-4) geprüft und dasGerät zertifiziert. Dieses Zertifi-kat ermöglicht dasBetreibenderAbsauganlage auch beimSchweißen von Edelstählen(Chrom-Nickel-Stählen) im Um-luftbetrieb, d.h. die gereinigteLuft darf dem Arbeitsraum wie-der zurückgeführt werden. Sokann das System auch aus ener-getischer Sicht sehr effizient ver-wendet werden.Der mehrstufige Filteraufbau

der FiltrationsstufenM, F,HundAktivkohle wird durch einen

Streckmetallfilter ergänzt, derals Funkenschutz zur Vermei-dung von Brandgefahr dient.Die Anlage wurde zur Absau-

gung von Laserrauch, Schweiß-und Lötrauch, Stäuben, Schnei-derauch sowie Dämpfen undLösungsmitteldämpfen konzi-piert. Nun erweitert das Absaug-systemFEX3000 seinenEinsatz-bereich um die Beseitigung undFiltration von Schweißrauch beider Bearbeitung von Edel-stählen.

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ELEKTRONIKFERTIGUNG // SAUBERFERTIGUNG

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Geringere Störanfälligkeit durchPartikelfreiheit

Spritzgussexperte reagiert auf wachsende Anforderungen an dieLeiterplattenindustrie und integriert eine Sauberfertigung in

bestehende Prozesse mittels Einhausung.

ROMAN KRAMER *

* Roman Kramer... ist Prokurist bei Hans Geiger Spritz-gießtechnik in Nürnberg.

Schmutzpartikel stellen geradebei elek­tronischen Baugruppen ein erhöhtesRisiko dar: Der Zentralverband Elek­

trotechnik­ und Elektronikindustrie e.V.(ZVEI) benennt in seinemLeitfaden „Techni­sche Sauberkeit in der Elektrotechnik“neunmögliche Störungen wie Kurzschlüsse oderelektrische Isolationen, die zur Funktions­unfähigkeit führen können.Die Ursachen sind leicht zu übersehende

Alltagserscheinungen, die sichbeispielswei­se auf elektrischen Kontakten absetzen –Haare, Hautschuppen, Pollen. Um dies zu

vermeiden, werden immer höhere Sauber­keitsanforderungen an die Hersteller, aberauch an Zulieferer wie den Spritzgussexper­ten Hans Geiger Spritzgießtechnik gestellt.Dessen Produkte werden unter anderem inLeiterplatten verarbeitet, die höchstenQua­litätsansprüchen genügen müssen. Hieraufreagiert das Unternehmen jetzt mit einerselbstentwickelten, eingehausten Ferti­gungsstraße, die effizient und auf wenigFläche alle Kriterien einesReinraums erfüllt.Dadurch ist eine Sauberfertigung nach indi­viduellen Vorgaben möglich, ohne dass fürKunden ein erhöhter Kosten­ beziehungswei­se Zeitaufwandaufgrund einer zusätzlichenTeilereinigung anfällt.„Partikelfreiheit ist in vielen Branchen

schon langeüblich. Auch inder Elektrotech­nik ist dies kein neues Kriterium, allerdings

haben sich die Anforderungen an Kompo­nenten, die mit Leiterplatten verbaut wer­den, in den letzten Jahren zusehends ver­schärft“, erklärt Eva Söhnlein, Geschäftslei­tung vonHansGeiger Spritzgießtechnik. „Danun immermehr Leiterplatten­Steckverbin­der eingesetzt werden, greift die Forderungnach Partikelfreiheit jetzt auch für unsereBauteile. Denn nur durch die Verarbeitungnahezupartikelfreier Komponentenkanneinqualitativ hochwertiges Endprodukt erzeugtwerden.“Die Hauptursache für Verunreinigungen

imSpritzgussprozess ist dieUmgebungsluft.Je nachUmfeld finden sichhier unterschied­liche TeilchenundFasern,wie beispielswei­se Staub,Haare, Pollen oderHautschuppen.Eine weitere mögliche Quelle für Fremdkör­per stellt das Werkzeug selbst dar, da sichetwadurchAbriebmetallische Spänebildenkönnen. Legen sich diese Partikel auf denBauteilen ab, kanndies zu erheblichenFunk­tionsstörungen wie einer veränderten Rei­bung und einer Verkürzung der Luft­ undKriechstrecken führen.UmdiesemUmstandvorzubeugen und Spritzguss­Teile in Rein­raumqualität herzustellen, hat Hans GeigerSpritzgießtechnik ihre Produktion seit Okto­ber 2017 um eine Sauberfertigungsstraßeerweitert.

Sauberfertigung ohne erhöhtenZeitaufwandDie Idee dazu entstand bereits 2016: „Zu

Beginn hat unser Vertriebsteam zusammenmit der Abteilung 'process engineering' dieZunahme der Einsatzgebiete von technischsauberen Bauteilen innerhalb der letztenJahre analysiert. Im Zuge dessen konntenviele künftige Anwendungsfelder für dieseArt der Fertigung identifiziert werden. Des­halb war es der nächste logische Schritt, indiese Technologie zu investieren“, bemerktSöhnlein.Grundsätzlich kamenmehrereMöglichkei­

ten zur Herstellung technisch sauberer Pro­

Bild 1: Um Spritzguss-Teile in Reinraumqualität herzustellen, hat Hans Geiger Spritzgießtechnik die Produk-tion um eine Sauberfertigungsstraße erweitert.

Bilder:G

eigerSpritzgießtechnik

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

dukte in Frage: Häufigwerden beispielswei-se ganze Gebäudeteile zu einem Sauber- be-ziehungsweise Reinraum umgebaut. Aucheine an die Produktion angeschlossene in-dustrielle Teilereinigung gehört zu den be-vorzugten Varianten. Im Gegensatz dazuentschied sichGeiger jedoch für die Einhau-sung einer Fertigungsstraße in Plexiglas:„Die üblichenAnsätze habenwir abgelehnt,da die Einrichtung eines ganzen Gebäudessehr aufwändig gewesen wäre und das Wa-schen einen zusätzlichenProzessschritt dar-stellt, der unsere Kunden letztendlich Zeitgekostet hätte“, führt Söhnlein aus.Durch zwei Laminarflowboxen, die auf der

rundum geschlossenen Einhausung ange-bracht sind, wird mithilfe eines konstantenÜberdrucks und gleichmäßigen Luftstromsverhindert, dass sich Partikel im Sauberbe-reich absetzen. „Da die Anlage in sich ge-schlossen ist undüber eigeneFiltereinheitenverfügt, sind während der laufenden Ferti-gung keine besonderen Vorgaben einzuhal-ten“, erläutert Söhnlein. Lediglich bei Pro-duktionsstart undWerkzeugwechsel ist eineumfassende Reinigung der Anlage notwen-dig. Um zusätzlich zu vermeiden, dass wäh-rend der Prozesse selbst störende Partikel –beispielsweise durch Abrieb – entstehen,sind alle Gleit- undBewegungselemente derWerkzeuge speziell beschichtet und laufengänzlich schmiermittelfrei.

Kundenanforderungen werdenindividuell umgesetztDie Anlage umfasst eine komplette, kom-

pakte Fertigungsstraße: eine Spritzgussma-schine, einen Entnahmeroboter und eineVerpackungsstation.Auf dieseWeise könneninnerhalb der Einhausungdie Spritzgusstei-le hergestellt, durch den Roboter ohne Ge-fahr einer Kontamination entnommen undauf der Kühlstrecke abgelegt werden. An-schließend werden die fertigen Produkteautomatisch abgezählt und verpackt, wo-

Hans Geiger SpritzgießtechnikGegründet wurde das Unternehmen 1961als Formenbau-Betrieb von Hans Geiger.1968 kam der Bereich Spritzguss hinzu.Damals konzentrierte man sich beson-ders auf die Sparten Spielzeug und Fo-tografie, bevor auf Kundenwunsch auchdie Kunststofffertigung in Angriff genom-men wurde.Heute ist das Unternehmen spezialisiertauf die Herstellung komplexer Bauteile

unter wirtschaftlich rentablen Bedin-gungen und in höchster Qualität. Zu denKunden des Unternehmens zählen inter-national bekannte Elektronik- und Auto-mobilhersteller.Hans Geiger Spritzgießtechnik bildetzusammen mit Hans Geiger Formenbau,beide am Hauptstandort Nürnberg, undReiter HG Geiger Kunststofftechnik amStandort Hilpoltstein die Geiger Gruppe.

durch sichergestellt wird, dass sie sauberbeimKunden eintreffen. „Der Fertigungspro-zess auf der vorhandenen Anlage ist be-herrscht, reproduzierbar und auditsicher“,zeigt sich die Geschäftsleitung zufrieden.Insgesamt lässt sich eine Sauberkeit errei-

chen, die etwa der Reinraumklasse 7 ent-spricht. Geiger hat sich jedoch gegen einegenormte Standardeinstufung entschieden,da viele Großkunden eigeneAnforderungenan die technische Sauberkeit stellen. „DieindividuellenKriterienunserer Kundenprü-fen wir bei jeder Anfrage sorgfältig und be-werten sie entsprechend der Umsetzbarkeitin unseremHause“, beschreibt Söhnlein dasVorgehen. Kommt es zumVertragsabschlussund zur Produktion, wird jede Fertigungs-charge im Anschluss daran durch ein exter-nes Prüflabor auf die Einhaltung der gefor-dertenWerte getestet, bevor die Teile andenKunden ausgeliefert werden.Seit der Inbetriebnahme im letzten Jahr hat

sich die Anlage bereits vielfach bewährt:„Wir freuen uns, nach dem etwa 18 Monateandauernden Entwicklungsprozess nun einErgebnis vorweisen zu können, auf das wirstolz sind“, so Söhnlein abschließend. // AG

Hans Geiger Spritzgießtechnik

ELEKTRONIKFERTIGUNG // SAUBERFERTIGUNG

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Bild 2: Partikelfreiheit ist in vielen Branchen schonlange üblich, auch in der Elektrotechnik. Die Anfor-derungen an Komponenten, die mit Leiterplattenverbaut werden, haben sich in den letzten Jahrenzusehends verschärft.

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Schalter sind nicht sexy,werden aber immer gebraucht

Die Erfolgsgeschichte des HMI-Spezialisten APEM begann mitErsatzteil-Schaltern, die Jean Rogero in einer Garage ersann, um den

Wiederaufbau im Nachkriegs-Frankreich voranzubringen.

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Schalter: In den 1970er Jahren wurden große Mengen Miniaturschalter für die aufkommende Elektronikindustrie benötigt (Ausschnitt aus einer Anzeige).

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Nach Ende des zweiten Weltkriegs lagEuropa amBoden. ImFrankreichderNachkriegszeit waren viele Gebäude

und die Infrastruktur zerstört oder beschä-digt. Die Produktion in Industrie und Land-wirtschaft erzielte 1945 etwa 40% der Vor-kriegskapazität. Lebensmittel waren ratio-niert. Dazu kamen Missernten und kalteWinter. DieBevölkerungunternahmenormeAnstrengungen, umdas Landwieder aufzu-bauen. Die Regierung de Gaulle setzte aufIndustrialisierung, was auch die „Mechani-sierung“der Landwirtschaft umfasste. Inves-tiert wurde in die Schwerindustrie, in die

Energietechnik und das Transportwesensowie im Finanzsektor.Diese prekäre Situation wurde durch Un-

tersuchungen der OEEC (Organisation fürEuropäische Wirtschaftliche Zusammenar-beit, die Vorgängerin der OECD) 1947 bestä-tigt: Europa benötigt eine Wirtschaftshilfevon mindestens 21 Mrd. US-Dollar. Die USAgewährten im Rahmen des Marshall-PlansFrankreich von 1948 bis 1952 Hilfen imWertvon 2806 Mio. US-Dollar, was etwa 20% derGesamtsumme ausmachte. Zum Vergleich:Großbritannien erhielt mit 3450 Mio. US-Dollar den Löwenanteil von 25%, Deutsch-land 1412 Mio. US-Dollar. Diese Hilfe trugdazu bei, dass die französische Wirtschaftvier Jahre nachBeendigungdesKriegeswie-der auf dem Stand von 1929 angelangt war.Die Nachkriegszeit ist in Frankreich, Eng-

land und Spanien auch dadurch geprägt,dass dieAlliierten sehr vieleAusrüstungsge-genständenach ihremAbzug zurückgelassenhaben.Dabei handelt es sichumMaschinen,technische Ausrüstung und Fahrzeuge. EinEffekt des Marshallplans war, dass (nichtnur) Frankreich vonamerikanischenProduk-ten überschwemmt wurde.Ersatzteile für defekte Maschinen und

Fahrzeuge mussten im US-amerikanischenAmerika, auf der anderenSeite desAtlantiksbestellt werden. Die Lieferzeitenwaren langund die Preise hoch. Um diese Probleme zuumgehen, kamder Franzose JeanRogero aufdie Idee, diese Ersatzteile selbst herzustellen.Die Schalter, die er in einer Garage im DorfMontpezat-de-Quercy in Südfrankreich inderNähe vonToulouse fertigte, hatten iden-tische Maße und Funktionen und fandenreißendenAbsatz.Weiterentwicklungen ka-men hinzu. Im Jahr 1946 stellte Rogero inFrankreich seinen ersten Patentantrag fürHebelschalter, die in Landmaschinen einge-setzt wurden.

