Elektronica energiebewust

Nieuws Mapper haalt ‘onmogelijke’ e-beamresolutie

Nieuws Philips-veteraan leidt Ansem naar Asic-focus

2

Maandelijks magazine voor de hightechindustrie // 2 maart - 30 maart 2012 // www.bits-chips.nl

Elektronica energiebewust Draadloze energieoverdracht Zelfvoorzienende systemen Variabele printertransmissies Slimme meters

Learn, create and make it work!

OPEN HUIS!

CIMSOLUTIONS Weekend 2011 in Keulen.

Vianen: vrijdag 23 maart, 8:00-19:00 uur en zaterdag 24 maart, 10:00-17:00 uur

Wij houden OPEN HUIS op vrijdag 23 maart en zaterdag 24 maart in Vianen. Wij houden OPEN HUIS op vrijdag 23 maart en zaterdag 24 maart in ons hoofdkantoor in Vianen, Havenweg 24, en je bent van harte welkom! De kans om samen te onderzoeken wat voor jou de mogelijkheden zijn. Tijdens het OPEN HUIS presenteren onze specialisten de best practices op het gebied van Prince2, DSDM, RUP, Agile/Scrum, Lean, CMMi, UML, TMAP, Microsoft, Java/J2EE, Oracle, Internet en Embedded. In de projectkamers kun je door ons ontwikkelde state-of-the-art applicaties en systemen bekijken. Je proeft de sfeer en ontmoet onze medewerkers, die graag vertellen over hun ervaringen binnen CIMSOLUTIONS. Lunch en drankjes staan de gehele dag voor je klaar. Wij nodigen ambitieuze professionals en starters uit met een voorliefde voor ICT, die klantgericht zijn en zowel zelfstandig als in teamverband goed functioneren. Tevens ben je communicatief en sociaal vaardig en blink je uit in kwaliteit en professionaliteit en beschik je over een HBO- of Universitair diploma. CIMSOLUTIONS is een TOP ICT-Dienstverlener op het gebied van administratieve en industriële automatisering, opererend vanuit onze vestigingen in Amsterdam, Best, Deventer, Groningen, Rotterdam, Vianen en Dhaka (Bangladesh). We zijn ISO gecertificeerd en dit jaar door CRF voor de 5e keer als ‘Top Employer ICT’ beoordeeld. Onze klanten zijn internationale bedrijven en overheden waar technologie en innovatie hoog in het vaandel staan. Onze uitdaging is om onze klanten succesvol te laten zijn in hun projecten en doelstellingen. Daarvoor leveren wij als onafhankelijke ICT dienstverlener met circa 250 professionals hoogwaardige expertise in de volle breedte van het ICT werkveld, al sinds 1992. Bezoek voor meer informatie onze website www.cimsolutions.nl. Interesse? Als je langs wilt komen bij ons OPEN HUIS, meld je dan per telefoon 0347-368100 of per email [email protected] aan en stuur bij voorkeur je sollicitatiebrief met CV mee. Indien je niet in staat bent om langs te komen en toch geïnteresseerd bent in een functie bij CIMSOLUTIONS, stuur dan je sollicitatiebrief met CV naar [email protected]. Voor meer informatie over ons OPEN HUIS, over onze vacatures en over CIMSOLUTIONS, zie onze website www.cimsolutions.nl en/of bel met Jos Peek of Patrick van der Wal, telefoon 0347-368100 tot 21.00 uur. Vianen | Best | Deventer | Rotterdam | Amsterdam | Groningen | Dhaka CIMSOLUTIONS B.V. | Havenweg 24, 4131 NM Vianen | Postbus 183, 4130 ED Vianen | The Netherlands Phone: (+31) 347-368100 | Fax: (+31) 347-373777 | E-mail: [email protected] | Internet: www.cimsolutions.nl

Opinie Redactioneel

One size does not fit all

W

Paul van Gerven is redacteur van Bits&Chips.

ij journalisten houden ervan om de dingen een beetje spannender te maken dan ze zijn. U, de lezer, vindt dat helemaal niet erg, leren de ervaringen met onze digitale nieuwsbrieven: u klikt vaker op stemmingmakende koppen. Op de redactie is het een beetje een sport geworden om ‘saai’ nieuws naar de top van de klikranglijst te ‘helpen’ met een prikkelende kop of een interessante invalshoek. Je werkt voor de Story van de hightech of niet, tenslotte. Anders dan het roddelblad huldigen wij overigens de basisprincipes van het ambacht en zullen dus nooit sensatie boven waarheidsvinding plaatsen. Naar onze overtuiging bestaat er een bevredigende combinatie van beide. Ik moest aan journalistieke overdrijving denken toen ik probeerde vast te stellen of de recente editie van de SPIE Advanced Lithography-conferentie nog verschuivingen in het lithoplaatje had opgeleverd (zie pagina 8). Had EUV de nekslag uitgedeeld aan de concurrentie of waren er juist weer vertragingen? Welke impact heeft dat dan op andere next-generation lithography-kandidaten? Hadden die tempo gemaakt en dus achterstand ingelopen, in werkelijkheid of in beeldvorming? Dit soort vragen is bij mij instinctief geworden: de ontwikkelingen in de IClithografie worden nu eenmaal voorgesteld als een race, die tot de dag van vandaag voortduurt. Ook al zet het gros van de chipmakers uiteindelijk zijn geld op een EUVpaard – meest op de volbloedhengst van ASML, want de knol van Nikon is astmatisch – de twee andere deelnemers E-beam (van Mapper) en Nano-imprint (van Molecular Imprints) hebben ondanks gebrek aan aanmoediging van het publiek de moed niet opgegeven. Welnu – u wilt het toch wel even weten, neem ik aan – het heersende sentiment op de Advanced Lithography was dat ASML’s EUV weliswaar nog altijd voorop ligt, maar desalniettemin niet hard genoeg loopt. Chipmakers staan bij de finish te trappelen van ongeduld om hun favoriet de lauwerkrans om te hangen en thuis hun huidige werkpaard Immersie eindelijk wat rust te kunnen gunnen. Zoals het er nu naar uit-

ziet, zal het arme beest echter nog zeker een hele generatie lang moeten ploeteren, zelfs dubbel zo hard in double of zelfs multi-patterning-tempo. Er wordt weliswaar steeds harder gefluisterd over obscure, zelfassemblerende middelen om EUV een beetje op te peppen, maar die beginnen pas over een jaar of wat te werken. En E-beam en Nanoimprint? Die hebben nog altijd voldoende supporters om serieus genomen te worden. De vergelijking met een race is niet zonder merites, maar zij is ontspoord, realiseer ik me nu. De dynamiek van deelnemers, publiek en pers met allemaal verschillende belangen levert een onontwarbare kluwen informatie en desinformatie op, waar je alle kanten mee op kunt. Dat is fijn voor journa-

We hebben dus niet te maken met een race, maar met verschillende races listen, want spannend kun je het dan altijd maken. Maar bij nader inzien is die analyse van evenveel waarde als de gemiddelde voorbeschouwing op een voetbalwedstrijd. Het meest schadelijk is de al dan niet onwillekeurige suggestie dat the winner takes all. Dat is niet zo. Een chipfabrikant koopt de machines waarmee hij het goedkoopst chips kan maken. Het kostenplaatje hangt af van het product (aantal IC-lagen, complexiteit van de patronen, maskerkosten, et cetera), de markt (volume, marges, et cetera) en de positie van de bewuste fabrikant daarin. Daar horen naar alle waarschijnlijkheid verschillende lithografische oplossingen bij. Niks one size fits all. We hebben dus niet te maken met een race, maar met verschillende races, naar verschillende markten en marktsegmenten. En zelfs als er een gefinisht is, zijn andere technologieën niet noodzakelijkerwijs uitgespeeld. Dat is misschien minder spannend, maar met twee deelnemers binnen de landsgrenzen eigenlijk wel zo prettig. We zijn, net als Oranje altijd, zo goed als zeker van winst.

2|3

Inhoud Deze keer in Bits&Chips Nieuws

8

Chipmakers houden litho-opties tegen het licht

Terwijl er opnieuw uitstel is voor EUV, stoomt Mappers e-beamtechnologie door en maakt directed self-assembly opeens alle tongen los.

Nieuws

12

Ansem goeit roer om

Onder leiding van de nieuwe CEO Dirk Logie vindt designhuis Ansem zichzelf opnieuw uit als one-stop shop voor highperformance analoge Asics.

Thema

40

Warmte vervangt batterijen voor draadloze sensoren

Als het niet rendabel of praktisch haalbaar is om stroomkabels te trekken in een fabriek, kan micro energy harvesting uitkomst bieden.

4|

2

Thema

44

Energiepaal levert constante stroom aan hutje op hei

Rommtechs combinatie van zonnepaneel en windgenerator wekt in alle seizoenen een constant vermogen op van minimaal tien watt.

Nieuws 8 Chipmakers houden litho-opties tegen het licht 12 Ansem goeit roer om 15 Bestralingsapparaat vindt zijn weg met MRI-kaartje 17 Recordaantal ISSCC-papers voor UT 19 NanoBSD waardig alternatief voor embedded Linux 20 Rembrandt houdt compiler tegen het licht 22 Printplaatgebouwen in 3D Opinie 3 One size does not fit all – Paul van Gerven 11 Mijn oma in onderbroek – Bram Nauta 13 Recensie ‘Systems architecting, a business perspective’ – Hans van Vliet 13 Recensie ‘Systems architecting, a business perspective’ – Hans Thelosen 21 De wens en de waarheid – Angelo Hulshout 25 De headhunter – Anton van Rossum Na werktijd 27 Puzzelen op vijftigduizend GPS-metingen Achtergrond 29 Rohs 2.0: een duidelijke verbetering 30 Ieder embedded systeem zijn eigen Silverlight-smoel In opleiding 32 Een van de Mems-jongens bij NXP En verder 60 Trainingen 61 Events 64 Wegwijzer

Thema Energiezuinige elektronica Analyse 36 Draadloze stroomoverdracht zaagt aan poten groen apparaat Opinie 39 Verkwisting – Marcel Pelgrom 59 Kwekkend koel silicium – Joost Backus Achtergrond 40 Warmte vervangt batterijen voor draadloze sensoren 42 Slimme sensoren houden zuinig oogje in zeil bij bouwwerken 44 Energiepaal levert constante stroom aan hutje op hei 46 Led-lantaarnpaal op zonne-energie maakt van fotonen weer fotonen 50 Meterkast wordt netwerk-node met Smart Dutch 51 Flukso meet energiestroom voor eigen gebruik 52 Installateurs klikken energiebesparend gebouwbeheersysteem in elkaar 58 Océ bespaart energie met variabele transmissie Tech-kiek 48 Power Quality Laboratory In bedrijf 54 Altijd inzicht in je energiehuishouding Vacaturekaart 57 Energie

2|5

Nieuws Overzicht De volledige artikelen zijn te vinden op www.bits-chips.nl/nr2 gevolgd door het label bij het betreffende stuk. Halfgeleiders

Dienstverlening

NXP weer winstgevend Sioux breidt uit met in 2011 ontwikkelcentrum in België NXP wist zijn omzet afgelopen Sioux kan nu ook in België jaar opnieuw niet te doen groei- softwareprojecten helemaal in en: de teller kwam op 31 decem- eigen huis uitvoeren. Tot voor ber uit op 4,2 miljard dollar, 4,7 kort deed het bedrijf daar alprocent minder dan in 2010. leen aan detachering, maar Waar het bedrijf vorig jaar nog door het vergroten van zijn veseen nettoverlies van 456 miljoen tiging in Herentals krijgt het dollar moest verwerken, noteert ruimte om zijn dienstenaanbod het nu een winst 390 miljoen. PE uit te breiden. NR /nxp /sioux Communicatie en netwerken

Elektronica

(statechartgebaseerde) Rhapsody-modelleeromgeving. NR /harel Microscopie

wege de daar aanwezige kennis rond UHF. RFID kan de frequentiebanden tussen 300 MHz en 3 GHz ook gebruiken. PE /rfid

Jaaromzet Fei nog nooit Beeldverwerking zo hoog Fei heeft in 2011 een omzet ge- Omzet Barco doorbreekt draaid van 826,4 miljoen dollar. het miljard Dat is dertig procent meer dan Voor het eerst in zijn geschieeen jaar eerder en zelfs een ab- denis heeft Barco een jaaromsoluut record. De nettowinst zet geboekt van meer dan een kwam uit op 103,6 miljoen, miljard euro. Om precies te bijna een verdubbeling ten op- zijn: 1083 miljoen euro, zestien procent meer dan vorig jaar. De zichte van 2010. NR /fei nettowinst steeg met bijna drie kwart, naar 75,9 miljoen euro. PE Displays /barco Liquavista over naar nieuwe lcd-dochter Samsung Communicatie en netwerken ’s Werelds grootste maker van Nokia Siemens snijdt diep lcd-displays Samsung Elec- in België tronics verzelfstandigt deze In het kader van een wereldbusiness in een 100 procent wijde reorganisatie sluit Nokia dochterbedrijf. Daarmee krijgt Siemens Networks twee van zijn drie Belgische vestigingen. Diegem en Eigenbrakel gaan helemaal dicht, wat respectievelijk 39 en 19 banen kost. In Herentals moeten 69 van de 240 mensen vertrekken. NR /ns

Alcatel: 185 banen weg TBP biedt testengineering in België vanuit Eersel Een voorgenomen Europese re- TBP Electronics heeft zijn dienorganisatie bij Alcatel-Lucent sten uitgebreid met testengineekost 185 banen in België. De ring. Het EMS-bedrijf uit Dirksingreep leidt niet noodzakelij- land heeft een team van acht kerwijs tot ontslagen. De te- specialisten opgezet dat zich lecomgigant zegt de getroffen vooral richt op design for test. Zij werknemers zo veel mogelijk te opereren vanuit een nieuw gewillen herinzetten op interne opend kantoor op industrietervacatures of op posities die nu rein De Haagdoorn in Eersel. NR door onderaannemers worden /tbp uitgevoerd. NR /alcatel Medisch AMC start met incubators Medisch voor spin-offs Investering voor Vlaams Het Academisch Medisch CenMRI-gebaseerd trum in Amsterdam zet twee Systeemontwerp Pet-alternatief incubators op voor start-ups Nedap boekt hogere omzet Imec-spin-off Pepric heeft bij in medische technologie. en fors meer winst investeerders 1,4 miljoen euro Daarmee geeft het het startHet afgelopen jaar zag Nedap zijn opgehaald voor het commerci- schot voor het AMC Medical Business Park. Dit moet uit- ook het Eindhovens Liquavista inkomsten uitkomen op 152,3 groeien tot een campus rond formeel een nieuwe eigenaar. miljoen euro. Dat is veertien prohet ziekenhuis gericht op Het moederbedrijf zegt zich cent meer dan in 2010. De winst medische technologie, met door het uitspinnen beter te groeide jaar op jaar zelfs met een name – maar niet uitsluitend – kunnen richten op Oled. Tege- kwart tot elf miljoen. NR voor farmaceutica. PE lijkertijd moet de dochter lcd /nedap /amc nieuw leven inblazen. PE /lcd Medisch Modelgebaseerde ontwikkeling Delft Diagnostic Imaging Bedenker statecharts krijgt Draadloos en mobiel in handen van Canon NXP plaatst tweede TUE-eredoctoraat Canon neemt het grootste deel De TU Eindhoven reikt een ere- R&D-centrum voor RFID van de medische-beeldvormingsspecialist Delft Diagnosaliseren van zijn methode om doctoraat uit aan David Harel. in Silicon Valley met magnetische nanodeeltjes In softwarekringen is de Israë- NXP start een R&D-centrum tic Imaging over. Het bedrijf moleculaire processen te volgen. liër vooral bekend om de state- voor RFID-IC’s in San Jose, als uit Veenendaal bestaat uit drie De bedoeling is om nog dit jaar chart, inmiddels onderdeel van aanvulling op het bestaande ondernemingen: Oldelft Benemet een product op de markt te UML. Ook was hij medeoprich- ontwikkelcentrum in het Oos- lux, Rogan Delft en Delft Imater van I-Logix, de oorspron- tenrijkse Gratkorn. De groep in ging Systems. De eerste twee komen voor labtests. PE /pepric kelijke ontwikkelaar van de Silicon Valley is opgericht van- gaan verder als dochteronder-

6|

2

Krimpend Philips 35

6

30

5

25

4

20

3

15

2

10 5

1

0

0

-5

-1

-10

Winst (miljard euro)

in de zwarte cijfers. De EMSspecialist uit Kampenhout wist zijn nettoresultaat om te buigen van 1,1 miljoen in de min naar Medisch 3,7 miljoen in de plus. De omzet Gimv koopt kwam uit op 148,2 miljoen, elf Delftse ultrageluidspecialist procent meer dan in 2010. NR Gimv heeft het meerderheids- /connect belang in het Delftse Oldelft Ultrasound overgenomen van Halfgeleiders Alpinvest. De Belgische kapi- Melexis draait minder goed taalschieter noemt geen exact jaar dan verwacht Het afgelopen jaar heeft Melexis een omzet geboekt van 230,7 miljoen euro. Dat is vijf procent meer dan in 2010, maar minder dan de beloofde zes tot negen bedrag, maar zegt dat het om procent. Onder de streep hield ruim een procent van zijn eigen de Ieperse specialist in automovermogen gaat. Daarmee komt tivechips 45,9 miljoen over. Hoede investering uit rond de tien wel zes procent minder dan in miljoen euro. PE 2010 is dit meer dan verwacht. NR /oldelft /melexis

Omzet (miljard euro)

neming van Canon, de derde wordt verzelfstandigd. PE /ddi

-2 Bron: Philips’ jaarverslagen

-15

-3 ’01

’02

’03

’04

’05

’06

’07

’08

’09

’10

’11

Philips zet tien miljard euro per jaar minder om dan tien jaar geleden; divesteringen zijn een belangrijke bron van inkomsten voor het concern. PvG

/philips

Elektronica

Dienstverlening

2011 brengt Connect terug in de plus De Belgische Connect Group is het afgelopen jaar teruggekeerd

Benelux buitenbeentje in 5,1 miljard euro draaide de miljoen over, een toename van goed jaarrapport Imtech dienstverlener in 2011 veer- zeven procent. De business in de Imtech heeft een goed jaar ach- tien procent beter dan in 2010. Benelux blijft echter achter. NR ter de rug. Met een omzet van Onder de streep bleef er 150,4 /imtech

Meest geklikt in onze nieuwsbrief 1

2

Zonnecellen

Energievoorziening

Pikzwarte zonnecellen dankzij nanocoating van Philips en Amolf Onderzoekers van Amolf en Philips Research hebben een

Sony maakt stopcontact slim Sony werkt aan een stopcontact met ingebouwde identificatie- en authenticatiemogelijkheden. Dit maakt het bijvoorbeeld mogelijk om een individuele gebruiker zijn persoonlijke stroomtype en bijbehorende tarief te laten instellen, prepaid elektriciteit op bijvoorbeeld luchthavens af te nemen en het verbruik per persoon te profileren. PE /stopcontact

coating van silicium nanodeeltjes ontwikkeld die de reflectie van silicium reduceert van 40 naar 1 procent. De deeltjes blijken het licht zodanig te verstrooien dat nog slechts een fractie weet te ontsnappen. PvG /pikzwart

3

Verkeer en vervoer

NXP-proef verbindt 300 auto’s rond Eindhoven In het kader van de praktijkproef Smart In-Car rijden

rond Eindhoven zo’n driehonderd taxi’s en wegenwachtauto’s met een kastje dat allerlei voertuigdata doorsluist naar een centrale computer. Doel is om de verkeersdoorstroming en -veiligheid te verbeteren door bestuurders op basis van deze gegevens beter te informeren. NR /300

4

Verkeer en vervoer

Order ov-chipkaart definitief niet naar NXP Trans Link Systems kiest uitsluitend voor Infineon als leverancier van de nieuwe ov-chipkaarten. Eind 2012 begint de uitgifte hiervan. De gehele oplossing wordt gebaseerd op de bedrijfsspecifieke technologie rond Infineons SLE 77-controllers, in plaats

van op het eerder beoogde platformonafhankelijke Java Card. Daarmee is NXP als leverancier uitgesloten. PE /chipkaart

5 Halfgeleiders

Fusie Japanse chipfabrikanten in de maak Fujitsu, Panasonic en Renesas zouden van plan zijn hun activiteiten voor de relatief complexe IC’s samen te voegen in een nieuw bedrijf, melden diverse media op basis van anonieme bronnen. De ondernemingen hebben alle drie moeite om deze business winstgevend te krijgen. PE /fusie

2|7

Nieuws Lithografie SPIE Advanced Lithography

Chipmakers houden litho-opties tegen het licht Sommige chipmakers zitten te springen om EUV-lithografie, maar ze moeten opnieuw uitstel slikken. Ondertussen stoomt Mappers e-beamtechnologie door en maakt een tot voor kort nog academische patroneringstechniek – directed self-assembly – opeens alle tongen los. Paul van Gerven

I

eder jaar brengt de internationale vakvereniging van optici, de SPIE, iedereen bij elkaar die iets te maken heeft met lithografie in de halfgeleiderindustrie. Van universitaire onderzoekers tot chipmakers en machinebouwers, in drommen komen ze vijf dagen naar het Californische San Jose – en echt niet alleen om aan de winter op het noordelijk halfrond te ontsnappen. De Advanced Lithography-conferentie is een van de zeldzame momenten waarop sleutelspelers een boekje opendoen over de vooruitgang die ze hebben geboekt. Wie wil weten of lithografen de wet van Moore nog weten bij te benen, gaat naar San Jose. Dit jaar was het extra spannend. Het huidige werkpaard immersielithografie loopt op zijn laatste benen, maar noch gedoodverfd opvolger EUV noch een alternatief heeft zich tot dusver ontwikkeld tot productiewaardig niveau. Zouden dit jaar dan eindelijk de verlossende woorden worden gesproken? Zouden de doorbraken worden gemeld die IC-schaling de komende jaren op de rails houden? Een overzicht van de belangrijkste ontwikkelingen.

EUV Chipmakers als Intel, Samsung en TSMC moesten op Advanced Lithography tot hun groot chagrijn concluderen dat EUV óók niet op tijd komt voor het 14-nanometerknooppunt – de zoveelste keer dat de instap wordt uitgesteld. Zij moeten dus een litho-optie voorbereiden die ze liever hadden vermeden: double of zelfs multi-patterning (DP/MP). ‘Het viel me op dat er dit jaar veel presentaties waren over hoe moeilijk het eigenlijk is om DP of MP te doen – zeker op een kosten-

8|

2

effectieve manier. Hadden we maar EUV, dat was eigenlijk het heersende sentiment’, zegt lithodirecteur Kurt Ronse van Imec, daags nadat hij uit de VS is teruggekeerd. Toch heeft de ontwikkeling van EUV’s belangrijkste knelpunt niet stilgestaan. Ronse: ‘Bronmakers Cymer en XTreme Technologies hebben heel wat vooruitgang geboekt. Beide lieten nu flinke dubbelcijferige wattages zien bij een redelijke duty cycle.’ De toevoeging over de duty cycle is belangrijk. Het is lang niet zo makkelijk om lange tijd een constant vermogen te leveren als om korte pulsen te genereren. Bij continue operatie duiken allerlei extra engineeringsproblemen op, zoals het opruimen van contaminanten of het stabiel houden van de lichtdosis. Behalve de duty cycle zijn er nog meer factoren die kunnen verhullen hoe ‘bruikbaar’ een EUV-bron nu werkelijk is. Het wattage wordt bijvoorbeeld niet altijd netjes gemeten op het punt waar de bron overgaat in de machine (de intermediate focus), waardoor er in de praktijk nog extra verliezen optreden. Ook worden metingen soms zonder essentiële subsystemen verricht, bijvoorbeeld om de stabiliteit van de dosis EUV-licht te garanderen. Het is daarom voor buitenstaanders bijzonder moeilijk om een precieze vergelijking te maken tussen verschillende bronnen. Cymer presenteerde op Advanced Lithography een provisorische bron van 50 watt bij tachtig procent duty cycle, maar onduidelijk is hoe lang het nog duurt voordat klanten over dat vermogen kunnen beschikken. Onlangs gaven de Amerikanen toe dat ze hun deadline voor de 20-wattbronnen,

in het eerste kwartaal, hebben gemist en dat het zelfs na uitgestelde levering tot het einde van het derde kwartaal zou kunnen duren voordat die op het gespecificeerde vermogen draaien. De belofte van 100 watt aan het einde van het jaar lijkt in ieder geval wel erg veel gevraagd, vindt Ronse. Om dat in een context te plaatsen: geheugenmaker Samsung zegt echt in de problemen te komen als het eind 2013 niet over een bron van 250 watt beschikt. Ushio-dochter XTreme heeft een inmiddels een 20-wattexemplaar bij honderd procent duty cycle, de U2, opgestart bij ASML. Opvolger U3, gespecificeerd op 50 watt bij honderd procent duty cycle, wordt momenteel getest in de fabriek, maar is nog niet hoger geweest dan 30 watt bij honderd procent duty cycle. XTreme werkt ook aan de U4 (met dezelfde specificaties als de U3), die na bewezen betrouwbaarheid naar ASML gaat. Daarna staat Imec in de rij voor een upgrade. Ronse vindt het moeilijk om te zeggen welk bedrijf favoriet is om de eerste productiebronnen te leveren. ‘Vorig jaar liep XTreme duidelijk voor, maar Cymer heeft dit jaar de grootste stappen gemaakt.’

E-beam ‘Hoge resolutie met elektronenbundels van 5 keV: een jaar geleden geloofde niemand hier dat het kon. Maar het kan dus wel’, vertelt CEO en medeoprichter Bert Jan Kampherbeek van Mapper enthousiast met negen uur tijdsverschil vanaf de Advanced Lithography-conferentie. Zijn bedrijf gaf dit jaar zelf geen presentatie, maar liet het aan CEA-Leti en TSMC over om te vertellen welke resultaten zij met Mappers eerste e-beammachine

Figuur 1: Uiteindelijk wil Mapper tien machines clusteren om een doorvoer van honderd wafers per uur te halen. Illustratie: Mapper

hebben behaald. Beide klanten-schuinestreep-partners hebben sinds 2009 een alfatool uit Delft in huis en gebruiken die om de technologie in de vingers de krijgen en verder te ontwikkelen. Bij het Franse onderzoeksinstituut loopt een open programma, waarbij geïnteresseerden zich tegen betaling kunnen aansluiten, zoals onlangs de grote chipmachinebouwer Tokyo Electron deed. CEA-Leti en TSMC zijn erin geslaagd om 22-nanometerlijntjes en -contactgaatjes op 300 millimeter wafers te printen. Dat is dus goed genoeg voor 14- en 10-nanometergeneratie logic-chips, de meest voor de hand liggende instap voor e-beam in de IC-productie met significante volumes – een van de markten waar Mapper nog steeds ambieert actief in te worden, bevestigt Kampherbeek. ‘We hebben aangetoond de benodigde resolutie te halen. Nu de doorvoer nog.’ Doorvoer werd altijd gezien als de achilleshiel van e-beam. In tegenstelling tot bij optische technieken moet het patroon stukje bij beetje in de lak worden gekerfd. Omdat elektronen elkaar afstoten, is het moeilijk een hoge stroom door een ‘lens’ te persen en dus om snel genoeg te schrijven. Mapper haalt wat druk van de ketel door met parallelle bundels te werken, maar menigeen – zeker in Veldhoven – was er niet van overtuigd dat dat voldoende is. Kampherbeek heeft er echter alle vertrouwen in dat Mapper op termijn een machine aflevert die tien wafers per uur verstouwt. Door deze Matrix 10.1 bovendien per tien te clusteren (tot de Matrix 10.10, zie Figuur 1), zou een voor veel IC-toepassingen alleszins acceptabele doorvoer van honderd plakken per uur worden behaald. ‘We zijn

Figuur 2: DSA kan niet alleen lijnpatronen verdichten, de techniek kan ook defecten in het prepatroon repareren. Illustratie: Imec

nu de Matrix 1.1 aan het bouwen. Deze machine heeft een doorvoer van een wafer per uur, maar bijna alle subsystemen zijn gelijk aan die van de Matrix 10.1.’ Mapper start in 2012 de bouw van zeven tools, waarvan in ieder geval een Matrix 1.1 naar CEA-Leti gaat. Ook TSMC neemt een 1.1-machine af, maar de leverdatum daarvan wil Kampherbeek niet prijsgeven. Als Mapper slaagt en het kostenplaatje gunstig uitpakt, zullen nog veel meer tools richting

‘Cymer heeft dit jaar de grootste stappen gemaakt’ Taiwan gaan: TSMC’s lithodirecteur Burn Lin zei op de Advanced Lithography dat zijn bedrijf overweegt volledig over te stappen op e-beam als het de transitie naar 450 millimeter wafers heeft gemaakt. Ook over contact met potentiële andere klanten houdt Kampherbeek de lippen op elkaar, maar hij bevestigt interesse uit andere markten dan de halfgeleiderindustrie te krijgen. ‘Velen die nu een e-beamapparaat hebben staan, zouden best een snellere versie willen.’

Directed self-assembly Terwijl het nog maar twee jaar geleden voor het eerst opdook op lithoconferenties, was directed self-assembly (DSA) hét onderwerp dat de tongen losmaakte op Advanced Lithography dit jaar, vertelt Ronse. DSA maakt gebruik van de fasescheiding die ontstaat als twee ‘incompatibele’ chemische verbin-

dingen worden gemengd, zoals water en olie. Bij DSA zijn die twee verbindingen beide een polymeer, die kop-staart aan elkaar zijn gekoppeld tot een zogenaamd blokcopolymeer. Onder bepaalde omstandigheden zoeken gelijksoortige ketens elkaar op en vormen er zich spontaan regelmatige patronen, afhankelijk van de precieze samenstelling en lengte van het blokcopolymeer. Voor chipfabricage staan vooral lijntjes en cirkeltjes in de belangstelling. Zoals de naam aangeeft, moet de zelfassemblage van blokcopolymeren wel een beetje worden gestuurd om praktisch toepasbaar te zijn. Dat kan via de ondergrond. Met een reliëf van opstaande randjes of een mozaïek van stukjes ondergrond met verschillende chemische affiniteit worden richting en positie van de uiteindelijke patronen gedirigeerd. Essentieel is dat de resolutie van de lithografisch bepaalde hulpstructuren niet de eindresolutie bepaalt (zie Figuur 2). ‘Het is een techniek die nog veel ontwikkeling behoeft, maar DSA is ver genoeg gevorderd om als serieuze optie voor chipproductie beschouwd te worden’, zegt Ronse. Imec kondigde vlak voor de conferentie aan ’s werelds eerste volledige DSA-proceslijn te hebben opgezet in zijn 300-millimetercleanroom. ‘De rol van DSA zal in eerste instantie complementair zijn aan andere technieken. Het kan worden gebruikt om defecten of oneffenheden in de originele afdruk te repareren. EUV-lithografie zou van deze herstelfunctie kunnen profiteren, omdat ze last heeft van afwijkingen, vooral bij het afdrukken van kleine contactgaatjes. In die zin zou DSA weer enkele zorgen rondom EUV kunnen wegnemen.’

