Faculteitsblad Elektrotechniek. HiSparc. ThorDiesweek. ExcursiePhilipsMedical. SustainableDancefloor. Maart

Faculteitsblad Elektrotechniek

HiSparc ThorDiesweek ExcursiePhilipsMedical SustainableDancefloor

Maart 2009

5

Careers... Beyond the Ordinary

Printing for Professionals

‘Ik ben bij Océ verantwoordelijk voor de realisatie van een toekomstige generatie inkjet printkoppen. Daarbij komen alle disciplines samen: chemie, fysica, mechanica en elektrotechniek. Dat dwingt je om oplossingen te vinden die vaak ver buiten je eigen vakgebied liggen. In het Inkjet Application Centre in Eindhoven gaan we nog een stap verder: daar verken ik samen met collega’s en externe partijen hoe we onze printkoppen in kunnen zetten in nieuwe toepassingen’ Davey Wijngaards

I Colofon Ja a rga n g 2 n u m m e r 1 Ma a r t 2 009 De Connecthor is een uitgave van de elektrotechnische studievereniging Thor en de Faculteit Elektrotechniek aan de Technische Universiteit Eindhoven. De Connecthor verschijnt 4 keer per jaar in een oplage van 1300 stuks en is gratis voor alle leden van Thor en medewerkers van de faculteit Elektrotechniek.

I Ho o fd r e d a c te u r Femke Verheggen

Michelle Breemans

I Ein d r e d a c te u r Celine Vincent

I Re d a ctie Femke van Belzen Martijn van Beurden Willem Burger John Snoeijs

Twan Kamp Johan van Uden Pauline van Gelder

I Redactioneel

I O n twe r p La y- o u t Pieter Weterings

I Fo to O msl a g Anoniem: Potentiaal in de sneeuw

D

I Druk Jafra drukwerkservice

I Re d a ctie a d r e s

e eerste Connecthor van het jaar 2009 ligt weer voor u klaar. Meldden we vorige keer dat we afscheid namen van Anton en Joris, in deze editie kunt u een artikel lezen van Joris, die beschrijft hoe het hem bevallen is bij de overgang van Orathor naar Connecthor.

Connecthor Technische Universiteit Eindhoven Potentiaal 1.15 Den Dolech 2 Postbus 513 5600 MB Eindhoven

Natuurlijk hebben wij nog veel andere en interessante artikelen voor u. Misschien hebt u al wel eens gehoord van de Sustainable Dance Club in Rotterdam. Hier ligt een Sustainable Dancefloor, een vloer die door de dansbewegingen van de bezoekers zelf energie opwekt. Gemaakt door de EPE-groep!

I C o n ta c t:

Of bent u nieuwsgierig geworden naar de skiboxen die al geruime tijd bij Corona op het dak staan? Deze zijn voor het Hi-Sparc project. En wat dat is, dat leest u in deze Connecthor!

Telefoon: Telefax: E-mail:

(040) 247 2422 of (040) 247 3223 (040) 244 83 75 [email protected]

I Vo l ge n d e e d iti e : Deadline kopij:

24 april 2009

I We b : http://www.thor.edu

Lees verder ook over het bezoek aan Philips MRI, de Open Dagen en de Dies van Thor. Ook over de horizondiscussies is een artikel te vinden en over de inaugurele rede van Prof. Gerini.

http://www.ele.tue.nl

Genoeg te lezen dus in deze Connecthor. Weet u nog een leuk verhaal om te vertellen in de volgende Connecthor? Laat het ons dan weten via [email protected]

I Ad ve r te e r d e r s : Binnenkant kaft: OCÉ Pagina 44: TNO Pagina 10: VanDerLande Binnenkant kaft: OMRON Pagina 34: Wervingsdagen Buitenkant kaft: Siemens © Connecthor 2009 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of welke andere wijze dan ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de redactie. De redactie houdt zich het recht voor om artikelen in te korten dan wel te wijzigen. Een in een artikel verwoorde mening is niet noodzakelijk de mening van de e.t.s.v. Thor of de faculteit Elektrotechniek aan de Technische Universiteit Eindhoven.

Groet, De redactie.

maart 2009 | 01

IInhoudsopgave

18

[01] R E D A C TI O N E E L [04] VA N D E BE S TU URS TA F E L [06] VA N D E P R E S I DE NT [07] [08] [11] [14]

I N TR O D U C I N G. . . N I E U WS 51 E D I E S N A TA L I S T H O R C A MP U S A A N DE DO M M E L V 2 . 0

[15] P R O P E D E U S E DO CE NT E N O P B E Z O E K B I J V W O -S CH OLE N [16] O MR O N I N D U S T RI A L A U T O M A T I O N [18] A C T I V E S U S P E N S I O N [20] P O WE R FR O M… DA NCI NG P E O P L E [22] FO T O P A G I N A [24] [25] [28] [32]

Active Suspension

O N D E R ZO E K S FI NA NCI E RI NG

Read about Laurentiu Encica’s PhD thesis on Active Suspension on page 18.

HE T HI S P A R C PRO J E CT MAXIMUM RESULT OF EPE GROUP IN IOP-EMVT PROGRAM “ H I E R H E B JE AL L E K A NS O M DO O R T E G RO E I E N”

[33] O P E N D A GE N [35] C E N TR E FO R W I RE L E S S T E CH NO L O G Y E I NDH O V E N [38] E XC U R S I O N TO E S A / E S T E C

51 e Dies Natalis Thor

[39] WA LHA LLA LU ST RU M P RI J S V RA A G A U TO MO T I V E E NG I NE E RI NG S Y M P O S I U M [40] VA N O R A T H O R N A A R CO NNE CT H O R

Het 51e Bestuur van Thor vertelt over hun ervaringen tijdens de 51e Diesweek van Thor. Lees erover op pagina 11.

11

[42] FI E LD TR I P TO P H I L I P S M E DI CA L S Y S T E M S [44] U P C O MI N G A C T I V I T I E S

Facu

02 | connecthor

lteit

sbla

d Ele

kt r o

tech

niek

Inhoudsopgave I

25 Power from… dancing people Johan Paulides and Helm Jansen introduce a novel concept in sustainable energy: Energy from dancing people.

Het HiSparc Project Wat doen die skiboxen eigenlijk op het dak van de oude hoogspanningshal? Lees erover op pagina 25.