Die Idee, Schalter zu fertigen,war zwar ausderNot heraus entstanden, basierte aber auftechnischem Knowhow: Der 1910 geboreneRogerohatte in Lorraine imNordostenFrank-reichsDiplome inMechanikundElektrotech-nik erworben. Der Krieg verschlug ihn nachSüdfrankreich, wo er bei Bouyer, einemLandmaschinenhersteller, arbeitete.Das Geschäft mit den Ersatzteil-Schaltern

lief so gut, dass Rogero 1952 schließlich eineManufaktur für Industrieschalter eröffnete.Der Kleinbetrieb mit demNamen APR – Ap-pareillage Professionnel Radioélectrique(Professionelle Ausrüstung für Radioelekt-ronik) war inMontpezat-de-Quercy auf demGrundstück der Familie seiner Frau Jaqueli-ne angesiedelt.

Fehlende Ersatzteil-Schalterbringen den Aufbau voranSo begann die Geschichte der heutigen

APEM (Appareils pour électromécanique –Elektromechanische Geräte): Mit dem An-spruch von Jean Rogero den Wiederaufbauim Nachkriegs-Frankreich voranzutreiben.Eine klassische Geschichte, die stellvertre-tend für viele Gründerszenarien und Visio-nen der damaligen Zeit steht.Das Unternehmen gehört heute zu den

weltweit führendenHerstellern fürMensch-Maschine-Schnittstellen. Die Gruppe ist inelf Ländern vertreten und hat ein Vertriebs-netzwerk auf fünf Kontinenten. Mit Produk-tionsstätten inEuropa,Nordafrika, Amerikaund Asien werden 67% des Umsatzes durchExport generiert.Für seine Firma APR stellte Rogero 1952

Mechanik-affines Personal aus der Umge-bung ein:Dreher, Fräser undMontagekräfte.Die damalige Manufaktur war sehr vertikalstrukturiert und fast alle Teile, angefangenvonFertigungsmaschinenbis zuKomponen-ten und Schaltern, wurden selbst gefertigt.

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Bilder:A

PEM

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Die Hebelschalter Anfang der 1950er JahreDie Hebelschalter der Serien 400 und500 waren entweder mit Kontaktwalzenoder Kontaktmessern ausgestattet. Siewurden Anfang der 1950er Jahre in derersten Fabrik in Montpezat gebaut, diedamals noch unter dem Namen „Etablis-sements Jean ROGERO“ firmierte.Schon damals konnten die Kunden in-dividuelle Anpassungen bestellen: Bei-spielsweise verchromte, polierte Hebelund Buchsen der „LUXE“-Variante oder

die „sealed“-Option mit Neoprenüber-zug. Auch heute verfügt APEM überumfangreiche kundenspezifische Ferti-gungsmöglichkeiten. Mehr als 50 Pro-zent des Umsatzes werden aktuell mitkundenspezifischen Lösungen erzielt.Aufgrund der Breite des Produktportfo-lios sieht man sich vorrangig als Beraterdes Kunden. Das äußert sich unter an-derem in langjährigen Kundenpartner-schaften von mehr als 20 Jahren.

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Durch geschicktes Einbinden in internati­onale Normen und des Vertriebstalents vonRogeros Partner Rosenheimer verkauftensich die Schalter sehr gut im Ausland. Dasbedingteweitere Fertigungskapazitäten, undsowurde eine zusätzliche Fertigungshalle inMontpezat gebaut. Rogero eröffnete einewei­tere Fabrik 1971 in Caussade, der nächstengrößeren Stadt, unter dem Namen APEM.Die neue Fabrik sollte die steigendeNach­

fragenachMiniaturschaltern inder aufkom­mendenund rasantwachsendenElektronik­

Bild 1: Außenansicht der ersten Fabrik von APR in Montpezat im Juli 1968. Das Gebäude existiert heute noch.

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Bild 1:Mit der Serie 600 entwickelte Rogero dieersten Drei-Wege-Hebelschalter.

Bild 2: UmMarktanfragen zu erfüllen kamen dieersten Drucktaster (Serien 1000 und 1200).

Bild 3: Die ersten Kippschalter kamen mit der Serie2600 auf den Markt.

1957 1962 1966

industrie abdecken. In diesemWerkwurdenauchdie ersten Schalter der Serie 11000und12000hergestellt, die dasUnternehmenheu­te immer noch fertigt.Später verlegte Rogero den Hauptsitz der

Firma inklusive der gesamten Verwaltung,Entwicklung und Qualitätssicherung nachCaussade. Dort befindet sich auch heutenoch der Verwaltungssitz. APEM gewannimmer mehr Bedeutung in der Gruppe. InMontpezat fertigt APRaber heute nochKom­ponenten.

Das Jahr 1976 stand für das französischeUnternehmen im Zeichen der Expansion: InEuropawurdenvier Zweigstellen gegründet.Das waren München in Deutschland, LongGrendon (beiOxford) in England, Stockholmin SchwedenundBrüssel in Belgien, jeweilsmit eigenen Lägern.Anfang der 1980er JahrewurdenAPRund

APEMvonderMORS­Gruppe übernommen,einem französischenTechnologiekonglome­rat, weil es keine klassische Nachfolgerege­lung gab. Der über 70­jährige Rogero trat als

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Bild 3: Des erste Patent für einen Schalter vom JeanRogero.

Geschäftsführer zurück, arbeitete aber bis zuseinem Tod 1987 als Berater weiterhin mitdemUnternehmen zusammen. Später brach-te dieMORS-GruppeAPEMauchandie fran-zösischeBörse, zogdie Firma 2004allerdingsvon der Börse wieder zurück.Das Produktportfolio wurde 1984 durch

eineweitere Fertigung inMontauban, derenFokus auf der Entwicklung und Herstellungvon kompletten Bedienfeldern (Tastaturen,Folientastaturen) lag,weiter vergrößert. DasWerkwurde später nachCaussade verlagert.Die nächsten Jahrzehnte sind durch Ex-

pansiongekennzeichnet: 1991Kauf derAme-rican Switch Corp. mit Sitz in Boston (USA),1998 Kauf von MEC, einem dänischen Her-

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018 29

Bild 2: Schalterproduktion und -montage bei APR in den 1960er Jahren.

Bild 4: Die Miniaturschalter für Leiterplatten derSerie 11000 trafen den Nerv der Zeit.

Bild 5: APEM entwickelte mit der Serie 25000 einenSchiebeschalter speziell für Siemens.

Bild 6: Die Subminiatur-Helbelschalter der Serie TGhaben einen Reset-Schalter.

1970 1976 1982

steller hochqualitativer Leiterplattenschal-ter, 1999GründungvonWUJINbei Shanghai(China) als Standbein in Asien und 2000Kauf von UNIFAB in den USA zum weiterenAusbau des Schalterangebots sowie der Er-öffnung einer Montage in Mexiko.Im Jahr 2002wurde eine italienischeFirma

in der Nähe von Turin, die auf Edelstahltas-taturen spezialisiert ist, erworben und inAPEM Italia umbenannt. Es folgte 2005 dieÜbernahmevonOLIVERCONTROLSYSTEMSLtd. (OCS) in England, um die bestehendeProduktpalette um Industriejoysticks (Fin-gerjoysticks) zur Frontplattenmontage zuerweitern. Im Jahr 2008wurde CHProducts,ein führenderUS-amerikanischerHersteller

für „große“ Joysticks, Trackballs und Simu-lations-Controller, gekauft, der das Joystick-Portfolio komplettierte.Umdie Logistik zu optimieren,wurdendie

Läger der einzelnen europäischen Länder2015 in einem HUB in Montauban zusam-mengefasst, von dem Kunden in Europa in24bis 48Stundenbeliefertwerden.Dabisherüber 50%kundenspezifisch gefertigtwurde,waren die Vorteile eines zentralen Logistik-zentrums bis dato nicht so ausgeprägt.Im Jahr 2016 erfolgte ein Management-

Buy-out (MBO) mit einem Finanzinvestor.MORS hatte sich aus der AG sukzessive zu-rückgezogen. Um eine nachhaltige Zukunftfür das Unternehmen zu sichern, wurde dieFirma imMärz 2017 andie japanischen IDECverkauft und wieder in industrielle Händezurückgegeben.IDEC und APEM hatten vorher schon zu-

sammengearbeitet. Die Übernahme stärktsowohl die Position von IDEC in Europa, de-ren Umsatz hier bei 4% liegt, als auch denStand von APEM in Asien. Das Produktport-folio ergänzt sich nahezu ideal, IDEC fertigtHMI fürAutomation, die Produkte hatAPEMbisher nicht, dafür wird das Portfolio vonIDEC um Industrieschalter erweitert.

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Beide Unternehmen arbeiten hoch renta-bel: IDEC verzeichnete im Geschäftsjahr2016/17 einen Umsatz von 380 Mio. US-$,davon über 60% in Japan; APEM hatte 2017einenUmsatz über 200Mio. Euro, davon ent-fielen 65% auf Europa.

Hohe Fertigungstiefe undQualität der ProdukteAuch heute ist APEM immer noch in der

Lage, alles, was in den Anfangszeiten desUnternehmens gefertigtwurde, herzustellen.Das liegt unter anderem in der hohen Ferti-gungstiefe begründet, vonder dasUnterneh-men auch in Zukunft nicht weggehen will.Der Hersteller legt großenWert auf Qualitätundmastert alle Prozesse.Das bedeutet, dassmanalle Produktionsschritte selber ausfüh-ren könnte, aber nicht zwangsläufig muss.So kaufe man auch Dienstleistungen dazu,beispielsweise Drehteile oder Kunst-stoffspritzguss.„Wir machen alles selber“, erklärt der Ge-

schäftsführer von APEMund IDEC Deutsch-

Bild 5: Verleihung der Exportmedaille in den 1980er Jahren.

Bild 7: Die taktilen Druckschalter der Serie Multimecerhielten den dänischen Design-Award.

Bild:Copyright:Think

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inkfoto.dk

Bild 8: Die Drucktaster der IP-Serie kombinierenModularität mit hoher Leistungsfähigkeit.

Bild 9: Dank Piezo-Technik punktet die Serie PBA miteiner sehr hohen Lebensdauer.

1989 1996 2001

Bild 4: Jean und Jaqueline Rogero (re) auf der Automobilmesse Pariser Salon 1966. Mit im Bild Mr. Gibrat (li)und Gerard Brochot.

Bild 6: Dreherei in den 1960er Jahren in Montpezat.

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land,Michael Schulze, stolz. Man entwickledie Schalter, stanze die Teile, baue eigeneWerkzeuge, fertige Kunststoff undmechani-scheKomponentenundgalvanisiere (Vergol-den, teilweise Versilbern). Die manuelleMontage findet seit über 34 Jahren in Tune-sien statt. Dabei gehe es nicht um das güns-tige Produzieren, sondern um Kernkompe-tenzen, Fachkräfte und das Standort-Kom-mitment zu Europa.

Was die Zukunft fürBedienelemente bringt„Wir sind vielleicht auch einwenig altmo-

disch, weil uns die Kundenbeziehung sowichtig ist. Die Partnerschaft zuMitarbeiternund Kunden spielt im APEM-Wertesystemeine große Rolle“, erklärt Schulze. So seheman sich auch vorrangig als Berater desKun-den. Zurückgreifen könnemanauf ein breitesProduktportfolio, das es so im Markt nichtnoch einmal gebe. „Wir sagen, lieber Kunde,was brauchstDuundwaswillst Du erreichenund nicht, das hier ist ein tolles Produkt.“Wichtig sei auch eine langjährigeKundenbe-ziehung, das seien dann schon einmal20 Jahre oder mehr.