2|9

Tim Groeit En jij? Persoonlijke groei, dat vinden wij belangrijk. Groeien

professionals werken voor en bij klanten zoals ASML,

als mens, groeien als professional. Wij bieden jou als

Océ, Philips en TomTom. Op dat allerhoogste niveau

embedded software of hardware expert de ruimte en de

kun jij je talent en ambities optimaal ontwikkelen. Op dat

®

mooiste merken. Zodat jij Groeit .

®

niveau kun je wérkelijk groeien. Als professional en als ®

mens. Wij bieden je de kans. Zodat jij Groeit . Onze arbeidsvoorwaarden en ons Employment Benefit Program zijn uitstekend. Zeker zo belangrijk is dat je bij

TOPIC zoekt Software- & Hardware-engineers.

TOPIC een unieke kans krijgt om jezelf te ontwikkelen

Interesse?

in de top van de markt. Onze software en hardware

Kijk snel op www.topic.nl voor onze vacatures.

Topic. Blijf groeien

Opinie Analoog

Mijn oma in onderbroek

E

Bram Nauta is hoogleraar IC-design aan de Universiteit Twente.

en jaar of vijftien geleden vroeg een collega van mij wat studenten voelden bij de begrippen digitaal en analoog. Digitaal bleek associaties op te roepen als sportwagen, speedboot, snel en sexy. Bij analoog viel het even stil, en toen zei iemand: ‘Bij analoog denk ik aan mijn oma ... in onderbroek!’ En zo was het. Audio was al digitaal – weg met die analoge grammofoonplaten – en video begon dat net een beetje te worden. Ik werkte bij Philips en de strategiemannetjes daar hadden een overduidelijke digitale tunnelvisie: analoog was ouderwets en transistoren waren stom. Er werd even een titanisch processorplatform opgezet, hupsakee met honderden mensen tegelijk. Lang leve de vooruitgang! We zullen Intel wel even een poepie laten ruiken. Het heeft bakken geld gekost en uiteindelijk is alles overboord van het NXP-schip gegooid, om te voorkomen dat het als een Titan-IC zou eindigen. Met de opkomst van de nanohype was de habitat al niet veel vriendelijker voor analoge-transistorliefhebbers. De nanomannen zouden de micro-elektronica wel even vervangen door hun veel kleinere nanospullen. Het liep anders: nano is nog steeds fundamenteel, terwijl micro nano is geworden. En wat is er ondertussen van die ouderwetse analoge elektronica terechtgekomen? Welnu, zij bleek cruciaal te zijn voor onze moderne digitale systemen. Bij digitale transmissie en dataopslag hebben we te maken met fysica, en die laat zich niet abstract digitaal manipuleren met nulletjes en eentjes. Radio, kabel, fiber, harddisk: de in- en uitgaande signalen zien er daar vreselijk brak uit, want als ze er mooi scherphoekig digitaal uit zouden zien, dan hadden we er dus nog wel wat meer data in kunnen stouwen. En die lelijke analoge signalen moeten toch even worden opgelapt tot nette bits, en dat is nu net waar de technische uitdagingen zitten in onze moderne gadgets. Als je goed van analoog naar digitaal kunt en andersom, dan heb je goud in handen – en dat hebben we hier. Terwijl de beslismannetjes zich druk maakten over moderne zaken als nano en embedded, en recentelijk met zevenmijlslaarzen negen technologische topsectoren uit de grond stampten, waren wij analoge jongens gewoon aan het werk. Met als resultaat dat in de driehoek Enschede-Delft-Leu-

ven (Eindhoven en Nijmegen liggen daarin) een enorme hoeveelheid en kwaliteit aan analoge expertise is ontstaan. Zomaar, zonder plan, zonder beleid, eigenlijk tegen de verdrukking in. De absolute topconferentie voor chipontwerpers is de Internationaal Solid-State Circuits Conference (ISSCC), die jaarlijks in San Francisco wordt gehouden. Daar presenteren giganten als Intel, Broadcom en Samsung hun laatste innovaties op IC-designgebied, en ook de topuniversiteiten uit het vak steken elkaar de loef af. En wat blijkt nu? Dit jaar komen de meeste verhalen (65 stuks) uit de VS, gevolgd door Korea (30), Japan (25), Nederland (20) en België (12). Samen halen de Lage Landen een tweede plaats met 32 verhalen. Afgelopen jaren

Terwijl de beslismannetjes topsectoren uit de grond stampten, waren wij analoge jongens gewoon aan het werk was er al een soortgelijke trend te zien; we hebben hier een waanzinnige dichtheid aan ISSCC-papers per vierkante inwoner. Het overgrote deel van deze 32 verhalen is analoog van aard. Nu heeft analoog tegenwoordig veel gedaantes – mixed-signal, RF, dataconverters, voedingen, sensorinterfaces, transceivers – en maken analoge schakelingen deel uit van digitale CMos-systemen, maar kern van de zaak is dat er op transistorniveau wordt ontworpen. Dat kunnen we blijkbaar erg goed in de Lage Landen. De halfgeleiderindustrie is de motor van de wereldwijde industriële vooruitgang. Hier hebben we de kennis van de allermoeilijkste ontwerpstukjes: analoog. Dus beslismannen, stop even met praten over innovatie en pak gewoon ons goud. Als jullie nu eens een fractie van het geld dat jullie in onze bevende banken of scheve steunfondsen stoppen, gaan investeren in ‘ouderwetse’ analoge elektronica, dan hoeven we onze uitstekende opleidingen straks niet te sluiten wegens geldgebrek en kunnen we de wereld voor jullie veroveren.

2 | 11

Nieuws IC-design Focus op Asics

Ansem goeit roer om

Onder leiding van de nieuwe CEO Dirk Logie vindt designhuis Ansem zichzelf opnieuw uit als one-stop shop voor high-performance analoge Asics. Paul van Gerven

H

elemaal nieuw is de weg die Ansem inslaat niet, vertelt CEO Dirk Logie. ‘In het verleden hebben we reeds chips geleverd aan klanten, maar dat vertegenwoordigde maar een beperkt deel van onze omzet.’ Van oudsher richt zijn bedrijf zich op het ontwerpen van complexe analoge IC’s – hoe kan het ook anders, als spin-off van de fameuze ontwerpgroep van de Leuvense hoogleraar Willy Sansen, die de onderneming nog steeds bijstaat met raad en daad als voorzitter van de bestuursraad. De fabricage van die schakelingen, doorgaans onderdeel van een grotere mixed-signal chip, dat regelden Ansems klanten zelf wel. Maar sinds kort willen de Leuvenaren zich óók over de productie ontfermen. Deze stap heeft meer om het lijf dan op het eerste gezicht misschien lijkt. Ansems traditionele klantenkring bestaat uit halfgeleiderbedrijven, die heel goed weten wat ze willen en hun specs bij Ansem inleveren. In het nieuwe businessmodel zijn de beoogde klanten vooral middelgrote systeemhuizen die om welke reden dan ook niet uitkomen met standaard componenten en een oplossing op maat willen. Zo’n Asic komt tot stand in nauw overleg tussen ontwerper en afnemer. Een nieuwe klantengroep en een nieuwe manier van werken, daar hoort een nieuwe CEO bij, besloot de bestuursraad vorig voorjaar. De toenmalige CEO en medeoprichter Stefan Gogaert had aangegeven zijn aandacht verder te willen concentreren op strategische projecten binnen het bedrijf.

Perifere functies Logie, net als zijn voorganger een pupil van Sansen, klom bij Philips op van het Natlab naar managementsfuncties, aanvankelijk bij Consumer Electronics en later bij Semiconductors, waar hij als marketingmanager

12 |

2

verantwoordelijk was voor onder meer de one-chip tv, een product waarmee Philips in het begin van de jaren negentig meer dan de helft van de wereldmarkt had veroverd. In 1997 werd hij uitgezonden naar Californië om de digitale opvolger te ontwerpen. Daarna leidde Logie nog een aantal jaren de businesslijn voor vermogensschakelingen, die later onder de Mobile-divisie werd geschoven. In 2004, terug op eigen bodem, probeerde Logie het voor zichzelf. Hij richtte een Leuvense poot op van het Portugese Chipidea, dat zijn geld verdiende met IP-blokken. Op basis van die kennis trachtte de dochteronderneming een eigen chip voor powermanagement met allerlei perifere functies te ontwikkelen, een terrein waar Logie in zijn laatste jaren bij Philips Semiconductors na-

‘Er bestaat niet zoiets als een zuiver analoge Asic’ tuurlijk veel ervaring mee had opgedaan. Toen Mips Chipidea overnam in 2007, bleken de Amerikanen echter uitsluitend interesse te hebben in de IP-kennis. Alle productontwikkeling werd stopgezet.

Specs Na enkele jaren in de consulting mag Logie nu opnieuw proberen een productstrategie tot een succes te brengen. Of de designservices ooit helemaal zullen verdwijnen bij Ansem, betwijfelt hij echter. ‘De mix zal waarschijnlijk altijd wel blijven. Terwijl de omzet uit designservices zal afvlakken, verschuift de focus naar Asics. Er ligt daarvoor namelijk een geweldige opportuniteit in

Europa. Er zijn slechts enkele kleinere spelers actief die onze beoogde klantengroep willen bedienen.’ Een ander voordeel, vertelt Logie, is dat Ansem in het oude businessmodel sterk meedeinde op de beruchte golfbewegingen van de halfgeleiderindustrie. Hoewel het bedrijf in veertien jaar altijd in de zwarte cijfers is gebleven, levert het nieuwe model meer financiële stabiliteit op. ‘We hopen er met de nieuwe strategie klaar voor te zijn als er een nieuwe up-cycle komt – als die er komt, want ik heb de indruk dat de wereld aan het veranderen is.’ Vanwege de economische onzekerheid kan Logie niet precies zeggen hoe zijn bedrijf er na het huidige transitiejaar uit zal zien, maar hij verwacht in personeel te gaan groeien – ook de nu 34 man tellende designgroep. Die omvat inmiddels ook al een handjevol digitale ontwerpers, want ‘er bestaat niet zoiets als een zuiver analoge Asic; er zit altijd wel een digitaal stuk bij’, legt Logie uit. Hoewel in een anders opererende organisatie ingebed, verandert er voor de meeste van Ansems technici niet veel. Van hen worden, zoals ze gewend zijn, complexe schakelingen verwacht voor draadloze en bedrade communicatie, voor zeer zuinige vermogenselektronica en voor data-acquisitie. ‘In die typisch analoge domeinen kunnen wij specs halen die anderen niet halen. Dat is waar wij waarde kunnen toevoegen. Als het niet te moeilijk is en het wat mag kosten, kom je een heel eind met standaard componenten. Maar als je een totaal nieuw systeem op de markt wilt zetten, of heel bijzondere eisen stelt, dan moet je bij Ansem zijn.’

Opinie Recensie

Systems architecting, a business perspective Hans van Vliet

G

errit Muller ziet systeemarchitectuur heel algemeen als het faciliteren van het leveren van de juiste oplossing (product) voor het juiste probleem. Het gaat hierbij steeds over (1) communiceren met een diversiteit aan belanghebbenden, (2) de situatie begrijpen om de juiste oplossing te kunnen kiezen, (3) overzicht houden, (4) kunnen omgaan met onzekerheden, (5) doelen en middelen kunnen onderscheiden, (6) continu rekening houden met de context van het product, (7) werken met feitelijke gegevens, niet met ‘ik geloof dat ...’, en (8) terugkoppelingen gebruiken. De auteur beschouwt zijn onderwerp vanuit tien gezichtspunten: de business, de systeemarchitect zelf, de klant, de methodes en hulpmiddelen die hem ten dienste staan, de langetermijnstrategie van de business, de synergie tussen vergelijkbare producten, ondersteunende processen, de rol van software in systemen, het presenteren van de architectuur aan het hoger mana gement , en de mens. Elk gezichtspunt behandelt hij in een kort hoofdstuk. Inclusief index en dergelijke telt het boek nog geen 250 pagina’s. Het gehele werk is uitvoerig voorzien van plaatjes om een en ander te verduidelijken. Aan het eind zijn alle plaatjes nog eens als postzegels afgebeeld, zodat de visueel ingestelde lezer snel iets kan terugvinden. De tekst en alle bijbehorende plaatjes en powerpointslides staan ook op de site van de auteur. Muller heeft een grote ervaring als systeemarchitect bij onder meer Philips en ASML. Hij heeft veel cursussen gegeven over dit onderwerp en de weerslag hiervan is terug te vinden in het boek, en ook op de al veel langer bekende Gaudi-website. Er staat heel veel nuttigs in dit werk. Ik denk zelf dat het ervaren architecten meer aanspreekt dan beginners. Achter betrekkelijk losse zinnetjes gaat soms een hele wereld schuil. De ervaren architect heeft dan een aha-erlebnis; bij een beginner ben ik bang dat veel niet beklijft. Het vrijwel ontbreken van voorbeelden draagt hier aan bij. Kortom: meer een naslagwerk voor de gevorderde, of ondersteunend bij een cursus door een ervaren docent, dan een leerboek voor de beginner.

Bij een beginner ben ik bang dat veel niet beklijft

Hans van Vliet is hoogleraar software-engineering aan de Vrije Universiteit van Amsterdam. Titel Systems architecting, a business perspective Auteur Gerrit Muller Waardering (voor de ervaren architect)

Hans Thelosen

‘S

ystem architecting, a business perspective’ is bedoeld als studieboek, maar het is zeer zeker ook te gebruiken als naslagwerk en gewoon te lezen door gevorderden. Het geeft een duidelijk beeld van systeemarchitectuur voor systeembouwers. Voor personen met een achtergrond in software, elektrotechniek of mechanische engineering maakt het helder wat een systeemarchitect doet en wat hij kan betekenen in het productcreatieproces en de bijbehorende organisatie. Omdat de auteur duidelijk de relevante processen beschrijft, geeft het boek een zeer compleet overzicht van een ontwikkelomgeving en de diverse rollen die daarin van belang zijn. Het is niet alleen een technische maar ook een organisatorische uiteenzetting van de verantwoordelijkheden van de systeemarchitect. Dit boek kan een nuttige bijdrage leveren bij de overgang van het bekende watervalmodel naar een meer Agile-benadering. Het boek bevat een beperkt aantal opdrachten, die ofwel voor beginners ofwel voor gevorderden zijn. De toegevoegde waarde hiervan is echter minimaal. Ook het opgenomen overzicht van illustraties voegt niet veel toe. Verder wordt er middels nummers verwezen naar een referentielijst die zelf niet genummerd is. Dit is zeker niet praktisch. De koppeling met www.gaudisite.nl is wel zeer nuttig; deze zorgt ervoor dat de materie compleet en bijgewerkt blijft. Gerrit Muller is erin geslaagd om ondergewaardeerde materie duidelijk en compact weer te geven. Dit boek hoort op de boekenplank van eenieder die werkzaam is in systeemontwikkeling of erin werkzaam wil worden. Bovendien is het een plezierig leesbaar en toegankelijk werk.

Nuttig bij de overgang van het watervalmodel naar een meer Agile-benadering

Hans Thelosen is sinds 1986 werkzaam in de software- en systeemontwikkeling, de laatste jaren bij NXP als expert in het designdatamanagementproces. Titel Systems architecting, a business perspective Auteur Gerrit Muller Waardering

2 | 13

Jij? HUMIQ zoekt (junior) Embedded Software Engineers in Eindhoven en Deventer www.werkenbijhumiq.nl Wil je meer weten? Bel of mail de afdeling recruitment, 040-2669100, [email protected]

Analyse Medisch

Bestralingsapparaat vindt zijn weg met MRI-kaartje Artsen van het UMC Utrecht hebben voor het eerst op grote schaal dosage painting toegepast in patiënten: binnen een orgaan wordt alleen de tumor met een zeer hoge dosis bestraald. Het resultaat van steeds beter wordende beeldverwerking en een slimme combinatie van technieken. Pieter Edelman

H

et NOS Journaal, RTL Nieuws en zo’n beetje alle kranten buitelden over elkaar heen om het persbericht van het UMC Utrecht over een nauwkeurige bestraling van prostaatkanker te verslaan, de een nog in spectaculairdere termen dan de ander. ‘Die aandacht was een beetje onverwacht’, geeft Marco van Vulpen, hoogleraar radiotherapie bij het UMC Utrecht, toe. ‘Maar je mag het ook wel echt een doorbraak noemen.’ Met de combinatie van MRI, CT, een bestralingsapparaat en drie goudbolletjes kunnen de onderzoekers de tumor een veel grotere klap toedienen zonder dat bijwerkingen toenemen, bleek uit de eerste analyse van 180 patiënten in een klinische studie. De komende twee jaar moeten in totaal zeshonderd patiënten deelnemen aan het onderzoek, dat ook bij academische ziekenhuizen in Amsterdam, Leuven en Nijmegen loopt. De aanpak is te danken aan een combinatie van steeds betere beeldvormende technologie, geavanceerdere bestralingsapparatuur en slimmere computermodellen voor het berekenen van de stralingsdosis. Gek genoeg is de technologie al jaren standaard beschikbaar in de commerciële apparatuur. Bestralen is een van de opties om prostaattumoren aan te pakken, vooral ingezet voor agressieve vormen van de kanker. Hoogenergetische fotonen worden vanuit een versneller op het doelgebied afgeschoten om de tumor te vernietigen. Het omliggende weefsel – met name de blaas en de endeldarm – moet echter zo veel mogelijk worden ontzien. Daarvoor is een bestralingsapparaat sinds enkele jaren standaard voorzien van een CT-scanner, die dat doelgebied constant in beeld brengt en de bundel bijstuurt – de prostaat kan enkele centimeters bewegen tijdens een behandeling. De versneller draait cirkeltjes rond de patiënttafel heen om de juiste hoeveelheid straling op elk plekje af te kunnen leveren, terwijl een plaat aan de achterkant van de patiënt meet welk deel erdoor komt. ‘In de

kop van de versneller zitten loden plaatjes die naar binnen en buiten kunnen schuiven, zodat de bundel te vormen is. Intensity-modulated radiation therapy of IMRT heeft dat’, vertelt Van Vulpen. Met deze aanpak is het vandaag de dag vrij goed mogelijk om de prostaat te bestralen en de omliggende weefsels redelijk te sparen, zolang die verder gezond zijn. Toch staat dat nog mijlenver af van de ‘heilige graal’ binnen bestralingstherapie, aldus Van Vulpen: ‘Het idee van dosage painting, dat je precies op elke plek de juiste dosis geeft.’ Een tumor zit immers geconcentreerd op enkele plekjes. Die zou je specifiek een opdonder willen geven, terwijl het gezonde weefsel een lagere dosis ontvangt.

Het CT-beeld met zijn lage contrast an sich biedt te weinig houvast om de positie voldoende nauwkeurig te bepalen, zeker als niet alleen de zijdelingse beweging maar ook de rotatie moet worden bepaald. Drie kleine gouden staafjes lossen dit probleem op. Die worden van tevoren in de prostaat geplaatst en springen er op een CT-scan duidelijk uit. Die goudstaafjes zijn ook gelijk de reden waarom de aanpak voor veel andere tumo-

Gaatjes branden Het probleem zit ’m in de beeldvormende technologie. De röntgengebaseerde CTscanners op een bestralingsapparaat bieden te weinig contrast in zachte weefsels om prostaat- van tumormateriaal te onderscheiden. MRI kan dat wel, maar dat is lastig te integreren met een bestralingsapparaat – hoewel het UMC Utrecht daar ook in een groot project met Philips aan werkt. De oplossing voor dit probleem vonden de onderzoekers door MRI en CT virtueel te combineren. Voorafgaand aan de behandeling wordt met een MRI-scan bepaald wáár in de prostaat tumoren zitten. Met die data rekent een computermodel op elke positie in de tumor de optimale dosis door, afgezet tegen het risico. Tijdens de ingreep zelf wordt de CT-scanner alleen ingezet om de positie van de prostaat als geheel te bepalen. De computer bepaalt hiermee welke dosis in de echte wereld moet worden afgeleverd. De prostaat als geheel ontvangt net als in de normale behandeling een gemiddelde dosis, maar in het tumorweefsel wordt dat flink omhooggeschroefd. ‘Dat gaat echt over een dosis waarmee je bijna een gaatje in het weefsel brandt’, verklaart Van Vulpen.

Een bestralingsapparaat bestaat niet alleen uit een versneller die hoogenergetische fotonen op de patiënt afvuurt, maar ook uit een collector om te meten welk deel van de straling wordt opgenomen en een CT-scanner.

ren niet zo goed werkt, stelt Van Vulpen. ‘De baarmoederhals krimpt bijvoorbeeld bij de behandeling en dan kunnen de staafjes eruit vallen. En bij longkanker is het risico erg groot om daar staafjes in te prikken.’ Het onderzoek loopt nog twee jaar door en doet alleen een uitspraak over de bijwerkingen. Voordat duidelijk is of de behandeling ook een beter resultaat oplevert, zijn we vijf jaar verder. Maar volgens Van Vulpen is dat wel een beetje een open deur. Hij verwacht dan ook dat andere ziekenhuizen de aanpak de komende jaren vrij snel zullen overnemen. ‘Toen we hier rond 2000 mee begonnen, moesten we onze eigen software schrijven. Tegenwoordig kan de software dit allemaal standaard.’

2 | 15

How do you reposition a wafer, nanometer accurately, every 50 μs? Join ASML as a Software Engineer and help to push the boundaries of what’s possible. At ASML we bring together the most creative minds in physics, electronics, mechatronics, computer science, software and precision engineering to develop lithography machines that are key to producing cheaper, faster, more energy-efficient microchips. Our machines need to image billions of structures in a few seconds with an accuracy of a few silicon atoms. But our customers constantly need faster machines. And they constantly need to make smaller, more energy-efficient chips. That’s why we have developed a revolutionary wafer-repositioning system. But we were only able to do this by using an extremely diverse set of software languages and tools – harnessed by an equally diverse and talented team of Software Engineers. If you’re a team-oriented Software Engineer who sees a challenge in complex technical problems, expert in programming and modeling for critical real-time applications and capable of working to demanding deadlines, you’ll find working at ASML a highly rewarding experience. Per employee we’re Europe’s largest private investor in R&D, giving you freedom to experiment and a culture that will let you get things done.

www.asml.com/careers

For engineers who think ahead

Technieuws IC-ontwerp

Recordaantal ISSCC-papers voor UT De Twentse IC-ontwerpgroep van Bram Nauta had een topjaar op de prestigieuze ISSCC: acht papers maar liefst. Een overzicht van de oogst. Paul van Gerven

‘H

et wordt een duur jaar, maar dat heb ik er graag voor over’, lacht Bram Nauta aan de telefoon. De groep van de Twentse hoogleraar IC-design presenteerde dit jaar het recordaantal van acht papers op de International Solid-State Circuit Conference (ISSCC), vorige maand in San Francisco. Dat betekent dus heel wat declaraties voor hotelkamers en vliegtickets. ‘Ik denk dat zo’n beetje de helft van mijn groep erheen gaat’, schat Nauta. Een paar weken voordat hij afreisde, belde hij onder embargo met Bits&Chips om te vertellen welke hoogstandjes zijn onderzoekers dit jaar op ’s werelds meest prestigieuze IContwerpconferentie zouden presenteren. Twee van Nauta’s papers hebben te maken met beamforming, oftewel het directioneel zenden en ontvangen van radiosignalen. Het principe is hetzelfde als van radar, maar in plaats van het verkrijgen van positionele informatie is energiebesparing de drijfveer. Door een signaal niet over alle windrichtingen uit te smeren, is er immers minder vermogen nodig voor dezelfde signaalsterkte. Als ook de ontvanger niet in alle richtingen hoeft te luisteren, scheelt dat eveneens energie. Het is allang mogelijk om beamforming in radiocircuits te realiseren, vertelt Nauta, maar die oplossingen worden nogal log. ‘Dat gaat met matrices van vele kleine ontvangers, die onder een hoek werken dankzij een tijdvertraging in de aansturing. Daar zijn een hoop draadjes en veel chipoppervlak voor nodig.’ Door slim schakelaars en condensatoren te combineren, wisten de Twentse ontwerpers veel kleinere ‘gerichte’ ontvangerchips te maken. Eén puur analoge beamforming-chip werd bij NXP in de wat oudere 0,16-microntechnologie gemaakt,

terwijl bij STMicroelectronics een modernere switched-capacitor-chip in 65 nanometer werd gefabriceerd. Er liggen ook ontwerpen klaar voor de leading edge (28 nanometer).

een oppervlak dat tien keer kleiner is dan een design met vergelijkbare specificaties’, klinkt het enthousiast in de hoorn.

Stoorzender

Met eveneens een geheel nieuw idee losten Nauta en collega’s een oude tekortkoming op van hoogfrequente verzwakkers, oftewel schakelingen die een te sterk radiosignaal reduceren, bijvoorbeeld van 1 naar 0,1 volt. Elektronici kunnen beschikken over lineaire verzwakkers, maar die zijn niet hoogfrequent, of over niet-lineaire, die wel hoogfrequent werken. Die trade-off hielpen de Twentenaren uit de wereld, en zelfs zonder dat er extreem gelijksoortige transistoren voor nodig zijn. ‘In de echte wereld is geen transistor hetzelfde, waardoor sommige ontwerpen alleen op papier werken als je daar geen rekening mee houdt. Mede daarom bestonden er nog geen lineaire hoogfrequente verzwakkers. Wij hebben echter een ontwerp gemaakt waarin de onderlinge verschillen tussen transistoren geen probleem zijn.’ Een laatste vinding is een referentiespanning. Elke chip heeft die nodig, net zoals een klokfrequentie. ‘Gewoonlijk wordt daarvoor de band gap van silicium gebruikt – ongeveer 1,2 volt. Dat is zeer nauwkeurig en bovendien temperatuuronafhankelijk. Het probleem is dat CMos tegenwoordig op minder dan 1,2 volt werkt, anders gaat het stuk. Wij hebben een referentiespanning van 0,9 volt ontworpen, ook weer in een heel klein formaat. Heel handig, want die kun je makkelijk overal in je ontwerp kwijt’, aldus de man die dit jaar meewerkte aan een kwart van de ISSCC-bijdrages uit de Benelux, een regio die met 32 papers na de Verenigde Staten trouwens de productiefste ter wereld is.

Uit Nauta’s koker komen ook een aantal RFfilters, die een oude liefde van de hoogleraar blijken te zijn. ‘In 1989, tijdens mijn promotieonderzoek, heb ik een 100-megahertzfilter in 3-micron-CMos ontworpen die twintig keer sneller was dan wat destijds state of the art was.’ ST wilde wel eens weten waar een equivalent ontwerp in moderne ICtechnologie op uit zou komen. Het resultaat is een elektronisch afstembaar filter met een afsnijfrequentie van tien gigahertz, een dik wereldrecord. Twee andere filterontwerpen komen eigenlijk ook uit de oude doos, althans wat principe betreft, maar dat wisten Nauta en collega’s niet toen ze ermee begonnen. ‘We waren ervan overtuigd dat het nieuw was, maar iemand wist te vertellen dat het al was bedacht. En inderdaad: het principe bleek in 1964 al op de ISSCC gepresenteerd te zijn.’ De Twentenaren voegden ook nog wat nieuwe ideeën toe om ze te verbeteren. De ‘vergeten’ filters presteerden zo goed dat ze toch een plekje in het ISSCC-programma verdienden. ‘In je Iphone zitten zo veel zenders en ontvangers dicht op elkaar dat ze elkaar makkelijk storen. Dat los je op met filters, maar als die niet scherp afsnijden, verlies je signaal.’ Storing kun je ook op andere manieren proberen te elimineren, bedacht een onderzoeker van Nauta. Hij liet via een terugkoppellus alle ‘foute’ frequenties weer uitzenden, maar met een omgekeerde fase. Zo doven de stoorzenders uit. ‘En dat op

Referentiespanning

2 | 17

VIND ONTWERP BESTEL www.rsonline.be/elektronica

Technieuws Open source

NanoBSD waardig alternatief voor embedded Linux FreeBSD heeft het met het NanoBSD-script makkelijk gemaakt om een besturingssysteem te genereren geoptimaliseerd voor embedded toepassingen. Op de Fosdem-conferentie betoogde Rudi van Drunen dat dit een volwaardig alternatief is voor Linux. Koen Vervloesem

V

oor de softwarekant van embedded systemen wordt vaak uit automatisme gegrepen naar Linux. Toch is dat niet het enige mogelijke embedded besturingssysteem. Een interessant alternatief is NanoBSD, een gestripte vorm van FreeBSD geoptimaliseerd voor gebruik op flash-storage. NanoBSD is een script ontwikkeld door Poul-Henning Kamp dat bij de standaard FreeBSD-distributie wordt geleverd (in /usr/src/tools/tools/nanobsd). Het genereert een image dat op een Compactflash-schijf kan worden geflasht en is bedoeld om FreeBSD-appliances te creëren. Rudi van Drunen, CTO van IT-dienstverlener Competa IT uit Rijswijk, gebruikte NanoBSD voor een project (zie kader) en deed zijn ervaringen uit de doeken tijdens de Fosdem-conferentie (Free and Open Source Software Developers European Meeting) in Brussel. NanoBSD koppelt alle bestandssystemen standaard read-only aan, zodat het geen kwaad kan als de stroom van het apparaat plots wordt uitgeschakeld. Bovendien beperkt dit de slijtage van de flash-storage. De /etc- (voor configuratiebestanden) en /var-directory’s (voor bestanden van voorbijgaande aard zoals logs) worden in het geheugen geplaatst als ramdisk, een virtueel bestandssysteem waarnaar geschreven kan worden. Voor wijzigingen aan de configuratie die een reboot moeten overleven, heeft NanoBSD een eenvoudig maar doeltreffend systeem geïmplementeerd. De configuratiebestanden staan in de partitie /cfg, die alleen vlak na het booten even (read-only) wordt aangekoppeld om de inhoud te kopieren naar /etc in de ramdisk. Om wijzigingen in /etc te behouden, koppel je /cfg even kort in schrijfmodus aan en kopieer je het gewijzigde bestand ernaartoe. ‘NanoBSD levert gelukkig ook enkele handige scripts mee die de juiste bestanden van /etc naar

Een stratum 1 NTP-appliance voor driehonderd euro Rudi van Drunen kwam op het idee om een NTP-appliance te ontwikkelen als betrouwbare tijdbron voor al zijn computersystemen. In plaats van een NTP-server op internet te raadplegen, wilde hij een zogenaamde stratum 1 NTP-server bouwen, die een lokale tijdbron heeft en als referentie dient voor andere lokale machines. Time stamps in

logbestanden zijn hierdoor tot op minder dan vijf microseconden nauwkeurig. Ondertussen heeft hij de kennis uit het hobbyproject voor zijn thuisnetwerk ook bij Competa toegepast, onder meer voor klanten die aandelen verhandelen. Voor de hardware gebruikte hij een Soekris 4501-bordje met een SC520processor op 133 MHz, die compatibel is met de 486 en over een hogeresolutietimer beschikt. De tijdbron is een OEMGPS-ontvanger van Garmin, die via de seriële uitvoer en de PPS-uitvoer (pulse per second) met de Soekris is verbonden. Het geheel kostte Van Drunen nog geen driehonderd euro. De Soekris-bordjes zijn goed ondersteund door FreeBSD, dus voor de softwarekant van zijn project maakte hij gebruik van NanoBSD.

