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D 19067 · September 2012 · Einzelpreis 19,00 € · www.elektronik-industrie.de 

8-9/2012 

Das Entwickler-Magazin von all-electronics 

Wireless 

Identifi kation von Störsignalen 

und Interferenzen sowie von 

unbekannten Signalen Seite 18 

Embedded Systeme 

COM-Lösungen mit Microspeed- 

Steckverbinder für zeitgemäße, 

schnelle serielle Interfaces Seite 66 

LED 

Intelligente Straßenbeleuchtungen 

auf Basis der Powerline- 

Kommunikation Seite 78 

Bahnelektronik 

Neue Technologien und Innovationen 

unter dem Funkturm Seite 28 

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www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 08-09 / 2012 3 

DIGIKEY.COM

Editorial 

Heißer Herbst für 

Elektronik-Branche 

Geht es aufwärts, abwärts oder seitwärts? Der Europäische Halbleitermarkt 

bleibt jedenfalls weiterhin schwach. Im 2. Quartal kam es zu einem Umsatzrückgang 

von 14,7 % gegenüber dem Vorjahrszeitraum, meldete DMASS (Distributors’ 

and Manufacturers’ Association of Semiconductor Specialists). Sollte 

es im zweiten Halbjahr zu einer Erholung kommen, wird das Gesamtjahr 2012 

dennoch mit einem leichten Minus abschließen. Besonders in Westeuropa 

gings bergab. Überdurchschnittlich verloren Skandinavien (-18 %), Deutschland 

(-21,9 %) und Italien (-24,3 %). 

Die Schwäche bei Mikrocontrollern scheint ihre Ursache im Automobilbereich 

zu haben, spekuliert DMASS. Für Jürgen Weyer, VP Automotive Sales & 

Marketing - EMEA bei Freescale Semiconductor, ist die Elektronikbranche 

schon immer eine Achterbahn in der man nie genau weiß, an welchem Punkt 

man sich grade befindet, oder ob vielleicht ein Looping durchfahren wird. Der 

Profi sieht’s gelassen, er ist auf alle 

Eventualitäten vorbereitet. 

Auch andere Halbleiter-Hersteller 

mit einem hohen Automobil-Anteil 

bringen sich in Stellung. In den Tageszeitungen 

war zu lesen, dass sich Infineon 

angesichts der Marktlage höchstvorsorglich 

einen Einstellungsstopp 

und Investitionskürzungen auferlegt 

hat. Man hat ja aus der letzten Krise 

gelernt. 

Für den deutschen Bauelemente- 

Dipl.-Ing. Hans Jachinski, 

Chefredakteur elektronik industrie 

www.elektronik-industrie.de 

Distributionsmarkt hat der FBDi e.V. 

schon vor einiger Zeit einen Geschäftsklimaindex 

ins Leben gerufen. 

Er bewertet die aktuelle Situation als gut bis zufriedenstellend. Das 3. Quartal 

erhielt eine 2,91, das kommende Winterquartal eine 2,68 und die langfristige 

Entwicklung mit 2,49 fast ein „gut“ (nach Schulnotensystem). Was die Stimmungslage 

betrifft, so hat diese sich also wieder aufgehellt. Der Trendindikator 

Verhältnis von Auftragseingang zu Umsatz liegt allerdings bei 0,97, zeigt derzeit 

keine Trendwende nach oben an. 

Schauen wir weiter oben in die Ernährungskette, so ist auch beim Embedded-Spezialisten 

Kontron der Auftragsbestand vom vorsichtigen Disponieren 

betroffen und lag zum Ende des zweiten Quartals um etwa 14 % unter dem 

Vorjahreswert. 

Die Lage ist also zwiespältig und ein schwächer werdender Euro ist letztendlich 

förderlich für den Export. 

Hans Jaschinski, hans.jaschinski@huethig.de 

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Wir stellen aus: 18.-22.9.12 

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Inhalt 

September 2012 

Coverstory 

28 

Bahntechnik unter dem Funkturm 

Wer sich ür Bahnelektrotechnik und -elektronik 

interessiert, hat sicher schon lange den Termin 18. 

bis 21. September für die in Berlin stattfindende Inno 

Trans im Kalender. Die Präsentationsfläche ist komplett 

ausgebucht. 

62 

Einfacher Weg zur kundenspezifischen HMI 

So vielfältig HMI-Anwendungen sind, so unterschiedlich sind 

auch die Anforderungen. Ein modularer Aufbau bei der Realisierung 

einer HMI bietet die Möglichkeit, auch schon bei mittleren 

Stückzahlen eine kundenspezifische Lösung um zu setzen. 

74 

Robuste 

Schaltungen 

Raue Umgebungsbedingungen 

erfordern robuste 

Schaltungen. Es gibt einige 

Faktoren, die Einfluss 

auf die Robustheit einer 

Schaltung haben. 

Märkte + Technologien 

06 Die Top 5 

08 NI Week 2012 

Die Highlights aus Austin/Tx 

12 Technologietag bei Plastic Logic 

Fortschritte in der Polymerelektronik 

14 Rigol Technologies in Europa 

Interview mit Wolfgang Bartels 

16 Top 25 wachsen um 21,8 Prozent 

Führende Anbieter von Technologie- 

Beratung und Engineering Services 

Wireless 

18 Messung von Funkstörungen 

Tipps zum Einsatz von Spektrumanalysatoren 

22 Berührungslose EKG-Überwachung 

Bluetooth-Interface überträgt 

gewonnene Daten 

26 Bernstein oder Bits und Bytes? 

Digital einstellbare Kondensatoren 

Leserservice infoDIREKT: 

Zusätzliche Informationen zu einem Thema erhalten 

Sie über die infoDIREKT-Kennziffer. So funktioniert’s: 

• www.elektronik-industrie.de aufrufen 

• Im Suchfeld Kennziffer eingeben, suchen 


28 Bahnelektronik unter dem 

Funkturm 

Die Inno Trans 2012 steht vor der Tür 

30 Funktechnologie in Zügen 

Zügiger Datenaustausch 

34 Messen in Genauigkeitsklasse R 

Bahn-Energieverbrauch klar abrechnen 

38 Akustisch informiert 

Warnmelder für Hamburger Hochbahn 

40 Zur Datenübertragung bei 

erhöhten Anforderungen 

Bahnsteckverbinder 

42 Blitzschneller Zusammenbau 

Skalierbare Leistungsschnittstellen 

46 Zuverlässig bei Extrembedingungen 

Netzwerk-Videoaufnahme für die 

Fahrgastsicherheit 

50 Technologische Herausforderungen 

der Bahntechnik 

Steckverbinder für extreme 

Umweltbedingungen 

54 Sichere Elektronik für die Schiene 

Embedded-Systeme werden immer 

zuverlässiger 

Embedded-Systeme 

58 Performance zum Abheben 

Box-PCs für Check-In-Schalter 

62 Vieles ist möglich 

Der einfache Weg zur kundenspezifischen 

HMI 

66 COMs für raue 

Industrieumgebungen 

Zuverlässiges, geschirmtes 

Steckverbindersystem 

Aktive Bauelemente 

70 Vierfach-Widerstandsarrays 

Abgeglichene Widerstände maximieren 

die Leistung von Verstärkern 

74 Gegen Fehlfunktionen gefeit 

Robustheit – ein wichtiges 

IC-Einsatzkriterium 

LED 

77 LED professional Symposium 2012 

Vier zentrale Bausteine zur erfolgreichen 

LED Technologie-Strategie 

78 Intelligente Straßenbeleuchtungen 

Fernsteuerungs-Protokoll auf Basis der 

Powerline-Kommunikation, Teil 1 

4 elektronik industrie 08-09/2012 

www.elektronik-industrie.de

Inhalt 

September 2012 

› AKTIVE BAUELEMENTE 

› PASSIVE BAUELEMENTE 

› ELEKTROTECHNIK 

› MESSTECHNIK 

› AUTOMATION 

› LÖTTECHNIK 

› INDUSTRIELLE IT 

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Mobilfunk kann abweichen 

96 

High Tech Toy 

Wie stark erhitzt sich die Stereo-Endstufe, ist der Kühlkörper 

richtig dimensioniert? Mit dem Scan Temp 485 kann man die 

Temperatur schnell und berührungslos messen. Wir haben das 

Innenleben angeschaut und zeigen die Funktionen. 

AUSSUCHEN. 

ANKLICKEN. 

AUSPACKEN. 

82 LEDs – Messen, Analysieren und Bewerten 

Testhaus unterstützt bei der Qualitätssicherung 

86 Energiekreislauf zu Ende gedacht 

Rusol koppelt Energiegewinnung mit Energieeffizienz 

Messtechnik + Tools 

90 Boundary Scan anwenderfreundlich 

Praktische Programmierung für Praktiker 

92 Universal-Softwarelösung 

Kopplung zwischen 1D- und 3D-Softwaretechnologien 

Rubriken 

03 Editorial 

Heißer Herbst für Elektronik-Branche 

95 Gewinnspiel 

96 High Tech Toy 

Temperatur berührungslos messen 

98 Impressum 

98 Verzeichnisse 

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TOP 

5 

Artikel 

1 

Thermische Anforderungen von 

LED-Leuchten 

500ejl0312 OSRAM Opto Semiconductors 

Hier präsentiert Ihnen die elektronik industrie jeden Monat die Top 5 Artikel, 

News und Produkte von unserer Internetseite www.all-electronics.de. 

Unsere Leser haben diese Inhalte in den letzten vier Wochen am häufigsten 

gelesen. Interessieren Sie sich für spezielle Informationen, gehen Sie auf www. 

all-electronics.de und geben die infoDirekt-Kennziffer (Beispiel 599ei0412) in 

das Suchfeld ein. Übrigens finden Sie auf unserer Internetseite die Inhalte der 

elektronik industrie seit 1999. Um immer auf dem Laufenden zu sein, abonnieren 

Sie unseren Newsletter unter www.all-electronics.de. 

2 

3 

4 

5 

Lösungen für die MEMS-Sensorfusion 

426ei1111 

Bericht der Redaktion 

Echte Gestenerkennung für alle 

609ei0512 

Mechaless Systems 

Hochstromleiterplatte für LED-Ringbeleuchtung 

405pr0712Häusermann 

Raum für Fehler (-korrektur) 

592ei0712 

Toshiba Electronics 

NEWS 

1 

Armbanduhr mit über 20 

Jahren Batterielaufzeit 

401ei0712 


2 

3 

Stühlerücken bei NXP 

500ei0712NXP 

Avnet, Inc. kauft Passivspezialist Altron 

501ei0712Avnet 

4 

Präzision aus der Zentralschweiz 

590ei0712 


5 

Bartec hat einen neuen Besitzer 

917iee0812Bartec 

PRODUKTE 

1 

ST bringt F3 Mikrocontroller 

mit Cortex M4 

588ei0712STMicroelectronics 

2 

3 

4 

5 

HMI-Coprozessor verbessert Spracherkennung 

640ei0712Spansion 

Kopplung zwischen 1D- und 3D-Softwaretechnik 

620ei0912 Mentor Graphics 

EEPROM mit MAC und ID vorbelegt 

586ei0712Atmel 

Kleine robuste M12-Steckverbinder 

219ejl0312Hypertac 



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Systeme und Anwendungen der Elektronik 

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Die Highlights der NI Week 2012 

HF-Vektorsignal-Transceiver, Single-Board RIO GPIC, Stand-alone cDAQ 

Rund 3600 Teilnehmer trafen sich zur NI Week 2012 in Austin/Tx, um sich über die neuesten messtechnischen 

Entwicklungen und Anwendungen im Bereich der modularen Hard- und Software zu informieren. Wir waren für 

Sie dabei. 

Autor: Hans Jaschinski 

Die NI Week, eine National Instruments Veranstaltung, die 

jährlich im Convention Center der texanischen Hauptstadt 

stattfindet, startete mit einem bahnbrechenden Produkt, 

das Anwender wie Wettbewerber im Hochfrequenzbereich 

aufhorchen lassen wird: dem HF-Vektorsignal-Transceiver 

(VST) PXIe-5644R (Bild 2). Er vereint als erstes softwaredesigntes 

Messgerät einen Vektorsignalgenerator und einen 

Vektorsignalanalysator mit einem anwenderprogrammierbaren 

FPGA in einem modularen PXI-Messsystem. 

Der weltweit erste Vektorsignal-Transceiver kann in ein neues 

Messgerät verwandelt oder bestehende Funktionen mithilfe der 

Systemdesignsoftware LabVIEW stärker ausgeschöpft werden. Der 

VST eignet sich durch seinen bis 6 GHz reichenden Frequenzbereich 

und der HF-Echtzeitbandbreite von 80 MHz besonders für 

die Prüfung aktueller Wireless- und Mobilfunkstandards wie 

802.11ac und LTE. Das drei Steckplätze breite PXIe-Modul wurde 

von Grund auf neu entwickelt und kann mehrere traditionelle 

Messgeräte zu einem Bruchteil der Kosten und Größe ersetzen. Als 

Preis für das weniger als 60 W benötigende Modul wurden rund 

45.000 US-$ netto genannt. Zusätzlich sind natürlich noch ein entsprechendes 

PXI-Chassis sowie LabVIEW, idealer Weise immer 

die neueste Version, notwendig. 

Um die Wichtigkeit dieses Produktes deutlich zu machen, betonte 

Dr. James Truchard, President, CEO und Mitbegründer von 




National Instruments: „Vor einem Vierteljahrhundert definierte NI 

die Mess- und Prüftechnik mit der Systemdesignsoftware Lab- 

VIEW neu – jetzt wird dies mit dem Vektorsignal-Transceiver wieder 

geschehen" (Bild 3). Qualcomm ist einer der Kunden, der bereits 

frühzeitig in den Genuss des VST kam. „Für Qualcomm 

Atheros sind die Flexibilität der Messsysteme und die vollständige 

Steuerung entscheidend dafür, unseren HF-Testprozess so effizient 

wie möglich zu gestalten. Wir freuen uns über die Leistungssteigerungen, 

die wir bei Tests mit dem neuen Vektorsignal-Transceiver 

von NI verzeichnen", erklärt Doug Johnson, Director of Engineering 

bei Qualcomm Atheros (Bild 4). 

„Der NI PXIe-5644R bietet uns die Freiheit und die Flexibilität 

so, wie wir sie bei der Entwicklung unserer Lösungen nach dem 

Standard 802.11ac für unsere Kunden benötigen. Mit dem VST haben 

wir den Prüfdurchsatz entscheidend verbessert." Hervorgehoben 

wurden von Hersteller wie Anwender besonders die mehr als 

zehnmal schnelleren Messungen 

als mit vergleichbaren traditionellen 

Lösungen. 

Bild: Hans Jaschinski 

Bild 2: Der 

HF-Vektorsignal-Transceiver 

(VST) PXIe- 

5644R enthält 

auf einem drei 

Steckplätze 

breiten 

PXIe-Modul 

einen Vektorsignal-Generator 

und -Analysator. 

LabVIEW 2012 

Traditionell wurde auch dieses Mal 

eine neue Version der Systemdesignsoftware 

LabVIEW präsentiert 

(Bild 5). 

In LabVIEW 2012 stehen nun 

unter anderem einsatzfertige Vorlagen 

für eine große Bandbreite an 

Anwendungen zur Verfügung. Außerdem 

ist der Zugriff auf neue 

Schulungsmöglichkeiten enthalten, 

die Anwender bei der Verbesserung 

der Qualität ihrer Systeme 

unterstützen sollen. Neuerungen 

in LabVIEW 2012 umfassen beispielsweise 

eine verbesserte Stabilität, 

neue Werkzeuge für Analyse 

und Bildverarbeitung, Anwenderfeedback 

aus der LabVIEW Idea 

Exchange, sowie Apps zur Steuerung 

und Darstellung von Daten 

auf einem iPad. 

Am zweiten Tag der NI Week 

kam dann auch der LabVIEW-Vater 

und NI-Mitgründer Jeff Kodosky 

mit einem iPad auf die Bühne 

und gab dort erstmals Einblick in 

seine Ideen, wie zukünftig auf einem 

iPad in LabVIEW programmiert 

werden könnte (Bilder 6 und 

7). 

Single-Board RIO GPIC für 

intelligente Stromnetze 

Mit dem Single-Board RIO General 

Purpose Inverter Controller 

(GPIC) verfügt National Instruments 

jetzt über ein FPGA-basiertes 

Entwicklungssystem, um die 

Kommerzialisierung von Smart- 

Grid-Leistungselektronik stark zu 

Bluetooth le Controller 

Minimaler Stromverbrauch Kleinste Abmessungen 

Wichtige Eigenschaften 

Kompatibel zum Bluetooth LE Single 

Mode (als Master oder Slave) 

Master/Slave-Umschaltung ohne Reboot 

Technische Daten 

Betriebsspannung: 1,6 V bis 3,6 V 

Betriebstemperaturbereich: 

-20 °C bis +70 °C 

Geringe Stromaufnahme 

Sendung: 

9.8 mA 

Empfang: 

8.8 mA 

Sleep: 

< 0,7 mA 

Unterstützung für ATT, GATT, 

SMP, GAP, L2CAP 

Host-Interface: SPI oder UART 

GPIO-Ausgang 

Gehäuse: WQFN-32 

(5 x 5 x 0,8 mm) 

Einfachstes Design 

Der neue Bluetooth LE Controller ML7105 ermöglicht die drahtlose Kommunikation über geringe Distanzen 

bei extrem niedrigem Stromverbrauch und kurzen Latenzzeiten. Dies schafft die Voraussetzungen für eine 

breite Palette von neuen Anwendungen und kompakteren Geräten in den Bereichen Healthcare, Fitness, 

Sicherheit und Home Entertainment. 

RF-Part 

LNA 

PA 

Main 

Regulator 

Halle A5 Stand 542 

Minimaler Stromverbrauch 

Eigener Timer im Low Power Logic Block 

senkt die System-Verlustleistung im 

Sleep-Modus 

PLL 

Low Power 

Regulator 

26 

MHz 

ADC 

MIX BPF Limiter 

DAC 

32 

kHz 

Modem 

De-Mod 

Digital- 

Mod 

Bluetooth LE 

Controller 

Hardware 

+ 

Firmware 

Low Power 

Logic 

UART 

I 2 C 

SPI 

GPIO 


Technology for you Sense it Light it Power it ! 

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Bild: National Instruments 

Bild 3: NI-CEO Dr. James Truchard kann auf 

einen sehr erfolgreichen Geschäftsverlauf 

zurückblicken. Die 1-Mrd.-Dollar-Umsatzmarke 

ist locker übersprungen. 

Bild 6 (oben rechts): Jeff Kodosky deutete erstmals 

an, wie zukünftig auf einem iPad in 

LabVIEW programmiert werden könnte. 

Bild 7 (rechts): Heute ist die LabVIEW-Programmierung 

auf dem iPad noch eine 

Spielerei. 

vereinfachen (Bild 10). Mit Single-Board 

RIO GPIC können relativ schnell und einfach 

rekonfigurierbare Energiewandlungssysteme 

entwickelt und zur Marktreife geführt 

werden. Die grafische Systemdesignplattform 

und das rekonfigurierbare I/O 

(RIO) System ermöglicht es Kunden ihre 

Designs in-house durchzuführen, ohne das 

Programmierkenntnisse auf Registerebene, 

beispielsweise in Verilog oder VHDL, 

vorhanden sein müssen. Das neue System 

hat standardmäßig zahlreiche Analog- und 

Digital-I/Os und 58 verschiedene DSP- 

Cores, die sich in das FPGA einbauen lassen, 

um bestimmmte Regelungen, I/O, 

Leistungs- und Kostenanforderungen für 

die meisten intelligenten Stromnetze zu 

entwickeln, beispielsweise DC/AC-, AC/ 

DC-, DC/DC- und AC/AC-Wandler für 

Bild: National Instruments Bild: Hans Jaschinski 


flexible AC-Übertragungssysteme, Erneuerbare 

Energie-Erzeugung, Energiespeicherung 

und variable Antriebssysteme. 

Ein 400 MHz embedded PowerPC-Prozessor, 

auf dem das Echtzeitbetriebssystem 

VxWorks läuft, unterstützt die Smart- 

Grid-Netzprotokolle DNP3, IEC 60870-5 

und IEC 61850, onboard Comtrade (IEEE 

37.111) Datenlogging und standardmäßig 

die dreiphasige Analyse der Netzqualität 

nach IEC, EN und IEEE. 

Stand-alone CompactDAQ 

Das Stand-alone-System CompactDAQ 

enthält einen Intel Dual-Core-Prozessor i7 

für die Datenerfassung, Online-Analyse 

und das Datenloggen. Es verfügt über 2 

GByte RAM und 32 GByte Solid State Disk 

als nichtflüchtigen Speicher, auf einen ex- 

Bild 4 (links): Doug Johnson, Director of Engineering bei 

Qualcomm Atheros, ist einer der ersten Anwender des 

Vektorsignal-Transceivers. 


Bild 11 (oben): Stand-alone CompactDAQ ermöglicht das 

Datenstreaming mit bis zu 30 MByte/s direkt auf die SSD. 

Bild 10 (rechte Seite unten): Der Single-Board RIO General 

Purpose Inverter Controller (GPIC). 




Bild 12: In der Kategorie 

Advanced Control Systems 

ging der Design Award an 

Johannes Klöckner und 

sein Team von der TU 

Illmenau. 

Great Value in 

Test & Measurement 

Bild 5 (unten): LabVIEW 2012 besitzt jetzt einsatzbereite 

Vorlagen und Zugriff auf neue Schulungsmöglichkeiten. 

Bild 8: Eric Starkloff, Vice President Product 

Marketing für Systemplattformen bei National 

Instruments steuert hier einen Roboter via iPad. 

ternen PC kann also verzichtet werden (Bild 11). 

Anwender können mit dieser Plattform und 

LabVIEW ein vollständiges Messsystem benutzerdefiniert 

anpassen oder mithilfe der mehr als 

600 Unternehmen des NI Alliance Partner Network 

eine benutzerdefinierte, schlüsselfertige Lösung 

für das Datenloggen erstellen. 

Das Chassis des Systems hat 8 Steckplätze, die 

mit I/O-Modulen der C-Serie bestückbar sind. 

Zu den mehr als 50 verschiedenen Modulen gehören 

zahlreiche I/O- und Sensor-Typen, einschließlich 

AI, AO, DIO und CAN. Jedes Modul 

lässt sich im laufenden Betrieb austauschen und 

wird vom System automatisch erkannt. 

Vier USB-Hi-Speed-, zwei Gigabit-Ethernet-, 

zwei serielle Schnittstellen sowie ein MXI-Express-Port 

ermöglichen den Anschluss vonCompactDAQ-Systemen 

untereinander, um die Anzahl 

der Modul-Steckplätze für Applikationen 


mit hohen Kanalzahlen zu ermöglichen oder 

auch die Integration anderer Komponenten wie 

zum Beispiel eine Kamera oder GPS. 

Daten können mit einer Geschwindigkeit von 

bis zu 30 MByte/s auf die Disk gestreamt werden. 

Genauer gesagt, gleichzeitiges Streamen kontinuierlicher 

Messungen mit Abtastraten von bis zu 1 

MS/s pro Kanal. 

Fast alle hier präsentierten Produkte werden 

wir am 24.-25. Oktober auf VIP 2012 in Fürstenfeldbruck 

sehen. Auch Keynote-Sprecher Eric 

Starkloff wird mit dabei sein. Die nächste NI 

Week 2013 findet übrigens vom 5. bis 8. August 

statt. 

Der Autor: Hans Jaschinski, Chefredakteur der elektronik 

industrie, war für Sie auf NI Week unterwegs. 

infoDIREKT www.all-electronics.de512ei0912 


Bild 9: Meg Selfe, Vice 

President für Complex 

& Embedded Systems 

bei IBM, referierte 

über die Zusammenarbeit 

von IBM und NI, 

beispielsweise über 

die Software DOORS. 

350MHz 2/4 Kanal 

Digital Oszilloskop 

HMO3522 / HMO3524 

4 GSa/s Real Time, 

50 GSa/s Random 

Sampling, rauscharme 

Flash A/D Wandler 

(Referenz Klasse) 

4 MPts Speicher, 

Memory oom bis 

100.000:1 

MSO (Mixed Signal Opt. 

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Serielle Busse triggern 

und hardwareunterstützt 

dekodieren, inkl. 

Tabellen darstellung. 

Optionen: I 2 C + SPI + 

UART/RS-232, CAN/LIN 

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Wo ist 

Conrad ? 





Die Displays sind dünn, 

flach und flexibel. 

Bilder: Plastic Logic 

Der Aufbau basiert auf der 

Polymertransistortechnologie. 

Technologietag bei Plastic Logic 

Fortschritte in der Polymerelektronik 

Die flexible Displaytechnik stellt einen Trend dar, der die Aufmerksamkeit der Technologieindustrie auf sich zieht. 

Basierend auf der Polymertransistor-Technologie von Plastic Logic lässt sich Elektronik auf flexible oder organische 

Folien aufbringen. 

Am 5. Juli 2012 fand in Dresden bei Plastic Logic, einem 

Hersteller von organischer Backplane-Technik, der Technologietag 

mit Fokus auf Polymerelektronik statt. Im 

Rahmen des Industrialisierens der Massenproduktion 

von Kunststoffelektronik eröffnete 2008 am Technologiestandort 

Dresden die großtechnische Produktionsanlage mit 4000 qm Reinraum. 

Die Produkte aus organischer Elektronik sind leichte, dünne, 

und robuste 10,7 Zoll Kunststoffdisplays – inzwischen lassen 

sich Displays in Diagonalen mit bis zu 40 Zoll fertigen. 

Robust, zuverlässig und langlebig 

Die Displays widerstehen sowohl Knicken und Zerschneiden als 

auch dem Durchstechen mit Reißzwecken oder dem Durchlöchern 

mit Schusswaffen – sie funktionieren weiter – ausgenommen 

an der beschädigten Stelle selbst. Bei zehn Millionen Seitenupdates 

beträgt die garantierte Lebensdauer fünf Jahre. Die monochromen 

Displays weisen eine Auflösung von 1280 x 960 Pixel bei 225 Punkten 

pro Zoll (ppi) auf. Mit den Farbdisplays lassen sich 4096 Far- 

ben darstellen; allerdings bei niedrigerer praktischer Bildauflösung. 

Einfache Videos, Animationen und Sequenzen laufen mit 12 

Bildern pro Sekunde und die Steuerung erfolgt über Siliziumchips. 

Als Referenten informierten Konrad Herre, COO bei Plastic Logic 

und Vorsitzender des Kuratoriums des Fraunhofer-Instituts für 

Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden sowie Dr. Peter Fischer, 

CTO bei Plastic Logic in Dresden. Seit 2011 sitzt er auch im 

Vorstand des Branchenverbands OE-A (Organic and Printed Electronics 

Association). „Mit der vollindustrialisierten Massenproduktion 

von ultradünnen, leichten und robusten sowie flexiblen 

Kunststoffdisplays in der weltweit ersten Großanlage für organische 

Elektronik haben wir unseren Prozess so weit entwickeln können, 

dass wir inzwischen eine Ausbeute vergleichbar mit der LCD- 

Industrie verzeichnen können", erläuterte Konrad Herre. „Unsere 

ultradünnen und robusten flexiblen Displays können monochrome 

sowie farbige und sogar animierte Inhalte darstellen.", erklärte 

Dr. Peter Fischer. „Mit dieser Technologie können wir unterschiedliche 

Anwendungen realisieren – von flexiblen E-Readern 




und robusten Smartphones über intelligente Uhren bis hin zu Zugtickets 

oder Sicherheitspässen." 

Millionen Transistoren auf Substrat 

Bei den flexiblen und formbaren Display, die nicht dicker als ein Blatt 

Papier sind, können Transistoren bei niedrigen Temperaturen deutlich 

unter dem Siedepunkt von Wasser direkt auf normale Polymersubstrate 

aufgebracht werden. Der patentierte, verzerrungstolerante 

Fertigungsprozess kompensiert und korrigiert Fehlausrichtungen bei 

der Fertigung, die sich auf Grund der Elastizität des Polymers ergeben 

können. Durch Strukturierungsverfahren lassen sich Millionen 

Transistoren auf jedem Substrat aufbringen, wodurch das fertige Display 

Detailgenauigkeit aufweist. Das Displaymedium (Frontplane) 

besteht aus Material der taiwanesischen E Ink Corporation. Die Technik 

lässt das Aussehen von Tinte auf Papier entstehen. 

Flexible Displays eröffnen 

neue Anwendungen. 

Alternativ zu Papier 

Die dünnen Polymerdisplays haben die gleiche Qualität und Haptik 

wie Papier, allerdings sind sie robuster und haltbarer. Damit 

bietet sich eine Alternative zu Papier – ein wichtiges Bestreben in 

der Branche. Die flexiblen Displays eröffnen die Möglichkeit, Anwendungen 

zu entwickeln, die mit normalen Glasdisplays nicht 

möglich sind. Anpassbare Displays mit größerem Formfaktor eignen 

sich beispielsweise für Beschilderungen, während die kleineren 

Displays auf die Anforderungen der mobilen IT- und Kommunikation 

sowie anderer Anwendungen der Massenproduktion ausgelegt 

sind. Die Displaytechnologie eignet sich für Infotafeln oder 

andere permanente Beschilderungen, wie Busfahrpläne. Die bei 

Tageslicht gut ablesbaren Schilder lassen sich aus mehreren Displays, 

die nur beim Schalten Energie benötigen, zusammensetzen, 

was die Montage vereinfacht. 

Wenn statt eines elektrophoretischen Displaymediums ein Sensormaterial 

verwendet wird, wie bei einem Lesegerät, kann Plastic 

Logic großflächige Sensoren mit der gleichen OTFT-Substrattechnologie, 

wie für die Displays, fertigen. Damit ist der Hersteller in 

der Lage, mobile Dokumentenscanner oder Röntgengeräte, selbst 

anschmiegsame Ganzkörpersensoren für Röntgenstrahlen, zu produzieren. 

Die nächste Generation der Polymerelektronik wird verschiedene 

Funktionen in einer Polymerfolie integrieren. Dadurch 

entsteht ein komplettes System auf der Folie. Dies könnten Displays 

oder Sensoren und sogar Siliziumchips sein. Die Verbindung 

der Komponenten erfolgt über die OTFT-Schaltungen. Anwendungen 

sind Smartcards, Smart-Verpackungen und spezifische 

Markenauthentifizierungsgeräte für Spezialprodukte. (rao) n 


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Interview mit Wolfgang Bartels, Rigol Europa-Chef 

Rigol Technologies 

in Europa 

Höhere Bandbreite, mehr Speed, mehr MSO, 

mehr Build-in, kleinerer Preis? 

Bilder: Rigol 

Seit rund 11 Monaten ist der chinesische Messgerätehersteller Rigol 

auf dem Europäischen Markt mit einer eigenen Firma direkt vertreten. 

Wir sprachen mit dem Europa-Chef Wolfgang Bartels. 

elektronik industrie: Rigol in Europa. Wie ist es angelaufen? 

Wolfgang Bartels: Rigol ist in Europa nicht komplett neu gestartet. 

Wir hatten und haben nach wie vor Distributoren. Das heißt, ein 

gewisses Niveau und ein gewisser Bekanntheitsgrad ist bereits vorhanden. 

Aber ich muss sagen, allein durch die Eröffnung des Büros 

und die bereits veröffentlichten Presseinformationen, ist die Anfrage 

stark gestiegen. Man merkt es natürlich an den Umsätzen, 

wir sind jedenfalls positiv überrascht. 

War der Start in Europa gleichmäßig gut? 

Rigol ist in Deutschland überproportional gut gestartet. Aber auch 

ganz Europa liegt über den Zielen. Deutschland ist für Rigol ein 

wesentlicher Markt. Die Stoßrichtung geht zunächst in die Bereiche 

Forschung und Universitäten um potenzielle Kunden zu überzeugen. 

Aus diesem Grund hat Rigol das für Europa zuständige 

Büro hier in Deutschland eröffnet. Weitere Märkte, die angegangen 

werden, sind natürlich auch der Industrie- und Automobilbereich. 

Auch dort haben wir, gemeinsam mit unseren Partnern, positive 

Signale empfangen. Nicht nur bei Oszilloskopen und Multimetern, 

sondern auch im Spektrumanalysatorbereich, Stichwort 

keyless entry. So können auch Spektrumanalysatoren für 1058 € 

netto ihren Einsatz in der Produktion finden. Das sind für uns Türöffner 

für gewisse Märkte. Und wir wollen durch Qualität überzeugen, 

wir wollen nicht „der billige Asiate“ sein. 

Wie ist Rigol entstanden? 

Rigol wurde 1998 von drei jungen Studenten gegründet, alle drei 

sind noch in der Zentrale der Firma in Peking aktiv. Der eine betreut 

die analytischen Messgeräte, der zweite ist in der Entwicklung 

der Messgeräte, der dritte in der Administration. In der Nähe von 

Shanghai wird derzeit ein zweites Werk gebaut. Die Qualität der 

Produkte war in den ersten Jahren noch nicht optimal. Dann aber 

nahm Rigol auch ODM-Verträge an, also Entwickeln und Fertigen 

für andere Unternehmen, da muss man Qualität liefern und ISOzertifiziert 

sein. Das Unternehmen hat dadurch eine Menge gelernt. 

Aus persönlicher Augenscheinnahme kann ich sagen, es entspricht 

alles europäischen Verhältnissen. Heute hat Rigol weltweit 

rund 400 Mitarbeiter, davon etwa 100 Entwicklungsingenieure. 

Das erste Quartal dieses Jahres hat es gezeigt: Wir bieten neue 

Generatoren, Oszilloskope und den Spektrumanalysator an. Jetzt 

kommt die 2000er Oszilloskop-Serie und es geht mit einer faszinierenden 

Roadmap weiter. Wir bieten Oszilloskope für 268 € an, 

mit 50 MHz Bandbreite, zwei Kanälen, FFT und drei Jahren Garantie. 

Da bleibt „nichts mehr hängen“, das wissen alle, aber es ist 

ein strategisches Marketingprodukt. Die Rücklauf-Quote liegt hier 

unter einem Prozent. Auf dieser Basis sind es bei dem Preis-Leistungsverhältnis 

die neuen Produkte wie die 4000er Oszilloskop- 

Serie und der Spektrumanalysator, die sehr erfolgreich gestartet 

sind. Nicht zu vergessen die zweikanaligen 60-MHz Arb-Generatoren 

mit integriertem 200-MHz-Universalzähler für 650 € − da 

kann man beim Kauf eigentlich nichts falsch machen. Viele Kunden 

testen zunächst die Geräte und sagen dann: o.k., überzeugt 

mich, kann ich nehmen. Das ist so etwa die Vorgehensweise wie 

wir als Anbieter die Kunden überzeugen können, durch Qualität. 

Wie ist Europa für Rigol definiert? 

Im Moment ist es tatsächlich das Gebiet Europa, aber die Tendenz 

geht zu EMEA. Europa heißt, auf jeden Fall inklusive Russland und 

es kommt noch Israel dazu und die Türkei. Für mich ist Schwerpunkt 

Europa: Deutschland, Österreich, Schweiz, Frankreich, UK, 

Schweden, Italien, Spanien. Die „osteuropäischen“ Länder werden 

noch direkt von einem Kollegen in Peking betreut, der aber in naher 

Zukunft nach Europa kommen und Osteuropa von hier aus 

betreuen wird. 

Wir sind gerade dabei, die ersten Handbücher für die neuen 

Messgeräte ins Deutsche zu übersetzen, wobei die DS1000 Scope- 

Serie bereits neben dem Englischen über ein integriertes GUI in 

deutscher, französischer und spanischer Sprache verfügt. 

Wir führen in Puchheim ein Zwischenlager. Wobei ab Hamburg 

zum Teil schon Geräte palettenweise direkt an die Distributoren 

gehen. Kleinere Länder und kleinere Distributoren können sich 

natürlich nicht sofort hochpreisige Geräte auf Lager legen. Sie werden 

von uns über Puchheim zwei-, fünf-, zehnstückweise bedient. 

Es ist wichtig für uns, dass wir schnelle Verfügbarkeit haben und 

dieses auch unseren Distributoren anbieten. 

Es kristallisiert sich heraus, dass es Distributoren gibt, die einen 

sehr guten Web-shop für lowcost Produkte installiert haben und 

die Produkte in Massen verkaufen. Auf der anderen Seite gibt es 

für uns immer wichtiger werdende Distributoren, die ein etwas anderes 

Vertriebskonzept haben, natürlich auch einen Shop, aber zu- 



Die Oszilloskope der Rigol-Familien DS2000 sind 

in 2-Kanal-Varianten für 70 MHz, 100 MHz und 200 

MHz erhältlich. 

sätzlich Messeauftritte, Seminare geben, 

direkt zum Kunden fahren und ein Gerät 

präsentieren können. 

Wie ist der Status Ihres Distributorennetzes? 

Ich denke, es wird immer mal wieder Anpassungen 

geben, aber das Grundgerüst 

steht. Das sind zu 80 % die, die auch vorher 

schon für Rigol tätig waren. In Deutschland 

sind autorisierte Distributoren u.a. 

Batronix in Schwentinental und Meilhaus 

Elektronik in Puchheim. Meilhaus ist, neben 

einigen anderen in Europa, mit Sicherheit 

jemand im Sinne der neuen Strategie 

mit mid- und high-range-Produkten. Ein 

1-GHz-Scope DS6000 kann man nicht einfach 

über einen Webshop verkaufen. In Österreich 

haben wir Rekirsch Elektronik, 

Wien, in der Schweiz die Maxdata 

(Schweiz) AG, Baar. In UK ist als Distributor 

die Firma Amplicon in Brighton zu den 

bestehenden, wie Telonic und MCS, hinzugekommen. 

In Frankreich ist es die Firma 

OVIO mit einigen Partnern, die Rigol entsprechend 

vertreten. Man könnte jetzt alle 

aufzählen, aber diese Liste ist im Internet 

zu finden. 


Rigol ist die einzige asiatische Firma die den 

LXI-Compliance-Test anbietet. Wie schätzen 

Sie die LXI-Schnittstelle ein? 

Die LXI-Schnittstelle ist für die Zukunft 

ganz wichtig. Nicht unbedingt im Laborbereich, 

da lässt sich auch mit USB einiges 

machen, aber im professionellen Bereich, 

in der Fertigungstechnik, bei Automotive 

und Industrial. Überall dort, wo hohe Datenübertragungsraten 

zwischen den Geräten 

gefordert sind. So besitzt zum Beispiel 

der Rigol-Spektrumanalysator, wenn er in 

der Fertigung eingesetzt werden soll, eine 

LXI-Schnittstelle. Für uns ist LXI nicht nur 

Hardware, sondern es geht auch Richtung 

Web-Interface, Bedienung und portable 

Software-Unterstützung. Wir sind dabei, 

dies alles zu integrieren. Es wird auch Produkte 

geben, wo es zwingend notwendig 

ist, so etwas anzubieten. Schon heute unterstützen 

die 4000er Scope-Serie LXI, die 

2000er Scopes sind ebenfalls mit einem 

LAN-Anschluss ausgerüstet. 

Im Moment hat Einschub-Messtechnik 

keine Priorität bei Rigol. Wir verfügen bereits 

heute über eine Multimeter/Scanner- 

Kombinationen. Aber auch da muss man 

einfach einem gewissen LXI- und Softwarestandard 

folgen, sonst kann man im 

ATE-Bereich nicht mithalten. 

Wie sind die Trends bei Rigol-Messgeräten? 

Höchstwahrscheinlich wird es bei Rigol in 

die höheren Frequenzen gehen, beispielsweise 

bei Oszilloskopen. In den Geräten 

sind Standard-Bauelemente, auch FPGAs 

und Module im Einsatz, ASICs derzeit aber 

nicht. So gibt es zum Beispiel in den 

DS2000-Oszilloskopen rauscharme Eingangs-Module, 

die 500 µV pro Division 

ermöglichen, wo bisher 1 oder 2 mV pro 

Division üblich sind. 

Was Kombigeräte angeht, ist für Europa 

zunächst einmal die Mixed-Signal-Funktion 

ganz wichtig. Da bietet Rigol im Moment 

zwei Geräte an, das Oszilloskop 

1000D mit 100 und 50 MHz Bandbreite 

mit digitalen Eingängen. Hier wünsche ich 

mir ein MSO in der DS4000-Klasse, da wir 

hier im Augenblick keine Zuwächse verzeichnen, 

eher Umsatz verlieren. Zusätzliche 

Funktionen in Oszilloskopen wie beispielsweise 

Generatoren oder Spektrumanalysatoren 

sehe ich mittelfristig bei Rigol 

nicht. Rigol bietet ja bereits einen zweikanaligen 

Arb-Generator bis 20 MHz für 310 

Euro an, den man extern triggern kann, 

ihn zusätzlich zu integrieren macht also 

wenig Sinn. 

Wesentliche serielle Busanalyse-Anfragen 

kommen aus dem Bereichen Universitäten 

und Ausbildung. Dies ist auch die 

Zielgruppe, wo wir in Europa die Möglichkeit 

sehen, relativ schnell Fuß zu fassen. Es 

ist um ein Vielfaches schwerer in einen Betrieb 

rein zu kommen, der seit Jahrzehnten 

bei etablierten Herstellern kauft. 

Für die Protokollanalyse bieten wir auch 

CAN- und Flexray-Decodierung an. Bemerkenswert 

ebenfalls die Speichertiefe 

der 4000er- und 6000er-Geräte. Wir können 

dort so etwa 140 Mio. Punkte ablegen 

(Best in Class!). Wichtig für komplexere 

Signale mit größeren Datenmengen. Die 

arbiträren Generatoren, speziell die 

5000er-Serie, haben einen großen Speicher 

von bis zu 128 MByte. (jj) 

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Top 25 wachsen 

um 21,8 Prozent 

Führende Anbieter von Technologie- 

Beratung und Engineering Services 

in Deutschland 

Die hohe Nachfrage in der Automobilindustrie hat sich 

im Geschäftsjahr 2011 als starker Motor für das 

Wachstum im Markt für Technologie-Beratung und 

Engineering-Services in Deutschland gezeigt. Durchschnittlich 

konnten die Top 25 ihre Inlandsumsätze um 

21,8 Prozent gegenüber dem Vorjahr steigern. 

Bild: lassedesignen - Fotolia.com 

16 elektronik industrie 08-09 / 2012 


Führende Anbieter von Technologie-Beratung und Engineering Services in Deutschland 2011 

Unternehmen Umsatz in Mitarbeiterzahl Gesamtumsatz 

Deutschland in Deutschland in Mio. Euro 7) 

in Mio. Euro 

2011 2010 2011 2010 2011 2010 

1 Bertrandt AG, Ehningen *) 508,2 388,9 6.600 5.300 576,2 428,8 

2 IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr, Berlin 404,7 311,3 3.926 3.100 456,4 368,0 

3 EDAG GmbH & Co. KGaA, Fulda 1) 376,0 322,0 4.342 4.298 423,0 362,0 

3 Ferchau Engineering GmbH, Gummersbach *) 376,0 287,4 4.000 3.470 380,0 292,7 

5 MBtech Group GmbH & Co. KGaA, Sindelfingen 340,0 250,0 2.600 2.100 390,0 300,0 

6 ESG Elektroniksystem- und Logistik GmbH, Fürstenfeldbruck 228,0 223,0 1.175 1.120 240,0 235,0 

7 Brunel GmbH, Bremen 150,3 109,9 2.150 1.800 

8 Randstad Professionals GmbH & Co. KG, Köln *) 2) 3) 145,0 130,0 2.450 2.200 

9 Euro Engineering AG, Ulm 4) 140,0 120,7 2.120 2.000 140,0 120,7 

9 IndustrieHansa Consulting & Engineering GmbH, München 5) 140,0 64,0 1.800 840 142,0 66,0 

11 Tieto Deutschland GmbH, Eschborn *) 136,0 146,0 925 1.078 

12 P3 Ingenieurgesellschaft mbH, Aachen *) 132,0 120,6 700 645 155,0 141,1 

13 MVI Group GmbH, München *) 130,0 120,0 1.300 1.200 155,0 140,0 

14 Rücker AG, Wiesbaden 114,4 94,2 1.419 1.346 175,9 151,8 

15 IABG Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH, Ottobrunn 6) 113,0 175,0 1.031 1.049 133,0 205,0 

16 Satyam Computer Services Ltd, Wiesbaden *) 110,0 100,0 330 315 

17 Assystem Deutschland Holding GmbH, Hamburg 107,3 106,2 1.127 1.139 

18 Altran GmbH & Co. KG, Frankfurt am Main 100,0 94,0 950 850 

19 FEV GmbH, Aachen 91,0 57,0 1.060 1.002 230,0 200,0 

20 Semcon Holding GmbH & Co. KG, München 90,1 70,7 954 827 

21 Alten GmbH, Coburg 77,0 59,7 900 775 

22 RLE International Gruppe, Overath 74,4 72,3 800 600 93,0 85,0 

23 ETAS GmbH, Stuttgart 61,3 45,9 432 412 155,7 121,6 

24 Gigatronik Gruppe, Stuttgart 52,1 44,3 555 475 52,4 44,3 

25 Labinal GmbH, Hamburg *) 42,4 32,7 348 319 

Bild: Lünendonk 

*) Umsatz- und/oder Mitarbeiterzahlen teilweise geschätzt. 1) In den Geschäftszahlen der EDAG GmbH & Co. KGaA ist rückwirkend für 2010 der Umsatz des 

Schwesterunternehmens FFT EDAG Produktionssysteme GmbH & Co. KG nicht enthalten. 2) Ohne die Umsätze der in 11/2011 an Segula IndustrieHansa veräußerten 

Aerospace-Geschäftseinheiten. 3) Seit 1.4.2012 firmiert Yacht Teccon unter Randstad Professionals. 4) Einschließlich der Umsätze der Encad Ingenieurgesellschaft mbH. 5) 

Übernahme der Aerospace-Geschäftseinheiten von Yacht-Teccon durch das Joint-Venture Segula IndustrieHansa. 6) Die Umsätze der IABG im Geschäftsjahr 2010 enthalten 

Sondereffekte. 7) Nur Unternehmen mit Hauptsitz bzw. der Mehrheit ihres Grund- und Stammkapitals in Deutschland 

Aufnahmekriterium: Über 50 Prozent des Umsatzes werden mit Technologie-Beratung und Engineering- 

Services erwirtschaftet. Die Rangfolge basiert auf kontrollierten Selbstauskünften und Schätzungen von 

Lünendonk über in beziehungsweise von Deutschland aus bilanzierte/erwirtschaftete Umsätze. 

