De technologie van vandaag, is de elektronica van morgen

e

UW ELEKTRONICATIJDSCHRIFT 

NUMMER 9

De technologie van vandaag, is de elektronica van morgen www.rsonline.nl/eTech 023 51 66 555 www.rsonline.be/eTech 070 300 770

Niet de eerste de beste testtafel Het uitvoeren van complexe debugging was nog nooit zo eenvoudig

NIEUW

Debuggen is al moeilijk genoeg. Ziet u met uw verzameling instrumenten soms door de bomen het bos niet meer? Onze testtafel biedt hetzelfde gebruiksgemak dat u van onze oscilloscopen gewend bent. Van sneltoetsen voor veelgebruikte functies tot USB-poorten voor het opslaan van gegevens. Maak uw complexe taken gemakkelijker door uw testtafel aan te sluiten op uw pc met de meegeleverde LabVIEW SignalExpress™-software van National Instruments. Gebruik en beheer uw Tektronix-instrumenten rechtstreeks vanaf uw pc. Automatiseer metingen en analyseer gegevens van meerdere instrumenten. Meet signalen en sla de meetresultaten op. Genereer rapporten. Til de mogelijkheden van uw testtafel naar ongekende hoogten. Basisoscilloscopen

Handheld-oscilloscopen NIEUW!

■ Bandbreedte van 40 MHz tot 500 MHz

■ Bandbreedte van 100 MHz tot 200 MHz

Functie-/willekeurige-golfvormgeneratoren ■ Bandbreedte tot 240 MHz

■ Tot 25 automatische metingen

■ Gescheiden kanalen

■ Een- of tweekanaals modellen

■ Mogelijkheid tot accuvoeding*

■ Veiligheidsspecificatie: CAT III 600 V

■ 12 standaard golfvormen, waaronder

* Afhankelijk van het model.

Digitale multimeters

willekeurig

Tafeloscilloscopen

■ Resolutie van 5,5 digits en 6,5 digits

Voedingen NIEUW uitgebreid assortiment!

■ Bandbreedte van 100 MHz tot 1 GHz

■ Dubbele display

■ Uitgangsspanning tot 72 V

■ Recordlengte tot 20 MB

■ Statistieken, histogram en trendingmodi

■ Resolutie tot 0,5 mV en 0,1 mA

■ Tot 4 analoge en 16 digitale kanalen

■ Enkel-, twee- en driekanaals

■ Analyse via parallelle en seriële poorten

Timers/tellers/analyzers

■ Wave Inspector ® voor snelle navigatie door

■ Frequentieresolutie van 12 digit/s

de gegevens

■ Tijdresolutie van 50 ps ■ Meetstatistieken, histogram en trendplots

Maar liefst 3 jaar garantie op alle Tektronix-tafelinstrumenten.

www.rs-components.com/tektronix © 2009 Tektronix, Inc. Alle rechten voorbehouden. Voor Tektronix-producten zijn Amerikaanse en buitenlandse octrooien verleend en aangevraagd. TEKTRONIX en het Tektronix-logo zijn gedeponeerde handelsmerken en LabVIEW SignalExpress is een handelsmerk van National Instruments.

Vandaag de dag wordt de elektronica-industrie gezien als “zeer geavanceerd”. Media gebruiken termen als “ultramodern” en “dynamisch” om de eeuwige cyclus van innovatie en ontwikkeling van elektronicatechnologieën te beschrijven. De gadget-media hebben het zelfs voor elkaar gekregen elektronica een “chic” tintje te geven bij de technofielen, en bepaalde producten en merken groeien uit tot iconische mode-items. En hoewel het leuk en de moeite waard is betrokken te zijn bij deze ver ontwikkelde hightech-industrie, zijn er ook momenten waarop zelfs voor de meest geavanceerde nieuwe technologieën gewoon simpele, traditionele ontwerptools en -producten nodig zijn om deze te implementeren. In dit nummer van eTech concentreren wij ons op de dagelijkse componenten die de bouwstenen vormen voor ieder elektronicaontwerp. Deze “elektronische basisproducten” zijn terug te vinden op iedere werkbank en in ieder lab en variëren van de meest eenvoudige componenten en tools, van voedingen en veiligheidsproducten tot test- en meetapparatuur. En helemaal in lijn met onze dynamische industrie zie je zelfs dat sommige van deze basiselementen zijn verbeterd en uitgebreid! Veel leesplezier in de nieuwste editie van de eTech!

Glenn Jarrett Hoofd Electronics Marketing

twitter.com/RSElectronics Algemene voorwaarden: Op al onze leveringen zijn de Algemene Verkoopvoorwaarden van RS Components B.V. van toepassing. Zie hiervoor onze catalogus of www.rsonline.nl of www.rsonline.be.

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

ELE_0034_0112

05 06 08 12 14 17 18 20 24 26

RS NIEUWS

30 32 34 38 40 42

MOLEX

SECTORNIEUWS BASISPROCESSOREN PRODUCTNIEUWS WELKE COMMUNITY-BOARDS GROEN IS COOL

Kom bij ons langs in hal 1 stand 156 Voor meer informatie gaat u naar www.embedded-world.de

GEHEUGENTRENDS BEELDSCHERMEN COMPONENTBIBLIOTHEKEN ONTWERPTIPS: VOORDELIGE HEADPHONE-VERSTERKER ELEKTRONICA EXTRA'S GOOGLE ADK

voor tablet

CONNECTORTECHNOLOGIEËN DESIGNSPARK.COM iSAY

eTech - NUMMER 9

03

RS NIEUWS

Laboratoriumnauwkeurigheid. Productielijnsnelheid. En een zeer ruime keuze.

Agilent 34401A De industriestandaard Agilent 34405A De meest voordelige

Agilent 34411A De meest geavanceerde

Vooruitspoelen met uitzonderlijke snelheid en nauwkeurigheid

De digitale multimeters van Agilent zitten boordevol mogelijkheden waarmee uw R&D- of productietestprocessen sneller en efficiënter verlopen. Of u nu belang hecht aan een hoge toegevoegde waarde of hoge prestaties, geen enkel ander merk biedt u meer keuzemogelijkheden.

Scan de 3D-barcode of ga naar http://goo.gl/2XcBq voor een productrondleiding van de 34410A digitale multimeter

Digitale multimeters

Het solarcarteam van de Tokai University, gesponsord door RS Components, heeft na een heroïsche sprint van 3.000 km door Australië, de World Solar Challenge (WSC) voor de tweede keer op rij gewonnen. De race, die werd gehouden van 16 tot 23 oktober 2011, ging van start in Darwin in het noorden van Australië en liep tot Adelaide in het zuiden, met een totale afstand van 3.021 km. Ondanks de vijfde positie na de kwalificatieronde, reed de auto 'Tokai Challenger' de race soepeltjes uit in 32 uur en 45 minuten en arriveerde bij de finish om 1 uur 's middags op 20 oktober.

De auto maakte gebruik van HIT-zonnecellen, die de grootste energieconversieverhouding ter wereld hebben. Deze werden ondersteund door hoogcapacitatieve lithium-ion-batterijen die waren geleverd door Panasonic. Voor de carrosserie werd super-lichtgewicht Toray-koolstofvezelmateriaal gebruikt, waardoor het gewicht van de auto kon worden teruggebracht tot een luttele 140 kg. Professor Hideki Kimura, expert op het gebied van solarautotechnologie, zei: “Ik wil graag alle sponsors, wetenschappers en studenten bedanken voor hun steun voor het team. Wij zijn erg blij met het resultaat en trots dat wij de kans hebben gehad al deze toegewijde en getalenteerde mensen die deel uitmaken van het Tokai University-team te kunnen ondersteunen.

Ingebouwde metingen om taken sneller uit te voeren Ongeëvenaarde prestaties van maar liefst 100.000 metingen per seconde

Meer dan 550.000 producten van toonaangevende fabrikanten kunnen nu online worden aangeschaft in Zwitserse franken

Agilent en zijn netwerk van distributeurs

© 2011 Agilent Technologies, Inc.

Het Tokai University-team wint de grootste solarautorace ter wereld voor het tweede jaar op rij.

Aanpassing in prijzen op Zwitserse website

Datalogging voor efficiëntere verwerking van gegevens

Right Instrument. Right Expertise. Delivered Right Now.

Door RS gesponsord team wint de World Solar Challenge 2011

Verbeter vandaag nog uw metingen met een digitale multimeter GRATIS meettips en video’s www.rs-components.com/agilent

www.agilent.com/find/DMMPromoWW

Deze maand wordt onze Zwitserse website aangepast, zodat in het vervolg online inkopen bij RS nog gemakkelijker zal gaan. Meer dan 550.000 producten van toonaangevende fabrikanten uit al onze elektronica-, automatiserings- en onderhoudsassortimenten, kunnen nu online worden ingekocht in Zwitserse franken. Alle online gekochte artikelen worden nu gratis bezorgd. Feedback uit een recent onderzoek liet zien dat klanten al op grote schaal gebruik maken van de Zwitserse website, die in 2010 werd gelanceerd. Met de toevoeging van prijzen in de plaatselijke valuta verbetert RS de online inkoopervaring nog meer en gaat daarmee nog verder in het ondersteunen van de Zwitserse markt.

De online winkel in Zwitserland is beschikbaar via www.rsonline.ch eTech - NUMMER 9

05

Fabrieksautomatisering

SECTOR NIEUWS

Gebouwautomatisering Gezondheidszorg

Informatie reist via licht

Energie Voertuigen

Door Isolde Rötzer.

Gewone LED's kunnen worden veranderd in optische WLAN met slechts enkele extra componenten, dankzij Visible Light Communication (VLC). De LED's gaan dan niet alleen gewoon branden, ze verzenden ook informatie. Ze versturen films in HDkwaliteit naar uw iPhone of laptop, zonder kwaliteitsverlies, snel en veilig.

S

telt u zich het volgende scenario eens voor: vier mensen hebben het zich gemakkelijk gemaakt in een kamer. Ieder van hen kan een film bekijken op het internet op zijn of haar laptop, in HD-kwaliteit. Dit is mogelijk dankzij optische WLAN. Het licht van de LED's in de lampen boven het hoofd dienen als transmissiemedium. Dit was heel lang slechts een toekomstdroom. Sinds wetenschappers van het Fraunhofer Institute for Telecommunications en het Heinrich Hertz Institute HHI in Berlijn, een nieuwe transmissietechnologie voor video hebben ontwikkeld in het OMEGA-project van de EU, is de implementatie in het dagelijks leven wel heel dichtbij gekomen. Eind mei konden de wetenschappers de resultaten van het project presenteren in Rennes. Ze konden gegevens overzenden met een snelheid van 100 megabits per seconde (Mbit/s) zonder verliezen, met behulp van LED's in het plafond die

meer dan tien vierkante meter verlichten. De ontvanger kan overal binnen de radius, op dit moment het maximale bereik, worden geplaatst. “Dit betekent dat wij vier video's in HD-kwaliteit naar vier verschillende laptops tegelijkertijd konden sturen,“ zegt Dr. Anagnostis Paraskevopoulos van het HHI.

“De uitgangspunten van communicatie met zichtbaar licht (visual light communication, VLC) werden ontwikkeld in samenwerking met partners Siemens en France Telecom Orange Labs,“ vertelt de expert. Bij HHI ontwikkelt de projectmanager van het team, Klaus-Dieter Langer, de nieuwe technologie nog verder. “Voor VLC levert de lichtbron, in dit geval LED's met wit licht, verlichting voor de kamer en verzendt tegelijkertijd informatie. Met behulp van een speciaal component, de modulator, schakelen wij de LED's op hoge snelheid aan en uit, en verzenden de informatie in de vorm van enen en nullen. De modulatie van het licht is niet waarneembaar voor het menselijk oog. Een simpele fotodiode op de laptop werkt als ontvanger." Zoals Klaus-Dieter Langer uitlegt, “De diode vangt het licht op, de elektronica decodeert de informatie en vertaalt dit naar elektrische pulsen, dus in de taal van de computer.“ Een voordeel is dat er slechts een paar componenten nodig zijn om de LED's te prepareren zodat ze kunnen functioneren als transmissiemedia. Een nadeel is dat zodra er iets tussen het licht en de fotodiode komt (bijvoorbeeld wanneer iemand zijn hand voor de diode houdt) de overdracht wordt onderbroken. Laptops, palmtops en mobiele telefoons zijn mogelijke eindapparaten. De wetenschapper benadrukt dat VLC niet bedoeld is ter vervanging van WLAN, PowerLAN of UMTS. Het is heel geschikt als extra optie voor datatransmissie wanneer radiotransmissienetwerken niet wenselijk of mogelijk zijn, omdat er geen nieuwe kabels of apparatuur voor nodig zijn. Combinaties zijn ook mogelijk, bijvoorbeeld in de vorm van optische WLAN in één richting en PowerLAN voor het retourkanaal. Films kunnen op deze manier worden overgedragen naar de PC en daar worden afgespeeld, maar ze kunnen ook naar een andere computer worden gestuurd. Deze nieuwe transmissietechnologie is bijvoorbeeld ook geschikt voor ziekenhuizen, omdat daar radiotransmissie niet toegestaan is. Desondanks kunnen volgens de experts hoge transmissiesnelheden zonder verlies en ongecomprimeerd worden verzonden. Als een deel van de communicatie plaatsvindt via de verlichting in de operatiekamer, kunnen hiermee draadloze chirurgische robots worden aangestuurd of röntgenfoto's worden doorgestuurd. In vliegtuigen

06

Omron

Switch Solutions

kan iedere passagier zijn eigen programma bekijken op een display, wat vliegtuigfabrikanten kilometers bekabeling bespaart. Een andere mogelijk toepassing van deze technologie zijn productiefaciliteiten, waar radiotransmissie vaak storingen veroorzaakt bij de processen. Momenteel ontwikkelen de wetenschappers het systeem zodat hogere transmissiesnelheden mogelijk worden. “Door gebruik te maken van LED's met rood-blauw-groen-wit licht kunnen wij 800 Mbit/s overzenden in het lab,“ zegt Klaus-Dieter Langer.

Het assortiment schakelaars van Omron omvat microschakelaars, tastschakelaars en DIPschakelaars van hoge precisie en kwaliteit voor een groot aantal uiteenlopende toepassingen.

Microschakelaars omvatten standaardtypen, afgedichte lage-krachtschakelaars en een aantal industriespecifieke modellen: D2HW afgedichte ultra subminiatuur-schakelaar met extra lange slag voor een betrouwbare aan/uitwerking V betrouwbare en veilige basisschakelaar met schakelstroom van 10 - 21A. Wordt veel gebruikt in toepassingen die een lange levensduur vereisen D3SH opgebouwde laagprofiel detectieschakelaar van ultrakleine afmeting met een uniek mechanisme voor grote contactbetrouwbaarheid en precisie Tastschakelaars omvatten standaard-, verlichte, afgedichte, toets-, scharnier- en koepeltypen met o.a.: B3D koepelschakelaar met ultralaag profiel en Omrons unieke circulaire werking voor een gegarandeerd hoge mate van weerstand tegen vreemde materie B3W-9 een compacte verlichte schakelaar met 2 LED's B3AL een compacte schakelaar met lange slag voor veeleisende toepassingen DIP-schakelaars omvatten draai-, piano- en schuiftypen inclusief onze nieuwste toevoeging: A6SN toonaangevende hogedruk mechanica biedt grote betrouwbaarheid en wassen zonder afdichtingsband

Deel uw mening...

