Beschouwingen over energiemogelijkheden

e

UW ELEKTRONICATIJDSCHRIFT 

NUMMER 5

Beschouwingen over energiemogelijkheden www.rsonline.nl www.rsonline.be

Maak een reuzensprong voorwaarts: definieer uw meest nauwkeurige golfvorm ooit.

Genereer uiterst accurate uitgangssignalen.

U ontwikkelt steeds snellere, effectievere en innovatievere nieuwe technologieën. De Agilent 33500A-serie van functie-/ willekeurige-golfvormgeneratoren biedt u golfvormen met de hoogste signaalbetrouwbaarheid. De jittereigenschappen zijn 10 keer beter dan die van andere generatoren in deze klasse. Zo hebt u ongeëvenaarde controle over de signaalfrequentie. De generatoren zijn uitgerust met nieuwe revolutionaire technologie en tillen hiermee het genereren van willekeurige golfvormen naar ongekende hoogten. 33521A en 33522A Met andere woorden: 30 MHz sinus-, blok- en impulsgolfvorm oplossingen waar u op 250 MSa/s, 16-bits bemonsteringsfrequentie kunt vertrouwen. Met Point-by-point willekeurige golfvormen Agilent krijgt u waar 2-kanaals aansluiting en tracking voor uw geld.

© 2010 Agilent Technologies, Inc.

www.rsonline.nl/agilent www.rsonline.be/agilent

Agilent en zijn netwerk van distributeurs Right Instrument. Right Expertise. Delivered Right Now.

L

BTO O

ti n ë i Energie-effic

e

ALISERE

N

24 P C

OP

TIM

06

E

14 EFFICIËNTI Welkom bij uw nieuwste editie van eTech. Als u de inhoudsopgave van dit nummer van eTech hebt doorgekeken kan het thema u bijna niet zijn ontgaan.

Onlangs kwam ik tot de onthutsende ontdekking dat de aarde in één uur meer energie absorbeert van de zon dan de gehele wereldbevolking in één jaar verbruikt. De hoeveelheid zonne-energie die het oppervlak van de aarde bereikt is zelfs zo groot, dat het in één jaar ongeveer twee keer zo veel is als ooit zal worden gewonnen uit de niet-duurzame energiebronnen van de aarde in de vorm van kolen, olie, aardgas en uranium bij elkaar! De beschikbare technologieën voor het winnen van energie uit deze en andere natuurlijke bronnen ontwikkelen zich in snel tempo en we beginnen de voordelen ervan te plukken. Projecten als de door zonne-energie aangedreven auto op pagina 5 veranderen sceptici over de hele wereld in aanhangers. Voor sommige elektronische apparaten vormt duurzame energie al een aanvulling op de bestaande energiebron. Gecombineerd met een meer efficiënt energieontwerp kan dit de gebruikskosten aanzienlijk terugbrengen of de levensduur van de batterij verlengen. De revolutie in mobiele technologie vraagt nu om batterijen die wat betreft energiedichtheid dicht in de buurt van dynamiet komen, daarom is een "groenere" batterij, aangevuld met energie-harvesting om meer dan één reden wenselijk wanneer u overweegt een smartphone tegen uw oor te houden!

Algemene voorwaarden: op al onze leveringen zijn de Algemene Verkoopvoorwaarden van RS Components B.V. van toepassing. Dit nummer is geldig vanaf januari 2011 tot en met maart 2011.

Uitgegeven door: RS Components| Bingerweg 19 | 2031 AZ Haarlem [email protected] | [email protected]

Energiebesparing en duurzame energie gaan hand in hand en zorgen samen voor een nog grotere verschuiving in de technologie. Om milieutechnische redenen, om financiële redenen en voor het gemak ben ik ervan overtuigd dat we in de toekomst zullen overstappen van het denken over eenvoudige "energiebesparing" naar "zelfvoorziening" van energie in onze elektronische ontwerpen. Ik hoop dat u dit nummer met plezier zult lezen, dat natuurlijk vol staat met energieke discussies over, inderdaad, energie.

Place FSC logo here

Glenn Jarrett Hoofd Electronics Marketing ELE_0014_0111

IN eTech 04 iSAY 05 RS NIEUWS 06 Energie-efficiëntie 10 PRODUCTNIEUWS 12 ESD-bescherming 14 Efficiëntie optimaliseren 16 ePurchasing innovaties 20 ONTWERPRECENSIE: Embedded

22

24 28 30 31 32 34 36 40 42

Ontwikkelen met EDP MARKTTRENDS: Zonne-energiemarkt PCB-tool

ONTWERPTIPS: 3D LED-PYRAMIDE KLANTPROFIEL ENERGIE BESPAREN Elektronica Extra's Glasvezeltechnologie Bewegingsdetectie LUNCHPAUZE SECTORNIEUWS: Fraunhofer eTech - NUMMER 5

03

iSAY

RS NIEUWS

Andreas Schneider, Executive VP & oprichter, EnOcean GmbH, zegt:

“technologie?

Hoe haalt u het beste uit energie-harvesting-

”

Meer dan tien jaar geleden was "Energy Harvesting" alleen bekend bij een klein groepje wetenschappelijk ingenieurs. Maar als u het vandaag googelt krijgt u bijna twee miljoen hits en er is nu een groot aantal energiebesparende elektronische producten op de markt die energie onttrekken uit hun omgeving. Alleen al bij het bouwen van industriële automatisering zijn de mogelijkheden voor producten met energieharvesting onuitputtelijk. Met name nu, met de komst van draadloze plug & play-modules die energieautonoom en bidirectioneel werken. Dit betekent bijvoorbeeld dat een temperatuursensor zijn bericht met de gemeten temperatuurwaarde kan versturen en een bericht kan ontvangen voor instelpuntcorrectie, samen met de huidige tijd. Alle draadloze sensoren voor energie-harvesting bevatten deze drie essentiële functionele blokken: elektronische componenten (draadloze technologie, sensoren en procescontrole), energievoorziening (energieomzetter, energieopslag, energiemanagement) en software (uitvoercontrole, sensorprofielen en draadloos protocol). Het inzetten van mechanische of thermo-elektrische omzetters en zonnecellen in plaats van batterijen is een unieke benadering, waardoor het aantal systeemfouten en de onderhoudskosten aanzienlijk worden verlaagd. Een ander voordeel is de mogelijkheid van de sensor periodes te overbruggen wanneer er geen energie beschikbaar is. Gewonnen energie wordt opgeslagen in een laadcondensator, wat genoeg kan zijn voor meerdere dagen in volledige duisternis. Op het punt van draadloze transmissie moet een optimaal draadloos protocol maximale betrouwbaarheid van de transmissie combineren

met botsingsbestendigheid voor een vrij veldbereik van 300 meter met een minimale energiebehoefte van ongeveer 30 µJ voor één draadloos bericht. Dit proces werkt met extreem korte berichten, willekeurig bestuurd en tweemaal herhaald in een tijd van 30 milliseconden om botsingen te voorkomen.

“

...de mogelijkheden voor energie-harvesting-producten zijn onuitputtelijk

”

EnOcean, met zijn batterijloze draadloze modules, is de trendsetter in de ontwikkeling van volledig energie-autonome toepassingen in automatisering. De technologie boekt ook vooruitgang in de industrie voor het betrouwbaar monitoren van de machinestatus, het vereenvoudigen van de bekabeling en het ophalen van gegevens van ontoegankelijke plaatsen.

Als u ook uw mening wilt geven en kans wilt maken op een plek op de spreekstoel, stuur dan een e-mail van ongeveer 300 woorden naar [email protected]

Outstanding Sales Award uitgereikt aan RS Components Uitbreiding van de relatie met EPCOS resulteert in uitstekende verkoopcijfers In november werd RS Components op de Electronica beurs in München blij verrast met de Sales Award van EPCOS AG. Deze prijs wordt ieder jaar overhandigd aan één van EPCOS’ verkooppartners voor uitstekende groei in de verkoop van zowel elektronica als traditionele producten van het bedrijf, uit online- en catalogusverkoop. Peter Arch, directeur distributie bij EPCOS zei bij het uitreiken van de prijs: “We zijn erg blij met de uitstekende verkoopprestaties van RS. De uitbreiding van ons gezamenlijk aanbod aan producten en diensten is een succes geworden, waardoor ons marktaandeel is gegroeid in een uitdagende periode voor leveranciers.” Chris Page, General Manager, Electronics bij RS Components ging verder: “Het versterken van onze relatie met EPCOS het afgelopen jaar heeft ons in staat gesteld onze klanten een breder productaanbod te bieden, maar ook verbeterde supportdiensten. We zijn erg blij dat dit heeft geresulteerd in deze fantastische sales-prijs.”

MEMS-sensorassortiment van STMicroelectronics nu beschikbaar STMicroelectronics en RS brengen een innovatief assortiment oplossingen voor bewegingsdetectie bij elkaar MEMS-sensoren van STMicroelectronics hebben gezorgd voor een revolutie in de manier waarop we omgaan met alledaagse technologie, waardoor elektronische apparaten gemakkelijker en gebruiksvriendelijker worden door ze te laten reageren op beweging. MEMS-sensoren bieden mogelijkheden voor slimmere mensmachine-interfaces voor toepassingen voor zowel consumenten als de industrie.

Kijk voor meer informatie op www.rsonline.nl/elektronica of www.rsonline.be/elektronica

eTech - NUMMER 5

RS ondersteunt het raceteam van de Tokai University bij het winnen van de race voor auto’s op zonne-energie in Zuid-Afrika. Dit is de tweede overwinning op rij bij de SA Solar Challenge van Pretoria via Cape Town, George en Mpumalanga terug naar Pretoria. Een totale afstand van 4.062 km werd overbrugd met een gemiddelde snelheid van 90,1 km/uur tijdens de 10 dagen durende uitdaging. De Solar Challenge wordt georganiseerd door de Advanced Energy Foundation en de Innovation Hub. Het primaire doel van de Solar Challenge is het promoten van wetenschap en technologie in Zuid-Afrika en het demonstreren van de mogelijkheden van duurzame energiebronnen voor de motorindustrie en andere sectoren. RS Japan ondersteunde de levering van onderdelen voor het ontwerp en het bouwen van de auto. Op het moment dat de auto in Zuid-Afrika arriveerde leverde RS Zuid-Afrika de chemische producten voor de auto. Professor Kimura van de Tokai University heeft RS over de hele wereld bedankt voor het continu sponsoren van de auto op zonne-energie van de Tokai University.

Lees meer over dit project op www.designspark.com

Om het gehele EPCOS-assortiment te bekijken gaat u naar RS Online.

De MEMS-sensorreeks die beschikbaar is bij RS bevat 2- en 3-assige lineaire versnellingsmeters en enkel- en multi-assige gyroscopen, voor hoge prestaties en intelligenter energiebeheer.

04

Door RS gesponsord team wint de Solar Challenge Race

Vishay-assortiment uitgebreid naar meer dan 11.000 producten RS en Vishay kondigen nieuwe distributieovereenkomst aan RS Components heeft een Europese distributieovereenkomst gesloten met Vishay, wat betekent dat RS formeel vertegenwoordiger is van Vishay over de hele wereld middels drie regionale overeenkomsten. Vishay is één van de grootste producenten ter wereld van discrete halfgeleiders (diodes, MOSFET's en infrarood-opto-elektronica) en passieve elektronische componenten (weerstanden, inductiespoelen en condensatoren). RS heeft een voorraadprofiel met meer dan 11.000 Vishayproducten die online beschikbaar zijn en die vanaf de volgende dag worden geleverd, van condensatoren en weerstanden tot halfgeleiders. Kijk voor meer informatie op www.rsonline.nl/vishay of www.rsonline.be/vishay eTech - NUMMER 5

05

In dit artikel worden enkele keuzemogelijkheden voor high level power-architectuur besproken, waarvan het handig is ze in een vroeg stadium van de productontwerpcyclus in overweging te nemen. De keuze voor high level powerarchitectuur heeft significante gevolgen voor de kosten, de efficiëntie en het type energietopologie dat worden gebruikt voor de verschillende spanningsrails. Systeembenadering Het stroomvoorzieningssysteem voor producten bevat meestal één enkele energiebron. Vaak zijn er veel gereguleerde DC-uitgangen nodig. De energiebron hangt af van het producttype maar kan het lichtnet, batterijen, invoer van telecom-DC of een duurzame energiebron zijn. Het energie-subsysteem moet normaal gesproken een aantal belangrijke functies hebben: • Veilige bescherming tegen abnormale omstandigheden (fouten in de elektronica van het product of problemen met de primaire energiebron) • Levert gereguleerde spanningen aan de elektronica van het product, onafhankelijk van veranderingen in de primaire energiebron of belasting van de uitvoer • Biedt in veel gevallen galvanische isolatie tussen de primaire energiebron en de productelektronica

Energie-efficiëntie voor moderne elektronicasystemen Door Dr. Iain Mosely, Technical Director van Zonetech www.zonetech.com

Moderne elektronische systemen vragen om een groeiend aantal verschillende DC-spanningsrails. Deze complexe energievereisten, in combinatie met een behoefte aan meer energie-efficiënte producten en steeds korter wordende productontwerpcycli kunnen een zware last worden voor bedrijven die liever investeren in de ontwikkeling van technologie voor hun nieuwe product dat hen onderscheidt van de concurrentie. 06

eTech - NUMMER 5

• Controleert de aan/uit-sequentie van de DC-spanningsrails die nodig is voor de productelektronica

Over het algemeen is de meest energieefficiënte manier voor het leveren van verschillende DC-uitgangsspanningen een enkele spanningsconvertertrap voor iedere spanningsrail. In dit geval gaat de energie die wordt geleverd aan iedere uitgang door één enkele vermogenstrap en lijdt slechts één trap conversieverlies. In het geval van systemen met stroom van het lichtnet is dit vaak commercieel niet haalbaar omdat geïsoleerde vermogenstrappen over het algemeen duurder zijn dan niet-geïsoleerde omvormers. Een alternatieve optie is het gebruik van een intermediate busarchitectuur (IBA) waarbij een front-end hoog-efficiënte geïsoleerde omvormer de invoerspanning verlaagt naar een veilige lage spanning die vervolgens de secundaire vermogensomvormer van stroom voorziet. Met de IBA-benadering kunnen de meeste vermogensomvormer gebruik maken van niet-geïsoleerde topologieën, wat zorgt voor een aanzienlijke energiebesparing. Het enige nadeel van deze benadering is dat de energie die geleverd wordt naar de meeste uitvoerrails te maken krijgt met vermogensverlies in twee omvormstappen in plaats van één. In het geval van de IBA zoals weergegeven in afbeelding 2 is er bij alle energie geleverd aan de rails #2, #3 en #4 sprake van verliezen in de frontend-omvormer PSU#1 en ook in iedere secondaire omvormer. Omdat de IBA-benadering vaak wordt gekozen om de kosten te minimaliseren, is er een aantal richtlijnen die kunnen worden opgevolgd om de algehele systeemefficiëntie van IBA te maximaliseren:

1. Kies een spanning voor de intermediate bus gelijk aan de DC-uitvoerrail met de hoogste vermogensvereiste. Dit zorgt ervoor dat het grootst mogelijke deel van het totale systeemvermogen door een enkele omvormtrap loopt.