/cfg kopiëren, bijvoorbeeld als je je rootwachtwoord verandert of SSH-hostsleutels opslaat’, merkt Van Drunen op. In het configuratiebestand van NanoBSD specificeer je de karakteristieken van je embedded systeem, zoals de kernelconfiguratie voor je processor en de grootte en geometrie van je Compactflash-kaartje. Je kunt ook de inhoud van configuratiebestanden in /etc opgeven, devicelinks voor apparaten zoals een GPS-ontvanger definiëren, de grootte van de directory’s /etc en /var wijzigen en extra pakketten aan het image toevoegen. Het resultaat van NanoBSD’s buildscript is een imagebestand, dat je eenvoudig met het dd-commando naar de Compactflashkaart kunt schrijven. Daarnaast maakt het script standaard twee rootpartities aan met het besturingssysteem. Het systeem updaten gaat daardoor heel veilig: creëer het vernieuwde image, schrijf dit naar de tweede partitie en probeer hiervan te booten. Lukt dit niet, boot dan gewoon terug van de eerste partitie met het originele systeem. NanoBSD bevat scripts om een image naar de eerste respectievelijk tweede partitie te schrijven. Al met al vindt Van Drunen NanoBSD een prima alternatief voor embedded Linux. ‘Ik had van tevoren al wat ervaring met Voyage Linux en ik heb wat geëxperimenteerd met Arch Linux in een embedded omgeving, maar dat ging toch niet zo vlot. Het leuke aan NanoBSD vind ik dat het gewoon een en dezelfde distributie is als FreeBSD en de mogelijkheden dus niet ingeperkt zijn. Tegelijk is het creëren van een NanoBSD-systeem heel eenvoudig: de build van de kernel en het volledige userland gebeurt met één commando en op basis van één configuratiebestand. Bovendien heeft NanoBSD de ramdisk-functionaliteit en de configuratie- en updatemechanismes al helemaal voorgekookt.’

2 | 19

Productnieuws Softwaretooling

Rembrandt houdt compiler tegen het licht Met de Supertest-omgeving van het Amsterdamse Ace kunnen halfgeleiderbedrijven, compilerontwikkelaars en eindklanten controleren of hun C/C++-compilers naar behoren werken. De nieuwste versie, Rembrandt genaamd, breidt het pakket aan tests nog eens flink uit en introduceert de mogelijkheid om de geproduceerde binaire interfaces te testen. Pieter Edelman

G

ewapend met uitgebreide testsuites zorgt de professionele softwareontwikkelaar ervoor dat zijn code doet wat hij moet doen en min of meer vrij is van bugs. De impliciete aanname daarbij is altijd dat het onderliggende platform correct werkt. Maar wie garandeert dat eigenlijk? Nou, onder meer Ace Associated Compiler Experts doet dat. Het Amsterdamse bureau is een van de weinige bedrijven in de wereld met een product voor het testen van compilers. In de nieuwe versie – codenaam Rembrandt – van zijn Supertest-suite voegt Ace veertienhonderd nieuwe handgeschreven cases toe aan het pakket voor onder meer C99-libraryfuncties, complexe types en compileroptimalisaties, plus vijfhonderd tests voor de C++ Standard Library. Daarnaast kan de test voortaan de binaire interface van gecompileerde code controleren. De tool wordt ingezet door verschillende typen klanten, legt Marco Roodzant van Ace uit. ‘In eerste instantie zijn dat de compilerontwikkelaars bij toolbedrijven of bij chipfabrikanten. Maar dit soort ondernemingen heeft vaak ook aparte testgroepen, dat is een andere categorie. Een compilerontwikkelaar wil gelijk weten of een feature werkt, een testgroep wil voor het product de deur uit gaat juist álles testen.’ Supertest kan aan beide wensen tegemoetkomen. Het pakket bestaat aan de ene

20 |

2

kant uit een berg testcases in C en C++ en aan de andere kant uit een raamwerk met gebruikersomgeving voor uitvoering en analyse. Gebruikers kunnen kiezen om alleen bepaalde tests of testgroepen uit te voeren. De omgeving is ook te scripten en daardoor op te nemen in de standaard ontwikkelflow. Voor chipmakers is het bijvoorbeeld vrij gebruikelijk om via de GCC-compiler mee te liften op de ontwikkelingen van de opensourcegemeenschap. In de praktijk blijken hier nog wel eens bugs in te zitten. Verder bevat Supertest generatoren voor nieuwe testcases. ‘Voor DSP-optimalisaties zie je bijvoorbeeld dat gebruikers hier speciale testsuites voor genereren’, vertelt Roodzant. Supertest kan verder overweg met crosscompilers en de geproduceerde binary’s op een apart target draaien en analyseren, al dan niet parallel. ‘In de praktijk komt dat met echte chips eigenlijk nooit voor, die zijn tegenwoordig snel genoeg. Maar simulatoren kunnen wel zo traag zijn dat het loont om er meerdere naast elkaar te zetten’, aldus Roodzant. Er is ook nog een derde categorie van klanten, zegt Roodzant: ‘De kopers van compilers. Met name in de applicatiekritieke gebieden zoals lucht- en ruimtevaart, automotive en defensie hebben ze daar door schade en schande geleerd dat compilers fouten kunnen bevatten. Vroeger gebruikte dit soort klanten Supertest vooral om de kwaliteit te waarborgen, tegenwoordig gaat het niet alleen om kwaliteit maar ook om de verantwoordelijkheid naar interne processen. Eigenlijk is dat nu een vierde categorie.’

Lastige producten Ace begon bijna dertig jaar geleden met de ontwikkeling van het pakket voor zijn eigen compilers, maar zette het al snel als los product in de markt. Samen met het Canadese softwarebedrijf HCR ging het vervolgens aan de slag met een omgeving voor conformancetests, die controleren of de compiler op de juiste manier met de taalstandaarden

omgaat. Die twee producten zijn vervolgens samengevoegd en door Ace als Supertest in de markt gezet. De software kan vandaag de dag testen op vier verschillende smaken: Iso 9899:1990 C, Iso 9899:1999 C99, Iso 14882 C++ en Iso TR 18037 Embedded C Extension. De suite voert zowel positieve (doet het wat het zou moeten doen?) als negatieve tests (gaat er fout wat er fout moet gaan?) uit. In de Rembrandt-release – een knipoog naar het oud-Hollandse meesterschap – breidt Ace het pakket uit met de application binary interface (Abi). Compilers hebben zo hun eigen ideeën rond het aanroepen van functies in gecompileerde software, bijvoorbeeld over hoe variabelen op de stack worden gezet. Met bibliotheken van derden kan er daarom onduidelijkheid ontstaan. De Abi legt vast hoe dit soort onderlinge aanroepen eruit horen te zien. ‘Dit hebben we op verzoek van onze klanten toegevoegd’, zegt Roodzant. ‘We zijn hier een een paar jaar geleden mee begonnen. Toen vonden we er direct al heel veel fouten mee.’ Daarnaast is ook de testcasegenerator uitgebreid zodat deze meer combinaties kan testen. ‘De plus- en vermenigvuldigoperatoren doen het meestal wel, maar bij een compiler is juist de combinatie interessant’, weet Roodzant. ‘Compilers zijn heel lastige producten. Daar worden allerlei optimalisaties en transformaties in gedaan die elkaar tegenwerken.’ Supertest is beschikbaar via een corporatelicentie of via licenties voor een enkele site. ‘Bij de safety-critical-bedrijven is het geen issue om te investeren in validatie van de compiler. Bij chipbedrijven merken we dat ze weliswaar heel veel geld uitgeven voor de verificatie van hun IC-design, maar vervolgens niet veel willen betalen voor Supertest. Ook toolontwikkelaars bezuinigen op dit soort uitgaven. Dus wij hebben het vrij simpel gemaakt: voor dertigduizend euro krijg je een perpetual license voor een enkele site, voor zesduizend euro extra krijg je ook nog maintenance-updates en een supportcontract.’

Opinie Software-engineering

De wens en de waarheid

I

Angelo Hulshout [email protected]

n de column ‘Software maken met een vuistbijl’ die Egbert Teeselink en ondergetekende samen in oktober vorig jaar voor dit blad schreven, gingen we in op het bestaan van IDE’s, en het niet gebruikt worden daarvan door softwareontwikkelaars. Een van de reacties op deze column kreeg ik van een softwarearchitect van een groot bedrijf uit de regio Eindhoven. Zijn vraag was: ‘Waarom heb je het in die column over het gebruik van IDE’s, in plaats van mensen aan te raden om modelgedreven te gaan ontwikkelen? Met een IDE zit je immers nog steeds handmatig te coderen.’ Op zich een valide vraag. Helaas voor de betreffende architect was zijn dagelijkse werkomgeving ook meteen het antwoord op zijn eigen vraag: modelgedreven ontwikkeling kun je toepassen op elk product en in elk domein, maar de softwarearchitectuur en, nog veel belangrijker, de implementatie moeten er wel op voorbereid zijn. Bij modelgedreven softwareontwikkeling spelen drie elementen een rol: de modellen (inclusief de modelleertaal waarin ze worden opgesteld), de codegenerator en het platform waarop de gegenereerde software gaat werken. Dit laatste element, het platform, is de achilleshiel bij de introductie van modelgedreven softwareontwikkeling. Natuurlijk is elke zichzelf respecterende softwarearchitect zich ervan bewust dat een fatsoenlijke softwarearchitectuur staat of valt met een goede decompositie van de software. We kennen allemaal het lagenmodel, zijn ons allemaal bewust van architectuurstijlen en design patterns en weten allemaal hoe belangrijk goed gedefinieerde interfaces zijn. Het kan dus niet anders dan dat er in elke softwarearchitectuur een laag of een set van interfaces aan te wijzen is waarop we steeds weer hetzelfde kunstje doen (lees: vergelijkbare functionaliteit implementeren). Daar zouden we dus een heleboel steeds terugkerende regels code opnieuw kunnen genereren. Kat in ’t bakkie, toch? Helaas worden we op dit punt als softwarearchitecten nogal eens ingehaald door de dagelijkse praktijk van softwareontwikkeling. We kunnen het nog zo goed bedoelen, uitleggen en afspreken, maar in elke organisatie die software ontwikkelt, worden

de architectuurregels regelmatig met voeten getreden. Met als gevolg dat de interfaces die we hadden bedacht en de lagen die we hadden gedefinieerd anders zijn geïmplementeerd dan bedoeld. Soms onder tijdsdruk, soms doordat iemand iets verkeerd of helemaal niet had begrepen. Helaas voor de softwarearchitect die mij aansprak op de column heeft hij dit probleem zelf ook, zodat het platform ondanks de inspanningen van hemzelf en zijn collega’s niet (meer) zonder meer geschikt is voor het invoeren van modelgedreven ontwikkeling. Stukjes functionaliteit die op het platform gebouwd hadden moeten worden, zijn er onbedoeld deels onderdeel van geworden en functionaliteit

Overtredingen van architectuurregels wél te bestrijden die in het platform ontbrak, is er (meerdere keren) als een soort puist bovenop geplakt. Zelf heb ik het afgelopen jaar ook twee keer, voor twee verschillende bedrijven, een oplossing gedefinieerd waarbij modelgedreven ontwikkeling een centrale rol speelt. In beide gevallen werd ik met deze situatie geconfronteerd – een goed gedefinieerde softwarearchitectuur, maar een implementatie waarin helaas al enkele jaren het onkruid welig tiert. Het gevolg is dat de initiële investering voor de invoering van MDD groter wordt dan gepland, wat vaak betekent dat wordt besloten om die investering maar niet te doen. Zo wordt onze wens om beter en efficiënter software te gaan ontwikkelen door modellen in te zetten nog regelmatig gedwarsboomd door onze eigen werkelijkheid. Maar opgeven? Dat nooit. De correcte implementatie van een softwarearchitectuur is te realiseren, en in tegenstelling tot de windmolens van Don Quichot zijn overtredingen van architectuurregels wél te bestrijden.

2 | 21

Productnieuws Elektronicaontwerp

Het CR-8000-pakket van Zuken bestrijkt het gehele traject van elektronicaontwikkeling: planning, design, implementatie, productie.

Printplaatgebouwen in 3D Met zijn volledig nieuw ontwikkelde PCB-ontwerpomgeving CR-8000 dekt Zuken het complete traject af, van concept tot productie. Het pakket benut de laatste hardware- en softwaretechnologieën om (multi)bordontwerp eenvoudiger te maken. Dankzij 3D-graphics kan de gebruiker zijn creaties vanuit alle hoeken en posities bekijken en bewerken. Nieke Roos

D

e eerste ideeën voor zijn nieuwe PCBontwerpsuite had Zuken al bij de introductie van de vorige generatie, vijftien jaar geleden. Het uiteindelijke R&D-traject nam ruim zeven jaar in beslag. Gedurende deze periode bouwde het softwarebedrijf vele prototypes en organiseerde het evenzovele brainstormsessies om gebruikers ermee te laten spelen. In verschillende projecten bij een select groepje klanten is het product vervolgens iteratief geoptimaliseerd. Het resultaat is sinds eind vorig jaar op de markt onder de naam CR-8000. Het pakket bundelt vier modules, die samen een volledig geïntegreerde designflow bieden. Startpunt is System Planner, waarmee een planning en een partitionering zijn te maken op systeemniveau. In Design Gateway gaat de engineer dan aan de slag om de logische circuits op te zetten en het systeemontwerp te verifiëren. Vervolgens kan hij de PCB-lay-out maken en analyseren met Design Force. Het sluitstuk is DFM Center, dat uitgebreide mogelijkheden biedt om het

22 |

2

ontwerp voor te bereiden op productie. De hele flow ondersteunt zowel designs van een enkele printplaat als systemen die bestaan uit meerdere borden.

Knippen en plakken System Planner koppelt alle planningtaken aan het begin van de ontwikkeling. De tool helpt bij de configuratie van het product en bij het maken van cruciale ontwerpbeslissingen, zoals het aantal PCB’s waaruit het systeem gaat bestaan en de verdeling van de functionaliteit over de verschillende borden. De gebruiker kan tegelijkertijd werken aan de planning voor de bill of materials, de functionele opzet, de plattegrond en de ruimtelijke indeling. System Planner brengt deze voorheen losgekoppelde stappen samen in één view en geeft de keuzes naadloos door aan de volgende schakel in de designflow. Bij bedrijven die de tool hebben ingepast in hun proces, is de ontwerpdoorlooptijd tot wel dertig procent korter geworden, claimt Zuken.

De planner bestaat zelf uit vier hoofdmodules. De Logical Visionary geeft het elektronische systeem weer in functionele en herbruikbare blokken, met de onderlinge verbindingen. De Physical Visionary toont een 2D PCB-partitionering en -plattegrond voor een of meerdere borden. De partitionering ontstaat door de blokken uit de Logical Visionary naar de gewenste printplaat te slepen. Hierbij kan de ontwerper verschillende opties afwegen om te komen tot een geoptimaliseerd plan voor elk bord. De Geometric Visionary laat het product in 3D zien. Uit de 3D-MCad-omgeving kan de behuizing worden geïmporteerd om te controleren of alles wel gaat passen. In de Parametric Visionary zijn ten slotte de parameterwaardes van de verschillende ontwerpelementen te bekijken. Met deze gegevens is het gebruik van componenten te optimaliseren, onder meer op grond van hun beschikbaarheid en prijs. De vier plannermodules functioneren zowel los van elkaar als samen. De gebruiker heeft ook de mogelijkheid om ze afzonder-

lijk of tegelijkertijd op het scherm zichtbaar te maken. In het laatste geval is realtime interactie mogelijk en updatet System Planner automatisch alle views als een ervan verandert. Verder is er uitgebreide ondersteuning voor datahergebruik. De tool voorziet onder meer in een bibliotheek van herbruikbare modellen en in de mogelijkheid om delen van goede designs te knippen en te plakken.

Schakelen tussen 2D en 3D Met Design Gateway zijn de circuits voor het volledige systeem te ontwerpen. Deze module biedt native en interactieve integratie met een breed scala aan tools voor analoog en digitaal design, signaalintegriteitsanalyse en verificatie. Dezelfde koppeling maakt het mogelijk om analoge en digitale functieblokken en programmeerbare chips te cosimuleren. Ook hier kan de engineer ontwerpen weer hergebruiken, bijvoorbeeld van bewezen en geteste logische circuits uit vorige projecten. Design Gateway beschikt over verschillende voorzieningen die het leven van de ontwerper veraangenamen. Een daarvan is centraal constraintmanagement: alle regels en beperkingen liggen op één locatie opgeslagen en zijn ook alleen maar van daaruit toegankelijk. Dit verkleint de kans op fouten en de hoeveelheid rework. Met de embedded simulatie, analyse en regelcontrole zijn missers in het ontwerp bovendien vroegtijdig te detecteren. Een speciale browser versnelt het zoeken naar goedgekeurde componenten en leveranciers. Verder kan de gebruiker

op elk moment in het proces overschakelen naar het circuitdesign op systeemniveau in System Planner en daar circuitinformatie mee uitwisselen. In de volgende stap gebruikt de engineer Design Force om zijn ontwerp uit te werken tot een complete systeemlay-out. Binnen één omgeving kan hij een breed scala aan configuraties realiseren, van een enkel prototypebord tot een complex product met meerdere printplaten. Hierbij heeft hij onder meer de beschikking over een autoroutefunctie en EMC-, signaal- en vermogensintegriteitsanalyse. Ook Design Force beheert de constraints centraal en detecteert eventuele fouten vroeg. Daarnaast verifieert het de prestatie-eisen via embedded-ontwerpanalyse en online regelchecks. De tool biedt codesign van chips, behuizingen, borden en in het diëlektricum ingebedde componenten, inclusief de tussenliggende verbindingen, alsmede realtime controle van de productieregels. Design Force is een complete 3D-omgeving. De software benut daartoe de nieuwste hardware- en softwaretechnologieën, waaronder 64 bit, multi-CPU, multithreading, DirectX en OpenGL. De gebruiker kan op ieder moment schakelen tussen twee- en driedimensionale aanzichten. Een druk op de knop voert hem naadloos van een plat schema naar een ruimtelijke weergave. Complexe multibordconfiguraties vouwen hierbij uit tot printplaatgebouwen in 3D, met de PCB’s als etages en de tussenliggende verbindingen als liftkokers. Voor de bediening past Design Force de laatste interfacetechnieken

toe: de ontwerper kan werken met een muis onder de ene hand en een touchpad onder de andere. Om het gemak en de snelheid van gebruik te vergroten, heeft Zuken de plaatsing en werking van de elementen op het scherm geoptimaliseerd.

Simuleren en vergelijken DFM Center neemt de data geproduceerd in de eerdere schakels en stoomt ze klaar voor fabricage (design for manufacturing). Dat doet de tool door de ontwikkelde PCB(’s) door te lichten met online productieregelchecks. Additionele controles, bijvoorbeeld tegen assemblagevoorschriften van een specifieke fabrikant, zijn dynamisch uit te voeren om ervoor te zorgen dat het product zonder problemen van de band rolt. De functionaliteit die Zukens DFM-software biedt voor postprocessing maakt het eenvoudig om noodzakelijke toevoegingen en wijzigingen te doen, zoals automatische copper flooding instellen voor een heel bord. Verder kan de ontwerper drill-tabellen laten genereren ter completering van de documentatie. Daarbij heeft hij verschillende dimensioneringsopties, inclusief toegang tot de componentbibliotheek om het design uit te breiden met extra features. Zodra alle productie-, assemblage- en testdocumenten compleet zijn, kan hij de benodigde outputdata aanmaken en naar de fabriek sturen. Voor een finale check kan DFM Center het bordimage ook simuleren en productiegegevens importeren om ze te vergelijken met de originele data.

2 | 23

Opinie De headhunter

W.v.N. vraagt:

Anton van Rossum [email protected]

Als directeur van een middelgroot IT-bedrijf stoor ik me regelmatig aan het gedrag van sommige headhunters. Heb ik een vacature, dan word ik ongevraagd gebeld dat ze iemand voor me weten. Vervolgens ploffen er twintig cv’s op mijn bureau waarvan negentig procent geen enkel verband heeft met de functie waarvoor ik iemand zoek. Als ik toch iemand in dienst neem via zo’n headhunter, kost me dat meteen duizenden euro’s aan bemiddelingsgeld, maar garantie krijg ik tot aan de deur. Bovendien blijkt vaak dat de kandidaten ook stapels aanbiedingen in hun map hebben zitten. Neem ik ze aan, dan worden ze nog maandenlang achtervolgd met voorstellen voor een andere baan. Daardoor begint zo’n nieuwe medewerker te twijfelen of hij bij ons wel op zijn plek is en dat leidt weer tot allerlei lastige gesprekken over zijn functioneren en de beloning. Daar zit ik natuurlijk niet op te wachten. Daarbij durf ik haast geen freelance recruiter meer aan te nemen, omdat ik vrees dat hij er met mijn gehele personeelsbestand vandoor gaat als hij vervolgens voor een ander gaat werken. Straks raak ik nog mijn beste werknemers kwijt aan mijn concurrenten. Aan de andere kant: zelf actief zoeken naar nieuwe medewerkers kost me te veel tijd, terwijl ik wel regelmatig iemand nodig heb. Hoe kan ik hier het beste mee omgaan?

De headhunter antwoordt: Het lijkt me overbodig je erop te wijzen dat je niet zomaar met iedere bemiddelaar in zee moet gaan. Zoals in iedere beroepsgroep zijn er grote verschillen in kwaliteit, werkwijze en prijs. Helaas is het niet zo dat de laagste prijs altijd de beste kwaliteit oplevert, eerder vaak het tegenovergestelde. Daarmee wil ik niet zeggen dat de hoogste prijs automatisch leidt tot de beste kwaliteit. Was het maar zo eenvoudig. Het verwerven van goed personeel is voor elk bedrijf van essentieel belang. Je personeel is je belangrijkste kapitaal. Voor jouw onderneming is een regelmatige aanwas van IT-specialisten zelfs van strategisch belang. Het lijkt mij daarom verstandig hier goed over na te denken. Kun je het allemaal zelf af? Behalve je secretaresse heb je op dit moment geen ondersteuning bij je personeelswerving.

Wanneer ik je zo beluister, zijn de bureaus waarmee je nu zakendoet nauwelijks als ondersteuning aan te merken. Ze bezorgen je een hoop werk en kosten een heleboel geld. Toch weten wij beiden dat er ook bedrijven bestaan die heel tevreden zijn over de samenwerking met gespecialiseerde bureaus. Hetzelfde geldt voor de samenwerking met freelance recruiters. Ook zij kennen de markt, de gevraagde competenties en hebben ervaring met werving en selectie. Althans, wanneer je de juiste man of vrouw weet te vinden. In jouw geval, met jouw bedrijfsomvang, lijkt het inhuren van een freelance recruitmentspecialist nog niet eens zo’n slecht idee. Je zult wel iemand moeten zien te vinden die behoorlijk flexibel is in zijn of haar

Je vrees voor headhunters is niet helemaal onterecht inzet en met een achtergrond in de I(C)T. Daarnaast kun je een of meerdere bureaus selecteren die gespecialiseerd zijn in jouw branche. Hoe vind je die? Door een beetje rond te vragen bij collega-ondernemers en zelfs bij je personeel kun je al snel een longlist maken. Pak er drie uit om telefonisch kennis mee te maken en kies de beste twee voor een trial. Je vrees voor headhunters is niet helemaal onterecht. Wanneer je vreemden toelaat in je organisatie, moet je wel contractuele voorzorgsmaatregelen nemen. Een non-solicitation clause ofwel niet-wervingsclausule is tegenwoordig de gebruikelijke manier om dit gevaar te bestrijden. Een periode van twee jaar na beëindiging van de dienstverlening biedt ruim voldoende bescherming, één jaar voldoet eveneens prima. Als jij je medewerkers wilt behouden, zou ik echter in de eerste plaats zorgen voor een goed personeelsbeleid, voldoende uitdaging in het werk, een prettige werksfeer en dito beloning. Een medewerker die desondanks weg wil, houd je toch niet tegen. En dat is misschien maar goed ook.

2 | 25

WWW.PRIVA.NL

Na werktijd Android

Puzzelen op vijftigduizend GPS-metingen Met de Open GPS Tracker-app kunnen bezitters van een Android-telefoon hun route opnemen en op een kaart weergeven. Ondertussen hebben meer dan honderdduizend gebruikers de toepassing geïnstalleerd, en hun recensies zijn over het algemeen lovend. De app is een vrijetijdsproject van René de Groot, softwareengineer bij Sogeti. Pieter Edelman

W

at is Open GPS Tracker? ‘Open GPS Tracker is een app voor je Android-smartphone om met de GPS-ontvanger in je telefoon een route op te nemen. Het gebruik is simpel: bij het begin van een wandeling start je de opname en aan het eind stop je die. Op de kaart staat dan een lijn van de wandeling die je hebt gemaakt. Die kun je vervolgens delen via Twitter, Facebook of andere specifieke GPSwebsites zoals Google Maps, Breadcrumbs of Openstreetmap.’ ‘Zo heeft iedereen zijn eigen hobby om routes bij op te nemen. Ik heb e-mails ontvangen van mensen die opnames laten lopen tijdens het vliegen, paardrijden, wandelen, joggen, mountainbiken, off-roaden, zeilen, fietsen of autoritjes.’ Hoe kwam je op het idee? ‘In 2008 werd mijn interesse gewekt door Android vanwege de killercombinatie mobiel, opensource, Linux en Java. Op mijn werk waren er meer mensen die daar zo over dachten. Zodoende kwamen we met een clubje bij elkaar om tijdens een hapje en een drankje wat over Android te praten. Aan tafel ontstond het idee om een project rond een app uit te voeren die iets met GPS en een kaart doet, gewoon een route opnemen en op de kaart tonen. Zoiets is leerzaam en snel te fabriceren, en daarna heb je een evaluatie en kun je het product als opensource tentoonstellen.’ ‘Ik raakte tijdens het ontwikkelen van Open GPS Tracker flink in de ban van mobiel en Android. Toen het eind van het project bereikt was, heb ik de laatste stappen gezet om de broncode en app te publiceren. En daarna kwamen de reacties van gebrui-

kers. Alle positieve bedankjes en leuke ideeen die ik kreeg, vormden meer dan genoeg motivatie om Android verder te ontdekken met uitbreidingen en verbeteringen van Open GPS Tracker.’ Waar gebruik je het zelf voor? ‘In vergelijking met mijn gebruikers niet zo veel, er zijn namelijk een heleboel GPS-enthousiastelingen die dag in dag uit van alles opnemen. Ik heb heel wat woon-werkritjes vastgelegd om te testen. Maar de leukste routes waren toch wel de vakantie-uitstapjes. Het is erg leuk om een route met foto’s op de kaart te hebben. Zeker in landen met grote hoogteverschillen zijn de grafieken erg mooi.’ Waarom heb je gekozen voor een opensourceaanpak? ‘Aan de ene kant is het gewoon ego. Met opensource kun je tentoonstellen wat je kunt op een ontzettend transparante manier. Aan de andere kant is opensource ontzettend belangrijk voor ons allemaal. Opensource software geeft bedrijven een platform vanwaaruit zij ons nieuwe producten kunnen brengen die anders niet mogelijk waren. Zo heeft Apple veel opensource in zijn Mac OS X en Iphone zitten. En bij Android is dit helemaal overduidelijk. Zonder opensource zouden mensen continu het wiel opnieuw uitvinden.’ ‘De start met opensource is technisch makkelijk. Gewoon de code online hosten in een publieke repository, een issue tracker opzetten en wat wikipagina’s aanmaken. De organisatie is wat vreemd: de bijdrages bij Open GPS Tracker zijn meer hit-and-run dan bij een virtueel team. Zo maken mensen bijvoorbeeld in een opwelling een vertaling en verdwijnen

dan weer. Soms komen ze met grootse plannen en daar komt dan niks van terecht. Zo verwacht ik niet meer dat die auto in India met Open GPS Tracker-integratie ooit nog ontwikkeld zal worden ... Het merendeel van de bijdrages bestaat uit wensen en ideeën, waarbij sommige mensen kunnen programmeren en dan naast hun uitleg gewoon code meesturen. Ik hoef het dan alleen nog maar te knippen en te plakken.’ ‘Die ideeën zorgen juist voor de uitdaging waardoor het leuk blijft door te ontwikkelen. Toen ik een e-mailtje kreeg van iemand die in een weekendje in Estland een route van vijftigduizend GPS-metingen had opgenomen, schrok is wel even. Ik had nooit meer dan vijfhonderd metingen per trip opgenomen en geen van de concurrenten kwamen ook veel verder. Om deze grote bulk data toch nog soepel te kunnen verwerken, heb ik heel wat avonden gepuzzeld.’ Hoe verhoudt dit project zich tot je werk? ‘Mijn hobby heeft mijn carrière richting gegeven: twee jaar geleden zijn we met de oorspronkelijke geïnspireerde collega’s begonnen aan een mobile app development unit. Ik kon daar direct mijn expertise op Android-gebied kwijt. Ondertussen wissel ik continu tussen Iphone en Android en ben ik zo veel bezig met alles wat om het app-ontwikkelen heen hangt dat ik soms het programmeren mis. Dan kan ik dat gemis direct bestrijden door aan Open GPS Tracker te gaan knutselen.’ Heeft u zelf een interessante technische hobby of kent u iemand met een vrijetijdsbesteding die aandacht verdient in Bits&Chips? Mail ons dan op [email protected].