Diese positive Tendenz zeigt die aktuelle 

Lünendonk-Liste 2012 

"Führende Anbieter von Technologie-Beratung 

und Engineering 

Services in Deutschland". Rechnet man das 

Unternehmen IndustrieHansa, das seinen 

Umsatz unter anderem durch Übernahmen 

auf 140 Millionen Euro mehr als verdoppeln 

konnte, als Ausreißer heraus, ergibt 

sich für die 25 führenden Anbieter ein 

durchschnittliches Umsatzwachstum von 

17,7 Prozent. Der Gesamtmarkt für Technologie-Beratung 

und Engineering Services 

in Deutschland ist nach Schätzungen 

von Lündendonk, Kaufbeuren, im Jahr 

2011 um 14,7 Prozent auf 7,8 Milliarden 

Euro gewachsen. Die Top 25 erzielten 2011 

einen Inlandsumsatz von 4,2 Milliarden 

Euro. Im Jahr 2010 lag der Inlandsumsatz 

bei 3,5 Milliarden Euro. 

Für das laufende Geschäftsjahr 2012 planen 

die für die Studie befragten Anbieter 

aufgrund der unsicheren konjunkturellen 

Aussichten etwas konservativer und rechnen 

mit einem Marktwachstum von durchschnittlich 

8,4 Prozent. Für das eigene Unternehmen 

sind die Anbieter etwas optimistischer 

– sie erwarten für 2012 ein Umsatzwachstum 

von durchschnittlich 11,6 

Prozent. 

Positive Erwartungen 

Diese positiven Erwartungen resultieren 

vor allem aus dem Geschäft mit Kunden 

aus der Automobilindustrie, die immer 

größere Auftragspakete an externe Technologieberatungs- 

und Engineering-Service- 

Unternehmen vergeben. Zudem sorgen bei 

den Herstellern und Zulieferern der Mangel 

an eigenem Personal sowie der Zeitund 

Kostendruck für eine zusätzliche 

Nachfrage. Nach Informationen des Verbandes 

der Automobilindustrie (VDA) 

steigerten die Automobilhersteller und die 

Zulieferer ihre internen Investitionen in 

den Bereichen Forschung und Entwicklung 

im Jahr 2011 um 6,4 Prozent auf 15,8 Milliarden 

Euro. 

Die detaillierte Lünendonk-Studie 2012 

„Führende Anbieter von Technologie-Beratung 

und Engineering Services in 

Deutschland" kann ab August bei Lünendonk 

zu einem Preis von 1600 Euro erworben 

werden. (ah) 

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Messung von Funkstörungen 

Tipps zum Einsatz von Spektrumanalysatoren 

Der Bericht legt den Schwerpunkt auf vier essenzielle Aspekte und die damit verbundenen Hard- und Softwareoptionen 

der Anritsu-Spektrumanalysatoren: Identifikation von Störsignalen und Interferenzen, Identifikation von 

unbekannten Signalen, Ortung von Störsignalen und Interferenzen, Messung der C/I-Ratio (Signal-Interferenz- 

Verhältnis). 

Autor: Cyril Noger 

Bild 1: Messung im Spektrogramm-Modus. 

Die Mittenfrequenz eines überlagernden Störsignals ist der 

wichtigste Parameter, den es zu bestimmen gilt, wenn 

man seinen Ursprung identifizieren möchte. Das Störsignal, 

das den Empfang einer Übertragung stört, kann innerhalb 

oder außerhalb des Bandes liegen welches das Signal selbst 

beinhaltet. Es breitet sich über die Antenne zum Empfänger aus. 

Da der Empfänger Frequenzen abseits der Nutzfrequenz nicht 

empfangen kann, sollte bei der Überwachung statt des Empfängers 

ein Spektrumanalysator verwendet werden. Der Spektrumanalysator 

„sieht" über die Antenne des Übertragungssystems auch die 

abseits liegenden Frequenzbänder, wodurch Rückschlüsse auf 

mögliche Störparameter, deren Pegel und Einfallsrichtung möglich 

sind. Durch die Analyse des Frequenzspektrums kann eine Reihe 

von essenziellen Parametern ermittelt werden. 

■■ 

Störungen und Interferenzen können aus einer Vielzahl unterschiedlicher 

Quellen stammen: 

■■ 

Versteckte Sender, 

■■ 

unlizensierte Aussendungen zugewiesener Frequenzbändern, 

■■ 

Aussendungen, die sich in der Nähe der Trägerfrequenz des 

Nutzsignals befinden und somit in der Nutzbandbreite liegen, 

■■ 

elektronische Störmaßnahmen zur Unterbrechung und Störung 

von Nutzsignalen, 

■■ 

unbeabsichtigte Aussendungen. 

In all diesen Fällen ist der erste Schritt die Detektion der unerwünschten 

Signale. Man hat zwar Kenntnisse über das Signal, die 

größte Herausforderung ist jedoch die Lokalisierung der Quelle. 

Mit den Anritsu-Spektrumanalysatoren werden vielfältige Softwareoptionen 

geboten. Eine der wichtigsten gerätetechnischen Vo- 

Bild 2: Die 3D-Spektrogrammsanzeige macht Störungen 

leichter erkennbar. 

raussetzungen für die Detektion von Stör- und Interferenzausstrahlungen 

ist: 

■■ 

eine hohe Empfindlichkeit, um Aussendungen mit kleinen Pegeln 

selbst noch im Rauschen zu identifizieren, 

■■ 

ein hoher Dynamikbereich, um unmittelbar nebeneinander liegende 

hohe und kleine Pegel verzerrungsfrei darzustellen und 

■■ 

ein geringes Phasenrauschen des Lokaloszillators zur Trennung 

beziehungsweise Auflösung unmittelbar nebeneinander liegender 

spektraler Komponenten. 

Neben diesen Grundvoraussetzungen für die Spektralanalyse bieten 

die Anritsu-Analysatoren eine optimierte Betriebsart für die 

Identifikation von bekannten, unbekannten, permanenten oder 

zufälligen Signalen. Diese bietet folgende Messmöglichkeiten: 

■■ 

Spektrogramm (Wasserfalldarstellung), 

■■ 

Received Signal Strength Indicator (RSSI), das heißt Messung 

des Signalpegels über der Zeit im Zero-Span-Betrieb auf einer 

fest eingestellten Frequenz, 

■■ 

Feldstärkemessung (Momentanwertanzeige) im Zero-Span- 

Betrieb auf einer fest eingestellten Frequenz und akustische 

Überwachung des demodulierten Signals, 

■■ 

Signalidentifikation im Hinblick auf Mittenfrequenz, Bandbreite, 

Kanalnummer, SNR und Modulationsart (FM, CDMA, 

GSM, WCDMA, WLAN). 

Mit der Wasserfalldarstellung können Störaussendungen von intermittierenden 

Signalen einfach analysiert werden. Teile des 

Spektrums oder der gesamte Frequenzbereich des Gerätes können 

bis zu maximal 72 Stunden in definierten Zeitintervallen aufgezeichnet 

und die Messdaten abgespeichert werden. Die Analyse 



Wireless 

Bild 3: 

Identifikation im 

Scanmodus. 

Bild 4: 

Identifikation im 

Frequenzmodus. 

der Daten kann einfach mit kostenlos verfügbaren Anritsu-Master-Software-Tools durchgeführt 

werden. Die zwei- oder dreidimensionale Darstellung bietet vielfältige Messmöglichkeiten 

im Zeit- und Frequenzbereich. Sie können die Messdaten in Echtzeit wiedergeben. 

Die Pegel des Spektrogramm können individuell über eine Farbeditors angepasst 

werden. Eine einmal definierte Farbpalette kann gespeichert und wiederverwendet werden. 

Mit der Zoomfunktion kann in das Signalgeschehen hineingezoomt werden (Bild 1). 

Das in Bild 2 gezeigte 3D-Spektrogramm macht Störungen auf einen Blick erkennbar. 

Die Stärke der 3D-Spektrogrammsanzeige ist seine Anpassbarkeit: Rotation der Darstellung 

auf allen drei Achsen, Min/Max-Marker zur Identifikation von Spitzenwerten in den 

Spuren, sowie Spektrogrammzoom für eine Nahaufnahme der Details. 

Auf einen Blick 

Einhalten der zugewiesenen Bandbreite 

und Sendeleistung prüfen 

Eine Vielzahl von Radiofrequenzen wird von den tagtäglichen, drahtlosen Kommunikationssystemen 

und anderen elektronischen Anwendungen erzeugt, die häufi g im selben Frequenzband 

nebeneinander arbeiten. Bedingt durch diese Koexistenz können Interferenzen generiert werden, 

die den Betrieb der einzelnen Systeme und deren Funkabdeckung negativ beeinfl ussen 

können. Es ist demnach sehr wichtig über die „spektrale Reinheit“ der Umwelt und die Übertragungsqualität 

im Funkkanal nachzudenken, um Erkenntnisse über die beteiligten Störfaktoren 

und deren Einfl üsse zu gewinnen. Das Ziel ist dabei die Überwachung der spektralen Nutzung 

und das Einhalten der vorgegebenen Sendeleistung für die Aufrechterhaltung einer hohen Übertragungsqualität 

im Funkkanal. 

infoDIREKT www.all-electronics.de 

508ei0912 


Wireless 

Bild 5a: Anritsu Richtantenne 

885 – 975 MHz, 12,3 dBi. 

Bild 5b: Charakteristik 

der Richtantenne. 

Bild 6: C/I-Verhältnis direkt auf dem Analyse-Bildschirm. 

Bilder: Anritsu 

Die Signal-ID-Funktion ist Bestandteil des Interference Analyzer 

Modus (Bild 3 und Bild 4). Sie stellt in Listenform die identifizierten 

Signale hinsichtlich Mittenfrequenz, Bandbreite, Kanalnummer, 

SNR und Modulationsart (FM, CDMA, GSM, WCD- 

MA, WLAN) im Bereich der gesetzten Start- und Stopp-Frequenz 

dar. Daneben können mit einer Cursorfunktion (rot gepunktete 

Linie) einzelne Frequenzbereiche analysiert werden. Erkennt das 

Gerät den Signaltypen, erscheint ein blauer Balken zur Identifizierung 

des durch das Messsignal belegten Bereiches. 

Ortung von Störsignalen und Interferenzen 

Die Ortung von Störsignalen ist mit der Anritsu Interference Analyzer 

Option 25 in Verbindung mit der GPS-Empfänger Option 31 

einfach. Man schließt eine Richtantenne an das Gerät an und peilt 

auf der in das Gerät hochgeladenen georeferenzierten Karte den 

vermuteten Senderstandort. Die akustische Überwachung des zu 

peilenden Signals mit der Feldstärkemessoption ermöglicht es einfach 

und schnell die Einfallsrichtung zu ermitteln. Durch Drehen 

des Einstellknopfes am Gerät bewegt man den Peilstrahl in die zuvor 

festgestellte Richtung und übernimmt die Messwerte durch 

Abschluss der Messung. Dann wiederholt man diese Messung von 

zwei oder drei verschiedenen Standorten (verschiedene Winkel) 

um die ungefähre geographische Position zu triangulieren. 

Die Qualität von Übertragungssystemen nach dem WLAN 

802.11-Standard oder den GSM- beziehungsweise CDMA-Mobilfunkstandards 

und deren Robustheit hängt letztendlich vom Verhältnis 

Signalpegel (C) zu Interferenz (I) ab, dem so genannten 

C/I-Ratio. Es ist daher wichtig im Funkfeld C/I-Abschätzungen 

vornehmen zu können. Das Ergebnis ermöglicht eine Aussage, ob 

das Übertragungssystem unter den jeweiligen Vor-Ort-Bedingungen 

erfolgreich arbeiten kann. Bei der C/I-Messung wird zuerst der 

Pegel des modulierten Signals gemessen, dann das Signal ausgeschaltet, 

um nun den Summenpegel von Interferenz und Rauschen 

messen zu können. Im Anschluss kann das C/I-Verhältnis direkt 

auf dem Analyse-Bildschirm angezeigt werden (Bild 6). 

Überwachung und Kontrolle möglicher Interferenz 

Mit einer optionalen Scanner-Betriebsart können zuvor definierte 

Frequenzkanäle in Form einer Balkengrafik oder im Listenformat 

überwacht werden. Maximal 20 Kanäle lassen sich darstellen. Mit 

der Script Scanmaster Software lassen sich maximal 1200 Kanäle 

überwachen. Die zu überwachenden Frequenzen können ein kontinuierliches 

Spektrum abdecken oder beliebig angeordnet sein. 

Das folgende Beispiel zeigt die Frequenzsituation mit neun lokalen 

Sendestationen an einem realen Flughafenstandort: 

■■ 

Rundfunksender auf 106,50 MHz, Bandbreite 80 kHz, FM, 

■■ 

ERMES Paging-Sender auf 169,50 MHz, Bandbreite 25 kHz, 

4-PAM/FM, 

■■ 

drei Mobilfunksektoren: GSM 1800 auf 1805,2 MHz (Kanal 

512), Bandbreite 200 kHz, 8-PSK; AMP/EIA auf 885,75 MHz 

(Kanal 553), Bandbreite 30 kHz, FM; PCS 1900 auf 1932,5 MHz 

(Kanal 50), Bandbreite 200 kHz, GMSK, 

■■ 

Amateurfunk-Repeater 147,36 MHz, Bandbreite 12,5 kHz, FM, 

■■ 

Amateurfunk-Packet Radio Repeater auf 485,5625 MHz, Bandbreite 

20 kHz, FSK, 

■■ 

Land Mobile Radio (LMR) BTS auf 451,7875 MHz, Bandbreite 

12,5 kHz, C4FM, 

■■ 

Flight-Information-System auf 121,4 MHz, Bandbreite 25 kHz, 

AM (A3E). 

Zur Überwachung und Kontrolle möglicher Interferenzen kann 

mit der Option 27 für jeden Sender beziehungsweise den aus dem 

Frequenzgemisch resultierenden Intermodulationsprodukten ein 

„Überwachungskanal" definiert werden. Einmal abgespeichert 

kann ein Setup jederzeit einfach wieder geladen werden. Praktische 

Erfahrung im Umgang mit Hochfrequenzmessmittel reicht 

nicht aus, um im schwierigen Signalumfeld zu verwertbaren Resultaten 

zu kommen. Wichtigen Parametern muss die gleiche Aufmerksamkeit 

gewidmet werden: 

■■ 

genügend hohe Kanalleistung und Signal-Rausch-Verhältnis 

(C/I) größer 10 dB, das heißt keine Messung direkt am Rauschpegel, 

■■ 

belegte Bandbreite, 

■■ 

Modulationsart (oder Spektrum), 

■■ 

Auflöse- und Videobandbreite, passen Sie diese Parameter an 

Ihr Signal an, 

■■ 

verwendeter Detektionstyp (Average, Peak oder RMS), 

■■ 

Identifizieren der Harmonischen und möglicher Intermodulationsprodukte, 

■■ 

analoge Demodulation, „reinhören" um festzustellen, um was 

es sich handeln könnte, 

■■ 

Nutzung der Demodulationsmöglichkeiten bei bekannten 

Standards (GSM, UMTS, WiMAX und so weiter) und deren inhärente 

Qualitätsparameter für die Signalbeurteilung. (jj) n 

Der Autor: Cyril Noger ist RF & Wireless Products Support Ingenieur 

bei Anritsu. 



RF- und Mikrowellen- 

Messtechnik neu definiert 

Modulare Hardware und offene Software 

Erhöhen Sie Geschwindigkeit, Präzision und Flexibilität Ihrer Testanwendungen 

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

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die aufgrund des technologischen Fortschritts schnell veraltet sind, setzen Sie 

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

Technologien bei PC-Bussen, Prozessoren und FPGAs ein. 

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National Instruments unterstützt zahlreiche 

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© 2012 | National Instruments, NI, ni.com und LabVIEW sind Marken der National Instruments Corporation.

Wireless 

Bild: spaxiax - Fotolia.com 



Wireless 

locate, communicate, accelerate 

Berührungslose 

EKG-Überwachung 

Bluetooth-Interface 

überträgt gewonnene Daten 

Der EPIC (Electric Potential Integrated Circuit) von 

Plessey Semiconductor ist ein extrem hochohmiger 

Sensor, der das elektrische Feld in der Umgebung mit 

sehr geringer Verfälschung misst. Der Beitrag macht 

mit einer Applikation bekannt, die durch die Variabilitätsanalyse 

der Herzfrequenz den Rückschluss auf 

die Aufmerksamkeit und die Kondition des Fahrers 

ermöglicht. 

Autoren: Shrijit Mukherjee, Robert Breakspear 

und Sean D. Connor 

Aktuelle Entwicklungen führten zu einer zuverlässigen 

Technik, die das EKG-Signal durch die Kleidung hindurch 

misst, wobei die Aufnahmesensoren im Fahrersitz 

integriert sind. Ein Bluetooth-Interface überträgt die gewonnen 

Daten auf ein Aufzeichnungssystem, ein Mobiltelefon 

oder ein Tablett. Der jeweilige Empfänger kann die Daten entweder 

selbst in Echtzeit überwachen oder mittels Mobilfunk- oder 

Cloud- Computing-Netzwerken zur Analyse senden. 

Man betrachtet den EPIC-Sensor dabei als nahezu perfektes 

Voltmeter, das so gut wie keine Belastung für das zu messende Signal 

darstellt (Bild 1). Die Sensorelektrode benötigt keinen ohmschen 

Kontakt mit dem Körper des Probanden, wodurch der Systemaufbau 

von Haus aus elektrisch isoliert ist. Die EPIC-Produktfamilie 

besteht aus Sensoren mit Bandbreiten im Bereich von etwa 

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Wireless 

Bild 1 (links): Schaltbild eines typischen EPIC-Sensors. 

Bild 4: Ein 

Bluetooth-Modul 

zur drahtlosen 

Übertragung der 

Sensordaten. 

Bild 2 (oben): Schaltbild eines EKG-Überwachungssystems 

mit USB-Schnittstelle und passender 

Signalumsetzung und -Verarbeitung. 

alle Bilder: Plessey Semiconductors 

Bild 3a (links): Die Sensoren mit der Signalbearbeitung, Datenerfassung und Anzeige. Bild 3b (mitte): Ein vom System aufgenommenes EKG-Signal 

während des Fahrbetriebes. Bild 3c (rechts): Die Sensoren, montiert an der Rückenlehne des Fahrersitzes. 

0,01 Hz bis 100 kHz, die entweder bereits während der applikationsspezifischen 

Entwicklungsphase oder durch die Auswahl von 

externen Komponenten erzielt werden. Das AC-Verhalten der 

EPIC-Sensoren macht diese unabhängig von statischen elektrischen 

Feldern wie zum Beispiel auch dem Feld der Erde, womit ein 

stabiler Betrieb über den ganzen Frequenzbereich erreicht wird. 

Bei der Messung von Herzsignalen verursacht die elektrische 

Aktivität des menschlichen Herzens ein genau definiertes EKG- 

Signal, das von passenden kapazitiv gekoppelten Sensoren erfasst 

werden kann. Ein Testaufbau für berührungslose EKG-Messungen, 

bestehend aus einem Paar differenzieller Sensoren und einer 

Zusatzbeschaltung, wurde realisiert, um zusammen mit einem örtlichen 

Herzüberwachungsmonitor die Herzfrequenz des Fahrers 

während der Fahrt zu überwachen. Ein Bluetooth-Interface überträgt 

die Sensordaten per Funk an ein Mobilgerät. Solch eine Konfiguration 

ist in der Lage, EKG-Daten zur Analyse der Herzfrequenzänderung 

aufzunehmen, um durch wichtige psychologische 

und physiologische Daten auf die Aufmerksamkeit und die Kondition 

des Fahrers schließen zu können. 


Kontaktlose EKG-Messung 

Electric Potential ICs oder kurz EPIC-Sensoren eignen sich für Applikationen, 

die die Änderung des umgebenden elektrischen Feldes erfassen. 

Eine der EPIC-Applikationen betrachtet die kontaktlose EKG- 

Messung eines Fahrzeuglenkers in Verbindung mit einer Funkanbindung, 

wodurch die stetige Überwachung seines 

Gesundheitszustandes gegeben ist. 


507ei0912 

EKG-Messsysteme 

EKG-Messungen benötigen in der Regel ein Paar von EPIC-Sensoren. 

Die Elektroden haben einen dielektrischen Überzug, der den 

Körper des Probanden vom Sensor isoliert und eine kapazitive 

Kopplung darstellt, die den bisher verwendeten ohmschen Kontakt 

überflüssig macht. Die Sensoren funktionieren durch mehrere Lagen 

von Kleidungsstücken hindurch und überbrücken auch einen 

kleinen Luftspalt. 

Die Elektronik des Überwachungsmonitors verarbeitet das Differenzialsignal, 

das mehrfach verstärkt durch ein 50/60-Hz-Filter 

läuft, um die Netzbrummspannung aus der Umgebung zu eliminieren 

(Bild 2). Ein Mikrocontroller mit AD-Wandler-Eingang 

digitalisiert das analoge Signal und filtert anschließend den resultierenden 

Datenstrom. Derzeit hat das EKG-System sowohl ein 

USB- als auch ein Bluetooth-Interface um eine lokale oder eine 

abgesetzte Datenanalyse zu ermöglichen. Bild 3 zeigt Bilder mit 

dem Fahrer, den Sensoren und dem Datenerfassungssystem in einem 

Kfz. 

Die Driven-Right-Leg-Methode DRL 

Bewegung, Artifakte und Umgebungsrauschen beeinflussen sehr 

stark die Qualität des Signals. Während der Fahrt verursacht der 

Fahrer durch Änderung seiner Sitzposition laufend Bewegungsartifakte. 

Das Sensorsystem ist um eine DRL (Driven Right Leg)- 

Zusatzschaltung ergänzt um dieses Problem zu adressieren. 

Bei der DRL-Methode wird das Störsignal dem Probanden wieder 

phasenverschoben zugeführt, was einer Störsignal-Nullungstechnik 

entspricht. Dieses System verwendet ein leitfähiges Gewebe 

am Lenkrad und auf dem Fahrersitz, dem dieses Signal zugeführt 

und am Fahrzeuglenker kapazitiv eingekoppelt wird. Diese 

Maßnahme verringert den dynamischen Bereich, was sowohl die 

Bewegungsartifakte minimiert, als auch den Sensor nicht in die 

Sättigung treibt. Die Bluetooth-Schnittstelle für die EPIC-EKG- 

Sensoren ist ein batteriegespeistes Zusatzgerät mit differentiellen 

Sensor-Eingängen, einem 14-Bit-AD-Wandler, einem breitbandigen 

Bluetooth-2.1-Modul mit integrierter Antenne und Protokoll 

Stack, geräteseitiger Filterung sowie Verstärkerblöcken (Bild 4). 

Das drahtlose EKG-Überwachungssystem für die örtliche Fahrerkontrolle 

mittels neuartiger EPIC-Sensoren ermöglicht berührungslose 

EKG-Messungen und macht gleichzeitige die bisher verwendeten 

Ag-AgCl-Elektroden überflüssig. Als nächster Schritt ist 

bereits die Integration des Bluetooth-Moduls mit den Sensoren in 

Arbeit. (jj) 

■ 

Die Autoren: Shrijit Mukherjee, Robert Breakspear und Sean D. Connor sind 

Mitarbeiter von Plessey Semiconductors . 



Wireless 

Bild: Atlantik Elektronik 

Wi-Fi-USB-Modul für industriellen Temperaturbereich 

Bis zu 150 Mbit/s Datenrate 

Mit dem 802.11b/g/n Wi-Fi-USB- 

Modul Wuba-171-GN von 

Sparklan präsentiert Atlantik Elektronik 

ein Bauteil, das auf dem 

AR9271-Chipsatz von Atheros 

aufbaut. Mit seiner integrierten 

1T1R-Technologie sind Datenraten 

von bis zu 150 Mbit/s möglich. 

Durch einen 5-Pin-USB-Header 

kann es in Geräte mit USB- 

Schnittstelle leicht integriert werden. 

Einsetzbar ist das Modul fast 

im gesamten industriellen Temperaturbereich 

(-30 bis +75 °C), wodurch 

es sich sehr gut eignet für 

Anwendungen, mit großen Anforderungen 

an die Hardware. Verschlüsselungstechniken 

wie WPA 

/ WPA2 werden vom Wi-Fi-USB- 

Modul unterstützt. Es kann in Systemen 

mit MS Windows (XP, Vista, 

7) oder Linux eingesetzt werden. 

infoDIREKT 

637ei0912 

Mobilfunk 

Wir halten die Fahne hoch! 

20 Jahre Innovationen 

Bild: Silicon Laboratories 

Mini-PCI-Express-Card 

Auf Basis von Intel-Technologie 

Das neue Modul HE910 mit Mini- 

PCIe-Adapter von Telit Wireless 

Solutions bietet M2M-Connectivity 

für Embedded-PCs in industriellen 

Anwendungen. Die Adapterkarte 

bietet sichere 3G-Mobilfunkverbindungen 

für die Daten-, 

Sprach- und Video-Kommunikation. 

Konzipiert ist diese Lösung für 

Embedded-PCs, die in industriellen 

Anwendungen zum Einsatz 

kommen und bei denen eine permanente 

drahtlose Datenverbindung 

und -überwachung erforderlich 

ist. Dazu gehören beispielsweise 

Geldausgabeautomaten, 

Verkaufsautomaten, digitale Informationssysteme 

oder Lösungen in 

Silicon Laboratories stellt zwei 

EZRadio-Wireless-ICs der nächsten 

Generation vor, mit denen 

eine leistungsfähige Wireless- 

Datenanbindung in Embedded- 

Anwendungen hinzugefügt werden 

kann. Die EZRadio-Transceiver 

und -Empfänger eignen sich 

für Wireless-Anwendungen wie 

Fernbedienungen, Haus- und 

den Bereichen Fernüberwachung 

von Geräten oder Flottenmanagement. 

Ausgestattet ist sie mit einem 

Plug-and-Play-Kartenslot 

und einem 52-Pin-Card-Edge- 

Connector. 

infoDIREKT 

639ei0912 

Wireless Embedded Design 

Transceiver und Empfänger einfach einsetzbar 

Gebäudeautomatisierung, Sicherheit 

und Beleuchtungssteuerung, 

Wire-less-Sensornetzwerke 

etc. Die Si4x55-Bausteine 

decken die Frequenzbänder 283 

bis 350, 425 bis 525 und 850 bis 

960 MHz ab und bieten +13 dBm 

Ausgangsleistung sowie -116 

dBm Empfindlichkeit. Eine Outof-Band-Performance 

von -56 

dB Selektivität und -61 dB Blocking 

bei 1 MHz Offset erleichtert 

die Einhaltung von Standards 

und ermöglicht den Betrieb in 

störungsbehafteten Umgebungen 

ohne zusätzliche Filter. 

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Bild: Telit Wireless Solutions 

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Wireless 

Bild 1: Im nur 1,0 mm 

x 1,5 mm großen 

Gehäuse SON8 sind 

die digital einstellbaren 

Kondensatoren 

AZT 70 und AZT 71 

von Arizona Microtek 

untergebracht. 

Bilder: Arizona Microtek 

Bernstein oder Bits und Bytes? 

Digital einstellbare Kondensatoren 

Arizona Microtek hat digital einstellbare Kondensatoren entwickelt, beispielsweise zum Abgleich auf eine bestimmte 

Mittenfrequenz von Oszillatoren. Die Kommunikation mit den Bausteinen AZT 70 und AZT 71 erfolgt beim Abgleich 

über einen seriellen Datenstrom in einem dafür vorgesehenen Programmiermodus. Autor: Klaus Vogel 

Digitale Potentiometer sind bereits in unterschiedlichen 

Ausführungen auf dem Markt ..., so begann der Autor als 

Applikationsingenieur beim E²-Pionier Xicor an gleicher 

Stelle vor 20 Jahren einen Artikel über eine neue Bauteilefamilie 

von Potentiometern. Bereits in der damaligen Zeit hatte 

der eine oder andere die Idee, dass es eigentlich sinnvoll wäre, dem 

digital einstellbaren Widerstand sein kapazitives Pendant beizustellen, 

um dem Bernsteinschraubendreher den Rücken zu kehren. 

Warum damals nichts daraus wurde, ist nicht überliefert. 

Da ein wichtiger Vorteil für digital einstellbare Komponenten 

im automatischen Abgleich im Endgerätetest liegt, gilt das nicht 

nur für Widerstände, sondern auch für kapazitive Trimmer. Das 

wird unter großem finanziellem Investitionseinsatz mittels Laserabgleich 

durchgeführt – welche Parallele zum Widerstand in früheren 

Zeiten. 

Dass dieses Unterfangen nun auch mit einem digital einstellbaren 

Trimmer möglich ist, soll anhand eines neuen integrierten 

Bausteins des US-Herstellers Arizona Microtek (AZM) aufgezeigt 

werden. Der Spezialist für digitale ECL-Technologie, Standard-ICs 

für Oszillatoren und kundenspezifische ASICs tritt mit den beiden 

Bausteinen AZT 70 und AZT 71 an, die sich nur in den Kapazitätswerten 

unterscheiden. 

Bild 2 (links): 

Blockdiagramm des 

digital einstellbaren 

Kondensators 

AZT 70. 

Bild 3 (rechts): 

Der Kondensator 

AZT 70 im 

Programmiermodus. 



Wireless 

Der AZT 70/71 stellt einen digital einstellbaren Kondensator, 

speziell zum Abgleich auf eine bestimmte Mittenfrequenz von 

Quarzoszillatoren oder SAW basierten Oszillatoren, dar. Die Kommunikation 

mit dem Baustein beim Abgleich erfolgt über einen 

seriellen Datenstrom in einem dafür vorgesehenen Programmiermodus. 

Hauptzielsetzung bei der Entwicklung war es, den Herstellern 

entsprechender Produkte ein Arbeitszeit und Kosten einsparendes 

Bauteil zu bieten. 

Basierend auf nichtflüchtiger Speichertechnologie (E²PROM) 

wird der eingestellte Kapazitätswert erhalten, könnte aber auch zu 

jedem Zeitpunkt in der Schaltung geändert werden, wobei die Zahl 

der minimal möglichen Änderungen vom so genannten Endurance-Wert 

abhängt. Zu den Hauptmerkmalen zählen: 

■■ 

Einstellbereich 2,8 bis 14,55 pF (AZT 70) oder 6,6 bis 37,55 pF 

(AZT 71), 

■■ 

kleinste Schrittweite 0,063 pF, 

■■ 

reprogrammierbar durch E²-Technologie, 

■■ 

größere Kapazitätswerte sind durch Parallelschaltung möglich, 

■■ 

geringer Stromverbrauch, 

■■ 

Versorgungsspannungsbereich von 2,5 V bis 5,5 V, 

■■ 

Gehäuse SON8, 1,0 mm x 1,5 mm, RoHS compliant / bleifrei. 

Bild 2 zeigt den funktionellen Aufbau des digital einstellbaren 

Kondensators AZT 70. Mit der Kapazität C F 

ist der kleinste Wert 

vorgegeben. Dieser Kapazität werden zwei Kapazitätsbänke von 

unterschiedlicher Auflösung und Schrittweite parallel geschaltet, 

wobei die beiden Werte C mid 

und C lo 

über ein serielles 11 Bit langes 

Datenwort über ein Schieberegister konfiguriert werden. 

Die AZT 70/71-Betriebsarten 

Im Einsatz stehen die beiden Betriebsarten Programmiermodus 

und Normalbetrieb zur Verfügung. Im Programmiermodus hat 

der Boardhersteller Zugriff auf die Kapazitätseinstellung, um beispielsweise 

auf die Mittenfrequenz eines Oszillators abzugleichen. 

Dabei werden die Daten über ein Schieberegister in den Baustein 

getaktet und danach in den nichtflüchtigen E²-Speicher geschrieben, 

was in beiden Fällen über den Daten- (DA), Takt- (CLK) und 

Programmierspannungseingang (PV), unter Zuhilfenahme eines 

zusätzlich lieferbaren Programmierboards AZP70 erfolgt. 

Der Hintergrund für die beiden Möglichkeiten liegt darin: zu- 

Bild 4: Der 

Kondensator AZT 70 

im Betriebsmodus. 

erst wird der finale Kapazitästwert zum Beispiel in einem iterativen 

Abgleichprozess bestimmt. Anschließend wird dieser Wert ausgelesen 

und danach in das E²PROM geschrieben. Diese Vorgehensweise 

ist notwendig, da ein direkter Transfer vom Schieberegister 

ins E²PROM nicht vorgesehen ist. Das hat den Vorteil, dass sonst 

unnötige Schreibzyklen anfallen würden und das Schreiben ins 

E²PROM außerdem vergleichsweise langsam vonstatten geht. 

Im Normalbetrieb, nachdem der Baustein entsprechend programmiert 

wurde, beziehungsweise noch die herstellerseitigen 

Standardwerte enthält, sind diese drei Eingänge nicht beschaltet 

und werden durch die internen Pull-down-Widerstände auf Masse 

gezogen, wobei für den Betrieb nur die drei Anschüsse GND, V ss 

und der Kapazitätsausgang X 1 

benötigt werden (Bild 4). 

Ausblick 

Abgesehen vom Einsatz beim Abgleich von Oszillatoren wäre auch 

ein Einsatz in abzugleichenden Filtern beziehungsweise Filterbänken 

denkbar. Vor allem in mehrstufigen Filterbänken, bei denen 

ein iteratives Vorgehen notwendig ist, wäre ein automatischer Abgleich 

ein wünschenswerter Kosteneinsparfaktor. 

Unbeachtet des weiten Versorgungspannungsbereichs wird zurzeit 

an einer Erweiterung hinunter zu 1,8 V gearbeitet. (jj) n 


Der Autor: Klaus Vogel ist Systems Application & Product Manager 

Semiconductor Division bei der Acal BFi Germany GmbH in Gröbenzell bei 

München. 

innovation@industry – Technologien und Ideen von morgen 

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Internationale Fachmesse für Industrie und Gewerbe 

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Bild 1: Bahnbetreiber können mit 

der On-Board-Lösung Media-4-Rail 

von Siemens CMT beliebiges 

Infotainment auf die mobilen 

Endgeräte der Fahrgäste senden. 

Bild: Siemens CMT 

Bahnelektronik unter dem Funkturm 

Die Inno Trans 2012 steht vor der Tür 

Wer sich für Bahntechnik und speziell für Bahnelektrotechnik und -elektronik interessiert, hat sicher schon 

lange den Termin 18. bis 21. September für die alle zwei Jahre in Berlin stattfindende Inno Trans im Kalender. 

Die Präsentationsfläche auf dem Berliner Messegelände unter dem Funkturm ist komplett ausgebucht. 

Damit ist erstmals auch die Halle 9 an den vier Messetagen voll belegt. 

Autor: Hans Jaschinski 

Neue Technologien und Innovationen sind die Basis für die 

Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit der Bahnbranche 

und gleichzeitig Motor für den effizienten, sicheren und 

umweltfreundlichen Schienenverkehr von morgen. 

Nachfolgend haben wir einige Highlights der Innotrans aufgeführt, 

die bereits im Vorfeld bekannt wurden. 

Optoelektronik und Displays 

Mit der On-Board-Lösung Media-4-Rail von Siemens CMT können 

Bahnbetreiber ihren Passagieren anspruchsvolles Infotainment 

auf deren eigenen mobilen Endgeräten ermöglichen, wie 

zum Beispiel Laptops, Handhelds, Handys oder Tablet-PCs (Bild 

1). Dazu wird den Passagieren zahlreiche Dienste wie Music-on- 

AD_RPP_RPR_420x80_DE_1208_Layout 1 8/10/2012 9:09 AM Page 1 

Demand, Nachrichten-Updates, aktuelle Wettervorhersagen und 

Echtzeit-Informationen über Zugverbindungen und Reiserouten 

geboten. 

Das Hauptaugenmerk der Edge LED Panels aus der Public Display-Serie 

von Conrac, einer zur Data Modul gehörenden Firma, 

liegt auf der verringerten Leistungsaufnahme sowie auf dem IP- 

Schutzkonzept (Bild 2). Die IP54-geschützte Display-Einheit und 

die Elektronik-Box, die die Ansteuer-Elektronik und das Netzteil 

beinhaltet, wurden als separate Einheiten konstruiert. Die Elektronik-Box 

wird mit einer speziellen Steckverbindung mit der Display-Einheit 

verbunden. Dies ermöglicht einen schnellen und mühelosen 

Austausch der Display-Elektronik, die in verschiedenen 

Ausführungen verfügbar ist. Dieses Konzept vereint somit alle 

NEU! 

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in der Bahntechnik. Betriebstemperaturen 

von -45°C bis +85°C sind 

Standard, Schock und Vibration bis 

10G ebenso. Je nach Wunsch ist das 

Gehäuse flach oder mit Kühlrippen 

bzw. Montageplatte ausgestattet. 

Mit Eingangsspannungen bis 160V, 

2:1 oder 4:1 Bereichen, Ausgangsspannungen 

von 3.3V bis ±24V, 

hohem Wirkungsgrad, Isolation bis 

3kVDC, integriertem EMI-Filter und 

einer MTBF von ca. 2 Mio. Std. setzen 

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✔ Isolation 2 bzw. 3kVDC/1sec 

✔ EN50155 & EN60950 (RPR-Serie) 

✔ 10G nach EN61373 (RPR-Serie) 

✔ 3 Jahre Gewährleistung


Bild: Conrac 

Bild 2: Die Edge 

LED Panels der 

Public Display- 

Serie von Conrac 

sind mit 

Bilddiagonalen von 

42 und 55 Zoll 

verfügbar. 

Bild: Moviken-SLE 

Bild 3: Die Navibus-Bildschirme zeigen 

zum Beispiel interaktive und mehrskalige 

Liniendiagramme mit auf die Position 

des Fahrzeuges abgestimmte Sequenzialisierung 

der Bildschirmanzeige. 

Bild: LPA Excil Electronics 

Bild 4: Die Lumi-Matrix 

ist in beliebiger Form 

und Größe als einfache 

gedruckte Leiterplatte 

oder voller Leuchtträger 

nutzbar. 

Bild 5: Der Modular Power 

Connector (MPC) von 

Multi-Contact für Leistungsübertragung 

im elektrischen 

Antriebsstrang von 

Schienenfahrzeugen. 

Bild: Multi-Contact 

Vorteile einer voll integrierten Lösung mit vereinfachtem Service 

und der Flexibilität einer externen Lösung. Durch Aluminiumgehäuse 

und Frontpanel aus Sicherheitsglas sind die Displays für den 

Einsatz in öffentlichen Bereichen gerüstet. Die ersten Seriengeräte 

werden mit Bilddiagonalen von 42 und 55 Zoll verfügbar sein, gefolgt 

von einer 46-Zoll-Variante. 

Moviken-SLE hat das eigenständige, im Fahrzeug zu integrierende 

Fahrgastinformations- und Navigationssystem Navibus entwickelt 

(Bild 3). Es bietet den Fahrgästen in Bus oder Bahn einen 

oder mehrere hochauflösende/n TFT-Superbreitbildschirm/e. Zur 

Ergänzung der visuellen Anzeige verfügt das System über Audiokanäle 

mit separaten Kanälen für Durchsagen innerhalb und außerhalb 

des Fahrzeuges. 

LPA Excil Electronics wird sein Lumi-Matrix-Konzept zeigen 

sowie einen Teil seiner LED-basierten Lumi-Serie zur Innenausstattung 

von Schienenfahrzeugen (Bild 4). Bei dem neuen Konzept 

ist eine Matrix aus individuellen Niedrigstrom-Chip-LEDs an einer 

Rückwand befestigt. An der Vorderseite der LEDs befindet sich 

konventionell ein Lichtstreuer aus Glas oder Polykarbonat. Die 

Matrix lässt sich entsprechend konfigurieren, um sie an die Beleuchtungsintensität 

von Leuchtstofflampen anzupassen. 

Elektromechanik 

Für die Leistungsübertragung im elektrischen Antriebsstrang von 

Schienenfahrzeugen hat Multi-Contact seinen Modular Power 

Connector (MPC) entwickelt (Bild 5). Er wird unter anderem zur 

Kontaktierung von Transformator, Traktionsmotor, Umrichtern 

und Batterien sowie zur Leistungsverbindung zwischen den Wagen 

eingesetzt. Mit Nennwerten von 3600 V und bis zu 700 A eignet er 

sich zudem für viele andere industrielle Hochstrom- und Hochspannungs-Anwendungen. 

Der robuste Steckverbinder mit Schutzart 

IP 66/IP 67 in gestecktem Zustand ist für anspruchsvolle Anwendungen 

mit über 500 Steckzyklen ausgelegt. Für verschiedene 

Kontaktdurchmesser und Kabelquerschnitte von 10 bis 240 mm² 

stehen unterschiedliche Isolierkörper zur Verfügung, die alle kompatibel 

sind. Bis zu 15 Module sind kombinierbar. Eine optionale 

Kodierung verhindert Verpolung. Da der MPC für die raue Umgebung 

von Bahnanwendungen entwickelt wurde, ist er unter anderem 

vibrations- und schockgeprüft gemäß EN 61373 sowie korrosionsbeständig 

(240 Stunden Salznebeltest) nach EN 60068-2-11. 

Der Hersteller von halogenfreien Ethernet- und Gigabit-Ethernet-Leitungen 

für die Bahntechnik, SAB Bröckskes, hat die Produktreihe 

Sabix Rail um die Typen R 660 CAT 5e (2x2x22 AWG) 

und R 691 CAT 6 (4x2x26 AWG) erweitert. Mit diesen CAT 5eund 

CAT 6-Ethernet-Leitungen rundet die Firma ihr Produktportfolio 

für die Schienenfahrzeugtechnik ab und kann damit zusätzliche 

Bahnleitungen anbieten. Die Leitungen erfüllen die Brandschutznorm 

DIN 5510. 

Weitere Informationen und Fachartikel zum Thema Bahn haben 

wir auf den folgenden Seiten bis Seite 57 für Sie zusammengestellt. 

Der Autor: Hans Jaschinski ist Chefredakteur elektronik industrie 


PowerlinePlus-Wandler 

arbeiten bis nahe 100°C 

mit voller Leistung. 

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konzipierte Gehäusevariante 

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Funktechnologie in Zügen 

Zügiger Datenaustausch 

Immer mehr Bahnbetreiber setzen beim Nahverkehr auf die WLAN-Technologie als kosteneffektive Lösung. 

Ausgereifte Kommunikationsprotokolle, intelligente Wireless-Router und Kosteneffektivität sind Treiber für 

standardisierte Lösungen auf Basis von WLAN. 