• Biedt alle bovengenoemde functionaliteiten terwijl een minimale hoeveelheid energie wordt verspild

2. Probeer waar mogelijk de spanning van de intermediate bus een klein beetje hoger te houden dan de meerderheid van de vereiste DCuitvoerspanningen. Dit zorgt voor de meest efficiënte omzetting van de spanning van de intermediate bus naar de DC-uitvoerspanning.

3. DC-uitvoer met een zeer lage belasting vergeleken met de totale systeembelasting heeft een minimale invloed op de algehele systeemefficiëntie. Er moeten rails met hogere vermogensvereisten worden gebruikt om een afzonderlijke intermediate spanning te rechtvaardigen. Isolatie Netvoeding

Isolatie Netvoeding

PSU #1

DC #1

PSU #2

DC #2

PSU #3

DC #3

PSU #4

DC #4

Intermediate DC-bus DC #1

PSU #1

PSU #2

DC #2

PSU #3

DC #3

PSU #4

DC #4

Afbeelding 2 Onafhankelijke omvorm-architectuur (boven) en intermediate bus-architectuur (onder)

Wanneer u kijkt naar de commerciële implicaties van de keuze voor een spanning voor de intermediate bus, is het goed te Vervolg op pagina 08 >

Ruwe energie

Primaire energiebron

Bijv. netvoeding AC, DC voor auto-industrie, telecommunicatie, batterijen, generatoren

Gereguleerde DC-spanningen

Subsysteem stroomvoorziening

Energiestroom Afbeelding 1 – high-level vermogenssysteem

Productelektronica

Bijv. FPGA’s, µC, µP, displays, vermogensversterkers, signaalconditionering

“

De keuze voor high level powerarchitectuur heeft significante gevolgen voor de kosten, de efficiëntie en het type energietopologie

”

eTech - NUMMER 5

07

< Vervolg van pagina 07 Afbeelding 3

Topologie

Stroomschema

Opmerkingen

Nieuwste innovaties Miniatuur-DC/DC-omvormers van 2 watt en 3 watt

V-OUT
Buck

V-IN

V-OUT V-OUT
Synchrone buck V-IN

• • • • • • • •

Volledig ingegoten SMD- en DIP-pakket Pakketafmetingen: 18,9 x 12,8 x 8,7 mm Brede ingangsbereiken van 2:1 of 4:1 bestrijken 4,5 Vdc tot en met 75 Vdc Strak gestabiliseerde uitgangsspanningen Geen minimale belasting vereist Externe aan-uitfunctie I/O-isolatiespanning: 1500 Vdc Bedrijfstemperatuurbereik: -40 tot +85 °C

V-OUT

Serie TDR 2:

2 W, DIP 24, ingangsbereik 2:1

TDR 2WI:

2 W, DIP 24, ingangsbereik 4:1

TDR 2SM:

2 W, SMD, ingangsbereik 2:1

TDR 2WISM:

2 W, SMD, ingangsbereik 4:1

TDR 3:

3 W, DIP 24, ingangsbereik 2:1

TDR 3WI:

3 W, DIP 24, ingangsbereik 4:1

TDR 3SM:

3 W, SMD, ingangsbereik 2:1

TDR 3WISM:

3 W, SMD, ingangsbereik 4:1

Semigestabiliseerde DC/DC-omvormers van 1 watt Boost V-IN

V-OUT

Genereert een negatieve spanning van een positieve spanning. Hoge piekstromen kunnen de efficiëntie verminderen.

Inverteren (Buck Boost) V-OUT(negatief)

V-IN

V-OUT
Lineaire regelaar V-IN

onthouden dat de omvormers aan de secundaire kant met een capaciteit voor een hoge invoerspanning waarschijnlijk duurder en minder efficiënt zijn dan de omvormers met een laag invoerspanningsbereik. Omgekeerd wordt de conversie-efficiëntie van de netspanning van de front-end vaak beter met hogere intermediate spanningen. De beste keuze voor een intermediate spanning wordt vaak bepaald door een combinatie van commerciële en technische factoren, die uniek zijn voor ieder product. Voor veel producten is een goede keus voor DC-spanningsrails voor het systeem rond +5 V of lager en een intermediate busspanning van rond 12 V. De +12 V-uitvoernetspanningsomvormer vormt vaak een goed compromis tussen commerciële en technische beperkingen voor uitvoervermogensniveaus tot rond 60 W. Nadat de intermediate bus-spanning is gekozen, kunnen de vermogenstopologieën voor de geïsoleerde hoofdconverter en

08

V-OUT>V-IN, optimale efficiëntie wanneer V-OUT niet veel hoger is dan V-IN. Moeilijk om V-OUT uit te schakelen als gevolg van DC-stroomtraject door inductiespoelen en diode.

eTech - NUMMER 5

V-OUT secundaire converters worden geselecteerd. Voor een totaal vermogen van 60 W met 12 V intermediate bus-spanning, kan een terugslagconverter goede front-endprestatie bieden met conversie-efficiëntie van 85 tot 90%. De topologieën die worden gebruikt voor downstreamomvormers hangen af van de vereiste uitvoerspanningen en vermogens. Conclusies De complexe vermogensvereisten van moderne elektronische producten kunnen zorgen voor een grote uitdaging voor ontwerpers die de energie-efficiëntie van hun nieuwe product willen maximaliseren. Commercieel gezien is de IBA-architectuur vaak de beste benadering op systeemniveau, maar de keuze voor busspanning en de topologieën voor de vermogensconverter aan de secundaire kant hebben aanzienlijke impact op het energieverbruik van het product. Essentieel voor het minimaliseren van

ontwikkelingsrisico's, is het gebruik van een flexibele modulaire benadering voor het ontwerp van systeemvermogen, waarbij het vermogenssysteem eenvoudig kan worden aangepast tijdens het ontwerpproces om het energieverbruik van het systeem te optimaliseren. Vaak worden metingen van energieconsumptie alleen uitvoerd op de primaire energiebron (d.w.z. de netspanning), maar daardoor kan verborgen blijven welke delen van het subsysteem van een product de grootste invloed hebben op het energieverbruik. Zou het niet geweldig zijn voor het ontwerpproces wanneer we inzicht zouden hebben in het energieverbruik van het product op een veel dieper niveau?

Zonetech-producten zullen binnenkort worden toegevoegd aan het productassortiment van RS. Bekijk ze als eerste op www.rsonline.nl/elektronica of www.rsonline.be/elektronica

• • • • •

Compact SIP-pakket Lastregeling: max. 5% I/O-isolatiespanning: 1000 of 3000 Vdc Bedrijfstemperatuurbereik: -40 tot +85 °C Zeer hoog rendement: tot 88%

Serie TRA 1:

I/O-isolatiespanning van 1000 Vdc

TRV 1:

I/O-isolatiespanning van 3000 Vdc

Hoogste vermogensdichtheid in een DIP-24-uitvoering, een uitvoering van 25,4 x 25,4 mm (1" x 1") en een uitvoering van 25,4 x 50,8 mm (1" x 2") • • • • • • • •

Metalen behuizing met afscherming \ aan 6 zijden Brede ingangsbereiken van 2:1 of 4:1 Instelbare uitgangsspanning (behalve de uitvoeringen van 15 W) Externe aan-uitfunctie Ingangsfilter conform EN 55022 Class A Lage stand-bystroom I/O-isolatiespanning: 1500 Vdc Zeer hoog rendement: tot 91%

Serie THD 15N:

15 W, DIP 24, ingangsbereik 2:1

THD 15WIN: 15 W, DIP 24, ingangsbereik 4:1 THN 20:

20 W, 25,4 x 25,4 mm, ingangsbereik 2:1

THN 20WI:

20 W, 25,4 x 25,4 mm, ingangsbereik 4:1

THL 20WI:

20 W, 25,4 x 25,4 mm, ingangsbereik 4:1

TEN 40N:

40 W, 25,4 x 50,8 mm, ingangsbereik 2:1

DC/DC-modules met een hoog vermogen: 75 – 200 watt • • • • • • •

Ingangsbereik: 2:1 en 4:1 Uitgangsspanningen: 5 tot 53 Vdc Zeer hoog rendement: tot 93% Serie met EN50155-goedkeuring voor spoorwegtoepassingen Meerdere mogelijkheden: chassis/DIN-rail; montageadapter; EMI-filter; koellichaam Softstart en ompoolbeveiliging

Serie TEP 75WI: 75 W, 60,96 x 58,42 mm, ingangsbereik 4:1 TEP 100:

100 W, 60,96 x 58,42 mm, ingangsbereik 2:1

TEP 150WI: 150 W, 60,96 x 58,42 mm, ingangsbereik 4:1 TEP 160:

160 W, 60,96 x 58,42 mm, ingangsbereik 2:1

TEP 160WI: 160 W, 60,96 x 58,42 mm, ingangsbereik 4:1 TEP 200:

200 W, 25,4 x 25,4 mm, ingangsbereik 2:1

TEP 200WI: 200 W, 25,4 x 25,4 mm, ingangsbereik 4:1

AC/DC-voedingen van 100 W en 200 W met efficiënte koeling • • • •

Bij maximaal vermogen bij temperaturen tot +50 °C geen ventilator nodig! Uitstekende warmtehuishouding voor een lange levensduur van het product Hoogste rendement: nominaal 90% Toepassingen: beschermklasse I of II

Ga naar www.tracopower.com voor het complete TRACOPOWER-assortiment

Serie TOP 100:

100 W, 50,8 x 101,6 mm

TOP 200:

200 W, 76,2 x 127 mm

www.rsonline.nl www.rsonline.be

PRODUCT NIEUWS

product NIEUWS

PV-zekeringen van Schurter Zekering met hoge prestaties voor PVsystemen met touch-safe-zekeringhouder

PCI en PCI Express mini cards Exclusief van SBC bij RS voor PCI en PCI Express mini cards n PCI Express Mini Card is een vervanging van de Mini PCI-vormfactor op basis van PCI Express. PCI Express Mini Cards zijn 30 x 56 mm en kleiner dan andere insteekkaarten. Door dit nog kleinere formaat is integratie in een embedded systeem mogelijk, met een aantal voordelen, waaronder flexibiliteit voor "bouwen op bestelling", mogelijkheid voor het upgraden naar de nieuwste technologie, onderhoudbaarheid en betrouwbaarheid. RS Online zoekterm: PCI en PCI express mini cards

n Een nieuwe ASO-zekeringen en FSOzekeringhouder voor toepassingen met zonne-energie, SHURTER, met snel reagerende karakteristieken voor de bescherming van foto-elektrische en vergelijkbare DC-toepassingen. De producten zijn zeer geschikt voor “duurzame energie”-systemen met een 1000 VDC-zekering. Een stroombereik van 1 A tot 30 A en een touch-safezekeringhouder in een compacte 10,3x38 mm behuizing. RS Online zoekterm: 71247*

STEGO KLEINE VENTILATORVERWARMING Compacte ventilatorverwarmingen met hoog vermogen, ideaal wanneer ruimte belangrijk is

OXLEY LED-LAMPEN Nieuw en exclusief bij RS: energiebesparende vervanging voor gloeilampen

n Op DIN-rail gemonteerde kastverwarmers speciaal bedoeld voor anti-condensatie en vorstbescherming in regel- en apparaatkasten. Deze compacte ventilatorverwarming voorkomt de vorming van condens, loopt rustig en zorgt voor een gelijkmatig verdeelde luchttemperatuur in kasten met elektrische/elektronische componenten. RS Online zoekterm: Stego, “small fan heater”

n Oxley LED gloeilampvervangers bieden een optisch ontworpen “fit-&-forget”-alternatief voor traditionele gloeidraadlampen. Ze zorgen voor een uitstekende lichtspreiding en hebben een levensduur van meer dan 90.000 uur. De toepassingen variëren van drukknopschakelaars en visuele panelen tot spoorweg-, automobiel-, militaire en luchtvaarttoepassingen. Dit echte “fit & forget”product zorgt ervoor dat onderhoudskosten worden geëlimineerd en het extra voordeel van het gebruik van LED-technologie betekent dat er weinig of geen warmte vrijkomt in de apparatuur. RS Online zoekterm: Oxley, “led”

MEM's assortiment van ST Microelectronics 3-assige LIS331DL, laag energieverbruik en een ultrakleine behuizing

Preci-dip veerbelaste connectoren Een perfect alternatief voor continuïteit in de stroomvoorziening in problematische omgevingen n Ideaal voor alle mobiele communicatie waaronder medische en militaire toepassingen. Hun unieke gepatenteerde ontwerp combineert een contactunit, zuiger en veer in een zelfaanpassend contact. Dit zorgt voor lage en stabiele elektrische weerstand en maximale betrouwbaarheid. RS Online zoekterm: Preci-dip, spring loaded

n ST’s 3-assige bewegingssensoren betekenen een significante stap vooruit in het nog kleiner maken van het product. De LIS331DLversnellingsmeters bieden hoge prestaties bij laag energieverbruik en hun ultra-compacte robuuste ontwerp zorgt voor hoge bestendigheid tegen trillingen en schokken tot 10.000 g. RS Online zoekterm: LIS331DL

Tektronix TDS2000C-serie oscilloscopen Prestaties voor een redelijke prijs

Micrel buck-regelaars Schakelregelaars voor superlichte belasting

n De TDS2000C-serie oscilloscopen biedt betaalbare prestaties in een compact ontwerp. Ieder model is uitgerust met USB-connectiviteit, 16 geautomatiseerde metingen, limiettests en een ingebouwd helpmenu. Krijg meer gedaan in minder tijd met de TDS2000C-serie oscilloscopen. RS Online zoekterm: Tektronix

n De MIC23153 is een hoog-efficiënte 4MHz 2A synchrone buck-regelaar met HyperLight Load™-modus, power-LED uitvoerindicator en programmeerbare softstart. HyperLight Load™ zorgt voor hoge efficiëntie bij lage belastingen en ultrasnelle transiënte respons waardoor de MIC23153 perfect geschikt is voor het leveren van core-spanningen aan processoren. De ultrakleine 2,5 mm x 2,5 mm behuizing bespaart waardevolle boardruimte en heeft slechts vier kleine externe componenten nodig. RS Online zoekterm: Micrel buck

10

eTech - NUMMER 5

Meer informatie online: elke maand worden meer

Ledil-optica voor meerdere LEDs Tyiple- en quad-optica voor de Osram Oslon SSL LED-serie n Ontworpen voor de Osram Oslon SSL LED-serie. Het lensmateriaal is een optische PMMA met hoge UVen temperatuurweerstand met een hoge optische efficiëntie van meer dan 85%. Er is geen lenshouder met bevestiging nodig, u hoeft het koellichaam alleen vast te maken met een paar druppels lijm. RS Online zoekterm: ledil