Voor alle schakelaars van Omron staan bruikbaarheid en gebruikersvriendelijkheid centraal – voor meer informatie gaat u naar www.omron-rs.eu.

www.designspark.com/etech

www.omron-rs.eu eTech - NUMMER 9

Sinds de uitvinding en de eerste productie van MCU's aan het begin van de jaren 70 zijn ze ontwikkeld en geproduceerd door een groot aantal halfgeleiderbedrijven, die van oudsher hun MCUproductlijnen primair ontwikkelden op basis van hun eigen architecturen. Met name in de 8-bits-markt, met apparaten zoals de H8 van Renesas, de ST6/7 van STMicroelectronics, de PIC van Microchip, maar ook in de 32-bits-markt, zoals de R32 en SuperH van Renesas of de Power Architecture van Freescale of C28x van Texas Instruments, om er maar een paar te noemen. De afgelopen tien jaar is er echter een groeiende trend te zien bij siliconenleveranciers, die niet hun eigen microprocessorkernen ontwikkelen, maar de licentie gebruiken van kernen en architecturen van IP-bedrijven zoals ARM en MIPS. Met name deze twee bedrijven hebben nek aan nek gestreden om de eerste plaats in te nemen voor geavanceerde microprocessoren, ASIC's en ASSP's voor een groot aantal embedded-markten en -toepassingen, buiten de ingang van de PC-microprocessor.

Alle neuzen richting ARM

Waar alle lijnen van algemene processorkernen samen komen Door Dave Pike, Marketing Engineer

D

e universele microcontroller, of MCU, is nu een basisproduct. Dit is misschien wat overdreven, maar op één vlak wordt deze stelling in ieder geval onderbouwd door de groeiende trend in het gebruik van processorkernen die een ‘gewone’ of ‘open’ architectuur hebben. Omdat er nog steeds vele MCU-leveranciers zijn, lijkt het erop dat de lijn van ontwikkeling van 32-bits MCU steeds meer is gebaseerd op de processorkernen die zijn ontwikkeld door één bedrijf: ARM.

08

eTech - NUMMER 9

Vandaag loopt ARM voorop en heeft het leeuwendeel van deze processormarkt veroverd, en dan in het bijzonder voor mobiele draadloze ontwerpen. Dit is zonder twijfel het gevolg van de meest geavanceerde en energiezuinige eigenschappen van deze architectuur, en daarnaast ook de dichtheidsvoordelen van de compileerde code. De instructieset Thumb van ARM werd voor het eerst geïntroduceerd in de ARM7TDMI-kern en zorgde voor een aanzienlijke verlaging van de benodigde geheugencapaciteit. Zo goed als iedere mobiele telefoon of smartphone die vandaag wordt gemaakt heeft een ARM-kern. De ARMarchitectuur groeit ook snel in ASIC's en ASSP's voor industriële, computer- en consumenttoepassingen.

Cortex-M-reeks

In de markt voor universele MCU's is de afgelopen vijf jaar de acceptatie extreem snel geweest, waarbij ARM uitgroeide tot grootste speler op het gebied van microprocessorkernen. Een aantal leveranciers kwam in eerste instantie met MCU-reeksen op basis van ARM7TDMI, en enkelen volgden met producten op basis van ARM9TDMI. De echte doorbraak werd echter gerealiseerd door de CortexM-reeks, en in het bijzonder de Cortex-M3. De kern, die werd gelanceerd in 2004, werd speciaal ontwikkeld voor implementatie in MCU's en zonder overdrijven kan dit ontwerp uitgeroepen worden tot meest toegepaste universele 32-bits MCU-processor in een groot aantal embedded markten. Hij is nu overgenomen door een aantal grote chipfabrikanten, waaronder NXP (LPC1x00), STMicroelectronics (ST) STM32 en Texas Instruments (TI) Stellaris. Hoewel deze toonaangevende bedrijven vasthouden aan hun ASIC- en ASSP-processorontwikkelingsprogramma's, waarvan vele gebruik maken van ARM-kernen zoals de high-end Cortex-A8 of A9, zijn hun toekomstplannen voor universele MCU's steeds meer gebaseerd op ARM Cortex-M-kernen. Het is echter interessant te zien

dat TI halverwege 2011 een dual-core 32-bits MCUreeks lanceerde, met zowel haar eigen C28x-kern als een Cortex-M3 om de randapparatuur aan te sturen. De andere twee leden van de Cortex-familie, de M0 en de M4, komen ook steeds vaker voor in nieuwe MCU-reeksen. De M0 is ARM’s kleinste en meest energiezuinige kern met de meest compacte code. De M4 voegt verhoogde DSP-mogelijkheden toe aan de M3. NXP, ST en Freescale met zijn Kinetisreeks, hebben het afgelopen jaar allemaal reeksen aangekondigd op basis van M4, terwijl NXP en ST ook Cortex-M0-varianten hebben geïntroduceerd of aangekondigd. Volgens ARM loopt het totale aantal licentiehouders voor de Cortex-M-reeks, waaronder M0-, M3- en M4-processorkernen, al tegen de duizend. Er lijkt echter ook sprake te zijn van een uitzondering op de regel, in ieder geval voor een grote MCUspeler, Microchip. Zij hebben hun planning voor de 32-bits PIC MCU gebaseerd op de MIPS M4K 32-bits processorkern. De PIC-architectuur is eveneens een belangrijke deelnemer voor 8-bits technologie, zeker wat betreft de aantallen. Een belangrijk voordeel voor Microchip is het grote aantal studenten dat ieder jaar de sector komt versterken en die bekend zijn met PIC MCU's als gevolg van het veelvoorkomende gebruik op universiteiten en technische afdelingen op middelbare scholen.

8-bit verslonden?

Natuurlijk wordt er al lang over de 8-bits markt gezegd dat deze uiteindelijk zal worden verslonden door de hoge prestaties en voordelige 32-bits apparaten. Maar de markt voor producten met lagere databreedtes blijft overleven en zelfs floreren. Er worden door de continue en groeiende invasie van elektronica in onder andere consumentenproducten, huishoudelijke artikelen en medische apparatuur steeds weer nieuwe toepassingen gevonden. 32-bits apparaten winnen echter steeds meer terrein in de meer volwassen toepassingen, ten koste van 8-bits en 16-bits MCU's. De nieuwste 32-bits MCU's bieden een enorme toename van functionaliteit en een groot aantal on-chip randapparaten. En dat tegen steeds lagere prijzen, die zijn gedaald tot soms 70 cent per chip of zelfs minder!

Op weg naar 'Common Architecture'

Er zijn zeker meerdere uitdagingen en grote problemen die MCU-leveranciers aan moeten pakken om afstand te nemen van hun licentie-architecturen. Het is niet gemakkelijk al die jaren van investeren in hardware, software en ontwikkeltools zomaar op te geven. En zijn ze bereid de klant aan het twijfelen te brengen over hun toekomstplannen en over bestaande code die specifiek was ontwikkeld voor een bepaalde MCU-architectuur of reeks? Natuurlijk kan een open architectuur enorme voordelen bieden voor klanten, bijvoorbeeld de mogelijkheid in te kopen bij een groot aantal leveranciers of voor lagere kosten, betere prestaties of groter aanbod over te stappen van de ene naar de andere leverancier. Vervolg op pagina 10 > eTech - NUMMER 9

09

Volg uw bestelling op de voet met RS online order tracking.

< Vervolg van pagina 09 Hoewel MCU's op basis van Cortex-M3 niet identiek zullen zijn, zou de overstap van één leverancier naar de andere niet dezelfde obstakels op moeten werpen als de overstap tussen verschillende licentiearchitecturen. Door de financiële crisis is er de afgelopen jaren in de markt een aanzienlijke consolidatie zichtbaar geweest van MCU-leveranciers. Met name in de industriële markt moeten klanten kunnen voortbouwen op een processor die 10 tot 15 jaar of zelfs langer actueel blijven. Daarom kan een algemene architectuur een aanzienlijke mate van bescherming tegen veroudering met zich meebrengen.

Zo goed als iedere mobiele telefoon of smartphone die vandaag wordt gemaakt heeft een ARM-kern. De ARM-architectuur groeit ook snel in ASIC's en ASSP's voor industriële, computer- en consumenttoepassingen.

Een ander voordeel is de grote beschikbaarheid van softwarecomponentbibliotheken, waardoor producten sneller op de markt kunnen worden gebracht. De overstap naar een algemene ARMarchitectuur brengt ook de brede beschikbaarheid van op ARM gebaseerde ontwikkel-/debuggingtools bij alle toonaangevende toolleveranciers met zich mee.

Keuze op basis van randapparatuur

Als de trend voor MCU-leveranciers wordt dat zij hun productportefeuilles baseren op de ‘ongelicenseerde’ of ‘open architectuur’ van ARM, dan moeten ze andere manieren vinden om zich met hun producten te onderscheiden. Er zullen een aantal factoren meespelen bij het kiezen van een MCU, waaronder de microprocessorkern, snelheid, geheugen, keuze voor randapparatuur, prijs, ontwikkeltools, besturingssysteem en softwareondersteuning. De keuze voor de processorkern bepaalt, of in ieder geval beïnvloedt, enkele van de andere opties. Het lijkt er echter op dat de sector zich beweegt naar een fase waar de keuze voor de randapparatuur doorslaggevend is, en in mindere mate een keuze op basis van MCU-kernfunctionaliteit. Randapparaten zijn zeker een belangrijke factor bij het kiezen voor specifieke toepassingen. Het kan zijn dat de ‘convergentie’ in de richting van de ARM Cortex-reeks (d.w.z. dat de processorkern het basisproduct wordt) wordt gevolgd door een ‘divergentie’ van oplossingen die veel verschillende combinaties van randapparaten voor uiteenlopende en niche-markten aanbieden. Wij kunnen dus twee of drie hoofdleveranciers vinden, die producten aanbieden voor alle grote MCU-

markten, bijvoorbeeld in hoogkwalitatieve audio waarvoor een I2S-uitvoer vereist is. Daarnaast zien wij dan een zeer groot aantal leveranciers voor de reguliere markten, die vergelijkbare geheugens, I/O en draadloze opties aanbieden en die de strijd dus uitvechten op basis van de prijs. Zou de MCUmarkt er over een paar jaar zo uit kunnen zien?

Klantendifferentiatie

Misschien valt de markt wel uit elkaar, doordat chipleveranciers het hun klanten gemakkelijk maken hun eigen producten te differentiëren. NXP heeft bijvoorbeeld zeer goedkope ontwikkeling gebaseerd op het mbed-board. Dit betekent dat de leverancier nu te maken heeft met een community van technische ontwerpers die grote hoeveelheden toepassingscodes en protocolstacks ontwikkelen voor de aansturing van diverse randapparaten. Hierdoor kunnen klanten zich concentreren op de software waarmee hun product zich kan onderscheiden, in plaats van zich te hoeven bezighouden met stuurprogramma's en protocolstacks. Dit geldt zeker niet alleen voor NXP. Andere voorbeelden zijn onder andere Freescale met zijn Kinetis Tower-community en TI met zijn BeagleBoard-community. Hebben wij nu dus het punt bereikt waarop software de toegevoegde waarde is en de chip een basisproduct?

Mijn orders

ONLINE ORDER TRACKING www.rsonline.nl www.rsonline.be

UW KEUZE UW eTech…

Maak kans op een afstandsbediende Flying Drone Vertel ons hoe u uw eTech wilt ontvangen Vink de gewenste optie aan en stuur het naar ons.

Vink uw keuze aan

ZOEK HET OP: Ga naar RS Online en zoek op "microcontroller processor"

Printvorm Naam:

Deel uw mening...

Online

www.designspark.com/etech

Tel: iPad/Android

10

eTech - NUMMER 9

Functie:

Wat is een AR.Drone? De AR.Drone is een baanbrekend apparaat dat het beste van vele werelden combineert, waaronder modelbouw, video-gaming en augmented reality. De AR.Drone wordt op afstand bestuurd door een iPhone. Dit apparaat beschikt over een aantal sensoren, waaronder een camera aan de voorzijde, een verticale camera en een ultrasone hoogtemeter. De AR.Drone kan ook in videogames worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld AR.FlyingAce, een luchtgevecht tussen twee AR.Drones. In dit spel is augmented reality geïntegreerd, speciaal voor het afvuren van projectielen. Opmerking: iPod touch®, iPhone® en iPad™ vallen in deze context allemaal onder de “iPhone”

Stuur uw reacties naar: RS Components, t.a.v. Afd. Marketing, Bingerweg 19, 2031 AZ Haarlem of per e-mail naar [email protected]

E-mail:

Algemene voorwaarden: Deze enquête wordt uitgevoerd door RS Components. Wanneer u aan de enquête deelneemt, moet alle informatie op het formulier worden ingevuld. De prijs kan niet worden omgezet in contanten. Iedereen die een catalogus van RS Components ontvangt kan deelnemen aan de enquête. De sluitingsdatum voor deelname is 29 februari 2012. De trekking zal plaatsvinden in maart 2012. De winnaar zal door toevalstrekking worden geselecteerd door RS Components en zal uiterlijk in april 2012 bericht ontvangen. Wij aanvaarden geen aansprakelijkheid voor kwijtgeraakte of beschadigde formulieren of formulieren die bij verzending zijn vertraagd.

PRODUCT NIEUWS

NXP LPC11XX-REEKS M0 CORTEX-PROCESSOREN Cortex-M0-microcontrollers met het laagste werkzaam vermogen en superieure codedichtheid.