Autor: Beate Lorenzoni-Felber 

Moderne WLAN-Netze im Nahverkehr ermöglichen 

verschiedene Anwendungen und neue Geschäftsmodelle: 

Zugriff der Passagiere auf das Internet, Austausch 

von Betriebsdaten zwischen Zügen, Betriebszentrale 

und Bahnhöfen, Überwachung per Voice/Video in den 

Zügen bis hin zur Fahrgastinformation und Digital-Signage-Systemen 

für Werbezwecke. Die dazu eingebundenen Geräte im Zug, 

zum Beispiel der Ticketautomat, der neben Bargeld auch EC- oder 

Kreditkarten akzeptiert, sind häufig untereinander über Ethernet 

verbunden. Gesteuert wird der Datenverkehr über einen Mobile- 

Router. Dieses Gerät organisiert sowohl die notwendige Verifikation 

der Karten über einen Online-Datenabgleich mit der Zentrale, 

als auch die kontinuierliche Übertragung von Betriebsdaten (zum 

Beispiel Verfügbarkeit von Fahrscheinpapier, Wechselgeld). Das 

erfordert eine ständige bidirektionale Verbindung, die über Mobilfunktechnologie 

realisiert wird. 

"Da die übermittelten Daten unmittelbar ausgewertet werden 

müssen, ist eine Permanentverbindung zwischen dem Router und 

der Auswertungszentrale erforderlich", so Jürgen Kern, Geschäftsführer 

von Netmodule. „Um dabei die Kosten im Griff zu halten, 

setzt man GPRS, UMTS und/oder LTE als Übertragungsprotokoll 

ein. Alle Protokolle sind paketvermittelt, so dass lediglich die übertragenen 

Pakete zu bezahlen sind." 

Das Herzstück eines WLAN-Netzes im Zug ist ebenfalls der 

Mobile-Router, dazu kommen abgesetzte Access-Points. Die Besonderheit 

bei Zügen sind die verschiedenen, frei zusammenstellbaren 

Waggonkombinationen, etwa ein verkürzter Zug, eine vordere 

Hälfte und eine hintere Hälfte, beziehungsweise werden die 

Bei Anwendugen in der Bahnindustrie 

gehören mechanische Beanspruchung, 

Feuchtigkeit, Kondenswasser sowie 

Schmutz zum Alltag. 



Hälften vertauscht. Darum benötigt man 

jeweils einen mobilen Router im vorderen 

und im hinteren Teil, von dem aus die Anbindung 

der Access Points erfolgt. Er 

stimmt sich automatisch auf Positionsänderungen 

und Ergänzung eines Waggons 

ab. Je nach gewünschter Signalstärke werden 

pro Waggon zwei bis drei verteilte Access-Points 

installiert. Sie sind über ein eigenständiges 

lokales Internet-fähiges Netz 

mit dem mobilen Router verbunden, der 

wiederum die Daten über verschiedene gebündelte 

UMTS-Links via Mobilfunk ins 

globale Internet schickt. Die Kanalbündelung 

führt letztendlich zu einer höheren 

Bandbreite, die einen Flaschenhals in der 

Kommunikation beim Transport der Daten 

vermeidet. 

Software muss stabil laufen 

Damit ein Wireless-Router in Zügen überhaupt 

eingesetzt werden darf, muss er nach 

EN 51055 zertifiziert sein, also strenge Anforderungen 

an elektromagnetische Verträglichkeit, 

Beständigkeit gegenüber extremen 

Temperaturen und Feuchtigkeit sowie 

Stoß- und Vibrationsfestigkeit erfüllen, 

und seine Software muss entsprechend 

stabil laufen. Diese Anforderungen erfüllt 

NetModule mit dem Router NB2600R. Der 

nach EN 50155/T3, CEN/TS 45545 zertifizierte 

Router wird bereits ab Werk in Doppelstockzügen 

von Bombardier und anderen 

Bahnherstellern eingebaut – eine in 

diesem Markt gängige Vorgehensweise. 

Mit seinen für die Bahntechnik spezifischen 

M12-Drehsteckern eignet sich der 

Router sehr gut für Anwendungen, in denen 

mechanische Beanspruchung, Feuchtigkeit 

und Kondenswasser sowie Schmutz 

an der Tagesordnung stehen. Ausgestattet 

mit Mobilfunk- und WLAN-Antenne lässt 

er sich gleichzeitig als Mobile-Router und 

als Access-Point einsetzen. Eine genaue 

Lokalisierung zu jeder Zeit lässt sich mit 

der GPS-Option realisieren. Der USB-Anschluss 

ermöglicht die dateibasierte Konfiguration 

oder er dient als Expansionsschnittstelle. 

„Die Verbindung zwischen Zug und Basisstation 

muss schnellstmöglich aufgebaut 

werden und zugleich die sichere Datenübertragung 

in unterschiedlichen Netzwerken 

gewährleistet sein", erläutert Jürgen 

Kern. „Router, die in Zügen installiert 

sind, müssen so intelligent sein, dass sie 

unter mehreren Verbindungsmöglichkeiten 

immer automatisch die schnellste und 

günstigste wählen. Nähert sich also der 

Zug einem Public-WLAN-Access-Point, 

muss die Software des Routers von Mobilfunk 

(GSM/UMTS) auf das WLAN umschalten 

können." Der NB2600R vereint 

3G+, WLAN- und GPS-Kommunikation 

in einem einzigen Gerät und unterstützt 

alle modernen Mobilfunkstandards GSM/ 

GPRS/EDGE beziehungsweise HSxPA/ 

UMTS/HSPA bis zu 14,4 Mbps Downlink 

und 5,76 Mbps Uplink. Damit erlaubt er 

sogar die drahtlose Übertragung von Audio- 

und Videodatenströmen – das ermöglicht 

beispielsweise die Videoüberwachung 

im Zug. Der Router ist als „Always-On- 

Least-Cost-Router" konzipiert: Dank der 

nach RFC 3344 und RFC 5944 implementierten 

Mobile-IP-Software erkennt er Unterbrechungen 

blitzschnell und wechselt 

automatisch auf die nächste tiefere/höhere 

Priorität beziehungsweise das nächste verfügbare 

Kommunikationsprotokoll, ohne 

dass die Endgeräte von der Unterbrechung 

etwas merken. 

Damit eine ausreichend sichere Verfügbarkeit 

bei der Datenübertragung „auf der 

Strecke" garantiert ist, setzt Netmodule auf 

Redundanz: Dank Dual SIM kann der 

NB2600R bei einem eventuellen Ausfall eines 

Providers, etwa in einem Funkloch, auf 

das Netz eines zweiten Providers umschalten. 

Die Software stellt sicher, dass die Verbindung 

permanent gehalten wird und keine 

Daten verloren gehen. Zudem verteilt er 

Lasten selbstständig und verhindert dadurch 

Datenüberlastungen. 

 

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150 Watt Ausgangsleistung 


Für die strengen Anforderungen der Bahnbranche 

Der nach EN 50155/T3, CEN/TS 45545 zertifi 

zierte Wireless-Router NB2600R von Netmodule 

erfüllt die strengen Anforderungen 

der Bahnbranche. Mit seinen für die Bahntechnik 

spezifi schen M12-Drehsteckern eignet 

er sich sehr gut für Anwendungen, in denen 

mechanische Beanspruchung, Feuchtigkeit 

und Kondenswasser sowie Schmutz an 

der Tagesordnung stehen. Ausgestattet mit 

Mobilfunk- und WLAN-Antenne lässt er sich 

gleichzeitig als Mobile-Router und als Access-Point 

einsetzen. Er vereint 3G+, WLANund 

GPS-Kommunikation in einem einzigen 

Gerät und unterstützt alle modernen Mobilfunkstandards. 

Äußerst stabil läuft außerdem 

die Software. 

infoDIREKT 

613ei0912 



Der Wireless- 

Router NB2600R 

erfüllt die hohen 

Anforderungen der 

Bahnbranche. 

Oben: Für die Anwendungen Einspielen von Fahrgastinformation, Internetsurfen 

im Zug, Übertragung von Betriebsdaten werden drei virtuelle LANs 

aufgebaut. 

Rechts: Moderne WLAN-Netze im Nahverkehr ermöglichen verschiedene 

Anwendungen und neue Geschäftsmodelle. 

Bilder: Netmodule 

Werden personenbezogene Daten (zum Beispiel PINs von EC- 

Karten, Kreditkarteninformationen) oder persönliche Informationen 

(beispielsweise Emails) übertragen, ist größte Sicherheit geboten. 

Diese Herausforderung löst Netmodule über virtuelle LANs 

(VLANs). Indem mehrere VLANs ein Netzwerk in sich abgeschirmte 

Segmente unterteilen, sorgen sie für mehr Sicherheit, unabhängig 

davon, wo sich die Teilnehmer eines Segments im physikalischen 

LAN befinden. Alle Geräte in einem VLAN können zunächst 

nur ausschließlich mit den anderen Geräten im eigenen 

VLAN kommunizieren, so dass das Netzwerk wie eine Anzahl 

mehrerer, nicht verbundener LANs zu betrachten ist. Bei Bedarf 

verbindet der Router die segmentierten Netze. 

Datenüberlastung wird verhindert 

Für die Anwendungen Einspielen von Fahrgastinformation, Internetsurfen 

im Zug, Übertragung von Betriebsdaten werden also 

drei virtuelle LANs aufgebaut: VLAN1 verbindet im Zug installierte 

Displays, auf denen Nachrichten und Werbung dargestellt werden, 

mit der Zentrale des Betreibers der Werbung. VLAN2 wird 

den im Zug surfenden Fahrgästen zugeteilt. Das eingesetzte 

WLAN-fähige Gerät (Handy, PDA oder Netbook) wird darüber 

mit dem öffentlichen Internet verbunden. VLAN3 schließlich verbindet 

die im Zug über Ethernet verbundenen Geräte (Ticketautomaten, 

Boardcomputer) mit der Leitzentrale. 

Reibungsloser Informationsaustausch 

Voraussetzung für einen reibungslosen Informationsaustausch 

zwischen Zentrale und Zug sind unterbrechungsfreie, transparente 

Verbindungen, zudem müssen die Anwendungen logisch getrennt 

werden, um ausreichende Sicherheit zu gewährleisten. 

„Egal welche Anwendung, ob Videostreams, Sprachverkehr, Betriebsdaten 

oder die Übertragung sehr sensibler Kreditkarten-Daten 

– wichtig ist besonders, dass alle Daten zur gleichen Zeit sicher, 

aber dennoch völlig unabhängig voneinander übermittelt werden", 

so Jürgen Kern. 

Dazu verbindet ein VPN (Virtual Private Network) die lokalen 

Netze im Zug und in der Zentrale miteinander über das Internet 

und UMTS-Mobilfunknetz. Als Protokoll dienen IPsec, OpenVPN 

und PPTP, die von der Internet-Protokoll (IP) Schicht unabhängig 

sind, so dass es auch keine Probleme mit Network Address Translation 

(NAT), das im Mobilfunk meist zum Einsatz kommt, gibt. 

Die Lösung lässt sich in bestehende Infrastrukturen integrieren, 

oder von Grund auf neu aufbauen. Der intelligente Router übernimmt 

die Verschlüsselung der Daten und die geregelte Zuordnung 

zum jeweiligen VLAN. 

Kundenspezifische Anpassung und Finanzierung 

Jede Branche ist durch spezifische Anforderungen geprägt, bei 

Bahnanwendungen wären das unter anderem technische Parameter 

des Triebwagens (Ölstand, ...), der Ticketautomaten (Kleingeld, 

Papier, ...) und Alarmroutinen. Zur schnellen, individuellen Implementierung 

von Zusatzfunktionen wird ein optionales SDK (Software-Development-Kit) 

für die auf Linux basierenden NB2600R- 

Router angeboten. Das gesamte Toolkit besteht aus einem SDK- 

Host, der die Laufzeitumgebung („Sandbox") definiert, dabei die 

Zugriffe auf Systemressourcen wie Programmspeicher, Storage 

und CPU kontrolliert und für die passende Skalierung sorgt. Da 

die Sandbox-Umgebung komplett im User Space integriert ist, und 

Zugriffe auf das File-System unter anderem über FUSE gesteuert 

werden, ist das SDK ohne Kernel-Patches installierbar und vermeidet 

unerwünschte Auswirkungen auf das bestehende System. 

Existiert erst einmal eine Funkverbindung in den Zug, rücken 

Zusatzdienstleistungen und neue Geschäftsmodelle in den Mittelpunkt, 

wie beispilsweise Digital Signage, wo je nach Ort und Zeit 

die passende Werbung im Fahrgastinformationssystem des Zugs 

eingespielt wird. Zusätzlich können sich die Passagiere weitere Information 

über WLAN auf ihre Smart Devices laden. „Dabei ermöglicht 

der in unseren Routern integrierte GPS-Empfänger die 

genaue Ortung der Position des Zugs, übermittelt diese an den 

Content Provider, der dann wiederum den regionalen Inhalt überträgt", 

skizziert Jürgen Kern. Beworben werden beispielsweise der 

aktuelle Menüplan eines Restaurants, Angebote eines Veranstalters, 

der Spielplan eines Theaters – der Fantasie sind hierbei keine 

Grenzen gesetzt. (ah) 

n 

Die Autorin: 

Beate Lorenzoni-Felber ist freie Journalistin. 



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Messen in Genauigkeitsklasse R 

Verbrauchte Energie transparent abrechnen 

Der exakte Energieverbrauch der verschiedenen Verwaltungen, die ein Zug durchfährt, muss genau abgerechnet 

werden. Über ein bordinternes Energie-Messsystem (EMS) erfolgt die Messung. Von LEM gibt es verschiedene 

Lösungen für Strom- und Spannungsmessungen. Autoren: Michel Ghilardi, Marc Schaerrer, Stéphane Rollier 

Diese erfüllen die in der Norm EN 50463 aufgeführten 

Leistungswerte. Ein Gerät der neuen ITC-Serie eignet 

sich besonders für Gleichstrommessungen der anspruchsvolleren 

Klasse 0.5R. Die Privatisierung von 

Schienennetzwerken und die Aufteilung in die operativen Einheiten 

von Infrastruktur- und Schienenfahrzeugbetreiber haben eine 

Liberalisierung der europäischen Bahnfracht-Märkte zur Folge. 

Aus diesem Grund wurde im Januar 2010 der Bahn-Personenverkehr 

für den grenzübergreifenden Wettbewerb geöffnet. 

Diese Liberalisierung der europäischen Bahnverkehrsmärkte 

zieht einige Konsequenzen nach sich. So erhöht sich durch die verschiedenen 

nationalen Märkte die Anzahl der Wettbewerber. 

Grenzüberschreitender Verkehr und Anzahl der Anbieter, deren 

Tätigkeit mehrere Länder umspannt, nehmen zu. Weiterhin entwickelt 

sich ein neues Umfeld für einen intra- und intermodalen 

Wettbewerb und die Anforderungen an die Kostentransparenz 

nehmen zu. Der exakte Energieverbrauch der Verwaltung, die ein 

Zugbetreiber gerade durchfährt, muss genau abgerechnet werden. 

Energieverbrauch transparent abrechnen 

Schienenfahrzeuge verbrauchen Energie in allen Ländern, die sie 

durchqueren. Eisenbahn-Betreiber (Railway Undertakings – RUs) 

stehen in einer vertraglichen Beziehung mit jedem Infrastruktur- 

Betreiber (Infrastructure Manager – IM). Um den Energieverbrauch 

transparent abrechnen zu können, muss der RU bei jeder 

Grenzüberquerung Informationen über den Verbrauch erfassen, 

der ihm dann vom IM in Rechnung gestellt wird. 

Das Schienenfahrzeug entnimmt die elektrische Energie aus der 

Oberleitung (Overhead Contact Line – OCL) oder speist diese 

während eines regenerativen Bremsvorgangs wieder zurück. Die 




Messung erfolgt über ein bordinternes Energie-Messsystem 

(EMS). Durch dieses Energie-Management lässt sich der Gesamtverbrauch 

verringern und die vom externen elektrischen Antriebssystem 

gelieferte Energie überwachen. 

Die Energie-Messfunktion (EMF) beinhaltet die Spannungs- sowie 

die Strommessung. In der Norm EN 50463 sind die erforderlichen 

Messwandler-Kenndaten für DC- oder AC-Strom- und 

Spannungsmessungen sowie für die eigentliche Energiemessung 

definiert. LEM präsentiert verschiedene Lösungen für Strom- und 

Spannungsmessungen, die die in der Norm aufgeführten Leistungswerte 

erfüllen. Für Gleichspannungsmessungen der Genauigkeitsklasse 

0.5R eignen sich die Messwandler der DV-Familie am 

besten. Volle Normkonformität für die Ausführung von Gleichstrommessungen 

der Klasse 1R ermöglicht ein Messwandler der 

DI-Familie mit einem Shunt-Widerstand der Klasse 0.2. Bei 

Gleichstrommessungen der anspruchsvolleren Klasse 0.5R ist ein 

Gerät der neuen ITC-Familie die am besten geeignete Lösung. 

Sämtliche Messgeräte für den Einsatz auf Schienenfahrzeugen 

haben eine Reihe gemeinsamer Merkmale. Alle müssen sie Spannungs-/Strom-Wellenformen 

messen, also DC, AC, gepulste und 

komplexe Wellenformen. Für den bordinternen Einsatz sollten sie 

kompakt aufgebaut sein. Ein geringer interner Stromverbrauch 

und eine sehr hohe Genauigkeit zur Erfüllung der Abrechnungs- 

Standards sind weitere Forderungen. Unerlässlich sind außerdem 

ein niedriger Temperaturdrift sowie hohe Werte für Isolation und 

Teilentladung, um eine hohe Sicherheit erreichen zu können. Ein 

hohes Maß an Störsicherheit gegenüber externen elektrischen, magnetischen 

und elektromagnetischen Feldern erfordert einen guten 

EMV-Schutz. Geringe Abstrahlungswerte, die die Normen für 

Brand- und Rauchschutz erfüllen (diese sind in Bahntechnik-Anwendungen 

zwingend vorgeschrieben) sind weitere Bedingungen. 

Kurze Reaktionszeiten 

Spezifische Funktionsmerkmale, wie etwa Unempfindlichkeit gegen 

Gleichtaktspannungs-Effekte, kurze Reaktionszeiten, große 

Bandbreite und Rauscharmut, gilt es zu erfüllen. Zu den wünschenswerten 

Attributen dieser Bausteine zählen ein modularer 

Aufbau für eine einfache Anpassung mit einer Reihe von Anschluss-Optionen 

für die Sekundärseite wie Stecker, abgeschirmte 

Kabel oder Gewindebolzen (M4, M5, UNC und so weiter). Zuverlässigkeit 

und lange Betriebslebensdauer sollten bereits in der 

Konstruktion berücksichtigt werden. Nachgewiesen werden diese 

beiden Anforderungen durch eine umfassende Serie von Betriebsund 

Alterungstests unter verschiedenen Umweltbedingungen. 

Auf dem Gebiet der Gesamt-Genauigkeit der EMF (Energiemessfunktion) 

schreibt der Standard EN 50463 neue, gesteigerte 

Anforderungen vor. Die EMF muss eine Gesamt-Genauigkeit von 

1,5 Prozent für Wirkenergie bei Wechselstrom, drei Prozent für 

Blindenergie bei Wechselstrom und zwei Prozent bei Gleichstrom 

bei einer Umgebungstemperatur von +23 °C aufweisen. Die Genauigkeitswerte 

von Strom- und Spannungs-Messwandler sowie 

Energiezähler werden separat ermittelt und zu einer Gesamtgenauigkeit 

anhand der Formel auf Seite 38 zusammengerechnet. 

Wobei die genannten Parameter folgende Bedeutung haben: 

ε EMF 

: Gesamt-Genauigkeit der EMF (System aus Stromsensor, 

Spannungssensor und Energiemessgerät) 

ε VMF 

: Klassen-Genauigkeit der Spannungs-Messfunktion 

(Spannungs-Messwandler) 

ε CMF 

: Klassen-Genauigkeit der Strom-Messfunktion 

(Strom-Messwandler) 

ε ECF 

: Klassen-Genauigkeit der Energie-Berechnungsfunktion 

(Energiezähler) 

Unter anderem definiert EN 50463 die Fehler-Grenzwerte für 

Gleichstrommessungen (siehe Tabelle 1). Für Wechselstrom-Messwandler 

beträgt der maximal zulässige Fehler bei einem Prozent 

des nominellen Primärstroms I PN 

lediglich fünf Prozent (Klasse 

1R). In Bezug auf die Linearität des Messsystems in der Nähe des 

Messbereichs-Extremwertes ist dies eine ziemliche Herausforderung. 

Tabelle 2 zeigt die zulässigen Fehlertoleranzen bei Änderungen 

der Umgebungstemperatur für die spezifizierten Gleichstrombereiche 

in Bezug auf 100 Prozent des nominellen Primärstroms. 

Auch hierbei handelt es sich um anspruchsvolle Anforderungen 

für ein Messsystem. 

Besitzt jedes der unterschiedlichen Messgeräte – Spannungs- 

Messwandler, Strom-Messwandler und Energiezähler – eine Klassen-Genauigkeit 

von nur 1R, dann beträgt die Gesamt-Genauigkeit 

der EMF nach einer Berechnung anhand der oben aufgeführten 

Quadratwurzel-Formel 1,732 Prozent. Dies reicht aus, um die 

spezifizierten Grenzwerte für ein Gleichstrom-System (Anforderung: 

2,0 Prozent) zu erfüllen. Allerdings muss die erforderliche 

Gesamt-Genauigkeit über die Lebensdauer gültig bleiben – dabei 

handelt es sich um eine Zeitspanne von mehreren Jahren, die es 

noch abschließend zu definieren gilt. Durch die Wahl einer geringeren 

Genauigkeitsklasse als die in der Norm erlaubten Nominalwerte, 

lässt sich sicherstellen, dass die vorgeschriebene Genauigkeit 

über diesen Zeitraum eingehalten wird. Für Mehrsystem-Züge 

ist der Einsatz eines einzigen Spannungs- oder Stromsensors für 

zwei oder mehr Spannungssysteme zulässig. Dann gilt Folgendes: 

■ Der Spannungssensor muss die Genauigkeitsanforderungen für 

jedes Spannungssystem erfüllen. 

■ Der Stromsensor muss die Genauigkeitsanforderungen für alle 

Nennströme erfüllen. 

■ Für das Energie-Messgerät gelten die gleichen Randbedingungen 

wie für den Stromsensor. 

Vorgaben von EN 50463 für Strommessungen einhalten 

Die neue Serie der Strom-Messwandler von LEM deckt den sich 

entwickelnden Eisenbahn-Markt ab und damit das Problem der 

Stromversorgung sowohl bei Bahn-, wie auch bei Industrieanwendungen. 

Die drei Modelle messen einen Strom (DC oder AC) von 

bis zu 4000 A e ff 

(Messbereich bis 6000 A) in Fahrzeugen, die ihre 

Energie aus einem Bahn-Netz mit einer Spannung bis zu 3000 V 

DC beziehen. Da die Messwandler die Genauigkeitsklasse 0,5R erfüllen, 

bieten sie zusätzlichen Spielraum gegenüber der Klasse 1R 

Spezifikation ("R" steht für "Railway"). Erste Designstudien bestä- 


Messgeräte für den Einsatz in Schienenfahrzeugen 

LEM präsentiert verschiedene Lösungen für Strom- und Spannungsmessungen, 

die die in der Norm EN 50463 aufgeführten Leistungswerte 

erfüllen. Die neue ITC-Serie erfüllt die Anforderungen der Zugantriebs-Branche 

durch die Einhaltung der Klasse 0.5R. Genauigkeitswerte 

entsprechend der Norm prEN 50463 für die bordinterne 

Energieüberwachung über einen Temperaturbereich von -40 bis +85 

°C. Einsetzen lässt sich die Serie in jeder Situation, in der eine Strom- 

Messgenauigkeit im kA-Bereich von 0,5 Prozent in einem Bereich von 

5 bis 120 Prozent des Nennstroms benötigt wird. 


602ei0912 

www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 08-09 / 2012 35


Tabelle 1: Zulässige Fehlergrenzen für Gleichstrom-Messwandler nach EN 

50463. 

Tabelle 2: Maximal zulässige Abweichungen bei Gleichstrommessungen in 

Abhängigkeit von Temperaturveränderungen. 

Bild 1: Funktionsprinzip eines Fluxgate 

Strom-Messwandlers. 

Formel: Erklärung der einzelnen Parameter 

auf Seite 37. 

Bild 2: Hystereseschleife 

eines Magnetkerns; bei 

unterschiedlichen 

Kurvenpunkten sind 

verschieden große Schritte 

der Magnetfeldstärke H 

erforderlich, um die 

gleichen Veränderungen 

der Magnetflussdichte B 

zu erzielen. 

tigten, dass für ein solches Leistungsniveau ein Messwandler auf 

der Basis der Closed-Loop-Fluxgate-Technologie erforderlich ist. 

In Bild 1 ist das Grundprinzip der Fluxgate-Messtechnik mit geschlossener 

Regelschleife dargestellt. Der Primärstrom (Laststrom) 

I P 

fließt in einem Leiter, der durch eine Schleife oder einen Kern 

(das heißt in die Ebene des Papiers bei Bild 1 hinein oder aus ihr 

hinaus) läuft, was im Kern eine magnetische Durchflutung Θ p 

bewirkt. 

Für genaue Gleichstrommessungen kompensiert dieses Verfahren 

Θ p 

durch eine gegenläufige Durchflutung Θ S 

, die durch einen 

Strom I S 

erzeugt wird. 

Um eine genaue Messung zu gewährleisten, ist ein hochgenaues 

Bauteil für eine präzise Messung der Bedingung Θ = 0 erforderlich. 

Fluxgate-Detektoren nutzen das nicht-lineare Verhalten magnetischer 

Materialien zwischen den Magnetfeldstärken H und der 

Flussdichte B (Bild 2). Der Fluxgate-Detektor arbeitet mit einer 

Wicklung um einen ringförmigen Kern, in dem eine oszillierende 

Wellenform den Kern ständig entlang seiner B-H-Hystereseschleife 

treibt. 

Wird eine solche Rechteckspannung an eine Induktivität mit 

Sättigungsverhalten angelegt, bis deren magnetischer Kern in die 

Sättigung gelangt, wird ein Strom erzeugt. Ohne Primärstrom IP = 

0 ist dieser Strom symmetrisch. 

Fließt ein Gleichstrom durch die Öffnung des Kerns, dann verschiebt 

sich die Kurve des Hysteresezyklus und erzeugt eine Asymmetrie 

in dem von der Rechteckspannung erzeugten Strom. Diesen 

Strom misst man anschließend mithilfe eines Präzisionswiderstands, 

und die Asymmetrie dient zum Nachregeln des Sekundärstroms 

in der Kompensationswicklung, so dass dieser den 

Primärstrom genau kompensiert (Bild 3). 

Anforderungen von EN 50463 mit komfortablem 

Sicherheitsabstand übertroffen 

LEM hat dieses Grundprinzip in etlichen Punkten verfeinert. Das 

Ergebnis ist ein Messwandler, der die Anforderungen von EN 

50463 mit komfortablem Sicherheitsabstand übertrifft. So gibt es 

beispielsweise nicht nur einen Fluxgate-Detektor sondern zwei, die 

Bild 4: Das Gerät der neuen ITC-Serie eignet 

sich besonders für Gleichstrommessungen 

der anspruchsvolleren Klasse 0.5R. 



Komponenten und 

Lösungen für CAN 

und CANopen 

Bilder: LEM 

Bild 3: Signalverarbeitungs-Pfad der ITC-Messwandler 

mit allen wichtigen Funktionsblöcken. 

bestimmte Fehlergrößen in der Messung 

kompensieren. Zusätzlich steuert ein komplexer 

Mikrocontroller den Messvorgang 

sowie einen mehrstufigen Schutz gegen 

kurzfristige Überlastströme bis 100 kA für 

100 ms. Dabei erfolgt die Verarbeitung der 

Messwerte auf digitaler Ebene, während 

ein D/A-Wandler ein analoges Ausgangssignal 

erzeugt, das den Referenzwert an den 

PWM-Generator für die Ausgangsstufe 

weiterleitet. Ein patentiertes Klasse-D- 

Ausgangsverstärkerdesign reduziert nicht 

nur die Verlustleistung des Messwandlers, 

sondern das Ausgangsverstärkerdesign 

senkt und nivelliert weiterhin auch die 

Lastströme an seinen Versorgungsspannungsanschlüssen. 

Normen für Messungen in der 

Eisenbahn-Antriebstechnik 

Für alle Geräte, die in Eisenbahn-Antriebstechnikanwendungen 

zum Einsatz kommen, 

gelten eine Reihe von Normen. Die 

Norm EN 50155 bezieht sich auf „Elektronische 

Einrichtungen auf Schienenfahrzeugen" 

in bahntechnischen Anwendungen, 

und gilt als der Basis-Standard für 

elektrische, umweltbezogene und mechanische 

Parameter: er beschreibt das Verhalten 

von Produkten im Umfeld der Eisenbahntechnik. 

Wie bereits erläutert, gilt die neue EN 

50463 speziell für die Anforderungen der 

Energiemessung. Dabei ist zu beachten, 

dass die oben erwähnten Messwandler (Serien 

DV, DI und ITC) sich auch in Zweispannungs-Anwendungen 

(das heißt beim 

Umschalten von einem Spannungsnetz zu 

einem anderen beim Übergang von einem 

Versorgungsspannungs-Bereich zu einem 

anderen) mit nur leicht verringerter Genauigkeit 

einsetzen lassen. Diese Mess- 


wandler sind gegenüber externen magnetischen 

Gleich- oder Wechselfeldern nur 

sehr gering empfindlich. 

Nur gering empfindlich 

Die neueste Version des Standards EN 

50121-3-2 für elektromagnetische Verträglichkeit 

für Emissionen und Einstrahlempfindlichkeit 

(der EMV-Standard für Bahntechnik-Anwendungen) 

schreibt anspruchsvollere 

EMV-Grenzwerte vor als 

die typischen Normen für industrielle Anwendungen. 

Die Bausteine der Serien DV, 

DI und ITC erfüllen diese strengeren Spezifikationen 

in vollem Umfang. 

Bei Isolations- und Sicherheitsaspekten 

wurde EN 50124-1 („Grundanforderungen 

– Abstände und Kriechstrom-Entfernungen 

für sämtliche elektrische und elektronische 

Geräte") als Richtlinie zur Auslegung 

der Kriechstrom-Entfernungen und 

-Abstände bei den Produkten der Serien 

DV, DI und ITC verwendet. 

Normen NFF 16101/2 für Brand- und 

Rauchschutz werden erfüllt 

Weiterhin erfüllen die zum Aufbau der Geräte 

verwendeten Materialien die Normen 

NFF 16101/2 für Brand- und Rauchschutz 

(Testprotokoll für die Materialien sind auf 

Anfrage erhältlich). Die DV, DI und ITC 

werden in den IRIS-zertifizierten LEM- 

Werken hergestellt; die Produkte tragen die 

CE-Marke nach der europäischen EMV- 

Direktive 2004/108/EEC und nach der 

Niederspannungs-Direktive. (ah) n 

Die Autoren: Michel 

Ghilardi (li) ist F&E 

Projektmanager bei LEM 

SA. Stéphane Rollier ist 

Produkt- und Marketing Communications 

Manager bei LEM SA. 

CAN-Hardware 

Von der PC-Interfacekarte für Analyseund 

Steuerungsanwendungen bis hin zu 

Repeatern, Bridges und Gateways — unsere 

Produkte decken eine Vielzahl von Anwendungsbereichen 

ab. 

Analyse und Diagnose 

Mit unseren Windows-basierten Tools und 

mobilen Handheld-Geräten für die Entwicklung, 

den Test und die Konfiguration haben 

Sie Ihre CAN- und CANopen-Geräte im Griff. 

Protokollsoftware 

Unsere Protokollstacks ermöglichen die 

schnelle und kostengünstige Anbindung Ihrer 

Embedded-Geräte an CANopen und DeviceNet. 

Auf Wunsch führen wir die Implementierung 

der Software im Kundenauftrag aus. 

OEM-Lösungen 

und Dienstleistungen 

Als erfahrener Dienstleister entwickeln und 

liefern wir Hardware- und Softwarelösungen 

im Kundenauftrag oder passen 

unsere Produkte an Ihre individuellen 

Anforderungen an. 

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der Messe: 27.-29. Nov. 2012, 

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Tel.: 07 51 / 5 61 46-0 · Fax: 07 51 / 5 61 46-29 

Internet: www.ixxat.de


Der Türeinstieg ist nach wie vor der kritischste Bereich in einem Verkehrsmittel. 

Bilder: Escha TSL 

Akustisch informiert 

Warnmelder für Hamburger Hochbahn 

Sicherheit und Komfort standen bei der Modernisierung der Hamburger Hochbahn im Mittelpunkt. Sämtliche 

Fahrgäste müssen über den Zustand der Tür informiert werden. Neben Warnleuchten geschieht dies auch über 

akustische Warnmelder, wie den parametrierbaren, TSI-Normkonformen Warnmelder WM87 von Escha TSL. 

 

Autor: Andreas Reschke 

Im Zuge der Modernisierung der Hamburger Hochbahn werden 

neben Klimaanlagen, Innenausstattung oder Bestuhlung 

auch die Türeinstiegsbereiche überarbeitet. Zum Einsatz kommen 

Türöffnungstaster, LED-Signalleuchten und der parametrierbare 

Warnmelder WM 87 von Escha TSL. 

Zunächst einmal – es gibt nicht den Fahrgast. Nutzer von öffentlichen 

Verkehrsmitteln sind Menschen mit den unterschiedlichsten 

physischen Voraussetzungen, die tagtäglich Züge betreten und 

verlassen: Junge und ältere Menschen, Fahrgäste mit Kinderwagen, 

Personen mit eingeschränkter Mobilität, Fahrgäste mit Höroder 

Sehbeeinträchtigungen nehmen gleichermaßen am Verkehrs- 

leben teil. Der Türeinstieg ist nach wie vor der kritischste Bereich 

in einem Verkehrsmittel. In einem kurzen Zeitfenster herrscht vor 

der Tür im Zug als auch am Bahnsteig hektisches Treiben. Die Einen 

möchten die Bahn schnellst möglichst verlassen, die Anderen 

ebenso schnell hineingelangen – das alles am besten gleichzeitig, 

bei einer Öffnung von maximal zwei Meter Breite. Alle Fahrgäste 

müssen gleichermaßen über den Zustand der Tür informiert werden. 

Neben Warnleuchten geschieht dies vermehrt auch über 

akustische Warnmelder, zum Beispiel den WM87 von Escha TSL. 

Durch unterschiedliche Signale, die sich in Lautstärke, Tonhöhe 

und Tonarten unterscheiden, werden die Fahrgäste gewarnt. Je 




Links: Das Verdrahtungssystem beinhaltet auch Sammelverteiler. 

Mitte: Der akustische, parametrierbare und TSI-Normkonforme Warnmelder WM87 kommt in der Hamburger Hochbahn zum Einsatz. 

Rechts: Mehrere Tonfrequenzen können gleichzeitig übereinander gelegt werden. 

nach Status (Tür öffnet, Tür schließt, Notentriegelung und so weiter) 

werden unterschiedliche Töne gesendet. Um allen Anforderungen 

gerecht zu werden, wurde der Warnmelder mit erweiterten 

Funktionen bestückt, die allesamt den Vorgaben der TSI-Richtlinien 

entsprechen. 

Gleichzeitig mehrere Frequenzen senden 

Mehrere Tonfrequenzen können gleichzeitig übereinander gelegt 

werden (Multiton), so dass auch Fahrgäste mit Hörbeeinträchtigungen 

die Signale wahrnehmen können. Ein integriertes Mikrofon 

misst die Umgebungslautstärke. Bei einer erhöhten Geräuschkulisse 

– zum Beispiel in der Rushhour bei gefülltem Zug – passt 

der integrierte Prozessor den Signalausgangspegel automatisch an 

und die Lautstärke wird erhöht. Diese automatische Pegelanpassung 

funktioniert auch in umgekehrter Richtung sehr gut. Hält der 

Zug beispielsweise nachts in einem Wohngebiet mit geringer Umgebungslautstärke 

regelt der WM87 die Signalpegel automatisch 

herunter, um die Anwohner in ihrer Nachtruhe nicht zu stören. 

Parametrierung direkt vor Ort möglich 

Eine wichtige Eigenschaft des Warnmelders, die für die Entscheidung 

dieses Produktes entscheidend war, ist seine Flexibilität. Die 

Signaltöne können vor Ort, im eingebauten Zustand beliebig oft 

verändert werden. Stellt sich zum Beispiel beim späteren Betrieb 


Türöffnungstaster von Escha TSL 

Über Türöffnungstaster von Escha TSL, eingesetzt in Zügen, berichteten 

wir bereits in der Novemberausgabe 2011 von elektronik Journal. 

Das Wetter ist mal heiß oder kalt, mal trocken oder feucht – der Taster 

muss immer zuverlässig arbeiten. Zusätzlich müssen die Taster 

unterschiedlichen Interessensgruppen genügen: dem Fahrgast dem 

Verkehrsbetrieb und dem Zughersteller selbst. Die Verkehrsbetriebe 

wünschen sich höchste Individualität, zum Beispiel in Gestaltung und 

Design, bei Piktogrammen sowie bei optischen und akustischen Signalen. 

Die Türhersteller fordern Standardprodukte, um die Züge möglichst 

kosteneffi zient zu produzieren. Die Tastenhersteller müssen 

modulare Lösungen anbieten, die eine schnelle, kostengünstige Montage 

und Verdrahtung ermöglichen, und es gleichzeitig erlauben, auf 

individuelle Wünsche der Betreiber mit ihren Kunden einzugehen. 

Fahrgäste akustisch warnen 

Sicherheit und Komfort für den Fahrgast stehen bei der Modernisierung 

der Hamburger Hochbahn im Vordergrund. Der parametrierbare 

Warnmelder WM 87 von Escha TSL warnt die Fahrgäste durch unterschiedliche 

Signale, die sich in Lautstärke, Tonhöhe und Tonarten unterscheiden. 

Um allen geforderten Anforderungen gerecht zu werden, 

wurde der Warnmelder mit erweiterten Funktionen bestückt, die allesamt 

auch den Vorgaben der TSI-Richtlinien entsprechen. 

heraus, dass bestimmte Toneigenschaften angepasst werden müssen, 

können diese problemlos mittels einer entsprechenden Software 

umprogrammiert und in den Prozessor des Warnmelders 

heruntergeladen werden. 

Robust, dicht und resistent gegen Reinigungsmittel 

Ein weiteres Entscheidungskriterium für diese Produktserie ist die 

sehr robuste Gehäusetechnik. Aufgrund der Schutzart bis IP69K 

kann das Gerät sowohl im Innen- als auch im Außenbereich des 

Zuges installiert werden. Zudem schützt die stabile Edelstahloberfläche 

der Geräte gegen Vandalismus-Schäden und die Oberfläche 

kann nahezu unendlich oft von möglichen Graffiti-Schmierereien 

gereinigt werden. 

Plug & Play bei der Installation 

Äußerst einfach gestaltet sich die Installation des Warnmelders, da 

dieser mit einem robusten M8-Indusriesteckverbinder konfektioniert 

ist. Fehler beim Anschließen der Geräte werden somit verhindert. 

Neben bahntauglichen Anschluss- und Verlängerungsleitungen 

beinhaltet das Verdrahtungssystem auch Sammelverteiler. 

Mehrere Geräte können hier ganz einfach eingesteckt werden. Der 

Verteiler kann zum Beispiel im Türbereich installiert werden. Mit 

äußerst kurzen Anschlussleitungen sind neben dem Warnmelder 

auch die Türöffnungstaster und LED-Signalleuchten anschließbar. 

Eine Sammelleitung mit den einzelnen Steuerlitzen sämtlicher angeschlossenen 

Geräte führt vom Verteiler dann direkt zu einer 

zentralen Steuerung. Der lästige und anfällige Kabelbaum wird somit 

verkleinert. (ah) 

■ 


608ei0912 

Der Autor: Andreas Reschke ist Marketingleiter bei Turck Duotec 

und ESCHA TSL. 



Zur Datenübertragung 

bei erhöhten Anforderungen 

Bahnsteckverbinder 

Schaltbau präsentiert dieses Jahr auf der InnoTrans Produktneuheiten wie den Bahnsteckverbinder UIC558 IT und 

einen Hochstromschalter. Ergänzt wird die Produktpalette durch Bahnschütze, Fahr-, Kipp-und Schnappschalter. 

 

Autorin: Andrea Hackbarth 

Die neue Baureihe der Bahnsteckverbinder ist seit über 1,5 

Jahren in einem Pilotprojekt im Bahnbereich erfolgreich 

eingesetzt und erfüllt alle relevanten Bahnnormen. Genutzt 

wird er als Schnittstellensteckverbinder zur sicheren 

Datenübertragung (Ethernet) für flexibles Kuppeln bei Reisezugwagen 

und Lokomotiven. Er erfüllt erhöhte Anforderungen 

zum Beispiel für Videoüberwachung, Reisenden- und Fahrgast- 

Informationssystem, automatische Fahrgastzählung (AFZ), 

Sprachsteuerungen und Diagnosefunktionen. Ausgerüstet ist die 

neue Baureihe mit einem 8-poligen Ethernetmodul und 16 Signalkontakten 

für 24 V. Übertragungsraten bis 10 Gigabit erlaubt das 

Ethernetmodul. Damit erfüllt es die Anforderungen nach Cat5, 

Cat6 und 6a, die für Frequenzen bis 250 MHz tauglich sind und für 

Bilder: Schaltbau 

die Sprach- und Datenübertragung eingesetzt werden. Je nach Anforderungen 

und Einsatzbereich sind unterschiedliche bahntaugliche 

Leitungen verfügbar. 

Hochstromschalter zum Patent angemeldet 

In elektrischen Schienenfahrzeugen wandeln Traktionsstromrichter 

die vom Fahrdraht kommende Energie zum Betrieb der Fahrmotoren 

um. Ein Hauptschalter kann die Fahrzeuge potenzialtrennend 

mit Lichtbogenbehandlung vom Fahrdraht trennen. Daher müssen 

die elektromechanischen Schaltelemente der Traktionsstromrichter 

keine Lasten abschalten können. Allerdings kann es im Falle eines 

Kurzschlusses im Traktionsstromrichter zu sehr hohen Stoßströmen 

kommen, die Schalter mit Druckfederkontakten wie zum Beispiel 

Schütze, sofort verschweißen würden. Messerschalter, die solche 

Stoßströme ohne Zerstörung überstehen würden, haben jedoch eine 

zu geringe Lebensdauer. Daher hat Schaltbau ein neuartiges Schalterprinzip 

zum Patent angemeldet, das die Vorteile von Druckfederkontakten 

und Messerkontakten ohne deren Nachteile in einem 

Gerät zusammenfasst. Die Kontakte werden ohne nennenswerte 

Reibung im weichen Kontaktmaterial verschraubt und haben damit 

die gleiche Steifigkeit wie Messerschalter. 

Schnappschalter bietet erhöhte Temperaturbeständigkeit 

Schaltbau, Spezialist für Schnappschalter mit Zwangsöffnung, bietet 

kundenspezifische Lösungen für sicherheitsrelevante Applikationen. 

Der Premium Line Schalter, Baureihe S926 und S970, wurde 

entwickelt für extreme Bedingungen und bietet erhöhte Temperaturbeständigkeit 

(-55 bis +150 °C), erhöhte Schock- und Vibrationsfestigkeit 

und Beständigkeit gegenüber Chemikalien. (ah) n 

Der Beitrag basiert auf Textvorlagen von Schaltbau. 

Links: 

Der neue Hochstromschalter 

von 

Schaltbau hat seine 

Premiere auf der 

diesjährigen 

InnoTrans. 

Unten links: 

Der Bahnsteckverbinder 

UIC558 IT erfüllt 

alle relevanten 

Bahnnormen. 





Verbindungstechnik-Lösungen 

Von Steckverbindern bis hin zu T-/Y-Verteilern 

Holen Sie sich 

die Spannung, die 

Sie brauchen 

Innotrans 

Halle 11.1 

Stand 310 

Das Produktportfolio von Provertha für die 

Bahn- und Verkehrstechnik umfasst Verbindungstechnik-Lösungen 

aus den Bereichen 

D-Sub-Steckverbinder und Quick- 

Mount-D-Sub-Vollmetallhauben, sowie 

feldanschließbare M12-Ethernet-Steckverbinder 

und -Verbindungsleitungen. 

Komplettiert wird das Programm durch 

vollgeschirmte D-Sub-Hutschienenadapter 

für beispielsweise Service-Schnittstellen, 

Vollmetall-D-Sub-Verteilerboxen sowie 

M12-, T- und Y-Verteiler mit 

360°-Schirmung. Dieses umfassende Produktspektrum 

präsentiert das Unternehmen 

während der InnoTrans 2012 vom 18. 

bis 21. September in Berlin. Hauptkriterien 

sind dabei die funktionssichere Datenübertragung 

durch eine sehr zuverlässige 

Kabelstecker mit D-Codierung in Schutzart 

IP67 für schnelle und zuverlässige Industrial-Ethernet-Verbindungen. 