APEM-Produkte sind inunterschiedlichenAnwendungenvertreten.Der Fokus liegt aufLandwirtschaftstechnik, Material Handling(Kran, Funkfernsteuerung, Gabelstapler, …)und Defence Ground Equipment (Fahrzeug-Militärtechnik). IDEC gehört zu den größtenHerstellern vonNot-Aus-Tastern. Die zuneh-mende Automatisierung von (Flur)fahrzeu-gen bedingt zukünftig ein überproportiona-les Wachstum dieser Bedienelemente.Die Landwirtschaftstechnik ist einMarkt,

der vor 20 Jahren noch nicht existierte. Ins-besondere Anbauteile sind hoch automati-siert undbenötigen viele Schalter. Aber auch

die anderen Märkte bergen Potenzial. EinBeispiel sei das Mobiltelefon, erklärt Schul-ze. Früher hätte ein Handy über 15 Tastergehabt, das seien heute vier bis fünf. Aller-dings gehe der Trend zum Dritttelefon undsomit sei die Anzahl der Taster konstant ge-blieben. Schulzes Fazit: AuchwenndasUm-feld nicht gerade hip ist und der Schalter-Markt nicht mehr zweistellig wachse, soentwickle er sichdoch stetig durchdie starkeAutomatisierung. Schalter sind nicht sexy,aber sie werden immer gebraucht. //KR

APEM

Bild 10: Der Navigationsschalter Navimec wurde alskundenspezifisches Produkt designt.

Bild 11: Die Joysticks der Serie 3000 sind immernoch auf der Höhe der Technik.

Bild:A

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Bild 12:Mit der Übernahme durch IDEC wird dasProduktportfolio durch Not-Aus-Taster ergänzt.

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Bild 8: Jean Rogero (li) vor einem Halbautomaten.

Bild:ChantalLongo,La

Depeche

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Bild 7:Mechanische Fertigung in den 1960er Jahrenin Montpezat.

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„Unser breites Produktportfolioerlaubt es uns, als Berater aufzutretenund mit dem Kunden die beste Lösungfür seine Aufgabe zu finden.“

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AKTUELLE PRODUKTE // ELEKTRONIKFERTIGUNG

REDAKTIONChefredakteur: Johann Wiesböck (jw), V.i.S.d.P. für die redaktionellen Inhalte,Ressorts: Zukunftstechnologien, Kongresse, Kooperationen, Tel. (09 31) 4 18-30 81Chef vom Dienst: David Franz, Ressorts: Beruf, Karriere, Management, Tel. -30 97Koordination redaktionelle Prozesse: Christina RüttingerRedaktion München: Tel. (09 31) 4 18-Sebastian Gerstl (sg), ASIC, Entwicklungs-Tools, Prozessor- und Softwarearchitekturen,Programmierbare Logik, SOC, Tel. -30 98;Michael Eckstein (me), Mikrocontroller, Prozessoren, IoT, Embedded Plattformen, Tel. -30 96;Martina Hafner (mh), Produktmanagerin Online, Tel. -30 82;Hendrik Härter (heh), Messtechnik, Testen, EMV, Medizintechnik, Laborarbeitsplätze,Displays, Optoelektronik, Embedded Software Engineering, Tel. -30 92;Gerd Kucera (ku), Automatisierung, Bildverarbeitung, Industrial Wireless, EDA,Leistungselektronik, Tel. -30 84;Thomas Kuther (tk), Kfz-Elektronik, E-Mobility, Stromversorgungen, Quarze & Oszillatoren,Passive Bauelemente, Tel. -30 85;Margit Kuther (mk), Bauteilebeschaffung, Distribution, Embedded Computing, Tel. -30 99;Kristin Rinortner (kr), Analogtechnik, Mixed-Signal-ICs, Elektromechanik, Relais, Tel. -30 86;Freie Mitarbeiter: Prof. Dr. Christian Siemers, FH Nordhausen und TU Clausthal; Peter Siwon,MicroConsult; Sanjay Sauldie, EIMIA; Hubertus Andreae, dreiplusVerantwortlich für die FED-News: Dietmar Baar, FED e.V., Frankfurter Allee 73c, D-10247 Berlin,Tel. (0 30) 3 40 60 30 50, Fax (0 30) 3 40 60 30 61, www.fed.deRedaktionsassistenz: Eilyn Dommel, Tel. -30 87Redaktionsanschrift:München: Rablstr. 26, 81669 München, Tel. (09 31) 4 18-30 87, Fax (09 31) 4 18-30 93Würzburg: Max-Planck-Str. 7/9, 97082 Würzburg, Tel. (09 31) 4 18-24 77, Fax (09 31) 4 18-27 40Konzeption/Layout: Ltg. Bianca Götzelmann, Tel. -21 53ELEKTRONIKPRAXIS ist Organ des Fachverbandes Elektronik-Design e.V. (FED).FED-Mitglieder erhalten ELEKTRONIKPRAXIS im Rahmen ihrer Mitgliedschaft.

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Verbreitete Auflage: 38.258 Exemplare (II/2017).Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung vonWerbeträgern – Sicherung der Auflagenwahrheit.Bezugspreis: Einzelheft 12,00 EUR. Abonnement Inland: jährlich 245,00 EUR inkl. MwSt.

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Impressum

Der Messkopf des digitalen 3D-Bildkorrelationssystems vonLa-Visionbesteht aus zwei fest inte-grierten USB3-Kameras und ei-ner hellen LED-Lichtquelle ineinem kompakten Gehäuse.Das kompakte, kostengünstige

und einfach zu bedienene Sys-tem erlaubt Sichtfelder bis 180 x280 mm bei einem Arbeitsab-stand von 250 mm. Dabei sindMessraten bis 150 Hz möglich.UmReflexionenauf spiegelndenMessobjekten zu vermeiden,sind lineare Polarisationsfilterim Lieferumfang enthalten. VierGerätevarianten mit unter-schiedlichen Auflösungen undSichtfeldern erlauben vorab eineoptimale Auslegung bezüglichder Anwendung. Ein Komplett-system besteht aus Messkopf,ControllermitDisplay,MausundKeyboard sowieder StrainMasterCompact-Software.Das System ergänzt den flexi-

blen StrainMaster Portable, des-

BAUTEILPRÜFUNG

DIC-System für kleine Messfelder

sen einzeln zu handhabendeKomponenten mehr Flexibilitäterlauben, aber auch mit einemhöheren Kalibrations- und Be-dien-Aufwand verbunden sind.Typische Anwendungen sind

die Bewegungs- und Verfor-mungsanalyse, Materialcharak-terisierung, Bauteilprüfung undphotogrammetrische Messun-gen.

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Das von Confovis patentiertekonfokale Messverfahren aufBasis der Structured Illuminati-on Microscopy (SIM) ermöglichtes, unterschiedlichste Material-kombinationen, transparenteSchichten, spiegelnde Oberflä-chen, FotolackundvieleweitereOberflächendreidimensional zucharakterisieren.Das Beladen des Wafers, die

Messung und die Übertragung

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Wie ein Schweizer TaschenmesserderMessergebnisse erfolgt dabeivollautomatisch und angepasstandie SpezifikationdesKunden.Die Kommunikation per SECS/GEM ist ebenso vollständig inte-griert,wie auchdieKommunika-tion zwischen Waferloader undMesssystem.3D-Messtechnik ermöglicht es,

Strukturen in MEMS dreidimen-sional zu erfassen. Auch Unter-ätzungen oder Winkel und Stu-fenhöhen lassen sich nanomet-ergenau erfassen. WährendWeißlichtinterferometer beiverschiedenen Materialkombi-nationen falscheHöheninforma-tionen ermitteln oder an Kantentransparenter Materialien eineInvertierungderHöheninforma-tionen verursachen können, istdas konfokale MessverfahrenvonConfovis gegenüber solchenEffekten robust.

Confovis

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ANALOGTECHNIK & MIXED SIGNAL // VERSTÄRKER

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Second-Source-Optionen fürVerstärker in kleinen Gehäusen

Verstärker in kleinen Gehäusen sind oft nicht bei mehreren Herstellernverfügbar. Wir zeigen Ihnen, wie Sie eine Second-Source-Optionrealisieren, für die es kein 1:1 pinkompatibles Ersatzprodukt gibt.

TIM CLAYCOMB *

* Tim Claycomb... ist Applikationsingenieur General-Purpose-Verstärker bei Texas Instru-ments in Dallas / U.S.A.

DiewachsendeNachfragenachkosten-günstigen Endprodukten zwingt Ent-wickler dazu, innovativ zu werden,

umdieKosten für ihre Systeme zu verringernund gleichzeitig die gesetzten Leistungspa-rameter einzuhalten. So müssen sie zumBeispiel neben der Leistungsfähigkeit derVerstärker auch die Kosten und die Gehäu-segrößen im Blick behalten.Bei kostengünstigenDesigns spielt dieGe-

häusegröße eine große Rolle, da sich dieverschiedenen Verstärkergehäuse unter-schiedlich auf die Kosten des Systems aus-wirken können. Viele neue Bauelementewerden in kleinen Gehäusen angeboten. Istein Verstärker mit einem kleinen Gehäusenicht beimehrerenHalbleiterherstellern lie-ferbar, schränkt dies zwangsläufig die Se-cond-Sourcing-Optionen ein.Um Komplikationen bei der Produkther-

stellungbei Lieferschwierigkeiten zu vermei-den, geht es häufig aber nicht ohne Zweitlie-feranten. Tatsächlich kann das Fehlen einerzweiten Lieferquelle für den Hersteller desfinalen Produkts hohe Kosten mit sich brin-gen, wenn der Halbleiterhersteller nicht diebenötigten Stückzahlen liefern kann.Der folgende Artikel beschreibt, wie sich

eine Second-Source-Option fürVerstärker inkleinenGehäusen realisieren lässt, für die eskein 1:1 pinkompatibles Second-Source-Pro-dukt gibt. In diesemZusammenhangwerdenauch die möglichen Fertigungsproblemesowie die Herausforderungen beim Leiter-platten-Layout angesprochen.

Modifikationen amLeiterplatten-LayoutModifiziert man das Leiterplatten-Layout

für einenOperationsverstärker, umzwei ver-

schiedeneGehäuse-Grundflächen zuberück-sichtigen, lässt sich die Option offen halten,einen zweitenFootprint nach Industriestan-dard zu nutzen (Bild 1).

Die gängigsten Gehäusebauformen sindSOIC (Small-Outline Integrated Circuit),TSSOP (Thin-Shrink Small-Outline Package)undVSSOP (Very-Thin-Shrink Small-OutlinePackage). DieseBauformenbieten sich somitauch als Ersatz-Footprint an, da es für siezahlreiche Zweitlieferanten gibt.Der Beitrag konzentriert sich auf das Lei-

terplatten-Layout für zweikanalige Verstär-ker mit Anschlussbelegungen nach Indus-triestandard (Bild 2) und zweikanalige Ver-stärker in kleinenGehäusenwie denBaufor-men SON (Small-Outline No-Lead) und SOT(Small-Outline Transistor). Die beschriebeneMethodekann jedochauchaufBausteinemitbeliebig vielen Kanälen und beliebigen Ge-häusen angewandt werden.

Anforderungen an das Layoutfür das SOIC-GehäuseDerPad-Abstanddes SOIC-Footprints lässt

es zu, zwischendenPads vieleVerstärkermitkleinemGehäuseunterzubringen. Somit eig-net sichdas SOIC-GehäusehervorragendalsZweitvariante. Bild 3 zeigt ein Leiterplatten-Layout, wenn man SON- bzw. SOT-Gehäusezusätzlich zum SOIC-Gehäuse verwendet.Dieses Layout lässt sich einfach kopieren,

indem man die Kontakte 1 bis 8 des SOIC-Gehäuses mit den Pins 1 bis 8 des kleinenVerstärkergehäuses verbindet. Allerdingsgibt es gewisse Einschränkungen und mög-licheKonsequenzen für die Fertigung,wenndas SOIC-Gehäuse zusammenmit dem SOT-Gehäuse eingesetzt werden soll.