42 20

Field trip to Philips Medical Systems As part of the celebration of the 51st aniversary of Thor’s founding, a group of students visited Philips Medical in Best. Read about it on page 42.

maart 2009 | 03

IFaculteit

Van de Bestuurstafel By: Ton Backx

O

n behalf of the faculty-board members, I wish everybody a good 2009, both professionally and privately. Although it is highly uncertain how the economy will develop in the near future, I sincerely hope that we will be able to use the opportunities created by market and societal uncertainties and changing market positions to strengthen our global position.

Looking back Looking back at 2008 we can say that it has been a year with ups and downs. The year had a very sad start with the loss of Andre Vandenput. The commemoration meeting we organized together was highly appreciated by his family and left us with good and lasting memories. We will remember Andre as a solid, hard-working person who always tried to contribute the best of his efforts to improve the performance of his group and our faculty. The year also brought us several positive results. Just to mention some: t
We established a record in honored project proposals both in FP7 projects (ECO M€ 2.6) and IOP-EMVT projects (EPS, EPE, CS M€ 4.5)

04 | connecthor

t
In CWTe, the groups of MsM, SPS, and EM together got four project proposals approved with a total amount of 3M€. t
First ‘cum laude’ female PhD within EE (Radio on Fiber Networks): Maria Garcia Larrode (March 4th, 2008) t
IEEE LEOS Graduate student award for Bas Huiszoon (November 2008, LEOS Annual Meeting in Newport Beach (CA))

t
Leading role in organization of the prestigious ECOC 2008 conference in Brussels (Djan Koe general co-chairman and Ton Koonen Technical Program Committee co-chairman) t
Invitation to organize the 2011 Nonlinear Model Predictive Control Conference (Mircea Lazar)

t
Design Award TU/e for best SAI design thesis for Melina Apostolidou (MsM)

t
Successful completion of the Freeband Broadband Photonic Access project (project manager Huug de Waardt) and the Freeband WiComm project (Reza Mahmoudi en Hammad Cheema MsM)

t
The very positive series of ‘Horizon Discussions’ on our curriculum

t
Successful completion of the PROMATCH project (Will Hendrix)

t
Re-recognition of COBRA as top research school by KNAW (November 2008)

t
Appointment of Wil Kling (successor of Jan Blom) and Antonio Liotta (NIRICT chair on Network Protocols) as full-time professors within our department

t
Chair of the panel PE7 Systems and Communication Engineering for selecting the prestigious ERC Advanced Investigator Grants (Ton Koonen)

t
Successful completion of our Midterm Review with very positive comments of the external review committee on our revised organization and research program

faculteit I In my New Year’s speech of last year, I memorized the enormous impact of Electrical Engineering research and development contributions on changes in our society during the past 50 years. I also predicted that this impact may even be stronger during the next 50 years, where we will be confronted with very significant changes in our society due to the very strong growth of the number of people that will claim higher standards of living (3·109 in 2050 versus 0.6·109 now). This change will require new technologies that enable very efficient use of resources (energy, water and raw materials), protection of our ecosphere (reduction of emissions, extensive recycling of materials, smart and sustainable technologies) and improvement of health care systems (patient centric care, prevention and after care). Communication, Signal Processing, Control Systems, and Microelectronics Systems technologies will be very important enabling technologies for the required new technological solutions. The rapidly evolving global changes of the economic climate will trigger the aforementioned societal changes and speed them up. Pressure on new technology developments increases by the fast reshuffling of society as a consequence. Due to the fact that the rapid changes urge the need for very fast evolution of technologies, marvelous new opportunities are arising for parties that are interested and eager to take part. We have to be open to these new opportunities.

have lost too large a group of these young people in the first half year. This may be the consequence of our first half year curriculum content. We will try to carefully analyze our program for possible improvements as part of the ongoing curriculum revision discussions initiated last year. A point of concern we have is the high work load of our staff members. Limited research budgets and current funding mechanisms make that a lot of effort needs to be put in writing of research-project proposals. It is very important to spend more of our valuable time in contributing to program preparations in order to significantly increase chances on getting submitted project

proposals approved. Setting up appropriate mechanisms for this will have our special attention this year. Last year we focused on getting our ‘Cure and Care’ program activities organized. A Cure and Care center will be initiated in the course of this year as a result of the extensive preparations of last year. Besides the actual startup of the ‘Cure and Care’ Center, this year’s focus will be on further structuring of our ‘Smart and Sustainable Systems’ program. Ton Backx Dean

One of the challenges we have been facing is the low number of students. The past three years we have invested heavily in increasing the interest both from Dutch students for our bachelor program and foreign students for our master program. As a result of our recruitment activities, especially the number of foreign master-program students has shown a significant yearly growth. This growth is expected to continue further also this year. We expect the number of high potential foreign master students that will start the next academic year to further grow to approximately 40 people. These students will predominantly come from the universities we have started close working relationships with (Zhejiang University Hangzhou China, ITESM Mexico City Mexico, University of Colombia, Medellin, Colombia, Transilvania University of Brasov, and Technical University of Iasi, Romania). We will further strengthen the relationships with these partners this year. Also the number of Dutch bachelor students has shown a 15% increase this year. The number of female students has shown the highly desired growth. Unfortunately, we

Foto: Bart van Overbeeke, Cursor 23-10-08

maart 2009 | 05

Ivereniging

Van de President Door: Roeland Klaassen

I

n deze ‘Van de President’ wil ik het graag hebben over China. Zoals je misschien al weet is Thor op het moment van schrijven van dit stuk druk bezig met de voorbereidingen voor de komende studiereis naar China. Ik wil in dit stuk wat meer vertellen over mijn persoonlijke redenen om mij voor deze reis in te schrijven en de afgelopen tijd van voorbereidingen om zo iets meer inzicht te verschaffen over wat zich bij mij heeft afgespeeld de laatste maanden. Om te beginnen ben ik al enkele jaren geïnteresseerd in de Aziatische cultuur. Toen ik voor het eerst hoorde dat Thor een studiereis naar China zou organiseren besloot ik dan ook meteen om mij in te schrijven. Helaas was de inschrijving nog niet geopend. Geduldig als ik ben heb ik de organiserende commissie dan ook helemaal niet lastig gevallen door elke week te vragen wanneer ik mij eindelijk kon inschrijven. Na enige tijd was het dan eindelijk zo ver en had ik mijn naam op de inschrijflijst staan. Helaas kwam ik er toen achter dat er maar een beperkt aantal plaatsen was en dat er meer mensen mee wilden, waardoor er geloot moest worden. Dat is natuurlijk jammer, maar ik zou dit stuk niet schrijven als mijn immer aanwezige geluk er niet voor had gezorgd dat ik ingeloot werd…

06 | connecthor

De weken volgend op de loting gingen voorbij terwijl wij druk bezig waren om onze draai te vinden als nieuwe Bestuur van Thor. De commissie was druk bezig om de reis verder vast te leggen en de verschillende afspraken met bedrijven definitief te maken. De eerste termijn van de deelnemersbijdrage werd betaald en de groep werd verdeeld over de verschillende casestudies. Iedereen ging vol goede moed aan het werk om op tijd klaar te zijn voordat we daadwerkelijk zouden vertrekken.