Arduino Atmel processorboards Arduino Uno Atmel Atmega 328 MCU-board n De Arduino Uno is een microcontroller-board op basis van de ATmega328. Het bevat al het nodige voor de ondersteuning van de microcontroller. Sluit hem eenvoudig aan op een computer met een USB-kabel en sluit de stroom aan met een AC/DC-adapter of batterij om van start te gaan. De Uno verschilt van alle voorgaande boards omdat het geen gebruik maakt van de FTDI USB-naar-serieel besturingschip. In plaats daarvan is de Atmega8U2 geprogrammeerd als een USBnaar-serieel-omvormer RS Online zoekterm: 715-4081

dan 5.000 nieuwe producten toegevoegd op RS Online

eTech - NUMMER 5

11

ESD-

bescherming Geef weinig uit – bespaar veel

ESD (ElectroStatic Discharge) is een belangrijke bedreiging voor kwaliteit in de elektronica-industrie. Grote bedrijven stellen dat 25% van alle ongeïdentificeerde fouten in elektronische apparatuur het gevolg zijn van schade veroorzaakt door ESD. In totaal worden de kosten van ESD-gerelateerde fouten voor de sector geschat op miljarden dollars per jaar. Volgens artikelen in de pers is aangetoond dat investeren in een hoogkwalitatief ESD-controleplan een rendement op investering oplevert van 5:1 tot wel 20:1. Een high-tech-bedrijf rapporteerde pas nog vergelijkbare besparingen van € 95 voor iedere € 1 uitgegeven aan ESD-beveiliging. Een ESD-beveiligingsplan dat voldoet aan de internationale normen kan met relatief goedkope apparatuur worden geïmplementeerd. Om effectief te blijven moet het permanent worden gemonitord en verbeterd. Het ontstaan van elektrostatische lading wordt aanzienlijk hoger wanneer de relatieve vochtigheid lager wordt, daarom kan worden aangenomen dat wanneer mysterieuze problemen met kwaliteit en betrouwbaarheid optreden in seizoenen met een lage vochtigheidsgraad, de kans groot is dat dit door ESD komt. De noodzaak voor een plan De meeste bedrijven gebruiken de EN61340-5-1-norm voor het opstellen van hun ESD-controleplan. De norm beschrijft het aarden en verbinden van systemen, het aarden van mensen, beschermende verpakking en markeringen. Naast het uitwerken van een controleprogramma beschrijft EN61340-5-1 ook de vereisten voor ESD-training en compliance-controle. Gespecificeerde maatregelen voor aarding omvatten polsbandjes voor zittend personeel, alsmede ESD-vloeren en ESD-schoeisel zoals voetaarding voor staand en mobiel personeel. Isolatiemateriaal in de "ESD Protected Area" (EPA) mag echter niet worden vergeten wanneer de aarding is geregeld. EN 61340-5-1 clausule 5.3.3 stelt dat “Alle niet-essentiële isolatiematerialen (plastic en papier) zoals koffiekopjes, voedselverpakkingen en persoonlijke voorwerpen van de werkplek moeten worden verwijderd wanneer wordt gewerkt met onbeveiligde ESDS-items.” Isolatiematerialen die essentieel zijn voor het project en aanwezig in de EPA kunnen leiden tot significante ESDrisico's zoals veld-geïnduceerde ontlading. Dit kan zelfs bij een goed geaarde ESD-werkplek optreden. Overeenkomstig

12

eTech - NUMMER 5

IEC61340-5-1 mag het elektrostatische veld op de plaats waar het ESDS-apparaat wordt aangeraakt niet groter zijn dan 10.000 V/m. Alle isolatiematerialen met een elektrostatisch potentieel van meer dan 2 kV moeten op een minimale afstand van 30 cm van het apparaat worden gehouden. Als het gemeten elektrostatische veld of oppervlakpotentieel hoger is dan de gestelde limiet moet ionisatie of een andere techniek worden gebruikt. Door het genereren van positieve en negatieve ionen, die worden aangetrokken of afgestoten door de lading die zich in het isolatiemateriaal ophoopt, kan een ionisator isolatiemateriaal in enkele seconden neutraliseren. Het derde fundamentele principe van het ESDcontrolesysteem heeft betrekking op de verpakking. Normaal gesproken worden beschermzakken of -bakken gebruikt met een geleidende oppervlak aan de buitenkant. Zakken en bakken zijn pas effectief wanneer ze zijn gesloten en alleen worden geopend door een geaarde werknemer op een ESD-werkplek. Conclusie Alle kosten voor ESD-controle moeten de gebruiker verbeterde kwaliteit en betrouwbaarheid opleveren. Om het rendement op investering te maximaliseren moeten de activiteiten, gebieden en producten met de hoogste kosten worden geïdentificeerd en als eerste aangepakt. Door ESD-controle tot een permanent kwaliteitsproces te maken kunnen programmakosten en resulterende ROI worden gemonitord zodat het bedrijf de totale programmawaarde kan maximaliseren. Bedrijven die hun ESD goed hebben geregeld zien een directe en meetbare bijdrage aan hun bedrijdsresultaten, maar ook een verbetering van de klanttevredenheid.

Meer informatie online... Voor meer informatie kunt u het boekje van Charleswater over ESD downloaden via www.designspark.com eTech - NUMMER 5

13

Efficiëntie optimaliseren van duurzame energiebronnen Door Helga Stevenson

Digitale signaalcontrollers kunnen significante efficiëntievoordelen opleveren voor spanningsinverters in installaties voor groene energie. De behoefte aan alternatieve vormen van energieopwekking is overbekend en met de huidige focus op duurzame energiebronnen krijgen zonnepanelen en windturbines bijzonder veel aandacht. Er zijn nu bijvoorbeeld commerciële bedrijven die gratis panelen aanbieden met installatie- en onderhoudscontracten voor particuliere en commerciële gebruikers, die de eigenaar van het onroerend goed energie leveren wanneer ze dat nodig hebben en de extra energie terugvoeren naar het landelijke netwerk. Deze vorm van energiewinning is helaas gevoelig voor inefficiëntie. Fotovoltaïsche cellen (PV) bieden onder optimale condities vaak beperkte conversie-efficiëntie, maar voor het maximaliseren van hun potentieel is aanzienlijke systeemintelligentie vereist, om optimaal rendement op de investering te bieden. Met behulp van complexe algoritmes is het mogelijk hoge niveaus van uitvoervermogens te realiseren, zelfs onder minder ideale condities. De vermogensconversiefase speelt hierin een sleutelrol. Normaal gesproken gebruikt een installatie met zonnepanelen een aantal PV-cellen die in serie of parallel zijn geschakeld, samen met een aantal DC/AC-inverters die de PV-uitvoer converteren naar het spanningsniveau van het netwerk voor gebruik in particuliere of commerciële panden, of om dit terug te voeren naar het landelijke netwerk. Sommige installaties kunnen ook gebruik maken van batterijen om energie op te slaan in goede weersomstandigheden, om energie te leveren tijdens bewolkt weer of zelfs 's nachts. In deze installaties wordt ook een aantal DC/DComvormers gebruikt.

14

eTech - NUMMER 5

Het maximaliseren van de PV-uitvoer is essentieel en wordt normaal gesproken geregeld door de bedrijfscyclus van het signaal van de pulsduurmodulatie (pulse width modulation, PWM) dat de DC/DC- en/ of DC/AC-converters aanstuurt. Om de meest efficiënte spanningsconversie te realiseren is nauwlettende monitoring van het vermogen (product van de uitvoer van de spanning en de stroom) van de PV-cel vereist. Hiervoor wordt een microprocessor gebruikt, samen met een aantal ADC's. De processor moet in staat zijn het PWM-signaal te berekenen om optimale conversiecondities te realiseren, voornamelijk met een techniek die bekend staat als Maximum Power Point Tracking (MPPT). Als gevolg van de constant veranderende omstandigheden is het MPPT-proces cyclisch: het moet worden uitgevoerd met weerdruk ter compensatie van de veranderingen in de uitvoer die veroorzaakt worden door de temperatuur, bewolking, het moment van de dag en zelfs seizoensveranderingen. Het doel is de inverters continu fijn af te stellen, door middel van PWM-besturing, om deze gelijk te maken met de uitvoer van de piekspanning en de piekstroom van de cel(len). Dit houdt in dat de uitvoer van de spanning en de stroom moet worden gemeten en dat deze wordt doorgestuurd naar het MPPT-algoritme, waar het het optimale stuursignaal berekent en dit teruggeeft in de vorm van een PWMstuursignaal. Hoewel dit ook kan worden gerealiseerd door verschillende afzonderlijke apparaten, heeft een digitale signaalcontroller zoals de TMS320C200-reeks DSP-controllers van Texas Instruments, de juiste combinatie van randapparaten, verwerkingscapaciteit en kenmerken van de architectuur om dit complexe proces in real-time op één enkele

chip uit te voeren, waarbij het zorgt voor maximale efficiëntie voor een PV-installatie. Het Maximum Peak Power-algoritme is de meest gebruikte oplossing voor het maximaliseren van vermogensuitvoer, maar is evenzo variabel. Een andere oplossing die soms wordt toegepast is het incrementele inductantie-algoritme, wat het derivaat van de productcurve van de spanning/stroom (vermogen) voor 0 oplost, wat per definitie een piek is. Deze methode is echter gevoelig voor fouten door het regelen op basis van 'valse' pieken. Een elegantere oplossing is het inzetten van een combinatie van deze twee maar hoewel dit de meest efficiënte oplossing is, is hiervoor ook de meeste verwerkingscapaciteit nodig. De TMS320F28x digitale signaalcontroller van TI is hiervoor zeer geschikt: deze gebruikt een 32-bits apparaat dat tot 150 MIPS kan leveren en dat een reeks randapparaten integreert waarmee een hoogefficiënte zonne-inverter mogelijk wordt gemaakt. Er is al aangetoond dat deze conversie-inefficiëntie met tot 50% reduceert in sommige installaties. Bekijk het nieuwste assortiment digitale signaalcontrollers van Texas Instruments op www.rsonline.nl/ti of www.rsonline.be/ti

Meer informatie online... Deel uw mening over dit artikel op www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech

eTech - NUMMER 5

15

ePurchasing innovaties voor "innovatief" Supply Chain Management Door Carlene Garvey, RS Components

Hoewel internetwinkelen geweldige mogelijkheden biedt, zorgt het ook voor risico's voor de financiële controle. Veel particulieren hebben dit al ontdekt. Ook bedrijven moeten helpen om optimaal gebruik te kunnen maken van eigenschappen zoals de hoge snelheid van het internet en de enorme hoeveelheid zoekmogelijkheden. Dit op de juiste manier oplossen kan handelaren helpen hun kosten te verlagen en innovaties sneller op de markt te brengen. De verleiding mogelijk risicovolle aspecten van het web in te zetten, zoals het werken met niet-goedgekeurde leveranciers die lagere prijzen lijken te bieden, kan tot ernstige problemen leiden. Verantwoordelijke leveranciers moeten deze uitdagingen waar hun klanten tegenaan lopen herkennen en innovatieve online tools aanbieden, via hun websites die gebruik maken van het beste dat het internet te bieden heeft in het geven van een betrouwbare bron van concurrerende diensten. Gebruik maken van zoekmogelijkheden Een overduidelijk beginpunt voor het verbeteren van de zoekmogelijkheden naar producten voor online klanten. Voor leveranciers van componenten betekent dit dat zij parametrische zoektools moeten aanbieden om klanten te helpen componenten te vinden die exact aan hun specificaties voldoen. RS Components heeft de "Component Chooser" opgezet om deze faciliteit aan haar klanten aan te bieden. Component Chooser is nu de grootste en meest uitgebreide parametrische zoekmachine voor elektronische componenten ter wereld. RS Components biedt tevens online technische informatie op productniveau, die antwoorden geeft op technische vragen en hulp bij het nemen van beslissingen bij de aankoop. Vervolg op pagina 18 >

16

eTech - NUMMER 5

eTech - NUMMER 5

17

< Vervolg van pagina 16 Uitgebreide zoekmogelijkheden zijn ook waardevol voor producten zoals testapparatuur, alsmede voor standaard subsystemen voor modules. Bij het doorzoeken van RS Online worden automatisch compatibele alternatieven gegeven van geschikte kwaliteit. Voorbeelden hiervan zijn eigen RS merk-producten van hoge kwaliteit tegen zeer concurrerende prijzen. In het bijzonder voor grotere bedrijven is het coördineren van aspecten zoals aankoopbeslissingen, leveringsregelingen en -kosten door meerdere afzonderlijke gebruikers veel moeilijker in het internettijdperk. Nieuw ontwikkelde generaties intelligente tools kunnen individuele gebruikers de flexibiliteit bieden aankopen te doen tot een vooraf ingestelde limiet of met andere beperkingen te werken, zoals een gelimiteerde leverancierslijst. Purchasing Manager van RS Components is een voorbeeld van zo'n tool. Hiermee kunnen bedrijven toegangsprivileges en toegankelijke faciliteiten aanpassen aan de gebruiker en daarmee aan de inkoopbehoeften van iedere afzonderlijke toegangsfunctie. Door inkoopautomatisering op een hoger niveau te tillen, gebruiken tools zoals eProcurement protocollen voor de communicatie tussen systemen. Dit is een ander voorbeeld van hoe het internet de efficiëntie van de toeleveringsketen verbetert door klanten in staat te stellen hun interne inkoopsysteem naadloos te integreren met de online winkel van RS Components. Dit biedt directe toegang tot meer dan 500.000 producten, met directe beschikbaarheid uit voorraad en de laatste prijsinformatie. RS heeft deze dienst al uitgebreid met verbeteringen aan functies zoals de ‘Mijn account’ omgeving. Gepersonaliseerde automatisering In feite is zelf-service voor klanten, met faciliteiten voor klanten voor het beheren van hun eigen account en zelfs voor het personaliseren van hun eigen inkoopomgeving, een belangrijk aspect van op internet gebaseerde commercie in de sectoren voor detailhandel en tussen bedrijven. De genoten voordelen omvatten verhoogde klanttevredenheid, een reductie van het aantal fouten en misverstanden en lagere kosten. Verbeterde faciliteiten voor zakelijke klanten omvatten factuurkopieën en online offertes, alsmede de mogelijkheid voor het plaatsen van terugkerende en vooruitgeplaatste bestellingen. RS Components heeft deze diensten al online geïmplementeerd, die helpen vertragingen te voorkomen en de klanten over het algemeen betere controle geven over hun eigen bestellingen, kosten en administratie.