Anforderungen an das Layoutfür das TSSOP-GehäuseZwar weisen das TSSOP- und das SOIC-

Gehäuse ähnlicheVorteile auf, jedochbietetdas TSSOP-Gehäuse mehr Platz zwischenden Pads der Grundfläche. Aus diesemGrund lassen sichbreitere kleineVerstärker-gehäuse einsetzen, und außerdementfalleneinige Einschränkungen und mögliche Fer-tigungsprobleme, die bei der Kombination

Bild 1: Beispiel für eine Lösung für das Leiterplat-ten-Layout, wenn es bei einem Verstärker-Gehäusekeine Second Source gibt.

Bilder:Texas

Instruments

Bild 2: Anschlussbelegung des Industriestandard-Gehäuses.

Bild 3: Zwei-Gehäuse-Layouts für ein SOIC-Gehäuse.

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ANALOGTECHNIK & MIXED SIGNAL // VERSTÄRKER

aus SOIC und SOT zu beachten sind. Da dasTSSOP-Gehäuse darüber hinaus kleiner ist,wird weniger Fläche benötigt als für einSOIC-Gehäuse– einVorteil bei Leiterplattenmit beengten Platzverhältnissen.In Bild 4 ist das Leiterplatten-Layout für

kleineVerstärker imSON-undSOT-Gehäuseinnerhalb der Grundfläche des TSSOP-Ge-häuses dargestellt, das Standard ist. DasLayout hat Ähnlichkeit mit jenem für dasSOIC-Gehäuse. Die Pins 1 bis 8 der TSSOP-Grundflächewerdenmit denKontakten 1 bis8 der Grundfläche für das kleine Verstärker-gehäuse verbunden.

Anforderungen an das Layoutfür das VSSOP-GehäuseDas VSSOP-Gehäuse ist kleiner als die

SOIC- und das TSSOP-Gehäuse. Es ist damitdie Minimal-Option für ein als SecondSource in Frage kommendes Verstärkerge-häuse. Beim VSSOP-Gehäuse ist wenigerPlatz zwischen den Pads des Footprints, so-dass sich die Zahl der in Frage kommendenkleinen Verstärkergehäuse reduziert. Trotz-demkanndasVSSOP-Gehäusemit demSOT-Gehäuse kombiniert werden, weil der Pin-Abstandbei beidenBauformen identisch ist,

sodass sich die Pads jeweils genau gegen-überliegen.Bild 5 illustriert die Layouts für die Kom-

bination der VSSOP-Grundfläche mit denPads für das SON-unddas SOT-Gehäuse.Wieschon zuvor, werden auch hier die Pins 1 bis8 desVSSOP-Footprintsmit denKontakten 1

Bild 4: Zwei-Gehäuse-Layouts für das TSSOP-Gehäuse.

Bild 5: Zwei-Gehäuse-Layouts für das VSSOP-Gehäuse.

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bis 8 der Grundfläche für das kleine Verstär-kergehäuse verbunden.

Fertigungs- und Designaspektebei zweiter GrundflächeWennSie eine sekundäreGrundfläche ver-

wenden, sind einige Fertigungs- und Desig-naspekte zubeachten.Derwichtigste Faktorbei der Produktion ist ein unzureichenderAbstand zwischendenPadsder sekundärenGrundflächeunddenPadsdes Footprints fürdas kleine Verstärkergehäuse.Ein zu geringer Abstand könnte dazu füh-

ren, dass die Lötstoppmaske die Flächenzwischen den Pads beider Footprints nichtoder nur unzureichendausfüllt. Dieswiede-rum könnte zur Folge haben, dass sich derVerstärker während des Reflow-Lötens ver-schiebt und ein Kurzschluss entsteht oderdass keine Verbindung zu den Pins des Bau-steins hergestellt wird.Wenn zwischendenPads einAbstandvon

mindestens 0,1 mm (4 mil) gelassen wird,lässt sich das Risiko solcher Vorkommnisseallerdings minimieren. Der Abstand von0,1mmentspricht der gängigenDesignregelbeim Leiterplatten-Layout und lässt zwi-schen zwei Pads genügend Platz für die Löt-

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.201836

ANALOGTECHNIK & MIXED SIGNAL // VERSTÄRKER

stoppmaske. In Bild 6 ist zu sehen, wie sichein Baustein infolge des Reflow-Lötens ver-schiebt, wenn die nötigen Abstände für dieLötstoppmaske nicht eingehalten werden.Der Entwickler muss ebenfalls beachten,

dass sich durch die zweite Grundfläche imLeiterplatten-Layout die Leiterbahnlängebeim Routing erhöht. Dies führt beispiels-weise dazu, dass Bauelemente wie etwaEntkoppel-Kondensatoren weiter vom Pindes Bausteins entfernt angeordnet werdenmüssen, wenn das finale Produkt mit demkleinen Verstärkergehäuse bestückt wird.

Entkoppel-Kondensatoren inder zweiten GrundflächeWenn sich die Entkoppel-Kondensatoren

nicht unmittelbar nebendem jeweiligenVer-stärkerbaustein befinden, kann es in Umge-bungen mit hohem Störaufkommen passie-ren, dass Störgrößen indenBaustein einkop-peln.Ebenso ist es möglich, dass beim Platzie-

ren verstärkungsbestimmender passiver

Bauelemente in größerer Distanz zum inver-tierendenAnschluss desVerstärkers Störun-gen in die Schaltung gelangen. Bild 7 illust-riert, wie sich die Leiterbahnlänge vergrö-ßert, wenn ein Verstärker mit kleinem Ge-häuse verwendet wird.Unser Fazit: Die in industriellen Anwen-

dungen vielfach eingesetzten Gehäusebau-formen SOIC, TSSOP und VSSOP besitzeneine standardisierte Anschlussbelegung.Diese Standardisierung bietet Enwicklernzahlreiche Second-Source-Optionen, diewirnachfolgend klassifizieren.� Viele Second-Source-Möglichkeiten exis-tieren beim SOIC-Gehäuse, dessen Foot-print genügend Platz für die meisten klei-nen Verstärkergehäuse bietet.�Der größere Abstand zwischen den Padsder Grundfläche beim TSSOP-Gehäuse er-laubt die Verwendung kleiner Verstärker-gehäuse von größerer Breite und minimiertpotenzielle Fertigungsprobleme.�Das VSSOP-Gehäuse bietet die kleinsteOption für eine zweite Grundfläche undkommt damit Designs mit beengten Platz-verhältnissen zugute.Die insgesamt benötigte Leiterplattenflä-

che verringert sichdurch eine zweiteGrund-fläche auf der Leiterplatte zwar nicht. Aberes handelt sichhier umeine ebenso effektivewie einfacheMöglichkeit, eine zweite Liefer-quelle fürVerstärker in kleinenGehäusen zuerschließen.Damit kannder Entwickler letzt-endlich die Kosten für das finale Produktsenken. // KR

Texas Instruments

Bild 7:Die Leiterbahnlänge imLayout erhöht sich, wennman einen Verstärkermit kleinerem Gehäuseverwendet.

Bild 6: Verschiebung eines Bauteils während desReflow-Lötens.

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STROMVERSORGUNGEN // NETZGERÄTE & NETZTEILE

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Bild 1: Das QT40.241-B2 liefert neben einer zuverlässigen Spannungsversorgung auch wertvolle Daten über IO-Link.

Bilder:PULS

Stromversorgung mit smarterSensorfunktion

Die Stromversorgung versorgt eine Anlage mit Strom, aber sie kannnoch viel mehr, wie dieser Beitrag am Beispiel eines dreiphasigenDIN-Schienen-Netzteils mit integrierter IO-Link-Schnittstelle zeigt.

ULRICH ERMEL UND MAXIMILIAN HÜLSEBUSCH *

* Ulrich Ermel... ist Director New Business Deve-lopment and Global ApplicationEngineering bei der PULS GmbH inMünchen.

Die Stromversorgung sitzt an einemzentralen Knotenpunkt im System.Hier fließt mehr als nur Strom. Ein

Netzgerät erfasst zahlreiche Echtzeitinfor-mationen, die für den Betreiber und auchdenHersteller derAnlage äußerst interessantsind.Wiehoch sindAusgangsstromundAus-gangsspannung? Wie lange ist die verblei-bende Lebensdauer des Geräts? Wie entwi-ckelt sichdie Temperatur in derAnwendung?

Wie stark ist das Netzteil ausgelastet? Wiesteht es um die Qualität der Netzspannung?DieseDatenkönnenbei der Steigerungder

Anlagenverfügbarkeit und der Senkung derWartungs- und Betriebskosten helfen. DieStromversorgung hat somit das Potenzial –parallel zu ihrer Funktion alsWandler – auchals Sensor zu fungieren und damit einenwichtigenBeitrag zum Industrial Internet ofThings (IIoT) zu leisten.

* Maximilian Hülsebusch... ist Marketing CommunicationsSpecialist bei der PULS GmbH inMünchen.

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Mit dem DIMENSION QT40.241-B2 bringtPULS die erste dreiphasige DIN-Schienen-Stromversorgung (24 V/40 A) auf denMarkt,die diese Systemdaten denAnwendern übereine IO-Schnittstelle zugänglich macht.Bei derUmsetzung setzt PULSauf dieKom-

bination ausdembewährten 960-W-NetzteilQT40undderweltweit standardisierten I/O-Technologie (IEC 61131-9) IO-Link. IO-Linkwurde entwickelt, umdie Signale der Senso-ren und Aktoren (IO-Link Devices) aus derFeldebene abzurufen. Über einen IO-Link-Master werden diese in das jeweilige Feld-bussystem eingespeist und an das Automa-tisierungssystem übertragen. Die Kombina-tion aus Feldbus und IO-Link ermöglichteine durchgängige Kommunikation überalle Ebenen hinweg, die aus smarten Fabri-ken nicht mehr wegzudenken ist.Das QT40.241-B2 verfügt über eine fest in-

tegrierte 4-poligeM12-Buchse anderVorder-seite, die für die Verbindung mit dem IO-Link-Master genutzt wird. Damit kann dasGerät schnell und effizient in bestehendeIO-Link-Systeme integriert werden.

Im Fokus die Verfügbarkeit desGesamtsystemsStromversorgungennehmen,wasdieKom-

munikationsleistung angeht, eher eine pas-sive Rolle ein. Nach der Installation sollensie zuverlässig imHintergrund funktionierenund dabei möglichst wartungsfrei bleiben–ambestenüber Jahrehinweg. Mit der neu-en IO-Link-Schnittstelle trägt die Stromver-sorgung– zusätzlich zu ihrer Grundfunktio-nalität – aktiv zumbesserenVerständnis derAnwendung und damit auch zur Prozessop-timierung bei. Sie sorgt für die Transparenz

der Leistungsdaten und Betriebskosten, be-wahrt Anwender vor Überdimensionierungund warnt rechtzeitig im Fehlerfall.Das Manufacturing Leadership Council

des Beratungsunternehmens Frost & Sul-livan sucht nach solchen Innovationen, diezurDigitalisierung inder Fertigungsindustriebeitragen. Im ersten Quartal 2018 stelltePULS das QT40.241-B2 deshalb der Jury vor.Die Gremiumsmitglieder prüften intensiv,welchen Mehrwert die Stromversorgung fürFertigungsunternehmen bietet. Mit seineranwendernahenStrategie konnte sichPULSnebenKonzernenwie IBM,Bosch, Cisco oderRochebehaupten. SowurdedasQT40.241-B2noch vor demoffiziellenMarktstartmit demrenommierten Manufacturing LeadershipAward ausgezeichnet. Die Verbindung überIO-Link ermöglicht auch die Ferndiagnoseund Parametrierung der Stromversorgungüber die im Einsatz befindliche Anwender-software des Automatisierungssystems. DerAnwender kanndieAusgangsspannungdesQT40.241-B2über dieKonfigurationssoftwareeinstellen und das Gerät aus der Ferne ein-bzw. ausschalten, sofern der Remote-Accessin der Anwendersoftware freigegeben ist.Die Einstellungen, die der Anwender vor-

nimmt, sowie kritischeProzesswertewerdenspannungsausfallsicher im Automatisie-rungssystem und zugleich in der Stromver-sorgung auf einemnichtflüchtigen Speichergesichert. Sollte einGerätetauschnotwendigsein, erfolgt eine schnelle, automatisierteParametrierungdesneuenGeräts im laufen-den Betrieb – gemäß der im Automatisie-rungssystem hinterlegten Parameter. Still-standzeiten aufgrundvonWartungsarbeitenwerden sonachhaltig vermieden.Die vonder

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Stromversorgung gesendeten Daten gebenzudemAuskunft über die Fehlerursache underleichtern die Problemlösung.