“Iedereen ging vol goede m oed a a n he t we r k om op tijd klaar te zijn voordat we d a a d we r ke l i j k zo u d e n ver trekken.” Na enkele gesprekken met onze begeleider en een uitgebreid vooronderzoek zag alles er rooskleurig uit en hadden we goede hoop om zelfs nog voor de kerst onze case af te hebben en te kunnen presenteren. Maar zoals bij elk project zorgen onverwachte problemen toch voor wat meer vertraging waardoor er de laatste weken voor de reis alsnog extra hard gewerkt moest worden.

Ook moest er bij Thor nog een hoop gebeuren om er voor te zorgen dat alles goed blijft verlopen terwijl een groot deel van het Bestuur die weken weg is. Met hulp van enkele Oude Bokken is het gelukkig toch gelukt om een rooster te maken zodat Thor ook tijdens de studiereis alle hulp aan de leden kan blijven bieden die nodig is. En zo zijn wij dus gekomen tot dit punt. Mijn koffer staat ingepakt achter mij en over enkele uren zijn wij op weg naar China (Rijkelijk laat met het inleveren van dit stukje dus…-Red.). Ik moet nog even wat laatste klusjes doen en nog een paar kleine instructies achterlaten en dan ben ik klaar om te vertrekken naar het verre oosten. Nog even en dan is het tijd om afscheid te nemen van mijn ouders, en dan nog iets later van mijn vriendin die ik drie weken moet missen. Toch heb ik wel enorm veel zin om te gaan en hoop ik dat iedereen die deze keer niet mee gaat in de komende jaren ook de kans krijgt om ook op zo’n unieke reis mee te gaan. Om alvast in de stemming te komen, Zaijan (tot ziens) & Geen gedonder! Roeland Klaassen President der e.t.s.v. Thor 2008-2009

faculteit

I n t ro d u c i n g . . . M

ijn naam is Wil Kling. Sinds 1 december ben ik de opvolger van Jan Blom als leerstoelhouder van de vakgroep Electrical Power Systems. Helemaal nieuw ben ik niet want vanaf 2000 was ik al deeltijdhoogleraar op het gebied van Intelligente Netten bij EPS. De rol van elektrische energie op weg naar een moderne duurzame samenleving is uiterst belangrijk. We kunnen op uiteenlopende manieren informatie uitwisselen met perfecte eigenschappen voor wat betreft tijd en hoeveelheden. Maar hoe zit dat bij elektrische energie, die in de toekomst moet worden opgewekt met volledig hernieuwbare bronnen. Het transport is nu nog gebonden aan vrij uniforme rechttoe-recht-aan netwerken, maar die voldoen niet meer in de toekomst. Kleinschalige duurzame opwekking zal een grote vlucht nemen, denk aan gecombineerde warmte/kracht installaties in huizen en bij de industrie, zonnepanelen, geothermie, waterontzilting, enz. Distributienetten gaan daarbij een grote rol vervullen. Met Pulsed Power kunnen we toepassingen creëren in plasma’s en chemische processen die ongekend zijn. De elektrische auto zal een enorme impact hebben: de vraag naar elektrische energie zal met zo’n 50% kunnen toenemen en door de zeer flexibele aard van dat verbruik zal het uiterst geschikt zijn voor actieve sturing in de netwerken. Zaken zoals EMC, Power Quality en energieefficiëntie nemen sterk in belang toe. Verder is er grote behoefte aan intelligente meettechnieken, adequate databehandeling, adaptieve schakeltechnieken en slimme inzet van vermogenselektronica. De profielschets voor de nieuwe hoogleraar gaf aan dat deze thema’s uiterst actueel zijn en een enorme uitdaging vormen voor het onderzoek en het onderwijs bij EPS. Ik heb zelf gestudeerd aan deze universiteit en heb in Corona mijn afstudeerwerk gedaan. Het was de tijd van grote aantallen studenten en een studieduur van acht tot tien jaar. De energietechniek bestond toen nog uit drie gescheiden vakgroepen met hun eigen hoogleraren en hun eigen labs en staf. In de loop van de jaren is dat samengebracht tot één geheel en dat functioneert uitstekend. De laatste VCW beoordeling is de beste die de groep ooit gehad heeft.

Promoveren was na mijn afstuderen nog vrij ongebruikelijk, zeker in mijn vakgebied. Promovendi van toen waren feitelijk medewerkers van de universiteit en na jaren van inspanning was er soms een promotie maar vaak ook niet. Met het huidige systeem van promotieonderzoek zou ik promoveren zeker geambieerd hebben. Ik ging dus naar de industrie, naar Kema en later naar Sep en TenneT. Ik ben meer dan 30 jaar met elektriciteitsvoorziening bezig geweest, heb toegepast onderzoek geleid en uitgevoerd, analysemethoden ontwikkeld en vele haalbaarheidstudies gedaan naar nieuwe technologieën en systemen. De integratie van windenergie en de aansluiting op het elektriciteitsnetwerk van de windparken op zee was mijn laatste project. Dat is nog lang niet voltooid, maar ik geef graag het stokje door aan mijn opvolgers bij TenneT. In 1993 werd ik benoemd tot deeltijdhoogleraar in Delft en in 2000 ook in Eindhoven. Ik ben getrouwd en we hebben drie zoons. We wonen in de buurt van Arnhem maar zullen vermoedelijk wel richting Eindhoven verhuizen. Ik houd van sport, ga graag de competitie aan en mijn stijl van leidinggeven is gebaseerd op motiveren en stimuleren. Eigen verantwoordelijkheid staat bij mij hoog in het vaandel. Ik verheug mij op de meer intensieve samenwerking met de TU gemeenschap.