Dieser 

Crimp-Stecker ist sehr gut geeignet für 

Bahntechnik-Anwendungen entsprechend 

den hohen Anforderungen an einen robusten 

Stecker und den Einsatz von gängigen 

Kabeln. Mit nur wenigen Komponenten 

und einfacher Snap-in-Verbindung der 

Crimp-Kontakte in den Kontakt-Halter 

bietet der Kabelstecker eine einfache und 

sichere Montage. 

Es werden die zumeist in Bahnanwendungen 

eingesetzten Railcat-Kabeltypen 

von Huber + Suhner mit den Durchmessern 

6,6 mm, 7,25 mm und 8,3 mm unterstützt. 

Eine Version für das Profinet-Kabel 

in der Industrieautomation ist ebenfalls 

Bild: Provertha 

Das Produktportfolio 

von Provertha für die 

Bahn- und Verkehrstechnik. 

vibrationssichere Signal- und Schirmkontaktierung 

sowie die ebenso vibrationssichere 

Kabel-Zugentlastung. 

Einfache Handhabung, hohe Robustheit 

und Zuverlässigkeit sind für die Verbindungen 

in industriellen Netzwerken gefordert. 

Für Anwendungen im Transportwesen 

und der Bahntechnik gelten diese Vorgaben 

im Besonderen. Stichworte hierzu 

sind einfache und sichere Konfektionierung 

im Feld, hohe mechanische Robustheit, 

Schutz gegenüber Feuchtigkeit und 

Verschmutzung (IP 67) und bestmögliche 

EMV. So fordern die Kunden im Bahnund 

Transportbereich unter anderem zuverlässige 

Abschlüsse für die Signalleitungen, 

effiziente Schirmung, optimierte Zugentlastung, 

einfache und schnelle Assemblierung 

sowie kompakte Abmessungen für 

platzsparenden Einbau. Vorgestellt auf der 

InnoTrans 2012 wird der neue M12-Crimpverfügbar. 

Die sehr kompakten Abmessungen 

mit einem Gesamtdurchmesser von 

nur 16 mm für eine feldkonfektionierbare 

Lösung ermöglichen die Applikation dieser 

Steckverbinder auch in beengten, 

schwierigen Einbauverhältnissen. Für Gehäusewand- 

oder Schaltschrankdurchführungen 

gibt es den kompakten feldkonfektionierbaren 

Hinterwand Crimp-Kabelstecker 

in Buchsen-Version. 

Vorgestellt werden auch die neuen 

Quick-Mount-D-Sub-Vollmetallhauben 

für die einfache und schnelle Montage im 

Feld. Dafür sind alle Schrauben vormontiert 

und unverlierbar. Eine Verzögerung 

oder ein Stopp bei der Installation durch 

zum Beispiel heruntergefallene oder nicht 

mehr auffindbare Schrauben, entfällt dadurch. 

(ah) 

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Auswahl an Verbindungen sowie 

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Wechselspannungen von 50 V eff bis 

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Energieverbrauch 

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• 30% leichter 

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elektromagnetische Störungen 

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Blitzschneller Zusammenbau 

Skalierbare Leistungsschnittstellen 

In der Bahntechnik steigt die Nachfrage nach Modularität und somit nach steckbaren 

Systemen, zum Beispiel bei der Energieübertragung von Fahrzeug zu Fahrzeug sowie 

bei Antriebsystemen innerhalb der Fahrzeuge. 

Autor: Frank Quast 

Bild: Markus Mainka - Fotolia.com 

Der Trend zu Mega-Cities ist ungebrochen, 

mit der Folge, dass immer mehr 

Menschen über die Schiene transportiert 

werden müssen. Egal ob es sich um 

Hochgeschwindigkeitszüge, Nahverkehrszüge, 

Straßenbahnen oder führerlose U-Bahnen handelt 

– eins haben alle Fahrzeuge gemeinsam: Sie 

unterliegen dem Anforderungsprofil, Menschen 

möglichst schnell und zuverlässig zu befördern. 

Bei modernen Schienenfahrzeugen wird zudem 

verstärkt auf den dafür einzusetzenden Energieaufwand 

geachtet. Es gilt, die bewegte Masse zu 

minimieren, indem möglichst viel in Leichtbauweise 

ausgeführt wird. 

Um einzelne Baugruppen separat fertigen und 

testen zu können sowie diese anschließend zu 

Wartungs- beziehungsweise Modernisierungszwecken 

schnell und unkompliziert austauschen 

zu können, erfolgt der Fahrzeugbau modular. 

Daraus resultierend werden immer mehr elektro- 



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Erweiterte Kontaktanordnung 

Ein moderner Steckverbinder hat unterschiedlichste Anforderungen 

zu erfüllen. Aufgrund des erforderlichen schützenden Gehäuses bei 

Hochstromsteckverbindern gelangt der Aufbau oft an ein Limit bezüglich 

der implementierbaren Kontakte. Die Baureihe Han HC Individual 

von Harting erweitert die Anordnungsmöglichkeiten der Hochstromschnittstellen 

maßgeblich. Hochstromisolierkörper können auf einer 

universellen Aluminiumschiene einzeln eingerastet werden. Jedes 

Kontaktpaar ist einzeln abgedichtet und weist in Kombination mit der 

anschlussseitigen Verschraubung die Schutzart IP 66/67 nach IEC 60 

529 auf. Es können bis zu sechs Kontakte individuell und ohne Spezialwerkzeug 

einfach und schnell aneinandergereiht werden. 

Wir freuen uns 

auf Ihren Besuch: 

Halle A3, 

Stand 201 


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ELECTRONIC ASSEMBLY GmbH 

Fon: +49 (0)8105/778090 

E-Mail: vertrieb@lcd-module.de 

Web: www.lcd-module.de


Bilder: Harting 

Der Steckverbinder Han HC Individual erweitert die Anordnungsmöglichkeiten 

der Hochstromschnittstellen maßgeblich. 

Bis bis zu sechs Kontakte können individuell und ohne 

Spezialwerkzeug einfach und schnell aneinandergereiht 

werden. Ein besonderes Highlight der Verriegelung sind die 

integrierten und austauschbaren Edelstahl-Führungsbolzen. 

technische Schnittstellen dieser Baugruppen und Module steckbar 

ausgeführt. Die Lebensdauerkosten oder "Life-Cycle-Costs", oder 

kurz "LCC" genannt, werden dadurch minimiert, was im Sinne des 

Betreibers liegt. 

Ein moderner Steckverbinder hat also unterschiedlichste Anforderungen 

zu erfüllen. Die zuverlässige Kontaktgabe und Stromübertragung 

bei langer Lebensdauer in rauer Umgebung, bei möglichst 

kompakter und leichter Bauweise bei gleichzeitig hohem 

Bedienkomfort sind nur einige davon. 

Stellt man sich einen Hochstromsteckverbinder vor, so denkt 

man unweigerlich an eine gewisse Anzahl an massiven Kontakten, 

die von einem robusten Aluminiumgehäuse umschlossen 

sind. Diese Lösungen sind bekannt und sinnvoll und werden daher 

erfolgreich in Fahrzeugen eingesetzt. Aufgrund des schützenden 

Gehäuses dieser Komponenten gelangt der Aufbau jedoch 

immer an ein Limit bezüglich der implementierbaren Kontakte. 

Von Harting gibt es jetzt ganz neu eine zusätzliche Baureihe, den 

Han HC Individual. Dieser Steckverbinder erweitert die Anordnungsmöglichkeiten 

der Hochstromschnittstellen maßgeblich. 

Die Kernidee basiert auf Hochstromisolierkörpern, die auf einer 

universellen Aluminiumschiene separat eingerastet werden. Jedes 

Kontaktpaar ist einzeln abgedichtet und weist in Kombination 

mit der anschlussseitigen Verschraubung die Schutzart IP 

66/67 nach IEC 60 529 auf. Es können bis zu sechs Kontakte individuell 

und ohne Spezialwerkzeug sehr einfach und schnell aneinandergereiht 

werden. 

Die Verriegelung mit Öffnungshilfe 

Bei Bahnanwendungen ist immer von einer starken Beanspruchung 

durch Umwelteinflüsse sowie Schock und Vibrationen auszugehen. 

Um Ausfälle im Betrieb zu vermeiden, müssen die Komponenten 

die einschlägigen bahnspezifischen Anforderungen gemäß 

DIN 61373 erfüllen. Der Han HC Individual erreicht dabei 

die anspruchsvolle Kategorie 2, die zum Anbau an das Drehgestell 

berechtigt. Ebenfalls modular aufgebaut ist die Verriegelung, was 

bedeutet, dass der Anwender je nach Applikationsanforderung die 

Anzahl der Verriegelungselemente wählen kann. Sie sind aus leichtem 

Aluminium und werden kraftschlüssig mit der Aluminiumschiene 

verschraubt. Ein besonderes Highlight der Verriegelung 

sind die integrierten und austauschbaren Edelstahl-Führungsbolzen, 

die die Isolierkörper vor Beschädigungen schützen und bei 

der Handhabung mit großen Kabelquerschnitten den Steckvorgang 

komfortabel unterstützen. Da das Bügelsystem beim Öffnen 

über Hebelkraft die Steckverbinderhälften auseinander schiebt, 

sind die Betätigungs- und Lösungskräfte bei dieser Familie mit 

Kräften kleiner 50 N besonders niedrig. 

Stapelbare Kontaktanordnung 

Die Steckverbinder erweitern die Kontaktanordnung nicht nur 

entlang der Rastschiene, es können Ebenen auch aufeinander geschichtet 

werden. So entstehen hochpolige Leistungsschnittstellen 

auf engstem Raum. Diese Stapelung bedarf keiner zusätzlichen 

Bauteile, da die Fixierungen der Verriegelungselemente durch 

180°-Drehung jeweils zwei Ebenen miteinander verbinden können. 

Der Einsatz von Materialien wie Aluminium und Kunststoff 

macht das Produkt leicht, jedoch ohne irgendwelche Einbußen für 

den Außenbereich. 

Sollte die Einbausituation beispielsweise am Fahrzeugboden einen 

zusätzlichen Schutz notwendig machen, so kann optional ein 

Aluminiumblech nachgerüstet werden, welches die Isolierkörper 

vor Schlägen und vor Steinschlag schützt. Die Kunststoffelemente 

sind auf Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse wie Ozon, Hydrauliköl, 

Säuren und Laugen getestet und weisen darüber hinaus auch 

sehr gute Flammschutzwerte auf, wie beispielsweise F2/I3 gemäß 

NFF 16 101/102. 

Geschützt vor Schlägen und Steinschlag 

Bei der Baureihe Han HC Individual handelt es sich um die technologische 

Erweiterung der Han HC 350-Kontakteinsätze zur Übertragung 

hoher Ströme durch individuelle Kontaktanordnung. Herausragende 

Funktionalitäten sind das schnelle Wechseln einzelner Isolierkörper 

für zeitoptimierte Wartungsarbeiten, sowie die solide 

Stapelbarkeit der Steckverbinder-Ebenen. Durch diese neue Technologie 

ist die Produktfamilie für individuelle Schnittstellengestaltung 

in Bahnanwendungen in den Bereichen Wagenübergänge, Traktionsmotoren 

und Stromrichtern qualifiziert. (ah) 

n 

Der Autor: Frank Quast ist Leiter Produktmanagement Han 

Deutschland bei der Harting Technologiegruppe, Espelkamp. 




Bild: jörn buchheim 

Zuverlässig bei Extrembedingungen 

Netzwerk-Videoaufnahme für die Fahrgastsicherheit 

Die Haagsche Straßenbahngesellschaft aus den Niederlanden rüstete ihre Straßenbahnwagen mit Videoüberwachungstechnik 

aus. Netzwerke und Computing-Geräte in Schienenfahrzeugen müssen einiges bieten. Dazu 

gehört unter anderem der sichere Schutz gegen Schock und Vibrationen. 

Autor: Stefan Palm 

Das Straßenbahnnetz des Regierungssitzes der Niederlande, 

Den Haag, ist eines der größten in Europas. Die Betreibergesellschaft 

ist die Haagsche Tramweg-Maatschappij 

(HTM, Haagsche Straßenbahngesellschaft), die ebenfalls 

das städtische Busnetz betreibt. Die Straßenbahnlinie wurde 

bereits 1864 als Pferdebahn eröffnet, die 1905 elektrifizierte Strecke 

ist bis heute als Teil der Linie 1 in Betrieb. 

Gemeinsam mit dem Systemintegrator VCS Observation stattet 

die HTM bereits seit vielen Jahren ihre Fahrzeuge des ÖPNV mit 

Netzwerk-Sicherheitstechnik aus. Auch bei dem aktuellen Projekt, 

der Aufrüstung von 47 Straßenbahnwagen mit Videoüberwa- 

chungstechnik zur Verbesserung der Fahrgastsicherheit, kooperierten 

die beiden Unternehmen. Nach ausführlichen Tests entschied 

man sich, neben Produkten weiterer Hersteller, für die zwei 

Moxa-Produkte MXNVR-MO4 und V2616. Hierbei handelt es 

sich zum einen um ein Exemplar des Netzwerkvideorekorders 

(NVR) und zum anderen um eine Version des Schienenverkehrscomputers 

V2616-XPE-CT. 

VCS Observation entschied sich für den Einsatz von Moxa 

V2616, da es sich um ein robustes Industriegerät mit Serienreife 

handelt. Insgesamt wurden 47 Geräte installiert. Darüber hinaus 

verfügt der Netzwerkvideorekorder über die einschlägigen Zertifi- 




Robustes Design für den zuverlässigen Betrieb 

unter Extrembedingungen 

Die Anforderungen an Videoüberwachungssysteme in Schienenfahrzeuge 

sind äußerst hoch. Durch intelligentes Hardware-Design lassen 

sich die Einschränkungen, die Netzwerkvideorekorder-Systeme mit 

sich bringen, überwinden. So können moderne Systeme mit großer 

Speicherkapazität zu einem angemessenen Preis-Leistungsverhältnis 

installiert sowie die Wartungskosten reduziert werden und die Effi zienz 

der Anwendungen lässt sich langfristig steigern. 

InnoTrans 2012 

Leistungselektronik für Bahnsysteme 


610ei0912 

Beratung am Stand 7.1/ / 211 

Das Straßenbahnnetz des Regierungssitzes der Niederlande, Den Haag, ist 

eines der größten in Europa. 

Bilder: Moxa 

zierungen für den Einsatz in Schienenfahrzeugen und ein flexibles, 

modulares Design. Die planmäßige Inbetriebnahme erfolgte am 1. 

August 2012. 

Robustes Industriegerät 

Um Netzwerke und Computing-Geräte in Schienenfahrzeugen installieren 

zu können, müssen diese zwingend gemäß der Norm 

IEC 60571 für die elektronische Ausrüstung in Schienenfahrzeugen 

konstruiert worden sein. Dazu gehört unter anderen der sichere 

Schutz gegen Schock und Vibrationen. Für eine zuverlässige 

Videoaufnahme und -wiedergabe ist eine sehr hohe Leistungsfähigkeit 

in Bezug auf Computing- und Speichervermögen erforderlich. 

Besonderer Wert wurde zudem auf die nahtlose Integration 

der Computer in den vorhandenen Kommunikations-Backbone 

gelegt sowie die Kompatibilität mit den Videoüberwachungskomponenten. 

Der Forderung nach einem robusten Design für den 

zuverlässigen Betrieb unter Extrembedingungen wird der Computer 

unter anderem durch seine lüfterlose Konstruktion ohne bewegliche 

Teile gerecht. 

Das IP-basierte Videoüberwachungssystem verfügt über Ethernet 

Switches und Embedded-Computer für den Betrieb der im gesamten 

Zug installierten digitalen Kameras und für die Videodatenspeicherung. 

Sofern im System neben IP-Videokameras auch 


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Internationale Fachmesse 

für Verkehrstechnik 

18.-21.09.2012 

Halle 7.1 

Stand 211


Eine asymmetrische Hardware-Klammer 

reduziert wirksam die Auswirkungen 

von Erschütterungen und Vibrationen. 

Festplatten-Einschübe 

erleichtern den 

Austausch von 

Festplatten erheblich. 

analoge Kameras vorhanden sind, können zusätzlich Videoserver 

zur Datenformatumwandlung eingesetzt werden. Im Führerhaus 

des Zuges befindet sich ein Monitor für die Echtzeit-Videoüberwachung 

oder die Wiedergabe spezifischer auf dem Computer gespeicherter 

Dateien. 

Die in den verschiedenen Waggons installierten Kameras nehmen 

ununterbrochen Bilder auf. Um Netzwerkengpässen bei der 

Bündelung von Datenströmen entgegenzuwirken, werden in betriebskritischen 

Anwendungen die Netzwerkvideorekorder zunehmend 

dezentral platziert. Die Datenströme dieser Vielzahl von 

Kameras werden dann an einem zentralen Ort sichtbar gemacht, 

meist im Führerhaus der Bahn oder in einer Leitstelle, zu der die 

Datenübertragung drahtlos erfolgt. Im Fall der Haagschen Straßenbahn 

wurden die V2616-Computer im Führerhaus installiert, 

wo sie neben der Echtzeit-Überwachung des Geschehens im Inneren 

der einzelnen Waggons auch gleichzeitig die Wiedergabe der 

aufgenommenen Daten übernehmen. Außerdem zeichnen sie die 

Bilder für die später eventuell notwendige Auswertung auf. Mithilfe 

eines Bildschirms im Führerhaus kann der Zugführer die Bilder 

ausgewählter Kameras wiedergeben. 

Umfangreiche Datenspeicherkapazitäten sind erforderlich, um 

die zuverlässige Speicherung großer digitaler Videodateien gewährleisten 

zu können. Massenspeichermedien wie USB-Flash- 

Laufwerke, SD-Speicherkarten oder Festplatten werden zu diesem 

Zweck üblicherweise im System eingesetzt. 

In der Datenspeicherung liegt die Haupteinschränkung auf dem 

NVR-System. Das gesamte Überwachungssystem erzeugt eine riesige 

Datenmenge, die für eine eventuelle spätere Durchsicht gesichert 

werden muss. Auch muss eine solche Anwendung oftmals 

separat von den anderen Zuganwendungen agieren, da aufgrund 

der Fahrtgeschwindigkeiten nicht immer eine sichere Verbindung 

zu einem bodengebundenen Netzwerk gewährleistet werden kann. 

Aus diesem Grund sollte das NVR-System soweit wie möglich autark 

sein und nicht zu stark von konstanten externen Datensicherungen 

abhängen. Die Bewegung des Zuges stellt die Datenspeicherung 

per NVR-System vor eine weitere Herausforderung: Eine 

Betriebsumgebung mit Stößen, Erschütterungen und Vibrationen 

ist nicht unproblematisch für empfindliche elektronische Geräte 

wie Festplatten. 

Widerstandfähigkeit gegen Erschütterungen und Vibrationen 

in Schienenfahrzeugen und Bussen 

Solid State Drives (SSDs) sind eine Möglichkeit, Systeme zu schaffen, 

die widerstandsfähig gegen Erschütterungen und Vibrationen 

in Schienenfahrzeugen und Bussen sind. Die bessere Alternative 

ist jedoch der Einsatz eines besonderen Hardware-Designs, das die 

Auswirkungen von Erschütterungen und Vibrationen reduziert, so 

dass handelsübliche, preisgünstige Festplatten mit hoher Speicherkapazität 

vorbehaltslos eingesetzt werden können. So wird die 

Kosteneffizienz des Systems ohne Kompromisse bei Zuverlässigkeit 

oder Speicherkapazität erhöht. 

Moxas Schienenverkehrscomputer verfügen über einen Festplattenschutz, 

der Erschütterungen und Vibrationen zuverlässig abdämpft. 

Die Embedded-Computer unterliegen überdies einer Reihe 

von umfangreichen Tests, um die Positionierung aller Hardwarekomponenten 

zu optimieren und den äußeren Einfluss durch 

Bewegung zu minimieren. 

Einfacherer Austausch von Laufwerken 

Da der Austausch von Festplatten einen großen Anteil an den Wartungsarbeiten 

hat, kann eine Vereinfachung dieser Aufgabe die Effizienz 

deutlich verbessern. Ein so genanntes Hot-Swap-Laufwerk 

lässt sich wechseln, ohne den Computer auszuschalten. Ähnlich 

komfortabel gestaltet sich der Wechsel eines Einschublaufwerks, 

das ohne Werkzeuge entfernt und wieder installiert werden kann. 

Moxas EN 50155-zertifizierte Embedded-Computer V2416 und 

V2616 verfügen über ein beziehungsweise zwei eingebaute(s) sowie 

je zwei herausnehmbare Einschublaufwerke für 2,5-Zoll- SSDs 

oder -HDDs. Eine zusätzliche Software ermöglicht den Wechsel 

des Laufwerks ohne den Computer auszuschalten. (ah) n 

Stefan Palm ist Business Development Manager Embedded 

Computing bei Moxa Europe in Unterschleißheim. 




Drahtlose Kommunikation 

Die jeweils stabilste Verbindung 

Bild: MEN Mikro Elektronik 

Die neue robuste Compact-PCI-Träger-Karte 

F223 für PCIe-Mini-Cards. 

Die neue robuste Compact-PCI-Träger- 

Karte F223 für PCIe-Mini-Cards von MEN 

Mikro Elektronik eignet sich für die drahtlose 

Datenanwendung für die Mobilfunkstandards 

GPS, WLAN, UMTS, GSM oder 

HSDPA. In der Standardversion ist sie mit 

zwei PCIe-Mini-Card-Steckplätzen sowie 

zwei SIM-Karten-Slots ausgestattet. Je nach 

Bedarf können entweder zwei oder drei redundante 

SMA-Antennenstecker pro 

PCIe-Mini-Card frontseitig angebracht 

werden, so dass auch in verschiedenen Frequenzbereichen 

die jeweils stabilste Verbindung 

gewährleistet werden kann. Außerdem 

bietet die F223 die Möglichkeit, 

beide PCI-Express-Mini-Cards separat anoder 

auszuschalten beziehungsweise diese 

zurückzusetzen. 

Speziell für Anwendungen mit häufigen 

orts- oder tarifgebundenen Netzwerkwechseln 

wurde das Adapterboard AE64 

konzipiert. Jede PCIe-Mini-Card der F223 

kann bis zu zehn zusätzliche SIM-Karten 

ansteuern. Somit können maximal 22 SIM- 

Karten auf einem Trägerboard untergebracht 

werden. Wird eine noch größere 

Auswahl an SIM-Karten benötigt oder 

könnten sich mehrere On-Board-Systeme 

eine SIM-Karte teilen, kann hier auf einen 

SIM-Karten-Emulator zurückgegriffen 

werden. Durch den Emulator können die 

Daten einer extern installierten SIM-Karte 

an ein System zum Beispiel im fahrenden 

Zug übertragen werden, womit sich das 

entsprechende Netz für kurze Zeit virtuell 

nutzen lässt. 

Für den Einsatz in rauer Umgebung ist 

die F223 für eine Betriebstemperatur von 

-40 bis +85 °C ausgelegt. Außerdem ist die 

Karte zum Schutz vor Feuchtigkeit und 

Staub lackiert. (ah) 

n 

infoDIREKT 

644ei0912 

Lichtleiterübertragung 

Eisenbahnzugelassene Verbindungen 

Entwickelt für Anwendungen in Luftund 

Raumfahrt, vereinigt der Kontakt 

Elio von Souriau gute optische 

Leistungen in einem anspruchsvollen 

Umfeld bei sehr geringen Signalverlusten, 

auch unter Einwirkung starker 

Vibrationen oder Stößen. Die 

Elio-Kontakte wurden in die Baureihe 

VGE1 der eisenbahnzugelassenen 

Verbindungen eingearbeitet. Somit 

stehen nun in der Serie VGE1 mehrere 

volloptische oder elek-trisch-optische 

Hybridkonfigurationen zur Verfügung. 

Der einfach zu reinigende 

Elio-Mischkontakt lässt sich ganz 

simpel und ohne Werkzeuge in den 

Steckverbinder einbringen und wieder 

von ihm lösen. Auch ist der Kontakt 

gegenüber dem optischen Kabel 

abgedichtet und benötigt keine zusätzliche 

Verschraubung. Durch die 

ständig steigenden Übertragungsraten, 

erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit, 

zunehmende Lebensdauer 

sowie Energieeinsparungen durch 

das reduzierte Gewicht des Materials 

eignet sich die Lichtleitertechnik sehr 

gut für die Datenübertragung bei Eisenbahn-Applikationen. 

Praktisch 

unbegrenzte Datenübertragungsraten 

kann der Lichtleiter bewältigen. 

Ohne Abschirmung ist er unempfindlich 

gegenüber elektromagnetischen 

Störungen und elek-trostatischen 

Entladungen. Auch sind die 

Steckverbindungen kompakter als 

elektrische Standard-Ausführungen 

und das bei höherer Leistung.Im 

Markt der Eisenbahnausrüstung verbreitet 

sich die Lichtleitertechnik 

sehr schnell und kommt in vielfältigen 

Bereichen zum Einsatz wie beispielsweise 

bei Sensoren, Streckenund 

Signalausrüstungen, Passagier- 

Informationssystemen, Ethernet- 

Netzen sowie im Gigabitbereich und 

so weiter. 

Eine Entscheidung zugunsten der 

Lichtleiterübertragung anstatt für 

herkömmliche Kupferleitungen 

heißt, dass der Bedarf der nächsten 

zwanzig Jahre nach wachsenden 

Übertragungsraten abgedeckt wird, 

ohne dass eine Nachrüstung des gesamten 

Netzes beim Betreiber erforderlich 

wird. (ah) 

n 

infoDIREKT 

657ei0912 

Die Elio-Kontakte wurden in die Baureihe VGE1 der 

eisenbahnzugelassenen Verbindungen eingearbeitet. 

Bild: Souriau 



Technologische Herausforderungen 

der Bahntechnik 

Steckverbinder für extreme Umweltbedingungen 

Die Bahn stellt mit ihren Besonderheiten bezüglich Beförderung und Infrastuktur extreme Anforderungen an die 

Hersteller von elektrischen Verbindungstechnologien. Wie der Steckverbinderhersteller Hypertac diesen Herausforderungen 

gerecht wird, schildert der folgende Artikel. 

Autorin: Roberta Rebora 

Speziell in der Bahntechnik müssen die Ingenieure den speziellen 

Ansprüchen von Anwendungen unter extremen 

Umwelteinflüssen gerecht werden. Gefordert werden vielfach 

innovative Verbindungslösungen, die sowohl Leistungs-, 

Signal-, High-Speed-, und optische LWL-Technologien 

beinhalten. Der Trend geht zur Miniaturisierung, das heißt es 

müssen immer kleinere Steckverbinder entwickelt werden, die eine 

höhere Kontaktdichte und höhere Übertragungsraten bei gleichzeitig 

verbesserter Energieeffizienz gewährleisten. Die kleineren 

Baugrößen führen zu einer Gewichtsreduzierung und gewähren 

dem Anlagenentwickler mehr Platz für die Anbringung anderer 

elektronischer Komponenten innerhalb des Systems. 

Eine der größten Herausforderungen, denen sich ein Steckverbinder-Unternehmen 

stellen muss, ist die Entwicklung von Produktplattformen, 

die nicht nur für die heutigen Bahntechniken 

geeignet sind, sondern auch auf zukünftige Technologien ausgerichtet 

sind, die sich aktuell erst in der Entwicklungsphase befinden. 

Neue technische Lösungen sollen den Return on Investment 

für den Entwicklungsaufwand beschleunigen, also innovative Produkte 

mit längeren Lebenszyklen und mit verbesserten technischen 

Eigenschaften. 

Customer Relationships – Direkte Kommunikationswege 

Das Engineering-Team von Hypertac entwickelt direkt mit der 

Entwicklungsabteilung des Kunden neue Ideen und Technologien, 

welche auch Kundenanforderungen bezüglich Profitabilität und 

Wirtschaftlichkeit erfüllen. Ziel ist es, die Organisation und die 

Strategien der Kunden zu verstehen und gemeinsam optimale Lösungsansätze 

zu entwickeln. 

Klare Ausformulierung technischer Anforderungen 

Die klare Ausformulierung der technischen Anforderungen der 

Kunden bezüglich aktuellen und zukünftigen Plattformen sind 

entscheidend, um sicherzustellen, dass alle Technologie-Synergien 

in das Steckverbinder-Design integriert werden. Hier startet der 

Hypertac-New-Product-Development-Prozess. Zuerst wird geprüft, 

ob Teile des breiten Standardsteckverbinder-Sortiments in 

das neue Design integriert werden können. Eventuell führt die Integration 

der Technologie eines Schwesterunternehmens zum Erfolg. 

Durch die langjährige Erfahrung in der Bahntechnik besteht 

auch die Möglichkeit, eine völlig neue, kundenspezifische Technologie 

zu entwickeln. Speziell Bahntechnikanwendungen stellen 

verschiedene I/O-Anforderungen an Signal-, Leistungs-, High- 

Bild: Gina Sanders - Fotolia.com 




Speed-, LWL- und Hochfrequenz-Übertragungen. Diese Bauteilevielfalt 

wird durch die High-Mix/Low-Volume-Produktionspolitik 

gemeistert. Auf diese Weise ist es möglich, den speziellen Anforderungen 

der Kunden gerecht zu werden. 

Reibkorrosion weitestgehend ausgeschlossen 

Ein häufiges Problem in der Bahntechnik ist die Reibkorrosion. 

Diese wird durch kleinste Bewegungen der Komponenten verursacht. 

Durch das spezielle Design der Hyperboloid-Kontakttechnologie 

wird dies weitestgehend ausgeschlossen. Hyperbolisch 

angeordnete Kontaktdrähte in den Buchsen legen sich linienartig 

am Stift an. Daraus resultiert eine garantierte 360°-Kontaktierung 

bei sehr niedrigen Übergangswiderständen. Äußerst geringe Steckund 

Ziehkräfte, eine besonders lange Lebensdauer, hohe Schockund 

Vibrationsfestigkeit, hohe Strombelastbarkeit und Spannungsfestigkeit, 

niedriger elektrischer Kontaktwiderstand und geringer 

Verschleiß sind die Resultate dieser besonderen Geometrie. Gewicht, 

Platz und Kosten sind zentrale Aspekte bei der Gestaltung 

von Bahnausrüstungen. Neue Technologie-Anforderungen, wie 

höhere Übertragungsgeschwindigkeiten und Hochstromübertragungen, 

erfordern zunehmend innovative Hybridsteckverbinder, 

welche über zusätzliche Schutzfunktionen wie EMV/HF-Filter 

oder Blitzschutz verfügen. 


Herausforderungen der Bahntechnik 

Die Herausforderungen für Steckverbinder-Hersteller für die Bahntechnik 

sind hoch und vielfältig. Hypertac wird den Ansprüchen bezüglich 

Lightweight-Design, Miniaturisierung und sehr zuverlässigen 

Verbindungen gerecht durch innovative Produkte und eine durchdachte 

Strategie und zwar nicht nur für die aktuelle Bahntechnik sondern 

auch für zukünftige Technologien. 


603ei0912 

Steckverbinder mit integriertem Überspannungsschutz 

Durch die Zusammenarbeit mit PolyPhaser und Transtector, zwei 

Schwesterunternehmen innerhalb der Smiths-Interconnect-Gruppe, 

können nun Schutzvorrichtungen gegen Hochfrequenzstörsignale, 

die durch Blitzschlag oder elektromagnetische Impulse verursacht 

wurden, in die Steckverbinder integriert werden. Hohe 

Energieimpulse gelangen somit nicht in das Geräteinnere sondern 

werden bereits an der Gehäusewand abgefangen. Eine Steckverbindung 

kann – von Standard-EMP bis High-Altitude-EMP 

(HEMP) und nichtnuklearen EMP (NNEMP) – gegen hochenergetische 

Transienten geschützt werden. 

Maßgeschneiderte Steckverbinder für Eurobalise 

Der wachsende Trend zur Miniaturisierung führte zur Entwicklung 

von Steckverbinder-Plattformen wie der Mini-Boa-Serie 

und dem Eurobalise-System. Aufbauend auf den Rundsteckverbindern 

der Serie BOA wurde eine neue Mini-Plattform für das 

ASFA-System entwickelt. Die neue Serie der 13-poligen Rundsteckverbinder 

ist mit neuartigen Anti-Manipulations-Schrauben 

ausgerüstet, welche jede Art von externen menschlichen Eingriffen 

im Feldeinsatz verhindern. In sechs verschiedenen Farben 

ist diese Serie erhältlich. Mit verschiedenfarbigen Eloxalschichten 

sind die Stecker überzogen. Je nachdem, welcher Stecker in 

die Anschlussdose gesteckt wird, ändert das System seine Funktionalität. 

Deshalb sind die einzelnen Farben den unterschiedlichen 

Funktionen zugeordnet. Eine 21-polige Ausführung ist 

ebenso verfügbar. Weitere Konfigurationen mit einer noch höheren 

Anzahl von Kontakten sind möglich. 

Rechteckige Monoblock-Steckverbinder 

Hypertac stellt eine neue Generation DIN 43651 & NF F 61030 

rechteckiger Monoblock-Steckverbinder vor. Diese eignen sich auf 

Grund neuer Monoblock-Kontaktträger speziell für Bereiche, die 

eine sichere, schnelle und lösbare Verbindung erfordern. Die neue 

HyperMod NG-Serie gibt es in drei Varianten: 64-polig mit 2 mm 

Leistungskontakten bis 16 Ampere, 108-polig mit 1,5 mm Signalwww.elektronik-industrie.de 

elektronik industrie 08-09 / 2012 51


Bilder: Hypertac 

Mitte oben: Die neue Generation DIN 43651 & NF F 61030 

rechteckiger Monoblock-Steckverbinder. 

Mitte unten: Der wachsende Trend zur Miniaturisierung 

führte zur Entwicklung von Steckverbinder-Plattformen 

wie der Mini-Boa-Serie und dem Eurobalise-System. 

Durch das spezielle Design der Hyperboloid- 

Kontakttechnologie von Hypertac wird 

die Reibkorrosion weitestgehend ausgeschlossen. 

Oben rechts: Die Serie REP wurde für sehr anspruchsvolle 

Bahnanwendungen entwickelt. Diese Steckverbinder 

ermöglichen eine schnelle, hoch zuverlässige und 

funktionelle Verbindung aller Anlagen, die eine einwandfreie 

Abdichtung erfordern. 

kontakten, 7-polig mit 1,2 GHZ High-Speed-Quadraxkontakten. 

Die High-Speed-Steckverbinder gewährleisten eine effiziente 

Übertragung großer Datenmengen, wie zum Beispiel für Passagierinformations- 

und -unterhaltungssysteme sowie für Bordcomputer. 

Durch das witterungsfeste Metallgehäuse eignen sich diese 

Steckverbinder für Außenanwendungen an Waggonverbindungen, 

Fahrgestellen, Heizung, Ventilation und Klimaanlagen. Auch mit 

Kunststoffgehäuse der Schutzart IP50 ist diese Serie erhältlich. Die 

Vorteile sind eine 30-prozentige Gewichtseinsparung, sehr einfache 

Verkabelung und Wartung und ein Anschlussquerschnitt von 

nur AWG 24 bis 12. 

Dichtschließende Schnellverschluss-Steckverbinder 

Die Serie REP wurde für äußerst anspruchsvolle Bahnanwendungen 

entwickelt. REP-Steckverbinder ermöglichen eine schnelle, 

hoch zuverlässige und funktionelle Verbindung aller Anlagen, die 

eine einwandfreie Abdichtung erfordern. Die Steckverbinder sind 

unter anderem für folgende Anwendungen geeignet: In der Systemsteuerung 

für Sensoren, bei Warnsignalen, Bremsen, Türsicherungen 

und der Beleuchtung, in der Innenausstattung für Klimaanlagen 

und Sitze, als auch für Fahrgastinformationssysteme wie 

Displays, Video und Lautsprecher. Die Serie umfasst 2-, 6- und 

12-polige Varianten. Sämtliche Versionen sind auch kundenspezifisch 

verkabelt erhältlich. Die Serie bietet die folgenden technischen 

Eigenschaften: 

■■ 

Schnellverschlusssystem durch Arretierklammern gesteckt 

IP66. 

■■ 

Alle eingesetzten Materialien sind konform gemäß NFF 16-101, 

NFF 16-102 und UL94 V0. 

■■ 

Nur mit einer Kontaktgröße werden die Anschlussquerschnitte 

von 0,5 bis 2,5 mm² gemäß NFF 63-808 und EN 50-306 abgedeckt. 

■■ 

Schockfest gemäß EN 61-373, Cat. 2. Bis zu 500 Steckzyklen 

sind möglich. 

Bei der Entwicklung der neuen M12-Steckverbinder wurde beim 

Design speziell darauf geachtet, dass erstens eine einfache Montage 

ohne Werkzeuge gewährleistet wird und zum anderen die mechanischen 

Anforderungen eingehalten werden – eingepackt in ein 

innovatives, sehr kleines, schmales und schlankes Aussehen. Zugleich 

stand eine optimale Funktionalität im Mittelpunkt der Konzeption. 

Die umspritzten oder frei konfektionierten, geraden und 

90° abgewinkelten M12-Steckverbinder sind fit für den Bahneinsatz. 

Vier schwimmend gelagerte, 1 mm hyperboloide Crimpkontakte 

sind mit Anschlussquerschnitten von 0,03 bis 1 mm² (AWG 

32 bis 18) verfügbar. Dabei stellt die 360°-Schirmanbindung sicher, 

dass äußere elektrische Einflüsse und Störungen stets abgehalten 

werden. Um die Flexibilität im Anschluss sicherzustellen, wurde 

ein Kabelquerschnitt bis zu 10 mm dimensioniert. 

Kabelquerschnitt bis zu 10 mm 

Im gesteckten Zustand wird außerdem IP67 gewährleistet, so dass 

die Funktionalität für Applikationen der meisten elektrischen und 

elektronischen Komponenten innerhalb des Zuges, wie zum Beispiel 

Signalübertragung von Videoüberwachungen, GPS-Signalen 

und weiteren Steuerungssystemen, störungsfrei sichergestellt wird. 

Alle Ausführungen sind mit der zuverlässigen Hyperboloid-Kontakttechnologie 

ausgestattet und können als A- beziehungsweise 

D-kodiert ausgeführt werden, wobei die Betriebsspannung mit 90 

V gemäß der französischen Bahnnorm NF F 61-030 ausgelegt ist 

und für andere Anwendungen gemäß DIN EN 61076-2-101 eine 

Bemessungsspannung von 250 V AC/DC möglich ist. 

Sollte sich bei der Installation der 90°-gewinkelten Version herausstellen, 

dass ein gerader Abgang vorteilhafter ist, dann kann die 

neuartige, patentierte 90°-freikonfektionierbare Version in ganz 

wenigen Handgriffen in einen geraden Kabelabgang abgeändert 

werden, ohne, dass dabei die vorherigen technischen Eigenschaften 

verloren gehen. 

Mitglied des Alstom LP150-Programms 

Hypertac ist zum Mitglied des Leading Partners Programme 

(LP150) der Alstom-Transport-Gruppe ernannt worden. Ziel dieser 

Zusammenarbeit ist die Etablierung einer langfristigen Win- 

Win-Partnerschaft und die gemeinsame Entwicklung innovativer 

und kosteneffektiver Produkte. Die Mitgliedschaft ist das Resultat 

eines einjährigen Produktentwicklungsprogramms. (ah) n 

Die Autorin: Roberta Rebora ist European Director Marketing 

und Communication bei Hypertac. 




Effiziente Lastverteilung 

Zuverlässige Power-over-Ethernet-Netzwerke 

Managed-Switches 

für On-Board- 

Anwendungen. 

Bild: Westermo 

Die Managed-Switches Viper-112-P8 und 

Viper-212-P8 optimieren On-Board-Anwendungen 

bei Schienenfahrzeugen und 

bieten mehr Komfort für Bahnkunden. 

Westermo hat zwei kompakte und robuste 

Power-over-Ethernet-Switches (PoE) aus 

der Produktpalette der Viper-Serie vorgestellt. 

Sie sorgen für eine effiziente Lastverteilung 

und übernehmen Aufgaben, die 

sonst Schaltschränke bewältigen müssen. 

Das Unternehmen begegnet damit der 

wachsenden Nachfrage nach stabilen On- 

Board-Kommunikationsnetzen in Zügen. 

Neben den vier Standard-Ethernet- verfügen 

die Managed-Switches Viper-112-P8 

und Viper-212-P8 auch über acht PoE- 

Ports, die den Plug & Play-PoE-Kommunikationsstandard 

IEEE 802.3at unterstützen. 

PoE ermöglicht, dass sowohl Strom als 

auch Daten auf einem einzigen Multi- 

Core-Kabel übertragen werden, wodurch 

insgesamt eine schnellere Verdrahtung und 

Installation möglich ist. 

Die PoE-Ports sorgen für eine gute Spannungsversorgung 

bei Video-Equipment, 

LCD-Monitoren und WLAN-Access- 

Points. Über die PoE-Steckplätze liefern 

die Viper-Switches eine Leistung von bis zu 

66 W beziehungsweise maximal 30 W auf 

einem Port. Die Rail-Switches isolieren die 

eingehende Gleichspannung der angeschlossenen 

Geräte und sind dadurch vor 

Überspannungen geschützt. Der Viper- 

212-P8 ist zudem Routing-fähig, um die 

Verbindung von Subnetzen und eine verbesserte 

Gesamtleistung des Netzwerks zu 

ermöglichen. Beide Viper verfügen über 

im Gehäuse integrierte M12-Stecker. Dies 

schützt gegen Erschütterungen und reduziert 

die Größe. 

Die IP65-Schutzart und Vibrationsfestigkeit 

nach militärischen Normen machen 

diese Geräte unempfindlich für Situationen, 

in denen mechanische Belastungen, 

Feuchtigkeit, Kondenswasser, Schmutz 

oder kontinuierliche Vibrationen die 

Funktionen von Standard-Switches nachteilig 

beeinflussen. Selbst eine Umgebungstemperatur 

von -40 bis +70°C stellt kein 

Problem dar. Dabei wurde die Viper-Serie 

so konstruiert, dass sie den EN-50155-Standard 

für elektronische Geräte noch übertrifft. 

Denn On-Board-Anwendungen in 

Zügen stellen eine der größten Herausforderungen 

für jedes elektronische Gerät dar. 

Die höchste mittlere Betriebsdauer zwischen 

Ausfällen MTBF erreicht dabei rund 

448.000 Stunden (MIL-C217F2). Die Gore-Tex-Membran 

verhindert die Bildung 

von Kondenswasser durch den Tag- und 

Nacht-Wechsel. Das WeOS-Betriebssystem 

erkennt und kompensiert jede Positionsänderung, 

Drehung und Ergänzung eines 

Schienenfahrzeugs, ohne dass eine manuelle 

Neukonfiguration notwendig ist. 

Um die Installation und Wartung zu erleichtern, 

können Viper-Switches sowie alle 

Anschlüsse von Geräten mit identischen 

IP-Adressen in jedem Wagen konfiguriert 

werden. Dies vereinfacht den gesamten IP- 

Plan und standardisiert die Konfigurationen. 

Selbst der steigende Bedarf an Daten 

durch weitere Kameras und Video-Streams 

hat keinen Einfluss auf die Netzwerk-Stabilität. 

Das WeOS ist in der Lage, den Datenverkehr 

auf dem Netzwerk auszugleichen 

und sorgt für hohen Durchsatz und hohe 

Stabilität. (ah) 

n 

infoDIREKT 

654ei0912 



Sichere Elektronik für die Schiene 

Embedded-Systeme werden immer zuverlässiger 

Bei Bahnanwendungen gibt es keinen Spielraum für Fehler, keine Möglichkeit "mal eben" im laufenden Betrieb 

nachzubessern. Eingebettete Elektronik muss hier kompromisslos funktionieren. Die Anforderungen steigen, doch 

sie sind zugleich der Motor für innovative Computer-Technologien. 

Autorin: Susanne Bornschlegl 

Innovativer Ansatz: 

Drei Prozessoren auf einer einzigen 

Baugruppe sorgen für kompaktes 

Systemdesign mit Sicherheit bis SIL 4. 

Bilder: MEN Mikro Elektronik 




Fehler oder Ausfälle im Schienenverkehr können die Umwelt 

zerstören, erheblichen Sachschaden verursachen oder 

gar Menschenleben gefährden. Die drei größten Verursacher 

von gefährlichen Zwischenfällen bei sicherheitskritischen 

Steuerungssystemen sind Bauteilausfälle, Abweichungen im 

System und menschliche Fehler. 

Der Bahnmarkt ist ein wichtiger Bereich für Embedded-Systeme. 