2 | 27

5e editie

Noteer in uw agenda:

In samenwerking met Sponsor

Cosponsor

Op 13 juni 2012 organiseert Techwatch de Bits&Chips Hardware Conference 2012 in 1931 Congrescentrum Brabanthallen, ’s-Hertogenbosch.

Vanaf nu is het mogelijk u aan te melden als standhouder of sponsor. Kijk voor meer informatie op www.hardwareconference.nl

De vijfde editie van de Bits&Chips Hardware Conference Jaarlijkse ontmoetingsplaats voor professionals en technisch managers in de high-end elektronica- en IC-ontwikkeling In het lezingenprogramma aandacht voor: • high-performance elektronica • energiezuinige elektronica • slimme energiebronnen • verbindings- en verpakkingstechnologie • EMS, productietechnologie

Standhouders

Adeas AimValley BarcoSilex EBV / Altera MSC Vertriebs Neways Electronics International Texas Instruments

www.hardwareconference .nl

Achtergrond Elektronica

Rohs 2.0: een duidelijke verbetering Bijna zes jaar geleden trad de Europese Rohs-richtlijn in werking, met als doel gevaarlijke stoffen in elektronische apparatuur te beperken. In de praktijk bleek deze richtlijn niet altijd even duidelijk voor industrie en overheid. De verleden jaar gepubliceerde opvolger moet daar verandering in brengen. René Maas

H

et eerste dat opvalt bij het lezen van de nieuwe richtlijn 2011/65/EU is dat de wettelijke eisen voor de industrie al vanaf 3 januari 2013 gelden en in principe van toepassing zijn op alle elektrische en elektronische apparatuur. Medische apparaten en meet- en regelsystemen volgen vanaf medio 2014 en vanaf medio 2017 komen daar de professionele meet- en regelsystemen bij. Er is zelfs een nieuwe categorie toegevoegd voor apparatuur die tot nu toe buiten de Rohs-richtlijn viel of nog in het ‘grijze gebied’ zat. Deze mag tot 22 juli 2019 op de Europese markt worden gebracht, daarna moet zij ook voldoen aan de nieuwe richtlijn. Het toepassingsgebied zal de komende jaren dus aanzienlijk verbreden met als resultaat dat er uiteindelijk geen verwarring meer mag zijn of iets wel of niet aan de richtlijn moet voldoen. Aan de huidige lijst met zes gevaarlijke stoffen en hun toegestane maximumconcentraties is vooralsnog niets veranderd. De nieuwe richtlijn voorziet echter wel in een herziening van deze lijst vóór 22 juli 2014. Naar verwachting zullen weekmakers en met name butylbenzylftalaat (BBP), dibutylftalaat (DBP), di-ethylhexylftalaat (DEHP) en de brandvertrager hexabroomcyclododecaan (HBCDD) als eerste worden toegevoegd. De lijst met vrijgestelde toepassingen van de tot nu toe bekende gevaarlijke stoffen is niet veranderd. Wel staat er een datum in vanaf wanneer een vrijstelling vervalt. Ver-

der is de procedure voor het toekennen en intrekken van vrijstellingen bij Rohs 2.0 verbonden aan vaste termijnen. Zo moet het intrekken van een vrijstelling minstens twaalf maanden van tevoren worden bekendgemaakt alvorens deze vervalt. Een significante verbetering, omdat de industrie op deze manier nog tijdig actie kan ondernemen.

Betrouwbaar managementsysteem De vernieuwing en verbetering zitten bij Rohs 2.0 in de introductie van de beginselen van de CE-markering. De huidige richtlijn biedt eigenlijk geen handvatten voor fabrikanten om te bepalen of een apparaat voldoet aan de wettelijke eisen. De gevaarlijke stoffen mogen de maximale concentratielimiet in homogeen materiaal niet overschrijden, maar hoe dit aan te tonen of te onderbouwen, wordt in het midden gelaten. De nieuwe richtlijn is hier heel duidelijk over. Voor fabrikanten, importeurs én distributeurs staan de verantwoordelijkheden uitgeschreven. Met de introductie van conformiteitsmodules, die al bekend zijn van andere Europese richtlijnen zoals die voor EMC en laagspanning, kunnen producenten de overeenstemming met de nieuwe richtlijn documenteren en onderbouwen. Door vervolgens een EU-conformiteitsverklaring op te stellen en de bekende CE-markering op het apparaat aan te brengen, geven ze aan verantwoordelijk te zijn voor de overeenstemming van het apparaat met de richtlijn.

De bij de beginselen van CE-markering behorende geharmoniseerde normen moeten nog meer duidelijkheid brengen. Van apparaten die voldoen aan de eisen van een geharmoniseerde norm veronderstelt de wetgever dat ze voldoen aan de eisen die een richtlijn stelt. Als gevolg van Rohs 2.0 heeft de Europese Commissie recentelijk dan ook een mandaat uitgevaardigd voor de ontwikkeling van een geharmoniseerde norm. Deze norm, die nog voor 3 januari 2013, gepubliceerd moet gaan worden, zal naar verwachting geen meetnorm worden maar een procesnorm. Hierbij wordt er al rekening mee gehouden dat het veelal praktisch onhaalbaar is om een kant-en-klaar product op homogeen materiaalniveau te onderzoeken op de aanwezigheid van gevaarlijke stoffen. De focus zal dan ook komen te liggen op een proces voor het verzamelen van testrapporten en materiaal- en leveranciersdeclaraties zo vroeg mogelijk in de logistieke keten – waar nodig aan te vullen met bijvoorbeeld audits om de betrouwbaarheid van de ontvangen documenten te verifiëren. Met de publicatie van deze norm zou een degelijk en betrouwbaar managementsysteem kunnen ontstaan dat uiteindelijk zal uitgroeien tot de industriestandaard voor Rohs-conformiteitsonderbouwing.

René Maas is adviseur technische wetgeving bij Sogeti High Tech. Redactie Nieke Roos

2 | 29

Achtergrond Gebruikersinterfaces

Ieder embedded systeem zijn eigen Silverlight-smoel Silverlight for Embedded maakt het mogelijk om applicaties onder Windows Embedded Compact 7 een modern uiterlijk te geven, waardoor het OS niet meer herkenbaar is als een Microsoft-product. Maarten Struys van Alten PTS legt uit hoe dit in zijn werk gaat. Maarten Struys

W

indows Embedded Compact 7 is de jongste versie van Microsofts lichtgewicht embedded besturingssysteem met hard realtime gedrag. Naast ondersteuning voor multicore processoren en veel nieuwe features biedt het vooral nieuwe GUI-functionaliteit. Tot aan versie 6.0 R3 had Embedded CE (zoals het toen nog heette) in principe hetzelfde uiterlijk als Windows op de desktop. Wel was het mogelijk een eigen shell te gebruiken, waardoor het OS van een embedded toepassing niet direct te herkennen was als een Windowsvariant. In de laatste versies kunnen we applicaties een moderner uiterlijk geven, onder meer via Adobe Flash of Silverlight for Embedded. Net als Flash was Silverlight oorspronkelijk een in browsers inplugbare component waarmee bijvoorbeeld animaties eenvoudig zichtbaar zijn te maken in webapplicaties. In eerste instantie waren de toepassingen dan ook webapplicaties die een (kleine) deelverzameling van Microsofts .Net-framework kunnen gebruiken. Silverlight kent een losse koppeling tussen presentatie en functionaliteit. De userinterface wordt beschreven in Xaml, een XML-gebaseerde taal. Dat kan handmatig met een teksteditor, maar we kunnen de code ook genereren met het programma Expression Blend. Door de volledige loskoppeling tussen GUI en functionaliteit is het eenvoudig om in grotere projecten aparte ontwerpers verantwoordelijk te maken voor de complete GUI en kunnen softwareontwikkelaars zich beperken tot het realiseren van de gewenste functionaliteit. In dat geval kan Xaml worden gezien als contract tussen ontwerper en ontwikkelaar. Silverlight for Embedded is de speciale implementatie voor Windows Embedded

30 |

2

Compact. Deze uitvoering werkt buiten de browser en is dus toe te passen voor elke applicatie die op een embedded systeem moet draaien. De overeenkomst met Silverlight is het gebruik van Xaml. Afhankelijk van de exacte versie betekent dit dat we een GUIontwerp kunnen delen tussen applicaties voor het web, de desktop en Windows CE. In de praktijk is dit echter nauwelijks relevant. Silverlight for Embedded is namelijk heel specifiek voor embedded-gebruik. Om commando’s van gebruikers te kunnen ontvangen en informatie zichtbaar te maken, biedt Silverlight de mogelijkheid om achter elke GUI-component code te plaatsen. Bij de embedded-variant schrijven we deze code in C++ en koppelen we GUIbouwblokken aan functionaliteit via een aantal Com-componenten. Bij de desktopen browserversies gaat het om C# of Visual Basic.Net en zit de koppeling in de (kleine) deelverzameling van het .Net-framework. Het gebruik van C++ en Com kost minder geheugen en zorgt voor een betere performance, maar code uitwisselen is er in principe niet meer bij.

Commando’s van gebruikers Om Silverlight for Embedded-applicaties te kunnen bouwen, moeten we het besturingssysteem daarop voorbereiden. Dit is eenvoudig te realiseren met Visual Studio 2008, waarin we de benodigde Silverlight for Embedded-functionaliteit kunnen toevoegen vanuit de catalogus van Windows CE-componenten. Voor een snelle start is zelfs een template aanwezig om een OSdesign te maken dat alle verplichte ingrediënten bevat. Silverlight for Embedded stelt ook eisen aan de uiteindelijke systeemhardware,

onder meer aan de grafische mogelijkheden. Om de applicatie soepel te laten lopen, moet de hardware minimaal beschikken over een 2D- of 3D-GPU met Directdraw of OpenGL (ES 2.0). Is zo’n grafische motor er niet, dan kunnen niet al te veeleisende toepassingen nog wel draaien, maar krijgt de CPU van het systeem veel meer werk te verstouwen. Een succesvol gebouwd besturingssysteem kunnen we uittesten op fysieke hardware of in een virtuele pc-omgeving. Als we het OS eenmaal werkend hebben, dan kunnen we hier met Visual Studio 2008 eigen applicaties aan toevoegen, die daarbij als het ware worden geïntegreerd met het embedded systeem. Willen we de vaart erin houden, dan kunnen we vanuit een met Expression Blend gemaakte GUI een initieel C++-project genereren dat we kunnen opnemen in het OS-design en waarin alle interface-elementen zijn gedefinieerd. Dit project kunnen we vervolgens uitbreiden met specifieke applicatiefunctionaliteit. Met Windows Embedded Silverlight Tools (een plug-in voor Visual Studio 2008) is de Xaml-code om te zetten in C++. De koppeling tussen GUI-elementen en C++code is ook handmatig te realiseren, maar dat is uiteraard arbeidsintensiever en lastiger te onderhouden. Het gebruik van Windows Embedded Silverlight Tools maakt het bovendien mogelijk om eventuele wijzigingen in de userinterface via codegeneratie weer op te nemen in het Silverlight for Embedded-project. Om code te kunnen genereren met Silverlight Tools moet de in Xaml gedefinieerde GUI wel aan een paar voorwaarden voldoen. Zo moeten de bestanden voor de

Silverlight-applicatie en de hoofdpagina beschikbaar zijn onder de respectievelijke namen ‘App.xaml’ en ‘MainPage.xaml’. Vervolgens moeten we de gegenereerde code toevoegen aan het OS-design. Dit is een simpele handmatige handeling. Na compilatie van de nieuw toegevoegde applicatie kunnen we deze samen met het besturingssysteem uittesten. Net als een traditioneel Windows-programma moet een toepassing met een Silverlight for Embedded-GUI natuurlijk reageren op commando’s van gebruikers. In een Silverlight-applicatie komen deze binnen in de vorm van events. Door hier code aan te koppelen, krijgt de toepassing zijn eigen functionaliteit. Met Visual Studio 2008 en de Silverlight Tools-plug-in is deze koppeling zo gemaakt. De events die in de verschillende UI-elementen voor de applicatie beschikbaar zijn, zijn eenvoudig te selecteren.

Beschermde omgeving Door de voorwaarden waaraan we moeten voldoen om codegeneratie van een applicatieraamwerk mogelijk te maken, is een Silverlight for Embedded-toepassing veel minder eenvoudig te bouwen dan een traditionele Silverlight-programma. Bovendien moeten we nog steeds onze toevlucht nemen tot C++ om specifieke functionaliteit te implementeren. Dat Silverlight for Embedded native code gebruikt, zorgt er wel voor dat de applicaties op de hoogst haalbare snelheid kunnen draaien in een embedded systeem en toch een moderne presentatie kunnen hebben, al dan niet voorzien van flitsende animaties. De native implementatie van Silverlight for Embedded geeft elke Silverlight-applicatie in het embedded systeem toegang tot alle beschikbare Win32-Api’s. Dit is een belangrijk voordeel boven een oplossing in managed code, omdat deze veel meer in een beschermde omgeving werkt en er daardoor minder functionaliteit beschikbaar is. Nadeel is wel dat de uitwisselbaarheid tussen traditionele Silverlight- en Silverlight for Embedded-toepassingen nihil is, tenzij we een extra abstractielaag introduceren die bijvoorbeeld native Silverlight for Embedded-code beschikbaar maakt voor managed talen als C#. Maarten Struys is principal consultant en embedded-Windows-evangelist bij Alten PTS. Redactie Nieke Roos

Aan de slag Ter illustratie kiezen we het Click-event voor de eerste knop (btnPlay) in de voorbeeldapplicatie. Nadat de omgeving raamwerkcode voor de eventhandler heeft geproduceerd, kunnen we zelf functionaliteit toevoegen, bijvoorbeeld om een bericht te tonen. De wit gemarkeerde code is zelf ingevoerd, de rest is gegenereerd: // ============================================================================ // BtnPlay_Click // // Description: Event handler implementation // // Parameters: pSender - The dependency object that raised the click event // pArgs - Event-specific arguments // ============================================================================ HRESULT MainPage::BtnPlay_Click (IXRDependencyObject* pSender, XRMouseButtonEventArgs* pArgs) { HRESULT hr = S_OK; IXRButtonPtr pButton; if ((NULL == pSender) || (NULL == pArgs)) { hr = E_INVALIDARG; } else { BSTR btnName; pButton = pSender; pButton->GetName(&btnName); m_psldProgress->SetValue(50);

}

MessageBox(NULL, _T(“Msg from SL for Embedded Application”), btnName, MB_OK); } return hr;

Daarnaast stellen we vanuit de eventhandler de slider in die onder de knoppen zichtbaar is. Deze schuif kunnen we direct benaderen doordat de gegenereerde code declaraties bevat voor alle UI-elementen die Silverlight Tools in Xaml heeft gevonden: // ============================================================================ // WARNING: DO NOT EDIT THIS ALWAYS-GENERATED CODE // ============================================================================ HRESULT OnLoaded(__in IXRDependencyObject* pRoot); HRESULT InitializeComponent(); IXRGridPtr m_pLayoutRoot; // IXRButtonPtr m_pbtnPlay; // <Button x:Name=”btnPlay”> IXRImagePtr m_pbtnPlay1; // IXRSliderPtr m_psldProgress; // <Slider x:Name=”sldProgress”> IXRButtonPtr m_pbtnStop; // <Button x:Name=”btnStop”> IXRImagePtr m_pbtnStop1; // // ============================================================================ // WARNING: DO NOT EDIT THIS ALWAYS-GENERATED CODE // ============================================================================ // ============================================================================ // WARNING: DO NOT EDIT THIS ALWAYS-GENERATED CODE // ============================================================================ HRESULT MainPage::InitializeComponent() { HRESULT hr = E_FAIL; FindName(L”LayoutRoot”, &m_pLayoutRoot); FindName(L”btnPlay”, &m_pbtnPlay); FindName(L”btnPlay1”, &m_pbtnPlay1); FindName(L”sldProgress”, &m_psldProgress); FindName(L”btnStop”, &m_pbtnStop); FindName(L”btnStop1”, &m_pbtnStop1); if (m_pLayoutRoot && m_pbtnPlay && m_pbtnPlay1 && m_psldProgress && m_pbtnStop && m_pbtnStop1 ) { hr = S_OK; } return hr; } // ============================================================================ // WARNING: DO NOT EDIT THIS ALWAYS-GENERATED CODE // ============================================================================

Nadat we vanuit Silverlight Tools een C++-raamwerk hebben gegenereerd op basis van de met Expression Blend ontworpen GUI en nadat we alle benodigde functionaliteit hebben toegevoegd, is een werkende applicatie beschikbaar die we in het embedded systeem kunnen opnemen.

2 | 31

In opleiding Toio

Een van de Mems-jongens bij NXP Mems zijn extreem gevoelig voor omgevingsinvloeden gedurende hun fabricage op waferniveau. Een goede omhulling is vereist om deze systemen verder te assembleren tot bruikbare componenten in elektronische schakelingen of sensoren. Voor Mems-devices die opereren in vacuüm is een goede afscherming van de omgeving al helemaal onontbeerlijk. Technisch ontwerper in opleiding Krishnan Seetharaman heeft deze afdichting onderzocht en aangetoond dat de ontworpen verpakkingstechnologie bruikbaar is voor Mems-devices. Het werk heeft hij uitgevoerd bij NXP. Nieke Roos

W

at heb je precies gedaan? Krishnan Seetharaman: ‘Bij de onderzoeksgroep Microsystems Technologies van NXP in Eindhoven heb ik gewerkt aan verpakkingen voor micro-elektromechanische systemen. Dit zijn piepkleine devices die elektronica en mechanische transductieprincipes combineren voor een breed scala aan toepassingen. Omdat Mems als halffabricaten heel kwetsbaar zijn en soms zelfs vacuümholtes bevatten, moeten ze goed worden beschermd tegen invloeden van buitenaf.’ ‘Mems-structuren op silicium chips zijn op verschillende manieren te omhullen. Een mogelijkheid is wafer bonding, waarbij een tweede wafer over de Mems-wafer wordt aangebracht om de micro-elektro-

Avans Hogeschool is een brede hogeschool met ruim 25.000 studenten en 2.200 medewerkers in Breda, ’s-Hertogenbosch en Tilburg. Studenten, docenten, lectoren en professionals in het werkveld vormen in ons onderwijs een levendig netwerk. Onze moderne leeromgeving maakt het mogelijk dat iedere student zijn of haar talent en ambitie maximaal kan ontwikkelen. Inspirerende docenten met inhoudelijke expertise en verstand van leerprocessen dagen studenten uit hun grenzen te verleggen en te excelleren. Avans Hogeschool werkt in onderwijs en onderzoek samen met bedrijven en organisaties.

32 |

2

Een bulk acoustic wave-resonator op waferniveau ingepakt. In het midden de trapvormige holte, met daarboven de dunnefilmafdichting en daaronder de Mems-structuur.

mechanische structuren te beschermen. De verbinding op het grensvlak kan worden gevormd door een anodische bond van glas en silicium of van metaal op metaal. Voor het wegleiden van de elektrische contacten naar de buitenwereld zijn dan vaak wel via’s in de tweede wafer nodig. Het bonden kan ook gebeuren bij lagere temperaturen door toevoeging van materialen met een laag smeltpunt, zoals glas of soldeer. Dan lopen de verbindingen lateraal over het chipoppervlak.’ ‘Een andere manier van omhullen is thin film capping. Hierbij wordt tijdelijk een materiaal op de Mems-structuur aangebracht, waarna er een dunne laag, de capping, overheen wordt gedeponeerd. Vervolgens wordt het tijdelijke materiaal weggeëtst via kleine

Voor de Academie voor Technologie en Management (ATM) in Breda zijn wij op zoek naar een:

Docent hbo Smart Energy m/v 0,8 - 1,0 fte, vacaturenummer 12/025

De volledige tekst van deze vacature is te vinden op onze website. Kijk op www.werkenbijavans.nl voor uitgebreide informatie en sollicitatie. Acquisitie naar aanleiding van deze advertentie wordt niet op prijs gesteld.

Avans Hogeschool, beste grote hogeschool van Nederland! Bron: Keuzegids Hoger Onderwijs

Naam Krishnan Seetharaman Opleiding PDEng Design and Technology of Instrumentation aan de TUE

gaatjes, die in een laatste stap weer worden afgedicht. Dit heet Mems-encapsulatie op waferniveau, aangezien het afdichten gebeurt in het front-end, vlak nadat de microelektromechanische structuren zijn gefabriceerd op de wafer.’ ‘Met mijn projectteam heb ik gezocht naar een alternatief cappingmateriaal om specifieke problemen te tackelen die kleven aan de behandeling van Mems-devices. We hebben mechanische eindige-elementensimulaties gedraaid om in te kunnen schatten hoe dik de afdichtingslaag moet zijn, wil deze de krachten kunnen overleven die komen kijken bij het verpakken. De resultaten hebben we in de praktijk geverifieerd. Vervolgens hebben we de haalbaarheid van het gekozen materiaal en de geselecteerde methode gedemonstreerd en elektrische tests uitgevoerd op productniveau.’ ‘Het project borduurt voort op het NXPconcept om bulk acoustic wave-resonatoren op waferniveau in te pakken met dunnefilmtechnologie. Tot nu toe zijn de resultaten heel acceptabel.’ Hoe heb je het project ervaren? Seetharaman: ‘Ik heb twee jaar en zes maanden bij NXP Research aan het project gewerkt. In het begin heb ik best wel wat tijd besteed aan het doorgronden van de probleemstelling. Vervolgens heb ik voor het project een workflowmodel opgezet met een opdeling in taken en een tijdsinschatting per taak. Via intensief overleg met mijn begeleider Coen Tak en mijn teamgenoten ben ik gekomen tot een algehele tijdsplanning. Ook hebben we samen gekeken naar de eisen die aan de wafers

moeten worden gesteld, naar de beschikbare processingtools en naar mogelijke materiaalleveranciers.’ ‘Bij mijn project heb ik veel hulp gehad van NXP-researchers die ervaring hebben in de omgang met en de verwerking van materialen in de Miplaza-cleanroom. Ik heb een heleboel geleerd van de discussies die we in de verschillende projectfases hebben gevoerd. Aan het einde van elke fase was er ook uitgebreid overleg om eventuele

Toio Technisch ontwerpers in opleiding (Toio’s) zijn engineers met een afgeronde masterstudie die tot de beste tien à twintig procent van hun jaar behoorden. Na hun afstuderen volgen ze een tweejarig programma aan een van de drie TU’s, uitmondend in de graad van professional doctorate in engineering (PDEng). Op dit moment zijn er zeventien van deze ontwerpersopleidingen. De organisatie is in handen van het Stan Ackermans Institute. In hun tweede jaar voeren Toio’s gedurende negen maanden een praktische (niet-wetenschappelijke) opdracht uit, betaald door de industrie. Hierbij worden ze gecoacht door de wetenschappelijke staf van de universiteit. Van de PDEng’ers treedt ongeveer zeventig procent in dienst van de onderneming waar ze hun project hebben gedaan. Geïnteresseerde bedrijven kunnen zich melden bij het Stan Ackermans Institute.

losse eindjes aan elkaar te knopen. Zo heb ik gedurende het hele project heel veel aanmoediging en ondersteuning gehad.’ Hoe heeft het bedrijf de samenwerking ervaren? NXP: ‘Er zijn verschillende modellen om samen te werken met universiteiten en van dit project hebben we geleerd dat een benadering waarbij de student onderdak heeft bij de opdrachtgever zeer efficiënt is. Dat Krishnan in dezelfde ruimte zat als de rest van het team was een groot voordeel. Hij heeft echt een vliegende start gehad doordat hij direct toegang had tot een schat aan expertise op het gebied van Mems-design, -vervaardiging en -modellering. En door zijn lijfelijke aanwezigheid bij projectvergaderingen had het team de mogelijkheid om hem feedback te geven en kon hij kennisnemen van resultaten in de andere disciplines. Een groot aantal problemen hebben we besproken, en zelfs opgelost, bij de koffieautomaat. Hij was gewoon een van de teamleden.’ ‘Het doel van Krishnans project was om een alternatieve Mems-afdichting op waferniveau te evalueren, met een proces waarvan de verwachting was dat het goedkoper zou zijn dan de referentiemethode. Een onverwachte bijkomstigheid was dat we in een vroeg stadium ook een verbeterde betrouwbaarheid hebben kunnen waarnemen. Natuurlijk hebben we nog heel wat meer onderzoeksdata nodig voordat we daadwerkelijk kunnen overgaan tot implementatie, maar Krishnans resultaten helpen enorm bij het opstellen van een roadmap voor toekomstige technologieën.’

2 | 33

Thema

Energiezuinige elektronica Met het explosief stijgende aantal elektrische apparaten groeit het belang van energiezuinigheid. Deze Bits&Chips belicht verschillende technologieën die meehelpen om de elektriciteitskosten te drukken. Zo komen er steeds meer systemen die hun voeding onttrekken aan de omgeving, bijvoorbeeld sensoren voor procesautomatisering en (lantaarn)palen die werken op wind- en zonne-energie. De nieuwe printers van Océ besparen energie door op lagere temperaturen af te drukken. Daarnaast kijken we naar manieren om het verbruik in de gaten te houden, van slimme meters tot slimme gebouwen.

2 | 35

Achtergrond Energievoorziening 1E EDITIE NOTEER IN UW AGENDA

D

WOENSDAG 13 JUNI 2012

1931 CONGRESCENTRUM BRABANTHALLEN, ’S - HERTOGENBOSCH

Techwatch organiseert op 13 juni 2012 een conferentie over systeemdesign met leds. In twee lezingensessies krijgt u een overzicht van de uitdagingen van systeemontwerp voor slimme verlichting en hoort u de laatste trends op dit gebied. De materie wordt geïllustreerd met verschillende cases. De Bits&Chips Led Conference is onderdeel van de Bits&Chips Hardware Conference. Vanaf nu is het mogelijk u aan te melden als standhouder of sponsor. Kijk voor meer informatie, pakketten en deelnameprijzen op www.hightech-events.nl/led Standhouders

Adeas AimValley BarcoSilex EBV / Altera MSC Vertriebs Neways Electronics International Texas Instruments

WWW.HIGHTECH - EVENTS.NL/LED

36 |

2

raadloze energieoverdracht kan op een groeiende belangstelling rekenen op de grote elektronicabeurzen en in technologische nieuwsbladen en -blogs. Concrete producten komen er echter niet van de grond. Zoals bij de meeste ontluikende technologieën was het de afgelopen jaren een kakofonie aan bedrijfseigen, incompatibele en daarmee concurrerende oplossingen. De consument haalde daar tot nog toe zijn neus voor op en de grote elektronicamakers durfden het nog niet aan om met de technologie in zee te gaan. Voor een van de toepassingsgebieden is er nu een standaard, ondersteund door een brede groep van grote elektronicanamen. Qi is de naam, naar de levensenergie uit de Chinese ‘geneeskunde’. Onder meer Philips was nauw betrokken bij het schrijven van de standaard. Bedrijven als Freescale, HTC, LG, Nokia, Samsung, ST-Ericsson en Texas Instruments hebben zich er al achter geschaard. Qi bakent een specifiek scenario af van draadloze energieoverdracht, namelijk het opladen van een accu, over korte afstand, van consumentenelektronica. De eerste producten zijn al op de markt, onder meer van het in Eindhoven gevestigde Zens. De use case is om een stuk elektronica (vooral smartphones worden beoogd) bij thuiskomst op een matje te leggen, waarna deze automatisch oplaadt. Een kabeltje erin prikken is dan niet meer nodig. Daarvoor moeten een spoel en de nodige stuurelektronica worden ingebouwd in het device. Op dit moment zijn dit soort telefoons er nog niet, maar dat probleem wordt ondervangen door hoesjes en adapters. Zoals eigenlijk alle serieuze draadloze-energietechnologieen werkt Qi via magnetische inductie: een geleider waar een stroom doorheen loopt, induceert een stroom in een geleider in de buurt. De methode wordt al jaren op bescheiden schaal toegepast in bijvoorbeeld elektrische tandenborstels, waar een kabeltje vanwege vocht niet zo praktisch is. Er kleeft helaas een groot nadeel aan de methode: de efficiëntie is beperkt. Het is niet lang zoeken op de homepage van het Wireless Power Consortium, de industriegroep achter de Qi-standaard, naar een paragraaf over energieverbruik: direct na de vraag ‘Hoe het werkt’ wordt ingegaan op het onderwerp. Want dat draadloze energieoverdracht met verliezen gepaard gaat, is evident. Zeker als de afstanden tussen de geleiders groter worden, keldert de efficiëntie – vandaar het laadmatje. ‘Wat kan een koperen draadje verslaan?’, vraagt de website zelf retorisch. Wat volgt, is een rekenvoorbeeld van hoe het wel meevalt met de verliezen als het totale systeem wordt beschouwd.

Draadloze stroomoverdracht zaagt aan poten groen apparaat Nu apparatuur steeds minder vaak een kabeltje nodig heeft voor dataoverdracht, wordt er ook langzaam gekeken naar het weglaten van het stroomdraadje. De consument krijgt het daarmee makkelijker. Maar de technologie gaat gepaard met flinke stroomverliezen.

Met een laadmatje hoeven smartphones niet meer ingeplugd te worden – als ze voorzien zijn van een laadspoel.

Pieter Edelman

Een belangrijk uitgangspunt daarbij is dat de consument zijn lader altijd in het stopcontact laat zitten, een niet geheel onrealistisch scenario. Laders bevatten een transformator om de netspanning om te zetten naar een voltage dat geschikt is voor het apparaat. Daar gaan vaak al enkele tientallen procenten van de energie verloren. Het relatieve aandeel van de verliezen tijdens het overstralen van energie met een Qi-lader wordt daardoor wat uitgevlakt. Bovendien ontberen veel gewone laders de intelligentie om zichzelf uit te schakelen als er geen belasting meer aan hangt. Deze stand-byverliezen kunnen aardig in de papieren lopen. Samen met de relatief grote tijd dat deze laders onbelast ingeplugd zijn, kan het verbruik hier net zo groot worden als tijdens het laden van een mobieltje. Een Qi-device kan ook meerdere apparaten opladen. Dat scheelt in het aantal transformatoren dat in stand-bymodus stroom staat te verbruiken. In dit soort berekeningen vallen Qi-laders niet heel ongunstig uit. Maar toch, ze kunnen niet op tegen een koperen kabeltje. Bovendien verdwijnt het voordeel grotendeels als een lader zichzelf wel weet uit te schakelen.