STMICROELECTRONICS STM32F4 DISCOVERY-KIT M4 cortex high-performance evaluatieboard n De STM32F4 Discovery-kit biedt een zeer voordelige ontwikkelomgeving waarmee ontwerpers snel in toepassingen kunnen ontwerpen met behulp van de nieuwe STM32F4-reeks microcontrollers met een 32-bits ARM Cortex-M4-kern. De kit bevat een ST-LINK/V2 embedded tool voor snel debuggen en programmeren, een MEMSbewegingssensor, een MEMS digitale microfoon plus audio-DAC met geïntegreerde class D speakerbesturing, indicator-LED's, drukknoppen en een USB OTG micro-AB-connector. RS Online zoekterm: STM32F4DISCOVERY

n Deze microcontrollers zijn gebouwd rond de Cortex-M0-architectuur, de kleinste, met het laagste vermogen en de voordeligste ARM-kern ooit ontwikkeld, en zijn een voordelig alternatief voor gebruik in veel traditionele 8/16-bits toepassingen. De apparaten bieden meer prestaties, minder stroomverbruik, een eenvoudige instructieset en geheugenadressering met minder codeomvang bij 8/16-bits architecturen. RS Online zoekterm: LPC1111

product NIEUWS

PANASONIC EEU-FR1-REEKS Radiale gelode aluminium elektrolytcondensatoren n Panasonics nieuwste EEU-FR1-reeks condensatoren hebben een ultralage ESR en een lange levensduur (tot 10.000 uur bij 105˚C) dankzij de verbeterde materiaaltechnologie. Ze zijn geschikt voor switching-adapters, het verwijderen van circuitruis en producten die een lange levensduur moeten hebben. RS Online zoekterm: EEUFR1C

HARTING HARAX CIRCULAIRE CONNECTOREN M12-L beschermde 2103-reeks n Hartings modulaire RJ Ethernetconnectorsysteem biedt een betrouwbare gegevensverbinding in industriële en veeleisende omgevingen. Het systeem is gebaseerd op de kleinste RJ45-ethernetkabels waarop een 22 AWG-kabel kan worden aangesloten, waardoor het in minder dan één minuut kan worden gemonteerd. RS Online zoekterm: 2103 281

MICROCHIP PIC32MX AUDIO-ONTWIKKELBOARD 32-bits microcontroller-gebaseerde ontwikkelkit voor het maken van hoogkwalitatieve 24-bits audiotoepassingen

STMICROELECTRONICS STM32F4 ARM CORTEX M4KERN MICROPROCESSOR 168MHz ARM Cortex-M4 met DSP en FPU. n De STM32F4-microcontrollerreeks stelt ontwikkelaars in staat gebruik te maken van de geavanceerde signaalverwerkingscapaciteiten en hogere snelheid van de ARM Cortex-M4processor met Floating Point Unit (FPU), waardoor het aantal toepassingsmogelijkheden voor digitale signaalcontrollers (DSC) wordt uitgebreid. De apparaten zijn geschikt voor rekenintensieve toepassingen, waaronder kassasystemen, industriële automatisering, transport, testen en meten, medische toepassingen, beveiliging, consumenttoepassingen en communicatie. RS Online zoekterm: STM32F4

n Microchip’s audio-ontwikkelboard heeft een 80 MIPS PIC32 MCU, een 24-bits Wolfson audio-codec, een twee inch kleuren-LCD, een USB-interface en een geïntegreerde microfoon. De kit biedt een flexibel platform voor de ontwikkeling van audio-opname- en afspeelproducten en USB digitale audio, MP3-decodering en sample rate-conversie. RS Online zoekterm: DM320011

BOURNS CRM2512REEKS PULSRESISTENTE VERMOGENSWEERSTAND Zeer breed weerstandsbereik n De CRM2512-reeks is een dikfilmvermogensweerstand met een classificatie van 2 watt in een standaard 2512-chipformaat. Dit product heeft een zeer breed weerstandsbereik, waardoor hij geschikt is voor toepassing in voedingscircuits waaronder stroommeting en inschakelstroombegrenzing. RS Online zoekterm: CRM2512

AGILENT DC-VOEDING U8031A (2x 30V/6A; 5V/3A); U8032A (2x 60V/3A; 5V/3A).

TE Connectivity DPL12-reeks Veelzijdig assortiment 12 mm horizontale draai-LED-encoders biedt vele opties

n De U803XA van Agilent Technologies is een handmatig bedienbare voeding met hoog vermogen. Hij bestaat uit 2 variabele kanalen en 1 vast kanaal met een hoog vermogen. De analoge programmering op het frontpaneel biedt vooringestelde vermogensinstellingen en zijn eenvoudig te bedienen door middel van één knop. Het is gericht op klanten uit het onderwijs en de productie van elektronische en elektrische apparaten, en beschikt onder andere over een dual-channel LCD voor spanning en stroom, excellente laadregeling (0,01 % +/- 2 mV), lage uitvoerruis van ≤1 mVrms (0,5 m Vrms is normaal) en snelle < 50 usec sprongkarakteristiek. RS Online zoekterm: U8031A & U8032A

12

eTech - NUMMER 9

n Deze reeks, die is gericht op toepassingen zoals voedingen, inverters en servosystemen, biedt LED-kleuropties, snap-in- en op PCB monteerbare versies, getande of platte plastic as-soorten, contacten van max. 100 mohm van 0,5 mA 5 VDC nominaal, optionele drukschakelaar van 10 mA 5 VDC nominaal, enkele LED voor soorten zonder schakelaar en dual-LED voor geschakelde soorten. RS Online zoekterm: DPL12SH

Meer informatie op RS Online: elke maand worden

meer dan 5.000 nieuwe producten toegevoegd op RS Online

eTech - NUMMER 9

13

Stap aan board

in de open-source embedded-community Door dr. William Marshall Content editor - halfgeleiders

D

e concurrentie voor de open-source embedded ontwikkelaarscommunity houdt gelijke tred met leveranciers van microcontroller (MCU) die hun eigen online communities opbouwen. Wat zijn dan de meest toonaangevende open-source ontwikkelboards op instapniveau? Zij hebben allemaal een groeiende community, die vooral lijkt te bestaan uit klanten, en minder uit MCU- of boardfabrikanten. De vier boards die wij hebben onderzocht (Kinetis, mbed, Arduino en BeagleBoard) bieden redelijk verschillende functionaliteitsniveaus en zijn op verschillende prijspunten gepositioneerd.

Arduino

De Arduino heeft al op veel manieren de weg gebaand voor voordelige opensource ontwikkeling. Smart Projects, dat in eerste instantie gericht was op de hobbymarkt en dat zeer kleine voordelige boards maakt, bedacht een standaard voor connectoren, waarmee diverse perifere boards genaamd Shields konden worden gemonteerd op de Arduino PCB, waaronder de Motor Shield, die de aansturing van DC-motoren en het lezen van encoders mogelijk maakt, en het Ethernet Shield voor connectiviteit.

Kinetis

De Kinetis-boards zijn gebaseerd op de Freescale halfgeleiderreeks van op 32-bits ARM Cortex-M4 gebaseerde MCU's en zijn universele ontwikkelsystemen gericht op een aantal embedded toepassingen. De boards zijn beschikbaar als stand-alone processormodules, of als onderdeel van een kit en worden gebruikt in combinatie met een verscheidenheid aan boards voor randapparaten, zoals seriële connectiviteit (USB, Ethernet RS232/485), 802.11b WiFi, geheugen en LCD-modules. De Kinetis-boards zijn volledig compatibel met het Freescale’s Tower Systemplatform, waardoor de perifere modules kunnen worden verbonden met het hoofdprocessorboard via moederkaart-‘elevator’-boards. De TWR-K60N512-module is bijvoorbeeld een controllermodule die werkt als stand-alone tool,

14

eTech - NUMMER 9

maar die ook kan worden aangesloten op perifere modules. Het board bevat de Kinetis K60 32-bits laagvermogens Cortex-M4-gebaseerde MCU. De voeding voor het systeem kan worden geleverd via de onboard mini-USB-connector, die ook een debug-interface bevat naar een on-board open-source JTAG (OSJTAG) IC. Ook zijn IDEsoftware en trainingsmateriaal opgenomen in het basispakket van de controllermodule. Het platform is waarschijnlijk aantrekkelijk voor mensen die een redelijk krachtig ontwikkelsysteem nodig hebben tegen lage opstartkosten, maar ook een systeem dat makkelijk kan worden uitgebreid. De modulaire benadering van het platform betekent dat het kan inspelen op de behoeften van startende gebruikers, tot misschien wel kleinere bedrijven die zich bezighouden met aanzienlijk meer geavanceerde

MCU-ontwikkeling, maar die geen toegang hebben tot dure ontwikkelsystemen. Het betekent ook dat het hele systeem niet iedere keer vervangen hoeft worden als de fabrikant een nieuwe MCU lanceert. Omdat het platform is gemaakt door een grote leverancier van halfgeleiders is er goede ondersteuning voor gebruikers, naast de in grote mate beschikbare hulpmiddelen via het externe ARM-ecosysteem. Het platform heeft een groeiende online community, toegankelijk via www.towergeeks.org, inclusief toegang tot documentatie en gebruikersforums.

Het Arduino-fenomeen won wereldwijd terrein en nu zijn er vele kleine bedrijven die hun eigen Arduino-compatibele boards maken, inclusief dezelfde connectorindeling, waarmee Shields kunnen worden aangesloten. De Arduino wordt door zijn gebruikers ondersteund via forums, beschikbaar via arduino.cc, in plaats van door de fabrikant ervan, die zeer beperkte toepassingsondersteuning biedt, waarmee de mogelijkheden van het board voor grotere bedrijven voor een groot deel worden beperkt. De Arduino is primair gebaseerd op eenvoudig, op de Atmel 8-bite AVR-reeks gebaseerde MCU's, waardoor het fundamentele besturingsfuncties kan uitoefenen, maar het beperkte geheugen beperkt ook de mogelijkheden ervan. Het Arduino Uno-board is bijvoorbeeld een board op basis van de ATmega328 MCU. Het bevat alles wat nodig is ter ondersteuning van de MCU en kan van stroom worden voorzien via de USB, een batterij of een externe voedingsadapter. De open-source IDE kan gratis worden gedownload. Dit werkt ook onder MS-Windows-, Macintosh OSX- en Linux-besturingssystemen. Arduino is de uitzondering binnen de groep van vier, omdat het niet een op ARM gebaseerd MCU-platform is.

eTech - NUMMER 9

15

mbed

Mbed, dat wordt ontwikkeld, geïntroduceerd en continu wordt ondersteund door ARM, is een kleine en voordelige module op basis van open-source software ontworpen voor snelle MCU-prototyping. Met de module is snelle eenvoudige introductie mogelijk in de normale dure ARM-kernprocessing voor onderwijsdoelen en ander gebruik op instapniveau. Het is gepositioneerd om te voldoen aan de behoeften van mensen die voor het eerst kennismaken met embedded ontwikkeling, maar ook voor professionele embedded-ontwikkelaars. De huidige implementatie van het mbed-board is gebaseerd op een NXP LPC1768 ARM Cortex-M3 MCU met interfaces waaronder Ethernet, USB, CAN, SPI en I2C. De afmeting van het board, dat beschikbaar is in een 40pins DIP-module, is slechts 44 mm x 26 mm en kan optioneel via de USBpoort van stroom worden voorzien. De MBED-module presteert veel met zijn redelijk krachtige Cortex-M3kern, die snel bezig is uit te groeien tot de standaard voor kernen voor universele MCU's in het lage en middenbereik. De module zelf heeft niet veel interfacemogelijkheden voor randapparatuur, in principe is het dus een processor met een USB-interface naar een PC. Het unieke van mbed is de ontwikkeltools die volledig op internet zijn gebaseerd en die in principe gratis zijn en waarvoor gebruikerscode wordt geschreven en gecompileerd in een online IDE (geïntegreerde ontwikkelomgeving). Een gebruiker kan de kit kopen en deze registreren via mbed.org. Daarna kan hij zijn programma's op de website opslaan, waarop ook blogs, forums, door gebruikers opgebouwde programmabibliotheken en andere hulpmiddelen voor ontwikkeling staan. Een ander voordeel is dat het kan worden aangesloten op een met het web verbonden computer, zodat programma's kunnen worden gedownload en bewerkt, zonder dat op de PC software hoeft worden geïnstalleerd. Het nadeel is natuurlijk dat bedrijven niet willen dat waardevolle door hen ontwikkelde software vrij toegankelijk is op het internet. Daarom wordt het niet aanbevolen voor serieuze productontwikkeling, met name in de latere fasen van de productie, en gebruikers moeten overstappen naar high-end professionele software en debuggingtools.

BeagleBoard

Het BeagleBoard is ook ontworpen voor de open-source-community. Texas Instruments ontwikkelde het board oorspronkelijk voor gebruik in het onderwijs, om studenten de kans te geven meer te leren over de capaciteiten van open source-hardware en -software. Het BeagleBoard heeft zich echter verder ontwikkeld en bevindt zich nu bij het top-end, met zeer hoge prestaties en uitbreidbaarheid, maar er zit geen hoger prijskaartje aan.

Groen is cool

Het nieuwe BeagleBoard-xM-systeem is gebaseerd op de TI DaVinci™ DM3730 digital mediaprocessor, die compatibel is met TI’s AM37x Sitara ARM-gebaseerde microprocessoren. De DM3730 combineert een high-end 1GHz super-scalaire ARM Cortex-A8kern en een zeer krachtig audio/video-acceleratorsubsysteem, op basis van een 800MHz VLIW TMS320C64x+ DSP en videohardware-acceleratoren. De chip beschikt ook over een grafische 3D-accelerator, en ook nog eens heel veel geheugen. Hoewel niet alle functies die door de processor worden geleverd toegankelijk zijn vanaf het BeagleBoard, kan het systeem worden uitgebreid door meer functies en interfaces toe te voegen. Het board, dat optioneel stroom kan krijgen via de USB OTG, bevat een vierpoorts high-speed USB 2.0-hub en 10/100 ethernetconnectiviteit en een groot aantal multimedia-interfaces en -connectoren, waaronder DVI-D voor digitale computermonitoren en high-definition TV's, S-Video (TV out) en stereo audio I/O. De fabrikant heeft het BeagleBoard niet ontwikkeld als volledig embedded-ontwikkelplatform, maar om gebruikers de prestaties van de processoren te laten ervaren en ook bij te dragen aan de groei van de ontwerperscommunity. Maar gezien zijn vermogen en raffinement, in het bijzonder zijn mogelijkheid voor A/V-verwerking, kan hij worden gebruikt vanaf de beginnende gebruiker tot en met de low-end ontwikkelaar van industriële toepassingen. Net als Kentics Tower komt het platform bij een grote chipleverancier vandaan, de gebruikersondersteuning is dus goed en de hulpmiddelen zijn beschikbaar via het ARM-ecosysteem. De online community is toegankelijk via beagleboard.org.

iQ Motor

Europa’s grootste producent van motoren en ventilatoren heeft de iQ-motor ontwikkeld, die energiebesparingen realiseert tussen 65 en 90%. Hij kan snel en voordelig worden geïnstalleerd om toepassingen te upgraden die al met een Q-motor zijn uitgerust. Van buitenaf ziet de iQ motor er hetzelfde uit als de Q motor, maar dat is ook waar de gelijkenis ophoudt. De binnenkant is volledig anders en gebruikt de meest geavanceerde technologie, waaronder een zeer efficiënte, energiezuinige EC-motor, met intelligente open en gesloten regelkringbesturing. De iQ motor is het perfecte alternatief om de verouderde Q motor te vervangen. Door gebruik te maken van motoren met permanente magneet, samen met een directe motor (DC), is de iQ efficiënter dan de synchrone (AC) motor van de Q, wat energiebesparingen oplevert tot 70%. RS Online zoekterm: 714-2139

Compacte axiale ventilator ebm-papst heeft de nieuwe 2200F ventilator geïntroduceerd met een 65% hogere koelcapaciteit, lagere geluidsniveaus en minder energieverbruik dan ventilatoren die voorheen in servers, schakelkasten en drives werden geïnstalleerd. De nieuwe 2200F compacte axiale ventilator lost de koelingsproblemen op door middel van een geheel nieuwe ontwikkeltechnologie voor ventilatoren. 2200F levert verbeterde prestaties en lagere geluidsniveaus en heeft een kleiner formaat dan de vorige generaties. Door de maat en de dikte van de compacte ventilator te reduceren, heeft ebm-papst een 65% hogere koelcapaciteit gerealiseerd. Deze verlaging van de omvang heeft echter niet geleid tot lagere prestaties, maar deze zelfs met 30% verhoogd. Gebruik makend van fluid-dynamische modellering werd een nieuwe axiale ventilatorrotor ontwikkeld voor de 2200F, die de prestaties verbetert en het geluidsniveau met 8 decibel terugbracht, maar die wel 30% meer luchtstroom oplevert en tegelijkertijd nog steeds minder energie verbruikt. Ter completering van de aandrijving is een nieuwe motor ontworpen, met een unieke schroefkrukhoek en commutatiesoftware, waardoor de geluidsontwikkeling en het energieverbruik werden verlaagd, met een ontwerp dat een motorefficiëntie van 85% realiseert.