Neue Möglichkeiten liegen in der Zugbeeinflussung beziehungsweise 

Zugsicherung (engl. ATC, Automatic Train Control) 

mit Komponenten an Bord und an der Strecke. Ein großes Potenzial 

steckt in neuen Technologien für Signalanlagen und sicherheitskritischen 

Unterbereichen. Beispiele findet man weltweit. 

In den Vereinigten Staaten soll ein System namens Positive Train 

Control (PTC) verhindern, dass Züge kollidieren. PTC wird in erster 

Linie von der aktuellen Gesetzgebung in Form des Rail Safety 

Improvement Act von 2008 geprägt, das eine breitflächige Einrichtung 

von PTC-Systemen im Güterverkehr bis 2015 vorschreibt. In 

Europa führt das European Train Control System (ETCS) zu einer 

ähnlichen Entwicklung. Die EU hat das Ziel, den grenzübergreifenden 

Verkehr und die Signaleinrichtungen durch eine einheitliche 

europäische Norm für Zugsteuerungssysteme zu harmonisieren. 

In China besteht mit dem Chinese Train Control System 

(CTCS) und mit über 90.000 km Schiene ein riesiges Wachstumspotenzial 

für die Anbieter von sicherheitskritischen Systemen. 

Die Infrastruktur, die für all diese Ansätze aus- und aufgebaut werden 

muss, ist immens. Jedes System muss genau wissen, wo sich 

ein Zug befindet und in welchem Zustand er ist. 

Sicherheitsanforderungsstufen und Normen 

Bereits bei der Konzeption kann man die Wahrscheinlichkeit eines 

Systemausfalls mit katastrophalem Schaden deutlich senken. Ein 

systematischer Entwicklungsprozess lehnt sich an Normen und 

Richtlinien an und umfasst die gesamte Produktentwicklung und 


Kompaktes Design, geringer Aufwand und 

Stromverbrauch 

MEN hat Dreifach-Redundanz auf Compact-PCI- und VMEbus-Single- 

Board-Computer im 6-HE-Format gebracht. Deren Herzstück sind drei 

Power-PC-750-CPUs, die in einer Lockstep-Architektur arbeiten. Verglichen 

mit Lösungen aus drei einzelnen CPU-Karten ist der Ansatz 

mit nur einer Karte wesentlich kompakter und er verringert sowohl 

den Software-Aufwand als auch den Stromverbrauch. Ein Sicherheitspaket 

von MEN soll den Kunden bei der Systemintegration in 

Bahnprojekten die Zertifi zierung nach SIL 4 erleichtern. Momentan 

arbeitet MEN an weiteren sicheren Rechnern, basierend auf 3 HE 

Compact-PCI und x86-Prozessoren, ebenfalls mit Redundanz auf der 

Karte und entwickelt für verschiedene Einsatz-Szenarien speziell im 

Schienenverkehr. 


617ei0912 

Dreifach 

redundantes 

System: zwei von 

drei Subsystemen 

müssen 

ordnungsgemäß 

funktionieren. 

-realisierung einschließlich entsprechender Verifizierung und Dokumentation. 

Allgemein gilt die Norm IEC 61508 der Internationalen Elektrotechnischen 

Kommission zur funktionalen Sicherheit elektronischer 

Systeme. Sie definiert die Sicherheitsanforderungsstufen – 

Safety Integrity Levels – SIL 1 bis SIL 4. Hersteller müssen für sicherheitsrelevante 

Funktionen in einer Gefahren- und Risikoanalyse 

die notwendige SIL ermitteln. Sie ist das Maß für die 

Wirksamkeit der Sicherheitsfunktionen und wird ausgedrückt 

durch die Wahrscheinlichkeit, mit der eine solche Funktion ausfällt. 

Verschiedene Szenarien drücken sich in unterschiedlichen 

Zahlengrößen aus. Speziell für den Bahnbereich hat die europäische 

Organisation für elektrische Normung (CENELEC) daran 

anknüpfend entsprechende Standards normiert. Dazu gehören die 

EN 50126 (Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit, Sicherheit 

(RAMS)), EN 50128 (Software für Eisenbahnsteuerungsund 

Überwachungssysteme) und EN 50129 (sicherheitsrelevante 

elektronische Systeme für Signaltechnik). Die EN 50129 enthält 

auch die genaue Definition der SIL-Stufen für Bahnanwendungen. 

Sie leitet die zutreffende SIL von der tolerierbaren Gefährdungsrate 

pro Stunde und pro Funktion ab. SIL 4 erlaubt einen Bereich von 

10-9 bis 10-8, bis zu SIL 1 mit 10-6 bis 10-5. 

Überlegungen zur Architektur 

Eine sicherheitskritische Anwendung benötigt ein sicheres System 

mit einem bestimmbaren Fehlerverhalten. Es ist nur logisch, dass 

man den Faktor Sicherheit bereits in der ersten Planungsphase untersucht. 

Hier hat man die besten Chancen, Fehlerquellen rechtzeitig 

zu erkennen. Nur wenn mögliche Fehler frühzeitig erkannt 

werden, kann das System dahingehend optimiert werden, diese 

Fehler zu umgehen. 

Mit Hilfe der Analysemethode FMEA (Fehlermöglichkeits- und 

Einflussanalyse), die in der ersten Planungsphase durchgeführt 

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Redundanz und Sicherheit 

Um das Risiko im sicherheitskritischen Umfeld zu senken, integriert 

man mehrere Instanzen der gleichen Komponente in einem 

System. Man macht sie redundant. Ein verdoppelter Rechner erhöht 

die Verfügbarkeit, also den MTBF-Wert. Fällt eine CPU aus, 

kann das System mit der verbleibenden CPU den Betrieb aufrechterhalten. 

Um auch die Sicherheit zu erhöhen, müssen beide Systeme 

ordnungsgemäß funktionieren, damit die Anwendung in Betrieb 

bleibt. Das wiederum senkt jedoch die Verfügbarkeit. 

Die üblichste Konstellation, um sowohl die Sicherheit als auch 

die Verfügbarkeit zu erhöhen, ist ein dreifach redundantes System. 

Drei CPUs oder Systeme laufen mit einer Entscheidungsstufe, einem 

Voter, der ständig die Ausgabe der drei Komponenten überwacht. 

Gibt es mit einem der Systeme ein Problem, isoliert es der 

Voter; die anderen beiden bleiben in Betrieb. Ein Minuspunkt bei 

diesem Design ist die Komplexität, die ein solches System erfordert. 

Alle drei CPUs müssen zwingend synchronisiert werden und 

in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren – eine große Herausforderung 

aus Sicht der Softwareentwicklung. 

Wird Redundanz aufgebaut, muss man sich auch darüber im 

Klaren sein, dass identische Systeme anfällig für Gleichartiges sind. 

Es kann zu Versagen mit einheitlichem Ablauf (Common Mode 

Failures) und Versagen aufgrund gemeinsamer Ursache (Common 

Cause Failures) kommen. Um dem entgegenzuwirken, baut man 

Unterschiede ein, so dass ein einzelner Fehler nicht zu einem Ausfall 

mehrerer Komponenten und schließlich des Systems führt. 

Dieses Prinzip nennt man Diversität. 

Beispielsweise kann eine elektrostatische Entladung identische 

Ausgänge stören, so dass diese ausfallen. Bei zwei unterschiedlichen 

physikalischen Ausführungen eines binären Ausgangs verbessert 

sich im Vergleich zu zwei identischen Typen die Zuverlässigkeit. 

Diversität ist auch durch den Einsatz unterschiedlicher 

Software erreichbar. Zum Beispiel können softwareseitig unterschiedliche, 

voneinander getrennt entwickelte Anwendungen auf 

den redundanten Subsystemen laufen. 

Dreifach-Redundanz auf dem nach SIL 4 zertifizierbaren VMEbus-Rechner 

A602 von MEN, mit Voter im „North FPGA“. 

wird, lässt sich bestimmen, ob das System dem geforderten MTBF- 

Wert genügen wird. Die Mean Time Between Failures ist die Zeit, 

die zwischen Fehlern vergeht, die das System von sich aus während 

des Betriebs voraussichtlich aufweist. 

Es ist auch entscheidend, welches Verhalten eine Funktion aufweisen 

soll. Ein System, das stetig sein muss, läuft auch weiter 

nachdem eine oder mehrere Komponenten ausgefallen sind. Da 

der Betrieb dann aber nicht wie geplant weitergeführt wird, können 

Fehler hier zu einem unsicheren Zustand führen. Als „fail-safe" 

wird ein System bezeichnet, das so ausgelegt ist, dass es im Fehlerfall 

nicht in einen unsicheren Zustand geht, sondern in einen 

Zustand, der mindestens ebenso sicher ist wie bei Normalbetrieb. 

In manchen Anwendungen definiert sich Sicherheit durch Verfügbarkeit, 

während speziell bei der Eisenbahn die Verfügbarkeit 

nicht unbedingt die Sicherheit bestimmt. Fällt ein Steuersystem 

aus, kann ein Zug anhalten. Für ein Flugzeug kommt das nicht in 

Frage. Ein Zug, der steht (also nicht verfügbar ist), befindet sich 

isoliert gesehen in einem sicheren Zustand. Steht er jedoch auf der 

Strecke, muss diese Information auch zuverlässig und rechtzeitig 

an Folgezüge gehen. Das geforderte Verhalten hängt also stark von 

der jeweiligen Funktion und vom Kontext ab. 

Dreifache Redundanz auf einer einzigen Baugruppe 

Ein System mit eingebauter Dreifachredundanz ist eine innovative 

Architektur und eine Alternative zu klassischen Konstellationen. 

Drei Prozessoren und drei Speicherinstanzen arbeiten im Lockstep-Modus. 

Alle werden von einem Voter überwacht, der in einem 

FPGA realisiert ist. Fällt CPU 2 aus, isoliert der Voter diese, 

hält sie im Reset-Zustand und benachrichtigt die Software. Anschließend 

vergleicht der Voter die Ausgabe der anderen zwei Prozessoren. 

Das System ist weiterhin funktionsfähig, ein Ausfall von 

CPU 1 oder CPU 3 würde es jedoch zum Erliegen bringen. 

Sogar Diversität ist auf einer einzelnen Baugruppe möglich, mit 

Echtzeit-Betriebssystemen wie PikeOS. Die Speicherverwaltung 

muss ein Partitionieren der Ressourcen erlauben, wie beim MEN- 

Design mit Power-PC-Prozessoren. Bestimmte Speicherbereiche 

sind den Partitionen genau zugewiesen. Anwendungen und Aufgaben, 

die innerhalb der Partitionen ausgeführt werden, können 

völlig verschieden sein. 

Hersteller mit Erfahrung in den Schlüsseldisziplinen der funktionalen 

Sicherheit können schnellere und kostengünstigere Lösungen 

bieten. Dazu gehört auch Erfahrung im entsprechenden Normenumfeld 

und in der Praxis, zum Beispiel mit der Nachverfolgbarkeit 

von Anforderungen, dem Prüfen gegen Code-Regeln in 

der Software- und FPGA-Entwicklung, dem Risiko- und Bauteil- 

Obsoleszenz-Management, der Qualifikation oder einem IRIS- 

Qualitätsmanagement speziell für den Bahnmarkt. 

Zwar nimmt die Anzahl der qualifizierten Anbieter ab, je höher 

Anspruch und Anforderungen einer kritischen Anwendung sind, 

doch es gibt sie. Der Schutz menschlichen Lebens und das Vermeiden 

von katastrophalen Zwischenfällen stehen bei Rechnersystemen 

in sicherheitskritischen Anwendungen im Vordergrund. Systeme 

müssen zuverlässig funktionieren und effektiv kommunizieren. 

Nirgendwo trifft das mehr zu als im wachsenden Bahnmarkt. 

(ah) 

n 

Die Autorin: Susanne Bornschlegl ist Technische Redakteurin bei 

MEN Mikro Elektronik in Nürnberg. 




Prozessorplattform 

Hohe Leistung bei geringem Energieverbrauch 

Mit der Prozessorplattform Vortex86DX2 

verfügen die Compact- 

41-Rechner von Syslogic über eine 

hohe Rechenleistung bei moderatem 

Energieverbrauch. Besonders 

positiv auf die 

Energieeffi zienz wirkt sich dabei 

die hoch integrierte Prozessorarchitektur 

aus, welche die Hauptfunktionen 

auf einem Chip vereint. 

Die Geräte verfügen über 

Bild: Syslogic 

CAN-, USB-, RS232- sowie 

RS485-Schnittstellen. Sie lassen 

sich mit bis zu drei Ethernet- 

Schnittstellen ausstatten und sind 

mit WLAN-, GPS-, GSM- und Bluetooth-Modulen 

erweiterbar. Das 

integrierte Überwachungssystem 

beinhaltet ein intelligentes Power- 

Management, eine Temperaturüberwachung 

sowie einen Watchdog. 

Die Lösungen eignen sich für 

Anwendungen in Bereichen wie 

Maschinen- und Fahrzeugbau sowie 

Verkehrs- und Bahntechnik. 

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680ei0912 

Die passende Lösung. 

Für jeden Einsatzort. 

■ Baugruppenträger 

■ Gehäuse 

■ Systeme 

■ Schränke 

Modulare Plattform 

für höchste Flexibilität. 

■ Auf dem Fahrzeug 

■ Im Bahnhof 

■ An der Strecke 

■ Im Stellwerk 

Zuverlässigkeitsbetrachtung nach IEC TR 

Realistische Betriebszustände berücksichtigt 

Halle 15.1 

Stand 319 

Gaia Converter gibt ab sofort in 

allen Datenblättern, neben den 

bekannten MTBF (Mean Time 

Between Failure)-Werten nach 

MIL-HDBK-217F, zusätzlich die 

realistischeren Zuverlässigkeitswerte 

nach der IEC TR 62380 an. 

Dieses Verfahren berücksichtigt 

zudem Betriebszustände wie 

Temperatureinfl üsse, auch periodisch, 

sowie Ein- und Ausschaltvorgänge. 

Die auf hohe Zuverlässigkeit 

getrimmten Produkte ( AC/ 

DC, DC/DC & Transientenschutz- 

module) erreichen nach IEC TR 

62380 – dem Standard der zivilen 

Luftfahrt bei einer Umgebungstemperatur 

von 55 °C / 100 Prozent 

time on bis zu 1.800.000 

Stunden. Gaia Converter hat eine 

Vielfalt an DC/DC- und AC/DC- 

Wandler für erhöhte Anforderungen 

im Programm. Die print-montierbaren 

Module kommen zur 

Anwendung in der Bahntechnik, 

Luftfahrt und beim Militär. 

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IHR PARTNER FÜR 

DIE BAHNTECHNIK 

EQUIPMENT PROTECTION SOLUTIONS 

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Schaltnetzteile 

Switch Mode Power Supplies 

INFRASTRUCTURE 

Funktionale Sicherheit 

Auf Basis von PX-Mikrocontroller 

Green Hills Software geht eine 

strategische Partnerschaft mit 

Freescale Semiconductor ein und 

bietet Produkte und Dienstleistungen 

für Entwickler, die universelle 

Applikationen mit funktionaler 

Sicherheit auf Basis der PX- 

Mikrocontroller von Freescale 

entwickeln. Hersteller können aus 

einer Reihe von Chip-, Software- 


Bild: Green Hills Software 

und Sicherheitsarchitektur- 

Dienstleistungen die beste Lösung 

auswählen. Embedded-Entwickler 

benötigen viele Hard- und 

Software-Bausteine, mit denen 

sie die richtige Kombination aus 

Leistungsmerkmalen, Sicherheit 

und Geschäftsmodell zusammenstellen 

können. Gemeinsam bieten 

Freescale und Green Hills eine 

Hard- und Softwareplattform, mit 

der sich Lösungen entwickeln 

und einsetzen lassen, von universellen 

Anwendungen bis hin zu 

jenen mit einer Sicherheitszertifi - 

zierung auf höchstem Niveau. 

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Individuelle Netzteile: 

Funktionssicherheit, Zuverlässigkeit und Qualität. 

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Performance zum Abheben 

Box-PCs für Check-In-Schalter 

Dank der leistungsfähigen Fujitsu Motherboards mit AMDs ASB1-Plattform fungiert der neu entwickelte Box-PC 

des italienischen Unternehmens Asem einerseits als Check-in-System für das Bodenpersonal und gleichzeitig 

übernimmt er auch noch die Digital-Signage-Aufgaben für die Schalter-Anzeigetafel. Autor: Peter Hoser 

Man kennt das Bild: Am Flughafen weisen große Displays, 

die Fluglinie und -ziel anzeigen, den Reisenden 

den Weg zum richtigen Check-In-Schalter. Dort angekommen, 

nimmt das Bodenpersonal über den PC die 

Buchung für den Flug vor. Bislang wurden für beide Applikationen 

– also die Darstellung der Flugdaten auf dem Bildschirm über dem 

Schalter sowie das Computing am Check-in-Terminal – stets zwei 

separate Systeme eingesetzt. Asem hat jetzt einen neuen Box-PC 

auf Basis von Fujitsu-Embedded-Motherboards mit AMD-Embedded-Prozessoren 

entwickelt, der sowohl die Computing-Aufgaben 

des Check-In-Rechners übernimmt, als auch die Anzeigentafel 

ansteuert. Statt zwei separater Systeme, wird so pro Schalter 

nur ein für beide Applikationen gemeinsam genutzter PC nötig. 

Das bietet gleich mehrere Vorteile. Zum einen spart es Geld. 

Schließlich müssen vor allem an großen nationalen und internationalen 

Drehkreuzen eine enorme Vielzahl an Check-In-Schalter 

mit PC-Systemen ausgestattet werden. Und wenn nur noch die 

Hälfte der Systeme benötigt wird, summiert sich das schnell zu einer 

beträchtlichen Ersparnis. Zum anderen wird durch die zentra- 

le Steuerung der beiden Applikationen auf einem System die Anzeige 

direkt mit dem Schalter-Rechner gekoppelt. Das ist insofern 

relevant, als dass im hektischen Flughafenbetrieb Schalter schnell 

geöffnet, geschlossen oder gewechselt werden müssen – je nach 

Auslastungslage und Flugplan. Muss die Anzeige dabei separat 

vom Bodenpersonal angesteuert werden, kostet dies Zeit und birgt 

die Gefahr für Fehlanzeigen. Unter Umständen erscheint dann auf 

der Anzeige nicht sofort die richtige Fluglinie, was den Check-In 

verzögert und Kunden verunsichert. Sind beide Systeme jedoch 

gekoppelt, sind solche Fehler ausgeschlossen. Das Personal meldet 

sich am PC-System an, ruft den entsprechenden Flug auf und das 

System stellt automatisch die passende Anzeige dar. Meldet sich 

das Personal wieder am Rechner ab, erlischt auch die Fluganzeige. 

Hohe Anforderungen an die Hardware 

Bei der nötigen Hardware galt es, genau hinzusehen, schließlich 

waren die Anforderungen an die Technik nicht trivial. Zum einen 

sollte die Rechenleistung fein abstimmbar auf die benötigte Performance 

sein, um ein ideales Performance-pro-Watt-Verhältnis zu 




Bild: toedti2000_pixelio 

Große Displays, die 

Fluglinie und -ziel 

anzeigen, weisen 

den Reisenden den 

Weg zum richtigen 

Check-In-Schalter. 

erzielen. Zum anderen musste die Plattform über ausreichende 

Grafikkapazitäten für die Digital-Signage-Applikation, also die 

grafische Darstellung der Flugdaten auf der Anzeigetafel, verfügen. 

Und nicht zuletzt sollten die eingesetzten Komponenten besonders 

robust, energieeffizient und kompakt sein, um ein langlebiges sowie 

platzsparendes Systemdesign zu ermöglichen. Der Grund: auf 

Flughäfen ist der Platz knapp und damit die Einbausituationen für 

Hintergrund-Bild: virtabo - Fotolia.com 


Box-PC für Digital-Signage-Aufgaben 

Der neue Box-PC des italienischen Unternehmens Asem wurde auf 

Basis von Fujitsu-Embedded-Motherboards mit AMD-Embedded-Prozessoren 

entwickelt. Er übernimmt sowohl die Computing-Aufgaben 

des Check-In-Rechners, und steuert auch die Anzeigentafel an. Statt 

zwei separater Systeme, wird so pro Schalter nur noch ein für beide 

Applikationen gemeinsam genutzter PC nötig. 


605ei0912 



Bilder: Fujitsu Technology Solutions 

Zwei Videoausgänge 

ermöglichen das System in 

Multimonitor-Installationen 

einzusetzen. 

Rechts: Das Herzstück des Box-PCs: Das Fujitsu Mini-ITX- 

Industrie-Motherboard D2963-S mit der AMD-ASB1-Plattform 

kombiniert führende x86 Prozessoren und leistungsfähige 

Grafiktechnologie mit einer geringen Leistungsaufnahme. 

die PC-Systeme entsprechend sehr eng. Daraus wiederum ergeben 

sich hohe thermische Restriktionen. Die Komponenten müssen 

besonders energieeffizient sein und möglichst wenig Abwärme 

produzieren. Für solche Bedingungen empfiehlt sich prinzipiell 

der Einsatz von Embedded-Computer-Technologie, da diese bestens 

für solche Einbausituationen ausgelegt ist. 

Doch auch mit der Festlegung auf Embedded-Computing-Komponenten 

war noch keine Entscheidung bezüglich der zu verwendenden 

Komponenten gefällt. Denn natürlich gibt es auch im Bereich 

Embedded-Computing gewaltige Unterschiede, zum Beispiel 

hinsichtlich der Formfaktoren. Nach ausgiebiger Evaluation entschied 

sich das italienische Unternehmen Asem für seine neuen 

Box-PCs letztlich für die Fujitsu-D2963-S-Mini-ITX-Industrie- 

Mainboards mit AMD-ASB1-Plattform. Der kompakte Mini-ITX- 

Formfaktor ermöglicht das Design äußerst platzsparender Lösungen. 

Im Gegensatz zu dedizierten Thin-Client-Boards bietet Mini- 

ITX das lokale Feature-Set sowie die hohe Grafik- und Computing-Performance, 

die verteilte Applikationen wie beispielsweise 

Kiosk-Systeme, Digital Signage oder auch alle anderen grafikintensiven 

Applikationen. 

Die Boards sind sehr robust und für den anspruchsvollen Dauereinsatz 

ausgelegt und somit dauerhaft ausfallfrei. Das senkt nicht 

nur den Wartungs- und Reparaturaufwand, sondern vermeidet 

auch teure Ausfallzeiten. Zudem verfügen die Boards und Komponenten 

über eine Langzeitverfügbarkeit von fünf Jahren und können 

somit in diesem Zeitraum in identischer Ausführung nachgekauft 

werden. Das senkt die Gesamtkosten des Systems über die 

Standzeit gesehen noch weiter. 

Verzögerungsfreie Rechen- und Grafikleistung 

Doch bei dieser Applikation kam es neben einem kompakten Design 

und der Wirtschaftlichkeit der Systeme vor allem auf eine verzögerungsfreie 

Rechen- und Grafikleistung an. Zum einen verfügen 

die Boards über zahlreiche Grafikoptionen für die ruckelfreie 

Darstellung der Digital-Signage-Darstellungen auf der Anzeigentafel. 

Dank DVI- und Dual-Channel-LVDS-Support des Boards 

können über den Box-PC problemlos beide Displays, also das des 

Schalter-Rechners sowie die Anzeigetafel, angesteuert werden. 

Bei den Motherboards setzt Fujitsu Technology Solutions auf 

AMD-Prozessoren und Chipsatztechnologie mit integrierter Grafik. 

Die ASB1-Plattform bietet x86er-Prozessoren und eine leistungsfähige 

Grafiktechnologie bei einem sehr geringen Energiebedarf. 

Mit der Kombination von ASB1-Prozessoren und M690E- 

Chipsatz mit SB600 erfüllten die Mini-ITX-Motherboards die 

Anforderungen von Asem hinsichtlich Strombedarf, Performance 

und Footprint. 

Der eingesetzte Chipsatz mit ATI-Radeon-X1250-Grafik, der 

ausschlaggebend ist für die Features und damit auch für die OS- 

Konfiguration und in einem weiten Bereich von Single- und Dualcore-CPUs 

skalierbar, kann somit passgenau an die jeweiligen Anforderungen 

angepasst werden. Aktuell werden der stromsparende 

Sempron BGA-Prozessor 200U (1 GHz/TDP = 8W) oder der Athlon 

X2 Neo L325 (1.5 GHz/TDP = 18W)-Prozessor mit Dual- 

Core-Performance auf den Mini-ITX-Motherboards eingesetzt. 

Dank der breiten Skalierbarkeit der Mini-ITX-Industriemainboards 

D2963-S1 und -S2 können Entwickler auf Basis einer einzigen 

homogenen Plattform eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen 

entwickeln, das beginnt bei besonders energieeffizienten 

Low-Power-Designs bis hin zu Dualcore-Designs mit höheren 

Ansprüchen an die Rechenleistung. Die verschiedenen Varianten 

unterscheiden sich dabei lediglich in der jeweils eingesetzten CPU. 

Dadurch wird der Aufwand für die Systemqualifizierung und Wartung 

erheblich minimiert. 

Hohe Grafik-Performance im Low-Power-Bereich 

Neben der breiten, und vor allem homogenen Skalierbarkeit bieten 

AMD-basierte Plattformen darüber hinaus noch einen weiteren 

Vorteil, der vor allem für die angedachte Ansteuerung der Flugschalter-Displays 

relevant ist: Die Performance der im M690E integrierten 

ATI-Radeon-Grafik ist deutlich höher als in vergleichbaren 

Lösungen für Low-Power-Designs, wie etwa Atom. Ein 

Mainboard bestückt mit Atom N270/945GSE/ICH7, ist zwar hinsichtlich 

CPU-Performance und Strombedarf mit dem Sempron 

200U und der M690T/SB600-Plattform vergleichbar. Doch bei 

Grafik-orientierten Applikationen liegen die AMD-Lösung deutlich 

besser. So können Entwickler grafikintensive Applikationen 

mit sehr guter, hochaufgelöster Grafik mit geringster Latenz designen, 

ohne jedoch die CPU-Performance auf Grund einer vorgegebenen 

GPU/CPU-Kombination überdimensionieren zu müssen, 

und dies alles zu einem sehr attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnis. 

Und mit der neu vorgestellten G-Series-Prozessorplattform, 

die eine leistungsfähige x86er-CPU mit einer DirectX-11-fähigen 

GPU auf einem Die vereint, werden künftig grafikintensive Low- 

Power-Designs noch effizienter umsetzbar sein. (ah) 

n 

Der Autor: Peter Hoser ist OEM Director Sales von Fujitsu 

Technology Solutions in Augsburg. 



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Andrea Danti - Fotolia.com 

Vieles ist möglich 

Der einfache Weg zur kundenspezifischen HMI 

Da HMI-Anwendungen in immer neue Bereiche vordringen und damit der Markt wächst, steigt auch die Anzahl 

der Anbieter und Lösungen stark an. So vielfältig die Anwendungen sind, so umfangreich und unterschiedlich sind 

auch die Anforderungen an eine HMI. 

Autor: Wolfgang Heinz-Fischer 

Fand man bisher HMI (Human Machine Interface) in den 

klassischen Feldern der Automatisierungstechnik und dem 

Maschinenbau, sind sie inzwischen in weiten Bereichen 

unseres Lebens angekommen. Man möchte heute eigentlich 

alle Geräte und Maschinen so einfach bedienen können, wie 

ein Smart Phone. Speziell die jüngere Generation kann sich kaum 

noch eine Bedienung über Tasten und Schalter vorstellen. Ohne 

Visualisierung geht schon fast gar nichts mehr. Viele haben sicher 

schon die leidliche Erfahrung an herkömmlichen Getränke- oder 

Süßigkeiten-Automaten auf Bahnhöfen gemacht, dass man sich 

schnell mal bei dem Zahlencode vertippt und dann das falsche 

Produkt aus dem Automaten geliefert wird. Hier wird die Bedienung 

über einen Touchscreen viel einfacher und vor der endgültigen 

Entscheidung kann das Produkt nochmals als Bild dargestellt 

werden, um letzte Sicherheit zu erhalten. Auch das Thema Fremdsprachen 

ist damit fast gelöst. Auch wäre es denkbar, beispielsweise 

bei einem Kaffeeautomaten, die bisherige hinterleuchtete, statische 

Werbefläche durch ein interaktives Display zu ersetzen. Hier könnten 

neben der Bedienfunktion über Touch gleichzeitig Detailinformationen 

zum Produkt angezeigt werden. Wird der Automat gerade 

nicht bedient, könnte eine reine Werbeinformation laufen oder 

Digital Signage aktiv sein. Aber auch die Waschmaschine zu Hause 

wird in Zukunft eine HMI haben, wie viele andere Haushaltsgeräte 

ebenfalls. So ist es keine Utopie mehr, dass der Kühlschrank der 

Zukunft anzeigen kann, was in seinem Innenleben alles an schönen 

Speisen vorhanden ist. 

Es zeigt sich also schnell, dass das breite Spektrum, das eine 

HMI heute abdecken muss, nicht über eine einzelne Lösung zu realisieren 

ist. Der augenscheinlichste Unterschied bei HMIs ist die 

Displaygröße. Von 3.5 bis zu 22 Zoll wird nahezu jede Displaygröße 

in unterschiedlichen Anwendungen gefordert. Reicht bei einem 

einfachen Getränkeautomaten mit geringen Anforderungen an 



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Modulare HMI für eine 

optimale Lösung 

Modularer Aufbau bei der Realisierung einer 

HMI bietet die Möglichkeit, auch schon bei 

mittleren Stückzahlen eine kundenspezifi - 

sche Lösung um zu setzen. Auch der zeitliche 

Rahmen liegt deutlich vor einer komplett 

neu aufgesetzten kundenspezifi schen 

und integrierten Lösung. Bei kleineren 

Stückzahlen sind natürlich Lösungen von 

der Stange der richtige Ansatz, da sofort 

verfügbar und auch zu vernünftigen Preisen 

in kleinen Stückzahlen lieferbar. Doch die 

Zukunft gehört modularen Ansätzen. TQ 

denkt und handelt heute schon modular. 

infoDIREKT 

615ei0912 

Bedienkomfort und darzustellender Information 

schon ein 3,5-Zoll-Display, wird in 

einer Komfortversion unter Umständen 

selbst ein 22-Zoll-Display nicht mehr genügen. 

Hier sind noch größere Displays 

gefordert. Auch Multitouch, wie beim iPad 

im Einsatz, wird in Zukunft bei interaktiven 

Anwendungen eine Rolle spielen. Entscheidend 

ist weiterhin, ob der Automat im 

Gebäude oder draußen, zum Beispiel auf 

einem Bahnhof, steht. Dementsprechend 

muss das Display ausgelegt sein hinsichtlich 

Helligkeit, Blickwinkel oder Robustheit 

und Zuverlässigkeit, auch unter erschwerten 

Umgebungsbedingungen. Es 

wird also allein schon bei der Auswahl des 

Displays schnell deutlich, welch vielfältige 

und unterschiedliche Anforderungen 

HMIs erfüllen müssen. 

Vielfältige und unterschiedliche 

Anforderungen 

Die geforderte Leistungsfähigkeit und damit 

die Wahl des entsprechenden Prozessors 

hängen natürlich von den Anforderungen 

der Anwendung ab. Wird nur eine 

einfache Grafik benötigt oder wie im Falle 

von Digital Signage unter Umständen eine 

hochauflösende schnelle Grafik, um auch 

Filme abspielen zu können, ist eine entsprechende 

Prozessorleistung notwendig. 

Muss die HMI auch Daten verarbeiten, erfordert 

dies eine höhere Leistung. Die Anforderung 

an die notwendigen Schnittstellen 

sowie das eingesetzte Betriebssystem 

und die Anwendungssoftware wird die 

Wahl des Prozessors ebenfalls beeinflussen. 

So reicht die Bandbreite von Prozessoren 

in einer HMI von einem einfachen 

ARM-basierenden Prozessor bis zu einem 

Intel-Core i7-Hochleistungsprozessor. 

Wie bereits oben angesprochen sind die 

Anforderungen an die benötigten Schnittstellen 

so breit gefächert wie die Anwendungen. 

Bei klassischen HMIs sind dies in 

erster Linie zwei Ethernet-Schnittstellen, 

eine zur Einbindung in das Gesamtnetz, 

die zweite zur Anbindung in die Steuerebene. 

Hat die HMI zusätzlich Steuerfunktionen, 

kommen Feldbusschnittstellen, wie 

CAN, Profibus oder andere hinzu. Herkömmliche 

serielle Schnittstellen zur Anbindung 

von Sensoren und Aktuatoren 

spielen bei HMIs weiterhin eine Rolle, 

auch wenn diese zunehmend von USB- 

Schnittstellen abgelöst werden. Darüber 

hinaus werden drahtlose Verbindungen 

wie Wireless LAN immer wichtiger. Bei 

Automaten im Konsumerbereich, wie Getränke- 

oder Süßwarenautomaten, sind die 

Anforderungen in aller Regel nicht wesentlich 

anders als im klassischen Automatisierungsbereich. 

Ein entscheidendes Kriterium ist weiterhin 

der Aufstellungsort. Im Außenbereich, 

wie zum Beispiel auf Bahnhöfen, muss die 

HMI unter extremen Witterungsbedingen 

wie tiefe oder hohe Temperaturen zuverlässig 

arbeiten können. Der Schutz vor 

Feuchtigkeit ist im Außeneinsatz von immenser 

Bedeutung. In einer Maschinenhalle 

kommen zusätzliche Belastungen wie 

Schock und Vibrationen hinzu. Wird die 

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CompactPCI ® 

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Eine kompakte und 

robuste 7-Zoll- 

Lösung. 

COMSys, die 

modulare 

Embedded-Plattform. 

Das ARM-Cortex-A8- 

Mainboard. 

Bilder: TQ-Group 

HMI im Innenbereich, wie zum Beispiel einem Einkaufszentrum, 

eingesetzt, sind sicher einfachere Lösungen möglich. 

Diese vielfältigen Anforderungen verdeutlichen, dass es kein 

einfaches Unterfangen ist, die richtige Wahl zu treffen. Der erste 

Weg ist sicher der, zu den Anbietern zu gehen, die den entsprechenden 

Markt oder die spezielle Applikation bedienen. Hier gibt 

es eine Fülle an Standardangeboten, die sicher schon eine erste Lösung 

darstellen. Oft fehlen jedoch spezielle Kleinigkeiten oder 

Funktionen, so dass der Einsatz einer Standardlösung nur als 

Kompromiss gelten kann. Der zweite Weg ist der, zu einem Entwicklungsdienstleister 

zu gehen, um sich seine ganz individuelle, 

aber 100-prozentig passende HMI entwickeln und fertigen zu lassen. 

Wegen der hohen Entwicklungskosten und langen Entwicklungszeiten 

wird dies allerdings nur bei sehr großen Stückzahlen 

funktionieren. Um flexibler zu werden, gehen einige Anbieter einen 

neuen Weg, indem sie Display- und Rechnereinheit trennen. 

Bei dieser Lösung wird die Rechnereinheit in einer separaten Box 

hinten auf die Displayeinheit montiert oder an einer anderen gut 

geeigneten Stelle im System positioniert. Wandeln sich die Anforderungen 

an das Display, muss bei dieser Art von Baukasten lediglich 

die Displayeinheit geändert werden, die Rechnerbox bleibt 

gleich. Umgekehrt ist es bei geänderter Leistungsanforderung lediglich 

erforderlich, die Rechnereinheit zu wechseln, das Display 

bleibt und muss nicht ausgetauscht werden. Dies zeigt, dass Modularisierung 

der Weg zu größerer Flexibilität und damit zu günstigeren 

Lösungen ist. 

Größere Flexibilität und günstigere Lösungen 

Der modulare HMI-Baukasten von TQ ermöglicht es, eine kundenspezifische 

HMI auch bei mittleren Stückzahlen kostengünstig 

und zeitnah zu realisieren. Damit erhält der Anwender die auf seine 

Bedürfnisse optimal zugeschnittene Lösung, ohne dabei Kompromisse 

wie bei Standardlösungen eingehen zu müssen. Der Baukasten 

enthält Standardkomponenten sowie IPs und zusammen 

mit einem ECO-System sind nahezu alle Lösungen denkbar. Als 

Basis dient in aller Regel ein Embedded-Modul. Der TQ-Baukasten 

bietet nicht nur x86-Lösungen auf Basis von COM Express 

oder Q7, sondern auch Lösungen auf Basis von ARM-Prozessoren 

von ARM9 bis ARM Cortex-A9. Die Module werden immer für 

den jeweiligen Prozessor optimiert, sie sind hoch integriert in 

kleinster Bauform und alle Signale sind auf dem Systemstecker 

verfügbar. Diese kompletten Module bieten dem Anwender die 

größtmögliche Freiheit bezüglich der HMI-Bauform sowie höchste 

Flexibilität unter Nutzung der verfügbaren Schnittstellen des 

Prozessors. Mit dem kleinsten Modul TQMa28 mit einem Freescale-i.MX28-ARM9-Prozessor 

in den Abmessungen 40 mm x 26 mm 

ist eine HMI in der Größe einer Zigarettenschachtel denkbar. Das 

Basisboard ist entweder ein Standard-TQ-Mainboard oder es kann 

nach Kundenwunsch recht schnell, aufbauend auf den IPs des 

Mainbaords realisiert werden. Auf der Integrationsseite von Gehäuse 

und Anschluss eines Displays, gegebenenfalls mit Touch, 

greift TQ auf eigene Standards oder auf ein etabliertes Partner- 

Netzwerk zurück. Der Anwender entscheidet, ob er die Gesamtlösung 

aus einer Hand beziehen, oder Teillösungen bei den einzelnen 

Partnern einkaufen will. Ganz wichtig ist jedoch die Lösungskompetenz, 

die neben der reinen Hardware auch die Softwarelösung, 

sowie das entsprechende Betriebssystem mit allen 

notwendigen Treibern beinhaltet. Hier sind Lösungen aus einer 

Hand sicher von Vorteil und für den Anwender mit weniger Problemen 

verbunden. (ah) 

n 

Wolfgang Heinz-Fischer ist Leiter Marketing / PR bei der 

TQ-Group. 




Neue Version 

Embedded-Entwicklungs-Toolsuite 

IAR Systems stellt eine neue Version ihrer 

Embedded-Entwicklungs-Toolsuite für die 

Produktfamilie der Ultra-Low-Power-16-Bit- 

Mikrocontroller MSP430 von Texas Instruments 

vor. Die Version 5.50 der IAR Embedded 

Workbench für MSP430 verfügt über einen 

neuen Texteditor sowie einen Sourcebrowser. 

Nutzerfreundliche Funktionen wie Auto-Vervollständigen, 

Code-Folding, Block-Auswahl, 

Block-Einrückung, Klammerzuordnung und 

Zoomen bietet der Texteditor. Verbessert wurden 

außerdem die Wort/Paragraph-Navigation 

sowie die Parameterhinweise, die jetzt auch 

Funktionsargumente anzeigen. Mit diesen 

neuen Funktionen navigieren Embedded-Entwickler 

schnell durch ihren Code und schreiben 

einen effizienteren Code mit weniger Tastaturanschlägen. 

 

infoDIREKT 

636ei0912 

Pico-ITX-Formfaktor mit Cortex A8 

Für die Entwicklung kleiner, 

leistungsstarker Anwendungen 

Ethernet-LAN-Controller 

Für Anwendungen im Rugged-Bereich 

Bild: Data Modul 

Bild: ADL Embedded Solutions 

ADL Embedded Solutions kündigt mit der Adllan-41000e 

einen Ethernet-LAN-Controller mit 

vier LAN-Ports für Anwendungen im Rugged- 

Bereich an. Die PCI/104-Express-Karte basiert 

auf einem Intel-i350-AM4-Controller und sie 

unterstützt Datenübertragungsraten von 

10/100/1000 MBit/s. Dank der PCIe-V2.0- 

Schnittstelle können die vier LAN-Ports mit 

voller I/O-Bandbreite übertragen werden und 

belegen dabei nur eine PCI-Express-x1-Lane. 

Drei weitere Adllan-41000e-Boards lassen 

sich im selben Stack verwenden, so dass insgesamt 

16 Ethernet-Ports zur Verfügung stehen. 

Damit bringt die neue Karte echte Server- 

Funktionalität in das PCI/104-Express-Format. 

Die ADLLAN-41000e ist rückwärtskompatibel 

zu PCIe-V1.0-Signal-Plattformen, wenn auch 

mit Übertragungsraten von weniger als ein Gigabit 

pro Port. Über die Typ-1-PCIe-Bus- 

Schnittstelle des Host-SBCs unterstützt das 

Board zwei zusätzliche USB-2.0-Ports. Da die 

USB-Ports nicht über einen unabhängigen 

USB-Controllers implementiert werden, sind in 

Konfigurationen, die mehr als eine Adllan-41000e-Karte 

verwenden, maximal zwei 

Ports verfügbar. Weitere technische Merkmale 

sind PXE-Pre-Boot-Support, integrierte I/O- 

Virtualisierung sowie ACPI- und APM-Power- 

Management-Funktionen. Für Netzwerke mit 

Jumbo-Frame-Support unterstützt die Karte 

bis zu 9,5 KByte große Frames. Der Temperaturbereich 

der 96 mm x 96 mm großen Karte 

reicht von –40 bis +85 °C und sie ist lauffähig 

unter Betriebssystemen wie beispielsweise 

Windows 7, Windows XP und Linux. 

infoDIREKT 

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Mit der armStoneA8 bietet Data Modul einen 

kleinen, aber trotzdem kraftvollen und kosteneffizienten 

Single-Board-Computer (SBC) an. 

In vielen Applikationen der Industrie- und Medizintechnik 

besteht häufig der Bedarf nach 

einem leistungsfähigen SBC mit geringem 

Stromverbrauch. Alternativ zu Lösungen mit 

Computer-on-Modules (COMs), welche ein Basisboard 

benötigen, ist mit dem Einsatz eines 

SBCs ein schnelleres Time-to-Market möglich. 

Es stehen WCE6.0/ WEC7 und Linux zur Verfügung. 

Sowohl der Bootloader, wie auch SDK, 

BSP und fertige Kernel können sofort verwendet 

werden. DirectX und Open GL sowie 

GStreamer werden unterstützt. Das Board bietet 

zudem eine Vielzahl von Schnittstellen wie 

beispielsweise USB-Host/ -Device, 2x LAN, 

RS232, CAN, SPI, I2C, sowie Audio (In/Out). 

Weiterhin stehen eine LVDS-Schnittstelle, eine 

DVI-D-(HDMI) Schnittstelle bis zu 1920 x 1080 

und noch eine Touchpanel-Schnittstelle zur 

Verfügung. Damit können zwei unabhängige 

Displays beziehungsweise Monitore angesteuert 

werden. 

infoDIREKT 

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www.elektronik-industrie.de elektronik industrie 08-09/2012 65


Auf den Whitespeed-Modulen 

sorgen Microspeed-Steckverbinder 

für hohe Kontaktsicherheit. 

Bilder: Erni Electronics 

COMs für raue Industrieumgebungen 

Zuverlässiges, geschirmtes Steckverbindersystem 

Mit der WHITEspeed-Familie bringt Erni Electronics COM-Lösungen auf den Markt, die neben leistungsfähigen 

ARM-CPUs, PCI Express und zeitgemäßen, schnellen seriellen Interfaces, insbesondere von der Performance und 

Zuverlässigkeit der eingesetzten Microspeed-Steckverbinder profitieren. 

Autor: Bernd Eifer 

Damit werden auch Anwendungen in besonders rauen und 

anspruchsvollen Industrieumgebungen wie sie im Bereich 

Transport, Bahntechnik, Schwerindustrie oder Automatisierung 

gegeben sind, mit hohen Schock- und Vibrationsbelastungen 

adressiert. 

COMs (Computer-on-Modules) kommen ja nicht für sich allein 

zum Einsatz, sondern als System mit dem jeweiligen Basisboard. 

Neben dem Bussystem und den weiteren E/A-Schnittstellen spielen 

demnach auch die Steckverbinder für die Verbindung zwischen 

den Modulen und dem Trägerboard eine wichtige Rolle bezüglich 

der Performance und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems. Obwohl 

der Einsatz oftmals in rauen Industrieumgebungen mit störenden 

Einflüssen wie Schock, Vibration und EMV-Problemen erfolgt, basieren 

viele COMs auf einfachen Direktsteckverbindern oder kostengünstigen 

Steckverbindungen wie sie zum Beispiel in Notebooks 

eingesetzt werden. 

Direktsteckverbinder (Card Edge Connectors) sind einteilige 

Verbindungssysteme, welche direkt mit der Leiterplatte kontaktieren. 