M

y name is Antonio Liotta. I was born in the sun-blessed island of Sicily (Italy), in a city notorious for having suffered an earthquake/tsunami exactly 100 years ago. Sicily has the highest and most active volcano in Europe, warm waters most of the year and an amazing variety of fish. So it is not surprising that I have a passion for sailing, skiing and good cuisine. A strong interest in science and engineering drove me away from the delights of Sicily, where decades of bad politics and cronyism left insufficient resources to those who wanted to foster research. The foundations of my academic vocation where built at the University of Pavia, where I had the thrilling experience of learning about math, physics, and the latest developments of computer engineering, in the old lecture rooms from 1361 where many Nobel Prize-winning scientists had sat. I spent the most recent 13 years of my life in London, where a distinctive multicultural setting provided a perfect platform to cultivate a fulfilling social and cultural life, a basic ingredient for creativity and research. I have had the chance to meet and work with eminent scientists at the University College London, Surrey University and Essex University.

Preparations for an incoming summer storm at the Eolie Islands, Sicily.

The winding path of life has led me to Eindhoven where I’ve taken up the Chair of Communication Network Protocols since October 2008. At this time, my main priority is to build a team of excellence in the area of autonomic networks, a research strand that sits among a variety of disciplines including computer networks, informatics, control theory and human-computer interaction.

maart 2009 | 07

Inieuws Cartoon Door een eerstejaars student.

Uitreiking Jaarboek

De vlaai

Op 18 december 2008 is het nieuwe jaarboek van Thor uitgereikt. Dit 336 pagina’s tellende, full-colour boek heeft als thema “From possibility to actuality”. Het boek brengt verslag uit van de activiteiten die onder leiding van het 51e Bestuur in het verenigingsjaar 2007-2008 bij Thor hebben plaatsgevonden. Daarnaast zijn de vaste rubrieken zoals de ledenlijst en het enige echte Thorwoordenboek natuurlijk ook weer vertegenwoordigd. Verder staan er artikelen in van enkele prominente personen, de capaciteitsgroepen, collega studieverenigingen en studentenhuizen. Op de foto zie je dat de President van Thor zoals gebruikelijk het eerste jaarboek in ontvangst neemt. Hierna werden de andere jaarboeken uitgereikt onder het genot van een glas champagne en een stuk taart. Heb je de uitreiking gemist? Geen nood! Er zijn nog genoeg jaarboeken over en je kunt geheel gratis een exemplaar afhalen bij de Thorkamer.

Zoals in iedere uitgave gebeurt wordt ook deze keer weer een vlaai uitgereikt aan iemand die het naar mening van de Connecthor-redactie verdient. Deze keer is de vlaai uitgereikt aan Diny van ISS voor het vele extra werk dat ze altijd verricht, zoals bijvoorbeeld het op en aftuigen van de faculteitskerstboom. Bedankt en gefeliciteerd namens de redactie!

The “Vlaai” In every edition of Connecthor the editorial staff thanks one special, deserving person for their great effort and commitment with a traditional Dutch vlaai. This time, we would like to thank Diny of ISS for the extra work she always does, including setting up and taking down the department’s Christmas tree. On behalf of the editorial staff: Thank you and congratulations!

08 | connecthor

Nieuws I Best Student Paper Award for Ousmane Sy Ousmane Sy has been awarded the “Best Student Paper Award” during the 20th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility, 12-16 January 2009, Zurich, Switzerland.

New graduates The editorial staff of Connecthor would like to congratulate the new graduates, who received their diplomas on the 2nd of December:

He presented a paper titled “Analysis of Stochastic Resonances in Electromagnetic Couplings to Transmission Lines”, co-authored by Martijn van Beurden en Bas Michielsen (ONERA). Ousmane Sy was born in Paris in 1980. In 1998, he started his undergraduate studies in Math and Physics at the Lycée Chaptal in Paris. From 2000 to 2003, he studied aeronautics and electronics at the “Ecole Nationale de l’Aviation Civile” (French Civil Aviation School of Engineering), in Toulouse. From October 2003 to March 2005, he worked as a consultant for Assystem Services (now AssystemBrime) in the aeronautical and space industries (EADS-Airbus and EADS-Astrium). Since March 2005, he is a PhD student at TU/e in the Electromagnetics group. His research focuses on stochastic methods for field calculations in EMC problems.

Ingenieurs S.J.S. Backhuis, R. van de Burgt, T.P.C. Gielen. Master M.W. Broers, I.M. Creusen, A.C.T. Thijssen, C.T.G. Verhoeven.

A promotion for Johanna Myrzik Recently, Johanna Myrzik was promoted to UHD, (Universitair Hoofddocent or Associate Professor). Our congratulations go out to Dr. Myrzik and we wish her the best of luck in her new position.

Elena Lomonova first female Professor at the Department of Electrical Engineering. The Department of Electrical Engineering is proud to announce that Elena Lomonova has been elected Professor of “Electromechanics, Power Electronics and Motion Systems” in the EPE-group as per March 1, 2009.

maart 2009 | 09

5 000 METER TRACK 150 000 KOFFERS PER DAG 1 BAS BIJKERK

Inderdaad, het zijn imposante systemen die Vanderlande Industries realiseert. Material handling systemen voor tal van nationale en internationale distributiecentra, luchthavens en sorteercentra. De ene keer betrekkelijk compact en overzichtelijk. De andere keer zeer uitgebreid, behorend tot ‘s werelds grootste installaties. Complex en opgebouwd uit de meest innovatieve en creatieve oplossingen op het gebied van elektronica, mechanica en besturingstechnologie.

Unieke systemen, die altijd weer anders zijn. Gerealiseerd door bijzondere mensen. Bas Bijkerk bijvoorbeeld. Een van onze collega’s die niet uitgesproken raakt over de projecten waarbij hij van begin tot einde betrokken is. Internationale miljoenenprojecten, waar hij in multidisciplinair teamverband aan werkt. En waar hij trots op is! Net als zijn 1 700 collega’s op onze verschillende kantoren in de wereld.

De boeiendste technische en logistieke uitdagingen. Een creatieve omgeving met gedreven collega’s die van aanpakken weten. De afwisseling van projectenwerk. Met internationale carrièremogelijkheden. Unieke systemen. Bijzondere mensen. Je vindt het bij Vanderlande Industries. Kijk op www.vanderlande.com. WWW.VANDERLANDE.COM

vereniging I

51 e Dies Natalis Thor Door: het 51e Bestuur

\\ Een greep uit de ac tiviteiten van de D iesweek, door de ogen van het 51 e Bes tu u r.