18

eTech - NUMMER 5

Bovendien hebben op internet gebaseerde inkooptools, in situaties waarbij klanten speciale inkoopvoorwaarden en -prijzen hebben bedongen, de mogelijkheid deze automatisch toe te passen op bestellingen van ieder geautoriseerd personeelslid van de klant. Internetshoppers over de hele wereld zijn ook bekend met de mogelijkheden van het checken van prijzen. Binnen slechts enkele seconden is het gemakkelijk de beste deal te vinden wat betreft prijs en andere belangrijke overwegingen zoals beschikbaarheid, transportkosten en levertermijn. Innovation-to-Market, op internetsnelheid voor high-tech-bedrijven, voor wie succes afhangt van de vraag of ze een product als eerste op de markt kunnen brengen, opent het internet diverse mogelijkheden binnen ieder stadium van productrealisatie. Online technische communitys voor het delen van informatie en resources zoals op internet gebaserde tools en open-source-software zijn nog maar het begin. Er is een enorm draagvlak voor het verbeteren van op internet gebaseerd ontwerpen, niet alleen door het bieden van krachtigere hulpmiddelen maar ook door de meer efficiënte integratie met commerciële functies zoals inkoop. De DesignSpark PCBomgeving die beschikbaar is via www.designspark.com is daar een interessant voorbeeld van.

automatiseringsniveau kunnen toevoegen aan componentontwerptaken waarvoor altijd een mix van technische en commerciële expertise nodig was, kan de productrealisatie vereenvoudigen en de time-to-market verkorten. Kijken naar Web x.0 Omdat mobiel internet nu een snel groeiende realiteit is voor bedrijfscommunitys (net als voor high-end-consumenten) moeten kleine en meer opportunistische ontwerpbedrijven dankzij 3G en Wi-Fi hun supply-chain-diensten al doende kunnen managen. RS Mobile ondersteunt deze trend met een volledig mobiele transactionele site die op de meeste smartphones kan worden bekeken. De komst van RS Mobile, een online tool van de volgende generatie, herinnert ons eraan dat het internet op het punt staat te veranderen. Terwijl de mogelijkheden zich uitbreiden verandert ook de aard van mogelijke risico's. Innovatieve en marktgerichte leveranciers spelen een belangrijke rol door continue innovatie van hun online diensten, om hun klanten te helpen gebruik te maken van de kracht van internet en tegelijkertijd de bijbehorende risico's te minimaliseren.

DesignSpark PCB is een gratis op Windows gebaseerde EDA-tool, opgezet in samenwerking met een externe gespecialiseerde EDA-leverancier, met gratis online toegang voor technici. Het is compatibel met standaard bestandsindelingen van ontwerpbestanden waardoor technici toegang hebben tot IP, ondersteund door commerciële bedrijven, alsmede tot ontwerpen die beschikbaar zijn via hardware-communitys voor opensource. Overeenkomstig zijn op internet gebaseerde basis, neemt DesignSpark PCB zijn gebruikers op in een toepassingsgericht sociaal netwerk, met toegang tot informatie over het gebruik van een tool en andere aspecten van PCB-ontwerp. Een belangrijk aspect van DesignSpark PCB, vanuit het oogpunt van inkoop, is zijn mogelijkheid een bestand te exporteren met een complete materiaallijst, die direct kan worden geüpload naar de online offertetool van RS Components voor een volledige kostenberekening van een prototype of productiegang van geassembleerde boards en vervolgens probleemloos de benodigde componenten te kunnen bestellen. Dit hoge

LeCroy WaveAce-oscilloscopen

Krijg meer scope voor minder geld – LeCroy-kwaliteit voor een betaalbare prijs Ongeëvenaarde specificaties en kenmerken in hun klasse:

De WaveAce-oscilloscopen bieden een groot geheugen, een kleurendisplay, uitgebreide meetmogelijkheden, geavanceerde triggering en uitgebreide aansluitmogelijkheden om problemen sneller te analyseren en op te lossen. Met bandbreedtes van 40 MHz tot 300 MHz, bemonsteringsfrequenties tot 2 GS/s en golfvormgeheugen tot 20 kpts overtreffen de WaveAce-oscilloscopen alle verwachtingen van een betaalbare kleine oscilloscoop.

n

40 MHz, 60 MHz, 100 MHz, 200 MHz en 300 MHz

n

2- en 4-kanaals modellen

n

Bemonsteringsfrequenties tot 2 GS/s

n

Ongeëvenaard groot geheugen in hun klasse – tot 20 kpts

n

Geavanceerde triggering

n

5,7-inch QVGA-kleurendisplay op alle modellen

n

32 automatische metingen

n

Mathematische functies, waaronder Fast Fourier Transform (FFT)

n

Pass-/Fail-test en digitale filters

n

Golfvormrecorder

n

Meertalige gebruikersinterface en Help

n

LAN-/USB-poorten voor printers, USB-sticks en afstandsbesturing via pc

n

3 jaar garantie

Een WaveAce is de ideale oscilloscoop voor: n

Digitaal ontwerp en probleemoplossing

n

Onderwijs en training

n

Fabricagetests en kwaliteitscontrole

n

Service & onderhoud

n

Algemene proefbanktests

Productoverzicht WaveAce 101

WaveAce 112

WaveAce 202

WaveAce 204

WaveAce 212

WaveAce 214

WaveAce 222

WaveAce 224

WaveAce 232

WaveAce 234

Kanalen

2

2

2

2

4

2

4

2

4

2

4

Bandbreedte

40 MHz

60 MHz

100 MHz

60 MHz

60 MHz

100 MHz

100 MHz

200 MHz

200 MHz

300 MHz

300 MHz

Bemonsteringsfrequentie per kanaal/ max.

250 MS/s/ 500 MS/s

250 MS/s/ 500 MS/s

250 MS/s/ 500 MS/s

1 GS/s/ 2 GS/s

Opnamelengte

4 kpts/kanaal 4 kpts/kanaal 4 kpts/kanaal 18 kpts

Kleurendisplay

5,7-inch QVGA

RS stocknummer 685-2725

Voor meer informatie over RS ePurchasing-oplossingen gaat u naar RS Online

WaveAce 102

1 GS/s/ 2 GS/s

1 GS/s/ 2 GS/s

1 GS/s/ 2 GS/s

1 GS/s/ 2 GS/s

1 GS/s/ 2 GS/s

1 GS/s/ 2 GS/s

1 GS/s/ 2 GS/s

20 kpts

18 kpts

20 kpts

18 kpts

20 kpts

18 kpts

20 kpts

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

5,7-inch QVGA

672-1589

672-1582

672-1586

685-2734

672-1595

685-2737

672-1598

685-2731

672-1592

685-2740

www.rsonline.nl www.rsonline.be

ONTWERP RECENSIE

Embedded Development met EDP

Door Dr William Marshall, RS Components

Het RS Embedded Development Platform biedt een alternatieve route naar de fase van technische prototyping van een project, door snelle een eenvoudige wijzigingen in de processor mogelijk te maken op het moment van het eerste ontwerp of voor toekomstige upgrades. Fase 1: de route naar productie De meeste nieuwe elektronische producten beginnen met een idee, gevolgd door een snelle 'improvisatie' op de werkbank om de haalbaarheid te testen. Er wordt in dit stadium vaak een plug-in-type prototypingboard gebruikt om niet te hoeven solderen en geen PCB's te hoeven maken. Wanneer een microcontroller het hart vormt van een dergelijk systeem, bestaat het probleem dat meer complexe types zoals apparaten met een ARM-core alleen beschikbaar zijn voor oppervlak te montage. Al enige tijd zijn DIP-modules beschikbaar die op een proefboard kunnen worden gestoken voor PIC's en de Propeller. Hieraan wordt nu ook ARM-mbed toegevoegd, wat is besproken in nummer 4 van eTech. Dit is de basis voor de snelle ‘improvisatie’: geen uitgebreide interfaces maar voldoende hardware om te bepalen of de processor geschikt is voor de taak. Dit betekent normaal gesproken: is het snel genoeg voor mijn real-time verwerkingstoepassing? De mbed is perfect voor dit stadium van de ontwikkeling. Fase 2: de route naar productie Wanneer de haalbaarheid van een eerste idee is vastgesteld, gaan we een stap verder naar de ondersteunende hardware zoals anti-aliasing filters voor ADC-kanalen, buffering en bescherming voor I/O-kanalen zoals ethernet, USB en CAN. Het proefboard zier er nu nogal vol en rommelig uit, met mogelijke ruisproblemen door lange bedrading. Dit is het moment waar EDP in zicht komt, omdat het al deze filters, buffers en connectoren aanbiedt in een klein modulair systeem. De mbedmodule wordt eenvoudig in een EDP-adapter of -carrier gestoken om het compatibel te maken met het baseboard. Misschien moeten een paar jumper-verbindingen worden gemaakt om enkele kleine wijzigingen voor het project aan te kunnen brengen in het mbed-programma. Zo niet, dan is dit alles en kan de verdere softwareontwikkeling zoals voorheen via het internet worden gedaan. Ik had toegang nodig tot een I2C-bus voor de ultrasone afstandsmeter, dit was eenvoudig opgelost door middel van I/O ‘breakout’ -headers op het EDP-baseboard. Een MC1-motorcontrolemodule biedt een interface voor de brush-DC-motor en de aanbevolen EDP-stroomvoorziening is voldoende voor de motorstroom, hoewel een zwaardere PSU zo nodig direct op de MC1 kan worden aangesloten.

20

eTech - NUMMER 5

ONTWERP RECENSIE Fase 3: de route naar productie Op een bepaald moment zullen de beperkingen van het mbedontwikkelsysteem aan het licht komen. De meest voor de hand liggende beperking is het gebrek aan debuggingtools en misschien het feit dat het via het web vrijgeven van al onze code aan concurrenten niet zo gunstig is voor uw bedrijf! De volgende stap is de mbed en zijn carrier te vervangen door de LPC1768 EDP-module. De nieuwe unit heeft een aantal jumper-opties die moeten worden gemaakt afhankelijk van de aanwezige perifere toepassingsboards. Er is een micro-SD-kaartsleuf beschikbaar, samen met een programmeerheader voor de Keil μVision 4 IDE. Als u het Keil-systeem met zijn μLink-debug-dongel al hebt, dan kunt u direct van start gaan, in andere gevallen moet u een aparte dongel kopen bij RS. Gelukkig kan deze worden gebruikt voor alle boards op basis van EDP ARM. Een gratis code-gelimiteerde versie van μVision kan worden gedownload van de Keil-website. Schema 1. is de EDP-versie van ons objectontwijkingsprogramma. Vergelijk het met het mbed-programmaschema in eTech 4. Het grootste verschil, naast de verschillende namen voor de stuurprogrammaroutines voor randapparaten, is de C++ objectgeoriënteerde structuur van het mbed-programma verwant aan de eenvoudige C-code van de EDP. Het mbed-programma was korter omdat alle stuurprogrammabestanden werden aangeroepen met één enkele ‘Include’-opdracht: mbed.h. De initialisatiestappen waren ook verborgen voor de gebruiker. U kunt zien dat de vertaling van mbed naar EDP niet moeilijk is, zodra u bekend bent met de geavanceerde nieuwe IDE met alle functionaliteiten voor projectmanagement en debugging. Merk echter op dat de COMpoortfuncties zoals ‘printf’ nu door middel van het RS-232-kanaal via een EDP Basic Communications-module werken. Dit laatste zorgt voor USB, CAN, RS-485, RS-232-buffering, beveiliging en verbindingen. Ethernet is beschikbaar op een baseboard-connector. Productie Waarom kan de klant, als het voltooide ontwerp bedoeld is voor een specialistische toepassing met laag volume waarvoor geen aangepaste PCB zou moeten worden gemaakt, niet gewoon beschikking krijgen over een oplossing op basis van EDP? De boards zijn stevig en bevatten montage-gaten voor het vastzetten van modules op het baseboard. Klaar voor de toekomst Dat is nog eens een veel gebruikte zin. In het geval van EDP betekent het dat overbodige of achterhaalde componenten (normaal gesproken de processorchips) kunnen worden vervangen door de nieuwste types en de rest van het door u ontwikkelde prototype intact blijft. De belangrijkste tijdbesparing zit in het feit dat uw waardevolle software nog steeds werkt, ook wanneer opnieuw gecompileerd met de geleverde low-level-stuurbestanden. Er is ook de mogelijkheid voor het uitproberen van verschillende processoren in de ontwikkelingsfase. Wat dacht u van Cortex-M3, Cortex-M0, ARM 7, ARM 9 of misschien een XC167, geoptimaliseerd voor snelle real-time verwerking? De PIM-carriermodule biedt de mogelijkheid voor het evalueren van dsPIC's of PIC32's. EDP is niet goedkoop, maar gebouwd voor langdurig gebruik. De moduleconnectoren zijn bijvoorbeeld getest op vele malen insteken en verwijderen, en na de eerste investering zijn de daarop volgende aanvullingen veel goedkoper dan een compleet nieuwe ontwikkelkit. En dan is er ook nog de tijd die wordt bespaard doordat u het wiel niet opnieuw hoeft uit te vinden.