i-maxx-reeks ACi

De i-maxx AC compacte ventilator staat op het punt voor een revolutie in de sector te zorgen, door traditionele compacte AC-ventilatoren voorbij te streven als eerste keus voor regelkasten, koeltechnologie en filterventilatoren. In tegenstelling tot traditionele compacte AC-ventilatoren realiseert de i-maxx tot 77% energiebesparing en een 70% langere levensduur, en produceert tot 8 decibel minder geluid met de helft van het gewicht. De nieuwe i-maxx-serie ACi 4400 staat voor de eerste energiezuinige, volledig mechanisch compatibele alternatief voor de gedateerde 120 mm compacte AC-ventilator, met dezelfde prestaties en functies, maar zonder compromissen. Het product biedt volledige integratie van de transformatoraandrijvingselektronica in de motornaaf, wat mogelijk werd door het optimaliseren van de sensorloze motorcommutatie en door gebruik te maken van nieuw ontwikkelde elektronica. Het gebruik van geavanceerde aerodynamica, naast het optimaliseren van de motor in de nieuwe i-maxx-ventilator, verbeterde de prestaties nog meer, en het gebruik van sikkelbladen en vleugeltjes hebben de geluidsontwikkeling verlaagd en de efficiëntie verbeterd vergeleken met traditionele AC-ventilatoren. RS Online zoekterm: 740-6389

RS Online zoekterm: 740-6376

ZOEK HET OP: Ga naar RS Online en zoek op "development kit"

Deel uw mening... www.designspark.com/etech

16

eTech - NUMMER 9

ZOEK HET OP: www.rsonline.nl/ebmpapst of www.rsonline.be/ebmpapst

eTech - NUMMER 9

17

De toekomst van geheugen: een kijkje in de glazen bol Door Mark Cundle, Technical Marketing Manager

A

ls er al een halfgeleider is die als basisproduct kan worden beschouwd, dan is het wel geheugen. Het is zeker het gebied dat de meeste aandacht krijgt in de vakpers. De stijging of daling van de verkoopprijs van een willekeurige DRAM-chip waar op dat moment de meeste vraag naar is, wordt meestal gezien als indicator voor de algemene halfgeleidersector. Markten en fabrikanten

Zakelijk gezien is de halfgeleidermarkt momenteel rond $300 miljard per jaar waard en geheugenchips vormen daar een significant deel van, hoewel het aandeel van jaar tot jaar sterk schommelt. De kosten voor een fabrikant om zijn marktaandeel te behouden zijn hoog, de marges worden steeds kleiner en winst wordt vaak alleen gemaakt in de goede jaren, tenzij je toevallig de marktleider bent. De sector kent een groeiend aantal grote spelers, bedrijven met een marktaandeel van meer dan 5%, omdat het afgelopen decennium enkele geheugenleveranciers hun plaats in de markt hebben kunnen consolideren. Dit gebeurde eerst bij DRAM, en in de afgelopen paar jaar zijn er grote veranderingen geweest bij de toonaangevende fabrikanten van niet-vluchtige geheugens (NVM), dus voor het overgrote deel Flash.

Verwerken, vormgeven en onderling verbinden

Wat betreft de technologie is een belangrijke uitdaging bij de ontwikkeling van geheugenchips het kunnen bijhouden van de stijgende prestaties van microprocessoren en het leveren van snellere en energiezuinigere geheugens. De druk op de geheugenfabrikanten wordt steeds groter om verbeteringen aan te brengen in de architectuur en over te stappen naar kleinere procesknooppunten, hoewel geheugen natuurlijk altijd een sturende rol heeft gespeeld bij procesontwikkeling. De noodzakelijke technologische inkrimping hield in dat toonaangevende DRAM-fabrikanten nu gaan produceren op het 30 nm-knooppunt, terwijl sommige leveranciers zelfs apparaten maken op 25 nm. In NAND-Flash, het meest voorkomende soort Flash-geheugen gebruikt voor gegevensopslag in halfgeleiderdrives, USB-flashdrives en multimediageheugenkaarten, beginnen toonaangevende producenten nu met de productie van 64-Gbits geheugens in procestechnologieën variërend van 20 tot 30 nm. Ook zijn innovatieve geheugenarchitecturen en structuren vereist omdat 3D-geheugentechnologieën steeds belangrijker worden: op technologisch procesniveau, waarbij DRAM-geheugencellen worden geïntegreerd in 3D-structuren, en op chipniveau met het stacken van DRAM-chips die TSV's (Through-Silicon-Via) interconnecties gebruiken om aan de vraag naar hoge dichtheid te voldoen. En de geavanceerde ontwikkeling van 3D NAND-flashgeheugens met verticale gatestructuren, met hoge weerstand en betrouwbaarheid, wordt steeds meer gezien als realistisch vooruitzicht voor het komende jaar.

18

eTech - NUMMER 9

“

…aangestuurd door de groeiende vraag naar snelle en energiezuinige geheugens voor intelligente en mobiele consumentenapparaten zoals tablets en smartphones.

”

“

De halfgeleidermarkt is op dit moment rond $300 miljard per jaar waard.

”

Een andere kwestie in de sector is de mogelijkheid van een norm voor nieuwe-generatie interconnectiviteit met hoog doorvoervermogen. Begin 2011 kondigde JEDEC de Universal Flash Storage (UFS)-norm aan, die is ontwikkeld als de meest geavanceerde specificatie voor zowel embedded als verwijderbare op Flash-gebaseerde geheugenopslag. De norm is met name aangepast voor mobiele toepassingen en informatieverwerkende systemen waarvoor hoge prestaties en laag energieverbruik vereist is.

Flash - groei en vervanging?

De Flash-markt maakt momenteel grote groei door, voornamelijk aangestuurd door de stijgende vraag naar snel en energiezuinig geheugen in intelligente mobiele consumentapparaten zoals tablets en smartphones. Overeenkomstig gegevens uit 2010 van marktanalist IHS iSuppli, zal de meest vooraanstaande geheugentechnologie voor mobiele toepassingen de komende paar jaar NAND Flash zijn. Er werd verwacht dat dit ongeveer de helft van de totale omzet voor geheugens in mobiele producten zou vormen in 2011, gevolgd door DRAM, met ongeveer een derde van de markt en NOR Flash-geheugen voor het restant. Hierbij werd opgemerkt dat deze geheugens de rol van de traditionele harde schijf niet zou beteugelen, omdat deze steeds meer opslagcapaciteit met hoge dichtheid bieden en waarvan niet verwacht dat deze de markt van draagbare computers, servers of mobiele consumentproducten zou verlaten. Hoewel de kans klein is dat dit in de nabije toekomst gaat gebeuren omdat er nog voldoende leven zit Flash dat met zijn markt meegroeit, is misschien toch één van de meest interessante ontwikkelingen momenteel op het gebied van geheugentechnologie de vele mogelijke vervangingsmogelijkheden voor de lange termijn voor Flash voor stand-alone en embedded toepassingen. De vooroplopende opvolgers hebben verschillende voordelen ten opzichte van Flash, zoals 100 keer sneller lezen/schrijven en aanzienlijke hogere weerstand voor schrijfcycli:

Phase-Change Memory (PCM) -data wordt gegenereerd wanneer verschillende stroomniveaus worden toegepast op een op glas lijkend materiaal in PCM, waardoor de fysieke structuur van het materiaal verandert tussen een kristallijnen en een amorfe toestand. Omdat stroom op verschillende niveaus kan worden toegevoerd kan met PCM gegevens worden opgeslagen met meer dan één bit per cel. Ferroelectric Random Access Memory (FeRAM of FRAM) gedraagt zich vergelijkbaar met DRAM, in die zin dat het random access mogelijk maakt voor iedere afzonderlijke bit voor zowel lees- als schrijfbewerkingen. Het heeft een celcondensator dat gebruik maakt van een ferro-elektrisch materiaal waarin een elektrisch veld kan worden toegepast om het materiaal te polariseren. Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM) en de tweede-generatie MRAM, genaamd SST-MRAM (Spin Transfer Torque MRAM) dat magnetische opslagelementen gebruikt. Met de technologie kan niet alleen Flash worden vervangen, maar ook DRAM- en SRAM-geheugens. Resistive RAM (RRAM) -technologie is gebaseerd op het elektronisch schakelen (opgewekt door stroom of spanning) van een weerstandelementmateriaal tussen twee stabiele resistieve toestanden (laag/hoog). Onderzoeksinstituut IMEC voorspelt dat RRAM-apparaten met een gestapelde structuur de markt op kunnen bij 11 nm. Het gelooft dat Flash kleiner kan worden tot 20 nm, met SONOS (Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) Flash als tussenstap bij 17 nm- en 14 nm-knooppunten.

ZOEK HET OP: Ga naar RS Online en zoek op "memory"

Deel uw mening... www.designspark.com/etech

eTech - NUMMER 9

19

De beeldschermsector in Japan op weg naar kleinere LCD's Door Hideaki Sakazume

L

CD-producenten in Japan krijgen te maken met een snel groeiende vraag naar kleine tot middelgrote HD-displays voor smartphones, tablets en andere intelligente mobiele producten en ze verplaatsen hun aandacht van grotere beeldschermen naar de kleinere. Dalende winsten voor grote LCD-schermen

Japanse LCD-producenten zijn genoodzaakt tot een omslag in hun strategieën. Sinds de eeuwwisseling heeft de mondiale LCD-markt, ondanks de opkomende vraag naar kleine tot middelgrote LCD-displays voor multifunctionele mobiele telefoons, camcorders, digitale fotocamera's, satnav-producten, PDA's, etc., zich in allerlei bochten gewrongen om grote schermen voor TV's te ontwikkelen en te produceren. Nu, meer dan een decennium in de nieuwe eeuw, worden deze producten in grote hoeveelheden geleverd, waarbij ZuidKoreaanse en Taiwanese producenten op kop lopen. Ook China is begonnen de productie op te voeren om in te spelen op de binnenlandse vraag en is op dat vlak zelfvoorzienend aan het worden, met 39% in 2011 en een waarschijnlijke stijging boven 100% in 2013. Een voor de hand liggend gevolg van deze wereldwijde massaproductie is een daling van

20

eTech - NUMMER 9

de winstgevendheid voor producenten in deze sector. De groei is afgevlakt en de prijzen zijn al aan het dalen voor TV LCD-schermen tot 40 inch. Dit staat in scherp contrast met de alsmaar groeiende vraag naar kleine tot middelgrote HDdisplays voor smartphones, tablets, 3D-displays, eReaders en nog veel meer. De markten voor smartphone-LCD's en tabletdisplays stijgen bijvoorbeeld met respectievelijk 51% en 33% per jaar. Om een voorbeeld te geven: verwacht wordt dat het productievolume in 2012 voor Apple’s iPad tussen 80 miljoen 100 miljoen units zal zijn.

Sharp groeit, terwijl concurrenten een nieuw bedrijf oprichten

Japanse LCD-schermproducenten zijn zich heel goed bewust van deze mondiale marktverschuiving en hebben hierop ingespeeld met een koersverandering, weg van de grote en in de richting van de kleine tot middelgrote schermen. Sharp, een toonaangevende Japanse producent van LCD-schermen, maakte ooit schermen van alle formaten, maar de fabrieken Kameyama nr.1 en 2, die voorheen werden gebruikt voor grote TV-schermen, schakelen nu om naar de productie van kleine tot middelgrote displays. De productieapparatuur voor grote schermen van fabriek nr.1 is al verkocht aan een Chinese producent. “Wij verplaatsen onze LCDactiviteiten naar een snel groeiend segment”, zei de President van Sharp, Miko Katayama, tijdens

een persconferentie waarbij de herstructurering van het bedrijf werd aangekondigd. “Wij vechten niet mee in een markt waar zelfs de winnaars geen winst kunnen maken”. Intussen staan drie andere bedrijven die op kop lopen in de markt met het maken van kleine tot middelgrote LCD-displays, Toshiba Mobile Display, Hitachi Displays en het gefuseerde Mobile Display en Panasonic, op het punt hun activiteiten samen te voegen en een nieuw bedrijf op te zetten, met de voorlopige naam Japan Display KK, dat zich zal specialiseren in kleinere schermen. De fusie wordt gerealiseerd in het tweede kwartaal van 2012 met een verkoopdoelstelling van 750 miljard yen voor Japan Display, gepland voor het voorjaar van 2016 (eindigend in maart 2016). De gezamenlijke prestatie van de drie bedrijven stond in 2010 voor een waardepercentage van 22% van de mondiale vraag, daarmee heeft Japan Display alle kaarten in handen om de 'de facto' grootste producent ter wereld te worden van kleine tot middelgrote LCD-displays. Een bedrijf dat bekend staat onder de naam Innovation Network Corporation of Japan (INCJ) speelt ook een rol in deze fusie.

Vervolg op pagina 22 > eTech - NUMMER 9

21

NIEUW!

DC/DC-omvormers met Re³-inforcedtechnologie:geïsoleerd tot 10 kVdc! Omvormers met hoge isolatie en lage lekstroom voor medische toepassingen:

Basiskenmerken:

< Vervolg van pagina 21 INCJ, dat werd opgericht in 2010, wordt gesteund door de overheid en heeft een overheidsinvestering gekregen van 82 miljard yen, plus nog eens 8,5 miljard yen uit de particuliere sector. De directeur van Japan Display moet worden aangetrokken van buiten de drie oprichtende bedrijven, en 70% van de “stemrechten” zijn in handen van de INCJ. De fusie groeit dus uit tot iets dat blijkt op een nationale beleidsmaatregel. Toonaangevende halfgeleiderproducenten in Japan hebben al een precedent gecreëerd voor dit soort fusies. Eén voorbeeld hiervan is Elpida Memory Inc., opgericht vanuit de DRAM-activiteiten van NEC, Hitachi en Mitsubishi, en halfgeleiderproducent Renesas Electronics Corporation, ook opgericht door dezelfde drie bedrijven.