O

ok in 2008 heeft Thor haar verjaardag uitgebreid gevierd. Hieronder een selectie uit de ervaringen van een week lang – al dan niet educatieve – gezelligheid.

Maandag: Vlaai & Receptie Maandag 24 november werd er begonnen aan de 51e Dies Natalis van Thor. Om dit direct goed onder de aandacht van alle studenten en medewerkers te brengen was er besloten om vlaai uit te delen aan iedereen die in de pauze aanwezig was in de hal van Potentiaal. Houwens vlaai vond het ook dit jaar weer een goed idee en leverde daarom in totaal bijna 51 gratis vlaaien aan ons. Het uitdelen van de vlaaien bleek wederom een groot succes te zijn, want binnen afzienbare tijd waren alle vlaaien volledig verorberd door de aanwezigen en bovendien vond ook de gratis koffie en thee gretig aftrek.

De viering van de vereniging werd ’s middags in het Walhalla nog eens dunnetjes over gedaan tijdens de Diesreceptie. Normaliter wordt deze receptie op de echte verjaardag (28 november) gehouden, maar omdat dit op een donderdag viel, werd besloten om op die dag een groot feest in het Walhalla te houden en op maandag een formelere borrel te laten plaatsvinden. Het Bestuur nam tijdens deze Diesreceptie de felicitaties èn de borrels van iedereen met graagte in ontvangst. Ondanks dat lang niet alle andere verenigingen bij deze verjaardag van Thor aanwezig waren, was het met de mensen die wel het Walhalla hadden opgezocht erg gezellig.

maart 2009 | 11

Ivereniging De twee sprekers hebben beiden meegewerkt aan het ontwerpen en het testen van de automatische koppeling. Deze koppeling gebeurt als volgt. Na lancering vindt de ATV zijn weg richting ISS met behulp van GPS. Op een afstand van 250 meter wordt er overgeschakeld naar navigatie met een telegoniometer en op camerabeeld. Dit automatische dockingsproces is opgedeeld in waypoints. Op deze punten wacht de ATV op een positief bericht vanuit de ATV controlekamer in Toulouse waar de ITER deelnemers vorig jaar een bezoek aan hebben gebracht.

Dinsdag: Bottrop Dinsdag was het weer tijd voor het langverwachte uitstapje naar de skihal in Bottrop. Het idee is heel simpel: huur een bus en ga met ongeveer 51 man lol hebben in de sneeuw. Succes is verzekerd, want na binnenkomst mag je net zoveel skiën/snowboarden, eten en vooral drinken als je kan. Na een busreis van iets meer dan een uur begon direct de eerste sportieve uitdaging. Vanaf onderaan de skihal moesten we eerst de ingang bereiken, bovenaan de hal. Helaas stond de lift uit dus moest iedereen lopen. Maar dat was niet erg, zo waren we lekker opgewarmd voor we de koude sneeuw ingingen. Ik heb dit keer gekozen om te gaan snowboarden. Skiën kan ik namelijk al, dus dat is op zo’n kleine piste niet zo spannend. Snowboarden kan ik daarentegen helemaal niet, dus ik kon weer gewoon op de beginnerspiste starten. Na hier de theorie geleerd te hebben probeerde ik maar eens de ‘grote’ piste af te gaan. Dat bleek nog best lastig dus ben ik maar snel de après-skitent binnen gegaan om wat te eten. Na nog een paar keer naar beneden gestunteld te hebben, vond ik halverwege de middag een heel mooi moment om kennis te maken met het Duitse bier. Vervolgens ben ik gaan onderzoeken of de drank mijn soepelheid vergrootte. Daar merkte ik nog niet veel van, dus ben ik even later toch maar weer een biertje gaan drinken.

12 | connecthor

Zo is de rest van de middag en avond verlopen, alleen met steeds meer bier en minder sneeuw, totdat de bus vertrok en ons weer terug bracht naar Eindhoven. Daar konden we weer terugkijken op een geslaagde activiteit die na twee keer hopelijk al traditie is.

Woensdag:

Voordat de ATV wordt gelanceerd, moet het dockingsproces uitvoerig worden getest en gesimuleerd. Het simuleren gebeurde in een grote loods waar normaal de hydrodynamische eigenschappen van schepen worden onderzocht. In plaats van een scheepsmodel is er een replica van een koppelstuk op de verrijdbare brug gemonteerd. Hiermee is het mogelijk om de koppeling over een afstand van meer dan 250 meter fysiek te simuleren. Deze loods biedt naast vele voordelen ook enkele nadelen; want hoe voldoe je in een stoffige loods aan bepaalde cleanroom condities zodat de sensoren niet vies worden? De interessante lezing van Atos Origin zorgde in combinatie met de uitstekende lunch voor een volledig geslaagde activiteit.

Lunchlezing Atos Origin Donderdag: Een lunchlezing van Atos Origin in de University Club, dat breekt zo lekker de Diesweek. Het onderwerp van de lunchlezing was de geautomatiseerde koppeling van de ATV ‘Jules Verne’ met het internationaal ruimtestation ISS. Deze ATV (automated transfer vehicle) is een vrachtruimteschip dat de ISS bevoorraadt en afvalstoffen afvoert. Tevens wordt de ATV ingezet om met behulp van zijn stuwraketten de ISS terug naar een hogere loopbaan te duwen. Het gaat hier dus wel degelijk over rocket science!