/* /* /* /*

*****************************************************************************/ Testprogramma robotbotsingvermijding voor EDP LPC1768 -module WGM 10/2010*/ Project gebouwd met behulp van Keil uVision 4-ontwikkeltool en compiler */ *****************************************************************************/

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include

“misra_types.h” /* MISRA type definitions */ “defines.h” /* General EDP defines */ “Slave_Address_Defines.h” /* EDP I2C slave addresses */ “Portst.h” /* I/O port structure */ “i2C0.h” /* I2C0 low-level driver */ “I2C0_MASTER.h” /* I2C Master functions */ “timer1.h” /* Timer 1 driver, delay */ “UART0.h” /* UART0 low-level driver */ “Terminal.h” /* Serial terminal functions */ “delays.h” /* Software delays */ “MC1.h” /* Motor module functions */

uint8_t cmd[2] = {0u,0u}; uint8_t echo[2] = {0u,0u}; uint16_t range = 0u;

/* I2C command buffer */ /* I2C sonar results buffer */

sint32_t main (void) { SystemInit(); /* Basic MCU initialisation */ setup_TIMER1(1u); /* Set 1ms wait increment */ setup_ports_default(); /* Set up I/O for EDP board */ setup_I2C0_Master_Mode(); /* Initialize I2C bus */ MC1_Configure_Hardware(); /* Set up EDP MC1 module */ UART0Init(115200u,8u,NO_PARITY,1u); /* Set up COM channel */ // Set up SRF08 max range and receiver sensitivity over I2C bus cmd[0] = 0x02u; /* Range register */ cmd[1] = 0x1Cu; /* Set max range about 100cm */ I2C0_Master_Mode_Transmit(SRF08_addr, cmd, 2u); cmd[0] = 0x01u; /* Receiver gain register */ cmd[1] = 0x1Bu; /* Set receiver gain */ I2C0_Master_Mode_Transmit(SRF08_addr, cmd, 2u); while (1) {

/* Main program loop */

// Get range data from SRF08 // Send Tx burst command over I2C bus cmd[0] = 0x00u; /* Command register */ cmd[1] = 0x51u; /* Ranging results in cm */ I2C0_Master_Mode_Transmit(SRF08_addr, cmd, 2u); /* Send ranging burst */ delay_ms(70u);

/* Wait for echo */

// Read back range over I2C bus cmd[0] = 0x02u; /* Address of first echo */ I2C0_Master_Mode_Transmit(SRF08_addr, cmd, 1u); /* Send address */ I2C0_Master_Mode_Receive(SRF08_addr, echo, 2u); /* read echo result */ // Generate PWM mark/space ratio from range data range = (echo[0]<<8u)+echo[1]; MC1_Set_Motor_Speed(100u-range); /* Update PWM ratio (0->100) */

rs232_printf(“PWM = %d\r”,range,3u); /* Display PWM ratio on PC */

}

}

delay_ms(100u);

/* Wait for 100ms */

Schema 1

Componentenlijst

 EDP 4-kanaals baseboard 

RS stocknr. 460-285

EDP LPC1768 commandomodule 

703-9229

EDP mbed-carriermodule 

703-9235

ARM mbed LPC1768 module 

703-9238

EDP communicatiemodule 

460-310

EDP MC1 motorcontrolemodule 

460-304

Programma-/debugdongel 

703-9241

Meer informatie online... Download het programmeerschema en lees het vorige artikel over mbed in eTech nummer 4 op www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech eTech - NUMMER 5

21

MARKT TRENDS

Snelst groeiende markt voor zonne-energie in 2010

Q

iQ

De slimme keuze

PV-installaties groeien dit jaar met 1.500 procent In 2010 kwam de zon op voor de Britse markt voor zonne-energie, toen het door aantrekkelijke overheidsstimuleringsmaatregelen uitgroeide tot het snelst groeiende land voor foto-elektrische (PV) installaties, aldus iSuppli Corp. Installaties van PV-systemen in Groot-Brittannië realiseerden een totaal van 96 megawatt (MW) in 2010, een overweldigende groei van 1.500 procent ten opzichte van 6 MW in 2009. Het begon met een bijna verwaarloosbaar niveau in 2009, maar de groei liet het tweede snelst groeiende land – Spanje –, met 730 procent in 2010, ver achter zich. Afbeelding 4 toont de voorspelling van iSuppli voor jaarlijkse PVinstallaties in Groot-Brittannië. Afbeelding 4: voorspelling foto-elektrische installaties (in megawatt)

Megawatt



Het algemene doel van het programma in Groot-Brittannië is het aanmoedigen van kleinere verspreide zelfgeneratie in een poging CO2uitstoot te reduceren en een bijdrage te leveren aan het energiepark in Groot-Brittannië. Groot-Brittannië gebruikt teruglevertarieven die hoger liggen dan de markt, om de acceptatie van PV te stimuleren. De gemiddelde prijs voor huishoudelijke elektriciteit in Groot-Brittannië is momenteel 0,12 pond per kilowattuur (kWh). Een particulier PV-systeem van maximaal 4 kilowatt (KW) kan 0,36 pond verdienen met iedere gegenereerde kWh die door de eigenaar zelf wordt geconsumeerd, of 0,39 pond voor iedere kWh die wordt teruggevoerd in het net. Dit betekent een financieel voordeel van 0,48 pond per kWh voor het eigen verbruik. Volgens het Britse ministerie van energie en klimaatverandering kan een gemiddeld huishouden dat een goed geplaatst systeem van 2,5 Kilowatt (KW) installeert 140 pond per jaar besparen op de elektriciteitsrekening. Installaties die sinds juli 2009 zijn opgezet, kunnen met terugwerkende kracht profiteren van dit tarief. Rendementen op investeringen (ROI's) voor rendabele particuliere projecten kunnen volgens berekeningen van iSuppli oplopen tot 12 procent. De eerste schatting van iSuppli is dat de markt voor PV-installaties in Groot-Brittannië zal groeien naar 214 MW in 2012 en 501 MW in 2014. Deze aanname is gebaseerd op de groeicijfers van andere landen en op het isolatieniveau in Groot-Brittannië en de hoeveelheid zonlicht in dat land.

In 2010 werden in Groot-Brittannië aantrekkelijke teruglevertarieven (Feed-in-Tariffs, FIT) ingesteld om de acceptatie van PV te stimuleren. Bovendien verschoof, doordat het meest vooroplopende land, Duitsland, de teruglevertarieven verlaagde, de focus van de hele PV-wereld naar landen met gunstigere stimuleringsmaatregelen, waardoor GrootBrittannië "hotspot" werd voor zonne-energie.

Door Henning Wight

Hoewel verwacht wordt dat de groei in Groot-Brittannië na de explosieve cijfers in 2010 zal vertragen, zullen de PV-installaties jaarlijks blijven groeien met rond de 50 procent tot en met 2014. Teruglevertarieven voor zonne-energie FIT stimuleert het gebruik van zonne-energie door de garantie te geven dat nutsbedrijven overschotelektriciteit geproduceerd door zonneenergiesystemen opkopen. Dit helpt particulieren en organisaties de investeringskosten te dekken van een PV-systeem. Overvloedig gebruik van FIT heeft Duitsland geholpen uit te groeien tot meest toonaangevende land ter wereld voor PV, met 3,8 gigawatt (GW) aan installaties in 2009. De stap in de richting van de reductie van FIT van de Duitse regering zal deze groei vanaf 2012 echter bekoelen. Energie in Groot-Brittannië

22

eTech - NUMMER 5

Kijk voor de laatste informatie over onderzoek naar foto-elektriciteit op www.isuppli.com/photovoltaics of neem contact op met iSuppli via [email protected]. Copyright 2010 iSuppli Corporation.

Door een Q-motor (spleetpoolmotor) te vervangen door een iQ-motor vermindert het energieverbruik met 70%. RS stocknummer: 714-2139 Ontdek nog meer voordelen op www.rsonline.be/ebmpapst www.rsonline.nl/ebmpapst

PCB-tool

verlaagt de barrière voor innovatie Door Martin Keenan Technical Marketing Engineer, RS Components

Er komt een beweging op gang in de sector van technisch ontwerpen. Net als de open-source software-beweging toegang heeft gegeven tot een breed scala aan IT-toepassingen, helpt open-source hardware een aantal barrières te slechten voor technologische innovaties. In tegenstelling tot de open-source software-community hebben hardware-ontwerpers die hun werk vrij beschikbaar willen stellen echter geen toegang tot hetzelfde aantal vrij beschikbare tools van hetzelfde niveau. Dit probleem wordt nu aangepakt. Open-source hardware Open-source hardware (OSHW) maakt het mogelijk ontwerpen te gebruiken zonder daarvoor licentierechten te hoeven betalen en, nog belangrijker, ze te wijzigen en aan te passen om nieuwe dingen te bouwen. Dit betekent minder tijdsverlies aan het opnieuw uitvinden van het wiel voor het implementeren van subsystemen wanneer iemand anders, die het werk al heeft gedaan en het heeft aangeboden als opensource-ontwerp, deze ontwerpen al heeft geoptimaliseerd. Bedrijven zoals Arduino werken met het open-source hardware-model om het maken van prototypes en het ontwikkelen van nieuwe systemen gemakkelijker te maken. De coreboards die Arduino heeft gemaakt worden geleverd met alle benodigde documentatie en bronbestanden voor het opnieuw maken en aanpassen van deze ontwerpen. Open-source hardware heeft de fase van prototyping gepasseerd naar voltooide systemen. Openmoko heeft het idee gelanceerd een volledig open-source mobiele telefoon te bouwen. Het project heeft niet alleen een softwarepakket opgeleverd, maar heeft ook wortel geschoten in een community die herbruikbare hardwareontwerpen maakt

24

eTech - NUMMER 5

voor een compleet mobiel apparaat. De MakerBot 3D-printer, ontworpen voor het maken van plastic objecten thuis, wordt als kit verkocht. Maar het bedrijf levert alle ontwerpbestanden en informatie die nodig is zo'n apparaat te maken, of het ontwerp te verbeteren voor een betere MakerBot.

zoals boardformaat en het aantal lagen dat een project kan hebben. Maar omdat ze zijn ontwikkeld door een onsamenhangende community van programmeurs, kunnen bepaalde belangrijke elementen ontbreken waar PCB-gebruikers van commerciële tools aan gewend zijn geraakt.

Open-source ontwerptools Hoewel de community van elektronica- en systeemontwerpers die bereid zijn hun werk beschikbaar te stellen en mensen een voorsprong te geven met ideeën over hoe deze kunnen worden toegepast groeit, is er een hiaat op het gebied van ontwerptools. De open-source softwarecommunity heeft toegang tot veel gratis tools voor het maken van nieuwe software. Tot nu toe blijft het niveau van gratis beschikbare tools voor het ontwerpen van elektronicahardware echter achter.

DesignSpark PCB DesignSpark PCB is echter een gratis tool maar met de eigenschappen van een commerciële tool, die op geen enkele wijze kunstmatig is beperkt, of u nu kijkt naar boardformaat, lagen, aantal pinnen of bestandsuitvoer. Het is gemaakt in samenwerking met een extern bedrijf voor EDA-tools en het ontwikkelteam beschikt over een totaal van 150 manjaar ervaring met PCB CAD-softwareontwikkeling. Het DesignSpark PCB-product is het resultaat van deze enorme hoeveelheid ervaring, in combinatie met de feedback van CAD-gebruikers over de hele wereld, plus gedetailleerde analyse van tools die momenteel beschikbaar zijn voor PCBontwerp. DesignSpark PCB beschikt, naast de schematische opname- en ontwerpeigenschappen die essentieel zijn voor iedere PCB-ontwerptool, over een complete autorouter met volledige ondersteuning voor het controleren van

Er is een aantal PCB-ontwerptools voor download beschikbaar, maar deze hebben vaak grote beperkingen. Ze hebben bijvoorbeeld zeer beperkte import- of exportmogelijkheden omdat ze zijn ontworpen voor de apparatuur van een specifieke PCB-fabrikant. Er zijn open-source tools die via het internet kunnen worden gedownload. Over het algemeen hebben die geen kunstmatige beperkingen wat betreft eigenschappen

Vervolg op pagina 26 > eTech - NUMMER 5

25

”

< Vervolg van pagina 25

Voeg geavanceerde grafische displays toe en gebruik daarbij de geïntegreerde PIC24F microcontrollers

DesignSpark PCB, dat vanaf de basis is ontworpen voor Microsoft Windows, past zich volledig aan aan de benadering die het besturingssysteem aanbeveelt voor het ontwerpen van toepassingen. Hierdoor is de tool veel makkelijker aan te leren. Wanneer de software voor het eerst wordt gestart krijgt de gebruiker geen matrix van onbegrijpelijke knoppen en commando's te zien. In plaats daarvan is de gebruikersinterface zeer eenvoudig, de belangrijkste functies zijn op twee pictogrambalken geplaatst aan de zijkant van het hoofdvenster. De meest gebruikte PCB-ontwerpfuncties zijn beschikbaar via contextmenu's. Omdat het voor Windows is geschreven, ondersteunt DesignSpark PCB functies als kopiëren en plakken, maar ook slepen en neerzetten, volledig. Hierdoor is het eenvoudig een deel van een ontwerpbestand op te pakken en over te zetten naar een nieuw project. Als een referentieontwerp voor een microcontroller een sectie heeft die u kunt gebruiken voor een groter project, kunt u het gemakkelijk kopiëren. De functies kunnen ook worden gebruikt om secties te dupliceren, waarvoor anders veel tijd en geduld nodig is om ze met de hand te maken. Omdat DesignSpark PCB-gebruikers automatisch deelnemen

26

En op naar de productie… Dit is niet de enige manier waarop DesignSpark PCB verbonden is met online tools. De tool maakt het veel makkelijker de kosten van een ontwerp te berekenen en het te maken, omdat het de mogelijkheid heeft een complete materiaallijst te exporteren. Het bestand met de materiaallijst kan worden geüpload naar de online offertetool van RS Components voor een volledige kostenberekening van een prototype of productiegang van geassembleerde boards en vervolgens probleemloos de benodigde componenten te kunnen bestellen. De tool wordt geleverd met een complete database met componenten, van weerstanden tot en met microcontrollers. Als een component niet in de onderdelendatabase zit, kan gemakkelijk een nieuwe worden gemaakt door het betreffende pakkettype te selecteren, bijvoorbeeld een SOT-23 of een grote land-grid-array, en vervolgens de pins die zijn ingevoerd in het schakelschema toe te wijzen aan de betreffende posities op het pakket. Omdat veel ontwerpen in de open-sourcewereld niet slechts componenten op PCB's zijn, maar robots, 3D-printers en in een enkel geval zelfs een experimentele hybride auto, is de manier waarop de elektronica in het systeem past essentieel voor het succes ervan. Dit is het punt waarop DesignSpark PCB naar de toekomst kijkt. De tool kan een PCB-ontwerp gebruiken en IDF-bestanden exporteren, een formaat dat kan worden gelezen door mechanische 3D CAD-tools.

Veel elektromechanische componenten in de Component Chooser, een functionaliteit die het kiezen van onderdelen voor een bepaalde klus vergemakkelijkt, hebben bijbehorende 3D-modellen. Dankzij dit feit kunnen deze tools de werkelijke 3D-vormen nu veel gemakkelijker integreren met de mechanische ontwerpen, zodat u eenvoudig kunt zien of een koellichaam voldoende vrije ruimte heeft en, wanneer dat niet het geval is, de component gewoon met DesignSpark PCB kunt verplaatsen naar de juiste plek. Zodra het ontwerp klaar is genereert DesignSpark PCB een standaard Gerberbestand dat direct kan worden gebruikt voor productie bij iedere willekeurige PCB-leverancier, die de laatste keten van de ketting vormt. De OSHW-visie Open-source hardware kan de manier waarop de ontwerperscommunity naar ontwerpen kijkt drastisch veranderen, door de inspanningen te concentreren op gebieden waarin met zich kan onderscheiden in plaats van iedereen te dwingen gewone subsystemen steeds weer opnieuw te maken, en daarmee de barrières voor innovatie te verlagen. DesignSpark PCB verlaagt nog meer barrières door gratis de mogelijkheid aan te bieden ontwerpen van elektronicahardware te gebruiken, aan te passen en nieuwe te creëren.

Download DesignSpark PCB gratis via www.designspark.com/pcb

Meer informatie online... Deel uw mening over deze visie op OSHW op www.designspark/etech

Memory

In tegenstelling tot gratis tools die beschikbaar worden gesteld aan trainings- of hobbygebruikers, zijn er geen gebruiksbeperkingen voor DesignSpark PCB. Het kan worden gebruikt voor commerciële ontwerpen, maar ook voor ontwerpen die zijn doorgesluisd naar open source-communities.

aan het sociale netwerk voor ontwerpers van DesignSpark, kunt u gemakkelijk tips krijgen over het gebruik van tools en andere aspecten van PCB-ontwerp. In plaats van grote hoeveelheden documentatie te moeten doorspitten om uit te vinden hoe iets moet worden gedaan, kunt u door de vragen en antwoorden bladeren of het gewoon vragen.