Keine Kompromisse bei derZuverlässigkeitDer Bauteilaufwand für eine IO-Link-

Schnittstelle imNetzteil ist – imVergleich zukomplexeren Kommunikationsprotokollen– relativ gering.Das bringt für denAnwenderVorteile mit sich: Aufgrund der niedrigenAnzahl an zusätzlichen Bauteilen bleibt derMTBF-Wert (Mean Time Between Failures)des QT40.241-B2 konstant hoch. Die MTBFliegt bei 678.000 Stunden und steht für dieZuverlässigkeit und damit Ausfallsicherheitdes Geräts. Trotz des zusätzlichen IO-Link-Features ist das QT40.241-B2mit dem robus-ten Ursprungs-QT40 in Sachen Zuverlässig-keit gleichauf. Selbiges gilt übrigens auch fürdie lange Lebensdauer von 66.000 Stunden– unter extremen Bedingungen von dreiPhasen, 480 V, durchgängiger Volllast und40 °C Umgebungstemperatur. Damit eignetsich das IO-Link-fähige QT40 besonders gutfür ausfallkritische Anwendungen, z.B. inderAutomobilindustrie, Fabrikautomatisie-rung und Prozessindustrie.Im Entwicklungsprozess wurde bei der

Auswahl der Bauteile und dem Layout einbesonderes Augenmerk auf die Zuverlässig-keit gelegt. Dochauchdie interneAnbindungder Kommunikationsschnittstelle an die be-stehende Netzteilelektronik wurde unterZuverlässigkeitsaspekten optimiert. So ar-beitet das integrierte IO-Link-Modul vonPulsautark von der eigentlichen AC/DC-Wand-lung imGerät. Ein Ausfall des IO-Link-Kom-munikationsmoduls hätte somit keinenEin-

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STROMVERSORGUNGEN // NETZGERÄTE & NETZTEILE

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

fluss auf die Funktionalität und Verfügbar-keit der Wandlerfunktion im Netzteil.Sollte dennoch eine äußere Einflussquelle

(z.B. eine Überspannung aufgrund einesBlitzschlages) zum Defekt der Stromversor-gung führen, kann das interne IO-Link-Mo-dul sofort eine Fehlermeldung an die über-geordnete Steuerung ausgeben. Anschlie-ßend kann das Protokoll von außen abge-fragt werden, um die Situation, die zumAusfall geführt hat, zu analysierenundnacheiner Lösung zu suchen.Die erhobenenNetz-teildaten sind dabei persistent im integrier-ten Speicher abgelegt, der beispielsweiseüber einen handelsüblichen IO-LINK/USB-Master abgefragt werden kann.Gesamtheitlich ergänzt die IO-Link-

Schnittstelle das bewährteQT40-Netzteil umeine smarte Kommunikationsfunktion. Da-bei macht es die hohe Zuverlässigkeit, Le-bensdauer undEffizienz desGeräts transpa-rent (Wirkungsgrad: 95,3%) und findet zu-dem im kompakten Original QT40-Gehäuse(B xH x T: 110mmx 124mmx 127mm) Platz.Alle bewährten Features des Ursprungs-QT40 stehen natürlich ebenfalls zur Verfü-gung. Die volle Leistung ist über einen Tem-

peraturbereich von –25 bis 60 °C möglich –mit Derating bis 70 °C. Zudem verfügt dasNetzteil über eine Leistungsreserve von 50%.ZumStarten starkerVerbraucher erzeugt dasQT40.241-B2 somit 1440W für 5 s. UmSiche-rungen zuverlässig auszulösen, erzeugt dieStromversorgung einenSpitzenstromvonbiszu 110 A für 25 ms.

Das KommunikationsprotokollIO-Link und seine VorteileIO-Linkbasiert auf einer seriellen, bidirek-

tionalen Punkt-zu-Punkt-Kommunikation.Das System gilt als sehr robust und verfügtzudemüber einenhohenGradanSicherheit– zwei Faktoren, auf die Puls bei der Entwick-lung seiner industriellen Stromversorgungenviel Wert legt. Die Geräte sind oftmals denrauen Umgebungen der unteren Automati-sierungsebene ausgesetzt und müssen zu-gleich vorManipulation vonaußengeschütztwerden. Für diesen Einsatz hat sich die Da-tenübertragung über IO-Link bewährt.Des Weiteren wurde IO-Link von Anfang

an als anwenderfreundliche Plug-and-Play-Lösung ausgelegt. Die Installation und Be-dienung sindunkompliziert und lassen sich

kostengünstig realisieren. Für die Verkabe-lungder Schnittstelle genügen standardisier-te, ungeschirmte IO-Kabel. Zudem ist dieKompatibilität mit allen gängigen Feldbus-und Automatisierungssystemen gegeben,was den flexiblen Einsatz ermöglicht.Das QT40.241-B2 verfügt über die IO-Link-

SpezifikationV1.1 und ermöglicht dabei eineschnelle Datenübertragungsrate mit COM 3(230,4 KBaud). Puls stellt für das QT40 eineelektronische Gerätebeschreibung, dieIODD-Datei (IO Device Description), bereit.Die Datei beinhaltet alle Informationen, diefür die Systemintegration benötigt werden.Bei der Kommunikation in IO-Link-Syste-

menwirddabei generell zwischen zyklischenund azyklischen Daten unterschieden. DerAusgangsstrom zählt beispielweise zu denProzessdaten und wird vom QT40 in einemzyklischenDatentelegrammalle 2msandenMaster kommuniziert. Zu den azyklischenSignalen zählenGeräteinformationen sowieEin- und Ausgangsparameter, die jederzeitüber den Master abgefragt werden können.Außerdem werden vom Netzteil spezielleEreignisse gemeldet. Solche Ereignisse kön-nen beimQT40Warnungen oder Fehlermel-dungen sein, z.B. eine zu niedrige oder zuhoheEingangsspannung, eineÜberlast oderzu hohe Temperaturen. Tritt ein anormalerZustand auf, sendet das Netzteil eine Mel-dungandenMaster und zeigt demAnwenderdenHandlungsbedarf an, nochbevor es zumAusfall kommt.DieWartunggeschieht damitvorbeugend und bedarfsorientiert. Starre,turnusmäßige Instandhaltungsmaßnahmensind damit nichtmehr notwendig. Das spartwiederumKostenbeiNeuanschaffungenundWartung.Die Daten, die das QT40.241-B2 erfasst,

bilden die Grundlage für die technischenInnovationen der nächsten Jahre. Dabeidenkt Puls vor allem an die Bedeutung vonMachine Learning in Verbindung mit demIIoT. Das Netzteil liefert bereits jetzt präziseMesswerte des Ausgangsstroms – also desLaststroms. Mittels dieser sehr fein abgetas-teten Werte ist es möglich, digitale Lastpro-file zu erkennen und zu beschreiben.Auf Basis der Informationen zum Aus-

gangsstrom lässt sich beispielsweise erken-nen, ob sich eine Last über einen längerenZeitraum hinweg verändert. Diese Verände-rung kann ein Anzeichen für Verschleiß-erscheinungen in derMaschine bzw.Anlagesein. Bei ausgeschlagenen Profilen wäre imLastprofil exemplarisch eine Sinuskurve zuerkennen. Im Zuge der computergestütztenDatenanalyse auf Basis künstlich-neuronalerNetzwerke würde diese Anomalie erkanntund gemeldet werden. Der nächste Schritt

Bild 2: Das QT40 fügt sich über IO-Link nahtlos in die Infrastruktur ein – unabhängig vom übergeordnetenFeldbus.

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ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018 41

STROMVERSORGUNGEN // NETZGERÄTE & NETZTEILE

Bild 3: In der IODD ist hinterlegt, welche Informationen das QT40.241-B2 an das Automatisierungssystemkommuniziert.

wäredanneine ebenfalls automatisierte Ent-scheidungsfindung zumweiteren Vorgehenmittels künstlicher Intelligenz.DurchdiesenAnsatz ermöglicht das Netzteil als Daten-quelle völlig neueMöglichkeiten in der Nut-zung von Daten im Fabrikumfeld.

Sensorfunktion erweitert3-Phasen-StromversorgungenDie Nutzung von Strom als einheitliche

Datenquelle im Produktionsprozess spieltdabei eine wichtige Rolle. Als physikalischeGröße liefert Stromgenaue, interpretierbareund verlässliche Daten. Gängige Big-Data-Probleme in etabliertenUnternehmensinfra-strukturen, z.B. Inkompatibilität und Inkon-sistenz von Daten, oder Schwierigkeiten beider Vernetzung und Skalierung von Lösun-gen, könnendadurchumgangenwerden.Mit

dem QT40.241-B2 erweitert Puls eine seinerzuverlässigstenund effizientesten 3-Phasen-Stromversorgungen um eine smarte Sensor-funktion und macht das Gerät so bereit fürdie einfache Integration inbestehendeKom-munikationsnetzwerke.DieKundenprofitie-ren von einer zukunftssicheren Lösung, dieihnen neben einer stabilen Energieversor-gung auch ganz neue Einblicke in die Leis-tungsanforderungen und physikalischenAbläufe ihrer Anlage oder Maschine ermög-licht. Diese wertvollen Informationen kön-nen zur Optimierung der Verfügbarkeit undAuslastung der Anlage genutzt werden. Au-ßerdemhelfen sie bei der Senkungder Ener-giekosten und ermöglichen eine bedarfsori-entierte, vorbeugendeWartung. // TK

Puls

Labor-Netzgerätevon TOELLNER

Einzel- und Doppelnetzgeräteder Serie TOE 8950

Ausgangsspannung bis 260VAusgangsstrom bis 40A

Sämtliche Geräte verfügen überEigenschaften, die sie aus derMasse hervorheben:

• Autorange-Kennlinie• Ausgänge front- und rückseitig• Einstellungen durch Dreh-Impulsgeber• Arbiträr-Funktion mit Software zur Erzeu-

gung von beliebigen Spannungskurven• USB, LAN, GPIB, RS232, Analog-Eingänge

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Entwickelt und produziert in

Deutschland

Bild 4: Vereinfachte Darstellung eines Machine Learning Prozesses auf Basis von Netzteildaten.

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AKTUELLE PRODUKTE // STROMVERSORGUNGEN

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

AC/DC-WANDLER

Das „AC/DC Book of Knowledge“ ist ab sofort erhältlichSteveRoberts, technischerDirek-tor von RECOM, hat sein neues-tesWerk vorgestellt: das „AC/DCBook of Knowledge“. Roberts iststolz, sein ausführliches Elektro-nik-Wissen mit Studenten undIngenieuren rund um die Weltteilen zu können.Neben DC/DC-Wandlern um-

fasst das RECOM-Portfolio aucheine breite Spanne an AC/DC-Wandlern von 1 bis zu 960W.Dasgesammelte Wissen bei der Ent-wicklung dieser AC/DC-Moduleist großteils ähnlichdemWissenüberDC/DC-Wandler, dochkann

de von Industrie- und Bildungs-einrichtungen derart gut aufge-nommen, dass ich mich ver-pflichtet fühlte, ein ergänzendesAC/DC-Buch zu schreiben. Diebeiden Bücher gemeinsam de-cken nun viele der fundamenta-lenThematikender Stromversor-gungsentwicklungab.“DasneueAC/DC-Buch enthält zwölf tech-nische Kapitel über lineare AC/DC-Versorgungen, AC-Theorie,aktive und passive AC-Kompo-nentenauswahl, PFC-Technikenund vielesmehr. Diese Themati-kenwurden so ausgewählt, dass

sie sich nicht mit den Kapitelndes DC/DC-Buches überschnei-den, sondern gegenseitig unter-stützen. Seit der ursprünglichenVeröffentlichung im Dezember2014, wurden mehr als 15.000Kopienglobal verteilt. GedruckteVersionen können bei Digikeyund Chip1Stop gekauft werden.Der Begleitband „AC/DCBookofKnowledge“ ist erhältlich alskostenloser PDF-Download aufderRECOM-Websitewww.recom-power.com/bok.