Excursie Philips & AREA-51 feest Een goede excursie mag natuurlijk niet ontbreken in het diesprogramma. Via enkele directe contacten kwamen we uit bij Philips Healthcare in Best, dat ons een mooi programma voorschotelde. Philips Healthcare houdt zich bezig met het ontwerpen en fabriceren van producten voor de medische markt, waaronder cardiovasculaire, X-ray en MRI scanners. Philips zorgt voor het samenstellen en instellen van de verschillende onderdelen; het productieproces zelf vindt dus niet plaats bij Philips, maar de onderdelen worden aangeleverd. Philips integreert deze onderdelen, test ze en verscheept ze. Daarnaast houden ze zich natuurlijk bezig met onderzoek naar nieuwe technieken en apparatuur, die de zorg nog verder kunnen verbeteren. Philips gaf ons een rondleiding door de testfabriek en productiehallen. Hierbij mochten we zelf de kracht van een MRI scanner ervaren met vliegende steeksleutels en in slow motion vallende metalen platen. Daarna kwamen

vereniging I we bij het demonstratiecentrum waar ze de nieuwste producten lieten zien die nu in ziekenhuizen geplaatst worden. Ten slotte kwamen we bij een MRI scanner waar het de patiënt zo aangenaam mogelijk wordt gemaakt door de gehele omgeving aan te passen aan de wensen van de patiënt. Denk hierbij aan een voorbereidende uitleg met filmpjes in verschillende talen (in ons geval in het Japans volgens een Chinese medestudent) het veranderen van de lichtkleur en het projecteren van door de patiënt gekozen beelden. Naderhand gaf Philips nog een presentatie over de precieze werking van MRI-scanners welke werd afgesloten met een borrel. Al met al hebben de deelnemers veel opgestoken en vooral gezien dat Healthcare een hip item is binnen de elektrotechniek. (Voor meer over deze excursie, zie het artikel elders in deze editie) Ondertussen was in het Walhalla het Area 51 feest los gebarsten. Het diesfeest deed zijn naam eer aan en bleek wederom een van de gaafste feesten in het Walhalla te zijn. Vanaf het begin was het al lekker druk, wat zo tot het einde van de avond (22:00u!) is gebleven. Om de inwendige mens te versterken kon er buiten eten gehaald worden bij de frietkraam, alwaar men er overigens achter kwam dat de gemiddelde elektrostudent meer eet dan een gemiddelde persoon, waardoor er halverwege de avond friet bijgehaald moest worden. Ook aan de drank was gedacht met (minimaal) elk uur een gratis fust, dat telkens binnen twintig minuten soldaat werd gemaakt. Het was een geweldige avond waarbij menigeen aan het einde van de avond de UFO’s heeft zien vliegen…

Vrijdag:

Het recept voor een geslaagd diesdiner:

Katerontbijt + diner

Benodigde ingrediënten: t
Een restaurant met een zaal voor ruim 51 personen t
Datzelfde restaurant liefst dicht bij het centrum van Eindhoven t
Een luxe keuzemenu met minimaal drie gangen t
Datzelfde menu voor een studentenprijs (in dit geval €35,-) t
Gezellige gasten t
En natuurlijk onbeperkt drank.

Na het grote AREA51-feest van donderdagavond en de vele gratis fusten konden veel mensen vrijdagochtend wel een hartig ontbijtje gebruiken om de kater te onderdrukken. De ACCI had voor een heerlijk ontbijtje met eieren en spek gezorgd zodat alle Thorleden zich ’s morgens konden sterken om ’s avonds katerloos naar het diesdiner of hun ouders te vertrekken.

Bereidingswijze Men spreekt met het uitgezochte restaurant af dat men daar de gehele avond zal vertoeven met een groep hongerige, dorstige en bovenal nadrukkelijk aanwezige studenten en relaties. Vervolgens bedingt men een mooie prijs en maakt men veel promotie, zodat de gereserveerde zaal volledig vol zit. Daarna maakt men een tafelindeling om de decibeluitstoot enigszins te spreiden en iedereen gezellige gesprekspartners te geven. Ten slotte hoopt men dat iedereen op tijd aanwezig zal zijn zodat men allemaal tegelijkertijd aan tafel kan gaan.

Het resultaat Een gezellige avond waarbij iedereen zich alles goed heeft laten smaken. Het diner zelf duurde helaas iets korter dan gepland omdat het restaurant het Thorlied niet zo kon waarderen, maar hierdoor zal deze avond in ieder geval nog lang herinnerd worden door alle aanwezige Thorleden, Oude Bokken en relaties, de overige gasten en bovenal door het restaurant zelf.

maart 2009 | 13

Ivaria

Campus aan de Dommel v2.0 Door: Cedric Nugteren

\\ Cedric ver telt over zijn er varingen in Valencia.

O

oit gedacht dat de campus aan de Dommel beter kon? Ontevreden geweest over het voedsel van Albron? Getwijfeld aan ‘studentenstad’ Eindhoven? Ooit teleurgesteld geweest door wéér een dag regen? Getwijfeld over het uiterlijk van E-Hoog, of misschien ontevreden geweest over de ongelijke verdeling tussen het vrouwelijke en het mannelijke geslacht op de universiteit? Iemand? Ja? Welnu, het kan ook anders! Ver weg bestaat er een andere TU/e, langs een andere Dommel, met een andere Albron en een ander E-Hoog.

Welkom aan de UPV in Valencia, Spanje! Om maar meteen met het beste te beginnen: de man/vrouw verhouding is geheel in evenwicht – sommige studies aan de technische universiteit bestaan voor 90% uit chica’s (vrouwkes op z’n Eindhovens). Stel je voor, ons oude vertrouwde E-Hoog (Potentiaal?), omringd door faculteiten als toerisme, landbouwkunde, schone kunsten, economie, voedingskunde en theaterwetenschap. Dan de Dommel. Natuurlijk, het is mooi om elke dag over het Limbopad te lopen. Natuurlijk, de naam Dommel helpt de student op de vroege morgen verlangen naar een biertje. De Dommel is ook heerlijk om in te liggen tijdens de Intro. Maar lijkt het je niet iets om de Dommel in te ruilen voor een 18° - december that is – helderblauwe Middellandse zee? Twee uur wachten op je volgende college: drie tramhaltes of 5 minuten fietsen en je staat midden tussen de palmbomen aan de boulevard!

14 | connecthor

De meeste lezers zullen op dit moment nog niet erg onder de indruk van Valencia zijn. Zon, strand en vrouwen? Nee, in Eindhoven hebben we Stratum, het Walhalla en Bavaria! Gelukkig heeft Valencia zijn eigen Stratum – letterlijk. Stel je voor. Donderdagavond in Eindhoven, uurtje of 12. Plastic tasje van de AH, gevuld met wat plastic bekertjes, 2 kilo ijs, een fles cola, een fles Fanta lemon, een fles Rum en een fles Wodka. Op naar de universiteit! Want werkt er iemand ’s nachts op Den Dolech? Nee toch? Prima reden om een feestje te bouwen! Met 500 studenten, 500 plastic tasjes en 50 gepimpte auto’s op het grasveld voor het auditorium? Welkom op de Spaanse botellón! De ochtend na de botellón weer naar je faculteit toe. Om te studeren? Nee! De 13de verdieping van E-Hoog vol met zendmasten? In Spanje niet. Welkom op het dakterras met 300 zonnedagen per jaar! Vanuit het dakterras is het uitzicht prima op Albron. Albron’s maaltijden worden massaal geconsumeerd door de studenten. Lunch op maandag voor €4,15, inclusief een halve liter water, een kwart stokbrood, een bord paella, een bord patat met gebakken vis en toe vanille vla met een mariakoekje. Dan is er de dinsdag, voor €2,65, een gigantische bak vers fruit met

?