Analog

Met de tool kan gebruik worden gemaakt van een breed scala aan reeds beschikbare ontwerpen. Dit zijn niet alleen de ontwerpen van OSHW, maar ook de vele referentieontwerpen die zijn geproduceerd door fabrikanten als Texas Instruments, die ontwerpbestanden aanbieden die compatibel zijn met tools met industriële standaard.

Digital Signal Controllers

ontwerpregels om ervoor te zorgen dat het board maakbaar is. Het resultaat stelt een nieuwe generatie elektronicaontwerpers in staat aan projecten te werken met tools die voorheen honderden of zelfs duizenden euro's zouden hebben gekost.

Microchip’s nieuwe PIC24FJ256DA microcontrollerserie verlaagt de kosten doordat het externe RAM en de controller voor grafische displays vervallen. USB en aanraakgevoelige bediening zijn al toegevoegd. de piC24FJ256da microcontrollerserie integreert drie grafische versnellingsmodulen en een display controller, naast 96 kByte raM. deze integratie verlaagt de systeemkosten en biedt een praktische oplossing om geavanceerde grafische displays toe te voegen aan een groot aantal embedded applicaties, waarbij het externe raM en een display controller niet langer nodig zijn. extra besparingen worden bereikt door de geïntegreerde periferie voor usB en capacitieve, aanraakgevoelige bediening.

Microchip maakt het mogelijk met: • gratis en prestaties-geoptimaliseerde, grafische bibliotheek - met de volledige broncode, ondersteuning van meerdere lettertypen en talen, inclusief een indrukwekkende reeks voorgedefinieerde grafische objecten. er is tevens voorzien in vooraf geconfigureerde interfaces voor capacitieve, aanraakgevoelige knoppen en schuifregelaars en voor resistieve aanraakschermen.

Meteen van start in drie eenvoudige stappen

1. schaf een piC24FJ256da210 ontwikkelpakket en de truly display Board aan. 2. download de gratis bibliotheek en de ontwerpsoftware 3. start meteen met uw ontwerp! www.microchip.com/graphics

• gratis software graphics display designer - beginnende gebruikers beschikken hiermee over een visuele wizard voor het ontwerpen van bedieningsinterfaces. • de piC24FJ256da210 ontwikkelkaart kan rechtstreeks worden aangesloten op Microchip’s truly 3,2 inch displaykaart, maar deze kan ook worden gekoppeld met andere displaykaarten met behulp van adapterkaarten van het type aC164139 (rs artikelnummer 715-4214). voor het opsporen van softwarefouten is MpLaB® iCd 3, MpLaB reaL iCetM of de MpLaB piCkittM 3 nodig.

piC24FJ256da210 demo Board dM240312 - rs part no 715-4249 truly 3.2” display Board aC164127-4 - rs part no 686-8672

Intelligent Electronics start with Microchip www.rsonline.be/microchip www.rsonline.nl/microchip De Microchip naam en logo, het Microchip logo, PIC en MPLAB zijn geregistreerde handelsmerken en mTouch, REAL ICE en PICkit is een handelsmerk van Microchip Technology Incorporated in de VS en in andere landen. Alle andere handelsmerken en geregistreerde handelsmerken zijn het eigendom van de betreffende houders. © 2010, Microchip Technology Incorporated. Alle rechten voorbehouden. ME278Dut/11.10D

eTech - NUMMER 5

Microcontrollers

“

...minder tijdverlies aan het opnieuw uitvinden van het wiel, voor het implementeren van subsystemen wanneer iemand anders, die het werk al heeft gedaan en het heeft aangeboden als open-source-ontwerp, deze ontwerpen al heeft geoptimaliseerd

ONTWERP TIPS

IN SAMENWERKING MET

Het uitrusten van de printplaat spreekt voor zich: sommige oppervlak te montagecomponenten moeten worden gesoldeerd, maar er is voldoende ruimte. Voor de beste resultaten kan het beste worden gekozen voor LEDs met een zo breed mogelijke kijkhoek, zodat de pyramide er van de zijkant met mooiste uitziet. De auteur heeft het type LO L296 oranje LEDs gebruikt van Osram, met een kijkhoek van 160 °. Er is een six-way-connector gebruikt voor systeeminterne programmering (in-system programming, ISP) van de microcontroller. De configuratiezekeringen zijn zo ingesteld dat het gebruik van een interne 4 MHz-klok mogelijk

28

eTech - NUMMER 5

R15

R16

R17

R18

R19

R20

R21 56R

R14

56R

D8

56R

D7

56R

D6

56R

D5

R22

R23

R24

R25

R26

R27

R28

R29 56R

D16

56R

D15

56R

D14

56R

D13

56R

D12

56R

D11

56R

D10

56R

D9

D17

D18

D19

D20

D21

D22

D23

R30

R31

R32

R33

R34

R35

R36

+5V

D24

1k VCC D+ DÐ GND

K2

C1

K3

220u 16V

PD0 1

C2

PD1 PD2

RESET

IC1 PB0

100n

PB1

JP2

K4

Een externe 5 V-netvoedingsadapter is net zo geschikt hiervoor.

7 8 9 11

1

PB2 PD3

PB3

PD4

PB4

PD5

PB5

PD6

PB6

ATTiny2313

S1 XO 4

PB7

3 6 12 13 14 15 16 17 18 19

T8

R8 4k7

T1

R1 4k7

T2

R2 4k7

T3

R3 4k7

T4

R4 4k7

XI 5

2

10

T5

R5 4k7

RESET

Twee jumpers zijn van invloed op het gedrag van de lichtpyramide: JP1 bepaalt of de zestien reeksen elkaar in een vaste of een willekeurige volgorde opvolgen en JP2 bepaalt of de lichtpatronen worden weergegeven of dat alle LEDs permanent branden. S1 is een resetknop, die handig is als u wilt experimenteren met het veranderen van de software.

56R

56R

1k

20

22u 16V

K1

56R

100n

R10

56R

LL4148 C3

56R

C4

56R

R9

1

Het heeft zowel een ISP-connector als een USB-interface, de enige taak daarvan is het leveren van 5 V-voeding.

D4

3x BC817-40

JP1

De software is geschreven in assembler en kan zoals gebruikelijk worden gedownload van de Elektor-website in de vorm van broncode of als een hex-bestand. De ontwerpbestanden van de printplaat zijn ook op dezelfde locatie beschikbaar, alsmede een link voor het inkopen van kant-en-klare boards en voorgeprogrammeerde microcontrollers.

D3

4k7

De auteur ‘wilde alleen een beetje programmeren voor een microcontroller’. Het project groeide echter al snel uit tot een indrukwekkend en visueel aantrekkelijke pyramide. Het circuit bestaat in essentie uit een speciaal gezaagde printplaat, 23 LEDs en een microcontroller. Ondanks het feit dat de microcontroller een redelijk bescheiden Atmel ATtiny2313 is, heeft de auteur in het 2 KB-flashgeheugen toch ruimte gevonden voor 16 verschillende lichtreeksen. is, die wordt onderverdeeld naar 0,5 MHz door een interne verdeler. Als de zekeringen niet correct worden geprogrammeerd loopt de lichtreeks te snel, te langzaam of helemaal niet! Als alles werkt neemt u 11 cm en 5,5 cm van een solide koperen draad van 1,5 mm2 en soldeert u één uiteinde van het korte stuk in het midden van het langere stuk om een T-vorm te maken. Trek de printplaatspiraal uit elkaar zodat de T-vormige draadconstructie eronder past en soldeer het op de twee soldeerpunten vast zoals te zien is op de foto. Er kan ook koperen buis met fijne boring worden gebruikt in plaats van koperdraad.

T9

R11

D2

56R

4k7

Door Lothar Goede (Duitsland)

De 23 LEDs zijn onderverdeeld in drie groepen. De onderste en middelste secties bestaan uit acht LEDs, terwijl de bovenste sectie er slechts zeven heeft. De microcontroller heeft slechts 20 pins, daarom is het niet haalbaar een directe afzonderlijke aansturing te leveren voor iedere LED. De gebruikte multiplexing-benadering gebruikt slechts elf uitvoerpoortpinnen. Er worden buffertransistors gebruikt om het stroomsturingsvermogen van iedere uitvoer te verhogen.

T10

R12

D1

56R

4k7

56R

3D-LED Pyramide

T11

R13

56R

ONTWERP TIPS

T6

R6 4k7

T7

R7 4k7

8x BC817-40

+5V 1

K5

2 3 4 5 6

ISP

090940 - 11

Componentenlijst Weerstanden R1–R8,R11,R12,R13 = 4,7kOhm  R9,R10 = 1kOhm  R14–R36 = 56Ohm 

RS stocknr. 698-0126 698-0072 678-7059

Condensatoren C1 = 220µF 16V  C2,C4 = 100nF  C3 = 22µF 16V 

RS stocknr. 568-947 698-2995 565-807

Halfgeleiders RS stocknr. D1–D23 = SMD ED, breedhoek bijv. LO L296  665-6088 T1–T11 = BC817-40  445-1991 IC1 = ATtiny2313-20SU (SMD), geprogrammeerd  720-441

Overige RS stocknr. K1–K4 = soldeerpunten  434-138 K5 = 6-pins (2x3) pinheader, aansluitafstand 0,1 inch (2,54mm)  251-8137 S1 = drukknop  682-1399 S2,S3 = 3-pins pinheader, aansluitafstand 0,1 inch (2,54mm)  681-2521,  251-8654,  468-074 Koperdraad 1,5mm2 csa, l = 110mm  357-930 (30M) Koperdraad 1,5 mm2 csa, l = 55mm  357-930 (30M) PCB-jumper  334-561 PCB # 090940-1 http://be.eurocircuits.com/Offtheshelf/ Offtheshelfdefault.aspx?type=E&lang=en&an=090940-1

Meer informatie online... Ga voor een volledige versie van deze ontwerp recensie naar www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech eTech - NUMMER 5

29

KLANT PROFIEL

S

nelle

vragen

Het reduceren

Belangrijke feiten Bedrijfsnaam

GEM elettronica

Opgericht in

1977

Plaats

Gevestigd in San Benedetto del Tronto, Italië

Aantal werknemers

Meer dan 180

Website

www.gemrad.com

Naam geïnterviewde

Andrea PIZZARULLI

Functie geïnterviewde

Verantwoordelijke bij het GEM elettronica Technology Institute

van energieafhankelijkheid door efficiëntie De mondiale houding ten opzichte van het genereren en consumeren van energie is aan het veranderen, deels dankzij de wetgeving. Dit dwingt fabrikanten op alle niveaus inzicht te krijgen in de manier waarop hun producten energie verbruiken en hoe consumenten hun producten gebruiken, om de hoeveelheid energie die deze producten tijdens hun levensduur consumeren te minimaliseren.

Wat is uw nieuwste product? Nauwkeurig FOG-100 gyrokompas- en referentiesysteem voor navigatie

Hoe leert u nieuwe vaardigheden aan? Door het inhuren van gekwalificeerde mensen en internationale consultants

Wat onderscheidt uw producten van de rest? Hoge nauwkeurigheid, hoge MTBF zonder onderhoud, lage kosten

Welke RS-dienst komt voor u het meest van pas in uw werk en waarom? RS is voor ons een waardevolle leverancier voor prototyping en voor kleine en middelgrote producties, omdat we zeer kleine aantallen kunnen bestellen die snel, binnen 24 uur, worden geleverd. Bovendien hebben we veel waardering voor de goede service van RS voor reparatie en kalibratie van instrumenten

Van welke nieuwe technologie maakt uw product gebruik? Glasvezeltechnologie versus een elektromechanische klassieke benadering Hoe hebt u kennis opgedaan over deze nieuwe technologie? Interne R&D en langetermijninvesteringen Kunt u een voorbeeld geven van de impact die één van uw producten heeft voor de eindgebruiker, of de voordelen die het hem biedt? Gereduceerde gebruikskosten voor productonderhoud, optimale prestaties voor de gebruiker en sneller gebruik als gevolg van en snellere opstarttijd van het gyrokompas Hoe krijgt u informatie over nieuwe technologieën? Internationale conferenties, sector-workshops

30

eTech - NUMMER 5

Van welke technologie verwacht u dat deze de grootste invloed zal hebben op uw volgende product? Glasvezeltechnologieën en signaalverwerking Wat is de grootste bedreiging voor uw sector? De langzame marktpenetratie van extreem innovatieve en nieuwe producten Waar ziet u uw sector in 5 jaar? Avionica en ruimtevaart

Vandaag de dag worden consumenten vaak beschouwd als verantwoordelijk voor slechts een klein deel van de energieconsumptie. Dit betekent dat huishoudelijk energiegebruik misschien wel lager is dan dat van de industriële sector, maar de energiesector is zich meer bewust van energiebesparing.

van energiebewuste en energie-efficiënte voedingen blijft doorgaan. Door te kiezen voor energie-efficiënte oplossingen, zoals de oplossingen die beschikbaar zijn bij RS, kunnen OEM's een positieve bijdrage leveren, zowel in de geest van de meest recente wetgeving als aan de wetten zelf.

Het concept van energiebesparing en het ontwikkelen van ‘intelligentere’ apparaten begint nu ook door te dringen in de consumentensector, als gevolg daarvan groeit het gebruik van meer energie-efficiënte voedingen. RS biedt een aantal energie-efficiënte voedingen van de meest toonaangevende fabrikanten, waaronder geschakelde voedingen voor DCspanningsniveaus vanuit AC-invoer.

Een ander gebied waar meer efficiëntie kan worden gerealiseerd is bij DC/DC-conversie. Vaak is in moderne elektronische apparaten de conversie vanaf één DC-niveau naar een ander niveau onvermijdelijk. Het aantal voedingsniveaus in één apparaat kan groot zijn en normaal gesproken komen alle vereiste voedingsspanningen van één DC-bron, geleverd door een geschakelde voeding. Het kunnen leveren van genoeg vermogen om alle elektronische componenten aan te sturen is een primaire vereiste voor een voeding op systeemniveau, maar wanneer de inefficiënties van DC/DC-omvormers in overweging worden genomen, kan dit resulteren in het specificeren van een grotere en krachtigere voeding, die uiteraard ook duurder is.

Veel van deze producten zijn reeds gecertificeerd conform de Europese wetgeving: de EuP-richtlijn. Hoewel de wetgeving nog steeds aan verandering onderhevig is, blijven de belangrijkste voorwaarden hetzelfde en de ontwikkeling

Het gebruik van energie-efficiënte DC/ DC-converters kan daarom energie, kosten en ruimte besparen in een eindtoepassing. RS biedt nu een assortiment energieefficiënte DC/DC-converterproducten van toonaangevende fabrikanten zoals Recom Electronic GmbH, National Semiconductor, International Rectifier en Zetex. De elektronica-industrie is van nature afhankelijk van energie, maar door continue innovaties en de ambitie steeds grotere energie-efficiëntie te leveren, wordt deze afhankelijkheid kleiner, ten gunste van alle betrokkenen.