Beton De efficiëntie hoeft echter niet zo beroerd te zijn, bedacht MIT-hoogleraar Marin Soljačić zich in 2005. Het toverwoord is resonantie. Sommige elektrische circuits zijn intrinsiek resonerend, zoals LC-circuits met een spoel en een condensator: de stroom die uit de condensator stroomt en een magnetisch veld in de spoel opwerkt, wordt nagenoeg volledig weer opgenomen door de condensator. Tenzij in de buurt van een ander circuit met dezelfde resonantiefrequentie. In dat geval pikt deze een gedeelte van de energie in het zendcircuit op.

Dit principe was al wel bekend en werd bijvoorbeeld toegepast voor het laden van medische implantaten. De MIT’ers wisten de theorie echter sterk uit te breiden. Ze kwamen tot het inzicht dat deze ‘sterke koppeling’ opgeschaald kan worden tot een afstand van enkele tientallen meters. Dit onderzoek leidde tot een MacArthur Fellowship in 2008 voor Soljačić en tot de oprichting van Witricity. Dit bedrijf produceert zelf geen eindapparatuur, maar mikt op OEM’s voor het inbouwen van zijn technologie. Het heeft al samenwerkingen lopen met Osram en GE, en de namen van Apple en Nokia worden genoemd. Het gebruiksmodel achter Witricity is wat anders dan dat van Qi. De MP3-speler of smartphone hoeft niet op een matje te worden gelegd, maar kan zich zo’n beetje overal in de woning laven aan de alomtegenwoordige elektriciteit die de zender uitstraalt. Beton, baksteen, hout en glas vormen geen belemmering. Maar de visie van het Amerikaanse bedrijf gaat veel verder dan het laden van gadgets. De technologie kan ook worden gebruikt om apparatuur direct van prik te voorzien en is schaalbaar tot enkele kilowatt: ook tv’s, laptops en zelfs industriële robots zouden écht draadloos kunnen worden. Ook elektrische auto’s ziet Witricity, net als vele anderen overigens, als een sweet spot voor elektrisch laden. Een automobilist zou bij thuiskomst geen stekker meer in zijn wagen hoeven te steken, simpelweg in de garage parkeren is voldoende. Een daar aangebracht laadsysteem vult de accu’s netjes af. De MITspin-off heeft al researchcontracten en investeringen op zak van grote automakers. Afgelopen maand ondertekende het bedrijf nog een overeenkomst met Mitsubishi Motors voor het ontwikkelen van een draadloos laadsysteem voor elektrische auto’s.

Schrikbarend Volgens Witricity kan zijn technologie aanzienlijke stroombesparingen opleveren bij apparatuur die normaal gesproken op batterijen werkt. Die zouden nu direct stroom ‘uit de lucht’ kunnen tappen, zonder de energieverkwistende tussenstap van batterijen. Daar zijn wel de nodige vraagtekens bij te plaatsen. De meeste batterijgevoede apparaten – smartphones, tablets, MP3-spelers, e-readers, laptops – zijn bedoeld om mee naar buiten te nemen. Daar zal de batterij gewoon blijven. En bij apparatuur die in huis mag blijven, is een stekker doorgaans weer geen bezwaar. Het voordeel geldt alleen voor enkele randgevallen waar de apparatuur binnenshuis mobiel moet zijn, zoals afstandsbedieningen en het incidentele scheerapparaat. Dat zijn niet de grootste energievreters. Bovendien moet ook mét een resonante koppeling rekening worden gehouden met aanzienlijke verliezen. Toen het MIT-team in 2007 naar buiten trad met zijn vinding, stuurde het de stroom voor een 60 watt peertje over twee meter, met een efficiëntie van slechts een schrikbarende veertig procent. Ondertussen is dat waarschijnlijk wel sterk verbeterd. Voor zijn autolaadsysteem geeft het bedrijf een efficiëntie van negentig procent af over een afstand achttien centimeter. Het zegt zelf dat de efficiëntie van zijn technologie in het meest gunstige geval boven de 95 procent uitkomt – vermoedelijk niet véél erboven. Bovendien neemt ook hier de efficiëntie af met de afstand en kan de vorm van de ontvanger van invloed zijn. De vraag is of de verliezen opwegen tegen het gemak voor de consument. Die wordt steeds energiebewuster. Maar als een bedrijf als Apple zich achter de technologie schaart, zullen er niet veel vragen worden gesteld over stroomverspilling.

2 | 37

Elektronica

IC-PDP

IC physics devices and processing Wilt u uw basiskennis van halfgeleiderfysica en IC-verwerking vergroten? Dit is mogelijk met onze cursus ‘IC physics devices and processing’. Het programma bestrijkt halfgeleiderfysica en -apparatuur, processtappen van IC-technologie, Mos en bipolaire IC’s, elektrische karakterisering en controle en de relatie tussen halfgeleidertechniek en het gedrag van de apparatuur. Deze cursus bestaande uit 12 avondsessies is met name bedoeld voor junior IC-ontwerpers, test- en productengineers en IC-techniekengineers met een bachelor of master in elektronica. Duur: Kosten: Datum: Locatie:

12 avondsessies 2250 euro start 29 maart 2012 Eindhoven

Elektronica

EMC-DT

Electromagnetic compatibility design techniques Met deze vijfdaagse training krijgen deelnemers een grondige kennis van de basisproblemen, analysemethoden en de benodigde maatregelen om elektromagnetische emissie en EMC-gevoeligheid van producten en systemen te minimaliseren. Deelnemers kunnen hun eigen producten meenemen als testvehikel. Deze training is gericht op elektronicaontwerpers en EMC-kwaliteitsengineers in de productontwikkeling, research, productieautomatisering en systeemengineering. Duur: Kosten: Datum: Locatie:

5 dagen 1950 euro 16 - 20 april 2012 Eindhoven

Tools

Labview

Labview-cursussen Tijdens de cursus ‘Labview: introduction in language and programming 1’ (Labview) vergaren deelnemers een stevige basiskennis van Labview, de grafische programmeeromgeving van National Instruments. Deelnemers zijn na drie dagen in staat om applicatieprogramma’s voor metingen, data-acquisitie en analyse te lezen en te wijzigen in praktische situaties. De cursus ‘Programming in Labview 2’ (Labprog) is een tweedaags vervolg op Labview. Deelnemers aan Labprog leren om programma’s te ontwikkelen met Labview voor praktische situaties en met verschillende architecturen. Sinds 2012 biedt The High Tech Institute ook de cursus ‘Developing a large Labview application’ (Labproject) aan. Door deze driedaagse cursus verkrijgen deelnemers de kennis en vaardigheden om Labview-applicaties te definiëren, te ontwerpen, te implementeren, te testen en te gebruiken.

Labview

Duur: Kosten: Datum: Locatie:

3 dagen 1650 euro 18 - 20 april 2012 Eindhoven

Labprog Duur: Kosten: Datum: Locatie:

2 dagen 1000 euro 31 mei en 1 juni 2012 Eindhoven

www.hightechinstitute.nl

Labproject Duur: Kosten: Datum: Locatie:

3 dagen 1550 euro 29 - 31 oktober 2012 Eindhoven

Opinie Energie-efficiëntie

Verkwisting

D

Marcel Pelgrom

e honderden schattige schildpadjes die uit hun eieren kruipen en over een tropisch strand naar de blauwe zee rennen, vormen een echt feestmaal voor de vogels. De sterkste dieren overleven om de soort voort te zetten. Voortplanting is een exponentieel proces en zoals met de meeste verschijnselen in de natuur is het efficiënt om wat individuen te verkwisten voor het behoud van het ras. De mens kent evenmin veel aangeboren efficiëntie. We feesten in plaats van te werken, we eten te veel en slapen een gat in de dag. Efficiëntie is een argument van linkse politici en rechtse bankiers en verkwisting is een menselijke drijfveer. Ook technici is verkwisting niet vreemd. Want wat voor efficiëntieargument ligt er ten grondslag aan een peperdure Italiaanse benzineslurper, waar slechts een slanke blondine op de bijrijdersstoel past en hooguit een paar flessen wijn in de kofferbak? Het meeste dat leuk is, is weinig efficiënt. Tien jaar geleden ontwikkelde de elektronica-industrie de mobiele telefoon. De marketeers eisten kleine en vooral energiezuinige apparaten voor een lange stand-by- en spreektijd. Toen kwam iemand op het idee dat ding uit te rusten met een groot display en allerlei vingervlugge fratsen. En ziedaar: de moderne smartphone moet dagelijks worden opgeladen, terwijl een oud mobieltje gemakkelijk twee weken blijft werken. En is onze communicatie nu zo veel beter of efficiënter met die wazige plaatjes en het hopeloze geluid? Energie-efficiënte systemen vormen geen doel op zich. Analyse van verkwisting is het juiste startpunt, want het leidt tot duurzame efficiëntie. De autoradio (met alle toeters en bellen) is een integraal onderdeel van een dashboard. Dat heeft tot consequentie dat het verkwiste vermogen van de audioversterkers niet te hoog mag worden, omdat anders de boel zou smelten. De energie-efficiënte klasse-D-versterkers die de laatste jaren sterk in kwaliteit zijn verbeterd, blijken een technisch elegante oplossing, zodat u bij hetzelfde warmteverlies tien keer meer geluid kunt verkwisten.

Warmte is het ultieme gevolg van verkwisting en warmte beperkt de levensduur van apparatuur. In moderne mobiele netwerken staan de basisstations op de meest onmogelijke plaatsen, zoals kerktorens, wolkenkrabbers of op hoge palen langs de snelweg. De beheerders van deze infrastructuur (ook een soort bankiers) ervaren de operationele

Het meeste dat leuk is, is weinig efficiënt kosten als verkwisting en daarom willen ze de betrouwbaarheid verhogen. Daarvoor is een nieuwe generatie RF-elektronica ontwikkeld met als belangrijkste drijfveer de warmteontwikkeling in een basisstation zo laag te houden, dat de levensduur aanzienlijk toeneemt. Eigenlijk geldt dezelfde afweging voor software versus hardware. Een simpele hardwareschakeling kan signalen zeer energie-efficiënt vermenigvuldigen. Een processor slurpt enkele ordegroottes meer energie voor dezelfde functie. Toch zit de hele embedded-systeemgemeenschap al haar problemen op zulke inefficiënte processoren te programmeren. Processoren voor pacemakers zijn dan wel weer extreem zuinig: alle onnodige instructies zijn verwijderd en er is veel aandacht besteed aan een efficiënte uitvoering van de basisroutines. Een werkelijk efficiënte oplossing vereist een diepgaande analyse van het probleem en een degelijk begrip van het systeem waarin de component wordt gebruikt. De beheersing van een brede scala implementatietechnieken in combinatie met maatwerk in het kritieke pad levert een duurzame verbetering in energie-efficiëntie. Want energie-efficiënte verbeteringen leveren duurzaam voordeel op als de gevolgen van de energieverkwisting worden begrepen.

2 | 39

Achtergrond Industriële automatisering

Warmte vervangt batterijen voor draadloze sensoren Intelligente sensoren kunnen helpen om processen te optimaliseren en energiezuiniger te maken. Vaak is het echter niet rendabel of praktisch haalbaar om daar kabels voor te trekken in fabrieken. Draadloos heeft weer als nadeel dat de benodigde batterijen een beperkte levensduur hebben en dat vervanging een hele klus kan zijn en soms zelfs niet is toegestaan. Micro energy harvesting kan dan uitkomst bieden. Wladimir Punt van Infineon-spin-off Micropelt vertelt hoe. Wladimir Punt

H

et ecosysteem voor gedistribueerde intelligentie heeft zich de laatste jaren enorm ontwikkeld. Tegenwoordig is er een breed aanbod aan ultra low-power microprocessoren en radiochips, efficiënte en compacte Mems-sensoren en industriespecifieke of bedrijfseigen radiostandaarden. De legio toepassingen hebben met elkaar gemeen dat ze decentraal informatie verzamelen en op basis daarvan vaak een proces sturen, met als uiteindelijke doel om het energieverbruik van een installatie of systeem te reduceren, de productie te optimaliseren of onderhoud te plannen. Alle noodzakelijke onderdelen zijn beschikbaar voor een brede introductie van intelligente sensoren en actuatoren, maar de energievoorziening vormt nog een belangrijk obstakel. Wanneer extra bekabeling te duur of anderszins onhaalbaar is, is het gebruik van batterijen een gangbare oplossing. Nadelen zijn hun beperkte levensduur, de kosten die gemoeid zijn met vervanging en de giftige afvalberg die ze opleveren. Een oplossing is om energie te onttrekken aan de omgeving. Vandaag de dag zijn er verschillende methodes beschikbaar voor micro energy harvesting, bijvoorbeeld op basis van beweging, licht, piëzo-effecten, radiogolven of warmte. In combinatie met ultrazuinige elektronica zijn autonome, onderhoudsvrije sensoren te realiseren, gevoed door gratis omgevingsenergie. Vele halfgeleiderfirma’s, systeemintegratoren en eindgebruikers in met name Duitsland, Frankrijk, Scandinavië, de VS en Japan hebben deze mogelijkheden reeds ontdekt en energieharvesting toegevoegd aan hun producten.

Factor honderd De oplossingen van Micropelt halen energie uit warmte. Bron van thermoharvesting, zoals

40 |

2

dit proces ook wel heet, kan een pijp zijn waar stoom of een warme vloeistof doorheen gaat, een bus bar waar stroom doorheen loopt, een motor waarin wrijving optreedt of een bewegend robotonderdeel. Maar de benodigde warmte kan ook komen van een gasfornuis in de keuken of een radiator in de huiskamer, en zelfs van het menselijk lichaam. De omzetting van warmte in elektrische energie is het domein van de thermo-elektriciteit, dat de relatie beschrijft tussen elektrische en warmtestromen. Al sinds 1830 weten we dat er over de overgang tussen twee metalen een elektrische spanning komt te staan als er een temperatuurverschil is. Dit is het Seebeck-effect. Omgekeerd kunnen we een warmtepomp creëren door een spanning aan te brengen over het grensvlak. Dit staat bekend als het Peltier-effect. De afgelopen vijftig jaar zijn zogeheten bulk-Peltier-elementen ontwikkeld, bestaande uit gezaagde thermo-elektrische bouwparen. Dit zijn kleine geschakelde blokjes van bijvoorbeeld bismuttelluride (Bi2Te3) die achtereenvolgens n- en p-gedoteerd zijn. Het geheel is gesoldeerd tussen twee gemetalliseerde keramische substraten. Bulk-Peltier-elementen zijn relatief groot, zoals de naam al aangeeft, en niet erg gevoelig voor kleine temperatuurverschillen, waardoor ze eigenlijk nooit zijn gebruikt als energiebron voor compacte draadloze systemen. Bekendste toepassing is als koelelement in koelboxen voor op de camping. Moderne dunnefilmtechnieken maken miniaturisering mogelijk. Zo heeft Micropelt een microproductietechnologie ontwikkeld op basis van een halfgeleiderproces. Op 6 inch silicium wafers wordt eerst een metaalpatroon aangebracht, waarop dan thermo-elektrisch bismuttelluride wordt gesputterd tot een dikte van 35 micrometer en met een laagje soldeermetaal erbovenop. Fotolithografische processen bekend uit de halfgeleiderindustrie structureren vervol-

Bij een warmtetemperatuur van 40 graden Celsius en een omgevingstemperatuur van 25 graden Celsius levert Micropelts TE-Coreoplossing een vermogen van ruim vierhonderd microwatt.

gens het thermo-elektrische materiaal in nof p-blokjes van 35 µm. Flipchiptechnologie soldeert de n- en p-gedoteerde wafers ten slotte op elkaar, zodat arrays ontstaan van vele honderden geschakelde thermoblokjes per generatorchip. Met deze technologie weet Micropelt 540 bouwparen te integreren op 0,14 cm2, waar een klein bulk-Peltier-element van 2,25 cm2 er maar ongeveer twintig heeft. In combinatie met het temperatuurverschil en de materiaalconstante bepaalt het aantal paren de open-circuitspanning. Bij een Micropeltgenerator is dit voltage daardoor een factor honderd groter per oppervlakte-eenheid dan bij een bulk-Peltier-element: meer dan 100 mV/°C tegenover 20 mV/°C op een zestien keer groter oppervlak.

Levensvatbaar In een autonoom harvestingsysteem verzorgt de thermogenerator de energievoorziening, samen met een DC-booster en een energiebuffer. De booster transformeert de generatoroutput naar een vast spanningsniveau dat bruikbaar is voor de aangesloten elektronica. Het is deze component die bepaalt bij welk temperatuurverschil het systeem kan gaan werken: hoe hoger de uitgangsspanning van de generator, hoe sneller de booster kan starten en hoe efficiënter deze is. Door het hoge outputvoltage van de microthermogenerator doet de DC-booster het daar al bij enkele graden temperatuurverschil en functioneert hij met een zeer hoge conversie-efficiëntie van meer dan ze-

ventig procent. Dit geldt zowel voor discrete boosterconcepten als voor geïntegreerde schakelingen zoals de onlangs geïntroduceerde BQ25504 van Texas Instruments. Een autonoom systeem met energieharvesting kan alleen functioneren als de gegenereerde hoeveelheid energie, gecombineerd met mogelijke omzettingsverliezen van de DC-booster, genoeg is om de aangesloten elektronica te laten werken. Neem een temperatuursensor met een duty cycle van 0,4 procent. Iedere vijf seconden is deze sensor dus twintig milliseconden actief; de rest van de tijd staat hij op stand-by. Stel dat hij in actieve modus twintig milliampère bij drie volt verbruikt, bijvoorbeeld voor draadloze communicatie, en in slaap een lage energieconsumptie heeft van vijftien microwatt. Het totale verbruik is dan 1,3 milli-joule per periode (60 mW * 20 ms + 15 µW * 4,98 s), oftewel gemiddeld 260 µW (1,3 mJ / 5 s). Bij een warmtetemperatuur van 40 graden Celsius en een omgevingstemperatuur van 25 graden Celsius levert Micropelts TE-Core-oplossing een vermogen van ruim 400 µW, zodat er voldoende ruimte is voor de verliezen van de DC-booster en het autonome systeem levensvatbaar is. Wladimir Punt ([email protected]) is vicepresident marketing en sales bij Micropelt in Freiburg, Duitsland. Hiervoor werkte hij onder meer bij Micronas in Freiburg en Philips Semiconductors (nu NXP) in Nijmegen. Redactie Nieke Roos

Energieharvesting in Nederland Bij de chemiebedrijven Huntsman in Rotterdam en Dishman in Veenendaal loopt momenteel een proef met autonome draadloze procesautomatiseringssensoren. Initiatiefnemer en projectleider is sustainibility-expert Don Mulder van de firma Mutrees. De organisatorische ondersteuning en financiering worden verzorgd door het Nederlandse Institute for Sustainable Process Technology (ISPT), dat met praktijktests de drempel voor introductie van innovatieve technologie in de industrie wil verlagen. Doel van de actuele proef is om te bewijzen dat draadloze meshnetwerken, die nu nog op batterijen werken, geheel autonoom kunnen functioneren met een thermoharvester van Micropelt. De resultaten worden in juni van dit jaar verwacht. De motivatie is dat het vervangen van batterijen ongewenste kosten met zich meebrengt, zelfs bij normale gebruiksomstandigheden. Door beperkte toegang of uitgebreide veiligheidsmaatregelen kan onderhoud zelfs onmogelijk worden. Een draadloos fit-andforget-sensorsysteem lost niet alleen dit probleem op, maar biedt ook een scala aan nieuwe mogelijkheden om extra meetgegevens te verzamelen van een proces, zoals druk, positie, temperatuur, trillingen en vochtigheid. Hierdoor is een beter inzicht te verkrijgen in het proces en zijn installaties met minder kosten te onderhouden, terwijl hun beschikbaarheid wordt verhoogd.

2 | 41

Achtergrond Bouw

Slimme sensoren houden zuinig oogje in zeil bij bouwwerken Draadloze sensornetwerken kunnen helpen om de gesteldheid te monitoren van kritische infrastructurele objecten zoals bruggen en tunnels. De nodes moeten dan wel levenslang doen met één energiecel. Binnen het Europese Genesi-project werkt de UT momenteel met bedrijven en andere onderzoeksinstellingen samen om die barrière weg te nemen. Bram Semeijn

B

ij de controle van de fysieke gesteldheid van gebouwen komt vandaag de dag maar weinig techniek te pas. Bouwprofessionals lopen erdoorheen, doen een paar metingen en kijken of ze scheurtjes zien. Omdat het mensenwerk is, is er een grote kans op fouten. In het verleden zijn dergelijke methodes ook meermaals onvoldoende effectief gebleken. Lichte naschokken na de aardbeving in L’Aquila in 2009 werden bijvoorbeeld niet opgemerkt, waardoor gebouwen verzwakt raakten. Het aanbrengen van sensoren in bouwstellingen kan een oplossing zijn voor het probleem. Met meetgegevens kan dan worden gekeken of er opvallend veel druk staat op een gebouw en kan de constructie tijdig worden geïnspecteerd. De huidige sensortechniek is over het algemeen echter niet geschikt voor deze taak. De gevraagde precisie maakt de sensoren erg duur, waardoor ze niet in groten getale worden ingezet. Bijgevolg liggen de meetpunten vaak ver uit elkaar en wordt een groot deel van de constructie niet gemonitord. Bovendien verbruiken de nodes

42 |

2

betrekkelijk veel stroom. Sensorsystemen worden daarom maar korte tijd ingezet en alleen gebruikt bij een vermoeden dat er iets aan de hand is.

Druk- en trillingsmetingen Na de aardbeving in L’Aquila is een aantal universiteiten het Genesi-project gestart (Green Sensor Networks for Structural Monitoring). Doel is een nieuwe generatie draadloze sensorsystemen te ontwikkelen die beter geschikt zijn om de gebouwgesteldheid te monitoren. De nadruk ligt daarbij op bouwwerken die erg lang mee moeten gaan, zoals bruggen en tunnels. De benadering van de Genesi-onderzoekers verschilt sterk van de bestaande oplossingen voor bouwtoezicht. In plaats van zeer nauwkeurige, hoogwaardige sensoren te gebruiken die spaarzaam en kortstondig worden ingezet, willen ze met goedkope draadloze sensoren een dicht netwerk van meetpunten realiseren. Zowel tijdens de bouw als gedurende het verdere leven van een constructie houdt dit systeem op vele plekken nauwgezet een oogje in het

zeil. En als er dan iets mis lijkt te zijn, slaat het alarm. De Universiteit Twente is een van de deelnemers aan Genesi. Vanuit Enschede is Nirvana Meratnia betrokken bij het project. ‘We willen een oplossing maken die we in allerlei constructies kunnen toepassen, die goedkoop is zodat we er veel in een gebouw kunnen stoppen en die een bijzonder lage energieconsumptie heeft zodat de sensoren tientallen jaren meegaan’, aldus de onderzoekster die is aangesloten bij de groep Pervasive Systems van de Informatica-faculteit. De projectpartners bestuderen verschillende manieren om de sensoren energiezuinig te maken. Zo werken ontwikkelaars van STMicroelectronics aan een kleine brandstofcel op basis van waterstof. Dergelijke batterijen zijn al in gebruik in de autoindustrie. De universiteiten van Bologna en Tyndall kijken naar energy harvesting, onder meer via thermische energieopwekking en zonnecellen. Het idee is om te komen tot een platform waarbij sensornodes met verschillende modules kunnen worden uitge-

rust naargelang de omstandigheden waarin ze moeten functioneren. In Enschede houdt Meratnia zich vooral bezig met de verwerking van de data door de sensornodes. Om toezicht te houden op de gesteldheid van een bouwwerk gebruiken ze vier soorten gegevens: aan de hand van de luchtvochtigheid en de temperatuur bewaken ze de directe omgeving en druk- en trillingsmetingen zeggen vooral iets over de omstandigheden waarmee het gebouw te maken heeft. Ook bij de verwerking van de gegevens speelt energiebesparing een belangrijke rol.

Lekkende tunnelwand Een manier om energie te besparen, is door het dataverkeer te beperken. De huidige point-to-pointnetwerken sturen alle verzamelde gegevens door naar een centraal punt. ‘In Genesi willen we bereiken dat de sensoren alleen data doorgeven wanneer ze een event detecteren’, stelt Meratnia. ‘Het is bekend dat datatransmissie een sensor veel meer energie kost dan gegevensverzameling en -verwerking. Wij stoppen daarom meer intelligentie in de sensoren zelf.’ De nodes moeten op eigen houtje kunnen bepalen of hun metingen uitzonderlijk zijn of niet. Ze kunnen die afweging maken door te kijken in hoeverre de data afwijken van een verwacht ontwikkelingspatroon. ‘We weten dat er een correlatie is tussen luchtvochtigheid en temperatuur’, licht Meratnia toe. ‘Ontwikkelt de temperatuur zich afwijkend van het normale patroon, dan kan de node aan de hand van de luchtvochtigheid bepalen of het hier inderdaad om een verandering in de klimatologische omstandigheden gaat en niet om een foutieve meting.’ De sensoren in het Genesi-netwerk kunnen daarbij communiceren met en gegevens opvragen bij elkaar, gaat de UT-onderzoekster verder. ‘De ene sensor kan een geregistreerde temperatuurstijging zo verifiëren bij de rest. Pas als ook die iets uitzonderlijks meten, zal het systeem aan het hoofdstation rapporteren. Daar kan dan worden beslist of de uitzonderlijke metingen de moeite van het controleren ter plaatse waard zijn.’ Om specifieke gebeurtenissen te herkennen, kijken ze in Enschede ook naar een vijfde type meetgegevens: geluid. ‘Daar kunnen we veel informatie uit halen’, zegt Meratnia. ‘Een scheur in een gebouw of een lek in een tunnelwand moet bijvoorbeeld te horen zijn. Geluid wordt bovendien gestreamd, terwijl temperatuur en druk worden geme-

In het UT-deel van het Genesi-project onderzoekt Nirvana Meratnia manieren om de dataverwerking door het sensornetwerk energiezuiniger te maken.

ten op losse tijdstippen. Met geluid kunnen we duidelijk een moment aangeven.’ Hoe geluid precies kan worden geanalyseerd, is nog onderwerp van onderzoek. Interferentie, bijvoorbeeld van een metro die langsrijdt of van mensen die langslopen, is in ieder geval relatief gemakkelijk uit de data te filteren. Het is echter nog niet precies bekend welk geluid een scheurend gebouw of een lekkende tunnelwand precies maakt. De eerste sensoren zullen daarom gebaseerd zijn op de bestaande meetgegevens.

Radiotriggermechanisme Ook berichten doorgeven door het netwerk doen de sensornodes op intelligente wijze. Om energie te besparen, hebben ze een beperkt zendbereik. Wanneer een node informatie buiten zijn bereik wil opvragen, zal hij via andere nodes moeten gaan. Daartoe houden de knooppunten in een Genesi-netwerk van hun naaste buren bij hoe goed de verbinding is. ‘Bij het leggen van een verbinding tussen twee nodes gaan er twee berichten over en weer: het verzoek van de zender en de bevestiging van de ontvanger’, legt Meratnia uit. ‘In een omgeving met veel ruis, bijvoorbeeld onder de grond, komt een bericht echter vaak niet aan en wordt het een aantal keer verstuurd. We onderzoeken nu

de mogelijkheid om een node voor iedere sensor in zijn directe omgeving bij te laten houden hoe vaak hij een bericht minimaal moet verzenden om er zeker van te zijn dat het is aangekomen, en dat zonder te wachten op een reactie. Zo weet iedere node van zijn buren hoe goed de verbinding is. Op basis hiervan kan hij keuzes maken: bij hoge urgentie de beste verbinding en anders een minder goed pad.’ Daarnaast pakt Genesi de stand-bymodus van een sensornode aan om energie te besparen. Normaal werkt een node met een duty cycle: een deel van de tijd verzamelt en analyseert hij data en de rest van de tijd is hij in ruste. In die slaapstand verbruikt hij echter ook energie. ‘Onze sensornodes gaan tijdens de rustperiode echt uit. Ze kunnen door hun naaste buren worden gewekt met een radiotriggermechanisme.’ Het basisconcept is niet nieuw, maar er kleven volgens Meratnia nog wel vele fundamentele problemen aan. Ook is het niet eerder toegepast voor sensornetwerken.

Bloedonderzoeken De Genesi-onderzoeken zijn grotendeels afgerond. Dit jaar zal er vooral aandacht zijn voor het integreren van alle ontwikkelingen in één platform. Hoeveel energie al die technieken samen consumeren, is nog niet bekend. ‘De ideale situatie zou natuurlijk zijn dat de nodes net zo lang meegaan als de brug of tunnel waarin ze zijn ingebouwd. Ze gaan in ieder geval een stuk langer mee dan nu het geval is.’ Daarnaast verwacht Meratnia dat een dicht netwerk van goedkope sensoren minder kost dan de huidige arbeidsintensieve systemen. Belangrijk zullen ook de ervaringen zijn van eindgebruikers: het Italiaanse bouwbedrijf Treesse, specialist in de aanleg van metro’s, en de Zwitserse instrumentatiefirma Solexperts gaan proefdraaien met het sensorsysteem. ‘Een systeem dat zelf keuzes maakt, is voor velen een hele overschakeling, zo bleek tijdens de gebruikersconferentie die we vorig jaar maart op Schiphol hebben georganiseerd. Onze technieken reduceren de grote hoeveelheid data die hun experts moeten analyseren en ze geven aan welke momenten ze verder moeten onderzoeken. Dat scheelt tijd en levert minder fouten op. In mijn beleving moet je het vergelijken met een dokter die bloedonderzoeken uitvoert voor zijn patiënten. Die krijgt ook niet van iedereen alle meetgegevens, maar alleen de gegevens die belangrijk zouden kunnen zijn.’