In rauen Umgebungen mit starker Vibrations- und Schockbelastung 

können Direktsteckverbinder nicht zuverlässig eingesetzt 

werden. Hier kann es zu Reibkorrosion kommen – unzureichend 

konstruierte und gefertigte Kontakte reiben sich bei Vibration 

durch. Ursache dafür sind eine ungenügende Goldauflage, Nickelkanten 

oder offenliegende Glasfasern. Andererseits ist bei zweiteiligen 

Steckverbindern (Messer- und Federleiste) mit einschenkligen 

Kontakten die Kontaktsicherheit limitiert (nur ein Kontaktpunkt). 

Durch falsche Ausrichtung, mechanische Toleranzen oder 

Vibration und Schock kann es zu Kontaktverlust kommen. 

Mit den Whitespeed-Modulen und den Microspeed-Steckverbindern 

stehen erstmals COMs mit einem sehr zuverlässigen, geschirmten 

Steckverbindersystem zur Verfügung, das mit zweischenkligen 

Kontakten für eine gute Kontaktüberdeckung beziehungsweise 

Überstecksicherheit sorgt und mit hochwertigen Kontaktoberflächen 

auch anspruchsvollen Anforderungen Stand hält. 

Robuste, zuverlässige und EMV-optimierte Verbindungen 

Die modular aufgebauten, geschirmten Steckverbinder sind als 

zweireihige Ausführung mit 50 Kontakten für den weiten Temperaturbereich 

von -55 bis +125 °C verfügbar. Die Signalkontakte 

sind in SMT-Technik ausgeführt, während für die Schirmkontakte 

zwei Optionen verfügbar sind: SMT oder Through Hole Reflow 

(THR) für besonders schwere Einsteckkarten oder höhere mechanische 

Beanspruchung. Die Koplanarität der SMT-Anschlüsse ist 

zu 100 Prozent garantiert, mit einer Toleranz von weniger als 0,10 

mm für alle Kontakte. Der Aufbau mit einem offenen Pinfeld 

gleichartiger Signalkontakte mit einem Längsraster von 1,0 mm 

und einem Querraster von 1,5 mm erlaubt eine horizontale und 

vertikale Anordnung der differenziellen oder Single-ended-Signale 

– je nach Anwendung beziehungsweise Anforderung an die Impedanz. 

Microspeed-Steckverbinder ermöglichen Datenraten von 

10 Gbit/s und deutlich mehr bei entsprechender Schaltungs- oder 

Layout-Auslegung. 

Oft sind es aber nicht allein die Datenraten, sondern die sehr 

guten Werte bezüglich der Signalintegrität beziehungsweise EMV, 




Mit zweischenkligen Kontakten und 

speziellen Schirmungsstrukturen 

bieten Microspeed-Stecker eine hohe 

Kontaktsicherheit und ein optimiertes 

EMV-Verhalten. 

Die zweireihigen, 50-poligen 

Microspeed-Steckverbinder bieten 

eine stabile, zuverlässige und 

geschirmte Steckverbindung. 

die den Microspeed für das Design prädestinieren. Denn die EMV- 

Eigenschaften von Steckverbindern haben entscheidende Bedeutung 

für die Störfestigkeit und Störaussendung von elektronischen 

Produkten. Koppelinduktivität und Schirmdämpfung sind hier die 

entscheidenden Parameter. Um ein kontrolliertes Impedanzverhalten, 

geringes Nebensprechen und gute Kopplung für differenzielle 

Signalpaare zu erreichen, verfügen die Microspeed-Komponenten 

über ganz spezielle Schirmungsstrukturen. Das modular 

ausgelegte, geschirmte Microspeed-Steckverbindersystem besteht 

aus zwei Kontaktreihen und zwei außen angeordneten Schirmblechen. 

Die Signalkontakte sind ausschließlich in SMT ausgeführt, 

da Durchkontaktierungen, wie sie bei Einpresssteckern notwendig 

sind, negativen Einfluss auf das Rausch-Verhalten und Reflektionen 

haben. 


Maßgeschneiderte Designs 

Mit einem skalierbaren Leistungsspektrum von verfügbaren Whitespeed 

COMs, schnellen und Strom-sparenden CPUs und robusten, 

zuverlässigen Steckverbindungen bis hin zu kundenspezifi schen Trägerboards 

eröffnet Erni Electronics maßgeschneiderte Designs für 

vielfältige Anwendungen, auch im besonders rauen Industrieumfeld. 

Typische Applikationen fi nden sich in der industriellen Automatisierungstechnik, 

Transport und Bahntechnik, Nutzfahrzeugen, etc. 


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1017_HE_AZ60x260_SysPlatD_RZ.indd 1 

26.07.2010 9:36:00 Uhr 



Wesentliche Features der Whitespeed-1.0-Schnittstelle. 

Das Whitespeed-Basisboard ist auch mit LCD verfügbar. 

Skalierbare COMs für raue Umgebungen 

Bedingt durch die üblicherweise verwendeten Direktsteckverbinder 

oder Steckverbinder mit nur einem Kontaktpunkt (einschenkliger 

Aufbau) gab es bisher keine kompromisslos robusten COM- 

Lösungen auf dem Markt. Im Gegensatz dazu stellen die zweireihigen, 

50-poligen Microspeed-Steckverbinder eine stabile, zuverlässige 

und geschirmte Steckverbindung zwischen den Modulen und 

dem Basisboard zur Verfügung. Mit den zweischenkligen Kontakten 

gewährleisten sie nicht nur eine hohe Kontaktsicherheit, sondern 

auch eine hohe Fangsicherheit beim Stecken. 

Außerdem sind die Module durchgängig sehr robust aufgebaut. 

Sie können per Konvektion (Convection Cooling) oder Konduktion 

(Conduction Cooling) gekühlt werden. Alle Komponenten sind 

mindestens für eine Umgebungstemperatur von -40 bis +85 °C 

spezifiziert. Die neuen Mezzanine-Boards im Kreditkarten-Format 

(85 mm x 55 mm) basieren auf einem ARM-Prozessor mit 

besonders geringer Stromaufnahme und einem umfassenden Ecosystem 

mit Betriebssystemen, Entwicklungsumgebungen, Bibliotheken, 

Compiler, Linker, etc. 

Das Whitespeed-Portfolio umfasst eine Familie von pin-kompatiblen 

ARM-basierten Mezzanine-Modulen, die sich im Wesentlichen 

durch die CPU-Performance (Taktfrequenz, Anzahl der 

Cores, Coprozessoren) und I/Os beziehungsweise Speicherkonfiguration 

unterscheiden. Darüber hinaus steht ein umfangreich 

ausgestattetes, adaptierbares Basisboard zur Verfügung. Dieses 

Träger-Board ist die Plattform für die Entwicklung der Anwendungs-Software 

und gleichzeitig ist das Board die Basis für kundenspezifische 

Boards. 

Leistungsfähige Schnittstelle und CPU 

Mit vier Microspeed-Signal-Steckverbindern und einem Microspeed-Powermodul 

realisiert das Unternehmen diese neue standardisierte 

Schnittstelle (Whitespeed 1.0) der Module zum Basisboard. 

Dabei werden unterstützt: PCIe x1/x4, Ethernet 

10MB/100MB/1GB, SATA, USB 2.0 High Speed, UART, CAN, I 2 C, 

SPI, LVDS, LC-Display (es können zwei Bildschirme gleichzeitig 

bedient werden), HDMI beziehungsweise SDVO (Serial Digital 

Video Out), HDA (High Definition Audio), Watchdog, Debug Interface 

(JTAG), etc. 

Die ersten Whitespeed-Module basieren auf dem Freescale-Mikrocontroller 

iMX537 mit ARM-Cortex-A8 Core. Der Core ist 

skalierbar mit Frequenzen von 600 MHz bis 1 GHz. Mit dem Cortex-A8-Prozessor 

können sowohl Anforderungen mit hoher Rechenleistung 

(zum Beispiel 2000 Dhrystone MIPS) als auch sehr 

geringe Verlustleistungen mit weniger als 300 mW adressiert werden. 

Zur Speicherausstattung des i.MX537 (ARM-Cortex-A8 mit 

bis zu 800 MHz bei -40 bis 85 °C) gehören DDR3-RAM (1 bis 2 

GByte), zuverlässige NOR-Flashspeicher (64 bis 256 MByte) für 

den Boot-Code, NAND-Flash (bis zu 4 GByte) und I2C-EEPROM 

mit bis zu 128 kByte für die Konfigurationsdaten. Die CPUs bieten 

zudem umfangreiche Power-Management-Funktionen. Der i. 

MX537 ist sowohl hinsichtlich Performance als auch geringe Verlustleistung 

optimiert. Mit einem integrierten Display-Controller, 

1080p/720p HD Video-Funktionalität sowie erweiterter Grafik ist 

die CPU zum Beispiel sehr gut geeignet für Anwendungen wie Industriemonitore 

oder Bedienterminals. 

Neben einer Roadmap für weitere Module (beispielsweise Cortex-A9 

oder Cortex-A15, Single-Core- und Multicore-Bausteine) 

mit höherer Performance wird auch eine Garantievereinbarung für 

eine erweiterte Produktlebenszeit angeboten. 

Bei der Produkteinführung ist Linux-Unterstützung durch ein 

Board-Support-Package (BSP) gegeben. Außerdem werden Echtzeit-Linux, 

Windows (Windows CE, Windows Embedded) sowie 

zusätzliche Betriebssysteme auf Anfrage folgen. 

Das universelle Basisboard (241 mm x 147,5 mm) kann auch als 

Entwicklungsboard (mit oder ohne LC-Display) genutzt werden. 

Insbesondere ist die Whitespeed-Lösung prädestiniert für intelligente 

Bedienterminals in der Automatisierungs-, Transport- oder 

Medizintechnik. So können ein oder auch zwei LC-Displays für 

Touch-, Tastatur- oder Maus-Bedienung äußerst einfach angeschlossen 

werden. 

Skalierbares Leistungsspektrum 

Für die applikationsspezifische Trägerboard-Entwicklung steht ein 

Entwicklungssystem aus generischem Trägerboard und Modul zur 

Verfügung. Darüber hinaus werden auch kundenspezifische Basisboards 

und Unterstützung bei der Entwicklung und Fertigung von 

Basisboards angeboten. 

Für Industriekunden ist auch eine lange Produktlebenszeit ein 

äußerst wichtiges Kriterium. Aus diesem Grund verpflichtet sich 

Erni zu längeren Lebenszyklen für die COMs, als sie für die Einzelkomponenten 

auf den Modulen üblich sind. Das vereinfacht das 

Lifecycle-Management für den Kunden, da er sich nicht um die 

Beschaffung von DRAMs, Flash-Speicher und anderen Bauteile 

mit kurzen Lebenszyklen kümmern muss. Außerdem gibt es eine 

Upgrade-Garantie, das heißt die nächste Modul-Generation (zum 

Beispiel auf Cortex-A9-Derivaten) wird auf bestehenden Trägerboards 

laufen. (ah) 

n 

Bernd Eifer ist Leiter Entwicklung Elektronik 

und Systeme bei Erni Electronics in Adelberg. 




Neue Produkte 

Flacher 2-HE-IPC 

Mit Sandy-Bridge-Prozessoren 

XMC-Mezzanin-Modul 

USB 3.0 Super-Speed-Controller 

Bild: BEG Bürkle 

In der 19-Zoll-Rackline von BEG 

Bürkle gibt es einen komplett 

überarbeiteten IPC mit aktuellen 

Sandy-Bridge-Prozessoren von 

Intel. Schnelle Intel-Dual-Coreoder 

Quad-Core-Prozessoren bis 

i7-2600 sorgen im flachen 2-HE- 

Slim-Rack-Rechner für die zur 

Bildverarbeitung nötige Leistung. 

Der Rechner läuft wahlweise mit 

Windows XP- oder Windows 

7-Betriebssystem. Er verfügt über 

ein überdruckbasiertes Kühlkonzept 

mit aktiver Be- und Entlüftung 

sowie einen temperaturgeregelten 

Vier-Draht-Lüfter. Bei 

Umgebungstemperaturen von 5 

bis 50 °C läuft er zuverlässig im 

24/7-Dauerbetrieb. Durch die 

frontseitige Belüftung kann die 

Filtermatte rasch von vorne auswechselt 

werden. Sämtliche Bedienelemente 

und zwei USB-Anschlüsse 

sind an der Gerätefront 

angeordnet. 

infoDIREKT 

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Bild: EKF Elektronik 

Der DB4-Eagle von EKF Elektronik 

ist ein Mezzanin-Modul nach dem 

weit verbreiteten Vita-XMC-Standard, 

bestückt mit einem PCI Express 

zu USB 3.0-Vier-Port-Controller. 

Drei USB-3.0-Buchsen in 

der Front erlauben den Anschluss 

externer Geräte. Optional kann 

eine vierte Buchse für interne An- 

wendungen genutzt werden, zum 

Beispiel für einen USB-3.0-Memory-Stick. 

Sämtliche USB-Datenprotokolle 

auf jedem einzelnen 

Port unterstützt der USB-Controller. 

Dazu gehören sowohl Super- 

Speed (USB 3.0 xHCI), als auch 

die klassischen Datenraten High- 

Speed, Full-Speed, und Low- 

Speed. Da das Modul nur eine 

einzelne PCI-Express-Lane benötigt, 

kann es völlig problemlos mit 

jeder XMC-Trägerkarte kombiniert 

werden. 

infoDIREKT 

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Kompakte Embedded-Systeme 

Mit Luftfilter als Staubschutz 

3,5-Zoll AMD-Embedded-Board 

Für grafikintensive Anwendungen 

Bild: DSM Computer 

DSM Computer bietet ihre Embedded-Systeme 

der Nano-Server-Familie 

N2, die zwei Steckplätze 

aufweisen, jetzt auch mit 

einem Luftfilter als Staubschutz 

an. Der Filter besteht aus einer 

Blechkassette mit innenliegender 

Filtermatte, die seitlich auf das 

Gehäuse geschraubt wird. Ob- 

wohl im Geräte-Design integriert, 

lässt sich der Filter von außen 

leicht abnehmen und austauschen. 

Besonders für staubige 

Umgebungen sind die Nano-Server, 

wie in der Verpackungsindustrie 

und in Montagesystemen. Erhältlich 

sind die 214 x 226 x 109 

mm 3 großen IPCs in unterschiedlichen 

Leistungsklassen mit zwei 

Steckplätzen. Die Box-IPCs werden 

mit einem Intel-Core-, einem 

Atom- oder optional einem 

Celeron-Prozessor bestückt. 

infoDIREKT 

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Bild: Industrial Computer Source 

Das Embedded-Board OT951- 

DT40N von Industrial Computer 

Source (Deutschland) ist ein kompaktes 

3,5-Zoll-Board, das sich 

durch eine sehr gute Grafik-Leistung 

bei geringem Energieverbrauch 

auszeichnet. Ausgestattet 

mit dem langzeitverfügbaren 

AMD-T40N-Prozessor mit zwei- 

mal 1,0 GHz verfügt es über eine 

Thermal Design Power von 9 W 

und ist mit AMD-Radeon-HD 

6290-Grafikeinheit erhältlich. 

Diese unterstützt 3-D-Grafikbibliotheken 

wie OpenGL 3.2 und 

DirectX 11 und sie bietet Hardwarebeschleunigung 

für Flashbasierte 

Applikationen. Monitore 

lassen sich über die VGA, LVDS 

oder HDMI-Schnittstelle anschließen. 

Außerdem steht als Arbeitsspeicher 

ein 8 GB DDR 3 SODIMM 

zur Verfügung. 

infoDIREKT 

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Ihr überlegener Zug 

Neue Strategien im Produktdesign 

Der LPKF ProtoLaser U3 erzeugt Applikationen, die bislang nur mit aufwändigen Industriesystemen hergestellt 

werden konnten. Der UV-Laser bearbeitet eine breite Materialpalette – und jetzt auch laminierte Substrate. 

Besuchen Sie www.lpkf.de und erfahren Sie mehr über den LPKF ProtoLaser U3. 

European Microwave Week: 29. – 31.10.2012, Halle 3, Stand B425 

LPKF Laser & Electronics AG Tel. +49 (0) 5131-7095-0 




Widerstandsarrays für besonders hohe 

Genauigkeit 

Der Widerstandsabgleich und besonders der Abgleich über den Temperatur- 

und Gleichtaktspannungsbereich sind wichtige Spezifi kationen, 

die die Genauigkeit des Gesamtsystems bestimmen und dafür, 

wie viel Kalibrierung in der Fabrik oder im Feld nötig ist, um die gewünschte 

Systemgenauigkeit zu erreichen. Widerstandsarrays sind 

bestens für diese Applikationen geeignet und Produkte wie das Vierfach-Widerstandsarray 

LT5400 erzielen eine sehr hohe Genauigkeit. 


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Bild: vectomart - Fotolia.com 




Vierfach-Widerstandsarrays 

Abgeglichene Widerstände maximieren die Leistung von Verstärkern 

Operationsverstärker, kombiniert mit diskreten Komponenten, ermöglichen eine Vielzahl nützlicher Schaltungen. 

Es sollte jedoch die gleiche Sorgfalt bei der Auswahl der externen Komponenten aufgewendet werden, wie für 

den Verstärker selbst. Mit Produkten wie dem Vierfach-Widerstandsarray LT5400 können sehr hohe Genauigkeiten 

erzielt werden. 

Autor: Brian Black 

Operationsverstärker (OPVs) sind die Arbeitspferde der 

Entwicklern analoger Schaltungen – sie werden verwendet, 

um Signale aus der realen Welt zu erfassen, skalieren, 

verschieben, zwischenzuspeichern, kombinieren, filtern 

und konditionieren. Für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit 

und Stabilität erfordern, beachten die Entwickler sehr sorgfältig 

ihre Spezifikationen, wie Eingangs-Offset-Spannung, Rauschen 

und Bandbreite und wählen den OPV aus, der die benötigte Leistungsfähigkeit 

besitzt. Fehler tendieren dazu sich aufzusummieren, 

weshalb auch große Sorgfalt auf die Auswahl der anderen 

Komponenten aufgewandt wird, die nach dem Verstärker angeordnet 

sind, wie Datenwandler und Spannungsreferenzen. Obwohl 

dies wichtig ist, darf man auch die Auswirkungen auf die Genauigkeit 

der Komponenten nicht übersehen, die sich vor und um den 

OPV herum befinden, insbesondere die der Widerstände. 

Auswirkung des Widerstandsabgleichs auf die Systemgenauigkeit 

Die Beispielschaltung in Bild 2 verwendet vier Widerstände und 

einen OPV, um einen traditionellen Differenzverstärker aufzubauen. 

Die Ausgangsspannung wird vom Verhältnis der Widerstände 

bestimmt: U Ausgang 

= (R 1 

/R 2 

) U Eingang 

. Aus der Formel kann man erkennen, 

dass dies ein Fall ist, in dem der Abgleich der Widerstände 

wichtiger ist, als die absolute Genauigkeit zur Bestimmung der 

Leistungsfähigkeit der Verstärkerschaltung. Wenn R 1 

und R 2 

proportional 

variieren, ändert sich die Verstärkung nicht. Wenn sich 

ein Widerstandswert relativ zum anderen ändert, ändert sich auch 

das Verhältnis von R 1 

und R 2 

und somit auch die Verstärkung. Dies 

tritt ebenfalls bei weiteren allgemein eingesetzten radiometrischen 

Schaltungen auf, wie Präzisionsspannungsteilern, Präzisionsverstärkerstufen 

und Brückenschaltungen. In diesem Artikel werden 

die Auswirkungen einer Widerstandsfehlanpassung an drei verschiedenen 

Widerstandsarten untersucht: diskrete Präzisionswiderstände, 

traditionell abgeglichene Widerstandsarrays und den 

neuen abgeglichenen Dünnschichtwiderständen der LT5400-Familie 

von Linear Technology (Bild 1). 

In Anwendungen mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen 

wie dem Differenzverstärker in Bild 1, werden Widerstände benötigt, 

die eine etwas engere Toleranz als die Standardwiderstände 

mit 1-%-Toleranz haben. Beginnen wir mit der Untersuchung von 

Widerständen, die eine zehnmal kleinere Toleranz aufweisen, also 

0,1 %. Da jeder nominale Widerstandswert zwischen -0,1 % und 

+0,1 % variieren kann, beträgt der schlechteste mögliche Abgleich 

von zwei Widerständen ±0,2 % ((1 + 0,001)/(1 – 0,001) = 1,002) 

oder 2000 ppm, entsprechend 9 Bit Genauigkeit bei Raumtemperatur. 

Über den Temperaturbereich ist der Abgleich ein deutlich größeres 

Problem. Die meisten Hersteller von Widerständen spezifizieren 

einen Temperaturkoeffizienten der unabhängig von der 

Spezifikation der Toleranz ist. Der in diesem Beispiel verwendete 

0,1-%-Widerstand kann einen Temperaturkoeffizienten von 25 

ppm/°C haben. Über einen Temperaturbereich von 0 °C bis 70 °C 

ergibt das eine Temperaturdrift von 3000 ppm. Diese Drift verursacht 

einen Verstärkungsfehler und schließt noch nicht das nicht 

ideale Verhalten des OPV selbst, oder weitere Fehlerquellen in der 

Signalkette mit ein. 

Zur Verbesserung der Genauigkeit können Widerstände mit 



Bilder: Linear Technology 

Bild 2: Beispielschaltung eines 

Differenzverstärkers. 

0,01-%-Toleranz verwendet werden, 

aber für die optimale Leistungsfähigkeit 

sollte ein präzise abgeglichenes 

Widerstandsarray eingesetzt werden. 

Ein Widerstandsarray, bei dem mehrere 

Widerstände in einem Gehäuse verpackt 

sind, hat Widerstände, deren 

Werte sich bei Temperaturänderung 

auch gemeinsam ändern. Beispielweise 

kann ein Array mit 0,01-%-Toleranz 

einen Temperaturkoeffizienten von ±2 

ppm aufweisen, was in einem Fehler 

von 190 ppm zwischen 0 und 70 °C 

führt. Dies ist eine signifikante Verbesserung 

gegenüber dem Fall mit den 

diskreten 0,1-%-Widerständen. 

Wenn eine noch höhere Genauigkeit 

nötig ist, können die abgeglichenen Präzisionswiderstände 

der LT5400-Familie von Linear Technology verwendet 

werden. Sie sind in einer speziellen Layouttechnik aufgebaut, 

so dass alle ihre vier Widerstände geometrisch abgeglichen sind und 

sich einen gemeinsamen Zentralpunkt teilen. Der LT5400 ist in einem 

kleinen, oberflächenmontierbaren Gehäuse erhältlich und hat 

einen Betriebsspannungsbereich von ±75 V. Jedes Gehäuse enthält 

vier Widerstände, wobei unterschiedliche nominale Widerstandswerte 

mit R 1 

/R 2 

-Verhältnisen von 1:1, 5:1 und 10:1 verfügbar sind, 

weitere Versionen sind in Vorbereitung, wie Tabelle 1 zeigt. 

Eine große, an der Unterseite des Gehäuses herausgeführte Anschlussfläche 

bietet gleiche thermische Bedingungen für jeden der 

vier Widerstände und minimiert ebenfalls den internen Temperaturanstieg 

bei hoher abzuführender Leistung. Dieses Design stellt 

sicher, dass alle vier Widerstände stets den gleichen Betriebsbedingungen 

ausgesetzt sind. Der LT5400 hat einen Abgleich zwischen 

den Widerständen über die Temperatur von besser als 0,01 %, eine 

abgeglichene Temperaturdrift von 1 ppm/°C und eine Langzeitstabilität 

von besser als 2 ppm nach 2000 Stunden. Als Resultat hat er 

einen Abgleichfehler von 100 ppm über den gesamten Temperaturbereich 

von 0 °C bis 70 °C (Tabelle 2). Er behält diese exzellente 

Leistung selbst bei einem noch größeren Temperaturbereich, von 

bis zu -50 bis 150 °C, bei. Der LT5400 ist ebenfalls sehr stabil über 

die Zeit, er zeigt nur 2 ppm Änderung des Widerstandswerts nach 

2000 Stunden. 

Tabelle 1: Die im LT5400 von Linear Technology enthaltenen vier 

Präzisionswiderstände sind geometrisch abgeglichen und teilen 

sich einen gemeinsamen Zentralpunkt. 

Tabelle 2: Der LT5400 hat einen Abgleichfehler von 100 ppm über 

den gesamten Temperaturbereich von 0 °C bis 70 °C. 

Auswirkung der Gleichtaktspannung 

In vielen Anwendungen wird die Signalaufbereitung durch den 

Verstärker von einem größeren (und manchmal variierenden) 

Gleichtaktsignal überlagert. Idealerweise ignoriert der Verstärker 

dieses Gleichtaktsignal und verstärkt, buffert, oder konditioniert 

das Differenzsignal auf andere Weise. Wenn das Gleichtaktsignal 

nicht effektiv vom Verstärker unterdrückt wird, können Offsetspannungen 

und Verzerrungen am Ausgang die Folge sein. Das 

Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR common mode rejection 

ratio) des Verstärkers ist ein Maß dafür, wie gut ein OPV 

den Gleichtaktanteil eines eintreffenden Signals blockieren kann. 

Es sei nochmals erwähnt, dass die Fehlanpassung der Widerstände 

in diesen Anwendungen leicht zur größten Ursache für den Gleichtaktfehler 

werden kann. Die CMRR auf Grund von Widerstandsfehlanpassung 

wird üblicherweise in dB ausgedrückt und kann mit 

Formel 1 berechnet werden: 

In dieser Formel zur Berechnung der CMRR ist G der nominale 

Wert von R1/R2 und ΔR/R ist der Abgleichfehler des Widerstandsverhältnisses. 

In diesem ist zu erkennen, dass die Widerstände auch hier die 

dominante Rolle bei der Einstellung der Systemleistung insgesamt 

spielen. Mit dieser Formel kann man die Fähigkeit zur Gleichtaktunterdrückung 

der Widerstände im beschriebenen Beispiel berechnen. 

Ein Paar von 0,1-%-Widerständen zeigt eine CMRR von 

54 dB und ein Array mit 0,01-%-Widerständen hat 74 dB CMRR. 

Das LT5400-Widerstandsarray unterscheidet sich von den anderen 

Widerständen bezüglich seiner CMRR-Eigenschaften. Dies ist 

insbesondere deshalb so, weil es speziell für eine besonders enge 

CMRR-Toleranz hin entwickelt, getestet und spezifiziert ist. Dieses 

Widerstandsarray bietet eine garantierte Spezifikation für eine 

CMRR von 0,005 Prozent, wodurch 86 dB über die Temperatur für 

die Widerstandsversion mit den besten Werten erzielt wird. Dies 

ist doppelt so gut, als wenn man nur die Formel alleine zu Grunde 

legen würde. (jj) 

n 

Bild 1: Das Vierfach-Widerstandsarray LT5400 von Linear Technology hat 

zwischen den Widerständen über den gesamten Temperaturbereich 

Abweichungen von weniger als 0,01 %. 

Der Autor: Brian Black ist Product Marketing Manager für Signal 

Conditioning Products bei der Linear Technology Corporation. 




CAN-Transceiver 

Robuster und sparsamer 

Zusätzlich zu den Isoloop-CAN-Bus-Transceivern 

IL41050 und IL41050-3 (schmaleres 

Gehäuse) gibt es nun die neuen A-Varianten, 

die bei Hy-Line Power Components 

lieferbar sind. Diese haben ±500 statt ±200 

V ESD-Festigkeit und 10 Prozent weniger 

Ruhe- und Betriebsstrom, sind damit robuster 

und sparsamer als das Standardmodell. 

Das Loop Delay ist mit 250 ns nur geringfügig 

angehoben. IL41050T-3E und nun auch 

IL41050TA-3E sind besonders kleine isolierende 

CAN-Transceiver, mit minimalem 

Footprint und nur 2,5 mm notwendiger 

lichter Höhe. Die Wide-Body-Varianten IL- 

41050TE und IL41050TAE bieten volle acht 

mm Kriechstrecke. Transceiver- und Isolator-Funktionen 

in einem Gehäuse integriert 

die IL41050-Serie bei besserer Performance 

und reduzierten Kosten gegenüber konventionellen 

diskreten Transceivern und Optokopplern. 

Die Transceiver erfüllen den ISO- 

11898-CAN-Standard sowie Industriestandards 

und bieten ein isolierendes Interface 

zwischen 5-Volt-CAN-Bussen und 3,3-V- 

Die neue 

A-Variante 

der 

Isoloop- 

CAN-Bus- 

Transceiver. 

Mikrocontrollern. Unversorgte Bausteine 

stören und belasten nicht den Bus, bei der 

Rückkehr aus Stromlosigkeit ist der vorherige 

Schaltzustand noch gespeichert. Zudem 

kann der Transceiver über ein Steuersignal 

passiviert werden. Die A-Varianten verfügen 

über einen robusten Temperaturarbeitsbereich 

von -55 bis +125°C sowie über 

Kurzschluss- und Übertemperaturabschaltung 

und 2,5 kV Isolation. Weitere technische 

Eigenschaften sind zum einen eine typische 

Transientenfestigkeit von 30 kV/μs 

sowie ein ESD-Rating von 4 kV nach dem 

Human Body Model. Sämtliche Bausteine 

sind UL 1577- und IEC 61010-2001-zugelassen. 

(ah) 

n 

infoDIREKT 

Bild: Hy-Line Power 

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Eine Plattform für die 8-, 16- und 32-bit-Entwicklung 

- mit MPLAB® X IDE von Microchip 

MPLAB® X IDE ist der freie, integrierte Werkzeugsatz für die mehr 

als 900 zählenden 8-, 16- und 32-bit-PIC®-Mikrocontroller, dsPIC®- 

Digitalsignalcontroller und Speicher von Microchip. Basierend auf 

der offenen NetBeans-Plattform, läuft MPLAB X unter Windows®, 

MAC® und Linux, unterstützt viele Werkzeuge von Drittanbietern 

und ist mit vielen NetBeans-Erweiterungsmodulen kompatibel. 

MPLAB XC-Compiler helfen, die Code-Geschwindigkeit der PIC®- 

Mikrocontroller oder dsPIC® -Digitalsignalcontroller um 30% zu 

erhöhen und gleichzeitig den Code-Umfang 35% zu 

verringern. Diese neuen Compiler überlassen dem Designer 

die Wahl zwischen freier, Standard- oder 

Pro-Code-Optimierung in der 8-, 16- oder 

32-bit-Entwicklung oder einer einzelnen C-Compiler- 

Suite zur Entwicklung mit allen Mikrocontrollern und 

Digitalsignalcontrollern von Microchip. 

Microchips Serie kompatibler Compiler 

und Debugger/Programmer arbeitet 

nahtlos mit der universellen, 

plattformübergreifenden und 

offenen integrierten 

Entwicklungsumgebung MPLAB® X 

zusammen. Damit wird nicht nur die 

Lernphase verkürzt, sondern auch die 

Kosten für entsprechende Werkzeuge 

werden reduziert. 

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und wählen Sie einen der neuen C-Compiler: 

■ MPLAB XC8 für 8-bit-MCUs 

■ MPLAB XC16 für 16-bit-MCUs und DSCs 

■ MPLAB XC32 für 32-bit-MCUs 

■ MPLAB XC-Suite für mehr als 900 PIC-MCUs und dsPIC-DSCs 

Die Namen und Logos Microchip, PIC, dsPIC und MPLAB sind eingetragene Warenzeichen der Microchip Technology Incorporated in den USA und anderen Ländern. Alle anderen o.g. Warenzeichen sind Eigentum der jeweiligen Unternehmen. 

© 2012, Microchip Technology Incorporated. Alle Rechte vorbehalten. ME1037Ger/06.12


Gegen Fehlfunktionen gefeit 

Robustheit – ein wichtiges IC-Einsatzkriterium 

Der Elektronik-Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen erfordert robuste Schaltungen. 

Es gibt einige Faktoren, die Einfl uss auf die Robustheit einer Schaltung haben. Dazu 

zählen der Umgang mit Spannungsspitzen und der Schutz gegen elektrostatische 

Entladungen sowie gegen Fehlfunktionen. Autoren: Robert Gee, Shasta Thomas 

Bild: Jürgen Fälchle - Fotolia.com 



Überzeugen durch Leistung 

Wenn man sich mit der Robustheit von Halbleiterbausteinen 

beziehungsweise ICs beschäftigt, betrachtet 

man Faktoren wie den Betriebstemperaturbereich, die 

Bewältigung elektrischer Störbeeinflussungen und 

elektrostatischer Entladungen sowie den Fehlerschutz. Dies sind 

nicht unbedingt die ersten Dinge, an die ein Designingenieur bei 

der Auswahl eines ICs denkt. Robustheit ist dennoch ein entscheidender 

Performance-Parameter für ein zuverlässiges Endprodukt 

mit hohem Qualitätsanspruch und dessen Langzeitbetrieb. Insbesondere 

beim Design eines Systems für den industriellen Einsatz, 

bei dem raue Umgebungsbedingungen die Regel sind, ist dies ein 

ausschlaggebendes Kriterium. Schließlich kann industrielles 

Equipment hohen Temperaturschwankungen, starken elektrischen 

Störungen auf den Stromversorgungs- und Datenleitungen sowie 

anderen Störeinflüssen ausgesetzt werden, zu denen beispielsweise 

elektrostatische Entladungen oder Kurzschlüsse zählen. 

Der De-facto-Standard für den Temperaturbereich in industriellen 

Umgebungen reicht von -40 bis +85 °C, also 15 °C mehr als der 

vor Jahren übliche Bereich von -40 bis +70 °C. Es besteht jedoch 

die Tendenz zum Betrieb bei noch höheren Temperaturen, so dass 

man letztendlich beim Automotive-Temperaturbereich (-40 bis 

+125 °C) angelangen wird. Die höheren Ströme und Leistungsdichten 

unterstreichen die Notwendigkeit für die IC-Hersteller, 

ihre Schaltungen für größere Temperaturbereiche zu rüsten, wenn 

sie nicht Gefahr laufen wollen, beim Auswahlprozess von vornherein 

ausgesondert zu werden. 

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schützen 

vor Fehlfunktionen. 


Frühzeitig den Aspekt Robustheit beachten 

Zum Thema Robustheit gehören vielfältigste Designaspekte, deren 

Spektrum vom Betriebstemperaturbereich über den Fehler- und Leitungsschutz 

bis zum ESD- und Kurzschlussschutz reicht. Faktoren, 

denen Designer meist zu einem späteren Zeitpunkt im Entwicklungsablauf 

ihre Aufmerksamkeit schenken. Unter allen Umständen sollte 

die Robustheit in diesen Applikationen schon in einer frühen Phase 

des Designs berücksichtigt werden. Der Profi bus-RS-485-Transceiver 

mit hoher ESD-Festigkeit MAX14770E und die beiden Single-8-to-1/ 

Dual 4-to-1-Multiplexer mit Fehlerschutz MAX4708 sowie MAX4709 

sind gute Beispiele moderner, robuster und darum industrietauglicher 

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Bilder: Maxim 

Bild 1: Schutz gegen 

Spannungsspitzen bietet 

diese einfache Schaltung aus 

diskreten Bauelementen. 

Bild 2: Funktionsdiagramm des MAX4708/MAX4709: In die 

Bausteine des Typs MAX4708 beziehungsweise MAX4709 

sind zwei Fehlerdetektoren integriert. 

Bild 3: Schema eines 

integrierten ESD-Schutzes. 

Umgang mit Spannungsspitzen 

Verdrahtungsfehler oder ungewollte Kurzschlüsse sind häufig die 

Ursache für Spannungsspitzen auf den Stromversorgungsleitungen. 

Schäden an nachfolgenden Schaltungen sind die mögliche 

Folge, wenn deren Eingänge nicht hinreichend geschützt werden. 

Eine einfache diskrete Schaltung aus einer in Serie geschalteten Sicherung 

und einer TVS-Diode (Transient-Voltage Suppressor) war 

in der Vergangenheit der bevorzugte Schutz gegen die meisten 

Spannungsspitzen (Bild 1). 

Allerdings ist dieser mit diskreten Bauelementen realisierte 

Schutz mit einigen Einschränkungen behaftet. Die Ansprechschwelle 

einer TVS-Diode zum Beispiel ist häufig nicht sehr gut 

kontrollierbar und kann temperaturbedingt erheblich schwanken. 

Eine Sicherung muss außerdem nach einem Überspannungs-Ereignis 

ausgewechselt werden, und schließlich erfordern hohe 

Spannungsspitzen große TVS-Dioden, die wertvolle Leiterplattenfläche 

belegen und eine zusätzliche Wärmequelle darstellen. 

Besser kontrollierbar wird der Umgang mit Überspannungen 

und Spannungsspitzen, wenn die Ansprechschwelle und die Schaltungen 

zur Reaktion auf solche Ereignisse in ein IC integriert sind. 

Um in jedem Fall ein zuverlässiges Ansprechverhalten zu gewährleisten, 

gibt es eine Reihe von Überwachungs‐ und Schutz-ICs, die 

über integrierte Komparatoren und Dioden verfügen. Einige ICs 

enthalten zudem Funktionen, die Datenleitungen vor hohen Spannungen 

schützen. Um auch sich selbst vor Fehlern zu bewahren, 

wechselt ein mit Fehlerschutz ausgestatteter Baustein in den Latchup-Zustand, 

wenn die normalen Spannungen auf den Datenleitungen 

überschritten werden. Ein Beispiel hierfür ist die Multiplexer- 

Familie MAX4708. In die Bausteine des Typs MAX4708 beziehungsweise 

MAX4709 sind zwei Fehlerdetektoren integriert: ein 

High-Side-Detektor für NO_-Spannungen, die höher als die positive 

Versorgungsspannung (V+) sind und ein Low-Side-Detektor 

für NO_-Spannungen unterhalb der negativen Versorgungsspannung 

(V-); siehe hierzu Bild 2.. Ein Fehler wird registriert, sobald 

die Spannung an NO_ den von den beiden Versorgungsspannungen 

begrenzten Bereich verlässt. Tritt dieser Fall ein, werden die 

beiden FETs N1 und P1 abgeschaltet. Mit diesem Verfahren werden 

der Eingang und der Ausgang des Schalters rasch getrennt, 

sobald ein Fehler auftritt. Vor Spannungsspitzen auf Datenleitungen 

müssen auch RS-485-Transceiver geschützt werden. Der Empfängereingang 

und der Treiberausgang eines RS-485-Transceivers 

können mit Spannungen konfrontiert werden, die weit außerhalb 

des Gleichtaktspannungs-Bereichs von ‐7 bis +12 V liegen, wie er 

im EIA/TIA-485-Standard für ein industrielles System spezifiziert 

ist. Neuere Transceiver sind so ausgelegt, dass sie solche Überspannungs-Ereignisse 

verkraften. Sie überstehen selbst Spannungen bis 

zu ±80 V (bezogen auf Masse), ohne Schaden zu nehmen. Diese 

dem neuesten Stand entsprechende Technologie ist Garant für einen 

robusten Schutz und Langlebigkeit. 

Schutz vor ESD-Ereignissen und Fehlern 

Integrierte ESD-Schutzschaltungen bewahren ein IC vor schädlichen 

ESD-Ereignissen und tragen dazu bei, das System insgesamt 

robuster zu machen. Elektrostatische Entladungen treten auf, 

wenn zwei Objekte mit unterschiedlichem elektrischem Potenzial 

in Kontakt kommen und es unter Entwicklung eines Funkens zu 

einem Ladungsausgleich kommt. ESD-Ereignisse treten besonders 

häufig auf, wenn Personen Gegenstände in ihrer Umgebung berühren. 

Diese unbeabsichtigte Funkenbildung kann die Eigenschaften 

eines Halbleiterbausteins verändern oder zu seiner völligen 

Zerstörung führen. In der Industrie sind ESD-Ereignisse ein 

gravierendes Problem und verursachen jährlich Schäden in Milliarden-Höhe. 

Im Feld auftretende elektrostatische Entladungen 

können zu Defekten an Komponenten führen und gelegentlich den 

Totalausfall ganzer Systeme zur Folge haben. 

Datenleitungen lassen sich mit externen ESD-Schutzdioden 

oder diskreten Bauelementen anderer Art schützen. Viele ICs sind 

bereits mit einem gewissen Grad an ESD-Schutz ausgestattet und 

erfordern für sich selbst keine weitergehenden externen Schutzmaßnahmen 

(Bild 3). Spannungsspitzen am Signal-Ein‐/Ausgang 

(I/O) werden zum Schutz der internen Schaltungen auf V CC 

oder 

GND geschaltet. Viele Interface-Produkte oder Analogschalter 

sind mit einem integrierten ESD-Schutz ausgestattet, um die Norm 

IEC 1000-4-2 zu erfüllen. Maxim erzielte bei seinem Profibus-RS- 

485-Transceiver MAX14770E kürzlich einen ESD-Schutz bis 

±35 kV nach dem Human Body Model (HBM). (ah) n 

Die Autoren: Robert Gee ist Business Manager bei 

Maxim Integrated Products. Shasta Thomas ist 

Strategic Applications Engineer bei Maxim Integrated 

Products. 



LED 

LED professional Symposium 2012 

Vier zentrale Bausteine zur erfolgreichen LED-Technologie-Strategie 

Nach der sehr erfolgreichen Erstveranstaltung im vergangenen Jahr treffen sich vom 25. bis 27. September 

zum zweiten Mal Aussteller und Besucher aus aller Welt am Bodensee in Bregenz, um Entwicklungen der 

LED-Technik und deren Einsatz zu diskutieren. 

Mit dem Einzug der LED-Technologie in die Beleuchtungswelt 

entstanden gänzlich neue Herausforderungen 

für die Marktteilnehmer. Der technologische 

Wandel, gepaart mit den Marktverschiebungen, führte 

zu mehr oder weniger großen Unsicherheiten und Fragestellungen 

nach der richtigen Ausrichtung für die kommenden Jahre. 

Dabei ist die technologische Roadmap, die auf einer abgesicherten 

Technologie -Strategie beruhen sollte, ein wichtiges Element, 

um eine erfolgreiche Firmenstrategie entwerfen zu können. Um 

eine erfolgreiche Technologie‐Zukunft planen zu können stellt die 

LpS 2012, veranstaltet von Luger Research, vier zentrale Bausteine 

vor. 

Baustein 1: Leitstrategien im Umfeld 

Die Einbettung industrieller Entwicklung in den Kontext der politischen 

Vorgaben ist für die langfristige Ausrichtung ein wesentlicher 

Bestandteil der Strategie. Die Europäische Kommission hat 

mit dem Green- Paper „Lighting the Future" diese Zielsetzungen 

neu formuliert und präzisiert. Neben dem politischen Umfeld ist 

die Anwendung der zweite exogene Faktor, der die Technologieauswahl 

wesentlich beeinflusst. Hier sind die Anforderungen an 

Lichtsysteme von Bedeutung, die von unterschiedlichen Anspruchsgruppen 

formuliert werden und die Stoßrichtung für neue 

Designs definieren. Im Kongress werden die Zielsetzung der Europäischen 

Kommission (Dr. Michael Ziegler, EU Commission), 

Kern- Strategien eines Leuchtenherstellers (Dr. Hans Nikol, Philips 

Lighting) sowie Schlüssel- Trends aus realen Projekten (Prof. Andreas 

Schulz, Kunst Licht Kunst AG) präsentiert. 

Baustein 2: Schutzrechte 

Die Zahlen der Schutzrechtsanmeldungen im Bereich LED und 

angewandter LED-Systeme sind exorbitant. Zahlreiche Schutzrechtsklagen 

und Abkommen sowie Lizenzierungsmodelle begleiten 

die Einführung dieser neuen Technologie. Hier stellen sich 

daher mehrere Fragen. Wie lassen sich eigene Entwicklungen in 

diesem Umfeld überhaupt noch absichern? Wie kann man in Bereiche 

vorstoßen, die offensichtlich bereits intensiv bearbeitet wurden? 

Kann man noch Innovationen platzieren und für das Unternehmen 

geltend machen? 

Der Workshop „Operating Beyond Competition" erklärt an Beispielen 

aus dem LED-Sektor und anderen Industrien, wie man 

Wettbewerbspatente durch die Anwendung von TRIZ und „Function 

Analysis" umgehen kann. Die Teilnehmer erhalten Einblicke 

in die Anwendung verschiedener Methoden und Tools wie zum 

Beispiel Trimming Techniken. Diese Techniken ermöglichen den 

Teilnehmern ihre eigenen Schutzrechte zu stärken indem sie eine 

Patent-Firewall um ihr geistiges Eigentum aufbauen. Fallbeispiele 

aus dem LED Sektor verdeutlichen die praktischen Anwendungsmöglichkeiten. 

Ein Blick auf den Messebereich der letztjährigen LED professional 

Symposium + Expo. 