Bekijk de nieuwste DC/DC-omvormers op RS Online eTech - NUMMER 5

31

Elektronica Extra's

Elektronica Extra's ESD-aardingsproducten ESD-beveiligingsproducten voor iedere dag n Of het nu gaat om polsbandjes, enkelbandjes, aardekabels of kleding, RS heeft een assortiment met producten voor al uw behoeften. Aangevuld met een verzameling reserveonderdelen en accessoires zijn dit nog maar enkele van de ESDproducten die bij RS beschikbaar zijn. RS Online zoekterm: ESD grounding

Batterijen uit de reeks basisproducten van RS Voor algemene toepassingen n Standaard formaat alkalimangaanbatterijen in de populaire maten voor dagelijks gebruik. RS Online zoekterm: RS Alkaline batterijen

Precisie-reiniging RS heeft een breed aanbod aan producten van verschillende fabrikanten, wat uw toepassing ook is n Of u nu op zoek bent naar contactreinigers, vloeimiddelverwijderaars, vloeiovenreinigers of doeken en watten om ze aan te brengen, RS heeft de producten die u nodig heeft. RS Online zoekterm: EEM cleaning

MFR-1110 soldeer- en reparatieset

Fluke 287 Multimeter

Een enkelvoudig uitvoersysteem uitgerust met MFR-H1-SChandstuk dat compatibel is met SFP-cartridges

True-rms logging-multimeter voor elektronica met TrendCapture

n Het systeem bevat de SmartHeat®-technologie die exact de benodigde energie levert voor iedere verbinding en tegelijkertijd gevoelige componenten beschermt tegen beschadiging. Zijn uitvoer met hoog vermogen bij een vaste temperatuur biedt een hoge doorvoercapaciteit. RS Online zoekterm: 672-2692

n Geeft een snel overzicht van de ontwerpprestaties en laat grafisch zien wat er is gebeurd. Zijn unieke logging- en grafische mogelijkheden betekenen dat u niet langer gelogde meetwaarden naar uw PC hoeft downloaden op zoek naar trends. De Fluke 287 verpakt meer nauwkeurigheid en gebruiksgemak in een handheld-multimeter dan ooit tevoren. RS Online zoekterm: 156-724

Lindstrom precisiegereedschap Lindstrom ontwikkelt en produceert al sinds 1856 hoogprecisiegereedschap en is een bekende naam in de elektronicasector n Ze zijn oorspronkelijk alleen bedacht voor tangen en snijders, maar ze produceren ook hoogprecieze schroevendraaiers, pincetten, koppeltangen en ook een volledig ergonomische serie. Hun producten zijn ontwikkeld om aan de behoeften van klanten aan betere prestaties en een langere levensduur te voldoen. RS Online zoekterm: Lindstrom

32

eTech - NUMMER 5

Crydom SSR-modules

2,8” programmeerbare TFT-display

Kant-en-klare SSR-modules met keuze uit AC- of DC-belastingsschakelingen n De experts in halfgeleiders hebben een nieuwe reeks slimline SSR-modules geïntroduceerd die een brede keuze aan stuurspanningen en directe nuldoorgang-schakeling bieden. Belastingen beschikbaar tot 10A, en alle modules passen op een TS35 of op een TS32 DIN-rail. RS Online zoekterm: Crydom DRA1*

Meer informatie online: elke maand worden meer

Een voordelige full-colour programmeerbare paneelmeter met analoge & I²C-interfaces n De SGD-28M geeft het elektronische ontwerp keuzemogelijkheden voor formaten en kleuren van meetdisplays, met volledig aanpasbare schaalverkleining. Met een breed voedingsbereik van 4-30 Vdc en een duale analoge invoer van 0-40 Vdc is het geschikt voor veel meettoepassingen waarbij een simpele LEDdisplay niet voldoende is. RS Online zoekterm: 704-8131

dan 5.000 nieuwe producten toegevoegd op RS Online

eTech - NUMMER 5

33

Glasvezeltechnologie De keuzes voor de energie-uitdagingen van vandaag Door Mike Caddy, RS Components

Stijgende brandstofprijzen, stijgend gebruik van groene energie en de eisen voor verbeterde veiligheid en meer comfort dagen ontwerpers uit het beheer van motoren en generatoren in toepassingen als spoorwegmotoren en windturbines te optimaliseren.

Geavanceerde gegevensverwerving en besturingselektronica moeten betrouwbaar communiceren, vaak over grote afstanden, en langs risico's zoals hoge spanningen, hoge niveaus van van elektromagnetische interferentie (EMI) en ernstige elektronische ontlading (ESD).

hoogspannings- en stroomisolatie hebben om betrouwbaar te blijven werken tijdens atmosferische storingen zoals onweer. Hiervoor gaat de voorkeur uit naar glasvezel, door zijn goede hoogspanningsen stroomisolatie vergeleken met optische koppelingen en vergelijkbare componenten.

Glasvezel vormt een ideaal medium voor betrouwbare gegevensverbindingen, met de voordelen van hoge galvanische isolatie van hoogspanningscircuits, immuniteit voor EMI en ESD en een groot transmissiebereik. Dit artikel evalueert twee specifieke toepassingen: in windturbines en in de spoorwegindustrie, om een algemene achtergrond te laten zien.

In de rotorkop van de windturbine kunnen glasvezelverbindingen over korte afstand gebruik maken van Plastic Optical Fibre (POF) met optische transmitters en ontvangers zoals HFBR0500Z van Avago Technologies. Er zijn inklikbare, vergrendelde en inschroefbare kabelafsluitingen beschikbaar, waardoor snelle en efficiënte installatie, onderhoud en reparaties ter plaatse mogelijk zijn.

De kwaliteit van windenergie maximaliseren In een windturbine worden industriële glasvezelproducten gebruikt met een breed scala aan transmissies nelheden en verbindingslengtes: in de turbinebesturingsunit, vermogensconversietrappen, apparatuur voor toestandsbewaking en verbindingen over langere afstanden naar het controlecentrum van het windpark. Voor vermogensconversie worden voor het produceren van elektriciteit van een zuivere en voor het net geschikte kwaliteit uit de onregelmatige en onderbroken ruwe uitvoer van de generator de stuursignalen voor de belangrijkste functionele blokken zoals de gelijkrichter en de inverter normaal gesproken beheerd

Wanneer hogere niveaus van ESD- en EMI-beveiliging vereist is, biedt de HFBR0506AMZ-serie met metalen behuizing verbeterde afscherming. De connector in SMA-stijl is ook bestand tegen trillingen en mechanische schokken. Voor netwerktoepassingen in windparken worden de POF-verbindingen voor korte afstand normaal gesproken gemultiplexd naar Hard-Clad Silica (HCS) of multi-modus glasvezel waarmee grotere bandbreedtes en verbindingsafstanden worden ondersteund. Als de turbinetoren meer dan 100m hoog is, zorgt het gebruik van glasvezel voor de verticale verbindingen ook voor een aanzienlijke gewichtsbesparing vergeleken met koperen kabels. Transmitters en ontvangers zoals de HF BR-0400Z-serie

“

Optische glasvezel vormt een ideaal medium voor betrouwbare gegevensverbindingen, met de voordelen van hoge galvanische isolatie van hoogspanningscircuits, immuniteit voor EMI en ESD en een groot transmissiebereik.

”

34

eTech - NUMMER 5

Deze verbindingen worden ook gebruikt voor het aansturen van de communicatie met subsystemen voor veiligheid en comfort, zoals remmen, deurbesturing, airconditioning, passagiersinformatie en verlichting. Glasvezel wordt ook gebruikt voor het verzenden en ontvangen van bewakingssignalen voor spannings- en stroombeveiliging bij DC-verbindingen en converters. Communicatie tussen de centrale computer van de trein en de subsystemen voor remmen, deurbesturing en comfort gebruiken normaal gesproken de internationale norm IEC 61375 voor treincommunicatienetwerken (TCN). Over het algemeen definieert TCN een Wire Train Bus (WTB) voor het koppelen van voertuigen en een Multifunction Vehicles Bus (MVB) voor het koppelen van apparatuur in een voertuig of groep voertuigen. MVB specificeert drie mediatypes, waaronder RS-485, transformergekoppelde getwijnde draadparen en glasvezel. Er wordt vaak voorkeur gegeven aan glasvezel, door de hoge bestendigheid tegen elektrische ruis in de locomotiefomgeving. Wanneer MVB wordt geïmplementeerd met glasvezel, wordt een sterkoppeling gebruikt voor het herstellen van de signaalkwaliteit voor het verbinden van tot 4095 apparaten in één bus. De Avago HFBR-1412Ztransmitter en HFBR-2412Z-ontvanger kunnen gemakkelijk omgaan met de vaste MVB-transmissiesnelheid van 1,5 Mbps. Conclusie Met de stijgende vraag naar precisiemanagement voor vermogensconversie en controle- en veiligheidssystemen, gaat de voorkeur in risicovolle industriële omgevingen waar hoge signaalintegriteit en robuustheid van essentieel belang zijn uit naar glasvezelverbindingen.

door een DSP-embedded controller via een glasvezelverbinding. Dit zorgt voor efficiënte en betrouwbare controle met hoge galvanische isolatie.

van Avago werken via HCS of multi-modus glasvezel en worden normaal gesproken gebruikt in windturbinetorens en over lange afstanden van windparknetwerken.

Avago Technologies heeft diverse reeksen glasvezeltransmitters, -ontvangers en -zendontvangers ontwikkeld voor bewakingssystemen en netwerktoepassingen in diverse toepassingen voor energieopwekking, transport en industrie.

Ook toestandsbewaking is belangrijk, waarbij gebruik wordt gemaakt van atmosfeersensoren voor het bepalen van windsnelheid en -richting, alsmede diverse andere sensoren voor het bewaken van de mechanische componenten van de turbine om te voorkomen dat de turbine stukloopt. Het bewakingssysteem moet

Het managen van massatransport POF, HCS of multi-modus glasvezelverbindingen worden ook gebruikt in de spoorwegindustrie, om vermogenshalfgeleiders zoals IGBT's worden gebruikt in de omvormers die de elektrische tractiemotoren en het elektrische systeem van de trein van stroom voorzien.

Ga naar RS Onlone en zoek op “Avago fibre optic” om de nieuwste glasvezelapparaten te bekijken eTech - NUMMER 5

35

“

We zijn erin geslaagd de rekentijd voor het detecteren van bewegende objecten enorm terug te brengen...

”

Bewegingsdetectie met een bewegende camera Door Lamine Lemmou en Naim Dahnoun School of Electronics, University of Bristol

Videobewaking is tegenwoordig een belangrijk onderdeel van ons leven. Voordelige cameratechnologie maakt het inzetten van videobewaking voor een breed scala aan toepassingen mogelijk, vanaf het bewaken van beveiligde gebieden tot de handhaving van de verkeerswetten. De belangrijkste taak van geautomatiseerde videobewakingssystemen is het monitoren van de videokanalen op bewegende objecten, die kunnen staan voor indringers of voertuigen op de weg die moeten worden geregistreerd. 36

eTech - NUMMER 5

Er zijn algoritmes beschikbaar die bewegende objecten op de voorgrond kunnen onderscheiden van een statische achtergrond. Deze technieken kunnen echter niet omgaan met draaiende of op-en-neer bewegende camera's die worden gebruikt voor het bewaken van een veel breder blikveld dan een vaste camera. Er zijn diverse methodes voorgesteld voor de detectie van bewegende objecten met een niet-statische camera, maar geen enkele ervan kon het real-time waarmaken.

We hebben een benadering ontwikkeld die compenseert voor de beweging van de camera en dit optimaliseert voor real-time detectie op voordelige embedded hardware. Een bekende techniek voor het detecteren van een

bewegend object op de voorgrond met een met een draaiende camera is het opbouwen van een statisch mozaïekbeeld op basis van een reeks frames. Dit werkt goed wanneer de camera zeer langzaam beweegt en de beweging van het object waarschijnlijk hoger zijn. De verschillen tussen de afzonderlijke beelden moeten zeer klein zijn.

Om een samengesteld beeld te maken, moet het beeld eerst worden verdeeld in blokken van 64 x 64 pixels. Er wordt fasecorrelatie gebruikt met behulp van Fast Fourier Transforms (FFT) om een bewegingsvector te berekenen. Het nadeel van deze benadering is de gigantische berekeningscomplexiteit, door de eisen van FFT, waardoor het niet geschikt is voor realtime-toepassingen.

Een ander nadeel is dat deze techniek alleen compenseert voor horizontale bewegingen, geen verticale. Het tolereert echter trillingen van de camera in verticale richting. Een tweede benadering is het opzetten van een database met achtergrondobjecten en referentieframes die kunnen worden vergeleken met binnenkomende beelden. Deze "Minimum Camera Parameter Settings (MCPS)"-techniek kan echter alleen worden gebruikt in een niet veranderende omgeving. Onze benadering gebruikt het feit dat bijna 80 procent van de informatie in beelden hetzelfde is voor twee opeenvolgende frames om een voor beweging gecorrigeerd beeld te construeren. Bij horizontale of Vervolg op pagina 38 > eTech - NUMMER 5

37

signaalprocessor (DSP) van Texas Instruments gebruikt. Door de evaluatiemodule van dit bedrijf te gebruiken, konden we de hoeveelheid externe hardware minimaliseren tot een video I/O-module en wat extern geheugen.