Benutten van technologische superioriteit

Met de woorden van INCJ CEO Kimikazu Noumi: “Met kleine tot middelgrote displays ligt de sleutel naar groei in technologieën die waarde toevoegen door de resolutie te verhogen, de kijkhoek te verbreden en het energieverbruik te verlagen. Dit zijn de punten waarop Japanse fabrikanten hun superieure technologische kracht kunnen uitbuiten.” De grote vraag is of producenten in Japan gebruik kunnen maken van hun unieke hooggeavanceerde technologie om een dominante positie in deze sector te veroveren. Dit zijn de afzonderlijke geavanceerde technologieën die belangrijk zijn voor kleine en middelgrote displays. LCD-beeldschermtechnologie kan in grote lijnen in twee componenten worden verdeeld: de eerste heeft betrekking op de beeldschermen zelf, de tweede op Thin-Filmtransistoren (TFT's) die de beeldschermen aansturen. Als wij eerst naar de algemene beeldschermtechnologie kijken: een technologie met de naam In-Plane Switching (IPS) wordt gezien als dominant. Bij IPS, dat werd ontwikkeld door Hitachi, zijn niet alleen de aandrijvingstransistoren ingebouwd in het elektrische veld parallel aan het substraat, de vloeibare kristallen zelf zijn ook horizontaal gericht, waardoor geen elektrodes meer nodig zijn op het glassubstraat waar het licht doorheen valt. In een IPS-display zijn de moleculen van het vloeibare kristal, in tegenstelling tot een Twisted-Nematic (TN)-display of een VerticalAlignment (VA)-display, niet verticaal geplaatst ten opzichte van het glassubstraat. Dit resulteert in een paneel met superieure foto-uitlijning: er

22

eTech - NUMMER 9

zijn bijvoorbeeld minimale variaties in helderheid en kleur afhankelijk van de kijkhoek. IPS-displays zijn ook bestand tegen druk, waardoor wij ze als touchscreens kunnen gebruiken. Zoals bekend gebruikt de Apple iPhone 4 een IPSscherm genaamd Retina Display. Horizontale uitlijning van de kristallen is echter niet uniek voor Japanse fabrikanten, omdat er vergelijkbare technologieën zijn zoals Fringe Field Switching (FFS), wat wordt gebruikt door het Taiwanese bedrijf Hydis. Een andere veelbelovende beeldschermtechnologie is de organische light-emitting diode (OLED's). Wat betreft het commercialiseren van OLED's zitten de grootste spelers in Zuid-Korea. Een voorbeeld is Samsung, dat de Japanse bedrijven heeft gepasseerd.

Het tweede belangrijke technologische component heeft te maken met Thin-Film Transistors (TFT's). De belangrijkste factor is waarschijnlijk het aanbod aan technologieën rond Low-Temperature Polysilicon (LTPS). De meeste kleine tot middelgrote schermen maken vandaag de dag gebruik van TFT's met behulp van amorfe siliconen. Voor producten met high definition, zoals smartphones, zijn schermen die LTPS gebruiken een voordeel en steeds winstgevender. De reden hiervoor is dat de ladingbewegelijkheid van polysiloconen aanzienlijk hoger is dan die van amorfe siliconen. Daardoor kunnen de TFT's kleiner worden. Overigens heeft de term ‘low temperature’ in ‘low-temperature polysiliconen’ betrekking op het feit dat TFT's kunnen worden gevormd bij temperaturen onder de 650 graden C, wat de deformatietemperatuur is van het glassubstraat van de LCD. Hierdoor kunnen TFT's op het substraat worden gevormd, waardoor een hogere resolutie mogelijk is. LTPS-technologie is echter opnieuw niet uniek voor Japanse fabrikanten. Een andere belangrijke factor bij TFT's is de vooruitgang in de technologie van de materialen. Een goed voorbeeld zijn transparante amorfe oxide-semiconductoren (TAOS). Sharp heeft bijvoorbeeld een technologie ontwikkeld voor de productie van Gen 8 (2160 x 2460 mm) IGZOschermen, die Sharp naar eigen zeggen, zal gaan leveren voor gebruik in tablet-PC's. IGZO is een variant op TAOS, waarvan de primaire ingrediënten indium, gallium en zink zijn. Naast zijn hoge ladingsbewegelijkheid is een

ander kenmerk van IGZO in dunfilm-vorm zijn doorlaatbaarheid voor zichtbaar licht, het kan daardoor worden gebruikt voor film die bijna transparant is. Een andere pijl op de boog van Sharp is de continuous grain silicon (CGS)-technologie. Bij CGS zijn de siliconenkristallen in de LTPS in een regelmatig patroon uitgelijnd, wat de ladingsbewegelijkheid ongeveer 600 hoger maakt dan die van amorfe siliconen, en ongeveer vier keer die van LTPS, waardoor een snelheid wordt bereikt van bijna die van enkelkristallijn siliconen. Met CGS kunnen ook andere circuits worden gemonteerd op het LCD-substraat. Deze technologie heeft grote mogelijkheden voor de ontwikkeling van een ‘system-on-chip’ met een integraal display. Sharp heeft recent aangegeven CGS te willen gebruiken voor smartphonedisplays. In dit licht zijn de Japanse displayproducenten goed uitgerust met een aantal geavanceerde technologieën voor kleine tot middelgrote LCD-schermen. Dit betekent echter niet dat deze technologieën uniek genoeg zijn voor Japan om een doorslaggevend dominante positie te veroveren ten opzichte van de internationale concurrentie. Perifere technologieën spelen ook een belangrijke rol. Dit zijn onder andere technologieën voor glas en andere materialen, productie-apparatuur, technieken zoals lithografie, samen met technologieën voor tests en evaluatie. Na de koers te hebben omgegooid naar kleine tot middelgrote LCD's, moeten de Japanse fabrikanten al deze factoren overwegen om voorspellingen te kunnen doen. Maar één ding is zeker: het zal geen gemakkelijk klus zijn.

ZOEK HET OP: Ga naar RS Online en zoek op "displays"

Drievoudig versterkte isolatie tot 10 kVdc/5 kVac Ultracompact ontwerp - 1 en 2 watt in een SIP7-behuizing - 3,5 en 6 watt in een DIP24-behuizing Hoog rendement van maximaal 86% EN-, CSA- en UL-gecertificeerd Lage stand-bystroom: 1 mA 3 jaar garantie

De ultracompacte REC6-reeks in een DIP24-behuizing is geïsoleerd tot 10 kVdc.

RECOM is erin geslaagd een oplossing te vinden voor de uitdaging om drievoudig versterkte isolatie te combineren met een compacte behuizing. Met de revolutionaire Re³-inforced-technologie van RECOM in standaard SIP7- of DIP24-behuizingen kan nu eindelijk een isolatie tot 8 kVdc of 10 kVdc worden gerealiseerd. Dankzij de 30% lagere capacitantie (transformatorkoppeling) hebben de drivers bovendien een extreem lage lekstroom – een veelvoorkomende eis in medische toepassingen. Unieke technologie voor een betaalbare prijs!

Componentbibliotheken en de uitdaging van samenwerking Door Ian Bromley, Marketing Engineer

E 

en componentbibliotheek is duidelijk een belangrijk functioneel element in een CAD PCB-ontwerptool. En zonder dat…tja, een auto rijdt ook niet zonder brandstof. Een nogal gemakkelijke vergelijking misschien, maar hij maakt wel één ding duidelijk: wie is verantwoordelijk voor het maken van de bibliotheek? Het meest voor de hand liggende antwoord lijkt te zijn: de eindgebruiker, zoals altijd al het geval was sinds de ontwikkeling en de opkomst van elektronica-ontwerptools. Het doen van schattingen is niet gemakkelijk, maar zeker is dat de kosten hoog zijn wanneer PCB-ontwerpteams wereldwijd onderdeelbibliotheken opzetten voor hun specifieke CAD-tools, waarbij veel werk dubbel wordt gedaan. Iedere keer dat een fabrikant een nieuw component op de markt brengt, wordt hij opgenomen in de bibliotheken van honderden of duizenden verschillende bedrijven en op veel verschillende manieren. Voorsprong op de concurrentie is uiteraard cruciaal, maar vanuit het oogpunt van een eindgebruikersbedrijf kun je je afvragen of een gegevensbibliotheek met gelicenseerde componenten wel werkelijk die noodzakelijke voorsprong biedt, met name met het oog op al die andere punten waarin creatieve ontwerpen zich kunnen onderscheiden.

Op zoek naar een norm

Dus hoe groot is de kans op overeenstemming over een industriële norm voor de eenvoudige uitwisseling van componentbibliotheken, of zelfs van een mondiale componentbibliotheek? Er is geen industriële norm met een breed draagvlak dat naast de omvang alle pininformatie van een component definieert voor invoer in een ontwerptool, wat uiteindelijk zou leiden tot de verdere automatisering van PCB-ontwerp en productieprocessen. Het is duidelijk dat de ontwerptoolscommunity, de componentfabrikanten en bedrijven die zich bezig houden met PCB-ontwerpen verschillende belangen hebben. Componentfabrikanten veranderen regelmatig de verpakkingstypen en kiezen vaak voor een unieke verpakking voor veel producten, in de hoop de concurrentie uit te schakelen en monopolie te krijgen als leverancier. Over het algemeen zijn fabrikanten niet gemotiveerd om hun gegevens beschikbaar te stellen in de verschillende CADtoolformaten. Misschien zijn ook CAD-leveranciers onvoldoende gemotiveerd een standaard bibliotheekformaat te ondersteunen, met intern ontwikkelde bibliotheken kunnen hun producten zich onderscheiden. Bovendien beschouwen veel grotere mondiale ontwerp- en productiebedrijven dit ook als onderscheidend element, en bibliotheekmanagement is een verteerbare kostenpost.

pogingen geweest die de strijd aangingen met de IPC-voorstellen, maar deze konden tot nu toe geen voet aan de grond zetten. De kans is groot dat als er een norm van de grond komt, het een samenvoeging zal zijn van de kleinere ontwerpbedrijven en hun groeiende gebruik van componentzoekmachines die beschikbaar zijn bij mondiale distributiewebsites voor elektronica.

De Ultra Librarian-oplossing

Een bedrijf dat een snel opkomende oplossing aanbiedt is Accelerated Designs. Het bedrijf biedt een tool aan genaamd Ultra Librarian (UL), dat leverancier-onafhankelijke omschrijvingen kan opslaan van het dekkingsoppervlak en schematische symbolen, bovenop de door de sector geaccepteerde padgeometrieberekeningen of door leveranciers gespecificeerde padgeometrieën. Volgens Accelerated Designs hebben veel CAD-bedrijven een bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van de tool, waardoor het gegevens kan exporteren in het meest bruikbare formaat, en een aantal toonaangevende halfgeleiderbedrijven gebruikt de tools al voor het aanleveren van dekkingsoppervlak en symbolen. De UL Reader, een subset van de Ultra Librarian-tool, kan gratis worden gedownload, en genereert, importeert en exporteert componenten en hun kenmerken, via leverancier-onafhankelijke ‘bxl’-bestanden, in zo goed als ieder pakket voor PCB-schemaontwerpen. Apparaatoppervlakken die zijn gegenereerd door de UL Reader zijn in feite gebaseerd op de IPC-7351-specificatie. Bovendien kunnen eindgebruikers de gebruikte standaarden aanpassen om de componentsymbolen en -oppervlakken te matchen met hun eigen interne standaarden, wanneer een upgrade voor de Ultra Librarian-suite wordt aangeschaft.

Groter dan de som der delen…

Alle geïnteresseerde partijen van het PCB-ontwerpecosysteem moeten echter de stroom aan componentgegevens samen coördineren. Van cruciaal belang in dit proces zijn de halfgeleiderfabrikanten en hun bereidheid componentgegevens aan te leveren in een open uitwisselingsformaat. Als dit beschikbaar wordt gesteld, dan kunnen de grote distributeurs van elektronicacomponenten eenvoudige toegang bieden tot de basisgegevens over componenten voor CADtools. Een voorbeeld is de DesignSpark-website, dat de populaire DesignSpark PCB-ontwerptool ondersteunt, en dat nu bibliotheken in bxl-formaat aanbiedt van grote producenten zoals STMicroelectronics en Microchip. Op dat punt wordt de mondiale distributeurswebsite een zeer significante bibliotheekbron voor elektronica-ontwerpers.

De eindgebruikers zijn echter over het algemeen zeer gemotiveerd, maar het is moeilijk te realiseren omdat CAD-leveranciers hun bibliotheken op verschillende manieren implementeren. Het omzetten van de gegevens is dus een grote uitdaging en individuele bedrijven en gebruikers moeten steeds weer opnieuw zelf bibliotheken bouwen.

Voorstellen uit het verleden

Er zijn de afgelopen jaren verschillende normen voorgesteld en geïntroduceerd, bijvoorbeeld IPC-SM-782 (ontwerp van oppervlakmontage en landpatroonnorm), ontwikkeld door de IPC in de jaren '80 en begin '90. De IPC (www.IPC. org) is een mondiale handelsorganisatie die ongeveer 3000 elektronicabedrijven die zich bezighouden met PCB-ontwerp, productie, montage en testen vertegenwoordigt. De laatste nazaat van de opvolger van de IPC-SM-782 is IPC-7351B. Op basis van deze norm zijn softwaretools beschikbaar van vele leveranciers, die landpatrooncalculators en -generators voor het creëren van nieuwe onderdeelbibliotheken aanbieden. Dit wordt echter niet op grote schaal opgepikt. Er zijn over de jaren ook vele andere

24

eTech - NUMMER 9

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

eTech - NUMMER 9

25

IN SAMENWERKING MET

ONTWERP TIPS

ONTWERP TIPS

Muziek in je oren

Met gangbare onderdelen Stefan Dellemann

T

alloze ontwerpen gingen deze hoofdtelefoonversterker natuurlijk al voor. Meer of minder succesvol en uitgebreid of eenvoudig van opzet. Het in dit artikel gepresenteerde ontwerp is recht door zee, klinkt fatsoenlijk en is met gemakkelijk verkrijgbare onderdelen op te bouwen.