2 | 43

Achtergrond Energievoorziening

Energiepaal levert constante stroom aan hutje op hei Om ervaring op te doen met duurzame technieken heeft de West-Brabantse EMS-specialist Rommtech een paal ontwikkeld die voor energie kan zorgen op afgelegen plekken. De combinatie van een zonnepaneel en een windgenerator wekt in alle seizoenen een constant vermogen op van minimaal tien watt. Sander Bogers

E

MPPT Maximum power point tracking (MPPT) is een techniek die momenteel vooral wordt toegepast om de maximale hoeveelheid energie uit zonnepanelen te halen. Deze hebben een complexe relatie tussen de instraling van de zon, de operationele temperatuur en de (interne) weerstand. Hierdoor verschuift het ideale werkpunt steeds op een niet-lineaire manier. Een MPPT-regelaar zoekt op een actieve manier naar het punt waarbij het opgebrachte vermogen maximaal is. Dit doet hij door de belasting van het paneel steeds te variëren. Deze aanpak verhoogt de hoeveelheid opwekte energie met 5 tot 25 procent.

44 |

2

en voorziening die het hele jaar door energie levert, onafhankelijk van het elektriciteitsnet. Dat is het idee achter de energiepaal die Rommtech momenteel in eigen huis ontwikkelt. Het stand-alone systeem combineert een zonnepaneel en een windgenerator met een accu en levert in totaal tien watt – 24 uur per dag, zeven dagen in de week. Hiermee zijn toepassingen te voeden op plekken waar geen elektriciteitskabels liggen en ook niet rendabel te trekken zijn, zoals een lantaarnpaal op een afgelegen kruispunt, de sturing van een sluisje bij een beek, een systeem om de verkeersdoorstroming te registreren langs de snelweg of een vochtmeter in een dijk. Sinds enkele maanden draaien we proef met een testopstelling op het dak van ons pand in Halsteren. Aanleiding voor de ontwikkeling was een vraag die we eind 2008 kregen om een systeem te maken dat de doorstroming van verkeer in kaart brengt. De klant wilde een oplossing die de data live en draadloos doorstuurt naar een centrale server en werkt op zon- of windenergie, het hele jaar door. De doorlooptijd van een dergelijke ontwikkeling is kort en de aantallen zijn laag. Aangezien alle benodigde technieken in de markt beschikbaar zijn, is het een kwestie van de juiste componenten selecteren en samenbouwen.

Off-grid In de zomer is het erg gemakkelijk om energie te halen uit een zonnepaneel. Willen we er ook in de winter voldoende aan hebben, dan zouden we het paneel echter flink moeten overdimensioneren. Dat vereist weer een stevigere en dus duurdere bevestiging. Om bij een laagstaande winterzon toch voldoende energie te verkrijgen uit een zo

klein mogelijk paneel is maximum power point tracking (MPPT, zie kader) noodzakelijk. Deze techniek is voorhanden, al zijn de modules hiervoor duur. Bij windenergie is de situatie bijna omgekeerd: in de winter is die er te over, in de zomer is het wekenlang nauwelijks mogelijk om de startsnelheid van de windgenerator te halen. Pas met een relatief grote generator is dan voldoende energie op te wekken. MPPT verhoogt ook het rendement van een windgenerator. De toepassing van deze techniek wordt echter verhinderd door de elektronica die in de commercieel beschikbare generatoren is geïntegreerd. Deze elektronica is ontwikkeld om op een simpele manier direct een accu te laden en kan niet efficiënt omgaan met de variabele belasting die een MPPT-regelaar oplevert. Het afzonderlijke gebruik van ofwel een zonnepaneel ofwel een windgenerator vergt daarom een enorme bufferaccu, die de beschikbaarheid van energie garandeert in periodes zonder zon of wind. Accu’s hebben als nadeel dat ze duur zijn en verouderen, zeker onder de gestelde omstandigheden. Daarnaast zijn ze slecht voor het milieu. Allemaal goede redenen om het batterijpakket zo klein mogelijk te houden. De wens om een week lang tien watt uit een accu te leveren zonder bij te laden, brengt echter een enorme accu met zich mee. De combinatie van een zonnepaneel en een windgenerator biedt uitkomst. Beide kunnen we klein houden, omdat het paneel compenseert wat de generator tekortkomt in de zomer en omgekeerd in de winter. De bufferaccu blijft in deze situatie eveneens klein, omdat we nog maar dagen hoeven te bufferen in plaats van weken. In de markt was weinig kennis voorhanden over succesvolle integratie van zonne-

Daadwerkelijke energieopwekking Opgewekte energie ten opzichte van target

Opgewekte energie ten opzichte van target

Voorspelde energieopwekking 200%

150%

100%

50%

0%

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

200%

150%

100%

50%

0%

Maand Zonne-energie Windenergie Totaal

De energiepaal met eigen ontwikkelde elektronica draait momenteel proef op het dak in Halsteren.

panelen en windgeneratoren voor oplossingen die niet aan het elektriciteitsnet hangen (off-grid). Bij ons ontstond daarom het idee om zelf een energiepaal te ontwikkelen die 24 uur per dag, zeven dagen in de week tien watt levert aan een eindapplicatie – of natuurlijk dagelijks een kortere periode een hoger vermogen, tot maximaal honderd watt.

Klassiek model Om de haalbaarheid van het project te staven, hebben we als eerste de zon- en windstatistieken van het KNMI bestudeerd over de afgelopen dertig jaar. Met deze gegevens hebben we het opgewekte vermogen berekend voor een fictieve combinatie van zonnepaneel en windgenerator. Hieruit blijkt dat een juiste dimensionering van beide een constante energievoorziening oplevert, met september en oktober als moeilijkste maanden van het jaar. De bijdrage van zonneenergie neemt dan al behoorlijk af, terwijl de windenergie nog maar iets toeneemt.

Dit positieve resultaat heeft ons doen besluiten om de theorie in de praktijk uit te testen. Voor het zonnepaneel hebben we gekozen voor een exemplaar met 135 wattpiek. Dit paneel hebben we op het dak van ons pand geplaatst onder een hoek van veertig graden. Deze positie geeft in de moeilijke periodes van het jaar een betere hoek ten opzichte van de zon, wat zich vertaalt in een hogere opbrengst. Dit gaat wel ten koste van het rendement in de zomer, maar het overschot aan energie voorkomt problemen in deze periode. Selectie van een windgenerator was een stuk lastiger omdat de markt hiervoor veel minder standaardisatie kent dan die voor zonnepanelen. Voor ons is opgewekt vermogen van ondergeschikt belang; een lage startsnelheid en een goede performance in turbulente luchtstromen zijn veel belangrijker, aangezien de plaatsing van de energiepaal vaak verre van optimaal zal zijn voor de generator. Denk aan nabijgelegen hoge objecten die de luchtstroming beïnvloeden, zoals gebouwen en bomen. In onze zoektocht naar een windgenerator die onder al deze omstandigheden zo goed mogelijk functioneert, zijn we uitgekomen bij een klassiek model met drie bladen. Het geselecteerde exemplaar werkt al vanaf windsnelheden net boven de twee meter per seconde, wekt maximaal 160 watt op bij twaalf meter per seconde en heeft een beveiliging voor hogere snelheden. De generator van slechts een meter in doorsnee hebben we naast het zonnepaneel gezet, op een hoogte van drie meter boven het dak van het pand. Na de selectie hebben we elektronica ontwikkeld waarop we zowel het zonnepaneel als de windgenerator hebben aangesloten. Via een maximum power point tracker laden paneel en molen een en dezelfde accu op.

Oktober 2011

November 2011

December 2011

Januari 2012

Zonne-energie Windenergie Totaal

Deze beschermen we hardwarematig tegen te hoge stromen en onder- of overspanning. Een verbinding met een computersysteem maakt het mogelijk om de energiestromen van en naar het batterijpakket te registreren. Een simpele schakelbare weerstandsbelasting zorgt ervoor dat de accu in de testopstelling nooit helemaal vol of leeg raakt.

Hands-on De afgelopen vier maanden heeft de opstelling de opgewekte energie bijgehouden. In deze periode ligt ook het moment dat de wind de positie van belangrijkste energiebron overneemt van de zon. De geregistreerde opbrengst geeft dit goed weer: de voorspelde moeilijke periode komt mooi naar voren, maar we halen het target precies. We gaan nu nog minimaal een jaar de opgewekte energie meten. Belangrijk is om te weten of de opbrengst het hele jaar door netjes boven de doelstelling blijft. Bij Rommtech ontwikkelen en produceren we elektronica op klantspecificatie. De reden voor ons om dit project in eigen beheer op te starten is het hands-on opdoen van kennis en ervaring met duurzame technieken. Onze toegevoegde waarde ligt voornamelijk in de ontwikkelde elektronica. De opgedane kennis kunnen we weer toepassen in projecten die we voor klanten uitvoeren. Mocht er vanuit de markt interesse bestaan voor de energiepaal, dan kunnen we deze in opdracht snel doorontwikkelen tot een verkoopbaar product. Sander Bogers is general manager bij Rommtech in Halsteren. Hij begeleidt ontwikkelprojecten en treedt daarbij op als systeemarchitect. Redactie Nieke Roos

2 | 45

Februari 2012

Achtergrond Verlichting

P

hilips Lighting gaat langzaam maar zeker over van gloeilampen naar halfgeleiderverlichting en dat gaat gepaard met een cultuuromslag die vrijwel niemand binnen de divisie ongemoeid laat. Jarenlang was Lighting de stabiele, betrouwbare melkkoe binnen het concern, die het produceren en verkopen van grote aantallen lampen, het ‘dozen schuiven’, tot grote perfectie had gebracht. Met halfgeleiderverlichting zijn de regels van het spel veranderd: leds zijn goedkoop en relatief eenvoudig te maken, er zijn veel aanbieders en de winstmarges zijn klein. Met de acquisitie van Lumileds heeft de divisie wel zijn eigen ledproducent in huis gehaald, maar om wereldspeler in verlichting te blijven, was ze gedwongen het roer drastisch om te gooien: voortaan zouden niet lichtbronnen maar led-lichtsystemen de producten zijn. De hoofdcomponenten van lichtsystemen zijn armaturen, die behalve de leds ook slimme optiek bevatten om het opgewekte licht goed te bundelen (dat is hard nodig want leds zijn puntbronnen), alsmede stuurelektronica en een aantrekkelijke behuizing. Maar Philips Lighting wil meer: grote systemen leveren, zoals de verlichting van complete kantoren, fabrieken en openbare gebouwen, inclusief daglicht- en bewegingssensoren, centrale bedieningsmogelijkheden, energiebesparende lichtstrategieën en software. Wie tien jaar geleden had voorspeld dat Lighting complete lichtoplossingen met elektronica en software zou gaan verkopen, zou vreemd zijn aangekeken. Een nieuw bedrijf is aan het ontstaan, dat in weinig meer lijkt op het oude. De in januari van dit jaar door Philips Lighting en NXP aangekondigde zonnestraatverlichting Solargen2 is een goed voorbeeld van een product dat past in de nieuwe strategie. Lighting is al heel lang actief in straatverlichting; het idee deze te koppelen aan zonne-energie is niet nieuw. Joek Ruigrok, projectleider van Solargen2, vertelt erover: ‘Onze eerste zonnelantaarnpaal, de Solargen1, bestond uit een armatuur van ons met een aantal inkoopcomponenten: een accu, een zonnepaneel, converters, enzovoorts. Wij bouwden het samen. Het werkte, van fotonen maken we weer fotonen, maar de componenten waren niet op elkaar afgestemd en de efficiëntie was niet optimaal. We dachten: dat kan be-

46 |

2

Led-lantaarnpaal op zonne-energie maakt van fotonen weer fotonen Philips Lighting en NXP presenteerden onlangs een lantaarnpaal die niet is verbonden met het elektriciteitsnet maar beschikt over een zonnepaneel. Overdag vangt het paneel zonlicht op en wordt de opgewekte energie opgeslagen in accu’s, om ’s nachts een krachtige ledlamp te voeden. Het idee lijkt simpel, maar er is heel wat vernuft nodig om dit efficiënt te laten werken. Jan Kees van der Veen

ter. Tegelijkertijd werd de markt steeds interessanter. Leds produceren nu 122 lumen per watt, dat is alweer twintig procent meer dan twee jaar geleden en het gaat maar door. We kunnen dus volstaan met een kleinere armatuur, kleinere zonnepanelen en kleinere accu’s. De lantaarnpalen worden daardoor goedkoper en voor de klant wordt de terugverdientijd korter. Reden genoeg om een vervolgproject te starten om het nu eens écht goed aan te pakken.’ Efficiëntie is waar het om draait bij het nieuwe product. Dat geldt voor de drie hoofdcomponenten: het zonnepaneel, dat zo veel mogelijk elektrische energie moet genereren, de accu, die deze met zo min mogelijk verlies moet opslaan, en de led-armatuur, die er zo veel mogelijk fotonen van moet maken. Maar het geldt ook voor de koppeling tussen deze drie componenten, de efficiënte energieoverdracht van zonnepaneel naar accu, respectievelijk van accu naar lichtbron. De basiseisen die de ontwerpers zich hebben gesteld, zijn dat de accu aan één dag zon in de donkerste wintermaand genoeg moet hebben om volledig op te laden en dat de verlichting op een gevulde accu vier nachten op volle sterkte moet kunnen branden. Een flinke uitdaging.

Dimstrategieën Voor het zonne-energiegedeelte zocht Philips contact met NXP, dat expertise had in driver-IC’s voor fotovoltaïsche panelen gekoppeld aan batterijen. Gezamenlijk ontwikkelden ze voor deze toepassing een nieuw batterijlaadsysteem. Het hart van dit systeem is NXP’s MPT613solarcontroller-IC. Cristiano Castello van NXP Solar Activities licht toe wat er zo bijzonder is aan dit IC: ‘De MPT613, die gebouwd is rond een Arm-processor, detecteert automatisch wat voor paneel is aangesloten – we kunnen alle soorten aan, maar kristallijn silicium komt het meest voor. Ook checkt hij de status van de aangesloten batterij. De cellen van een PV-paneel gedragen zich als slechte, temperatuurafhankelijke stroombronnen. Wij hebben het maximum power point trackingalgoritme ontwikkeld, dat voortdurend het punt zoekt waar het product van stroom en spanning, geleverd vermogen dus, maximaal is. Bij verstoringen, bijvoorbeeld door schaduwen of vervuiling door vogels, blijft het algoritme het optimum zoeken. Het

laden van de batterij gaat zo efficiënt mogelijk, waarbij we ook de batterijlevensduur proberen te maximaliseren. Volgens een strategie bepaald door batterijtype en oplaadstatus wordt voortdurend de beste oplaadspanning gekozen. Het kan voorkomen dat deze hoger ligt dan de spanning die de PV-cellen afgeven. Daarom hebben we er een DC-DC-converter tussen geschakeld, die omhoog of omlaag kan converteren.’ De lichtarmatuur bevat 32 of 64 koel-, neutraal- of warmwitte leds, die vanwege warmteontwikkeling op enige afstand van elkaar in een matrix zijn opgesteld. De als één blok gegoten kunststof optiek is speci-

Efficiëntie is waar het om draait bij het nieuwe product aal ontwikkeld voor deze toepassing, omdat bij straatverlichting strenge eisen worden gesteld aan vorm en grootte van het belichte wegoppervlak. Iedere led belicht via zijn eigen lens het totale oppervlak, dus als er een uitvalt (wat hoogst zelden zal gebeuren), dan gaat het gehele verlichtingsniveau iets omlaag. Overigens: als bij uitval van meer leds het lichtniveau onder een drempelwaarde zakt, wordt de hele armatuur vervangen. De armatuur is voorzien van intelligente lampdrivers die de 12 of 24 volt voedingsspanning opschalen naar 40 tot 100 volt, nodig om de op ingewikkelde wijze serie- en parallelgeschakelde ledconfiguraties te voeden. Dimmen is belangrijk om het energieverbruik te drukken. Dit gaat bij leds tot tien procent vrij eenvoudig door ze snel – voor het oog onzichtbaar – aan en uit te schakelen en pulsbreedtemodulatie toe te passen. De door Philips ontwikkelde Light Controller bevat algoritmes voor verschillende dimstrategieën. Gedurende de nacht is het lichtniveau zo volgens een vast patroon te regelen, bijvoorbeeld ’s avonds hoog, na twaalven laag en tegen de ochtend weer hoog. Geeft een sensor aan dat de batterij leeg begint te raken, dan start een runtime extension-programma waarbij het lichtniveau langzaam wordt afgebouwd. Een lantaarnpaal zal dus nooit van het ene moment op het andere uitvallen. Ook andere strategieën kunnen worden ingeprogrammeerd.

Terugverdientijd De lantaarnpalen kunnen volgens de geldende normen op vijftig meter van elkaar staan. Vooralsnog zijn ze stand-alone, wat betekent dat er een monteur naartoe moet als er incidenteel controle of onderhoud nodig is. Binnen twee jaar zal een optie beschikbaar komen om op afstand draadloos toegang te krijgen tot de palen voor diagnose, onderhoud en software-updates. Over twee tot vijf jaar wordt zelfs aansluiting op internet voorzien. Iedere paal krijgt dan zijn eigen IP-adres en via de browser is de status opvraagbaar en zijn wijzigingen door te voeren. NXP ontwikkelt al IC’s voor deze toepassing. Op welke markten mikt Philips met de zonnelantaarnpaal? Ruigrok: ‘Dit product is vooral bedoeld voor landen rond de evenaar, in Afrika, Azië en Amerika, waar het hele jaar door zonlicht in overvloed is. We kunnen met deze lantaarnpaal licht brengen op plaatsen waar een elektriciteitsnet ontbreekt, bijvoorbeeld in afgelegen Afrikaanse dorpen, of het net snel overbelast raakt, zoals in India. Als er nieuwe wegen worden aangelegd, zijn de palen aantrekkelijk voor straatverlichting omdat er geen kabels in de grond gelegd hoeven te worden, wat extreem duur is. In alle gevallen gaat het om nieuwe lichtpunten, geen vervanging van oude, want als de netkabels er eenmaal liggen, ligt het meer voor de hand lantaarnpalen daarop aan te sluiten.’ Waar zonnelantaarnpalen bestaande lichtvoorzieningen met houtvuur, gaslampen of kerosinelampen vervangen, zal er een gunstig effect zijn op de CO2-emissie en de volksgezondheid. Verder verwijderd van de evenaar, tot in Nederland zelfs, is de lantaarnpaal ook nog bruikbaar, maar dan zullen de zonnepanelen groter moeten zijn omdat de zon er minder fel is en minder uren schijnt. Hoewel de prijs en dus de terugverdientijd dan stijgen, kan het soms toch interessant zijn. ‘Het is moeilijk exacte getallen te geven’, aldus Ruigrok, ‘omdat de omstandigheden overal weer anders zijn. Ruwweg kun je echter zeggen dat onze lantaarnpaal zich in de tropen in een jaar of drie heeft terugverdiend en in onze contreien in een jaar of vijf.’ Een veelbelovende toepassing is veiligheidsverlichting of verlichting van reclameborden op moeilijk bereikbare locaties, waar het leggen van voedingskabels te duur zou worden.

2 | 47

Tech-kiek Energievoorziening

Het Power Quality Laboratory van de TU Eindhoven bestudeert de interactie tussen de installaties, het net en de verbonden elektronica. De onderzoekers bouwen onder meer schaalmodellen van (smart) laagspanningsgrids. Daarbij maken ze gebruik van distributieswitches zoals die op de foto om vertakkingen te maken (links- en rechtsonder) van de hoofdlijn (boven). Elke tak bestaat uit vier geleiders: drie voor de fases en een voor de aarde. Foto: Bart van Overbeeke

48 |

2

2 | 49

Achtergrond

Energievoorziening

Meterkast wordt netwerk-node met Smart Dutch Smart Dutch-nodes sturen via elkaar informatie naar een concentrator. Tegenwoordig is dat vaak ook gewoon een slimme meter die over een GPRS-module beschikt. Deze opzet is veel goedkoper dan een GPRSverbinding per meterkast.

Om de gegevens vanuit de meterkast bij de netbeheerder te krijgen, ontwikkelde het Groningse Smart Dutch een eenvoudig maar doeltreffend radioprotocol waarbij slimme meters hun gegevens via elkaar doorsturen. Nu nog de meterfabrikanten zien te overtuigen. Pieter Edelman

H

et verschil tussen een slimme en een standaard stroommeter is eigenlijk niet zo groot. Het enige dat de eerste extra doet, is regelmatig zijn standen doorseinen naar de netbeheerder. Een simpele toevoeging dus, zo lijkt het. Toch liggen de zaken voor de netbeheerder helemaal niet zo eenvoudig. Die heeft weliswaar een zeer uitgebreid netwerk van kabels, maar die zijn alleen bedoeld voor het transport van stroom. Communicatie-infrastructuur is andere koek. Toen er een dozijn jaar geleden voor het eerst werd nagedacht over de slimme meter lag het voor de hand om de gegevens ook maar over de stroomkabels te versturen. ‘Maar het lukt maar niet om powerline carrier betrouwbaar te krijgen’, vertelt Gert van Kempen van het Groningse bedrijf Smart Dutch. ‘Je hebt een heel lage bandbreedte, een slechte signaal-ruisverhouding, dimmers die beginnen te flikkeren. En zeker in Nederland zijn er zo veel kruisverbindingen tussen de netwerken dat je ontzettend veel interferentie krijgt.’ Van Kempen werkte in 2005 bij Waleli, een onderzoeksbureau voor draadloze communicatie, toen de voormalige CEO van Eneco Wim Naeije hem benaderde. ‘Die had als fysicus zelf gewerkt aan powerline en hij zag dat het niet zou gaan werken’, aldus Van Kempen. Ook andere communicatiemogelijkheden hebben zo hun problemen, althans vanuit het perspectief van de netbeheerder. Een internetverbinding ligt voor de hand, maar in die tijd waren die nog niet alomtegenwoordig. Bovendien zou de netbeheerder dan afhankelijk worden van de internetlijn van de consument. Ook GPRS is mogelijk,

50 |

2

maar dat bindt de netbeheerder met handen en voeten aan de telecomprovider. Bovendien is het een dure oplossing, zowel in aanschaf als gebruik. Naeije vroeg zich daarom af of het antwoord niet kon liggen in meshed RF, waarbij meters met een simpele radiomodule de gegevens via elkaar doorsturen naar een concentrator in de wijk. In de VS is die aanpak zeer vruchtbaar, maar daar is dan ook 26 MHz vrije bandbreedte beschikbaar en een watt aan zendvermogen. In Nederland is de meest bruikbare band slechts 600 kHz breed en ligt het maximale vermogen daar op 25 milliwatt.

Politiek Van Kempen ontwikkelde een simpel maar effectief protocol dat ook in de Nederlandse situatie werkt. Als een node iets wil versturen, probeert hij eerst direct contact te leggen met de concentrator. Is die niet binnen bereik, dan stuurt hij een zoekopdracht naar de nodes binnen zijn bereik. Die plakken hun eigen identificatienummer eraan en sturen het vervolgens door naar alle nodes binnen hun bereik, met uitzondering van de nodes die het pakketje al hebben gezien zodat de opdracht niet kan gaan rondzingen. Dit gaat net zo lang door tot de zoekopdracht bij de concentrator aankomt. Het pakketje dat als eerste arriveert, wordt geacht de meest efficiënte route te hebben bewandeld en wordt door de concentrator teruggestuurd. Het protocol is zo simpel dat ook de hardware eenvoudig en goedkoop kan worden uitgevoerd. In 2007 richtte Van Kempen Smart Dutch op om het platform aan de man te brengen. Vorige maand presenteerde

hij een TUE-paper over de efficiëntie van het protocol op de International Conference on Computing, Networking and Communications in Maui. ‘Nodes hebben niet eens een routetabel nodig, alleen hun eigen route. Ik ging met lood in mijn schoenen naar het patentbureau om dit idee vast te leggen, maar tot mijn verbazing kreeg ik het patent.’ Toch wil het vooralsnog niet lukken om de Smart Dutch-radiootjes in de slimme meter te krijgen, op drie proefprojecten na. Tot frustratie van Van Kempen. Dat heeft veel met politiek te maken. Nederland wilde als een van de weinigen gestandaardiseerde technologie inzetten, terwijl het in andere landen meer een bottom-up aanpak was. De regels bleven echter veranderen, onder meer doordat er in het begin eigenlijk geen rekening werd gehouden met de privacy van de consument. De fabrikanten van meters hebben daarom steeds opnieuw hun spullen moeten aanpassen en willen nu eerst hun powerline- en GPRS-gebaseerde investeringen terugverdienen voordat ze met nieuwe techniek in zee gaan. En de netbeheerder wil alleen standaard meters gebruiken. Standaardisatie van het protocol bij bijvoorbeeld de Etsi is een derde ingang, maar de relevante organisaties willen weer eerst een klant zien. Smart Dutch is zijn techniek daarom nu geschikt aan het maken voor IPV6-verkeer. Daarmee zou het een ideale optie zijn voor het internet of things, het idee dat alle apparatuur – van koelkast tot individuele lampen – over een eigen IP-adres beschikken en via het internet kunnen worden aangestuurd. Het smart grid houdt immers niet op bij de stroommeter.

Achtergrond Energievoorziening

Flukso meet energiestroom voor eigen gebruik Terwijl energieleveranciers en overheden langzaam proberen om de gas-, wateren stroommeters wat slimmer te maken, is de community rond het Belgische Flukso allang zelf aan de slag met het meten, analyseren en ook een beetje regelen van dit soort stromen. Onderzoekers en het bedrijfsleven beginnen er ook warm voor te lopen. Wat helpt, is dat zowel hardware als software volledig opensource is. Pieter Edelman

D

e eerste batch van vijfhonderd exemplaren was sneller uitverkocht dan verwacht en de nieuwe versie met een oplage van tweeduizend stuks begint ook al op te raken. De belangstelling voor de ‘sociale’ energiemeter van het Belgische Flukso groeit gestaag, met interesse van onder meer het Fraunhofer-instituut, TNO en zonnepaneelinstallateurs en verkopen in landen als België en Nederland, Australië, de VS en Canada. Flukso is in 2007 opgericht door Bart Van Der Meerssche. Eerst als hobby, maar ondertussen uitgegroeid tot een volwaardig bedrijf waar binnenkort extra werknemers bij komen. Opmerkelijk is dat de oplossing volledig opensource is: de lay-outschema’s en bill of materials van de Fluksometer zijn onder een creative commons-licentie te verkrijgen, de firmware en drivers zijn gebaseerd op opensource software en onder GPL te downloaden van de Flukso-site. Hetzelfde geldt voor de webserveronderdelen. ‘Waarom niet?’, zegt Van Der Meerssche. ‘Opensource en geld verdienen sluiten elkaar niet uit. Kijk maar naar Red Hat.’ Zoals veel – zo niet de meeste – opensourceprojecten begon Flukso als een itch to scratch. ‘Ik zag die zwarte meter die stond te draaien, maar ik had daar totaal geen vat op. Eenmaal per jaar komt er iemand langs om de standen op te nemen en vervolgens krijg je een rekening’, vertelt Van Der Meerssche. Maar hij wilde gedetailleerd inzicht in zijn verbruik. ‘Je had wel toestellen voor individuele stopcontacten maar ik wilde een totaalbeeld, en dan niet alleen van stroom maar ook van gas en water. Het gaat

eigenlijk om de stromen binnen een huis, en ‘fluxo’ is hier het Portugese woord voor.’ Van Der Meerssche wilde verder dat het platform zijn meetgegevens via internet kan versturen: ‘Een kilowattuur is voor veel mensen een abstract begrip. Als je je verbruik in een gemeenschappelijke grafiek met je kennissen of familie kunt weergeven, kun je daarover discussiëren en bijvoorbeeld kijken waarom jij meer verbruikt dan je buurman.’ De resultaten blijken interessant. ‘Er is bijna geen correlatie tussen de gezinssamenstelling en het verbruik. Niet goed werkende koelkasten hebben een grotere invloed.’

Geek-sfeer Vooralsnog beperkt de Fluksometer zich nog bijna uitsluitend tot stroomverbruik, omdat dat het makkelijkst te meten is. Het apparaat vereist de aanwezigheid van een draadloos netwerk en wordt in de meterkast via een klem verbonden met de hoofdstroomkabel. De gebruiker kan zijn meter op de site van Flukso aanmelden via het serienummer en kan vanaf dat moment zijn statistieken inzien. En besluiten om ze te delen met anderen. Voorlopig moet het publiek dat zich aan een Fluksometer waagt in de geek-sfeer worden gezocht. Dat zijn degenen die de investering – tussen de honderd en tweehonderd euro, afhankelijk van de situatie – ervoor over hebben om nauwkeurig inzicht te krijgen in de verbruiken. Af en toe ontvangt Van Der Meerssche ook een softwarepatch voor een nieuwe feature. Energiebedrijven zijn zich sinds kort wel aan het inspannen om de slimme me-

ter bekend te maken bij het grote publiek. Van Der Meerssche denkt echter dat zijn oplossing interessanter is voor de consument. ‘Utilities denken topdown, ze kijken wat ze zelf nodig hebben. Dat zijn dingen als correcte facturen maken, het netwerk balanceren of slechte gebruikers afsluiten. Het verhaal voor de consument is er later bij bedacht. Die meters werken bijvoorbeeld met tijdsloten van vijftien minuten. Dat is volgens mij omdat de prijzen op de stroommarkt ook in die tijd veranderen. De Fluksometer geeft elke minuut een waarde door. De ervaring leert dat gebruikers vooral in het begin erg actief omgaan met hun statistieken en dat dat later wat afvlakt. Daarom werken we nu aan treshold alerts, zodat je een mailtje krijgt als je een paar keer over een ingestelde waarde heen gaat.’ Een ander punt is dat Flukso meer wil zijn dan een slimme stroommeter. ‘We willen breder gaan, dus ook PV-panelen monitoren, en water en gas. Nu heb je daar allemaal aparte meters voor, maar de consument wil graag een totaalbeeld’, legt Van Der Meerssche uit. Op dit moment kan de Fluksometer echter nog niet out of the box overweg met gas en water. Hij is in principe geschikt voor de sensoren op moderne gas- en watermeters, maar die zijn niet gestandaardiseerd. Bij voldoende vraag voegt Flukso een metertype toe. Maar ook hier schijnen de roots in de hobbysfeer door: op de discussiefora van het bedrijf staat menige post over ervaringen om de watermeter met bijvoorbeeld een Arduino-microcontroller aan de Fluksometer te knopen.

2 | 51

Achtergrond Gebouwautomatisering

Installateurs klikken energiebesparend gebouwbeheersysteem in elkaar ® mini Express ™ NEW: COM Dual Atom now with

Betere beheersystemen kunnen het energieverbruik in gebouwen met twintig procent terugbrengen. Een onlangs geïntroduceerde online applicatie van Priva meet de energieprestatie van de verschillende installatiecomponenten en biedt aanknopingspunten voor energiemanagement.