Voor deze en meer verhalen over het Erasmus-leven in Valencia, zie www.cedricnugteren.nl.

yoghurt en suiker. Op woensdag wordt er bij Toni’s pizzeria gegeten: voor €3,90 krijgt men een flesje water, een groentensoep, een banaan en natuurlijk een pizza. Op donderdag uitbrakken met een bocadillo met ei, bacon en tomaat voor €1,65. En op vrijdag wordt er afgesloten met een lasagna en inktvisringen: duidelijk dat Albron het hier beter voor elkaar heeft! Dan is er ten slotte het uitgaan op Stratum zelf. In een taxi word je voor €1,50 per persoon naar welke discotheek dan ook in de stad gebracht. Eenmaal aangekomen in de ‘Pacha’ of ’Las Animas’ ga je uit je dak op 3 jaar oude dancehits en obscure Spaanse pophits. Om een uur of 7 – of 9 als je van feesten houdt – staat de taxi weer op je te wachten voor de deur. De taxi brengt je naar je nederige stulpje aan de Avenida de Vicente Blasco Ibañez, alwaar je bed je naar de volgende dag brengt.

faculteit I

P ropedeuse docenten op b ezoek bi j vwo- scholen Door: Henry van Bergen

\\ Docenten kijken rond op een middelbare school, om de aansluiting te verbeteren.

D

e ene keer kunnen nieuwbakken timmerlieden vandaag de dag volgens werkgevers ‘geen hamer vasthouden’, dan weer is de huidige generatie pabo-studenten het lezen en rekenen niet machtig volgens hun opleiders en het afnemend veld. In de ogen van onze docenten daalt het niveau van alle vwo’ers die de Tweede Fase hebben afgesloten, en die “verdomming” lijkt al geruime tijd toe te slaan. Maar hoe valt dat gevoel te rijmen met het gegeven dat steeds meer jongeren een hogere opleiding weten te behalen? Of met de steevast hoge scores van Nederlandse jongeren in internationale onderzoeken? Tijd om zelf eens in het voortgezet onderwijs te gaan kijken hoe nu de Tweede Fase in de praktijk werkt. Wat zijn de huidige ontwikkelingen en hoe daar als faculteit Elektrotechniek op in te springen? Woensdagmiddag 22 oktober waren bijna alle propedeuse docenten en instructeurs te gast bij twee Tilburgse vwo scholen, het Koning Willem II College en het Theresia Lyceum.

Op beide scholen werden twee bètalessen bezocht, zoals de verdiepende keuzevakken Natuur Leven en Technologie (NLT) en Wiskunde D, vakken die ontwikkeld zijn om de leerling met interesse voor bèta uit te dagen. Een leerling die wiskunde B én D volgt, besteedt bijna 20% van zijn tijd aan wiskunde. Dat is veel meer dan in het verleden en voor de Tweede Fase.

Daarna volgde een gesprek met 5- en 6-vwo leerlingen, onze potentiële TU/e studenten. Het gaf een aardige inkijk in de manier van werken van de huidige Tweede Fase leerling. Enthousiast voor bèta, maar echt zweten voor hun studie is er vaak niet bij. Proefwerken en schoolexamens kunnen makkelijk gehaald worden door de avond voor de toets de stof eens goed door te nemen. Tijdens de vervolgdiscussie met Willem II/ Theresia docenten werd duidelijk dat zij roeien met de riemen die ze hebben. Men probeert zo goed mogelijk de gemiddelde leerling door het examen te loodsen. Voor de echte whizzkids is geen tijd, die redden zichzelf wel. De middag werd afgesloten met een gezamenlijke evaluatie. De conclusie was dat de hedendaagse leerling niet dommer is, maar op een andere manier studeert en over andere vaardigheden beschikt. Kortom, de universiteit zal iets moeten doen om de aansluiting met het voortgezet onderwijs te verbeteren.

maart 2009 | 15

Iadvertorial

Omron Industrial Automation \\ We have touched your life… somewhere.

H

et was 1930 toen Kazuma Tateisi, oprichter van Omron Corporation, zijn onderneming voor de fabricage en verkoop van broekenpersen startte in Kyoto, Japan. Vanaf het begin had hij te maken met matige verkoop en een teveel aan voorraad. In een poging zijn financiële problemen op te lossen werkte hij aan het stimuleren van de verkoop. Helaas waren deze pogingen vruchteloos. Maar, van zijn tegenspoed leerde hij vele dingen zoals het belang van het ontwikkelen van distributiekanalen, het aangaan van zakelijke contracten, het geven van productdemonstraties en het adverteren ter bevordering van de verkoop. Zaken die nog steeds belangrijk zijn.

... een onderneming met miljarden omzet Anticiperen op sociale behoeften van de maatschappij en eraan bijdragen met vooruitstrevende technologie. Dat beschrijft de rol van Omron in al meer dan 75 jaar geschiedenis. Omron’s oprichter Kazuma Tateisi, een briljante uitvinder en een vastberaden zakenman, probeerde het met een

16 | connecthor

messenslijper en een broekenpers voordat hij in 1933 Tateisi Electric Manufacturing Co. oprichtte naar aanleiding van de behoefte van ziekenhuizen aan een snellere tijdklok voor röntgenopnames. Vanuit deze fabriek ontstond Omron Corporation, vandaag de dag een $ 5,5 miljard onderneming en één van ’s werelds marktleiders op het gebied van detectie en besturingscomponenten met meer dan 35.000 werknemers in 36 landen. In haar spoor heeft Omron een reeks –soms ook ’s werelds eerste– ontwikkelingen achtergelaten die ons leven soms revolutionair veranderd hebben: de contactloze benaderingsschakelaar, geautomatiseerde verkeerssignalering, pinautomaten, kaartjesverkoopautomaten en volledig geautomatiseerde treinstationsystemen alsook geautomatiseerde apparatuur voor kankercellendiagnose. Omron levert significante bijdragen in een breed gebied: van industriële automatisering, apparatuur voor toepassing in huis, kantoor en auto’s tot verkeersregeling, financiële transactiesystemen en gezondheid.