Enkele meetgegevens: (schakeling belast met 33 Ω, voedingsspanning +/-9 V) •

Ingangsimpedantie (zonder P1)

10 kΩ

•

Bandbreedte

3,4 Hz...2,4 MHz

•

Vervorming en ruis (1 kHz, 1 mW/33 Ω)

0,005 % (B = 22 kHz)

•

Vervorming en ruis (20 Hz...20 kHz, 1 mW/33 Ω)

0,01 % (B = 80 kHz)

•

Signaal/ruisverhouding (t.o.v. 1 mW/33 Ω)

89 dB (B = 22 kHz) 92 dBA

•

Max. spanning (aan 33 Ω)

3,3 V (THD+N = 0,1 %)

•

Max. ingangsspanning

0,57 V (bij P1 op maximaal volume)

•

Stroomopname

19 mA

26

eTech - NUMMER 9

Een aparte hoofdtelefoonversterker is tegenwoordig niet zo gemakkelijk te vinden in de winkel. Ze zijn er overigens wel, zeker in de hifiwereld – met bijbehorende prijs wel te verstaan. Iets minder hoog gegrepen dan de high-end-schakelingen is de hier gepresenteerde schakeling, die weliswaar met eenvoudig verkrijgbare onderdelen op te bouwen is, maar zeker niet verkeerd klinkt. De schakeling De schakeling is qua opzet eigenlijk een soort discreet opgebouwde vermogensopamp (zie figuur 1). Aan de ingang vinden we na een volumeregeling (P1 die via een header kan worden aangesloten) en ontkoppeling (C1) een verschilversterker (T1, T2) met een constante-stroombron (T3) in de emittertak. Met de instelpotmeter tussen T1 en T2 (P2) wordt de symmetrie ingesteld, oftewel de uitgangsspanning wordt op 0 volt

gelijkspanning ten opzichte van massa ingesteld. Voor de beste geluidskwaliteit moet er door beide transistoren dezelfde collectorstroom lopen. Dit is te zien aan de meetwaarden voor F en G in het schema, die praktisch gelijk dienen te zijn. De ingangsoffset over R1 wordt veroorzaakt door de basisstroom van T1. Vandaar dat de spanning op punt A licht negatief is. Een meting aan het prototype gaf aan dat de basisstroom door T1 een kleine 3 µA bedraagt. Zonder de mogelijkheid voor offsetcompensatie met P2 zou de uitgangsoffset meer dan 0,2 V bedragen: (1+R6/R5)*U = (1+10/1,5)*0,028 volt. Door A de verschilversterker met T1 asymmetrisch in te stellen, kan men de offset wegregelen. Voor de kwaliteit is dit niet de beste methode, maar het houdt de schakeling wel eenvoudiger. Stroominstellingen De stroombron in de emitter-tak (T3) wordt met diodes D1, D2 en weerstand R4 ingesteld op ongeveer 3 mA om T4 zo lineair mogelijk aan te kunnen sturen. Het audiosignaal vervolgt zijn weg naar stuurtrap T4, waarmee de zwaardere eindtransistoren T6 en T7 worden aangestuurd. C4 zorgt hierbij voor een grotere interne versterking. De ruststroom in de stuurtrap stellen we met T5 en R9 in op zo’n 5 mA. Uitgaande van een versterking (hFE) van 50 bij de eindtorren, kunnen we met deze 5 mA theoretisch lineair 0,005 A × 50 × 32 Ω = 8 Vpiek uitsturen aan 32 Ω. Er vindt echter begrenzing plaats door stroombron T5 en de spanningsval over basis-emitterovergang van T7 (zo’n 1,5 V). Daarnaast moeten we de spanningsdeling met R11 en R12 (R10 en R12) meenemen in de berekening. Over de belasting (RL) valt dus maximaal RL/(RL+R11+R12) × (91,5) = 4,6 Vpiek. Dit komt overeen met ongeveer 3,26 Veff, wat we ook gemeten hebben, zie de meetgegevens. Dit betekent dat de schakeling aan 32 Ω (3,26)2/32 = 330 mW kan leveren, genoeg om de meeste pop- en rockfans tevreden te stellen. Achter de eindtrappen zorgt R12 voor een begrenzing van de uitgangsstroom en voor stabiliteit bij capacitieve belasting wanneer een lange afgeschermde kabel naar de hoofdtelefoon wordt gebruikt, zodat de eindtorren niet direct doorbranden bij kortsluiting. R10 en R11 zorgen hierbij voor de symmetrie. De bandbreedte is ondanks de waarde van C2 in de terugkoppeling nog

steeds veel groter dan de audiobandbreedte (zie de meetresultaten). Om een laag kantelpunt aan de ingang te krijgen, is voor C1 4,7 µF genomen. Met een condensator van 2,2 µF (die beter verkrijgbaar is) is het kantelpunt ook nog wel acceptabel met 7 Hz (-0,6 dB bij 20 Hz). In het schema zijn de meetwaarden van een van onze prototypen vermeld. Deze zijn als richtlijn te zien, niet als exacte referenties. Afhankelijk van de fabrikant kunnen PN-overgangen en versterkingsfactoren van transistoren natuurlijk afwijken (dit geldt natuurlijk ook voor de stroomopname in de meetgegevens).

R2

R3

1k

P1

10k

T6

T2

R10 I

J

10R

R5 B 100R

D3

10k

10R K

2x 1N4148 D4

0

T5 D1 D2 270R

2x 1N4148

T7

R9 E

150R

10R R11

1k5

T3

C

A = - 28mV B = - 33mV C = 0.73V D = 0.71V E = 1.37V F = 1.31V G = 1.37V H = 0.71V I = 1.4V J = 83.5mV K = 80.5mV

R12

R6

P2

10k

C2

10p

6p8

4k7

R4

Experimenteren Wie wat meer ruis niet erg vindt (deze zal niet hoorbaar zijn met de meeste hoofdtelefoons), kan de impedantie van de terugkoppeling verhogen tot ongeveer 10 kΩ. Dit bereikt men door de parallelschakeling van R5 en R6 te verhogen tot 10 kΩ. In dit geval compenseren de basisstromen van T1 en T2 elkaar. Wie van experimenteren houdt, kan R5 bijvoorbeeld vervangen door een weerstand van 12 kΩ en R6 door een weerstand van 68 kΩ (de perfectionist neemt de E96-waarden 11,5 kΩ en 76,8 kΩ). Het is onwaarschijnlijk dat dit een hoorbare verbetering oplevert, maar misschien is er op deze manier wel een kleiner offsetverloop.

100u 25V

C3 R7

T1

R1

150R

+ C5

H

T4

A

4u7 63V

6..10V

R8

C4 100u 16V

1k

T1,T2,T3,T5 = BC550C T4 = BC560C T6 = BD139 T7 = BD140

C1

+

G

F

D

100701 - 11

+ C6

100u 25V

6..10V

Figuur 1. Het schema van de eenvoudige hoofdtelefoonversterker maakt gebruik van gemakkelijk verkrijgbare componenten (één kanaal getoond).

Opbouwen Er is een klein printje voor de schakeling ontworpen (zie figuur 2), dat te bestellen is via [1]. Hier kan ook de print-layout gedownload worden in pdf-formaat. De onderdelenopstelling is afgedrukt in figuur 3. Zoals gebruikelijk is het het meest praktisch om te beginnen met het solderen van de laagste componenten (weerstanden, diodes) en daarna steeds hogere componenten te monteren (condensatoren, transistoren, aansluitpennen). Voor een stereo-uitvoering moeten twee printen opgebouwd worden en P1 moet door een stereo-exemplaar vervangen worden, zodat het volume op twee kanalen tegelijk wordt geregeld. Als men een geluidsbron heeft die al over een potmeter beschikt, kan P1 ook weggelaten worden (een jumper op de header plaatsen of een draadbrug tussen de soldeerpunten voor pen 1 en pen 2

Figuur 2. De opgebouwde schakeling is ondanks de opbouw zonder SMD’s erg compact.

Vervolg op pagina 28 > eTech - NUMMER 9

27

ONTWERP TIPS Componentenlijst Weerstanden

RS stocknr.

R1,R6 = 10 kΩ R2,R3 = 1 kΩ R4 = 270 Ω R5 = 1,5 kΩ R7 = 4,7 kΩ R8,R9 = 150 Ω R10,R11,R12 = 10 Ω P1 = 10k Ω P2 = 100 Ω trimpot

707-8300 707-8221 707-8189 707-8246 707-8280 707-8167 707-8063 Zie connector P1 652-4502

Condensatoren

RS stocknr.

C1 = 4,7 µF, aansluitafstand 5mm of 7,5 mm C2 = 6,8 pF, aansluitafstand 5 mm C3 = 10 pF, aansluitafstand 5 mm C4,C5,C6 = 100 µF 16 V radiaal Halfgeleiders D1,D2,D3,D4 = 1N4148 T1,T2,T3,T5 = BC550C T4 = BC560C T6 = BD139 T7 = BD140

Overige

483-3955 495-622 538-1360 707-5809 RS stocknr. 544-3480 545-2254 545-2484 314-1823 314-1817

Figuur 4. Ingebouwd in de ProjectCase heeft de schakeling een bijzondere uitstraling.

RS stocknr.

Aansluiting voor P1 = 3-wegs busstrip, aansluitafstand 0,1’’ 251-8092 Aansluiting voor P1 = 2-wegs pin-header, aansluitafstand 0,1’’ 251-8503 7 st. 1,3mm diam. soldeerpinnen 631-9574 PCB # 100701, zie [1]. PCB, bestelcode 090190-1 www.elektor.com/090190

< Vervolg van pagina 27 aanleggen in plaats van de header). De ingangsimpedantie van het door ons voorgestelde schema (dus mèt P1) bedraagt minimaal 5 kΩ (P1 op maximum volume ingesteld). Dit zal voor de meeste moderne geluidsdragers geen probleem zijn. Let op de steek van ontkoppelcondensator C1; de print is voor 5 of 7,5 mm geschikt. Voor de voeding kunnen bijvoorbeeld twee 9V-blokbatterijen worden gebruikt. Een 2x6 V, 5VA-trafo met 1,5A-bruggelijkrichter en 8200 µF/16 V per voedingsrail is een tweede optie, eventueel aangevuld met spanningsstabilisator-IC’s. De uitgangstorren (T6 en T7) hoeven in de praktijk waarschijnlijk niet gekoeld te worden, maar wanneer ze op een

Deel uw mening...

klein koelplaatje gemonteerd worden, is de schakeling kortsluitvast. Wij hebben ervoor gekozen om de schakeling in te bouwen in onze ProjectCase [2]. Dit is eenvoudig om te doen en geeft een apart uiterlijk en een mooi zicht op de elektronica (zie figuur 4). (100701) Weblinks: [1] www.elektor.nl/100701 [2] www.elektor.nl/100500

VEL UW OORDEEL Deel en review uw favoriete inzending voor de DesignSpark chipKITChallenge™ Blijf op de hoogte van de nieuwste inzendingen en zorg dat uw favoriete project kans maakt op het $ 10.000 prijzengeld

Ga naar www.chipkitchallenge.com en doe mee

In samenwerking met:

www.designspark.com/etech Figuur 3. De componentenopstelling.

28

De naam Microchip en het logo zijn geregistreerde handelsmerken en chipKIT is een handelsmerk van Microchip Technology Incorporated in de Verenigde Staten en andere landen. De naam en het logo van Digilent zijn geregistreerde handelsmerken van Max32 Digilent Incorporated. Alle andere handelsmerken zijn het eigendom van de respectievelijk genoemde handelsmerken. Deze merkhouders zijn niet verbonden aan Microchip Technology Incorporated of Digilent Incorporated en bieden geen ondersteuning of sponsoring van chipKIT-producten. © 2011, Microchip Technology Incorporated. Alle rechten voorbehouden.

eTech - NUMMER 9

Intelligente ventilatoren voor slimme besparingen

Continue ontwikkeling van basisconnectoren Steve Keep, European Distribution Marketing Manager bij Molex vertelt over hoe grote connectorleveranciers voorop moeten blijven lopen en hun basisproducten ontwikkelen.

Het is in onze sector onvermijdelijk dat de operationele marges steeds meer onder druk komen te staan als gevolg van de prijsdruk, met name op het gebied van basisproducten. Daarnaast wordt de groep producten die wij basisproducten noemen steeds groter en omvat nu veel meer productsoorten.

Het aantal bedrijven dat basisconnectorproducten maakt, zoals headers en contacten, is de afgelopen jaren aanzienlijk gestegen, waardoor dit de prijzen drukte. De strategie van Molex om in deze markt concurrerend te blijven is het leveren van innovaties en het ontwikkelen van basisproducten door nieuwe functionaliteiten toe te voegen waardoor ze gemakkelijker te gebruiken zijn door nieuwe klanten en te gebruiken in nieuwe toepassingen. Het realiseren van hogere temperatuurclassificaties of het wijzigen van coatingopties voor verhoogde betrouwbaarheid en verbeterde verbindingscycli geven ons de kans ons in ons aanbod te onderscheiden en niet alleen op prijs te concurreren. Aan krimpstations hebben wij bijvoorbeeld functionaliteiten toegevoegd zoals ‘Anti Fish Hooking’, zodat de stations niet in de knoop raken wanneer ze in een grote tas worden geleverd. Het zijn de kleine maar belangrijke eigenschappen zoals deze waarmee wij ons kunnen onderscheiden. Uiteraard staat ook de concurrentie niet stil en zal ons zonder twijfel proberen te imiteren. En natuurlijk moeten ook, omdat de het aanbod aan basisproducten steeds breder wordt, verbindingen zoals USB, HDMI en FFC/FPC worden opgenomen. Deze technologieën zijn al jaren op de markt, maar Molex blijft verbeteringen doorvoeren, om hen te helpen de concurrentie een stap voor te blijven. Een andere factor waarmee Molex zijn positie als marktleider vasthoudt is zijn wereldwijde dekkingsgebied als producent. In tijden van fluctuerende marktomstandigheden, wordt allocatie belangrijk, wat enkele concurrenten van Molex nadelig heeft beïnvloed. Molex heeft echter de mogelijkheid gebruik te maken van zijn mondiale productiemachine, het kan dus continu en betrouwbaar leveren en zijn marktprijzen stabiel houden, waarmee grote prijsstijgingen voor basisproducten worden voorkomen. De metaalmarkt speelt ook een belangrijke rol, omdat basisconnectoren sterk onderhevig zijn aan de fluctuaties in de metaalprijzen. Metalen zoals koper en goud vormen een groot deel van de kosten van de connectoren en zijn daardoor van grote invloed op de productprijs. Molex werkt steeds meer met metalen die minder prijsgevoelig zijn, zoals palladium, dat wordt gebruikt als alternatief voor goud.

30

eTech - NUMMER 9

“

Daarnaast wordt de groep producten die wij basisproducten noemen steeds groter en omvat nu veel meer productsoorten.

”

Molex ontwikkelt palladiumcontacten voor gebruik in de PicoFlex-reeks en enkele modulaire contacten en stekkers. Palladium is niet onderhevig aan zulke sterke prijsfluctuaties en heeft minstens net zulke goede elektrische eigenschappen voor geleidbaarheid en duurzaamheid. In principe gaat het dus om het continu ontwikkelen en verbeteren van de producten die vandaag beschikbaar zijn, om ons marktaandeel te behouden en te laten groeien.

ZOEK HET OP: www.rsonline.nl/molex en www.rsonline.be/molex

Deel uw mening... www.designspark.com/etech

Bespaar

77%

In een middelgrote fabriek zijn er 50 schakelkasten met luchtfilters die continu draaien. Door de conventionele AC-ventilatoren te vervangen, kan een jaarlijkse energiebesparing van 6,5 MWh worden gerealiseerd. De investering in nieuwe ventilatoren is na 4 tot 6 maanden al terugverdiend.

bijv. ACi 4400 compacte axiale ventilator

Of het nu gaat om schakelkasten, koeltechniek of filterventilatoren: velen kiezen nog steeds voor traditionele compacte AC-ventilatoren. De nieuwe i-maxx is ontwikkeld om een nieuwe trend te zetten. Bij conventionele spleetpoolmotoren wordt ongeveer 70% van de verbruikte elektriciteit omgezet in warmte – door de temperatuur van de motorwikkelingen. Naast dat energieverlies zijn er ook nog prestatieverliezen door de relatief eenvoudige schoepgeometrie. Met de compacte ventilatoren uit de i-maxx-reeks van ebm-papst is dat niet het geval: ze bieden in alle opzichten een betere oplossing, wat uw toepassing ook is. De nieuwe ACi 4400 uit de i-maxx-reeks is het eerste energie-efficiënte alternatief voor de klassieke compacte AC-ventilator van 120 mm die mechanisch volledig compatibel is. Deze ventilator biedt dezelfde prestaties en mogelijkheden als het AC-product, maar dat is dan ook de enige gelijkenis.