Who keeps COM Express® available the longest? Ask Kontron!

Ronald Hubers

I

n een gebouw kunnen goed energiemanagement, een goede energieregistratie en het inzichtelijk maken van het verbruik leiden tot forse kostenbesparingen. Een niet optimaal functionerend beheersysteem kan echter roet in het eten gooien. Het grote probleem zit in de toenemende complexiteit van gebouwen en daarmee in die van de systemen die nodig zijn om ze te managen. Bovendien zijn beheerders vaak onvoldoende (installatie)technisch onderlegd om het onderste uit de kan te halen, leggen onderhoudscontracten beperkingen op en verandert de indeling of de functie van een gebouw regelmatig zonder dat het beheersysteem wordt aangepast. Dit alles zorgt voor onnodige energieconsumptie in utilitaire bouwwerken, van kleuterschool tot ziekenhuis. Het verbruik zou met zo’n twintig procent omlaag kunnen, eenvoudigweg door de instellingen van gebouwbeheersystemen te optimaliseren en, belangrijker nog, optimaal te houden. Alleen dan is lonend energiemanagement mogelijk.

COMe-mCT10 84 X 55 mm

COM Express® mini Consistently developed for graphics-intensive applications in the smallest form factor.

Learn more about long-term availability at www.kontron.com/mysafechoice Or call us toll-free on: 0800-KONTRON

Priva-DSL

COM Express® is a trademark of PICMG.

www.asm-muenchen.de

COMe-mCT10 with Intel® Atom™ Dual Core Technology N2xxx and D2700 up to 2 x 2.13 GHz, Intel® SCH NM10, DisplayPort, HDMI, FullHD-Decode and Blu-ray Support. The most powerful COM Express® mini module with Pin-out Type 10!

If it’s embedded, it’s Kontron.

52 |

2

17_eu_COMe_mCT10_95x235_UpdateJan12_2_Bits&Chips.indd 1

Nick Ray

16.02.2012 08:46:5

Performance monitoring is een van de stappen op weg naar smart buildings waarin technische en energetische systemen zo veel mogelijk zelfstandig opereren en waarin energieverbruik en -opbrengst centraal staan. Om de energieprestaties in een gebouw in kaart te kunnen brengen, moet het mogelijk zijn de performance van alle installatiecomponenten van een gebouwbeheersysteem te meten en de resultaten van die metingen op een goede manier te rapporteren. Hoe beter de metingen, des te beter de regelmogelijkheden. In Priva’s gebouwbeheersysteem Top Control zijn alle regelfuncties voorbereid op energiemanagement. De online toepassing TC Energy verzamelt de energiedata uit dit systeem en maakt die inzichtelijk voor eindgebruikers, onder meer via grafieken. De opbouw van Top Control is zodanig dat onze installa-

Partners hebben Priva’s gebouwbeheersysteem onder meer geïnstalleerd in de energieneutrale Rotterdamse tramremise van RET.

tiepartners zonder veel moeite een compleet project kunnen engineeren en visualiseren op basis van standaard hardware en softwareblokken uit een modulebibliotheek. Zo hebben zij al uiteenlopende gebouwbeheersystemen geleverd, van de energieneutrale RET-tramremise in Rotterdam tot het monumentale hoofdkantoor van Ernst & Young in Wassenaar (van energielabel G naar C). Aan de (hardware)basis van Top Control liggen controllers met I/O-modules voor HVAC-apparatuur (heating, ventilation, air conditioning) en energievoorziening. Deze modules hebben alle installatiecomponenten in het gebouwbeheersysteem onder hun hoede en worden aangestuurd door embedded software. Boven op deze laag draait de applicatie, bestaand uit een verzameling modules. De ontwikkeling en het beheer hiervan zijn het werk van de control application engineer, die daarvoor de beschikking heeft over de zogeheten ‘modulemaaktool’. Voor het programmeren van de modules heeft Priva een eigen domeinspecifieke taal (DSL) ontwikkeld van regel- en besturingstechnische items in de embedded software. De control application engineer definieert hiermee de softwaremodules. Omdat de partners ermee moeten kunnen werken bij de installatie van een project, zijn de modules in grote mate vrij configureerbaar. Elke module is opgebouwd uit een database van items conform de Priva-DSL, die verwijzen

naar uit te voeren embedded functies (in C) in de controllers. Het systeem genereert via deze database automatisch een grafische representatie van de geautomatiseerde installatie, compleet met weergave van meeten setpointwaarden.

Extra datapunten In de basis is elk project zodoende gebaseerd op dezelfde softwaremodules. Het enige dat de Priva-partners feitelijk doen, is die modules selecteren, configureren en koppelen die werktuigbouwkundige installaties nodig hebben om te kunnen functioneren. Met andere woorden: zij ‘klikken’ de juiste softwareblokken aan elkaar in een daarvoor speciaal ontwikkelde engineeringtool, TC Select. Een module voor een luchtbehandelingssysteem kan bijvoorbeeld een platenwisselaar met verwarmer zijn, maar ook een combinatie van voor- en/of naverwarming, koeling en warmteterugwinning. Daarnaast zijn er softwaremodules die het mogelijk maken de controllers te koppelen aan apparaten met een veldbusprotocol, zoals kWhmeters. Deze communicatiemodules zijn volledig gebaseerd op embedded software in C. Gangbare configuraties zijn softwarematig voorgeprogrammeerd en meteen in het schema te slepen. Een installateur die stuit op een uitzondering kan via drag-and-drop zélf software samenstellen uit een elementenbibliotheek. TC Select genereert vanuit

de gekoppelde modules in het project automatisch de benodigde embedded software voor de controllers. Uiteindelijk ontstaat zo een compleet projectontwerp in Top Control. Via de modulemaaktool hebben Priva’s software-engineers in het grootste deel van de regelmodules inmiddels kenmerken toegevoegd voor energieregistratie. Deze zijn zo geprogrammeerd dat ze de energieconsumptie of -opbrengst presenteren op basis van het vermogen van een installatiecomponent (meestal bekend op grond van onderzoeksgegevens) en de hoeveelheid vermogen die op dat moment nodig is. Daartoe zijn in de I/O-controllers extra datapunten opgenomen. De gegevens hieruit komen via Top Control terecht in TC Energy, de online toepassing die zorgt voor rapportage en visualisatie. Gebruikers kunnen kiezen met welke tussenpozen het systeem energiemetingen uitvoert. Zo krijgen gebouwbeheerders een goede indruk van de prestaties. Ronald Hubers en Nick Ray zijn werkzaam bij Priva in De Lier, respectievelijk als control application engineer en hardware innovator. Hubers is verantwoordelijk voor de ontwikkeling van softwaremodules om klimaatinstallaties aan te sturen, Ray voor de ontwikkeling van een nieuw platform voor slimme sensoren en smart buildings. Redactie Nieke Roos

2 | 53

In bedrijf Fifthplay

Altijd inzicht in je energiehuishouding De gateway van Fifthplay verbindt de infrastructuur van een gebouw via internet met de buitenwereld.

F

ifthplay kwam eind 2011 in het nieuws met een case bij Delta Lloyd in België. Door de energiebeheeroplossing van het bedrijf ontdekte de bank heel wat besparingsmogelijkheden: pc’s, printers en kopieerapparaten die ’s nachts ingeschakeld bleven, de verwarming en airco die gelijktijdig aanstonden, lichtreclame die ’s nachts bleef branden. Door al deze energieverspillers uit te schakelen, wist Delta Lloyd een besparing te behalen van zeventien procent op de energiefactuur in de kantoren van het proefproject met een return on investment van twee jaar. De bank heeft dan ook beslist om de oplossing van Fifthplay uit te rollen in heel het Belgische kantorennet. Fifthplay, dat op dit moment 35 werknemers telt, is in 2007 opgericht als een dochteronderneming van de Niko Group uit SintNiklaas en specialiseert zich in het verrijken van gebouwen en woningen met slimme diensten voor energiebeheer, health monitoring en smart cities. ‘Onze grootste businessunit is die van energiebeheer’, vertelt Bert Verlinden, manager van deze afdeling, ‘en we opereren hiermee voorlopig enkel in de B2B-markt.’ Terwijl andere businesslijnen van Niko zich ook richten op nieuwbouwprojecten, focust Fifthplay zich op bestaande gebouwen, zo zegt Verlinden. ‘Als we gebouwen energiezuiniger willen maken, moeten we ook bestaande kantoren en woningen aanpakken, want die vormen de meerderheid. Dat biedt echter heel wat uitdagingen omdat je liever niet in de muren breekt of kabels doorknipt. Al onze oplossingen voor energiebeheer zijn dan ook plug-and-play en zonder ingrijpende wijzigingen aan te brengen.’ Op het gebied van energiebeheer heeft Fifthplay vooral klanten in België. Toch reikt de ambitie verder en heeft het ook projecten lopen in Nederland (waar het

54 |

2

Het Antwerpse Fifthplay biedt met zijn Energy Smart-platform een oplossing om op afstand het energieverbruik in gebouwen te meten en te beheren. Het bedrijf mikt met zijn plug-and-play oplossing vooral op kantoren, maar kijkt ook al uit naar de toekomst van smart grids. Koen Vervloesem

zorgt voor het energiebeheer van een CO2neutrale straat in Zeeland) en Frankrijk. De gebouwen waarin het actief is, zijn vooral kantooromgevingen zoals banken, maar ook winkelketens. ‘Scholen en overheidsgebouwen zijn ook een interessante doelgroep voor onze oplossing. Onze meerwaarde ligt vooral in kantoorachtige bedrijven met meerdere vestigingen die niet dagelijks door een facilitymanager worden bezocht. Met ons platform kan die facilitymanager dan op afstand alle energiegerelateerde zaken van de vestigingen monitoren en beheren. De echte zware industrie is minder aan ons besteed, omdat het daar om heel specifieke businessprocessen gaat die een andere aanpak vereisen’, zegt Verlinden. De oplossingen kunnen ook worden toegepast in een residentiële omgeving. In deze markt gaat Fifthplay echter niet zelf naar de consument, maar werkt het via partners.

Zelflerend Concreet heeft Fifthplay een internetgebaseerd platform ontwikkeld om gebouwen slimmer te maken, Energy Smart. Een gateway verbindt de infrastructuur van het

Fifthplay De naam van het Antwerpse bedrijf is een variant op triple play, het leveren van internet, telefonie en televisie in één gecombineerd abonnement, vaak over dezelfde ADSL- of kabelverbinding. Quadruple play voegt hier mobiele draadloze toegang aan toe, bijvoorbeeld via 3G of Wimax. Fifthplay breidt dit weer uit met een vijfde interface, die de infrastructuur van een gebouw verbindt met de buitenwereld.

gebouw via internet met de buitenwereld, waardoor je die op afstand kunt besturen. Klanten hoeven enkel maar op de webserver van Fifthplay aan te melden om van overal toegang te krijgen tot de infrastructuur van hun gebouw. Naast de webportal bestaan er ook smartphone-apps en het is mogelijk om waarschuwingen te krijgen via sms. Aan die gateway kunnen nu draadloos allerlei meters en schakelaars worden verbonden. Verlinden geeft enkele voorbeelden: ‘We kunnen het elektriciteitsverbruik van een stopcontact meten met een slimme stekker. Ook kunnen we het totale elektriciteitsverbruik van een gebouw meten, bijvoorbeeld met inductie zodat er niet in de kabel geknipt moet worden. We kunnen zelfs een slimme thermostaat aan de gateway hangen, die dan ook eender waar ter wereld te regelen is. En met schakelaars kunnen we de slimme stekkers en verlichting in- en uitschakelen.’ Naast het elektriciteitsverbruik kan ook het verbruik van gas en water worden gemeten. De webportal brengt alle meters en schakelaars samen in een overzichtelijk geheel. Je kunt hier onder meer realtime het verbruik per meter volgen en grafiekjes opvragen van het verbruik van de laatste tijd. Ook kun je elke schakelaar afzonderlijk in en uit te schakelen. Het is zelfs mogelijk om in te stellen dat als het verbruik onder een ingegeven waarde ligt (bijvoorbeeld omdat een toestel in stand-by staat), het stopcontact volledig wordt uitgeschakeld om het sluipverbruik te elimineren. In Fifthplays webportal kun je ook businesslogica invoeren die specifiek op je bedrijf is toegespitst. Zo kun je ze bijvoorbeeld instellen dat het licht enkel tijdens de kantooruren mag branden. Vergeet iemand het licht uit te doen wanneer hij het kantoor verlaat, dan detecteert het systeem dit en rapporteert het

De webportal geeft een overzicht van de apparaten in een netwerk en grafiekjes van het elektriciteitsverbruik.

dit aan de facilitymanager. Je kunt nog verder gaan en het systeem zelf laten reageren door het licht automatisch buiten de kantooruren uit te zetten. Je stelt dan een weekprofiel in dat verlichting en andere toestellen automatisch in- en uitschakelt. ‘Uiteraard is hier in uitzonderingssituaties altijd manueel van af te wijken met de smartphone-app, bijvoorbeeld wanneer er na de kantooruren een receptie is’, stelt Verlinden gerust. Je kunt ook instellen dat je notificaties krijgt bij een onverwacht hoog verbruik, zodat je sneller kunt inspelen op mogelijke verspilling. Op dit moment moet je hiervoor zelf nog een drempelwaarde instellen, maar er zijn plannen om ook automatisch een afwijkende drempelwaarde te berekenen. ‘We willen dit jaar nog meer intelligentie in ons platform inbouwen, zodat het een zelflerend systeem wordt’, aldus Verlinden. Alle gegevens over het verbruik zijn bovendien te exporteren, zodat Fifthplays klanten er hun eigen geavanceerde analyses op kunnen loslaten. Voor wie niet over de benodigde expertise beschikt, heeft het Antwerpse bedrijf zelf ook een team van experts klaarstaan die analyses op maat kunnen uitvoeren.

Sensibiliserend ‘Bewustzijn bij de gebruiker over energie is een belangrijke factor die bepaalt hoeveel je in een bedrijf kunt besparen’, zegt Verlinden. ‘Werknemers van een bedrijf betalen zelf de rekening niet als ze energie verspillen op kantoor, dus zijn ze zich minder bewust van de kosten van het licht langer laten branden of de verwarming vergeten uit te zetten. Als ze echter weten dat hun meerverbruik wordt gerapporteerd en dat ze erop aangesproken kunnen worden, gaan ze er sneller op letten. Door het energieverbruik in onze webportal te visualiseren en

aan de facilitymanager te rapporteren, vergroten we het bewustzijn.’ Zelfs met iets eenvoudigs als verlichting valt er al heel wat te besparen. Verlinden: ‘In kantooromgevingen is verlichting goed voor zo’n dertig procent van het totaalverbruik en er wordt vaak helemaal niet naar omgekeken, waardoor lampen gewoon aan blijven ’s nachts. De verlichting in een kantoor kan al snel drieduizend watt verbruiken. Stel dat je deze enkel laat branden tijdens de kantooruren, dan kost je dit vijftienhonderd euro per jaar. Maar als je ze ook buiten de kantooruren aan zou laten, komt daar 2500 euro bij. Hier bewuster mee omgaan, is dus een quick win voor energiebesparing.’ Op dezelfde manier zorgt elke pc die buiten kantooruren blijft aanstaan volgens Verlinden voor te vermijden meerkosten van jaarlijks honderd euro. Het gaat echter over meer dan energiebesparing, benadrukt Verlinden. ‘Vandaag hebben bedrijven geen controle over hun energieverbruik. Het enige dat ze te zien krijgen, zijn de maandelijkse energiefacturen, maar ze hebben geen idee of die juist zijn en waar die kosten precies vandaan komen.’ Dankzij energiemonitoring kun je volgens Verlinden ook het verbruik in meerdere vestigingen vergelijken. ‘Als je twee quasi-identieke kantooromgevingen hebt met een significant verschillend verbruik, kun je met ons systeem wellicht detecteren waardoor dat precies komt.’ Ook voor de boekhoudafdeling kan energiemonitoring interessant zijn, denkt Verlinden. ‘Met ons systeem kunnen ze daar gedetailleerd het energieverbruik per afdeling bekijken en dit dan ook aan de juiste kostenposten toewijzen. Deze aanpak werkt heel sensibiliserend: als een afdeling intern wordt afgerekend op haar energie-

verbruik, zal ze wel meer moeite doen om dat verbruik te reduceren.’

Achterstand Fifthplays managing director Kris Van Daele is sinds maart 2010 voorzitter van Smart Grids Flanders. Dit initiatief van de Vlaamse werkgeversorganisatie Voka, de Vlaamse regering en vijftien kennis- en industriebedrijven beoogt het slimme elektriciteitsnetwerk van de toekomst te realiseren. Fifthplay is ook actief in een pilotproject bij 250 deelnemers van het onderzoeksplatform voor smart grids Linear. Dit is een samenwerkingsverband tussen onderzoeksinstellingen als de KU Leuven en Vito, de industrie en de Vlaamse overheid. Verlinden maakt zich sterk dat Fifthplay een rol kan spelen in de aansturing van smart grids. ‘De evolutie naar hernieuwbare energie zoals zonnepanelen en windmolens is al een aantal jaren aan de gang. Omdat die energie niet gemakkelijk is op te slaan, moet je die in principe gebruiken op het moment dat ze wordt opgewekt. Voor heel wat apparaten heb je echter vrijheidsgraden. Een afwasmachine moet bijvoorbeeld een keer klaar zijn, maar dat is meestal niet zo dringend, zodat je heel wat speling hebt. Onze gateway kan door communicatie met het smart grid voor de aansturing van deze apparaten zorgen.’ Het zal nog een hele tijd duren voor smart grids gemeengoed zijn, maar voor Fifthplay is het toch al interessant genoeg om er ervaring mee op te doen. ‘België heeft een achterstand op het gebied van smart metering en smart grids. We zijn nu al ervaring aan het opdoen in het buitenland en zodra smart grids in België doorbreken, zullen we er dan ook klaar voor zijn. Maar het hele onderwerp van smart grids en smart homes heeft voor ons een tijdshorizon van tien tot twintig jaar.’

2 | 55

200 m

Embedded software engineers ACE ingenieurs- & adviesbureau Contactpersoon: Theo Reijnen E-mail: [email protected] Tel: +31 040 2578 300

mm 4.6

gineer Hardware enginee Project manager gineer Systeem enginee Software engineer dded software engineer Business development e engineer Technology designer Elektronicae architect R&D engineer Senior mechanical el 1 apix :28 f= eg nica engineer Constructeur Senior electronics nical engineer Project planner Applications e designer Mechanical precision engineer ghtechindustrie Fijnmechanisch constructeur er Embedded test engineer Hardware enginee Technical support engineer Systeem enginee Test engineer Embedded software engineer ent manager Hardware engineer Technology -ontwerper Software architect R&D engineer ngineer Mechatronica engineer Constructeur rchitect Mechanical engineeranProject (hbo+)planner a b n e e r eer Software ek naa Mechanical trie?precision s Op zodesigner u d in h c e t tmanager hightechindustrie Fijnmechanisch h e in de higEmbedded reid uitgeb t dded test engineer test engineer e h n a d k Bekij Technical icht op engineer rzsupport Project manager e v o e r u t a l. vac Test engineer Software engineer anen.nEmbedded b h c e t h ig .h www Business development manager Hardware gy designer Elektronica-ontwerper Software eer Senior mechanical engineer Mechatronica teur Senior electronics architect Mechanical nner Applications engineer Software designer n engineer Accountmanager hightechindustrie nstructeur Embedded test engineer Hardware anager Technical support engineer Systeem engineer Test engineer Embedded software development manager Hardware engineer er Elektronica-ontwerper Software architect r mechanical engineer Mechatronica engineer or electronics architect Mechanical engineer Applications engineer Software designer n engineer Accountmanager hightechindustrie structeur Embedded test engineer Embedded dware enginee Project manager Technical teem enginee Software engineer Test engineer re engineer Business development manager Technology designer Elektronica-ontwerper R&D engineer Senior mechanical engineer Wilt u ook uw vacatures vermelden in de eer Constructeur Senior electronics architect Hightech Banen-vacatureladder? eer Project Applications engineer Bekijk deplanner mogelijkheden op de website of neem contact op met Kim Huijing via echanical precision engineer Accountmanager [email protected]. constructeur Embedded test neer Embedded test engineer

Technische software engineers ACE ingenieurs- & adviesbureau Contactpersoon: Theo Reijnen E-mail: [email protected] Tel: +31 040 2578 300

RF / Analog CMOS design engineers ItoM Contactpersoon: Harm van Rumpt E-mail: [email protected] Tel: +31 40 2480604

Technisch software developer Levitech Contactpersoon: Wil van Velzen E-mail: [email protected] Tel: +31 6 55803849

Software engineer PROMEXX Contactpersoon: Suzanne van Dijck E-mail: [email protected] Tel: +31 40 2676867

Sr. Software engineer / (sr.) software designer PROMEXX Contactpersoon: Suzanne van Dijck E-mail: [email protected] Tel: +31 40 2676867

www.hightechbanen.nl

LEGENDA S: Software E: Elektronica M: Mechatronica

Levitech

S: 1 E: 0 M: 0 Almere

Alten PTS

S: 2 E: 0 M: 0

GreenPeak

S: 1 E: 2 M: 0

Alten Mechatronics

IR Search

S: 0 E: 0 M: 1

S: 2 E: 3 M: 0

Apeldoorn

Hengelo

Utrecht 4DSP

S: 1 E: 1 M: 0

Use system engineering

S: 1 E: 2 M: 0

Alphen aan den Rijn

Haaksbergen

Eternal Sun

S: 1 E: 1 M: 0

IR Search

Delft Alten PTS

Alten Mechatronics

Alten DDA

S: 5 E: 0 M: 0

S: 0 E: 0 M: 1

S: 0 E: 1 M: 0

S: 0 E: 5 M: 0

‘s-Hertogenbosch

PROMEXX Technical Automation

S: 3 E: 0 M: 0 Son

Capelle aan den IJssel

GreenPeak

Alten PTS

Alten Mechatronics

S: 1 E: 2 M: 0

S: 3 E: 0 M: 0

S: 0 E: 0 M: 3

Eindhoven

Zele

Yacht IR Search Solaytec

S: 0 E: 0 M: 2

IR Search

S: 0 E: 2 M: 0 Oudenaarde

Altran

S: 0 E: 0 M: 3

Brussel

imec

S: 0 E: 35 M: 0 Leuven

Eindhoven

IAI industrial systems

Texas Instruments

S: 1 E: 0 M: 1

S: 0 E: 1 M: 0

Veldhoven

Eindhoven Verum Software Technologies Tools for building mathematically verified software

S: 3 E: 0 M: 0 Waalre

S: 4 E: 4 M: 2

Eindhoven

S: 10 E: 25 M: 10

Eindhoven

Topwerkgevers energie

Vacatureoverzicht Energie

Achtergrond Printindustrie

Océ bespaart energie met variabele transmissie De Varioprint DP-lijn is de eerste productserie die Océ in samenwerking met Canon fabriceert. Het toevoersysteem en de afdruk-engine komen uit Venlo, terwijl de scan- en nabewerkingsoplossingen van Japanse makelij zijn. Océ heeft nadrukkelijk ingezet op een ‘groene’ machine: energiebeparing was een belangrijk uitgangspunt bij de ontwikkeling. Joost Backus

D

e afgelopen jaar geïntroduceerde Varioprint DP-machines van Océ onderscheiden zich onder meer door nieuwe afdruktechnologie. Het hart hiervan is een actieve printdrum. Dwars over deze rol lopen groeven die afzonderlijk in en uit zijn te schakelen om het plaatje in de lengte op papier te krijgen. Voor de breedterichting kan een speciaal ontworpen FPGA-circuit delen van een groef hoogfrequent aan- en uitzetten. Waar er spanning staat op de drum, blijft de toner plakken; als er geen spanning is, volstaat de aantrekkingskracht van een magnetisch mes om de overtollige toner van de rol af te strijken en te recyclen naar de tonervoorraad. Na dit mes wordt het beeld overgebracht op een plakkerige rubberen band waarop de tonerdeeltjes vasthechten in druppelvorm. Ten slotte wordt het druppeltjespatroon onder druk op papier gezet. Dit (gepatenteerde) Directpress-principe (DP) is een van de innovaties die het energieverbruik van de Varioprint DP-systemen drukt. Bij een traditionele passieve rol wordt er geprint onder hoogspanning en bakken de tonerdeeltjes vast bij temperaturen die voor een goede hechting kunnen oplopen tot wel 190 graden Celsius. De combinatie van de actieve drum en de beeldoverdracht

58 |

2

onder druk zorgt ervoor dat de nieuwe lijn voldoende heeft aan tachtig tot negentig graden om de toner te laten hechten en zodoende minder energie consumeert. Een tweede besparing bereikt Océ door de ingaande papierstroom voor te verwarmen met behulp van de warme vellen die de printer bedrukt verlaten. Het uitgaande papier strijkt langs een blikje dat bedekt is met een folie van grafietcomposiet en geeft zijn warmte daaraan af. Deze warmte wordt vervolgens overgedragen aan de onbedrukte vellen, die langs de andere kant van het blikje bewegen. Dit HeatXChange-systeem reduceert het stroomverbruik tot dertig procent. Volgens Océ heeft de nieuwe Varioprintserie zelfs de laagste typische energieconsumptie van alle printers in haar soort.

Gewoon stopcontact Slag drie in de energiebesparing behaalt Océ via de Energylogic-technologie, die zorgt voor een optimale variabele besturing van de machine. Waar concurrerende producten na het aanzetten eerst een tijdje moeten opwarmen, gaan de Varioprint DP’s direct aan de slag op een lagere snelheid. Doordat het papier langer in contact staat met het ‘plakband’, is er niet zo’n hoge temperatuur

nodig om de toner toch goed te laten hechten. Als de systemen op temperatuur zijn, geven ze vol gas. Dan liggen ze al zo’n tweehonderd printjes voor op de concurrentie, claimen de Venlonaren. De vierde slag wordt behaald in de verwerking van verschillende media. Een dikker stuk papier kost meer tijd om te verwarmen dan een dun A4’tje. Conventionele systemen gaan hiermee om door de tonerbakoven op te stoken tot een hogere temperatuur, zodat ook de dikke vellen warm genoeg worden, en vervolgens weer te koelen, zodat gewoon papier niet te warm wordt. Het Energylogic-systeem lost het op door de dikke vellen wat langzamer door te voeren en daarmee meer tijd te geven om op te warmen. Een soort continue variabele papiertransmissie dus, om alle soorten papier te allen tijde direct te kunnen verwerken bij een vrij constant energieverbruik. De Varioprint DP-machines zijn geen kleintjes. Ze vullen een redelijk flinke kantoorruimte behoorlijk. Afhankelijk van het model zijn ze goed voor 97 tot 138 A4-vellen per minuut. Mede dankzij de energiebesparende innovaties doen ze dat op een gewoon stopcontact van 220 V, met een beperkte 1500 tot 2200 watt.

Opinie De bril van Joost

Kwekkend koel silicium

J

Joost Backus beziet de hightech door een creatieve bril.

aren geleden was ik eens in Brussel. Ik maakte een avondwandelingetje toen ik plots oog in oog stond met een enorm bankgebouw dat helemaal gehuld was in een blauwige gloed van beeldschermen. Geen idee waarom die allemaal aan waren; vanaf de straat was er in ieder geval niemand te zien. Ik vond het wel een mooi gezicht, al dat blauw, maar groen is anders. De inmiddels alomtegenwoordige elektronica klokt ieder jaar een groter deel van de elektriciteit naar binnen. Veel appliances staan zelfs ‘24 op 365’ energie te slurpen, de bakbeesten in onze serverruimtes voorop. In Duitsland schatten ze dat de CO2uitstoot door ICT net zo groot is als die van het luchtverkeer daar. Dat is geen peanuts. In Nederland zal het niet veel anders zijn. De Duitsers zitten behoorlijk in hun maag met hun energieproblematiek. In hun wetenschappelijke topprogramma’s is het dan ook een belangrijk thema. Een van deze Spitzencluster is Cool Silicon, een initiatief dat het energieverbruik wil verlagen door nieuwe wegen in te slaan op hardwaregebied. De focus ligt hierbij onder meer op telecomapparatuur. Met dank aan de smartphones en tablets is mobiele technologie bijna ongemerkt uitgegroeid tot een grootverbruiker van data én energie. Door ontwikkelingen als LTE, mobiel internet op bijna ADSL-snelheid, zal dit alleen nog maar meer worden. De basisstations moeten steeds meer ‘cliënten’ steeds sneller bedienen, waardoor ze steeds complexer worden en steeds meer energie vreten. Het idee van Cool Silicon is om de vele processoren die deze telecomservers rijk zijn niet parallel met elkaar te laten communiceren, maar serieel. Parallelle kanalen brengen tijdsafhankelijkheden met zich mee en vergen synchronisatie, en dat kost veel meer energie. Serieel maakt het bovendien mogelijk om alles te integreren op een lekker klein stukje silicium. De Cool Silicon-club is er zo in geslaagd om een systeem te bouwen dat zeventig procent minder energie verbruikt dan conventionele basisstationhardware. Zo’n besparing in een processor lijkt triviaal, maar zorgt voor een kettingreactie in de hele keten. Een zuinigere CPU betekent dat er mogelijk geen geforceerde koeling meer

nodig is en dus geen ventilator. Daarnaast kan de voeding kleiner. Dit alles leidt weer tot minder warmteafgifte en een minder snelle veroudering. Minder elektronica vergt ook minder grondstoffen, zodat er minder energie gaat zitten in de productie, het transport en de verwerking aan het eind van de levensduur. Daarbij is er minder afval. Met de toenemende hoeveelheid data die basisstations te verstouwen krijgen, wordt hun energieverbruik steeds belangrijker. Waar komen al die stromen eigenlijk vandaan? Heel veel bandbreedte gaat op aan

In 2010 consumeerde Google 2.259.998 MWh aan elektriciteit Facebook, Ping, Twitter en andere sociale media. De populariteit van dit ‘digikwekken’ groeit nog steeds, exponentieel zelfs. Urgent is het meeste nauwelijks te noemen: dat het leuk was bij tante Sjaan of dat het deeg niet wil rijzen, met bijbehorende foto van het resulterende taartscharminkel, is informatie van weinig importantie. Deze koetjes en kalfjes kosten echter wel energie. Volgens een schatting verbruiken een miljard tweets per week meer dan 2500 MWh. In 2010 consumeerde alleen Google al 2.259.998 MWh aan elektriciteit. Dat wordt nog wat als India, China en andere landen hun digitale kwekken vol gaan opentrekken. Tuurlijk ga ik zelf ook wel eens te rade bij de ‘kwekkofonische cloud’ en kwek ik zelf ook wel eens wat, al was het alleen maar omdat anderen anders denken dat je dood bent. Deze behoeftes komen tegemoet aan een fundamentele drang (of dwang?) tot interactie, bijvoorbeeld om je identiteit of status te bepalen – vele zachte waarden waar de harde teller in de elektriciteitskast weinig vat op zal krijgen. Daarom zullen innovatie en onderzoek de oplossing moeten bieden om te komen tot een wat ‘koeler silicium’. Wilt u mij volgen op Twitter? Dat kan, op boosjackus. Ik zal u echt niet overladen met tweets.