< Vervolg van pagina 37 verticale camerabeweging wordt het grootste deel van de pixels eenvoudig horizontaal of verticaal vertaald. We gebruiken dus 2D-correlatietechnieken om de vertaalcoördinaten tussen twee opeenvolgende frames te vinden. Er is echter een aantal compromissen mogelijk voor het optimaliseren van de prestaties van het algoritme of het reduceren van de rekentijd. Het is niet nodig correlaties voor de gehele frames te berekenen. Eén manier voor het reduceren van de hoeveelheid data die nodig is voor de correlatie, is het onderverdelen van het beeld in vier sub-frames en dan een masker te gebruiken, in onze test van 120x120, vanuit het midden van ieder sub-frame. Het resultaat van de correlaties is een reeks verplaatsingscoördinaten. Deze verplaatsingen zijn echter niet volledig nauwkeurig, daarom wordt een 2D-correlatie tussen het gecorrigeerde frame en het naastgelegen frame gebruikt voor iedere sub-frame om het beste correlatieresultaat te krijgen. Het is mogelijk de rekentijd te reduceren door het vierkante masker te reduceren tot een 60 pixel-lijn en voor de tweede correlatie een masker van 120x120 pixels te gebruiken uit het midden van het gecorrigeerde beeld. Deze tweede methode zorgt voor een aanzienlijke vermindering van de hoeveelheid data die moet worden overgebracht tussen het externe geheugen en het interne geheugen van de processor. Een derde methode reduceert de rekentijd nog verder door een lijn van 520 pixels uit één beeld te nemen en deze te correleren met een blok van 120x520 pixels uit het volgende frame, gecentreerd op de positie van de geselecteerde lijn. In eerste instantie wordt de lijn ongeveer in het midden van het beeld geplaatst, we proberen een exact midden te voorkomen om nauwkeurigheidsproblemen te vermijden die worden veroorzaakt door de verwerking van vaste punten. We moeten er echter wel voor zorgen dat de lijn geen pixels bevat van een bewegend object op de voorgrond. Wanneer een controle aantoont dat dit het geval is, wordt de positie van de lijn willekeurig aangepast binnen een bereik van 60 pixels in een willekeurige richting. De tweede methode biedt vergelijkbare resultaten als de eerste, maar reduceert de verwerkingstijd tot bijna één tiende. De derde methode reduceert de verwerkingstijd met nog eens 40 procent maar de kwaliteit van de detectie wordt minder. Door het proces van het uitlijnen van beelden is het mogelijk bewegende objecten te detecteren met behulp van technieken die zijn ontwikkeld voor statische camera's. Er bestaan diverse

38

eTech - NUMMER 5

benaderingen om het probleem van objectdetectie met een statische achtergrond op te lossen. De simpelste benadering is één beeld van het andere af te trekken met behulp van een drempelfunctie die bepaalt of iedere pixel een voor- of achtergrondobject is. Het probleem van deze simpele benadering is dat het resultaat sterk afhangt van de keuze voor de drempelwaarde. Door gebruik te maken van een Gaussmengmodel is compensatie mogelijk voor de variatie van iedere pixel in het beeld. Iedere Gauss-curve heeft een gemiddelde en een variantiewaarde en wordt gewogen overeenkomstig zijn waarschijnlijkheid, waarbij iedere kromme conceptueel wordt gekoppeld aan de variantiebron, zoals veranderingen in de verlichting. De benadering van het Gaussmengmodel is gebaseerd op de aanname dat iedere achtergrondpixel deel uitmaakt van één van deze verdelingen. Het algoritme bepaalt hoe groot de kans is dat een pixel tot de achtergrond behoort, en niet tot de voorgrond. Het gebruiken van drempelwaardes wordt vaak beter met het aantal gebruikte Gauss-curves voor videobewaking, maar over het algemeen zijn drie genoeg. Er bestaan ook voorspellende technieken die tijdelijke kleurvariaties gebruiken in iedere pixel van de video. Sommige gebruiken Bayesiaanse

“

Er bestaan diverse benaderingen voor het probleem van objectdetectie

”

mechanismes om veranderingen in het beeld zoals variërende verlichtingsniveaus te verwerken. Voor de uiteindelijke implementatie hebben we echter gekozen voor de frameverschillenbenadering met een vaste drempel, door de lagere complexiteit ervan vergeleken met de techniek die gebruik maakt van een Gauss-mengmodel. Om het algoritme te implementeren hebben we een TMS320DM643x digitale

We hebben een aanzienlijke hoeveelheid tijd gespendeerd aan het geheugenmanagement zodat de beeldlijnen efficiënt konden worden overgebracht van het externe naar het interne geheugen. We hebben gekozen voor een combinatie van directe geheugentoegang, dat gebruik maakt van de verbeterde DMA (EDMA)-unit van de DSP, en dubbele buffering voor het minimaliseren van processorbelasting. De verwerking voor het maken van de positie-gecorrigeerde frames wordt lijn voor lijn uitgevoerd. We laden twee lijnen per keer, één voor iedere buffer. Terwijl buffer één wordt verwerkt, krijgt buffer twee gegevens van het externe geheugen met behulp van EDMA. Voor de fase die bewegende voorgrondobjecten detecteert hebben we echter de volledige frames nodig, daarom moeten we het binnenkomende frame opslaan in het externe geheugen. Het ligt voor de hand de overdracht te laten beginnen tijdens de uitlijnings- en vergelijkingsfase van de frames, direct na het gebruiken van de DMA, om de huidige framelijn in de interne buffers te laden. Dit is om het tweemaal laden van de buffers te voorkomen. Dit kan worden gerealiseerd in 7,19 ms met een processor op 700 MHz. Bij het uitvoeren van de geoptimaliseerde algoritmes kan de DM6437 een capaciteit van 28 frames per seconde aanhouden, waardoor het voldoet aan de real-time-voorwaarde en waardoor zo nodig meer algoritmes kunnen worden geïntegreerd.

RH&T

NIEUWE digitale vochtsensoren

SHT21 / SHT25 – Afmetingen die tot de verbeelding spreken! 2 ONTVANG Digitale I C-bus EEN GRATIS LAAR! PROEFEXEMP Volledig gekalibreerd Uitstekende prestaties en betrouwbaarheid

NIEUW SHT25 SHT21

■

■

■

Specifications Range RH Range T Accuracy RH Accuracy T Consumption

vocht 

SHT21 0 % to 100 % – 40 °C to +120 °C typ. 2% RH typ. 0.3°C typ. 3 μW

| 

afmetingen:  3 x 3 x 1,1 mm

SHT25

SENSIRION AG 8712 Staefa ZH  Switserland Tel. +41 44 306 40 00 www.sensirion.com

typ. 1.8% RH typ. 0.2°C

gasmassaflow 

| 

drukverschil 

| 

vloeistofflow

We zijn erin geslaagd de rekentijd voor het detecteren van bewegende objecten in videobewakingssystemen met horizontaal en verticaal bewegende camera's enorm terug te brengen, waardoor het mogelijk is de algoritmes uit te voeren in real-time op goedkope embedded hardware.

Voor meer beeldbewerkingscomponenten voor bewaking en detectie gaat u naar RS Online

Onze online offerte-tool is zo snel dat het lijkt alsof u meer uren in een dag heeft.

Meer informatie online... Deel uw mening over dit artikel op www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech

Online OFFERTES www.rsonline.nl/tips

www.rsonline.be/tips

LUNCH PAUZE

LUNCHPAUZE

Gesponsord door

Gesponsord door

WIN

Weekly No. 238 8

Mind Bending 17

39

Naam: Bedrijf:

15

11

een Polaroid PoGo 2 5MP Instant digitale camera met onze killer sudoku

15

8

18

45

Functie: Klantnummer:

11

E-mail:

17

Hoe speelt u mee: Net als bij een standaard sudoku moet iedere rij, iedere kolom en ieder blok van 3 x 3 de cijfers 1 tot en met 9 exact één keer bevatten.

11

Stuur uw ingevulde sudoku naar: RS Components, t.a.v. Afd. Marketing, Bingerweg 19, 2031 AZ Haarlem, Nederland Alle inzendingen moeten uiterlijk op 1 maart 2011 zijn ontvangen. De winnaar krijgt op 1 april 2011 bericht.

12

11

9

9

Algemene voorwaarden:

De matrix bestaat uit vormen met een stippellijn. Bovenaan iedere vorm staat een getal, dit geeft de som aan van de cellen. Bij een vorm die bestaat uit twee cellen met een ‘3’ in de hoek is het totaal van deze cellen bijvoorbeeld ‘3’. Daaruit kunt u afleiden dat de waarden in de cellen ‘1’ en ‘2’ of ‘2’ en ‘1’ moeten zijn.

10

7

22

In een vorm mogen niet twee dezelfde cijfers voorkomen. Bij een vorm met een totaal van 8 over drie cellen kan dit niet ‘2’, ‘4’, ‘2’ zijn, omdat de ‘2’ dan twee keer voorkomt in de vorm.

Deze prijsvraag is uitgeschreven door RS Components. Om deel te kunnen nemen aan de prijsvraag moet alle informatie op het formulier worden ingevuld. Deelname is gratis, aankoop van een product is geen voorwaarde. De deelnemer is zelf verantwoordelijk voor het krijgen van toestemming van zijn/haar werkgever voor deelname aan de prijsvraag. De prijs is zoals vermeld. De prijs kan niet worden omgezet in contanten. De prijsvraag is uitsluitend voor klanten van RS Components. U bent klant van RS Components als u minimaal 1 order geplaatst heeft en u in het bezit bent van een klantnummer. U vindt dit klantnummer bijvoorbeeld op uw orderbevestiging of factuur. Werknemers van RS Components en hun familieleden mogen niet deelnemen. De sluitingsdatum voor deelname is 01-032011. De trekking zal plaatsvinden in maart 2011. De winnaar zal door toevalstrekking worden geselecteerd door RS Components en zal uiterlijk 1 april 2011 bericht ontvangen. Wij aanvaarden geen aansprakelijkheid voor kwijtgeraakte of beschadigde formulieren of formulieren die bij verzending zijn vertraagd. Onleesbare, gewijzigde of niet volledig ingevulde formulieren worden gediskwalificeerd.

20

9

20

42

Er staan in het begin geen getallen in de matrix, in tegenstelling tot een normale sudoku. U kunt echter ieder getal afleiden zonder te hoeven raden, maar door het gebruiken van logica om de unieke oplossing voor iedere puzzel te vinden.

8

11

Copyright (c) 2009, killersudokuonline.com

Hoe efficiënt zijn uw antwoorden? 1 Hebben zichtbare LED's een hogere of lagere

lichtefficiëntie dan gloeilampen of TL-lampen?







2 Kristallijn siliciumschijfjes hebben een negatieve

correlatie met temperatuur. Hoe hoog is de daling van de efficiëntie? 0,05, 0,50, 2,5, 5,0 %/°C

3 Hoeveel water gebruikt een automatische

40



wasmachine zonder "smart energy" gemiddeld bij één wasbeurt? (afgerond per 10 liter)

worden gebruikt in energie-harvesting-toepassingen.





variabele snelheid in inverter-stijl, ten opzichte van traditionele mechanische motoren?

voor pompen, ventilatoren en persluchtsystemen zouden vervangen, wat zou de verlaging in de CO2uitstoot dan zijn? ( 0,8 , 8, 80, 800 miljoen ton)

8 Een manier van energiebesparing met behulp van



6 Wat is de efficiëntie van elektronische motoren met

7 Als hoogeffciënte motoren alle toepassingen in Europa 9 Power line-modems zijn een efficiënte manier voor het

een ZEV. Wat betekent de afkorting ZEV?

5 Noem 3 bronnen van energiewinning die kunnen





4 Eén toepassing van waterstofcellen is het gebruik in





communiceren van gegevens over lange afstanden. Waar staan de afkortingen S-FSK en OFDM voor?

10 Verwacht wordt dat verlichtingsbesturingen die op afstand kunnen worden aangestuurd in gebouwen het energieverbruik voor verlichting reduceren. Is deze reductie 20, 30, 60 of 80%?

digitale controle is met PWM. Waar staat deze afkorting voor en hoe bespaart het energie?









eTech - NUMMER 5

Antwoorden kunt u terugvinden op

www.rsonline.nl/etech of www.rsonline.be/etech

eTech - NUMMER 5

41

SECTOR NIEUWS

Zonnestralen gebruiken om zeewater om te zetten in drinkwater Wereldwijd krijgen steeds meer mensen hun drinkwater of uit de zee of uit de steeds zouter wordende bronnen op het vasteland. Analysten van de Global Water Intelligence, een industriële dienst, schatten dat ontzoutingsinstallaties over de hele wereld in 2008 dagelijks bijna 52 miljoen kubieke meter (52 miljard liter) produceerden, het equivalent van vier of vijf maal de dagelijkste waterproductie in Duitsland. Verwacht wordt dat dit getal in 2016 meer dan verdubbeld zal zijn. Het grootste deel hiervan kan worden toegeschreven aan de Arabische landen rond de Perzische Golf. Spanje neemt wereldwijd de vierde plaats in. Andere Europese landen stappen ook steeds meer over op ontzouting, waaronder Frankrijk, Griekenland en Italië. Het doel: het verzekeren van de watertoevoer voor eilanden, dorpen en hele steden, het leveren van water aan toeristische plaatsen of het irrigeren van landbouwgrond. Hoewel de meeste grote ontzoutingsinstallaties hun energie krijgen uit olie of gas, kunnen kleinere en middelgrote installaties gedeeltelijk of zelfs helemaal op duurzame energie draaien. “Vaak zijn de leidinggevenden zich niet bewust van de mogelijkheden die ze hebben. Ze weten vaak ook niet hoe betrouwbaar en efficiënt ontzoutingsinstallaties op zonne-energie, op windenergie en misschien in de toekomst ook op getijdenenergie werken”, betreurt Marcel Wieghaus van het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE in Freiburg, Duitsland. Het Europese “ProDes”-initiatief, waar ISE lid van is, is van plan hier verandering in te brengen. Het doel ervan is het bieden van outreach en deelnemers samen te brengen om het gebruik van duurzame energie voor waterontzouting te promoten: “ProDes” staat voor “Promotion of Renewable Energy for Water Production through Desalination”, de promotie van duurzame energie voor waterproductie middels ontzouting. Het initiatief heeft een reeks processen in gang gezet voor het ontzouten van zeewater en brak water. De meeste grote Europese ontzoutingsinstallaties zijn gebaseerd op omgekeerde osmose: hoge druk en een semipermeabel membraan scheiden het water van zout en ongewenste organische deeltjes. Installaties die draaien op conventionele energie

42

eTech - NUMMER 5

Fraunhofer ISE is van plan een bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van waterontzoutingsinstallaties zoals de hier getoonde installatie, in Gran Canaria. (© Fraunhofer ISE)

kunnen tot rond 400.000 kubieke meter (400 miljoen liter) drinkwater per dag produceren. Bij ontzoutingsinstallaties op duurzame energie varieert het spectrum van eenvoudige distillatieinstallaties op zonne-energie met een capaciteit van een paar liter per dag, tot windaangedreven installaties voor omgekeerde osmose die tot 2.000 kubieke meter (twee miljoen liter) kunnen ontzouten. Niet elke soort installatie is echter geschikt voor iedere locatie. De beste technologie voor de taak hangt af van het zoutgehalte van het onbehandelde water, de plaatselijke infrastructuur en de benodigde hoeveelheid water. “Hoe meer afgelegen een locatie is, hoe meer het de moeite waard en winstgevend is een systeem te gebruiken op duurzame energie en een waterzuiveringsinstallatie op te zetten die niet afhankelijk is van externe energievoorziening", zegt Wieghaus.

“

Vaak zijn de leidinggevenden zich niet bewust van de mogelijkheden die ze hebben...

”

Marcel Wieghaus Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE in Freiburg, Duitsland

SEE WHAT YOU MIGHT SPARK DesignSpark is een nieuwe online portal die elektronica-ingenieurs zoals u samenbrengt en de nieuwste informatie en hulpmiddelen biedt. Word lid van deze groeiende gemeenschap om ideeën uit te wisselen, expertise te delen, contacten te leggen en uw netwerk uit te breiden. Laat de vonk overslaan!

www.designspark.com

POWERED BY

De schakelaars van Tyco Electronics zijn de perfecte gast in elke applicatie.

www.rsonline.nl www.rsonline.be