Baustein 3: Technologie- Trends 

Die technologischen Entwicklungen im LED-Bereich sind äußerst 

komplex, da sie unterschiedliche Ebenen und Fachgebiete betreffen. 

Zudem spielen Rahmenbedingungen wie zum Beispiel die 

Standardisierung eine große Rolle. Neben den funktionalen Eigenschaften 

von LED-Beleuchtungssystemen sind auch Kostenfragen 

und Nachhaltigkeit von großer Bedeutung um strategische Festlegungen 

ableiten zu können. Bei der entscheidenden Fragestellung 

handelt es sich dabei immer um die richtige Auswahl von Kern- 

Technologien. Welche erfolgsversprechenden Lösungsansätze sind 

zu verfolgen und werden von Experten faktenbasiert als die 

Schlüssel- Technologien angesehen? 

Das aus LED und Lichtexperten international besetzte LpS 2012 

Advisory Board hat in einem aufwändigen, objektiven Selektionsprozess 

die Zukunftstrends analysiert. In acht Sessions werden 26 

ausgewählte Fachbeiträge vorgestellt. Ein kurzer Auszug aus den 

präsentierten Zukunftstechnologien: LEDs basierend auf Si- on- 

GaN Technologie, treiberlose, AC- gesteuerte Licht- Module, 

OLED-Technologie, Remote-Phosphor- Technologie, Zhaga-Standardisierung, 

Lebensdauer und Sicherheit von LED-Beleuchtungen 

und nicht zuletzt Technologien für die Außenanwendung. 

Baustein 4: Partner in Wissenschaft und Industrie 

Gute LED-Lichtsysteme entstehen durch die ausgewogene Verschmelzung 

von Lichtquelle, Elektronik, Optik, Kühlung und Mechanik. 

Man benötigt kompetente Partner im jeweiligen Wissensgebiet, 

um das Gesamtsystem nach dem neuesten Stand der Technik 

nach entwickeln zu können. Zugang zu dem „Leading- 

Network" ist entscheidend um die Partnerschaften der Zukunft 

verankern zu können. (jj) 

n 


Bild: Tri-Veranstaltungs GnbR 


LED 

Intelligente Straßenbeleuchtungen 

Fernsteuerungs-Protokoll auf Basis der Powerline-Kommunikation, Teil 1 

Dieser erste Teil des Beitrages gibt einen Überblick über den Aufbau und die Elemente einer intelligenten Straßenbeleuchtung, 

um anschließend auf ein Fernsteuerprotokoll für vernetzte Straßenbeleuchtungen einzugehen, das 

auf der Powerline-Kommunikation beruht. 

Autoren: A. Bruno, F. Di Franco, G. Rasconà, C. Ruggieri 

Bild: Thomas Müller - Fotolia.com 

78 elektronik industrie 08-09 / 2012

LED 

In einem intelligenten Straßenbeleuchtungs-System können 

Gruppen von Straßenleuchten untereinander kommunizieren 

und sind zusätzlich in der Lage, beleuchtungsrelevante Daten 

an einen lokalen Konzentrator zu übertragen. Dieser bereitet 

die Informationen auf und überträgt sie – häufig mithilfe eines 

Modems auf der Basis digitaler Mobiltelefontechnik – an einen gesicherten 

Server. Der Server nimmt die Daten entgegen und bereitet 

sie so auf, dass sie mit einem Internet-Browser visualisiert werden 

können. 

Damit ist es jedoch nicht getan, denn ein intelligentes Straßenbeleuchtungs-System 

kann noch mehr. Es erlaubt beispielsweise 

eine bidirektionale Kommunikation, damit das zuständige Personal 

einerseits die Möglichkeit der Fernbedienung von Straßenleuchten 

erhält und andererseits den Energieverbrauch der einzelnen 

Leuchten und ihrer Ansteuerschaltungen überwachen kann. 

Verglichen mit autonomen Straßenleuchten traditioneller Art 

ermöglichen überwachte Straßenbeleuchtungs-Netzwerke eine 

Senkung der Wartungskosten, denn der Betriebszustand der 

Leuchten lässt sich in Echtzeit überwachen, und Wartungsmaßnahmen 

können effektiver geplant werden. Etwaige Ausfälle müssen 

somit nicht von einem mobilen Inspektionstrupp gefunden 

werden. Intelligente Straßenbeleuchtungen sorgen außerdem für 

eine Senkung der Energiekosten, da die Helligkeit der Leuchten 

aus der Ferne verändert werden kann – sei es nach einem vorgegebenen 

Plan oder entsprechend den herrschenden Wetterbedingungen. 

Nicht zuletzt ist auch eine effiziente Datenerfassung gewährleistet. 

Kommunen sind die wichtigsten Nutzer von Straßenbeleuchtungen. 

Wenn hier also weniger Energie- und Wartungskosten anfallen, 

können die öffentlichen Gelder vermehrt für andere Programme 

ausgegeben werden, was nicht zuletzt der Zufriedenheit 

der Bürger zugutekommt. 

Die grundlegende Komponente eines intelligenten Straßenbeleuchtungs-Systems 

ist der intelligente Mast, in den verschiedene 

Funktionen eingebaut sind. Dies sind: 

■ Hoch entwickelte Leistungsstufen (Vorschaltgeräte oder Treiber), 

die die Lampen mit maximaler Effizienz treiben. 

■ Kommunikations-Schnittstellen, die den Aufbau eines sicheren 

und zuverlässigen Netzwerks mit digitaler Überwachung erlauben. 

■ Als Option außerdem verschiedene intelligente Sensoren, um 

die Wetterbedingungen zu erfassen, eine Neigung des Lampenmastes 

zu registrieren oder Luftverunreinigungen zu erkennen. 


Elektronische Brücke zum Versorgungsnetz 

Dieser Artikel stellt eine intelligente Straßenbeleuchtungs-Applikation 

von STMicroelectronics vor. Sie wird als eine komplette Systemlösung 

für das effi ziente Management eines öffentlichen Straßenbeleuchtungs-Netzwerks 

ausgeführt. Auch eigene Lösungen lassen sich 

hiermit schnell realisieren. Die funktionalen Eigenschaften der einzelnen 

Netzwerkknoten und des implementierten proprietären Datenprotokolls 

erweitern das Anwendungsgebiet über das reine Management 

von Straßenbeleuchtungen hinaus. Der PLM-Knoten von STMicroelectronics 

fungiert wie eine elektronische Brücke zum 

Stromversorgungsnetz und kann an jede elektronische Leiterplatte 

angeschlossen werden. 


503ei0912 

Als ein führender Anbieter kompletter Beleuchtungslösungen hat 

STMicroelectronics für jeden dieser Funktionsabschnitte ein umfangreiches 

Portfolio leistungsfähiger Produkte und innovativer 

Systemlösungen im Programm. 

Zu den wichtigsten Forderungen im Bereich der Straßenbeleuchtungen 

gehört die Gewährleistung einer bestimmten Helligkeit, 

Beleuchtungsstärke, Gleichförmigkeit und Blendfreiheit. Dies 

geschieht abhängig vom jeweiligen Straßentyp und hat das Ziel, 

den Autofahrern und Fußgängern ein Maximum an visueller Sicherheit 

zu bieten. Diese Anforderungen sind auch der Grund dafür, 

dass leistungsfähige Leuchtmittel wie etwa Hochdruck-Entladungslampen 

(HID High Intensity Discharge) und LEDs verwendet 

werden. 

Die Lösungen, die ST für elektronische HID-Vorschaltgeräte anbietet, 

sind Garant für eine lange Lampen-Lebensdauer, einen längeren 

Erhalt der Lichtstärke und einen niedrigeren Energieverbrauch. 

Die Palette der angebotenen Lösungen ist breit und reicht von elektronischen 

Vorschaltgeräten für Hochleistungs-Lampen (150 W und 

250 W) bis hin zu modernen Lösungen für Anwendungen niedriger 

bis mittlerer Leistung (70 W und 35 W). Ein umfangreiches Lösungs-Portfolio 

speziell für Outdoor-Anwendungen bietet ST den 

Ingenieuren auch im Bereich der LED-Straßenleuchten an. Für isolierte 

und nichtisolierte Anwendungen können einzelne oder mehrere 

LED-Strings angesteuert werden, so dass unterschiedliche Leistungen 

realisiert werden können (von 60 W bis 130 W). 

Die meisten dieser Lampentreiber-Lösungen für HID- und 

LED-Leuchtmittel basieren auf einem digitalen Konzept. Ein 8- 

oder 32-Bit-Mikrocontroller übernimmt hier alle Funktionen zum 

Ansteuern der Lampe und verwaltet darüber hinaus auch die Daten, 

die zur Implementierung eines intelligenten Straßenbeleuchtungs-Netzwerks 

benötigt werden. 

Kommunikation 

Im Zuge der Betrachtung der wichtigsten Funktionsabschnitte eines 

intelligenten Straßenbeleuchtungs-Systems soll als nächstens 

das Thema Kommunikation ins Visier genommen werden. 

Die Verwaltung vernetzter Straßenbeleuchtungs-Systeme kann 

mit leitungsgebundener oder drahtloser Netzwerktechnik erfolgen 

und sich einer Vielzahl unterschiedlicher Kommunikations-Standards 

bedienen. Für die leitungsgebundene Vernetzung bietet sich 

ein digitales Steuerungs- und Überwachungskonzept auf Basis der 

Powerline-Kommunikation an. Die Produktpalette von ST beginnt 

mit Powerline-Transceivern wie dem ST7540 und reicht bis zur 

neuesten SoC-Generation für die Powerline-Vernetzung (ST7570, 

ST7580, ST7590), die Unterstützung für verschiedene Modulationsverfahren 

wie etwa B-FSK, S-FSK, B-PSK, Q-PSK und 8-PSK 

bietet. Für die drahtlose Vernetzung wiederum kann die Zigbee- 

Technologie zum Aufbau sicherer und zuverlässiger Netze benutzt 

werden. Die Produkte, die ST hierfür im Programm hat, entstammen 

der Serie STM32W108, die das Spektrum der STM32-Familie 

auf den Bereich der drahtlosen Konnektivität ausdehnt. 

Die Kommunikation selbst ist in beiden Fällen bidirektionaler 

Natur, so dass Daten und Befehle in beiden Richtungen zwischen 

der Steuerzentrale und den einzelnen Leuchten übermittelt werden 

können. 

Je nach der Tageszeit, dem Straßenzustand und den witterungsbedingten 

Lichtverhältnissen können an die einzelnen Straßenleuchten 

sowohl Ein- und Aus-Befehle als auch eine Information 

über den einzustellenden Dimmungsgrad geschickt werden. Im 

Gegenzug lassen sich von den einzelnen Leuchten Statusmeldungen, 

Informationen über den Energieverbrauch der Leuchte selbst 


LED 

Bild: STMicroelectronics 

Schema eines intelligenten Straßenbeleuchtungs-Systems. 

und des Treibers sowie die Neigung des Mastes erfassen und an 

eine Zentrale übertragen. 

Als letztes Element eines intelligenten Straßenbeleuchtungs- 

Systems bleibt das so genannte Smart Sensing zu erwähnen. Zum 

Beispiel lässt sich die Neigung beziehungsweise das Umfallen des 

Lampenmastes mit einem MEMS-Sensor in Echtzeit erfassen. Eigens 

für diesen Zweck vorgesehen ist der Baustein des Typs LIS- 

331DLH, ein extrem wenig Strom verbrauchender, linearer Nano- 

Beschleunigungsaufnehmer mit drei Achsen und hoher Leistungsfähigkeit. 

Zu den Vorteilen, die ein solcher intelligenter Sensor mit 

sich bringt, gehören die Verbesserung der Verkehrssicherheit und 

die geringeren Wartungskosten, da die Wartungsintervalle besser 

geplant werden können. 

Das Netzwerkprotokoll PLM 

In einer Straßenbeleuchtungs-Applikation besteht das Netzwerk 

aus einer Vielzahl von Powerline-Modems – so genannten Knoten. 

Diese befinden sich in den Masten, an denen wiederum die Strahler 

mitsamt den zugehörigen Stromversorgungen montiert sind. 

Einer dieser Knoten, der als Datenkonzentrator dient, befindet 

sich in der Regel im Schaltkasten, von dem aus der Strom an eine 

bestimmte Knotengruppe verteilt wird. 

Beim Einsatz in einem Dreiphasen-Netz kann jedes Betriebsgerät 

an bis zu drei verschiedene Phasen angeschlossen werden. 

Sämtliche Knoten und der Konzentrator sind auf diese Weise an 

eine gemeinsame Versorgungsleitung angeschlossen, die zugleich 

als physisches Datenübertragungs-Medium dient. Der Konzentrator 

wiederum wird aus der Ferne mithilfe eines GPRS-Modems 

durch ein Remote-Service-Center (RSC) gesteuert, in dem alle Informationen 

über die einzelnen Leuchten (Stromverbrauch, Status, 

Störungen und so weiter) und über die Schaltkästen (beispielsweise 

Umgebungstemperatur und Zustand der Sicherungsautomaten) 

zusammenlaufen und in einer ausgelagerten Datenbank gespeichert 

werden. Ein Web-Server mit einer speziellen Schnittstelle 

ermöglicht dem RSC die Analyse der Daten und die Ausführung 

verschiedener Aktionen wie zum Beispiel Ein‐ und Ausschalten, 

Dimmen (auch manuell) und Ändern des internen Zeittakts der 

Modems. 

Das Netzwerk besitzt auf der logischen Ebene eine Master-Slave- 

Struktur, in welcher der Datenkonzentrator die Rolle des Masters 

übernimmt, während die einzelnen Knoten als Slaves fungieren. 

Tatsächlich kann jede Einheit eine Kommunikation initiieren und 

damit zum Master werden, während sie im Target-Modus dank ihrer 

eindeutigen ID-Adresse zum Slave wird. 

Jeder Knoten verfügt über die eingebaute 

Fähigkeit zum Einsatz als Daten-Repeater, 

ohne dass dies speziell programmiert werden 

müsste. Dies verbessert die Zuverlässigkeit 

des Netzwerks und erhöht die Wahrscheinlichkeit, 

dass Informationen eines 

Masters den jeweiligen Slave auch dann erreichen, 

wenn im Netzwerk schwierige 

Übertragungsbedingungen herrschen. Die 

Koexistenz von mehr als einem Master und 

mehreren Repeatern macht allerdings ein 

Datenkollisions-Management zwingend erforderlich. 

Sobald mehr als eine Einheit die 

Berechtigung zum Initiieren einer Kommunikation 

hat, kann es passieren, dass zwei 

Einheiten gleichzeitig zu senden beginnen. 

Dieser so genannte Konkurrenzbetrieb wirkt 

sich nachteilig auf die Gesamt-Performance aus. Zu den am weitesten 

verbreiteten Gegenmaßnahmen gehört die CSMA/CD- 

Technik (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection). 

Diese kommt zum Einsatz, wenn eine Hardware-Einheit die Fähigkeit 

besitzt, Kollisionen während der Datenübertragung zu erkennen. 

Alternativ gibt es das CSMA/CA-Verfahren (/CA für Collision 

Avoidance), auf das immer dann zurückgegriffen wird, wenn 

die Hardware keine Möglichkeit hat, Kollisionen zu erkennen. 

Konfliktvermeidungs-Mechanismus 

Der realisierte Konfliktvermeidungs-Mechanismus nutzt die Backoff-Zeit 

und mit „Band in Use" (BU) ein Hardware-Feature des 

PLM, das der Vermeidung von Übertragungskonflikten dient. Vor 

dem Beginn jeder Kommunikation wartet jede Einheit, bis das eigene 

BU-Flag ein freies Band anzeigt. Sobald das Band frei ist, wird 

eine zufällige Backoff-Zeit berechnet. Ist das Band nach deren Verstreichen 

immer noch frei, wird die Übertragung gestartet. Anderenfalls 

beginnt der Zyklus (Warten auf BU und Berechnen einer 

neuen Backoff-Zeit) wieder von vorn. 

Der Datenaustausch zwischen den Knoten an einer Netzleitung 

nutzt auch den Data Frame Acknowledgement-Mechanismus, der 

den Master informiert, wenn ein gesendetes Paket dem Adressaten 

korrekt zugestellt wurde. Nach dem Senden eines Frames an das 

Zielgerät wird auf das Eintreffen des Bestätigungs-Frames gewartet 

(eine Ausnahme hiervon bilden nur jene Frames, die vom Master 

nach dem Broadcast-Verfahren gesendet werden). 

Das Repeater-Verfahren erhöht die Zustellwahrscheinlichkeit, 

wenn ein Daten-Frame an einen fernen Adressaten gerichtet oder 

das Störungsaufkommen im Netz hoch ist. Dieses Verfahren nutzt 

die Tatsache, dass die Knoten mit derselben Leitung verbunden 

sind, das Netzwerk fortlaufend abhören und alle übertragenen Daten 

registrieren. Am adressierten Gerät und an der Abfolge aus 

Daten-Frame und Bestätigung kann jeder Knoten erkennen, ob 

ein registrierter Frame wiederholt, gelöscht oder verarbeitet werden 

muss. In den Daten-Frames sind Identifikationstechnik 

(Frame ID) und FEC-Redundanz (Forward Error Correction) implementiert, 

um zyklische Wiederholungen oder Datenverluste zu 

vermeiden, die eine Zunahme des Datenverkehrs bewirken. 

Der Teil 2 wird sich mit Firmware-Code und grafischer Benutzeroberfläche, 

Boards für Straßenbeleuchtungen, PLM-Knoten als 

Dongle sowie dem HID-Vorschaltgerät beschäftigen. (jj) n 

Die Autoren: Antonio Bruno, Fabrizio Di Franco, Gaetano Rasconà und 

Claudio Ruggieri sind Mitarbeiter von STMicroelectronics. 



LED 

Buck/Boost-Treiber 

Power-LEDs aus Batterien gespeist 

Recom Electronic 

Buck/Boost-Treiber wie die RBD-12-Serie eignen sich sehr gut für batteriebetriebene 

oder solar gespeiste Anwendungen. 

Recom Electronic hat mit der neuen RBD-12-Familie eine Reihe 

von Buck/Boost-Treibern entwickelt, die LEDs im Leistungsbereich 

von 3 bis 20 Watt versorgen. Die bisher verfügbaren LED- 

Treiber benötigen entweder eine um rund 2 V höhere Eingangsspannung 

als zur Versorgung der LED-Kette erforderlich (Buck) 

oder sie wandeln eine niedrigere Eingangsspannung auf den benötigten 

höheren Wert (Boost). Recom hat mit der RBD-12-Familie 

nun eine Reihe von Buck/Boost-Treibern entwickelt, die beides 

können. 

Im Leistungsbereich von 3 bis 20 Watt versorgt diese Serie LEDs. 

Spannungen von 8 bis 36 V am Eingang werden in Konstantströme 

von 350 oder 500 mA gewandelt. Die Ausgangsspannung beträgt 

bis zu 40 V und liegt im Boost-Betrieb maximal um den Faktor 

zwei (500 mA) beziehungsweise den Faktor drei (350 mA) über 

der verfügbaren Eingangsspannung oder im Buck-Betrieb nahezu 

beliebig darunter. 

Die Buck/Boost-Module sind digital (PWM + Remote On/Off) 

und analog dimmbar und können in einem Temperaturbereich 

von -40 bis +75 °C eingesetzt werden. Bei Abmessungen von 32,6 x 

16,6 x 11,1 mm 3 (L x B x H) beträgt ihr Gewicht lediglich 13 

Gramm. Je nach Anwendung können die Treiber wahlweise bedrahtet 

oder mit Standard-Pins für die Platinenbestückung geliefert 

werden. Buck/Boost-Treiber wie die RBD-12-Serie eignen sich 

sehr gut für batteriebetriebene oder auch für solar-gespeiste Anwendungen 

im Transport- und Verkehrswesen sowie für den Einsatz 

in der Marine- und Luftfahrtbeleuchtung. Sie sind überall dort 

von Vorteil, wo eine universelle, langlebige LED-Versorgung gewährleistet 

sein muss – zum Beispiel bei Wohnmobilen, E-Autos, 

Straßenleuchten, Verkehrszeichen, Sicherheitseinrichtungen und 

ähnlichen Applikationen. Sie entsprechen Sicherheitsstandards 

wie EN/UL60950-1 und haben eine Gewährleistungsdauer von 

fünf Jahren. (ah) 

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Ihre Metering-Daten können 

mit Panasonic-Modulen in 

jedem Netz Sprünge machen! 

Die pin-kompatiblen ISM-Band-Funk module 

von Panasonic bieten Ihnen Lösungen 

für jede Wireless-Technik bei Metering- 

Produkten. 

Panasonic und MSC ermöglichen mit den Wireless- 

Produkten eine ungewöhnlich hohe Flexibilität im 

Bereich Metering-Anwendungen. Da die Module 

pin-kompatibel sind, können Sie mit einer Produktfamilie 

in Ihrem Smart Meter alle weltweit geforderten 

Standards und auch proprietäre Protokolle abdecken. 

■ Frequenzbereich 868 / 915 MHz und 2,4 GHz 

■ Software Stacks für Wireless M-Bus, ZigBee und 

Synapse SNAP 

■ Exzellente Funkreichweite bei einer Ausgangsleistung 

von +3,5 bis +18 dbm 

■ niedriger Stromverbrauch 

■ Kompakte Modulgröße 29 x 19 x 2,9 mm inkl. Antenne 

■ Flexible Antennenvarianten möglich (integriert, 

Pad, U-FL) 

Die Spezialisten des MSC RF-Teams beraten Sie gerne. 

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MSC Vertriebs GmbH 

Tel. +49 211 92593-16 · radio-frequency@msc-ge.com 

www. msc-ge.com

LED 

LEDs – Messen, 

Analysieren und 

Bewerten 

Testhaus unterstützt 

bei der Qualitätssicherung 

Mit einem breiten Spektrum an Dienstleistungen und 

einem erfahrenen Team bietet Rood Microtec umfassende 

Unterstützung für Entwickler und Nutzer von LED-Leuchten, 

um eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit vor der 

LED-Komponente über die Retrofit-Lampe bis zur Straßenleuchte 

zu gewährleisten. Autor: Gottfried Schmitt 

Die Innovationsgeschwindigkeit von LEDs ist noch immer 

enorm. Unterstützt durch internationale Regelungen im Zuge 

des Klimawandels verdrängen sie klassische Lichtquellen in 

unterschiedlichsten Anwendungen. Entscheidende Vorteile 

sind geringer Energieverbrauch und hohe Lebensdauer, aber auch die 

geringe Größe und die breite Auswahl an Farben und Leistungen, die 

dem Anwender eine hohe Flexibilität im Design gestatten. 

Neben den optischen und elektrischen Parametern sind gerade auch 

die thermischen Eigenschaften einer LED-Beleuchtung zu kontrollieren, 

da Leistung und Farbe sowie die Lebensdauer von LEDs stark von 

der Temperatur abhängen. Da die Verpackung der LEDs in aller Regel 

aus diversen Kunststoffen aufgebaut ist, muss man der geringen mechanischen 

Stabilität und der Empfindlichkeit gegen Schadstoffe aus 

der Umgebung Rechnung tragen. 

Bereits bei der Auswahl der LED sind alle diese Aspekte gründlich 

zu bewerten, um spätere Fehler zu vermeiden. Da in der Regel die Datenblätter 

des Herstellers nicht alle notwendigen Informationen für die 

spezifizierten Einsatzbedingungen liefern, sind zusätzliche Messungen 

und Untersuchungen notwendig. 

Bild: focus finder - Fotolia.com 

Charakterisierung von LEDs 

Das fängt mit der Charakterisierung der LED als Komponente an. Da 

Farbe und abgestrahlte optische Leistung letztlich von der Sperrschichttemperatur 

T j 

der LED abhängen, ist es wichtig, diese Parameter als 

Funktion der Sperrschichttemperatur T j 

zu kennen. T j 

wird indirekt über 

die Messung des thermischen Widerstands der LED-Komponente berechnet. 

In der LED-Leuchte ist zusätzlich der thermische Widerstand 

zwischen LED-Lötpunkt und Umgebung zu bestimmen, um daraus T j 

in 

der Applikation zu ermitteln. 

In einem flexiblen und halbautomatischen Messaufbau werden alle 

wesentlichen opto-elektrischen LED-Parameter nach gültigen Standards 

über einen weiten Temperaturbereich von -40 bis 100 °C bei verschiedenen 

Nominalströmen bis über 1000 mA vermessen. Ein für die 

optischen Messungen sehr gut geeigneter Spektralradiometer, verschiedene 

Stromquellen für DC-, Puls- und AC-Betrieb, sowie eine 

Ulbricht-Kugel sind im Messaufbau integriert. Die zentrale Einheit ist 

die LED-Halterung (Bild 1), die eine gute aktive Temperaturkontrolle 



LED 


Unabhängiges Testhaus 

Der Umstieg auf LEDs stellt neue und anspruchsvolle Herausforderungen 

an die Hersteller, die LEDs in ihren Produkten nutzen, und 

auch deren Kunden. So unterscheiden sich LED-Leuchten stark von 

klassischen Beleuchtungssystemen, wenn es gilt, die Performance, 

Qualität und Langzeitzuverlässigkeit sicherzustellen. Nicht jeder Hersteller 

verfügt über die Instrumente, um alle Aspekte im Detail abzudecken. 

Hier kann ein unabhängiges Testhaus ergänzende Unterstützung 

leisten. 


504ei0912 

Bilder: Rood Microtec 

Bild 1: Prototyp der LED-Halterung für den 

Messaufbau. 

Bild 2: Abheben von Bonddraht. 

Bild 3: ESD-Schaden des LED-Dies. 


LED 

bei ausreichender Wärmeabfuhr sicherstellt und eine Vielzahl unterschiedlicher 

LED-Typen aufnehmen kann. Neben Leistungsund 

Farbparametern können auch Abstrahlcharakteristik und UI- 

Kennlinie in Vor- und Rückwärtsrichtung gemessen werden. 

Untersuchungen an LED-Leuchten 

Eine Reihe von gesetzlichen Vorgaben speziell im Hinblick auf die 

Produktsicherheit, wie Niederspannungsrichtlinie, photobiologische 

Sicherheit oder EMV müssen erfüllt sein, bevor ein Produkt 

in den Markt eingeführt werden kann. Die Einhaltung dieser Vorschriften 

garantiert jedoch nicht die ausreichende Qualität und 

Zuverlässigkeit der Produkte. Daher empfehlen sich ergänzende 

Untersuchungen der optischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften 

der LED-Leuchte. 

Photogoniometer, Ulbricht-Kugel und Spektralradiometer dienen 

der Bestimmung aller wesentlichen optischen Parameter, wie 

beispielsweise gesamter Lichtstrom, Abstrahlcharakteristik, maximale 

Lichtstärke und Farbe. Diese Messungen werden nach Standard 

bei 25 °C und in der für die Applikation vorgesehenen Lage 

durchgeführt, wobei ausreichende thermische Stabilisierung sicherzustellen 

ist. 

Über Messung der elektrischen Leistung gewinnt man den speziell 

in der Allgemeinbeleuchtung wichtigen Wirkungsgrad Lumen/Watt. 

Im Hinblick auf Zuverlässigkeit sind weitere elektrische 

Messungen von Peak- und Transientenverhalten der Treiberschaltung 

als auch Strom-Spannungsmessungen an der LED-Komponente 

sinnvoll, um eine zu hohe elektrische Belastung der LEDs 

feststellen zu können. 

Dass die Temperatur ein ganz entscheidender Parameter bei LED- 

Leuchten ist, ist allgemein bekannt. Dennoch findet man häufig Produkte, 

bei denen das thermische Management nicht befriedigend 

gelöst ist. Daher sind Aufnahmen mit der Wärmebildkamera oder 

direkte Temperaturmessungen am Gehäuse und an kritischen Punkten 

im Innern sehr hilfreich bei der Bewertung. Röntgenaufnahmen 

können Schwachstellen in der Aufbau- und Verbindungstechnik bezüglich 

thermischer Ankopplung entdecken. 

In manchen Anwendungen sind die LEDs Einflüssen von Schadstoffen 

ausgesetzt, ob vom System selbst oder aus der Umgebung, 

wie hohe Luftfeuchte und gasförmige chemische Stoffe. So können 

verwendete Kunststoffe ausgasen, Gummidichtungen geben 

Schwefel frei. All dies kann zu Korrosionseffekten in der LED führen. 

Wenn diese Exposition durch Schadstoffe nicht vermieden 

werden kann, muss die Eignung der LEDs in speziellen Tests nachgewiesen 

werden. Untersuchungsergebnisse vom Hersteller sind 

häufig nicht ausreichend. 

In der Summe sind die beschriebenen Untersuchungen gut geeignet, 

Performance und Qualität einer LED-Leuchte zu beurteilen. 

Über die zu erwartende Lebensdauer, die bei LEDs im wesentlichen 

durch eine kontinuierliche Abnahme der abgestrahlten 

Leistung bestimmt wird, lassen sich aber nur zuverlässige Aussagen 

machen, wenn ein Lebensdauertest durchgeführt wird. 

LED-Lebensdauertest 

Das heute verbreitet angewendete Verfahren für Lebensdauertests 

folgt dem Standard IES LM-80-08. Der Test sollte bei drei Temperaturen 

über mindestens 6000 Stunden durchgeführt werden, wobei 

10.000 Stunden empfohlen werden. Zwischenmessungen der 

optischen Leistung erfolgen im Abstand von 1000 Stunden. Die 

mittlere Lebensdauer wird nach IES TM-21-11 gewonnen, wobei 

die Mittelwerte der gemessenen Daten in der Zeit extrapoliert werden. 

Um zu große Fehler zu vermeiden, wird die Extrapolation auf 

Bild 4: Korrosion 

durch Eindringen 

von Schadgasen. 

den Faktor 6 in der Zeit begrenzt. Die lange Testdauer ist natürlich 

nicht nur im Hinblick auf die Kosten, sondern auch wegen des hohen 

Innovationstempos ein Problem. Bisher konnte man sich jedoch 

noch auf kein Verfahren einigen, den Lebensdauertest zu 

beschleunigen. 

Erschwerend kommt hinzu, dass verschiedene Mechanismen 

die Alterung beeinflussen. So sind besonders in der Anfangsphase 

vom Gehäuse abhängige Faktoren dominierend, die auch zu einer 

Zunahme der Leistung führen können, und sich erst nach einigen 

100 Stunden stabilisieren. Diese Phase wird bei der Extrapolation 

ignoriert. Andererseits findet man bei realen Tests auch Fälle, bei 

denen Alterungsmechanismen erst nach 6000 Stunden einsetzen. 

In diesen Fällen würde ein Test bis 6000 Stunden andere, eventuell 

größere Lebensdauern ergeben als ein längerer Test. 

Trotz dieser Unsicherheiten sind Lebensdauertests unumgänglich, 

da sich das Alterungsverhalten von Systemen nicht zuverlässig 

genug aus der Alterung der einzelnen Elemente ableiten lässt. 

Fehler im Feld 

LEDs können sehr zuverlässige Bauelemente sein und eine hohe 

Lebensdauer erreichen. So werden von namhaften Herstellern 

Ausfallraten deutlich geringer als die üblicherweise geforderten 10 

ppm berichtet. In Tests an LED-Komponenten sind Lebensdauern 

weit über 50.000 Stunden zu erreichen, zumindest wenn die Sperrschichttemperaturen 

signifikant unterhalb des zulässigen Grenzwertes 

gehalten werden. 

Dennoch werden nicht selten Ausfälle von LED-Leuchten im Feld 

gefunden, die durch Fehler der LED verursacht sind. Eine umfassende 

Fehleranalyse ist notwendig, um die Ursachen und Fehlermechanismen 

zu ermitteln. Erst die genaue Analyse gibt Hinweise, das 

Produkt zu verbessern und zukünftige Fehler zu vermeiden. 

In zahlreichen Fehleranalysen an LEDs wurde ein breites Spektrum 

von Fehlermechanismen gefunden. Häufige Fehler sind Ablösungen 

der Bonddraht- oder Die-Bond-Verbindung durch thermomechanischen 

Stress (Bild 2), ESD-Schädigung des LED-Chips (Bild 

3) oder Korrosion durch Eindringen von Schadgasen (Bild 4). 

Verschiedene nichtzerstörende und zerstörende Methoden der 

Fehleranalyse sind verfügbar, von der visuellen Inspektion, Röntgen, 

elektro-optischen Messungen bis zum Öffnen und Querschleifen 

der LED, und letztlich Untersuchungen auf Chipebene. 

Das Know-how ist an vielen Beispielen aus ganz unterschiedlichen 

Anwendungsfeldern geschult. (jj) 

n 

Der Autor: Gottfried Schmitt, Qualification Optical Components, Rood 

Microtec Stuttgart GmbH. 



LED 

LED-Netzteil 

Für dekoratives Licht im Innenbereich 

Bild: M+R Multitronik 

Die Konstantstrom-Netzteile im Bereich 25 und 35 Watt speziell 

für Projekte des dekorativen Lichtes im Innenbereich. 

Mit der preiswerten APV/APC-25/35- 

Serie baut Mean Well (Vertrieb: M+R 

Multitronik) das Lieferprogramm der 

Konstantspannungs- (APV) und der 

Konstantstrom-Netzteile im Bereich 25 

und 35 Watt speziell für Projekte des dekorativen 

Lichtes im Innenbereich weiter 

aus. Bei dieser Serie verzichtet der Hersteller, 

wie auch schon bei der APV/ 

APC-12/16-Series (12/16 Watt), bewusst 

auf eine PFC-Integration 

und setzt das vorhandene 

Designkonzept und die 

Verwendung eines kompakten 

Plastik-Gehäuses der 

Brandschutzklasse 94 V-0 

fort, um dem Designer ein 

kostengünstiges aber sicheres 

Betriebsgerät zu bieten. 

Auch die APV/APC-25/35- 

Serie lässt sich durch den 

Universaleingang 90...264 V 

AC weltweit einsetzen und 

kommt bei Umgebungstemperaturen 

von -30 bis +70 °C 

lediglich mit Konvektionskühlung aus. 

Durch die Hochschaltfrequenz-Topologie 

wird ein Wirkungsgrad von bis zu 84 

Prozent erreicht. Lediglich die 35-Watt- 

Version ist halbvergossen und lässt sich 

somit auch bei widrigen Einsatzbedingungen 

wie zum Beispiel bei Feuchtigkeit 

oder hohem Staubaufkommen betreiben. 

Die integrierten Schutzfunktionen gegen 

Kurzschluss, Überlast und Überspannung 

halten außerdem bis zu 300 V AC 

Überspannung/Stoßspannung im Eingang 

für maximal fünf Sekunden stand. 

Weiterhin sind diese Geräte mit einem 

doppelt 

isolierten Zweidrahteingang ohne Erdung 

(Class II) ausgestattet. 

Die wichtigsten Merkmale der APC/APV- 

25/35 in Kürze: 

■■ 

Universeller 90...264 V AC-Eingang. 

■■ 

Konstantspannungsdesign für 

APV- und Konstant-Stromdesign für 

APC-Serie. 

■■ 

Kunststoffgehäuse mit 

Brandschutzlevel 94 V-0. 

■■ 

Hoher Wirkungsgrad von 84 Prozent 

■■ 

Konvektionskühlung. 

■■ 

Diverse Schutzfunktionen 

■■ 

Abmessungen (LxBxH): 

84 x 57 x 29,5 mm 3 . 

■■ 

Zwei Jahre Herstellergarantie. (ah) 

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n 

691ei0912 

Wärmemanagement von Kunze 

LED professional Symposium + Expo 2012 

Bild: Kunze Folien 

Die LED-Technologie wird mittlerweile 

in allen Applikationen der Lichttechnik 

eingesetzt und hat einen großen Einfluss 

auf neue Beleuchtungslösungen – von der 

Lichterzeugung über optische Systeme bis 

hin zur Lichtmessung. Bereits im Jahr 

2011 war das LED professional Symposium 

+ Expo mit über 50 Ausstellern, über 

700 Besuchern, interessanten Vorträgen 

und einem Workshop ein großer Erfolg. 

Vom 25. bis 27. September 2012 findet zum zweiten Mal das LED professional Symposium + Expo statt. 

Vom 25. bis 27. September 2012 treffen 

sich nun zum zweiten Mal internationale 

Spezialisten aus Industrie und Forschung 

im Festspielhaus Bregenz (Österreich), 

um die neuesten Entwicklungen in der 

LED-Technik zu diskutieren. Auch Kunze 

Folien wird wieder als Komplettanbieter 

für anspruchsvolles Wärmemanagement 

für LEDs durch integrierten Einsatz von 

Wärmeleitfolien, Kühlkörpern und Powerclip-Befestigungsklammern 

in der 

Werkstattbühne, Stand Nr. A17 vertreten 

sein. Der Spezialist für Heatmanagement- 

Lösungen unterstützt seit 2011den R&D- 

Bereich des LED-Herstellers Citizen Electronics 

mit seinem Technik-Know-how 

und seinem Branchenwissen im Bereich 

Entwärmung von LED-Applikationen. 

Denn LEDs benötigen eine ausgeklügelte 

Wärmeableitung, damit die optimale Leistung 

über die gesamte Lebensdauer gewährleistet 

ist. (ah) 

n 

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692ei0912 


LED 

Energiekreislauf zu Ende gedacht 

Rusol koppelt Energiegewinnung mit Energieeffizienz 

Umweltfreundliches Energieverhalten erschöpft sich nicht im Wechselrichter. Grund genug für das Photovoltaik- 

Unternehmen Rusol, sein erfolgreiches PV-Geschäftskonzept in den LED-Lighting-Bereich zu übernehmen. Mit 

klarem Focus auf High-End-Produkte will sich Rusol einen hohen Bekanntheitsgrad sichern und am umkämpften 

LED-Markt behaupten. 

Autorin: Heike Bubeck 

Beim Vertrieb von High-End-Produkten setzt die Rutronik-Tochtergesellschaft 

Rusol auf die Zusammenarbeit 

mit führenden deutschen und europäischen LED-Herstellern. 

Damit trägt Rusol nicht nur dem Unternehmenseigenen 

hohen Qualitätsanspruch Rechnung, sondern auch der 

gegenüber dem asiatischen Markt einfacheren Kommunikation 

und kürzeren Lieferzeiten. Oft stehen die Lieferanten bereits in 

langjähriger gewachsener Geschäftsbeziehung zu Rutronik, was 

eine attraktive Preisgestaltung ermöglicht und ein enges, stabiles 

Vertrauensverhältnis bedeutet. Ralf Maier, Vertriebsleiter bei Rusol, 

erklärt: „Man muss sich das als eine Art Dreiecksbeziehung 

vorstellen: Beispielsweise treibt Rutronik so manche Neuentwicklung 

von LED-Leuchten mit an, da die Hersteller ihre Bauteile und 

Design-In-Leistungen bei Rutronik, einem europaweit führenden 

Distributor von elektronischen Bauteilen, beziehen. Rusol wiederum 

ist Kunde dieser Hersteller und einer der Ersten, der die Neuheit 

in sein Programm aufnimmt. Wir profitieren untereinander 

nicht nur von unseren Produkten, sondern ganz massiv auch durch 

Bilder: Rusol 



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den permanenten Wissenstransfer." Dies 

generiert vertiefte Produktkenntnis, welches 

die Lichtexperten von Rusol zusammen 

mit ausgeprägtem technischen Knowhow 

und ihrer langjährigen Erfahrung in 

die oft komplexen LED-Projekte mit einbringen, 

und ermöglicht eine passgenaue 

und individuelle Beratung. Synergien nach 

außen und im eigenen Unternehmen, Offenheit 

gegenüber neuen Technologien 

und ein interessantes Vertriebskonzept begründen 

die Vorreiterrolle von Rusol im 

Markt. Gelebte Effizienz und Vernetzung 

auf vielen Ebenen beweist Rusol nicht nur 

beim Multisensesystem illumotion, einer 

Kombination aus bewegten Bildern, hochauflösenden 

Displays und brillanter Mehrkanal-Audio-Technik, 

für das Rutronik die 

Hardware (unter anderem Displays) und 

Engineering-Leistung bereitstellt und Rusol 

LED-Leuchten für die Farb- und Lichteffekte 

und Beratungskompetenz bei der 

LED-Beleuchtung beisteuert (Bild 1). Auch 

der Touchscreen-LCD-Monitor von Sharp, 

ein völlig neuartiges Präsentationstool, auf 

dem sich vorab eingespeiste Dokumente 

oder Bilder direkt am Bildschirm per Stift 

oder mit dem Finger verändern lassen, ist 

dafür ein gutes Beispiel. 

Umfassender Service 

Auch im LED-Lighting-Bereich erhalten 

Kunden nach dem Motto „Alles aus einer 

Hand" perfekt aufeinander abgestimmte 

Gesamtlösungen sowie technische und 

kommerzielle Beratung und Services, und 

damit letztlich erheblich vereinfachte Geschäftsprozesse. 

Rusol unterstützt seine 

Kunden umfassend und kompetent bei der 

Umrüstung auf die LED-Technologie sowie 

bei LED-Neuinstallationen – von der Planung, 

über die Umsetzung bis hin zur Unterstützung 

bei Verordnungen. Zu allen 

Produkten erstellen die erfahrenen Rusol- 

Experten aus allen Bereichen der Innenund 

Außenbeleuchtung auf Wunsch eine 

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● AC/DC Netzgeräte 

● Akkus und Ladegeräte 

● IT und Industrie 

● Medizin 

Führender Hersteller von innovativen 

Stromversorgungen seit 

mehr als 28 Jahren 

Bild 1 (links): Das Multisensesystem illumotion, 

eine Kombination aus bewegten Bildern, 

hochauflösenden Displays und brillanter 

Mehrkanal-Audio-Technik. 

Bild 2 (oben): Die Leids-Hochregalleuchte Lucid 

power high bay. 


LED-Leuchten 

und -Beleuchtungskonzepte 

Als Chance für eine Neuausrichtung, so hat 

der PV-Distributor Rusol, eine 100-prozentige 

Tochtergesellschaft der Rutronik Elektronische 

Bauelemente GmbH, die Krise auf 

dem Solarmarkt für sich defi niert. Das Gesamtportfolio 

wurde überarbeitet, der Unternehmensbereich 

LED-Lichtlösungen 

breiter aufgestellt. Das Unternehmen aus 

Ispringen bei Pforzheim verbindet eine umweltfreundliche 

Stromerzeugung mit Energie-Effi 

zienz und bietet hochwertige Photovoltaik-Systemlösungen 

Energie-effi ziente 

LED-Leuchten und -Beleuchtungskonzepte. 

Melden Sie sich telefonisch unter 

+49 251 134 96371 um mit unseren 

Vertriebsingenieuren über Ihre Anforderungen 

zu sprechen oder besuchen 

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LED 

Bild 3 (links): Bulled Classic, ein 

trendiger 1:1-Ersatz für 60-W- 

Glühbirnen des Herstellers Ledo 

LED Technologie. 

Bild 4 (unten): Anwendungen von 

Leids Decken- und Regalbeleuchtungen. 

Bild 5: Ralf Maier, Vertriebsleiter 

bei Rusol. 

individuelle Lichtplanung sowie eine Amortisationsrechnung. Vor 

der Umsetzung des Beleuchtungskonzepts haben Rusol Lighting- 

Kunden die Option zu einer vierwöchigen Bemusterungszeit, in der 

sie die favorisierten Produkte vor Ort testen können. Mit Hilfe der 

eigenen multifunktionalen eCommerce-Plattform lightg@te verkürzt 

und optimiert Rusol die Informations- und Bestellabläufe weiter. 

Hier können Interessenten den aktuellen Lagerbestand, Preise 

und weitere Informationen in Echtzeit abfragen und Bestellungen 

aufgeben. 

Breites Angebot und exklusive Highlights 

Im LED-Bereich führt Rusol eine breite Palette von kompletten 

Lichtlösungen etablierter Hersteller für die verschiedensten Einsatzgebiete, 

etwa Büro, Industrie oder Architektur sowie Straßenleuchten 

und ist doch jederzeit bereit auf spezielle Ansprüche zu reagieren 

und sein Portfolio zu erweitern. Retrofits, Austausch-Leuchtmittel 

und Lichtsteuerungssysteme runden das LED-Programm ab. 

Neben den bewährten Leids-Deckenrasterleuchten und -Deckeneinbauleuchten 

setzt Rusol auch bei der Industriebeleuchtung auf 

Leids: Die Hochregalleuchte Lucid power high bay bedeutet eine 

Innovation in der LED-Hallenbeleuchtung (Bild 2). Eine Kombination 

aus optimierten 3-Chip-LEDs und einer hocheffektiven Linsenoptik 

von Jenoptik mit nahezu verlustfreier Lichtbündelung bildet 

die Grundlage der nächsten Generation an LED-Hallenleuchten. Im 

Bereich Innenarchitektur führt Rusol neben LED-Retrofits der Hersteller 

Osram, Leids und Traxon die außergewöhnliche Bulled Compact 

Designer Light (Bulled CDL) des deutschen Herstellers Ledo 

LED Technologie als trendigen 1:1-Ersatz für 60-W-Glühbirnen. 