2 | 59

Agenda Trainingen Design tools for high-frequency and high-speed digital design 7 maart, Gent 8 maart, Leuven 9 maart, Eindhoven 12 maart, Nijmegen 13 maart, Hengelo 14 maart, Delft www.agilent.nl

7 - 9 mei, Eindhoven

Lateral thinking

Cooling of electronics 9 - 11 mei, Eindhoven

Networking

11 mei, Eindhoven

Introduction to SystemC for verification

Nanometer CMos ICs

Labview FPGA

Cadence Virtuoso AMS Designer 20 maart, Leuven www.imec.be

12 - 14 maart, Borne

Parallelization hands-on 21 en 22 maart, Borne

Systemverilog for verification

Systemverilog for verification

5 - 8 maart, Almelo

28 - 30 maart, Borne

Universal Verification Methodology 2 - 5 april, Borne www.dizain-sync.com

DXDesigner for Expedition PCB flow (V2007) 12 - 14 maart, Almelo

CES for Expedition PCB (V2007) 19 en 20 maart, Almelo

Smart materials in robotics and microtechnology

VHDL introduction

5 - 7 maart, Woerden 16 - 18 april, Zaventem 23 - 25 april, Woerden 21 - 23 mei, Woerden 7 en 8 maart, Zaventem 15 en 16 maart, Woerden

Labview core 2

8 en 9 maart, Woerden 19 en 20 april, Zaventem 26 en 27 april, Woerden 24 en 25 mei, Woerden

Labview Daq and signal conditioning 3 en 4 april, Woerden

Teststand I – test development 11 - 13 april, Woerden www.ni.com/netherlands

Analog Devices Blackfin 7 maart, Breda www.silica.com

29 maart - 2 april, Almelo

12 en 13 maart, Lausanne, Zwitserland

DXDesigner for Pads

Reliability and test

2 - 4 april, Almelo

26 en 27 maart, Zürich, Zwitserland

Expedition PCB introduction (V2007)

Wafer bonding

29 en 30 maart, Oxford, Groot-Brittannië

Non-silicon materials for microsystem technologies

16 - 19 april, Almelo

I/O Designer

23 en 24 april, Almelo

16 april, Karlsruhe, Duitsland

17 en 18 april, Karlsruhe, Duitsland

Electron microscopy

11 mei, Neuchâtel, Zwitserland

20 en 21 februari, Markelo 19 en 20 maart, Markelo

Hyperlynx Advanced high-speed PCB analysis

27 februari 2012, Markelo

21 en 22 mei, Barcelona, Spanje

Electromagnetic compatibility of integrated circuits 1 juni, Neuchâtel, Zwitserland

RF Mems and Nems

19 juni, Lausanne, Zwitserland

Microsystems in biomedical engineering and medical products 25 en 26 juni, Neuchâtel, Zwitserland www.fsrm.ch

Leren communiceren in een technische werkomgeving

14 - 16 mei, Almelo www.innofour.com

Spice simulation with Altium Designer

Windows Embedded Standard 7 13 maart, Vilvoorde 15 maart, Delft www.koningenhartman.nl

Matlab for data processing and visualization 6 maart, Eindhoven

Mechatronics system design – part 2 5 - 9 maart, Eindhoven

UHV1 – Introduction in ultra high and ultra clean vacuum Start 12 maart, Eindhoven

Design of analog electronics – analog IC design

Matlab programming techniques 7 maart, Eindhoven

Matlab for building graphical user interfaces 8 maart, Eindhoven

Matlab fundamentals 13 - 15 maart, Mechelen 3 - 5 april, Eindhoven

Signal processing with Matlab

Start 19 maart, Eindhoven

System architect(ing)

20 en 21 maart, Eindhoven

IC physics devices and processing

Matlab and Simulink for control design acceleration

Experimental techniques in mechatronics

Simulink for system and algorithm modeling

26 - 30 maart, Eindhoven

Start 29 maart, Eindhoven 3 - 5 april, Eindhoven

22 en 23 maart, Eindhoven 11 en 12 april, Eindhoven www.mathworks.nl

Electromagnetic compatibility – design techniques 16 - 20 april, Eindhoven

UHV2 – Design for ultra high and ultra clean vacuum Start 16 april, Eindhoven

Labview: introduction in language and programming 1 18 - 20 april, Eindhoven

Requirements game 30 maart, Leusden

Requirements engineering 18 april, Leuven 9 mei, Amersfoort

Object-oriented analysis & design using UML 2 9 - 11, 24 en 25 mei, Eindhoven

Design of analog electronics – embedded analog 2

Introduction to Scrum

Start 24 april, Eindhoven

25 mei, Amersfoort

7 en 8 mei, Eindhoven

29 mei - 1 juni, Eindhoven 11, 12, 21 en 22 juni, Eindhoven www.mithuntraining.com

Design patterns

Six thinking hats

Nanometer CMos ICs basics

2

Altium Nanoboard

7 - 9 mei, Almelo

Expedition PCB advanced (V2007)

Labs-on-chip technologies

Training Six thinking hats Genoeg van eindeloos vergaderen met veel te weinig resultaten? Dan is de training ‘Six thinking hats’ echt iets voor u. Deelnemers leren hun denken te structureren via zes verschillende ‘thinking modes’ en dit in hun dagelijkse leven toe te passen om productiever te zijn op een simpele en effectieve manier. De six thinking hats kunnen individueel worden gebruikt, maar het grootste resultaat kan worden behaald wanneer de methode tijdens vergaderingen en discussies wordt ingezet. De achterliggende principes worden met behulp van cases uitgelegd, besproken en geoefend. De training is bedoeld voor mensen die (nog) meer structuur willen aanbrengen in hun denken en belangrijke onderwerpen in synergie met anderen willen bediscussiëren. Dit is met name essentieel bij veranderingen en vernieuwingen.

Altium Designer

Hyperlynx Analog

25 en 26 april, Almelo

Polymer microfabrication

60 |

5 en 6 maart, Zaventem 13 en 14 maart, Woerden

Labview core 1

12 - 16 maart, Leuven 5 - 7 maart, Borne

Labview Real-Time 1

Design principles basics Start 23 mei, Eindhoven www.hightechinstitute.nl

Introduction to SystemC for modeling

7 en 8 mei 2012 | Eindhoven

9 en 10 mei, Eindhoven

15 en 16 maart, Markelo 29 en 30 maart, Markelo

Duur: 2 dagen Kosten: 1250 euro Docent: Mary Lou Leistikow www.hightechinstitute.nl

22 maart, Markelo www.transfer.nl

How to set the human scene for innovation 12 maart, Kruibeke www.verhaert.com

Wilt u ook een vermelding in de cursus- of eventagenda? Stuur de gegevens dan naar [email protected]. Opname is gratis, mits uw evenement aansluit bij onze doelgroep. Meer informatie over een aankondiging, advertentie of logo plaatsen in de agenda? Informeer dan naar de mogelijkheden via de afdeling sales ([email protected]).

Agenda Events MAART Usetec

5 - 7 maart, Keulen, Duitsland www.usetec.com

Voorlichtingsbijeenkomst WBSO 13 maart, Zwolle 20 maart, Enschede 27 maart, Utrecht www.agentschapnl.nl

Munich Satellite Navigation Summit 2012

13 – 15 maart, München, Duitsland www.munich-satellite-navigation-summit.org

Stocexpo

13 - 15 maart, Rotterdam www.easyfairs.com

Esef 2012

13 - 16 maart, Utrecht www.esef.nl

Techni-show

13 - 16 maart, Utrecht www.technishow.nl

Kick-off Media Innovatie Centrum 14 maart, Brussel events.ibbt.be

Wats up

21 maart, Drammen, Noorwegen www.virinco.com

Smart systems integration

21 en 22 maart, Zürich, Zwitserland www.mesago.de

Domotica en energiemanagement 5 april, Eindhoven www.smart-homes.nl

23 - 27 april, Hannover, Duitsland www.hannovermesse.de

MEI Drupa

3 - 16 mei, Düsseldorf, Duitsland www.drupa.de

M

MODEL-DRIVEN DEVELOPMENT DAY

Model-Driven Development Day 2012 9 mei, ’s-Hertogenbosch Info: [email protected] www.hightech-events.nl/mdday

Automation & Engineering 9 en 10 mei, Brussel www.easyfairs.com

Sensor + Test 2012

22 - 24 mei, Neurenberg, Duitsland www.sensor-test.de

SPS/IPC/Drives Italia

22 - 24 mei, Parma, Italië www.sps-italia.net 23 en 24 mei, Rosmalen www.easyfairs.com

Making testing matter

JUNI

27 maart, Eindhoven www.nspyre.nl

Marc Evers (KMWE) ‘We moeten de ballen hebben om de PLM-schakelaar om te zetten’ Brainport Industries, AAE, Frencken, KMWE, NTS en Wijdeven namen vorig jaar het initiatief om samen op te trekken in product lifecycle management (PLM). Reden: de toeleveranciers willen voorkomen dat ze voor elke opdrachtgever een andere PLM-koppeling moeten implementeren. Door te standaardiseren en te automatiseren, verwachten de inmiddels zeventien bedrijven een vijfde op kosten te kunnen besparen. Dat moet de regio aantrekkelijker maken voor bestaande en potentiële internationale klanten. Op Hightech Mechatronica legt Marc Evers van penvoerder KMWE uit hoe gemeenschappelijke standaarden en het beheersen van logistieke en technische data het verschil kunnen maken. Evers: ‘PLM stelt ons in staat om met dezelfde mensen over drie jaar de dubbele hoeveelheid werk te verzetten.’

Foodtech

Technische handelsdagen 21 en 22 maart, Goes www.eventservicescenter.nl

29 maart 2012 | Veldhoven

Hannover Messe 2012

Vision & Robotics

13 juni 2012 | ’s-Hertogenbosch

Transport & Logistics

Bits&Chips Hardware Conference

28 en 29 maart, Rotterdam www.easyfairs.com

13 juni, ’s-Hertogenbosch Info: [email protected] www.hardwareconference.nl

Code Generation 2012

Industrial technologies 2012

Bits&Chips Led Conference

Fotonica-evenement

5 en 6 juni, Veldhoven www.vision-robotics.nl

27 en 28 maart, Nieuwegein www.fotonica-evenement.nl

Intertraffic

27 - 30 maart, Amsterdam www.intertraffic.com

28 - 30 maart, Cambridge, Groot-Brittannië www.codegeneration.net

19 - 21 juni, Aarhus, Denemarken www.industrialtechnologies2012.eu

SEPTEMBER Hightech Mechatronica 2012 29 maart, Veldhoven Info: [email protected] www.hightechmechatronica.nl

Misra compliance & coding standards 29 maart, Veldhoven www.programmingresearch.nl

APRIL

Techwatch organiseert op 13 juni 2012 een conferentie over systeemdesign met leds. In twee lezingensessies krijgt u een overzicht van de uitdagingen van systeemontwerp voor slimme verlichting en hoort u de laatste trends op dit gebied. De materie wordt geïllustreerd met verschillende cases.

Het Instrument

25 - 28 september, Amsterdam www.hetinstrument.nl

OKTOBER European Microwave Week

28 oktober – 2 november, Amsterdam www.eumweek.com

De Bits&Chips Led Conference is onderdeel van de Bits&Chips Hardware Conference. Vanaf nu is het mogelijk u aan te melden als standhouder of sponsor.

Empack 2012

4 en 5 april, ’s-Hertogenbosch www.easyfairs.com

Kijk voor meer informatie, pakketten en deelnameprijzen op www.hightech-events.nl/led

2 | 61

THE HIGH TECH INSTITUTE

LEADERSHIP IN TECHNOLOGY AND INNOVATION

Elektronica

Design of analog electronics - analog IC design (DAE-IC) start 19 maart 2012 (11 dagen)

IC physics devices and processing (IC-PDP) start 29 maart 2012 (12 dagen)

Electromagnetic compatibility - design techniques (EMC-DT) 16 - 20 april 2012 (5 dagen)

Design of analog electronics - embedded analog 2 (DAE-AE2) start 24 april 2012 (5 dagen)

Nanometer CMOS ICs basics (CMOS-Basic)

outlined:

7 - 9 mei 2012 (3 dagen)

Cooling of electronics (CoE) 9 - 11 mei 2012 (3 dagen)

Microelectromechanical systems (MEMS) 30 mei - 1 juni 2012 (3 dagen)

Design of analog electronics - embedded analog 1 (DAE-AE1) start 10 september 2012 (7 dagen)

Discrete-time signal processing (DTSP) start 10 september 2012 (17 avondsessies)

Signal integrity - workshop (SI-WS) start 11 september 2012 (3 halve dagen)

Bits on chips - an introduction (Boc) 24 september 2012 (1 dag)

Mechatronica

Introduction in ultra high and ultra clean vacuum (UHV1) start 12 maart 2012 (4 dagen)

Experimental techniques in mechatronics (ETM) 3 - 5 april 2012 (3 dagen)

Design for ultra high and ultra clean vacuum (UHV2) start 16 april 2012 (3,5 dagen)

Design principles basics (DPB) start 23 mei 2012 (5 dagen)

Motion control tuning (MCT) start 30 mei 2012 (6 dagen)

Mechatronics system design - part 1 (Metron1) 11 - 15 juni 2012 (5 dagen)

Summer school Opto-mechatronics (SSOM) 25 - 29 juni 2012 (5 dagen)

Machine vision for mechatronic systems (MVMS) 27 en 28 september 2012 (2 dagen)

Optica

Modern optics for optical designers (CMOP) start 2 maart 2012 (28 ochtendsessies)

Applied optics (AP-OPT)

start 30 oktober 2012 (15 ochtendsessies)

Software

Design of real-time software - workshop (DRTS/WS) najaar 2012 (5 dagen)

Object-oriented analysis and design - fast track (OOAD) najaar 2012 (6 dagen)

Systeem Tools

System architect(ing) (Sysarch) 26 - 30 maart 2012 (5 dagen)

Labview: introduction in language and programming 1 (Labview) 18 - 20 april 2012 (3 dagen)

Programming in Labview 2 (Labprog) 31 mei en 1 juni 2012 (2 dagen)

Developing a large Labview application (Labproject) 29 - 31 oktober 2012 (3 dagen)

Skills

Six thinking hats (6-Hats) 7 en 8 mei 2012 (2 dagen)

Lateral thinking (LATH)

9 en 10 mei 2012 (2 dagen)

Networking (NETW) 29 juni 2012 (1 dag)

Logo HTI specs: Font: Calibri

Alle trainingen worden gehouden in Eindhoven of omgeving.

Skills

6-Hats

Six thinking hats Genoeg van eindeloos vergaderen met veel te weinig resultaten? Dan is de training ‘Six thinking hats’ echt iets voor u. Deelnemers leren hun denken te structureren via zes verschillende ‘thinking modes’ en dit in hun dagelijkse leven toe te passen om productiever te zijn op een simpele en effectieve manier. De six thinking hats kunnen individueel worden gebruikt, maar het grootste resultaat kan worden behaald wanneer de methode tijdens vergaderingen en discussies wordt ingezet. De achterliggende principes worden met behulp van cases uitgelegd, besproken en geoefend. De training is bedoeld voor mensen die (nog) meer structuur willen aanbrengen in hun denken en belangrijke onderwerpen in synergie met anderen willen bediscussiëren. Dit is met name essentieel bij veranderingen en vernieuwingen. Duur: Kosten: Datum: Locatie:

2 dagen 1250 euro 7 en 8 mei 2012 Eindhoven

Elektronica

CMOS-Basic

Nanometer CMOS ICs basics In deze driedaagse tutorial wordt de ontwikkeling van nanometer CMos-IC’s behandeld. De training is met name bedoeld voor ingenieurs die werkzaam zijn in elektronische productontwikkeling en -engineering en regelmatig IC-specificaties moeten opstellen en lezen, samples moeten testen, technische details moeten bespreken met leveranciers en klanten. Duur: Kosten: Datum: Locatie:

3 dagen 1200 euro 7 - 9 mei 2012 Eindhoven

Mechatronica

DPB

Design principles basics Hoe kun je een product of productiemiddel kundig ontwerpen? Deze inleidende training is gericht op ontwerpers en designers die actief zijn in machinebouw en precisie-engineering. Na de cursus zijn deelnemers bekend met basisontwerpprincipes, de valkuilen en klassieke ontwerpfouten, en hoe deze voorkomen kunnen worden. Duur: Kosten: Datum: Locatie:

5 dagen 2495 euro start 23 mei 2012 Eindhoven

original:

www.hightechinstitute.nl

THE HIGH TECH INSTITUTE

LEADERSHIP IN TECHNOLOGY AND INNOVATION

Wegwijzer Bedrijven in de hightech CHI PON T WERP

D I E NS T VE R LE N IN G Alten PTS Linie 544 7325 DZ Apeldoorn Tel +31 55 3601880

SoC and FPGA Design Crypto and Security IP Video IP DO-254 IP

Rivium 1e straat 85 2909 LE Capelle aan den IJssel Tel +31 10 4637700 Barco Silex Rue du Bosquet 7 1348 Louvain-la-Neuve Tel +32 10 454904 [email protected] www.barco-silex.com

[email protected] www.alten.nl

HIGH TECH SOLUTIONS Linie 506 7325 DZ Apeldoorn Tel +31 55 3606135 [email protected] www.hightech.nl

CIMSOLUTIONS B.V. Havenweg 24 4131 NM Vianen Tel +31 347 368100 Fax +31 347 373777 [email protected] www.cimsolutions.nl

HUMIQ B.V. Science Park Eindhoven 5006 5692 EA Son Postbus 6420 5600 HK Eindhoven Tel +31 40 2669100 Fax +31 40 2669101 [email protected] www.humiq.nl

Beukenlaan 44 5651 CD Eindhoven Tel +31 40 2563080

VIANEN BEST DEVENTER ROTTERDAM AMSTERDAM GRONINGEN DHAKA

Profit Consulting Apeldoorn Profit Software Improvement Tweelingenlaan 4, Apeldoorn Tel +31 55 5762822 Profit Consulting Eindhoven High Tech Campus 69, Eindhoven Tel +31 40 8009955 ENTER Mbedded BV Science Park 5001 5692 EB Son Tel +31 40 2141020 [email protected] www.enter-mbedded.nl

Profit Consulting Amsterdam Science Park Amsterdam 400, Amsterdam Tel +31 20 8884128 [email protected]

Regio Midden Herculesplein 24, Utrecht Tel +31 88 8275000 Regio Zuid Dillenburgstraat 25-3, Eindhoven Tel +31 88 8275100 ESPRIT ICT Group Bastion 1-5 5491 AN Sint-Oedenrode Tel +31 413 271412 [email protected] www.esprit-it.nl

Nspyre Postbus 85066 3508 AB Utrecht Tel +31 88 8275000 Fax +31 88 8275099 [email protected] www.nspyre.nl

Regio West Poortweg 10, Delft Tel +31 88 8275200 Regio Noord Zuiderzeelaan 21, Zwolle Kapteynlaan 17, Leek Tel +31 88 8275300 TASS B.V. Larixplein 6 5616 VB Eindhoven Tel +31 40 2503200 Fax +31 40 2503201 [email protected] www.tass.nl

Fourtress BV Meerenakkerplein 20 5652 BJ Eindhoven Tel +31 40 2661080 Fax +31 40 2661081 [email protected] www.fourtress.nl

64 |

2

TASS Belgium N.V. Gaston Geenslaan 9 3001 Leuven Tel +32 16 241680 Fax +32 16 241689 [email protected] www.tass.be

D I S T RIBUT IE

DI ENS T V ERLEN I N G

TOPIC Embedded Systems Eindhovenseweg 32c 5683 KH Best Tel +31 499 336979 Fax +31 499 336970 [email protected] www.topic.nl

TOOLS

RS Components Bingerweg 19 2031 AZ Haarlem www.rsonline.nl www.rsonline.be

The MathWorks BV Dr. Holtroplaan 5b 5652 XR Eindhoven Tel +31 40 2156700 Fax +31 40 2156710 [email protected] www.mathworks.nl

P ROJE C T BUR E A U

Specialist in electronic & FPGA design Adeas Luchthavenweg 81.039 5657 EA Eindhoven Tel +31 40 2350060 Fax +31 40 2350666 www.adeas.nl

National Instruments Pompmolenlaan 10 3447 GK Woerden Tel +31 348 433466 Fax +31 348 430673 [email protected] www.ni.com/netherlands

Sioux Embedded Systems B.V. Esp 405 5633 AJ Eindhoven Tel +31 40 2677100 Fax +31 40 2677101 [email protected] www.sioux.eu

Technolution B.V. Zuidelijk Halfrond 1 P.O. Box 2013 2800 BD Gouda Tel +31 182 594000 [email protected] www.technolution.eu

TMC Group Regio Zuid Flight Forum 107 5657 DC Eindhoven Tel +31 40 2392260 Regio Midden/West Herculesplein 44 3584 AA Utrecht Tel +31 30 8200518 [email protected] www.tmc.nl

2 | 65

29 maart 2012 NH Conference Centre Koningshof Veldhoven

Conferentie en beurs voor geavanceerde machinebouw Op 29 maart 2012 organiseert Techwatch voor de zesde maal de beurs en conferentie Hightech Mechatronica in het NH Conference Centre Koningshof te Veldhoven. Dit event is gericht op technici, ontwikkelaars, technisch managers en beslissers in de mechatronica en geavanceerde machinebouw. Hightech Mechatronica is een must voor iedereen die up-to-date wil blijven in hightechmarkten. Het conferentieprogramma is weer zeer aantrekkelijk met zowel diepgaande technische lezingen als presentaties over hightechbusiness. Dit jaar ligt de nadruk op zes hoofdthema’s: • product lifecycle management; • Ethercat; • reluctantie-actuatie; • robotica; • precisietechnolgie; • machinebouw.

Sponsors

Inschrijvingen geopend

Standhouders AAE Alten Mechatronics Angst+Pfister ASML Beckhoff.nl Brabantse Ontwikkelings Maatschappij Ceratec Technical Ceramics Controllab Products DEMCON advanced mechatronics Direct People European Personnel EPLAN Software & Service ERIKS Aandrijftechniek Festo Flanders’ Mechatronics Technology Centre FMI Precision Framo Morat Greentech Engineering HEIDENHAIN NEDERLAND The High Tech Institute Hittech Group HIWIN IBS Precision Engineering Imotec Irmato Industrial Solutions KMWE Precisie Eindhoven LMS International Masévon Technology maxon motor benelux

MI-Partners National Instruments Newport Spectra-Physics Nijdra Special Products NTS-Group Philips Innovation Services PM-Bearings Reden Schaeffler Nederland Sentech Sensor Technology SICK SigmaControl Simulation Research SKF Syel Europe TDK-Lambda Technobis Group Tecnotion Telerex TMC Mechatronics TRIUS Polytechniek Unit040 High Tech Visualisation VarioDrive Aandrijf- en Besturingstechniek Wijdeven Yacht Yokogawa Europe Zilvertron

www.hightechmechatronica.nl

Vanaf nu is het mogelijk om u in te schrijven voor Hightech Mechatronica 2012. Vooraf registreren is verplicht en is mogelijk tot en met 27 maart. U kunt zich aanmelden via www.hightechmechatronica.nl/bezoekers. Entree voor bezoekers is gratis bij voorinschrijving.

Hightech Mechatronica is bij uitstek geschikt om:

• kennis te nemen van de nieuwste technologie; • kennis te maken met gespecialiseerde toeleveranciers; • marktkansen te ontdekken; • uw bedrijf te positioneren; • interessante contacten op te doen; • in een kort tijdsbestek de markttrends in beeld te krijgen; • banden aan te halen met bestaande relaties.

Volgende keer Colofon Bits&Chips is een onafhankelijk nieuwsmagazine voor mensen die werken aan slimme producten en machines. Bits&Chips is een publicatie van Techwatch bv in Nijmegen.

Snelliusstraat 6 – 6533 NV Nijmegen tel +31 24 3503532 – fax +31 24 3503533 [email protected] – www.techwatch.nl Redactie Nieke Roos – hoofdredacteur tel +31 24 3503534 – [email protected] Alexander Pil – chef redactie tel +31 24 3504580 – [email protected] René Raaijmakers – redacteur tel +31 24 3503065 – [email protected] Pieter Edelman – redacteur tel +31 24 3503534 – [email protected] Paul van Gerven – redacteur tel +31 24 3504580 – [email protected] Joost Backus – redacteur tel +31 24 3503065 – [email protected] Vormgeving Justin López – vormgever tel +31 24 3505028 – [email protected] Marketing en events Daniëlle Jacobs – marketingmanager tel +31 24 3505195 – [email protected] Kim Huijng – salesmanager tel +31 24 3505544 – [email protected] Marjolein Vissers – marketing- en eventmedewerker tel +31 24 3505544 – [email protected] Ellen Lely – coördinator trainingen tel +31 24 3505195 – [email protected] Adviseur Maarten Verboom Medewerkers Julie Frijstein, Sofie van Koningsbruggen, Pieter de Kraker, Sjoerd van den Langenberg, Bart van Mierlo, Leanne Robbertsen, Kitty Stam Columnisten en externe auteurs Sander Bogers, Ronald Hubers, Angelo Hulshout, Mathilde van Hulzen, René Maas, Bram Nauta, Marcel Pelgrom, Wladimir Punt, Nick Ray, Anton van Rossum, Bram Semeijn, Maarten Struys, Hans Thelosen, Jan Kees van der Veen, Koen Vervloesem, Hans van Vliet Uitgever René Raaijmakers tel +31 24 3503065 – [email protected] ISSN 1879-6443 Verantwoordelijk uitgever voor België René Raaijmakers Biesheuvelstraat 1 2370 Arendonk, België Drukkerij Senefelder Misset, Doetinchem Abonneren Abonnement op privéadres: 81 euro Bedrijfsabonnement: 140 euro Internationaal abonnement: 210 euro Studentenabonnement: gratis Prijzen op jaarbasis en inclusief btw. Abonnementen lopen van januari tot en met december. Opzeggen tot uiterlijk één maand voor het verstrijken van de abonnementsperiode. Studenten en professionals die werken aan slimme producten en machines (zoals elektronica- en softwareontwerpers, systeemarchitecten, chipdesigners en technisch managers) kunnen Bits&Chips gratis thuis ontvangen. Vul het aanvraagformulier in op www.bits-chips.nl. Deze gratis abonnementen zijn beperkt tot België en Nederland. Losse nummers op aanvraag: 10 euro. Klachten over bezorging Heeft u Bits&Chips niet of te laat ontvangen of heeft u andere opmerkingen over de bezorging? Laat het ons weten. Stuur een e-mail naar [email protected]. Adverteren Advertentietarieven staan vermeld op onze website (www.bits-chips.nl). Wanneer u op de hoogte gehouden wilt worden van komende thema’s en specials of voor het reserveren van advertenties, neem dan contact op met de afdeling sales, tel +31 24 3505544 – [email protected]. Verschijningsdata 2 maart, 30 maart, 27 april, 25 mei, 29 juni, 14 september, 19 oktober, 9 november, 14 december Copyright Alle rechten voorbehouden. (c) 2012 Techwatch bv. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande toestemming van de uitgever. Disclaimer Uitgever en redactie betrachten uiterste zorgvuldigheid bij het maken, samenstellen en verspreiden van de informatie in Bits&Chips, maar kunnen op geen enkele wijze instaan voor de juistheid of volledigheid van de informatie. Uitgever en redactie aanvaarden geen aansprakelijkheid voor schade die zou kunnen ontstaan als gevolg van de publicatie van informatie in Bits&Chips. Columnisten en externe medewerkers schrijven op persoonlijke titel. Reacties van lezers vallen buiten de verantwoordelijkheid van uitgever en redactie. Uitgever en redactie aanvaarden geen aansprakelijkheid met betrekking tot de inhoud en ondertekening van reacties van lezers. De redactie behoudt zich het recht voor reacties niet of gedeeltelijk te plaatsen of te bewerken. Fotografie Productfoto’s zijn van fabrikanten, overige foto’s zijn van Techwatch bv (c), tenzij anders vermeld.

Nummer 3 | 30 maart 2012 | Slimme mobiliteit

De laatste ontwikkelingen op het gebied van intelligent verkeer en vervoer: de nieuwe (elektrische) auto, de infrastructuur van morgen en de communicatie hiertussen.

Nummer 4 | 27 april 2012 | Modelgebaseerde ontwikkeling

Alles over de toepassing van modellen in het ontwikkelproces: van eindige elementen tot formele methodes en modelgebaseerd testen, met de bijbehorende tooling.

Een interessante bijdrage? [email protected] | Adverteren in deze nummers? [email protected] 2 | 67

Techwatch organizes the second

MODEL-DRIVEN DEVELOPMENT DAY

M

Conference and exhibition on model-driven development

M

l-D e d o

lo e ve

pm

D ent

ay

9 Y A M 012 2

n r i ve

D

rum t n e esc llen, h r g Co n a n t h a n b o s c 1 1 9 3 B r a b r to g e e ’s-H

MDDay offers various in-depth presentation sessions on finite elements, multi-body dynamics, multi-physics development methods and simulation as well as presentation tracks on software and system development. Modeling and simulation are of increasing importance in the product development process. The tooling is advancing fast and approaches physical reality. In fact it is possible to skip physical models or prototypes in many cases and develop a product or machine first time right. At the MDDay technicians, technical managers and decision makers learn the latest news, share experiences and exchange ideas about organizing and managing their development flows. From now on it is possible to register as a sponsor or exhibitor. For more information please visit our website www.hightech-events.nl/mdday or contact us at [email protected] or +31 24 3505544. Exhibitors • ANSYS / Infinite Simulation Systems • Claytex Services • Controllab Products • Design Solutions • IBM • LMS International • MathWorks • Nspyre • Reden

www.hightech-events.nl/mdday