RS-stocknummer: 740-6389 Ga naar RS Online voor meer informatie: www.rs-components.com/ebmpapst eTech - NUMMER 9

31

ELEKTRONICA extra's

Agilent 34401A

Veiligheidsbril Lichtgewicht bril van Bollé Safety

Voor montage en inspectie van elektronica

n Nauw aansluitend ontwerp, met zacht montuurmateriaal en uitstekende zichtveld.

n Nauwsluitend voor maximale bewegingsvrijheid en aanraakgevoel, met comfortabele en ademende open achterkant.

RS Online zoekterm: 689-9617

6.5 cijferige tafelmultimeter

ELEKTRONICA extra's

Niet snel pluizende handschoenen

RS Online zoekterm: “polyflex white”

5-delige ESD-schroevendraaierset Voor gebruik in elektrostatisch gevoelige componenten

n Biedt een combinatie van resolutie, nauwkeurigheid en snelheid voor snelle en nauwkeurige werkbank- en systeemtests.

n De set bevat: 3x100 mm plat, 4x100 mm plat, ® ® PH0x60 mm PHILLIPS , PH1x80 mm PHILLIPS ® en PH2x100 mm PHILLIPS schroevendraaiers.

RS Online zoekterm: 501-354

RS Online zoekterm: 469-7096

Datalogger Meet zeer nauwkeurig vochtigheid, temperatuur en dauwpunt n Met simpele USB-interface voor instellen en downloaden van gegevens. Ideaal om de prestaties van milieutestkamers te monitoren en andere temperatuurtests over langere periodes te meten.

RS Online zoekterm: 666-8166

Opbergkast met 18 laatjes Simpele kast, ideaal voor het bewaren van kleine componenten n De kasten kunnen worden samengevoegd voor extra opbergruimte en kunnen staan of aan de wand worden gemonteerd. Er zijn verdelers beschikbaar om de laatjes onder te verdelen. De laatjes hebben een beveiliging die voorkomt dat ze vallen als ze volledig worden geopend.

RS Online zoekterm: 556-020

Koperreparatieset Assortiment koperen platte bolkopschroeven, ringen en moeren in een handige opbergdoos

Panelpilot intelligent grafisch display

n Bevat meer dan 2.000 items van M2 tot M6.

RS Online zoekterm: 100-282

Plug ‘n’ Play programmeerbare paneelmeter met opberghoes n Een via USB programmeerbare 3,5” TFT fullcolour-display waarmee de ontwerper kan kiezen uit 30 kant-en-klare liggende en staande meterstijlen, of deze zelf ontwerpen. Met dual 0-40 Vdc meetinvoer, I²C-interface, touchscreen en volledige schaalverkleining is de Panelpilot-serie een voordelige manier om aangepaste meetfunctionaliteit aan uw design toe te voegen.

Digitale diktemeter

RS Online zoekterm: 704-8131

Roestvrijstalen geharde diktemeter met 1 mm digitaal display n Meet 0 tot 150 mm / 6 inch met 0,01 mm / 0,005”-resolutie. Nauwkeurigheid is +- 0,02 mm / 0,001”.

RS Online zoekterm: 725-5689

32

eTech - NUMMER 9

Meer informatie op RS Online: elke maand worden

meer dan 5.000 nieuwe producten toegevoegd op RS Online

eTech - NUMMER 9

33

De Google ADK: gewoon geld verdienen Door Andrew Back, mede-oprichter, SolderPad

E

en jaar geleden zou de vraag “Waarom zou Google geïnteresseerd zijn in een microcontrollerplatform?” alleen maar glazige blikken hebben opgeleverd. Maar tijdens de programmaverklaring op de Google I/Oconferentie in mei 2011 onthulde het bedrijf de op Arduino gebaseerde Accessory Development Kit voor Android. Waarom ondersteunt Google microcontrollerontwikkeling en waarom kiezen ze voor Arduino? In dit artikel nemen wij de ADK onder de loep en bekijken wij bredere mogelijkheden voor open source-hardware.

Het voordeel van Arduino

Het antwoord op de vraag “waarom Arduino?” is simpel: kosten, community, generativiteit [1] en ecosysteem. De Arduino-technologie is voordelig en heeft een grote, enthousiaste en inventieve community achter zich. Omdat het platform en de benadering ervan kan worden beschouwd als zeer productief, heeft het geleid tot een steeds verder groeiend ecosysteem van derivaten en compatibele hardware en software. Er hoeven geen licentie-, partner- of geheimhoudingscontracten te worden ondertekend, of vergoedingen te worden betaald, en er is sprake van een sterke deelcultuur. Door te kiezen voor Arduino kon Google gebruik maken van juridisch onbeperkte technologie met een lage instapdrempel en een uitgebreid ecosysteem met aanvullende hardware en software.

Open source

Een enabler voor accessoireontwikkeling voor Android

34

eTech - NUMMER 9

De Google Accessory Development Kit (ADK) is ontworpen ter ondersteuning van de prototyping van via USB aangesloten accessoires voor Android-apparaten. Het fungeert zowel als ontwikkelplatform voor op laagstroom-microcontrollers gebaseerde accessoires en als referentie-implementatie van het protocol dat wordt gebruik voor de communicatie tussen een Androidapparaat en een accessoire.

Versnelde acceptatie

“

organiseer wereldwijde informatie en maak het universeel toegankelijk en bruikbaar

Google’s missieverklaring

De ADK bestaat uit twee hoofdcomponenten: hardware dat het Android-apparaat via USB aansluit en ondersteunende software. De hardware bestaat uit een Arduino Mega 2560 die is uitgebreid met een USB-hostcontroller, en een aangepast Arduino-shield. De USB-hostfunctionaliteit is vereist omdat het grootste deel van de Android-apparaten dit niet ondersteunt. De Arduino-shield wordt aangesloten op het ADKmoederboard en biedt diverse fundamentele inputs en outputs, waaronder een joystick, LED's en temperatuur- en lichtsensoren.

Communicatie tussen het apparaat en het ADK-board wordt mogelijk via het Android Accessory Protocol. Er wordt voor de ADK een bibliotheek aangeleverd, samen met een USB-hoststuurprogramma, die eenvoudig in de Arduino-ontwikkelomgeving kan worden gedropt. Ondersteuning in Android zelf kwam beschikbaar in versie 3.1 van het platform en is ook achteraf toegevoegd aan versie 2.3.4. Software-ontwikkeling is hierdoor opgesplitst tussen de Android-toepassing via zijn Software Development Kit (SDK) – gebouwd met bijvoorbeeld Eclipse Integrated Development Environment (IDE) – en Arduino IDE voor de ADK-boardfirmware.

”

De ADK-hardware die Google lanceerde was beschikbaar voor een prijs van £ 240 en was, volgens Arduino-norm, duur. Gegeven het feit dat Google alle ontwerpmaterialen leverde voor de hardware en deze uitbracht onder een liberale licentie duurde het echter niet lang voordat er een compatibele kloon op de markt kwam. Dit duurde in feite maar een maand, zonder het gebruikelijke Arduino-shield, en het kwam op de markt voor een prijs van bijna £ 50. In de maanden die volgden en tijdens wat kan worden beschouwd als de voltooiing van de Open Source Hardware (OSHW)-cyclus, brachten de oprichters van het Arduinoplatform ook hun eigen ADK-product uit. Verwacht zou worden dat dit precies is wat Google had gehoopt, omdat de gekloonde en afgeleide boards ook compatibel zijn met de ADK-firmware en dus met Android. Zou er sprake zijn geweest van zo'n snelle populariteit van met ADK compatibele producten wanneer de technologie was uitgebracht onder veel strengere licenties? Die kans is klein.

Het gaat allemaal om informatie

verkoopt is relatief klein en vormt slechts een uiterst klein deel van de totale omzet. De missie van Google is het “het organiseren van de wereldwijde informatie en het universeel toegankelijk en bruikbaar maken”. Om dit te realiseren moet Google er alles aan doen om het gebruik van zijn dienst en gegevens via zijn eigen kanalen te stimuleren. Daarom draait het Android-platform niet om het genereren van inkomsten uit de verkoop van apparatuur, het bestaat slechts om het bereik van Google’s online dienstverlening uit te breiden. De ADK versterkt de positie van Android nog meer en maakt de weg vrij voor de het toekomstige Android @ Homekader, dat home-automatisering toevoegt aan het platform. Apparaten en apparaatplatforms zijn alleen een middel: het genereren van waarde door een strategie te volgen voor het verzamelen van informatie, dit te organiseren en beschikbaar te stellen.

Een kans met vele facetten

Google’s motivering voor het toepassen van Arduino bij het creëren van ADK is duidelijk. Het is echter belangrijk in te zien dat de kansen van OSHW niet beperkt zijn tot ontwikkelkits of als extraatje voor online diensten. Een belangrijke les van Free/Open Source Software (F/OSS) was dat zakelijke kansen vele facetten hebben en niet altijd even voor de hand liggen. Open source kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het creëren van een markt voor diensten, voor het aansturen van implementatiegestuurde normen of door klanten de middelen te geven voor innovatie. En misschien wel een uniek aspect is dat het kan worden gebruikt om de kosten voor het opzetten van een nieuw technologieplatform aanzienlijk te verlagen en het marktaandeel te consolideren en te beschermen tegen indringers. Met de komst van open bedrijfsmodellen is het niet meer genoeg gewoon iets te maken, het met winst te verkopen en de eigendomsrechten te beschermen. Dit klassieke model werkt nog steeds, dat is duidelijk, maar er zijn nu vele opties en sommige daarvan kunnen worden gebruikt om voorsprong te krijgen op concurrenten die een eenvoudigere benadering hebben gekozen.

Open voor de consument

Google was niet de eerste die de mogelijkheden van OSHW-technologie voor consumenten zag. Homesense is een in 2009 gestart “onderzoeksproject dat bekijkt hoe wij intelligente woningen kunnen ontwerpen vanaf de basis”.

Laten wij er niet omheen draaien: Google is geen hardwarebedrijf. Het kan zijn diensten aanbieden via de gebruikelijk datacentrumtechnologie en er bestaan consumentenapparaten van het merk Google, maar de hoeveel hardware dat het bedrijf

Vervolg op pagina 36 >

eTech - NUMMER 9

35

< Vervolg van pagina 35 Het project werkte met een aantal geselecteerde huishoudens in Europa, en voorzag deze van een set met Arduinocompatibele elektronische bouwblokken, een handleiding en de beschikbaarheid van een plaatselijke technicus. In 2008 lanceerde Bug Labs 'The Bug System', dat wordt omschreven als een “modulaire, open source-systeem voor bouwapparatuur”. Het hart van het systeem is de Bugbase – een kleine door ARM aangestuurde computer met Linux, dat kan worden uitgebreid met een aantal hardwaremodules en dat het Java Open Services Gateway initiative (OSGi)-kader en Eclipse IDE voor softwareontwikkeling ondersteunt. Het Bug System wordt gebruikt door bedrijven zoals Accenture en Orange bij het prototyping van mobiele technologie, en in september 2011 kondigden Bug Labs en Ford samen aan dat ze tools gaan ontwikkelen en distribueren voor “geavanceerde connectiviteitsinnovatie voor auto's”. Dit nieuwe platform, genaamd OpenXC, is gebaseerd op het Bug-systeem en volgens Ford draait het “om het creëren van een platform dat volledig toegankelijk is voor de ontwikkelaarscommunity en dat snel kan inspringen op de behoeften van de lokale markten door het aanbieden van innovaties oplossingen tegen een betaalbare prijs”. Het idee hierachter is dat de auto uitgroeit tot een docking station voor onderling uitwisselbare plug-and-play hardware en software, en daardoor de mogelijkheid te bieden voor het persoonlijk aanpassen van connectiviteitsfuncties en -diensten in de auto.

Conclusie

In 2011 zagen wij bedrijven zoals Google met de ADK, Facebook met Open Compute en Ford met het Bug System, die inzetten op OSHW, en één ding is overduidelijk geworden: dit is niet langer een nichefenomeen. De grootste fout die kan worden gemaakt bij het proberen inzicht te krijgen in dergelijke bewegingen is ervan uit te gaan dat dit gewoon altruïsme is, of een gok met grote risico's, van organisaties met een dikke portemonnee. Hoewel OSHW duidelijke sociale voordelen heeft, is duidelijk dat het verhaal hier niet eindigt. Er zijn aanzienlijke zakelijke kansen in wat auteur en onderzoeker Doc Searls het ‘becauseeffect’ heeft genoemd, wat hij omschrijft als “wat er gebeurt als je meer geld verdient omdat iets bestaat dan doordat je het hebt”. Het is essentieel verder te denken dat alleen aan het weggeven van iets en de mogelijkheden ervan te bekijken. Dit is iets dat Google heel snel inzag – eerst met de online zoekmachine – en heeft het duidelijk zijn vruchten afgeworpen. Voetnoten [1] “Generativiteit is het vermogen van een systeem om onvoorziene veranderingen teweeg te brengen door ongefilterde bijdragen van een breed en gevarieerd publiek.” — J.Zittrain, The Future of The Internet and How to Stop It, pp. 70.

ZOEK HET OP: Ga naar RS Online en zoek op "development kits"

Deel uw mening... www.designspark.com/etech

36

eTech - NUMMER 9

VIND, ONTWERP & BESTEL www.rsonline.nl/elektronica www.rsonline.be/elektronica

Soortgelijke connectoren

CONNECTORTECHNOLOGIEËN

Harting ATCA Connector - 458-452

die u misschien hebt gemist

Souriau UTS - 190-958

Door Dave Pike, Marketing Engineer

I

n tegenstelling tot de nieuwste innovaties op het gebied van halfgeleiderontwerp, zal de ontwikkeling van nieuwe interconnectietechnologie nauwelijks de voorpagina's van de vakbladen halen. Maar dit wil niet zeggen dat er geen innovatie is. In dit artikel bespreken wij een aantal recente connectorontwerpen en -producten, die ondanks het feit dat ze al enige tijd beschikbaar zijn, misschien niet de aandacht hebben gekregen die ze verdienden. Alternatieve aansluitklemmen

Connectoren moeten worden verbonden met draden, kabels of printplaten om te kunnen werken, en daarvoor is vaak duur en lomp gereedschap nodig. Veel connectorfabrikanten richten nu hun aandacht op het verlagen van de noodzaak voor gereedschap en training. De IDC SSL connectorserie van TE Connectivity is speciaal ontwikkeld voor LED-verlichtingstoepassingen en gebruikt een eenvoudige opdruktechnologie voor het kabelstrippen voor snelle installatie. De contacten zijn zo ontworpen dat er strengen of enkele draden kunnen worden aangesloten

38

eTech - NUMMER 9

zonder voorstrippen of voorsolderen, en de afgeronde hoeken van de connector minimaliseren het effect van de connector op de lichtdistributie in LED-toepassingen. Een ander voorbeeld van gereedschapsvrije aansluiting is gemaakt door Phoenix Contact. De Combicon ‘plug-n-play’technologie heeft een veerhuisaansluitmethode, dat een veer met metalen contact gebruikt, dat vaste of gedraaide kabels vastgrijpt zonder speciaal gereedschap. Daardoor is het aansluiten van connectoren aanzienlijk eenvoudiger geworden, omdat er geen duur gereedschap of uitgebreide training meer nodig is. Het bedrijf heeft deze technologie toegepast in een aantal productassortimenten, waaronder aansluitblokken voor DIN-rail. Pressfit-contacten zijn al vele jaren in gebruikt, maar ze hebben zich ontwikkeld tot een hooggespecificeerde aansluitmethode dat gebruikt kan worden voor een groot aantal toepassingen. Pressfit is een algemene eigenschap geworden van de nieuwste high-speed 2 mm ATCA of AdvancedTCA (Telecommunications Computing Architecture) connectoren voor telecom-rekken en daarmee de laatste ontwikkeling van de legendarische DIN41612-moederkaartconnector. Pressfitaansluiting heeft zichzelf bewezen als zijnde zeer robuust en is nu zo ver uitontwikkeld dat het kan worden gebruikt in vele andere toepassingen. En als laatste zijn alternatieve aansluitklemmen soms board-to-boardconnectoren van PRECI-DIP die beschikken

over veercontacten, waardoor ze goed bestand zijn tegen trillingen en geschikt voor PCB's die vaak worden verwijderd en teruggeplaatst. Board-to-Board-verbindingen zo klein mogelijk maken Omdat elektronica-ontwerpen steeds kleiner worden, zijn producten die board-to-boardverbindingen bieden voor twee parallelle mezzanine-boards bijzonder interessant. De SlimStacktm-connectoren voor boardstacking van Molex hebben duurzame ‘blade-on-beam’-contacten met aanzienlijke hoogtebesparing ten opzichte van de klassieke pin- en contacttechnologie, en ze zijn ideaal voor de kleine ruimtes in draagbare en mobiele consumentenproducten. Het connectorprofiel is zeer laag, en de afstand tussen de boards is slechts 1,5 mm. De Hirose DF23-connector lijkt hierop en is eveneens goed voor omgevingen met veel trillingen, waardoor hij geschikt is voor handheld-apparatuur met meerdere boards, opnieuw voor stacking met een afstand van slechts 1,5 mm. Beide producten hebben zeer kleine contactafstanden, van wel 0,5 mm tussen contacten.