Die Bulled CDL gibt es in drei Design-Ausführungen: Bulled Classic 

(Bild 3), Bulled Modular und die superleichte Bulled Star speziell für 

filigrane Leuchtmittelanforderungen. Im Außen- und Architekturbereich 

garantieren Osrams und Traxons wasserdichte Leuchte 

Aqualed Dragon eine gleichmäßige und ansprechende Lichtverteilung. 

Sie empfiehlt sich als Akzentbeleuchtung in Gärten und Bädern 

sowie als Orientierungslicht. 

Lineare Strahler in unterschiedlichen Längen mit hoher 

Lichtausbeute, LED-Wallwasher sowie Lichtsteuerungssysteme 

bezieht Rusol vom Frankfurter Unternehmen Traxon. 

Show me! 

Über das gesamte Rusol Lighting-Produktportfolio können sich 

interessierte Beleuchtungsexperten im LED-Showroom am Standort 

Rheinberg auf rund 600 m² im Rahmen einer Ausstellung mit 

unterschiedlichen Themenbereichen informieren. Verschiedene 

Beleuchtungsszenarien erklären Wissenswertes zu Lichtfarben, 

Lichtstärken und konkrete Anwendungen von LED-Produkten. 

Im angrenzenden Shop-Bereich ist das geballte Inhouse-Beleuchtungswissen 

an verschiedenen Lebensbereichen perfekt umgesetzt, 

zum Beispiel bei der Ausleuchtung von realistisch aufgebauten 

Verkaufsräumen für Lebensmittel oder Bekleidung. Ebenso ist vor 

Ort das gesamte Produktportfolio an Büro- und Industriebeleuchtung 

erlebbar. 

Die weiteren Aussichten 

Für die kommenden Jahre ist man bei Rusol gut gerüstet und mit 

einer klaren Zielvorgabe in Sachen Lighting versehen. Ralf Maier 

fasst sie zusammen: „Zunächst wollen wir unseren Bekanntheitsgrad 

noch weiter steigern und unsere Stellung am Markt als Distributor 

und als verlässlicher, kundenorientierter Partner in Sachen 

Licht und Planung festigen. Langfristig streben wir an, uns in diesem 

Bereich als erster Ansprechpartner in den Köpfen zu verankern." 

(jj) 

n 

Die Autorin: Heike Bubeck ist Mitarbeiterin der PR-Agentur Lorenzoni. 



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LED 

Neue Produkte 

Entwicklungsmuster für LED-Glühlampen 

Leuchtendesign mit 170 Lumen pro Watt 

Bild: Cree 

Bild: Osram 

Cree stellt den Prototyp einer 

LED-Glühlampe mit 170 Lumen 

pro Watt (LPW) vor. Beim 

170-LPW-Prototyp wurden alle 

Elemente des gesamten Beleuchtungssystems 

weiterentwickelt, 

angefangen von der LED, der Optik, 

bis hin zum Treiber und dem 

Wärmemanagement. Die zum 

Lötfreie LED-Buchse für Mini-Zenigata-LED 

Für vielfältige Beleuchtungsanwendungen 

Eine zuverlässige Plug-and-Play- 

Komplettlösung bietet die neue 

lötfreie LED-Buchse für die Mini- 

Zenigata-LED von Sharp, die TE 

Connectivity jetzt neu in den 

Markt einführt. Die so genannte 

SMIZ-Buchse wurde speziell für 

die Mini-Zenigata-LED entwickelt. 

Mit der Einführung der 

Buchse erweitert TE Connectivity 

sein breites Portfolio an lötfreien 

LED-Buchsen, die für viele verschiedene 

Beleuchtungsanwendungen 

geeignet sind. Eine mechanische 

und lötfreie elektrische 

Verbindung zur LED bietet diese 

zweiteilige SMIZ-Buchse. Da sie 

LED-Nachrüstmodul 

Historische Straßenleuchten effizient umrüsten 

Mit dem LED-Nachrüstmodul DSL 

(Decorative Street Lighting) von 

Osram lassen sich Leuchten aller 

Hersteller einfach und schnell auf 

LED umrüsten. 

Einsatz kommende SC3-Technologie-Plattform 

basiert auf Crees 

Siliziumkarbid-Technik, die unter 

anderem eine verbesserte LED- 

Chip-Architektur, optimiertes 

Phosphor und ein neues Gehäusedesign 

bietet. Tests des unabhängigen 

Labors OnSpeX haben 

ergeben, dass das 170-LPW-Entwicklungsmuster 

Werte von 1250 

Lumen erreicht und dabei nur 7,3 

W verbraucht. Durch die True- 

White-Technologie wird ein Farbwiedergabeindex 

(CRI) von über 

90 erreicht, was einem angenehmen 

Tageslicht entspricht. 

Bild: TE Connectivity 

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641ei0912 

nicht an Chip-on-Board-LEDs geschweißt 

wird, entsteht eine einheitliche 

und verlässliche Verbindung, 

die ohne spezielle Fertigkeiten 

realisiert werden kann. Die 

Hitze beim Anbringen entfällt, und 

Lötflussmittel spritzt nicht auf die 

Lichtaustrittsfläche. 

infoDIREKT 

642ei0912 

Das in Deutschland entwickelte 

und produzierte DSL reduziert 

den Stromverbrauch einer Leuchte, 

die zuvor mit Quecksilberdampf-Entladungslampen 

ausgestattet 

war, um mindestens 60 

Prozent. Der Umbau kostet im 

Vergleich zur LED-Neuinstallation 

weniger als die Hälfte. Insgesamt 

machen Straßen- und Parkbeleuchtung 

rund 40 Prozent der 

gesamten Stromkosten zahlreicher 

Kommunen aus. 

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Messtechnik 

Bild 1: Prinzip des 

Boundary Scans mit 

den vier zusätzlichen 

Leitungen. 

Boundary Scan anwenderfreundlich 

Praktische Programmierung für Praktiker 

Über fast zwei Jahrzehnte hatte Reinhardt System- und Messelectronic Fremdprodukte im Boundary Scan-Bereich 

in ihre Testsysteme eingebunden, um den entsprechenden Aufgabenstellungen gerecht zu werden. Das 

Unternehmen hat sich entschlossen, eine eigene Lösung für den Boundary Scan-Test zu entwickeln, die viele der 

bisher üblichen kryptischen Programmier- und Anzeigemethoden unterdrückt. Autor: Peter Reinhardt 

Beim Boundary Scan-Verfahren werden über vier Leitungen 

an speziellen ICs, die mit Boundary Scan-Zellen ausgestattet 

sind, Prüfungen für Kurzschlüsse und Unterbrechungen 

durchgeführt. Dieses Verfahren wurde 1990 

durch das IEEE-Konsortium als Standard festgelegt. Nachdem sich 

dieses Testverfahren nur beim Test von rein digitalen Baugruppen 

ohne passive Bauelemente einsetzen lässt, ist der Test natürlich 

eingeschränkt und ist nicht, wie mehrfach gemeldet, in der Lage, 

99,9 % der Fehler abzudecken. Tatsache ist, dass dieses Testverfahren 

keine Testmöglichkeit der eigentlichen Funktion der digitalen 

ICs, vom kleinsten bis zum komplexesten, bietet und somit die 

oben genannte Zahl doch etwas scherzhaft sein dürfte. 

Wie sich aus diesen Anmerkungen erkennen lässt, ist das 

Boundary Scan-Testverfahren ein Segment, das im Rahmen des 

Baugruppentests eine wichtige Aufgabe hat, jedoch keinesfalls als 

allumfassend beschrieben werden kann. Es ist vielmehr ein Mosaikstein 

im Rahmen der verschiedenen Testmethoden zur Abrundung 

der Prüfung und damit zur Verbesserung der Qualität des 

Endproduktes. 

Die ersten Monolithen, welche mit Boundary Scan-Zellen ausgestattet 

wurden, waren Mikroprozessoren und so können wir 

heute bei einem überwiegenden Teil aller Mikroprozessoren 

Boundary Scan-Zellen voraussetzen. Um einen solchen Test erfolgreich 

durchzuführen, ist es von absoluter Notwendigkeit, dass 

der Prüfling und die entsprechenden Schaltkreise für die Architektur 

des Boundary Scan-Tests konstruiert werden. Es ist nicht sehr 

kompliziert, jedoch muss einiges an Grunderfahrung vorliegen, 

um diese Lösung zu entwickeln. Eine leider begrenzte Stückzahl 

unserer klassischen ICs, die im offenen Verkauf beziehbar sind, ist 

bereits mit Boundary Scan-Zellen lieferbar. Sie benötigen jedoch 

die besagten vier weiteren Anschlüsse, um dem Boundary Scan- 

Testkonzept nützlich zu sein. Bei größeren ASICs, die speziell für 

Boundary Scan entwickelt wurden, ist es dann auch notwendig, 

während der Konstruktion entsprechende Zellen an den Ein- und 

Ausgangspins mit einzubinden. Wir alle wissen, dass für eine einigermaßen 

wirtschaftliche Herstellung von ASICs eine Mindeststückzahl 

notwendig ist. Das hat zur Folge, dass Boundary Scan- 

Designs für elektronische Flachbaugruppen dann meistens in 



Bild: Reinhardt System- und Messelectronic 

Stückzahlen von 20.000 oder größer produziert 

werden müssen. Es ist daher zu erwarten, 

dass die Boundary Scan-Methode 

für Stückzahlen unter 20.000 wohl nicht 

sehr interessant sein dürfte. Tatsache ist, 

dass sich in Deutschland etwa 250 Firmen 

mit dem Konzept der Boundary Scan-Methode 

auseinandersetzen und ihre Produkte 

für den Boundary Scan-Test entwickeln. 

Zur Zeit existieren unseres Wissens etwa 

800 bis 1000 Produkte, was natürlich für 

eine Firma wie wir es sind, die den breiten 

Markt adressiert, um alle Möglichkeiten 

des Baugruppentests zu verwirklichen, 

nicht gerade eine berauschende Zahl ist. 

Bild 2: Softwaremonitor zur Fehlerortdarstellung im Boundary 

Scan-Test. 


Eigene Lösung für den Boundary 

Scan-Test 

Wir haben daher über fast zwei Jahrzehnte 

Fremdprodukte im Boundary Scan-Bereich 

in unsere Testsysteme eingebunden, 

um den entsprechenden Aufgabenstellungen 

gerecht zu werden. Die zurzeit weltweit 

üblichen Testmethoden sind extrem kryptisch 

in ihrer Programmierung und genauso 

in der Fehleranzeige und so für viele 

Firmen im mittleren Bereich kaum einsetzbar. 

Nachdem wir aber erkennen müssen, 

dass die Boundary Scan-Methode zur Abrundung 

des Tests von hoch kompakten 

elektronischen Flachbaugruppen kaum zu 

umgehen ist, haben auch wir uns entschlossen, 

eine eigene Lösung für den 

Boundary Scan-Test zu entwickeln, die 

aber nach typischer Reinhardt-Konzeption 

auf der Vorgabe „Praktische Programmierung 

für Praktiker" basiert und die dann 

viele dieser kryptischen Programmier- und 

Anzeigemethoden unterdrückt. Die Fehleranzeige 

erfolgt bei unserem Konzept, 

indem der Prüfling mit seiner Bestückung 

auf dem Bildschirm angezeigt wird und die 

unterbrochenen Leiterbahnen rot gekennzeichnet 

sind beziehungsweise dass Leiterbahnen, 

die Kurzschlüsse miteinander haben, 

rot und blinkend dargestellt werden. 

Das ist eine Fehlerortanzeige, die praxisnah 

und anwenderfreundlich ist, und nicht 

die komplizierte, kryptische Darstellung. 

Auch wir können die Physik nicht betrügen 

und sind so gezwungen, unsere Testmethode 

so zu entwickeln, dass sie auch in 

Verbindung mit Auswertmodulen an den 

Schnittstellen eingesetzt werden kann. 

Nachdem wir bereits Logikkarten im Bereich 

zwischen 3,3 und 5 V mit 96 Kanälen 

im Programm haben und der Prüfadapter 

dafür das Übrige tut, wird eine sehr hohe 

Prüftiefe möglich, zwar keine 99,9 %, mit 

Sicherheit jedoch um die 97 % je nach 

Prüflingsvorbereitung, welche durch den 

Funktionstest und Incircuittest in einem 

Arbeitsgang noch abgerundet wird. 

Programmierung vereinfacht 

Die Programmierung wurde von uns ebenfalls 

revolutioniert: Unter Verwendung der 

vorhandenen Modelle von Schaltkreisen, 

die sich aus dem Internet laden lassen, erstellen 

wir uns eine kleine Bibliothek, erstellen 

mit Hilfe der Verdrahtungsliste 

dann die Verbindungen und durch einen 

automatischen Programmgenerator den 

Boundary Scan-Test, um dann über unsere 

Gerberdatenaufbereitung die Fehler vollgrafisch 

anzuzeigen. Die typischen Programmierzeiten 

liegen im Bereich von 1 bis 

2 Stunden und werden hauptsächlich vollautomatisch 

ausgeführt, so dass Boundary 

Scan-Testprogramme in kurzer und wirtschaftlicher 

Zeit zu erstellen sind. Der eigentliche 

nachfolgende Test erfolgt mit 

Hilfe der grafischen Fehleranzeige, indem 

der Prüfling mit all seinen Leiterbahnen 

zur Verfügung steht, wobei nur die defekten 

angezeigt werden. Auch diese Anzeige 

lässt sich abspeichern 

und kann für die dezentrale 

Instandsetzung beliebig 

oft aufgerufen werden, 

um den tatsächlichen 

Fehlerort optisch 

und mit Hilfe unserer 

Kurzschluss-Finder-Probe 

punktgenau zu isolieren 

und dann zu beseitigen. 

(jj) 

n 

Der Autor: Peter Reinhardt ist 

geschäftsführender 

Gesellschafter der Reinhardt 

System- und Messelectronic 

GmbH in Diessen. 

infoDIREKT 506ei0912 

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Sergej Khackimullin - Fotolia.com 

Universal-Softwarelösung 

Kopplung zwischen 1D- und 3D-Softwaretechnologien 

Die neue Universal-Softwarelösung von Mentor Graphics kombiniert erstmals 1D- und 3D-Strömungs- 

Simulations-Software. Möglich wird dadurch das gemeinsame Arbeiten mit integriertem Quellcode. 

Diese neue Kombination basiert auf der ID-Software Flowmaster, 

die vor kurzem von Mentor Graphics erworben 

wurde und auf der 3D-Concurrent-CFD-Software Flo- 

EFD. Anwender können damit ihren Entwurfsprozess 

weiter beschleunigen und im Vorfeld des Systementwicklungszyklus 

eine genaue Systemanalyse gewährleisten, die auf Strömungsund 

Wärmeübertragungsdaten basiert, welche mit Hilfe von 3D- 

Simulation auf Komponentenebene gewonnen wurden. Hochwertigere, 

wettbewerbsfähigere Produkte lassen sich auf diese Weise 

schneller auf den Markt bringen. 

Bild: Mentor Graphics 

Genaue Systemanalyse im Vorfeld 

Systemingenieure verwenden 1D- und 3D-CFD-Software häufig 

in der Automobil-, Luftfahrt, Öl- und Gasindustrie sowie in der 

Energiewirtschaft. Für den Entwurf komplexer Systeme wäre 3D- 

CFD zwar äußerst präzise, sie kann aber je nach Größe der verwendeten 

Modelle sehr rechenintensiv sein. 1D-CFD hingegen ist 

schneller, erfordert jedoch zur genauen Charakterisierung der 

Komponenten große Datenmengen. Um die 1D-CFD-Systemanalyse 

zu erleichtern, werden Daten benötigt, die die Komponenten 

beschreiben. Bis jetzt war das Verfahren zum Erreichen einer hohen 

Datengenauigkeit aufwendig und basierte auf Annahmen. 

Die eng gekoppelte Universal-1D-3D-CFD-Simulationssoftware 

kann die komplexeren Komponenten eines Systems in 3D charakterisieren 

und diese Komponentenmerkmale zur Simulation in 

1D-System-Level-Modelle integrieren. Das gewährleistet eine höhere 

Genauigkeit für die Komponenten bei gleichzeitiger Minimierung 

der Rechenressourcen und der Ausführungszeit auf Sys- 

Mit der neuen Kombination, basierend auf der ID-Software Flowmaster 

und auf der 3D-Concurrent-CFD-Software FloEFD, können Anwender ihren 

Entwurfsprozess weiter beschleunigen und im Vorfeld des Systementwicklungszyklus 

eine genaue Systemanalyse gewährleisten. 

temebene. In Übereinstimmung mit Mentors Strategie, virtuelle 

Prototypen in einem frühen Stadium und während des Designprozesses 

zu analysieren, bietet diese Technologie Systemingenieuren 

die Möglichkeit, mehr Variablen über ein breiteres Spektrum an 

Designszenarien zu überprüfen und auf diese Weise schnell ein 

optimales System- und Komponentendesign zu definieren. Die 

1D-3D-Produktlinie wird ab der zweiten Hälfte dieses Jahres verfügbar 

sein. (ah) 

n 




Neue Produkte 

32-Bit-Mikrocontroller 

Sicherheit und Effizienz bei der Motorregelung 

23-cm-TFT-LC-Display 

Weite horizontale und vertikale Ablesewinkel 

Mit ihren kompakten Gehäusen 

und ihren robusten Hard- und 

Software-Ökosystemen erleichtern 

die 32-Bit-Mikrocontroller 

die Entwicklung von weißer Ware 

und Industrie-Applikationen. Die 

Mikrocontroller der Piccolo-Serie 

von Texas Instruments machen 

32-Bit-Echtzeitfunktionen für Anwendungen 

wie etwa Hausgeräte, 

industrielle Textilmaschinen oder 

Kompressoren verfügbar, in denen 

die Mehrkosten der 32-Bit- 

Technik früher nicht zu rechtferti- 

Bild: Texas Instruments 

gen gewesen wären. Die Mikrocontroller 

der Reihe C2000 Piccolo 

TMS320F2802x verfügen über 

einen großen Umfang an integrierter 

analoger Hardware, dazu 

gehören ein 12-Bit-A/D-Wandler 

und analoge Komparatoren. Mehrere 

elektronische Bauelemente 

lassen sich somit durch einen 

einzigen Chip ersetzen. Überdies 

verleihen die elektronischen Bauelemente 

den Systemen mehr 

Energieeffizienz und Sicherheit. 

Integrierte Pulsweitenmodulatoren 

dienen der effektiven Leistungswandlung 

und der Motorregelung. 

Akkulade-Funktionen per 

Solartechnik oder über Induktion 

lassen sich ebenso problemlos 

implementieren wie eine aktive 

Leistungsfaktor-Korrektur. 

infoDIREKT 

646ei0912 

Sehr weite horizontale und vertikale 

Ablesewinkel von jeweils 

176 Grad, eine hohe Leuchtdichte 

von 400 cd/m 2 und 1920 x 1080 

Pixel Full-High-Definition (FHD)- 

Auflösung zeichnen das neue, bei 

Gleichmann Electronics verfügbare 

23-cm-TFT-LCD-Modul NL192 

108AC10-01D von NLT Technologies 

aus. Durch die FHD-Auflösung 

wird eine für ein mittelgroßes 

TFT-Farb-LCD aus amorphem 

Silikon (AS) sehr hohe Pixeldichte 

Bild: Gleichmnn Electronics 

von 245 Pixel pro Zoll und ein Pixelpitch 

von 103,5 µm erreicht. 

Die Verwendung der von NLT 

selbst entwickelten Super-Fine- 

TFT-(SFT-)-Technologie verringert 

darüber hinaus Farbabweichungen, 

wie sie bei verändertem Ablesewinkel 

auftreten können. 

Durch die Kombination von hoher 

Auflösung, hoher Pixeldichte und 

weitem Ablesewinkel können Informationen 

wie zum Beispiel mikroskopische 

Muster schnell, präzise 

und ohne Sichtbeschränkung 

aus unterschiedlichen Winkeln im 

Hoch- und Querformat auf dem 

9,0-Zoll-FHD-LCD-Modul angezeigt 

werden. 

infoDIREKT 

643ei0912 

Reduzierter Leistungs- und Platzverbrauch 

P-Kanal-MOSFET mit 4,2 mΩ On-Widerstand 

Mit IP-Cores Komplexität verringern 

Integration von schnellem Ethernet in FPGAs 

Altera gab die Produktionsverfügbarkeit 

seiner IP-Cores für 40- 

und 100-Gbit/s-Ethernet (40 GbE 

beziehungsweise 100 GbE) bekannt. 

Diese Cores eignen sich 

gut für Ethernet-Systeme mit 

sehr hohen Durchsatzraten in 

elektro-optischen Modulen, Chipzu-Chip- 

oder Backplane-Verbindungen. 

Die MAC (Media Access 

Bild: Altera 

Control)- und PCS+PMA (Physical 

Coding Sublayer + Physical Media 

Attachement)-IP-Cores sind 

kompatibel zum Standard IEEE 

802.3ba-2010 und reduzieren die 

Design-Komplexität für Kunden, 

die 40-GbE- oder 100-GbE-Verbindungen 

mit Stratix IV (40 nm)- 

oder Stratix V (28 nm)-FPGAs von 

Altera implementieren. Die Cores 

sind optimiert für die Integration 

mit den Entwicklungskits von Altera 

und der Quartus-II-Software- 

Version 12.0. Mit den neuen IP- 

Funktionen wird der volle Durchsatz 

für 40-GbE/100-GbE-Systeme 

bei hoher Design-Abstraktion 

und -Produktivität für FPGA-Entwickler 

ermöglicht. 

infoDIREKT 

647ei0912 

Fünf besonders verlustarme und 

gleichzeitig auch sehr kleine neue 

P-Kanal-MOSFETs von Renesas 

Electronics hat MSC in ihr Vertriebsprogramm 

aufgenommen. 

Diese Bauteile wurden für den 

Einsatz in Ladekontroll-Schaltern 

für Lithium-Ionen-Sekundärbatterien 

oder für Power-Management- 

Schalter zum Ein- und Ausschalten 

von Netzgeräten optimiert. Sie 

zeichnen sich durch einen gegenüber 

den Vorgängerprodukten um 

bis zu 50 Prozent reduzierten Arbeitswiderstand 

und eine um bis 

zu Faktor drei reduzierte Gehäusegröße 

aus. Der in einem nur 3,3 

Bild: MSC 

x 3,3 mm 2 großen HVSON-Gehäuse 

untergebrachte P-Kanal-MOS- 

FET µPA2812T1L verfügt über einen 

typischen Arbeitswiderstand 

von 4,2 mΩ. Durch den geringen 

On-Widerstand reduziert sich in 

vielen Fällen der Bauteilebedarf. 

Weitere signifikante Platzeinsparungen 

lassen sich durch das im 

Vergleich zum bisher verwendeten, 

dreimal so großen SOP-8-Gehäuse 

wesentlich kompaktere 

Gehäuse erzielen. Das HVSON- 

Gehäuse ist so ausgelegt, dass die 

Verlustwärme aus dem Inneren 

über den offen liegenden Lead- 

Frame an die Leiterplatte abgegeben 

werden kann. Dank dieser 

besonders effizienten Wärmeableitung 

lassen sich beispielsweise 

wesentlich kompaktere Li-Ionen- 

Akkus entwickeln. 

infoDIREKT 

648ei0912 

Wir vertreten: Calogic Hitachi Metals MECO Mersen/Eldre Poseico SSDI. Weitere Info unter: 

www.manz-electronic.de 

MES Manz Electronic Systeme OHG Hauptstraße 16 D-74354 Besigheim Tel +49(0)7143-4031-0 eMail info@manz-electronic.de 


Neue Produkte 

Mikro-USB-Steckverbinder 

Einheitlicher Anschluss für Mobiltelefone 

2012 soll die Mikro-USB-Schnittstelle 

als Universal Charging Solution 

(UCS) in allen neuen Mobiltelefonen 

zum Einsatz kommen. 

W+P Products präsentiert mit den 

Serien 8270 und 826 die passenden 

Mikro-USB 2.0 Typ B-Steckverbinder 

zur Umsetzung der 

standardisierten Anschlüsse. Die 

Serie 8270 umfasst SMT-Mikro- 

USB 2.0 Typ B-Buchsen zum Einbau 

direkt in den Endgeräten, die 

Serie 826 bietet die Steckerseite 

inklusive kompletter Kabelkonfektionierungen, 

auf Kundenwunsch 

in unterschiedlichen Längen. 

Beide Serien verfügen über 

fünf Kontaktpositionen und ga- 

Bild: W+P Products 

rantieren bis zu 10.000 Steckzyklen. 

Ausgestattet mit einem Edelstahl-Abschirmgehäuse 

weisen 

die Mikro-USB-Steckverbinder 

eine hohe mechanische Festigkeit 

auf. Das Kontaktmaterial besteht 

aus einer selektiv vergoldeten 

Kupferlegierung, die Isolierkörper 

bestehen aus thermoplastischem 

Kunststoff gemäß UL94 V-0. Besonders 

interessant sind die äußerst 

geringen Abmessungen der 

SMT-Buchse von 6,00 x 8,80 x 

3,00 (= L x B x H in mm über alles). 

Selbstverständlich kann die 

Mikro-USB-Schnittstelle zusätzlich 

zum Laden der Akkus auch 

noch zum Datenaustausch genutzt 

werden. Neben Mobiltelefonen 

findet sie ihren Einsatz weiterhin 

in PDAs, Pads und im Bereich 

Industrial- und Embedded 

Computing. 

infoDIREKT 

669ei0912 

SiC-Power-MOSFET mit integrierter SiC-SBD 

Weniger Energieverlust in Leistungsumwandlern 

Maschinenterminals für universelle Montage 

Kabelreduzierter Systemaufbau 

Bild: Tci 

Für produktionsnahe Anwendungen 

hat Tci die Maschinenterminals 

der K15-Serie entwickelt. Als 

robuste Mensch-Maschine- 

Schnittstelle dienen sie zum 

Steuern von Verfahrensabläufen, 

zur Erfassung von Betriebsdaten 

oder zur Überwachung der Fertigung 

direkt an der Anlage. Das 

leuchtstarke 15-Zoll-TFT-Touchdisplay 

ist auch unter großen 

DC/DC-Wandler 

Sehr weiter Eingangsspannungsbereich 

Bild: MTM Power 

MTM Power bietet einen DC/DC- 

Wandler an im Half-Brick-Gehäuse 

(Abmessungen: 57,9 mm x 

61,0 mm x 12,7 mm) mit einer 

Leistung von 50 bis zu 75 W. Die 

weiten Eingangsspannungsberei- 

Blickwinkeln gut ablesbar. Für 

unterschiedliche Anforderungen 

sind die Terminals als Strom-sparende 

Panel-PCs, Embedded-Systeme 

oder VGA-Panel-Displays 

verfügbar. Allen gemeinsam ist 

der kabelreduzierte Aufbau ohne 

Lüfter und Festplatte. Je nach 

Ausstattung kommen Flash- oder 

SSD-Speicher zum Einsatz. Das 

kompakte IP65-Gehäuse schützt 

vor Staub und Feuchtigkeit. Die 

Montage erfolgt über seitliche Laschen 

an der Wand oder über die 

VESA-75-Aufnahme in der Gehäuserückwand 

per Tragarm, 

Wandhalterung oder Standfuß. 

infoDIREKT 

649ei0912 

che der Serie PMD75UHB von 9 

bis 36 V DC und 18 bis 75 V DC 

sind jeweils mit den Ausgangsspannungen 

von 3,3; 5; 12; 15; 

24 oder 48 V DC verfügbar. Sie 

arbeiten in einem weiten Temperaturbereich 

von -40 bis +100 °C. 

Die Isolationsprüfspannung beträgt 

1,5 kV DC und die Ausregelzeit 

bei Lastschwankungen liegt 

bei 90 

Prozent. Im kHz-Bereich kann die 

Stromquelle moduliert und als 

Pulse mit steilen Flanken und hoher 

Frequenz der Laserdiode zuund 

weggeschaltet werden. Die 

Überwachung systemkritischer 

Werte ist direkt in Hardware mit 

schnellen Abschaltzeiten implementiert, 

zusätzlich steht standardmässig 

ein NTC-Eingang zur 

Temperaturmessung der Laserdiode 

zur Verfügung. Optional kann 

der LDD-1121 mit Hardware für 

die Messung der Laserleistung 

per Photodiode bestückt werden, 

dies erlaubt mit entsprechender 

Firmware eine direkte Leistungsregelung 

des Lasers. Die Steuerung 

des Laserdioden-Treibers 

erfolgt über eine isolierte USB-, 

RS485- oder I/O-Schnittstelle. 

infoDIREKT 

650ei0912 



Gewinnspiel 

elektronik industrie-Leser gewinnen immer 

Gewinnen Sie ein von zwei NXP Cortex-M4 LPC4300 Starter-Sets, gespendet 

von NXP im Gesamtwert von rund 3000 Euro! 

Einsendeschluss: 

31. Oktober 2012 

NXP Semiconductors hat den elektronik-industrie-Lesern 

zwei exklusive Starter-Sets NXP Cortex-M4 

LPC4300 zur Verlosung zur Verfügung 

gestellt. Darin enthalten ist ein Hitex LPC4300 

Development-Board, ein ULINK Pro-Debugger 

von Keil, Schnittstellenkabel, eine SD-Speicherkarte, 

ein Kopfhörer und ein USB-Stick mit der 

gesamten Dokumentation. Ein Starter-Set hat einen 

Wert von etwa 1500 Euro. 

Mit dem 204 MHz Dual-Core-Controller LPC4300 

können, in Kombination mit größeren und 

schnelleren Flash- und SRAM-Speichern und 

vielfältig konfigurierbarer Peripherie, Anwender 

zahlreiche Applikationen wie beispielsweise Motorsteuerungen 

und Power-Management in Industrieautomation, 

Robotertechnik, Medizintechnik, 

Automobiltechnik und Embedded Audio entwickeln. 

Was können Sie vom LPC4300 erwarten? 

Cortex-M4 – mit neuer DSP-Unterstützung bei 

204 MHz. 

Als Peripherie ist vorhanden: 

• Status-konfigurierbarer Timer (SCT), 

• Quad SPI Flash Interface (SPIFI), 

• serielle GPIO (SGPIO), 

• LC-Display-Schnittstelle, 

• I 2 C Fast-mode Plus (Fm+) Interface, 

• Smart-Card Interface (USART), 

• spezielle Funktionen im ROM, 

• M0 Coprozessor. 

Nutzen Sie Ihre Gewinnchance und schreiben 

Sie unter dem Stichwort „NXP Gewinnspiel“ 

eine Mail mit Namen und Firma an die E- 

Mail-Adresse: info@elektronik-industrie.de 

Viel Glück wünscht die Redaktion! 

Die Gewinner der Gewinnspiele werden jeweils 

in einer der nächsten Ausgaben veröffentlicht. 

Der Rechtsweg ist ausgeschlossen. 

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High Tech Toy 

Temperatur berührungslos messen 

Infrarot-Thermometer: Scan Temp ST 485 

Wie stark erhitzt sich die Stereo-Endstufe, ist der Kühlkörper richtig dimensioniert? Mit dem Scan Temp 

485 kann man die Temperatur schnell und berührungslos messen. Wir schauen in das Innenleben und 

zeigen die Funktion. 

Autor: Siegfried W. Best 

Ein Infrarotthermometer wie das Scan Temp ST 485 

kann man sich wie einen Fotoapparat vorstellen. Als optische 

Einheit bündelt die Linse die von einem Körper 

abgestrahlten elektromagnetischen Wellen im Bereich 8 

bis 14 µm und sendet diese auf die lichtempfindliche Schicht 

eines IR-Sensors aus Silizium. Dort erfolgt mit einer Ansprechzeit 

von 150 ms die Umwandlung in ein elektrisches Signal, das 

durch eine entsprechende Elektronik als Temperaturwert angezeigt 

wird. 

Im Falle des Scan Temp 485 ist die entsprechende Elektronik 

wie in vielen anderen High Tech Toys ein Mikrocontroller 

MSP430 von Texas Instruments, der mit 32 kHz getaktet wird 

(Uhrenquarz unter dem roten Schrumpfschlauch). Nach 

16-Bit-AD-Wandlung (Sigma-Delta-Wandler-on-Chip) übernimmt 

der MSP430 die Auswertung und Manipulation der vom 

Sensor aufgenommenen Strahlung und steuert die LCD-Anzeige 

mit den Ergebnissen an. 

Dafür kommt der µC mit einem 32 K-Flashspeicher aus. Die 

Elektronik wird von einer 9-V-Blockbatterie versorgt, deren 

Spannung über den IC U5 stabilisiert wird. Auf der Platine befinden 

sich auch die Ansteuerungsschaltungen (Q1 und Q2) für 

die beiden rot emittierenden Laserdioden für 630 nm, die den 

Messfleck für eine korrekte Temperaturmessung bestimmen. 

Bei der Messung muss man bedenken, dass bei größerer Entfernung 

der Messfleck auch wesentlich größer wird. Dann misst 

Links: Herz des Scan Temp 485 ist eine 

kundenspezifische Version. 

Unten: Einblick auf die vor dem IR-Sensor 

sitzende Linse in der Mitte und auf die beiden 

LEDs des Kreuzvisiers. 

Bild: Dostmann Electronic 

Bei einem 

Infrarotthermometer 

bündelt die 

Linse die von 

einem Körper 

abgestrahlten 

elektromagnetischen 

Wellen und 

sendet diese auf 

einen IR-Sensor. 


Bild: S. Best 



High Tech Toy 

Wesentliche technische Daten des Infrarotthermometers ST-485 

Messbereich: -50 bis 800°C 

(-58 bis 1472°F), Ratio 20:1, Display-Aufl 

ösung 0,1°C/1°C (0,1°F) 

umschaltbar. 

Genauigkeit: Bei Umgebungstemperatur 

von 23 bis 25 °C (Raumtemperatur): 

-50 bis -20 °C: ± 5 

Prozent, -20 bis 538 °C: ± 2,0 Prozent, 

538 bis 800 °C: ± 3,5 Prozent. 

Ansprechzeit: 150 ms, Spektrale 

Empfindlichkeit: 8~14 µm. 

Emissionsgrad einstellbar: 

0,10 bis 1,0. 

Anzeige Messbereichsüberschreitung: 

LCD zeigt “-0L”,”0L”. 

Laserdiode: Ausgang, 

Class 2 (II) Laser. 

Arbeitstemperatur: 0 bis 50 °C, 

Lagertemperatur: –20 bis 60 °C, 

Relative Feuchte: 

10%~90% RH 

Spannungsversorgung: 

9-V-Batterie NEDA 1604 A oder IEC 

6LR61, Gewicht: 300 g (inklusive 

Verpackung) 

Abmessungen: 

146 mm x 104 mm x 43 mm. 

Hintergrundbild: Siegfried W. Best 


Auf einen kleinen Messabstand von 30 cm hat das 

IR-Messgerät einen Laservisier-Durchmesser von 

nur 15 mm. So können auch kleine Bauteile 

gemessen werden. 

man auf einer größeren Fläche. Manchmal ist dies unerwünscht. 

Mit einem Ratio von 1:20 weist das Scan Temp 485 ein sehr gutes 

Verhältnis auf. Das Verhältnis beschreibt den Messwinkel 

und bedeutet, dass der Messfeld-Durchmesser ein Zwanzigstel 

des Messabstands beträgt. Auf einen kleinen Messabstand von 

30 cm hat das Gerät einen Durchmesser von nur 15 mm. So 

können auch kleine Bauteile gemessen werden. 

Des Weiteren muss man bei Messungen den Emissionsgrad 

der Materialien bedenken. Die meisten organischen Materialien 

sowie lackierte und oxidierte Oberflächen besitzen einen 

Emissionsgrad von 0,95 (im Gerät vorgeben, ist zusätzlich einstellbar 

zwischen 0,1 bis 1). Andere Emissionsgrade sind zum 

Beispiel für Plastik 0,85 bis 0,95, für Kupfer 0,78 oder für Papier 

0,7 bis 0,94. Die Bestimmung der Temperaturen glänzender 

oder hoch polierter Metalloberflächen ergibt ungenaue Messwerte 

(Messfehler bis zu 50 Prozent). Zur Kompensation kann 

die zu messende Oberfläche mit mattschwarzem Klebeband abgedeckt 

oder mit mattschwarzer Farbe angestrichen werden. 

Nach einer kurzen Wartezeit (ein bis zwei Minuten) bestimmt 

man dann die Temperatur des Klebebands oder der angestrichenen 

Oberfläche. 

Das IR-Thermometer Scan Temp ST 485 von TFA Dostmann 

gibt es beispielsweise bei amazon.de für rund 78 Euro. (ah) ■ 

Der Autor: Siegfried W. Best ist freier Autor. 


400ei0912 


Verzeichnisse/Impressum 

Inserenten 

AUTRONIC, Sachsenheim 31 

Beta LAYOUT, Aarbergen 89 

Channel, Esslingen Seite 10 

M. Britze Elektronik, Berlin 33 

Conrad Electronic SE, Hirschau 11, 13 

Digi-Key Corporation, 

USA-Thief River Falls TS, 2. US 

Distrelec Schuricht, Bremen 5 

EKF Elektronik, Hamm 63 

ELECTRONIC ASSEMBLY , Gilching 43 

Endrich Bauelemente, Nagold 17 

ERNI Electronics, Adelberg 61 

Fischer Elektronik, Lüdenscheid 3 

FORTEC Elektronik , Landsberg 25 

Ginzinger electronic, 

A-Weng im Innkreis 

4. US 

GlobTek, Inc., USA-Northvale, 

NJ 07647 87 

GLYN , Idstein 19 

HAMEG Instruments , Mainhausen 89 

Hartmann Elektronik, Stuttgart 11, 67 

HY-LINE Power Components, 

Unterhaching 47 

IMST, Kamp-Lintfort 25 

Ineltek , Heidenheim 53 

inpotron Schaltnetzteile, Hilzingen 57 

IXXAT Automation, Weingarten 37 

Kurz, Remshalden 59 

LEM SA, CH-Plan-les-Ouates 41 

LPKF, Garbsen 69 

MES Manz Electronic, Besigheim 93 

Messe München , München 7 

Microchip Technology, 

GB-Wokingham. RG41 5TP 73 

MKU - Metrofunk, Berlin 3. US 

MSC Vertriebs, Stutensee 81 

National Instruments, München 21 

Panasonic Electric Works, Holzkirchen 15 

RECOM Electronic, Neu-Isenburg 28 

REED Messe Wien, A-Wien 27 

Renesas Electronics, Düsseldorf 45 

M. Richter , Pforzheim 89 

Rigol Technologies Europe, Puchheim 91 

Rohm Semiconductor, Willich 9 

RUTRONIK , Ispringen 75 

Schroff, Straubenhardt 57 

SYKO Gesellschaft, Mainhausen 49 

Toshiba Electronics, Düsseldorf 65 

TQ-Systems, Seefeld 55 

TRINAMIC Motion Control, Hamburg 89 

u-blox, CH-Thalwil 23 

Unternehmen 

Acal BFi 26 

ADL Embedded Solutions 65 

Altera93 

Anritsu18 

BEG Bürkle 69 

Conrac28 

Cree89 

Data Modul 65 

Dostmann Electronic 96 

DSM Computer 69 

E Ink Corporation 12 

EKF Elektronik 69 

Erni Electronics 66 

Escha TSL 38 

Fujitsu Technology Solutions 58 

Gaia Converter 57 

Gleichmann Electronics 93 

Green Hills Software 57 

Harting42 

Hy-Line Power Components 73 

Hypertac50 

IAR Systems 65 

IBM8 

Industrial Computer Source 69 

Kunze Folien 85 

LEM34 

Linear Technology 70 

LPA Excil Electronics 28 

Luger Research 77 

Lünendonk16 

M+R Multitronik 85 

Maxim Integrated Products 74 

Meerstetter Engineering 94 

MEN Mikro Elektronik 49, 54 

Mentor Graphics 92 

Moviken-SLE28 

Moxa46 

MSC93 

MTM Power 94 

Multi-Contact28 

National Instruments 8 

Netmodule30 

NXP95 

Osram89 

Plastic Logic 12 

Plessey Semiconductors 23 

Provertha41 

Qualcomm Atheros 8 

Recom Electronic 81 

Reinhardt System- und Messelectronic 90 

Rigol Technologies 14 

Rohm Semiconductor 94 

Rood Microtec 82 

Rusol86 

SAB Bröckskes 28 

Schaltbau40 

Siemens CMT 28 

Silicon Laboratories 25 

Souriau 49 

Sparklan25 

STMicroelectronics78 

Syslogic57 

Tci 94 

TE Connectivity 89 

Telit Wireless Solutions 25 

Texas Instruments 93 

TQ-Group62 

TU Illmenau 8 

W+P Products 94 

Westermo53 

Impressum 

REDAKTION 

Chefredakteur: 

Dipl.-Ing. Hans Jaschinski, (jj) (v.i.S.d.P.), 

Tel: +49 (0) 8191 125-830, 

E-Mail: hans.jaschinski@huethig.de 

Redaktion: 

Dipl.-Ing. Andrea Hackbarth (ah), Tel: +49 (0) 8191 125-243, 

E-Mail: andrea.hackbarth@huethig.de 

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av), freier Mitarbeiter 

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Redaktion all-electronics: 

Hilmar Beine (hb), Tel.: +49 (0) 6221 489-360, 

Melanie Feldmann (mf), Tel.: +49 (0) 6221 489-463 

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Verlag 

Hüthig GmbH, Im Weiher 10, 69121 Heidelberg 

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Leitung Herstellung: Horst Althammer 

Art Director: Jürgen Claus 

Layout und Druckvorstufe: 

Vera Faßbender 

Druck: pva GmbH, Landau 

ISSN-Nummer: 0174-5522 

Jahrgang/Jahr: 43. Jahrgang 2012 

Erscheinungsweise: 10 Ausgaben jährlich 

Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2012 (unverbindliche 

Preisempfehlung): 

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Ausland € 188,00. Einzelheft € 19,00, zzgl. Versandkosten. 

Der Studentenrabatt beträgt 35 %. 

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Monatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt. 

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OTG 

i.MX53 embedded system Modul 

von Ginzinger electronic systems 

USB 2.0 

USB 2.0 

USB 2.0 

DEVICE 

HOST 

RS 232 

10/100 

Ethernet 

SPI 

Leistungsmerkmale: 

- ausgereifte grafi sche Benutzeroberfl 

ächen für Grafi k-Displays 

mit resistivem und kapazitivem 

Touchscreen 

- standardkonforme und performante 

USB-, sowie Netzwerkunterstützung 

- durchgängige Echtzeitfähigkeit 

- Signalmessung und -erzeugung 

- Mess-, Steuer- und 

Regelungstechnik 

- Feldbustechnik 

Hardware: 

- Applikations-Prozessor: 

Freescale i.MX53 

(ARM Cortex-A8) mit 800MHz 

- Erweiterungs-Prozessor: 

ST STM32 (ARM Cortex-M3) 

- Display-Controller 24bit bis 

WSXGA (RGB, LVDS) 

- Hardware-Beschleunigung 

für 2D/3D Darstellungen, Video- 

Codecs und Bildverarbeitung 

- Audio 

- resistiver/kapazitiver 

Touchscreen 

- 10/100 Mbit/s Ethernet 

- High-Speed USB Host und OTG 

(Host/Device) 

- SD/SDIO Interfaces 

- RS-232, RS-485, 

CAN 2.0b, I2C, SPI 

- GPIOs, A/Ds 

- RTC 

- Adaptierung der Schnittstellen & 

Mechanik nach Kundenwunsch 

Software: 

- GELin-Ginzinger Embedded 

Linux Distribution 

- Linux Kernel 2.6 

- Echtzeitkommunikation mit 

dem Erweiterungs-Prozessor 

- Nahtlose Einbindung der 

Peripherie unter Linux 

- GTK+ und QT Userinterface- 

Bibliotheken 

- Werkzeuge für das Design 

der grafi schen 

Benutzerschnittstellen 

- Werkzeuge für das Übersetzen 

von Texten (Mehrsprachigkeit) 

- Grafi sche Entwicklungsumgebung 

Eclipse 

- Endkundentaugliches Systemupdate 

über USB (inkl. Linux-Kernel 

und Erweiterung-Prozessor) 

- Anwendungsentwicklung und 

Entwicklungszusammenarbeit 

mit und durch unsere Kunden 

4952 Weng im Innkreis 

Tel.: 07723/5422 

office@ginzinger.com 

www.ginzinger.com 

E. Marschall KG / www.08-17.com

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