RECOM

esmanchmal davon abweichen.Das „AC/DCBookofKnowledge“wird als Begleitband zum „DC/DC Book of Knowledge“ veröf-fentlicht. Der Autor beider Bü-cher, SteveRoberts, erklärt: „dasDC/DC Book of Knowledge wur-

DC-STROMVERSORGUNGEN

Mit 5 kW in nur 1 HENeu imVertrieb vonCMEsinddieprogrammierbarenDC-Stromver-sorgungenderAsterion-DC-Serievon Ametek. Sie bietet Leistun-gen von 1,7, 3,4 und 5 kW in nur1 HE. Derzeit werden Ausgangs-spannungenvon40VDC (bei Strö-men bis zu 125 A) und 60 VDC

angeboten, jedoch wird es künf-tig auch Modelle mit höherenAusgangsspannungen geben.Für höhere Leistungen lassensichdieGeräte parallel schalten.Nebenden sechs ökonomischenModellenmit klassisch rechteck-förmiger U-/I- Kennlinie, stehen

durch die Menüs, sodass Aus-gangsparameter, SequenzenundGerätekonfigurationen schnellund einfach eingestellt werdenkönnen. Eine Fernsteuerung istentweder über die standardmä-ßig eingebauten LXI-Ethernet-,

USB- und RS232-Schnittstellenmöglich oder über die optionaleGPIB-Schnittstelle mithilfe dergrafischen BenutzeroberflächeVirtual Panels.Die Asterion-DC-Serie basiert

auf derselben Plattform wie diegleichnamigen AC-Quellen derAsterion-AC-Serie vonCaliforniaInstruments (Ametek) mit 500bis 3000 VA AusgangsleistungproEinzelgerät undbis zu 18 kVAmaximalerAusgangsleistung imParallelbetrieb.

CompuMess Elektronik

auch sechs Modelle mit Auto-Range-Eigenschaft zur Verfü-gung. Deren U/I-Kennlinie ver-läuft teils hyperbolisch. So kannin vielen Fällen eine preislichgünstigere Stromversorgungmitgeringerer Leistunggewähltwer-den, da viele Anwendungen diemaximale Ausgangsspannungund den maximalen Ausgangs-strom nicht gleichzeitig benöti-gen.Bedient werden die Geräte

über einmehrsprachiges Touch-Panel an der Gerätefront. Intui-tive Icons führen den Anwender

NETZGERÄTE

Besonders leistungsstark und robust

Siemensbringt eineProduktliniebesonders leistungsstarker undrobuster Stromversorgungenaufden Markt: Die Geräte der SitopPSU6200-Linie sind vielseitigeinsetzbar und bieten umfang-reiche Funktionen für eine ge-

bauabstände an andere GerätePlatz sparend anreihen. Kosten-freie Funktionsbausteine fürSimatic S7-1200und -1500wertenden seriellenCode ausundFace-plates erleichterndieVisualisie-rung in WinCC. Die umfangrei-che Zustandsüberwachung er-möglicht es Anwendern, recht-zeitig auf kritischeBedingungenzu reagieren und so die Versor-gung des Steuerstromkreisesnoch sicherer zu machen.Die 1-phasigenNetzgeräte gibt

es in verschiedenen Leistungs-klassen mit Ausgangsnennströ-

menvon 1,3 bis 20A.DieVarian-ten ab 3,7 A verfügen zusätzlichüber Leistungsreserven („Extra-Power“), welche die Stromver-sorgung auch bei 50% Überlastbis zu 5 s sichern.Die robusten Geräte liefern

selbst bei Umgebungstempera-turen vonbis zu45 °Cpermanent20%über ihremNennstromundsie erfüllen bereits heute dieEMV-Norm, die erst ab 2020 fürden DC-Ausgang verpflichtendwird.

Siemens

zielteDiagnose, schnelleMonta-ge und einen sicheren Betrieb.Darüber hinaus verfügen die

1-phasigen 12- und 24-V-Netzge-räte über einenWeitbereichsein-gang für Wechselspannung, derauch den Anschluss an Gleich-spannung ermöglicht und be-sonders robust gegenUnter- undÜberspannung ist. Der hoheWir-kungsgrad von bis zu 95% unddie effizienteWärmeabfuhr überdas Metallgehäuse halten dieWärmeentwicklung gering. Da-durch lassen sichdie kompaktenNetzgeräte ohne seitliche Ein-

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SUPERJUNCTION MOSFETS FÜR HOHEWIRKUNGSGRADEPrestoMOSTM JN-Serie 600V• Produkt: R60xxJNx• Integrierte Body-Diode des MOSFET zur Verwendung

als FRD optimiert• Body-Diode weist besonders schnelle und sanfte

Sperrerholung auf• Geeignet für Wechselrichteranwendungen• Max. Strom bis 70A• Gehäuse: TO-220FN, TO-247, TO-3PF, D2PAK, DPAK

Super Junction-MOS EN-Serie 600V / 650V• Produkte: R60xxENx (600V) & R65xxENx (650V)• Geringes Schaltrauschen (switching noise) und hohe

Benutzerfreundlichkeit• Verwendbar für SMPS• Max. Strom bis 76A• Gehäuse: TO-220FM, TO-247, TO-3PF, D2PAK, DPAK

Super Junction-MOS KN-Serie 600V /650V / 800V• Produkte: R60xxKNx (600V), R65xxKNx (650V) &

R80xxKNx (800V)• Schnelles Schalten und geringe Schaltverluste• Geeignet für hocheffiziente SMPS• Max. Strom bis 76A (600V, 650V) und 52A (800V)• Gehäuse: TO-220FM/AB, TO-247, TO-3PF, D2PAK,

DPAK www.rohm.com

SMALLERSTRONGERFASTER

Transiente Stromverläufe der Sperrerholungder Body-Diode des PrestoMOSTM

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INTERNET OF THINGS // INDUSTRIE 4.0

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Integration von Safety-Datenin die Cloud

Das Erfassen und Auswerten sicherheitsrelevanter Informationen übereine Cloud-basierte Plattform kann die Grundlage für mehr

Anwendersicherheit in Arbeitsumgebungen sein.

SIMON DAVIS *

* Simon Davis... ist Product Marketing ManagerSafety bei der Phoenix Contact Elect-ronics GmbH in Bad Pyrmont

Über Cloud-basierteAutomatisierungs-lösungen lassen sich Steuerungssys-tememit dem Internet verbinden.Der

als Industrial Internet of Things (IIoT) be-kannte Ansatz bietet einen wesentlichenNutzen:DieDatender vernetztenKomponen-ten können zum Beispiel dazu verwendetwerden, umdieWartungsintervalle vonMa-schinenmöglichst genauvorherzusagen.Dasverringert Ausfallzeitenunderhöht somit dieMaschineneffizienz.Mit der zunehmendenVerbreitungdes IIoT

werden weitere Vorteile und Anwendungs-fälle erforscht. EineÜberlegungbesteht bei-

spielsweise darin, dass das Cloud-basierteKonzept zur Integration sicherheitsgerichte-terDaten zumEinsatz kommt.Auf dieseWei-se sollen nicht nur Wartungszyklen opti-miert, sondern auch sicherheitsrelevanteEreignisse besser verstanden werden. SowirddieGrundlage für derenVorhersage so-wie die Schaffung einer sichereren Umge-bung für die Benutzer gelegt (Bild 1).

Bedienersicherheit muss imVordergrund stehenEine gut konstruierte Maschine stellt die

Sicherheit des gesamten Bedien- und War-tungspersonals in den Vordergrund. AusSicht des Benutzers können die Sicher-heitsaspekte derMaschine jedoch einenkon-traproduktiven Effekt haben, weil sie etwadie Arbeitseffizienz beeinträchtigen. Damitsie ihre Produktionsziele erreichenoder sich

Arbeitsabläufe einfacher gestalten, umgehenmanche Mitarbeiter immer wieder Sicher-heitseinrichtungen. Bedingt durch die inte-grierte Diagnose zum Erkennen von syste-matischen und zufälligen Fehlern wird dieMaschine andererseits von der Steuerung ineinen sicheren Zustand geschaltet, sobaldsie Abweichungen von den spezifiziertenProzessparametern feststellt. Dabei kann essich um fehlerhafte Signaleingänge oder ex-terneFehler handeln, etwa einenKurzschussdurch einen Verdrahtungsfehler. Aus denDatender Sicherheitssensorenund–leitsys-teme lassen sichdeshalb vielfältige Erkennt-nisse über sicherheits- undprozessbezogeneEreignisse gewinnen.

Sofortiger Zugriff auf Datenund Dienste per CloudEinBeispiel für das automatischeErfassen

der Daten aus verteilten SPS-gesteuertenMaschinen stellt die Proficloud vonPhoenixContact dar. Die offene und zugriffssichereIIoT-Plattform erlaubt das Anbinden dezen-tral installierter Profinet-Steuerungen überdas Internet. Die Proficloudunterstützt dazuSteuerungen mit eingebautem Proficloud-Port sowie Proficloud-fähigeKoppler, die alsGateway zwischen der Profinet-SPS oder ei-nemNetzwerkgerät undder Cloud fungieren.Der Koppler verbindet das lokale Profinet-Netzwerkmit der Proficloud und stellt auto-matisch eine Datenverbindung her. Alleverteilten Proficloud-fähigen Komponentennutzen eine Verschlüsselung auf Basis desTLS-Protokolls (Transport Layer Security),sodass der Schutz und die Integrität der Da-ten sichergestellt sind (Bild 2).Die Proficloud zeichnet sich durch eine

hohe Benutzerfreundlichkeit aus. Währendeinige industrielle Cloud-Lösungen für dieRegistrierung Gebühren erheben und ledig-lich eine manuelle Kontoaktivierung durchdenAnbieter zur Verfügung stellen, verfolgtdie Proficloud einen Self-Service-Ansatz.Nutzer können sich unter www.proficloud.

Über Cloud-basierte Konzepte lassen sich Wartungszyklen optimieren und die Maschineneffizienzerhöhen. Zudem hilft es dabei, sicherheitsrelevante Ereignisse besser zu verstehen.

Bilder:Pho

enixContact

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INTERNET OF THINGS // INDUSTRIE 4.0

net anmelden und erhalten Zugriff auf dieangebotenen Anwendungen und Dienste.Darüber hinaus ist esmöglich, dass er seineselbst erstellten Komponenten und Testlö-sungen weiteren Anwendern zugänglichmacht. Außerdem kann der Nutzer andereProficloud-Teilnehmer in sein Konto einla-den, um gemeinsam Daten oder Dienste zuverwenden. Mit der Proficloud-Plattformlassen sich somit Prozess-, Ereignis- undSer-vicedaten von Sicherheitssensoren und si-cheren I/Os, die an eine lokale Profinet-Sta-tion angeschlossen sind, sammeln.Anschlie-ßend können diese Daten zur Überprüfungdes Verhaltens sowie von Abweichungen inder gesamten Anlage genutzt werden.

Nutzungsmöglichkeiten mitPilotprojekt evaluierenIm Rahmen eines Pilotprojekts ist eine Si-

cherheitssteuerung aufgebaut worden, andie sichere I/O-Module der ProduktfamilieAxioline angekoppelt werden. Die sicherenI/O-Module unterstützen die SafetyBridgeTechnology. Die vom TÜV zertifizierten Re-mote-I/Os überwachen die Eingänge der Si-cherheitssensoren und schalten die Leis-tungselemente ab.AlsHerzstückdes Systemsdient eine SIL-zertifizierte Sicherheits-CPU,die in ein sicheresAusgangsmodul integriertist. Das sogenannte Sicherheitslogikmodulhostet das Sicherheitsprojekt und kommu-niziert mit den unterschiedlichen lokalenoder dezentral verbauten I/Os über das pro-prietäre SafetyBridge-Protokoll. Wenn eineSicherheitsfunktion angefordert wird, re-agiert das Sicherheitslogikmodul entspre-chend. Der Steuerungskreis ist jedoch nichtauf das lokale Profinet-Netzwerkbeschränkt.

Die Sicherheitssensoren lassen sich vielmehrzurAnsteuerungvon imkomplettenProfinet-System verteilten Maschinen einsetzen. Umdie Sicherheitsdaten anzuzeigen, kann derNutzer in einerDashboard-Applikation indi-viduelleGrafikenundDiagrammeerstellen,die je nachBedarf entweder historische oderEchtzeitdaten visualisieren. Die Daten sinddann auf dem Monitor des Bürorechners,demMaschinendisplay oder Remote-Hand-geräten abrufbar. Proficloud-basierte Datenbinden sich ferner nahtlos in kommerzielleCloud-Plattformen (Bild 3) ein.