Overstap van toepassingen

Het is gebruikelijk in de sector dat technologieën vaak overstappen naar toepassingen die verder gaan dan die waarvoor ze in eerste instantie waren ontwikkeld. Dit is ook het geval voor connectoren. Fabrikanten doen steeds harder hun best om slimline-versies te ontwikkelen van apparaten die oorspronkelijk bedoeld waarden voor defensietoepassingen. De Glenair-serie 80 Mighty Mouse circulaire connector is bedoeld voor zeer betrouwbare toepassingen, waaronder luchtvaart en defensie, maar heeft ook aanhangers

gevonden in medische, industriële en geofysische toepassingen, waar een klein formaat en laag gewicht essentieel zijn. De reeks biedt prestaties die ongeveer gelijk zijn aan de interconnecties van de MIL-DTL-38999-norm, maar besparen rond 70% op het gewicht en 50% op de omvang voor vergelijkbare lay-outs. Een ander voorbeeld is UTSserie van Souriau, wat de laatste ontwikkeling is van de zeer populaire Trim Trio-serie, met zwarte plastic behuizing en ergonomische profielen. De UTS-serie is afgeleid van een vorige generatie connectoren en is gebruiksvriendelijk en aantrekkelijk, maar het heeft wel zijn stevigheid en waterdichtheid behouden, waardoor het populair is geworden voor toepassingen zoals verkeersmanagement, weerstations en industriële robotica. Amphenol is ook de markt opgegaan met zijn kleine en geharde Terrapin-reeks met circulaire push-pullconnectoren. Terrapin, dat oorspronkelijk was ontworpen voor soldeertoepassingen zoals radio's en GPS-units, is geschikt voor Gigabit Ethernet en wordt daarom op grote schaal gebruikt voor LANswitches en -routers. De goede afdichting maakt hem ook zeer geschikt voor gebruik buitenshuis, in grondsensor- en surveillancetoepassingen.

Fabrikanten produceren ook varianten van connectoren die oorspronkelijk waren bedoeld voor de auto-industrie. Dit zijn lichtgewicht plastic connectoren die waterproof en vergrendelbaar zijn, en ze worden nog steeds op de markt gebracht als oplossingen voor auto's. Hun algemene kenmerken van krimpcontacten, een geharde behuizing en waterdichte afdichting maken ze echter ideaal voor toepassing in veeleisende omstandigheden, zoals grondwatermonitoring of bouwcontrole op afstand. Belangrijke voorbeelden van deze multi-toepassingstechnologie zijn onder andere de JWPF-reeks van JST, de SSC-serie van TE Connectivity en DTM-reeks van Deutsch.

Transmissie op hoge snelheid

In het segment voor high-speed-connectoren zijn er apparaten ontwikkeld met zelfs nog hogere snelheden die voldoen aan de ATCA-norm. Een voorbeeld hiervan is de ZipLinetm-connectorreeks van FCI, met hoge signaaldichtheid en transmissiesnelheden tot 12,5 Gbit/s voor board-toboard- of moederkaartaansluiting. Harting heeft ook de standaard M12 (12mm)-connector ontwikkeld voor 10 Gbit/s die voldoet aan de veeleisende voorwaarden voor high-speed-transmissie in Cat.6akabelsystemen, primair gericht op toepassingen in industriële machinenetwerken. De connector voldoet aan de nieuwste PAS 61076-2-10x-norm, die een uniform verbindingsvlak voor 8-polige M12connectoren. En als laatste, maar niet als minste, zijn de SFP Plus-connectoren van FCI ontworpen voor een bandbreedte van 10 Gbit/s voor highspeed-glasvezel via Ethernet-toepassingen.

Phoenix Spring Cage - 699-8679

Glenair Mighty Mouse - 713-2889

PRECI-DIP Spring-Loaded - 702-0301

ZOEK HET OP:

tm Molex SlimStack - 668-9371

Ga naar RS Online en zoek op "connectors"

Deel uw mening... www.designspark.com/etech

FCI Ziplinetm - 725-6213 eTech - NUMMER 9

39

DESIGNSPARKPCB

MOGELIJK GEMAAKT DOOR

De thuisbasis voor online hulpmiddelen en ontwerpondersteuning voor technisch ontwerpers Door Pete Wood

Beginnen met een nieuw ontwerp? Denkt u over de aanschaf van een Dev Kit? Wilt u weten of u er wat aan hebt? Een belangrijk kenmerk van DesignSpark is de sectie met onafhankelijke beoordelingen voor ontwikkelkits en evaluatieplatforms, geschreven door onze leden. Hier kunnen gebruikers reacties posten en beoordelingen geven voor iedere kit. Het bevat een groot aanbod aan microcontrollers, microprocessoren, analoge en FPGA-ontwikkelkits, en er worden regelmatig nieuwe kits toegevoegd.

Versie 3 nu beschikbaar Microchip MPLAB ICD 3 en Explorer 16 Microcontroller Kit RS-stocknummer: 687-2741

Microchip’s nieuwste en voordeligste high-speed-emulator voor Microchip Flash Digital Signal Controller en microcontroller-apparaten.

Wat onze leden zeggen over enkele van de meest populaire kits, ARM mbed LPC1768-module RS-stocknummer: 703-9238

mbed is een tool voor rapid prototyping, waarmee u prototypes kunt maken zonder te hoeven werken met de details van de microcontroller.

“Waarschijnlijk de beste manier om in te stappen in 16-bits micro's van Microchip”. “Een zeer goede kit als je met Microchip wilt beginnen, met name als je op zoek bent naar een debugger en 16-bits board”

•

Spice Simulation voor het exporteren van netlists vanuit DesignSpark PCB naar verschillende populaire simulatietools waaronder LTSpice en TINA

•

Snel bereken van impedantie, capaciteit en warmteafvoer van uw ontwerpen met de Design Calculator

•

Groeperen van meerdere items in uw ontwerp, zodat ze zich gedragen als één ‘unit’ met de Group-functie

•

Uw PCB-indeling bekijken met de 3D-viewer

•

Ondersteunt een onbeperkt aantal PCB-lagen en onbeperkt aantal werkbladen per project

“Ik moet zeggen dat ik erg onder de indruk was, de toepassingen slagen er prima in de kracht van het apparaat en wat je ermee kunt doen te demonstreren.”

•

Geen licentiebeperkingen of tijdlimiet op licentie

“Als je net als ik met deze kaart begint, dan adviseer ik ook de link met Labview te proberen. Het is geweldig, je kunt een VI maken en in realtime met de kaart communiceren”

•

Genereert de standaard Gerberbestanden, Excellon, DXF, IDF en meer

Xilinx Spartan-3AN FPGA-evaluatiekit

RS-stocknummer: 697-3406

Een compleet ontwikkelsysteem en een kant-en-klare functionaliteit om snel de Spartan-3AN-apparaatkenmerken te testen.

“Eerlijk gezegd biedt mbed voor snelle prototyping op het werk, of gewoon voor het plezier voor iedereen die geïnteresseerd is in elektronica, een simpele maar toch geweldige manier om dingen voor elkaar te krijgen” “Het board zit boordevol componenten aan beide zijden en je kunt zien dat er veel moeite in is gestoken om hem zo klein mogelijk te maken. Dat is prima, je wilt toch dat een plug-in-blok zoals deze klein is”

www.designspark.com eTech - NUMMER 9

Belangrijkste kenmerken:

“Ik denk dat dit echt een zeer goede ontwikkelkit is, omdat je alles hebt om in te stappen in pic 16/32 bit”

“Deze module is een kunstwerkje. De kern is snel (96 MHz), en heeft een grote busbreedte (32bit).”

40

Met meer dan 100.000 downloads is DesignSpark PCB de meest krachtige, GRATIS en vele malen onderscheiden PCBontwerpsoftware ter wereld.

Download vandaag nog: www.designspark.com/pcb eTech - NUMMER 9

41

iSAY PAUL J CLARKE, MIET, ELECTRONIC DESIGN ENGINEER, EBM-PAPST UK LTD, ZEGT:

“

Elektronica is leuk! Elektronica is leuk! Mensen denken al gauw dat een beetje prutsen met stukjes kabel en kleine zwarte chips voor nerds is, en weinig interessant. Wie kan zich nou voorstellen dat ruststromen en peristaltische capaciteiten leuk zijn? Ik vind echter dat elektronica en het ontwerpen ervan echt leuk is, daarom zit ik ook in deze business. Het kost veel moeite anderen te laten delen in ons enthousiasme over het voor het eerst downloaden van ‘Blinky’ naar een Arduinoboard, maar wij zouden het allemaal moeten doen.

“

”

Ik heb veel gehoord over het gebrek aan technische vaardigheden, en dat de jongeren die van school komen niet geïnteresseerd zijn. Dit is een triest feit, en ondanks de grote belangstelling voor computers is er helaas maar weinig talent dat doorstapt naar de werkvloer. Ik heb echter het geluk gehad te zien dat jongeren veel enthousiaster zijn over elektronica-ontwerpen dan u denkt. Ik heb elektronicaclubs geleid op scholen en ben samen met mijn technisch directeur bij ebm-papst jurylid bij een plaatselijke elektronicavereniging voor scholen. Het talent is er en de projecten zijn van zeer hoog niveau. Daarom moeten wij oudere elektronica-ontwerpers misschien eens terugdenken aan onze roots, terug naar de alledaagse elektronica, de dingen die elektronica leuk maken. De knipperende LED's en irritante

Het talent is er en de projecten zijn van zeer hoog niveau.

”

sirenegeluiden die je kunt maken met een 555 timercircuit. Ik heb gezien dat de nieuwe generatie jongeren net zoveel passie heeft voor deze projecten als ik toentertijd had. Slechte enkele weken geleden bezocht een studente ebm-papst. Ze noemde zichzelf ‘niet creatief’, maar maakte uiteindelijke poppetjes van oude componenten en leerde intussen solderen. Wat nodig is zijn creatieve en gemakkelijke manieren waarop nieuwe technici kunnen ontdekken hoe zij in onze wereld binnen kunnen komen. Gelukkig is er een heel leger mensen die dit doen, zonder het te weten. De groei van Open Source Hardware (OSHW) betekent dat niet alleen fulltime technici, maar ook hobbyisten eenvoudig te gebruiken ontwikkel- en prototypingboards ontwikkelen en uitbrengen. Het is nu het juiste moment om te spelen met 32-bits microcontrollers of kennis te maken met de complexe wereld van FPGA's via gemakkelijke interfaces zoals de Arduino-programmeerinterface. Dus of je nu een ervaren ontwerper of een beginneling bent, neem de tijd om deze kits te bekijken, download dat knipperende LED-project, vergeet niet waarom je van elektronica houdt en zorg ervoor dat jij en anderen plezier hebben in de alledaagse elektronica.

ZOEK HET OP: www.rsonline.nl/ebmpapst of www.rsonline.be/ebmpapst

Deel uw mening... www.designspark.com/etech

42

eTech - NUMMER 9

Professionele decodeeroplossing nodig maar een beperkt budget? Maak kennis met LeCroy’s nieuwe WaveSurfer MXs-B-oscilloscopen. Oplossingen waarbij de concurrentie verbleekt.

Hulpmiddelen om efficiënt te ontwerpen en debuggen met frequentiebereiken van 200 MHz tot 1 GHz Uitstekende prestaties • Bandbreedtes 200 MHz, 400 MHz, 600 MHz en 1 GHz • Maximale bemonsteringsfrequentie van 10 GS/s • Standaardgeheugen van 25 Mpts • 18 digitale kanalen (36 optioneel)

Hulpmiddelen voor het triggeren en decoderen van het breedste scala aan seriële signalen • I2C, SPI, UART • CAN, LIN, FlexRay™ • USB • Audio (I2S, LJ, RJ, TDM) • MIL-STD-1553, ARINC 429 • MIPI D-PHY, DigRF 3G, DigRF v4

www.rs-components.com/lecroy

Uitgebreide reeks functies en mogelijkheden • WaveStream™-modus voor hoge vernieuwingsfrequentie • WaveScan™-debugfunctionaliteit om problemen te zoeken en vinden • LabNotebook™-documentatie en rapportgenerator

D-subminiatuurconnectoren van de AMPLIMITE-familie De D-subminiatuurconnector is en blijft een ingangs-/uitgangsstandaard voor een breed scala aan nieuwe en bestaande toepassingen op het gebied van communicatie, computers, industriële apparatuur en instrumenten. TE Connectivity heeft een van de breedste en meest veelzijdige assortimenten van dit type connector, zowel standaarduitvoeringen als uitvoeringen met een hoge dichtheid. De producten voor printplaatmontage zijn verkrijgbaar in tal van formaten en

configuraties voor zowel soldeer- als inpersmontage. De kabelproducten zijn geschikt voor afmontage met krimptang, soldeeraansluiting of snijklemaansluiting (IDC-techniek). TE Connectivity biedt ook compatibele gereedschappen en apparatuur voor confectionering en aansluiting. En dat voor elke productiesituatie. Een uitgebreid assortiment van accessoires en onderdelen complementeert de Amplimite-familie. Zo vindt u voor elke toepassing of behoefte de ideale oplossing.

www.rs-components.com/teconnectivity AMP, AMPLIMITE, TE Connectivity en TE connectivity (logo) zijn handelsmerken