Typische Szenarien zeigen dieVorteile des AnsatzesWenn Profinet-fähige Safety-I/Os der Pro-

duktfamilie Axioline und Proficloud-fähigeGeräte die Dateninfrastruktur des Pilotpro-

Bild 1: Proficloud heißt die Industrial-IoT-Plattformvon Phoenix Contact. Sie eignet sich für den Einsatzin anspruchsvollen Umgebungen.

Be smartget wireless

Entdecken Sie Wireless Connectivity für Smart HomeBauen Sie auf den Einsatz neuester Funksysteme für intelligentes, energiesparendesWohnen. Wir ermöglichen drahtlose neue Welten für verschiedenste Smart-Home-Applikationen, die den Verbraucher-Alltag effizient und ökonomisch steuern. UnsereLeidenschaft sind drahtlose Lösungen – leistungsstark, stromsparend, hocheffizient.Kontaktieren Sie uns und werden Sie wireless.

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jekts bilden, stellt sichdie Frage,wie sichdieaufgenommenen Sicherheitsdaten sinnvollverwenden lassen.DieVorteile undPotenzi-ale eines solchen Cloud-basierten Ansatzeslassen sichdurch verschiedene typischema-schinenbezogene Szenarien verdeutlichen.

Vergleichsanalyse decktAbweichungen aufDer Maschinen- und Anlagenführer stellt

fest, dass seine Anlage einen auffallend ho-henAnteil anungeplantenUnterbrechungenaufweist. Ein Blick auf die Maschinendatenbelegt: Die Produktionsstopps sind durchdas Aktivieren von Not-Aus-Systemen unddas Öffnen von Servicetüren ausgelöst wor-den.Aus einer erstenEchtzeit-Datenanalyseder über Profinetmit der Proficloud verbun-denen Türschalter und Not-Aus-Tasterzu-ständewird ersichtlich, wann die einzelnenMaschinenbedientwurdenundwelchewei-terenProzessparameter zudiesemZeitpunktrelevantwaren.AnhandderDaten lässt sicheineVergleichsanalysemit ähnlich ausgeleg-tenMaschinenoderMaschinenunterschied-licher Hersteller durchführen. Zudem kannderMaschinen- undAnlagenführer die Leis-tung korrespondierender Maschinen in ver-schiedenenProduktionsschichten einandergegenüberstellen. Durch die Abwägung dersicherheitsrelevanten Daten aus unter-schiedlichen Fertigungslinien lassen sichAbweichungen aufdecken und Problemeaufzeigen, die auf eine fehlerhafteKonstruk-tion oder unzureichendeMaschinenergono-mie zurückzuführen sind. Darüber hinauskönnen falsche Bedienvorgänge oder derdauerhafte Einsatz beispielweise von Not-Aus-Schaltern darauf hinweisen, dass die

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INTERNET OF THINGS // INDUSTRIE 4.0

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Maschinenbediener besser geschultwerdenmüssen.Die sichereMaschinenkonstruktionberücksichtigt jede während des Lebenszy-klus der Maschine vorkommende Betriebs-art. Gemäß der DGUV-Unfallstatistik (Deut-

sche Gesetzliche Unfallversicherung) von2016 passieren schwere Verletzungen meis-tens beimÜberwachen, BedienenundBetä-tigen einerMaschine. EinHauptgrunddafürist, dass der Anwender oder das Wartungs-

personal in unmittelbarer Nähe von beweg-lichen Teilen arbeitet. In einer solchen Pha-se müssen daher sichere Arbeitsabläufeeingehalten und Sicherheitsvorkehrungengetroffenwerden. Dabei kann es sich umso-genannte Lockout-Tagout-Prinzipien odernur um das Sicherstellen der richtigen Rei-henfolge von Sicherheitsmaßnahmen han-deln. Durch das Erfassen der sicherheitsre-levantenSignale vonTürverriegelungenundderen Zuordnung zu Betriebsarten und si-cheren Geschwindigkeitsprofilen in derCloud lassen sichAnomalien aufdeckenundKorrekturmaßnahmen einleiten (Bild 4).

Meldung der Ergebnisse alssicherheitstechnischer AlarmEin interessanterAspekt bei derAufnahme

von Sicherheitsdaten besteht im Vergleichder berechneten Sicherheitsparameter mitden realenMaschinendaten.Das erweist sichals besonders nutzbringend, wenn es umSicherheitsbauteile mit mechanischem Ver-schleiß geht. Gemäß DIN EN ISO 13849 Teil1 basiert die Ermittlungdermittleren Zeit biszum gefahrbringenden Ausfall (MTTFd) ei-nes mechanischen Sicherheitselements aufder erwarteten Anzahl von Schaltungen(nop) und dem Verschleiß (B10d-Wert). Ver-zeichnet eineMaschineüber einen längerenZeitraum mehr ungeplante Stillstände oderhäufigereWartungseingriffe als ursprünglichkalkuliert,würdedas letztlichdenVerschleißbeschleunigen und den B10d-Wert beein-trächtigen. Diese Informationen können alssicherheitstechnischer Alarm für den Anla-genbetreiber gekennzeichnet und ebenfallsan die Elektrokonstruktion zurückgemeldetwerden, umsie in dieBerechnungneuerMa-schinen einzubeziehen.

Intelligente Anbindungverteilter SteuerungenDie Cloud-basierte Automatisierung er-

möglicht eine intelligente Anbindung vonüberall im Produktionsbereich installiertenSteuerungenundbietet damit viel Potenzialfür dasVerbessernderAnlageneffizienz. DasSammeln und Analysieren von sicherheits-relevanten Daten wird bislang noch wenigdiskutiert, schafft aber dieGrundlage für dasVerständnis und die Optimierung der Ma-schinenleistung sowie die Umsetzung einersicheren Arbeitsumgebung. Mit der Profic-loud und den Profinet-Sicherheitsmodulensteht den Anwendern hier eine Komplettlö-sung zurVerfügung, die sich einfach einrich-ten lässt undnebender Personen- auchhoheDatensicherheit bietet. // ME

Phoenix Contact

Bild 2: Aufbau einer exemplarischen IIoT-Lösung mit Proficloud-kompatiblen Modulen.

Bild 3:Das Grafana-Dashboard zeigtdie Daten in Echtzeit an.

Bild 4:SafetyBridge-Komponentenbilden die Basis für das Auto-matisierungskonzept.

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AKTUELLE PRODUKTE // INTERNET OF THINGS

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Saft bietet eine breite Produktpalette anunterschiedlichen Batteriesystemen, die allenanspruchsvollen Anforderungen unserer Kundengerecht werden. Das hohe Leistungsniveau derprimären Lithium Batterien hat sich in vielen

industriellen und militärischen Anwendungenbewährt. Als Leichtgewicht vereint die Lithium-IonenTechnologie die einzigartige Mischung zwischenWiederaufladbarkeit und breitem Temperatureinsatzauf kleinstem Volumen.

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SaftKompakte Energie für vielfältige Anwendungen

Saft Batterien GmbH Löffelholzstr. 20, 90441 Nürnberg Tel: +49 911 94174-0 Fax: +49 911 94174-25Kontakt: lithiumsales.fr@saftbatteries.com

SBG002-1-09Photocredits:DepartmentofDefense,©MGInternational2006.

Microchip hat eine hochinteg-rierte LoRa-System-in-Package-(SiP-)Serie mit einem nach eige-nen Angaben äußerst stromspa-renden 32-Bit-Mikrocontroller(MCU), Sub-GHz HF-LoRa-Tran-sceiver und abgestimmtem Soft-ware-Stack vorgestellt. DieKom-bination aus Funkanbindungmitgroßer Reichweite und geringerLeistungsaufnahme soll das Ent-wickeln LoRa-basierter, vernetz-ter Lösungen beschleunigen.

FUNK-CHIP

Stromsparendes LoRa-SiPSAM-R34/35-SiPs werden durchzertifizierte Referenzdesignsun-terstützt und arbeiten laut An-bietermit denwichtigstenLoRa-WAN-Gateway- undNetzwerkan-bietern zusammen. Die SAM-R34-SIPs basieren auf derstromsparenden SAM-L21-Cor-tex-M0+-MCU vonARMund ver-brauchen im Sleep-Modus nur790 nA. Die SAM-R34/35-SIPswerden im kompakten 6mm x 6mm Gehäuse ausgeliefert. Sieeignen sich für stromsparendeIoT-Anwendungen mit geringerBaugrößeundmehrjähriger Bat-terielebensdauer. Anwendungs-code lässt sich mit dem LoRa-WAN-Stack von Microchip kom-binieren, was die Entwicklungvereinfacht und beschleunigt.

Microchip

Unter dem Namen NINA hat derSchweizer Herstellert u-bloxMulti-Radio- und Gateway-Mo-dule vorgestellt, die Wi-Fi- undDual-Mode-Bluetooth-Konnekti-vität gleichzeitig unterstützen.So können diese beispielsweiseeineVermittlungsfunktions zwi-schen einemBluetooth-Endgerätund einem Wi-Fi-Router über-nehmen.NachAngabendesHer-stellers bietet die ModulserieNINA-W15 viel Designvielfalt,

MULTIPROTOKOLL-FUNKMODUL

Wi-Fi und Bluetooth gleichzeitigeingebaute Sicherheit und be-währte Softwareunterstützung.Die Module sind kompakt undmit einer internen Antenne (NI-NA-W152, Größe 10 mm x 14 mmx 3,8 mm) oder einem Stift zumAnsteuern einer externenAnten-ne (NINA-W151, Größe 10 mm x10,6mmx2,2mm) erhältlich. Siesind Teil der NINA-Familie vonpin-kompatiblen Kurzstrecken-Funkmodulen, die es Designernermöglichen, bestehende Pro-dukte, die bereits Single-Radio-NINA-Module verwenden, wei-terzuentwickeln, um mehrereFunkschnittstellen zuunterstüt-zen, oder neue Produktlinien zuentwickeln, die eineVielzahl vonOptionen für Funkschnittstellenbereitstellen.

u-blox

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INTERNET OF THINGS // DIGITALISIERUNG

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Office- und Fertigungs-IT:Zeit für einen Kulturwandel

Damit Industrie-4.0-Projekte erfolgreich sein können, müssen bislanggetrennte IT-Systeme gemeinsam agieren. Dann ist es möglich, Datenaus der Fertigung für übergeordnete Systeme nutzbar zu machen.

VOLKER ALTWASSER *

* Volker Altwasser... ist Senior Management Consultantder expertplace networks group AGin Köln.

Obwohl die Digitalisierung kein reinesTechnologie-Thema ist, landen Pro-jekte und zugehörige Teilaufgaben

immerwieder zuerst in der IT-Abteilung.DieKollegendort sind allerdingsnicht immerdierichtigenAnsprechpartner. Erst recht,wennzunächst strategische Entscheidungen imFokus stehen müssen. Besonders deutlichwirddiesesDilemmabei dem–oft fehlendenund gleichzeitig zwingend notwendigen –Zusammenspiel aus Fertigungs- und OfficeIT. Dass diese denaktuellen IT-Herausforde-

rungen nur gemeinsam gewachsen sind, isthinlänglichbekannt. Dennochhakt es immerwieder anderUmsetzung. EinKulturwandelmuss her. Unternehmen im Bereich der in-dustriellen Fertigung und deren IT sind vondieser Problematik besonders betroffen, dasichdie „Informationstechnologie“ über lan-ge Zeit ausschließlich auf die Office-IT be-schränkt hat.Oft kommt es auch vor, dass Steuerungs-

programmeundDatenbankender Fertigungin vielenHäusernnochvonderAnlagentech-nik selbst administriertwerden. Grundhier-für sind in der Regel hersteller- oder bran-chenspezifische Übertragungsprotokolleoder Bus-Systeme. Dabei wird vielleichtgrundsätzlich „IP“ gesprochen und Rohda-ten werden auf Datenbanksystemen abge-

legt, der Mehrwert liegt jedoch in der Aus-wertungundNutzbarmachungderDaten fürübergreifende Systeme wie Enterprise-Re-source-Planning (ERP) oder Planungswerk-zeuge. Strebt einUnternehmeneine Integra-tion in das Internet-of-Things (IoT) an, müs-sen beide Bereiche jedoch deutlich stärkerals bisher zusammenwachsen. Folglich be-darf es einer strategischen Entscheidung,beide IT-Lager prozessual und technologischmiteinander zu verbindenundkünftig ganz-heitlich zubetrachten. In derWahrnehmungvieler Unternehmenslenker handelt es sichdabei allerdingsumSoftware oder „auchnurumServices“, die dochdurchdie IT betriebenwerden können. Hier liegt der Denkfehler.

Zustandsdaten müssen inEchtzeit übertragen werdenDie Fertigungs-IT in einem idealen Unter-

nehmen vereint technisch gesehen das spe-zifische Fachwissen vonder Entwicklungbiszur Fertigung in Nullen und Einsen. So wer-den auf der einen Seite technische EntwürfezuSteuerungsprogrammenund/oder Rezep-turen abgebildet, die über einBus-Systemandie für den Fertigungsauftrag geplante Ma-schinenübertragenwerden. Schließlichwillsich heute niemandmehrmit einer Disk aufden Weg durch das Werk machen. Auf deranderen Seite erfolgt das Übertragen vonZustandsdaten, zum Beispiel zu Produkti-onsmengenund zumMaschinenstatus (inkl.aktuellerWartungsparameter) andiverse IT-Systeme inEchtzeit. Dabei ist dasÜbertragendes Auftragsstatus (etwa Menge, Lieferda-tum) wenig komplex und oft nicht zeitkri-tisch.Wichtiger und damit in der Datenübertra-

gung zu priorisieren sind allerdings die Da-ten für das Predictive-Maintenance-System:Es liefert der Anlagentechnik und dem Her-steller Daten, um vorbeugend eingreifen zukönnenund soStillstände zu vermeiden.DieOffice-ITwärehier klassischerweise geneigt,demERPund demAuftrag (als Daten für die

Aber sicher: Damit Industrie 4.0 erfolgreich sein kann, müssen Fertigungs- und Office-IT eng verknüpft sein.Effiziente IT-Security ist daher wichtig denn je.

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Finanzbuchhaltung) den Vortritt einzuräu-men. Dabei sind es aus unternehmerischerSicht die Echtzeitdaten der Maschinen, dieVorrang haben sollten und deren Übertra-gung mit 7x24h Service-Leveln abzusichernist. Diese Tatsache widerum ist der Ferti-gungs-IT bekannt. Folglichmuss indenKöp-fender Entscheider die Erkenntniswachsen,dass Digitalisierung mehr ist, als nur bloßeIT. Gemeint ist damit vielmehr eine strategi-scheGrundausrichtung, die insbesondere inFertigungsunternehmen die Verknüpfungvon Office- und Produktions-IT umfassenmuss.Dieser Prozess ist imGrundemit einemKulturwandel gleichzusetzen:VomeinstigenCredo „die ITmacht das schon“über „IT gehtuns alle an“ hin zu „ohne Daten (IT) keinesichere Fertigung“.

Klare Anforderungen fürSystemaufbau und AbläufeAusdieser Erkenntnis heraus ergeben sich

in der Konsequenz klare Anforderungen andie Aufbau- und Ablauforganisation. Dabeimüssen unter anderem Antworten auf fol-gende Fragestellungen gefunden werden:�Was bedeutet die Digitalisierung der Fer-tigung für die Produktionsbereiche und dieIT-Organisation?�Welche Systeme laufen in der Fertigung,was ist in den kommenden Jahren geplant?Wie sieht die Roadmap der Hersteller aus?�Welche Aufgaben erfordern „Fertigungs-wissen“ undwelche Aufgaben beschränkensich auf die „reine IT“?�Wo liegen die Herausforderungen bei derZusammenführung von Office- und Ferti-gungs-IT in technischer Hinsicht?�Wo ergeben sich Synergien? Können z. BJAVA-Entwickler beide Bereiche bedienen?�Welche Systeme erfordern besondereSchutzmaßnahmen?�Welche Systeme sind unternehmenskri-tisch, auch aus Sicht der Office-IT?�Wo gibt es Sourcing-Möglichkeiten?� Ist der Lieferantenstamm für den Unter-nehmenserfolg noch hinreichend?Die Lösungdieser komplexenGemengela-

ge ist auch ein Human Resources (HR)-The-ma. SchließlichmüssenMitarbeiter die tech-nischen Ressourcen zukunftssicher betrei-ben und entwickeln. Sie werden zu Beginnaus der Office oder der Fertigungs-IT kom-men–hierwird es Engpässe geben.Die Per-sonalabteilung muss daher helfen, die Lü-cken zu identifizieren und zu füllen.SowohlUnternehmensleitung als auch beide IT-Be-reichemüssen vor diesemHintergrund eineDigitalisierungsstrategie und einen darausabgeleiteten Betriebsplan für Zukunft undGegenwart liefern, der durch die HR-Abtei-

lung umgesetzt werden kann. Schaffen Fer-tigungsunternehmen das notwendige Um-denken – von der technischen Perspektiveüber die Prozessverantwortung inkl. System-verantwortung bis hin zur Personalverant-wortung – profitieren sie in der Regel aufvielenEbenen.Das bedeutet: Der Fertigungs-leiter hat die Prozessverantwortung für alleTeile der Produktionunddamit auch für alleMaschinenparks. Er muss Technik- und IT-Wissen in seiner Abteilung vereinen, um ei-nen reibungslosen Betrieb zu ermöglichen.Die klassische Stellenbeschreibung ist indiesem Kontext überholt. Zukünftig werdenwenige Generalisten Prozessverantwortungübernehmen und die vielen Spezialistensteuern und führen–dasQualifikationsma-nagement zum Aufbau des erforderlichenFachknowhowswirddurchHRgesteuert unddurchmoderne SW-Tools unterstützt. Nur soverschwimmendieGrenzenund eswirdKre-ativität freigesetzt: Lösungen aus derOffice-IT passen dann in die Fertigung und umge-kehrt. Damit diese Vorteile greifen, gilt es,jetzt die benötigtenRahmenbedingungen zuschaffen. Klar ist, dasModell der Zukunft istaus diesem Grund eine Matrixorganisation,bei der Leitungsfunktionenauf voneinanderunabhängige, gleichberechtigte Dimensio-nen verteilt wirdDie Einsicht, dass dieDigitalisierungnicht

mit der Einführungbestimmter Software ge-tan ist, reift in den Köpfen vieler Unterneh-menslenker. Woran es fehlt, sind jedoch dielogischen strukturellen und vor allem auchorganisatorischen Konsequenzen – etwawenn es um Verantwortlichkeiten die Ferti-gungs-IT betreffendgeht. Die gehört nämlichnicht zur Office-IT – eine Abteilung, die inder Vergangenheit sämtliche Themen derInformationstechnologie verantwortete.Trennbar sinddiese beidenBereiche zukünf-tig aber auch nicht. Ganz im Gegenteil: ImHinblick auf Industrie 4.0 und das Internet-der-Dingemüssendiese immer enger anein-der rücken um die Daten aus der Fertigungfür übergeordnete Systeme nutzbar zu ma-chen. Wer hierfür heute die erforderlichenRahmenbedingungen schafft, ist bestensgerüstet umaus seinenDaten einewertvolle„Währung“ zumachen.Somit darf und wird es in Zukunft DIE

„klassische“ IT-Abteilungnichtmehr geben.Jeder Unternehmensbereich wird Expertenbeschäftigen, die sichmit derDigitalisierungund dem Betrieb komplexer Systeme be-schäftigen, um den maximalen Nutzen fürdie Fachabteilungunddamit für dasGesamt-unternehmen zu erzielen. // ME

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ZUM SCHLUSS

ELEKTRONIKPRAXIS Nr. 23 29.11.2018

Die Elektronik-Distributionim Wandel

„Die Distribution darf den Wert ihrer eigenen Leistungnicht unterminieren lassen, sondern muss diesen

vor allem selbst bestimmen. Dies kann nur gelingen,wenn die Kompetenzen hervorgehoben werden.“

Gerade das Internetzeitalter bietet für die Bauelemente-Distri-bution viele neue Geschäftsfelder und Chancen, und damitverbunden neue Aufgabenstellungen. Zu den Wachstums-

märkten durch die Digitalisierung und Big Data zählen E-Mobility,IoT / Smart-Infrastucture oder intelligente Sensorik, um nur einigezu nennen. Ingenieure sind gefordert, sich bei ihrer Entwicklungs-arbeit auf Zukunftsthemeneinzustellen: ZudenklassischenThemender Elektronik gesellen sich Künstliche Intelligenz, Vernetzungmitder Cloud, die bei neuen Designs sowohl in puncto Hardware alsauch Software berücksichtigt werden sollen, ebenso damit zusam-menhängendeServices. Zugleich treibt dieDigitalisierungdesHan-dels den Konkurrenz- und Preisdruck voran und schafft neueWett-bewerber wie Onlinehandelsriesen oder Suchmaschinenbetreiber.DieseneuenAufgabenuntermauerndie ForderungderDistributionnachWertstellungdurchdieHersteller beziehungsweiseWertschät-zung der geleisteten Services.Als Schnittstelle zwischen Lieferanten und Kunden sind wir Dis-

tributoren gefordert, nicht nur ihrenWert entsprechend zu definie-ren, sondern auch neue Konzepte und Dienstleistungen zu entwi-ckeln. Vonder Idee bis zur neuenGeneration eines Produkts könnenwir unsere Kunden auf vielen Schritten begleiten durch nachvoll-ziehbare wertige Leistungen, eben Value Add. Schon heute bietenwir sehr attraktive Dienstleistungen wie etwa finanzielle Modelle,die weder Kunde noch Hersteller abbilden können, beispielsweisein der Zusammenarbeitmit EMS-FirmenbeziehungsweiseAuftrags-fertigern (ContractManufacturers). Das ‚interessante‘ Geschäftsmo-dell dieser Branche liegt darin, dass oft nicht für die Dienstleistungbezahltwird, sondern sie ihrenProfit über dasMaterialmanagementerwirtschaftet. Wir sollten diese Punkte genau beobachten. Es gilt,die Konsequenzen realistisch und selbstkritisch zu evaluieren undsich zu fragen, ob und wie die Distribution weiter mitspielen will.

Andere Branchen machen es schon vor. Beispielsweise wird dasRevenue-Management in der Hotelbranche, bei dem die Marktsitu-ation die Preisfindung entlang der gesamten Lieferkette bestimmt,irgendwann auch in unserer Distributionsbranche auftauchen.Wennwir Distributoren in Zukunft eine vernünftige Rolle spielen

wollen, sindwir aufgefordert, unserGeschäftsmodell permanent zuhinterfragenund zuoptimieren–also aktiv zu gestalten. Auchwenndie Serviceleistungen des Handels insgesamt kostenlos sind, unddas schon seit vielen Jahren, sollte das so bleiben? Ein denkbarerAnsatz wäre etwa die Aufteilung zwischen Standardservices undPremiumservicesmit jeweils unterschiedlichdefinierten Ingenieurs-leistungen.Hier bietet dieDigitalisierunggroßeChancen, indemsiemit entsprechendenRegelnundAlgorithmeneineAutomatisierungermöglicht: Sobald sich der Kunde für ein Level entscheidet, könneer vordefinierte Leistungen erhalten, beispielsweise in puncto Pro-jektplanung und Entwicklung.InsgesamtmüssenwirDistributorenprüfen,wowir uns sicher als

Dienstleister positionieren: Will man ein einfacher Lieferant fürBauteile sein, oder will man sich als wichtiger Player bei kunden-spezifischen Design-Ins, bei Security und bei Business Cases eta-blieren? Mit dem Erscheinen von Embedded-Lösungen trat – zumersten Mal in der Distribution – die Nachfrage der Kunden nachSoftwaresupport auf. Die Entwickler der Kunden benötigen nebender Unterstützung auf der Hardwareseite auch Design-In-Supportfür die entsprechenden Softwarelösungen. Seitdem hat sich diesesSegment rasant vergrößert. Internet of Thingsunddie damit verbun-dene Lawine von „Smart“-Things benötigen eine Menge an schnellverfügbarerHardware- / Softwarelösungen, da derDruckdes „TimetoMarket“weiterwächst. Fürmichgiltmehr denn je:Wir solltendieWahrnehmung der Kunden schärfen, dass sie bei uns auch dieseKompetenzen erhalten. // ED

Das Gesicht des FBDi: Georg Steinberger fungiert seit derGründung des Fachverbands der Bauelemente Distributionals dessen Vorstandsvorsitzender.

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ELEKTRONIKPRAXIS berichtet über führende Unternehmen der Elektronikbranche.Was waren ihre wichtigsten Leistungen, wo stehen sie

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