Omron Industrial Automation - We have touched your life… somewhere Hoewel we elkaar waarschijnlijk nog nooit ontmoet hebben, is de kans groot dat je de afgelopen vierentwintig uur iets gebruikt hebt waarbij Omron betrokken is geweest. De technologieën van Omron vind je namelijk overal: van sensoren in het koffiezetapparaat tot de complete automatisering van een verpakkingsmachine.

Omron in Nederland Omron is in Nederland sterk vertegenwoordigd. Het Europese hoofdkantoor en de Nederlandse verkooporganisatie zijn gevestigd in Hoofddorp. In ’s-Hertogenbosch vind je de R&D afdeling, Europese Marketing, verkoop, ons Europees Distributie Centrum en een belangrijke fabriek, allen van de divisie Industriële Automatisering.

advertorial I de development engineers vinden wij het belangrijk dat je dicht bij de klant staat, wat je in staat stelt om producten te ontwikkelen die optimaal aansluiten bij de toekomstige behoeften van de klant. Een onderdeel van de bedrijfscultuur is de overtuiging dat maar één ding hetzelfde blijft, en dat is verandering. De markt verandert continu. Als je harder wil groeien dan de markt, moet je het slimmer doen dan de concurrenten. Wij doen dat met “ondernemers”. Onze “ondernemers”, van verkopers tot engineers, streven hetzelfde doel na: harder groeien dan de markt en tegelijkertijd een heleboel plezier hebben.

R&D en productie

Jij en Omron

In ’s-Hertogenbosch zijn de ontwikkeling en productie van industriële controllers onder één dak gevestigd. Dat betekent dat je snel kunt schakelen en dus de ontwikkelde producten ook snel kunt produceren. Op onze Development & Engineering afdeling in ’s-Hertogenbosch werken zo’n 45 engineers in wisselende teams aan kleine en grote ontwikkelprojecten. Denk hierbij aan bij voorbeeld de ontwikkeling van de drive-by-wire motoraansturing van een containervrachtwagen of aan het ontwikkelen van motion control producten voor een productiemachine van snoeprepen.

Van accountmanager tot development engineer, bij Omron is altijd plaats voor (technisch) geschoolde HBO-ers en academici met een onderzoekende en ondernemende geest. Het leuke aan een functie bij Omron is dat we in alle bedrijfstakken zitten. Als accountmanager zit je het ene moment aan tafel bij de ontwikkeling van het grootste baggerschip ter wereld, het volgende moment is het een radijsplukmachine of een fabriek die flatpanels produceert. Ook voor

?

Kijk voor meer informatie op www.werkenbijomron.nl of informeer naar de (afstudeer en/of stage) mogelijkheden bij Martin Ouderkerken (HR Advisor) Zilverenberg 2 5234 GM, ’s-Hertogenbosch Tel. 073-6481819

Sales & Product Marketing De afdeling Sales in Nederland houdt zich, met ongeveer 60 gedreven medewerkers bezig met de verkoop, distributie en service van onze producten aan klanten in bijvoorbeeld de machinebouw, verpakkingsindustrie en voedingsmiddelenindustrie. Samen met de klant wordt gezocht naar de beste toepassingsmogelijkheden en implementatie van de gekozen producten. De Product Marketing afdeling is dé schakel tussen de Europese Sales organisatie enerzijds en de diverse ontwikkelafdelingen in de wereld anderzijds. Zij doen dit door de klantbehoeften, die bij de Sales medewerkers binnenkomen, te vertalen naar specifieke oplossingen, afgestemd met de productontwikkelaars. Daarnaast ondersteunt Product Marketing de Sales afdeling bij het introduceren van de nieuwste producten in de markt.

maart 2009 | 17

Itechniek

Active Suspension By: Laurentiu Encica

\\ Elec tric al and mathematic al research realizes new elec tromagnetic ac tive suspension.

T

he design of any electromagnetic device is a complex problem from both engineering and mathematical perspectives. Nowadays, complex numerical simulators are employed to provide advanced analysis with accurate results. However, the computational effort required for solving design optimization problems of electromagnetic devices using such numerical models can still be prohibitive. Very common in electromagnetic design, optimization would be considered only in coherence with simplified models of the studied phenomena. The obtained approximate solution would then be verified on an accurate model and further refined in an iterative process. Such a procedure can be transformed into a completely automated process by considering the so-called space-mapping techniques.

Starting from the premise that engineers and mathematicians are complementing each other, a Ph.D. research project, involving the Electromechanics and Power Electronics group from TU Eindhoven and the Computing and Control group from CWI Amsterdam, was granted in 2003. The scope of the project was to study, improve, and apply space-mapping-based optimization to the design of linear electromagnetic actuators. Following a traineeship performed within the EPE group one year before, at the end of 2003, I was given the chance to follow a Ph.D. research track in the framework of this project under the guidance of prof. André Vandenput. At the end, the results of the project could be summarized as: a new algorithm, namely, the manifold-mapping, supported by a solid mathematical foundation delivered by my colleague from CWI, David Echeverría, and from me a number of journal publications, in which space-

18 | connecthor

mapping optimization is applied to specifically chosen design problems and a novel proof-of-concept linear actuator for electromagnetic active suspension.

an initial set of fine-model evaluations in order to acquire the same information about the concerned physical phenomena as contained intrinsically in the coarse model.

Why space-mapping?

Considering the application area of electromagnetic actuator design, a fine model is most often a numerical discretization of the representative partial differential equations with finite element analysis, mainly due to its versatility or the capability of handling difficult geometries and nonlinear materials, whereas coarse models vary from simplified numerical models, considering coarse discretization and/or linearized material properties, to analytical models or equivalent circuits (magnetic, electric, thermal or mechanical). The method used for the coarse model is mainly determined by the engineering expertise of the designer, who has to determine which one most closely approximates the physical phenomena. Therefore, space-mapping transforms the regular design approach into an automated optimization routine, which exploits the advantages of both simplified and complex engineering models, that is, low computational effort and accuracy, respectively.

The space-mapping technique is a type of surrogate-based optimization method that allows expensive electromagnetic optimization to be performed efficiently with the help of simplified models. The main idea is to replace a computationally expensive fine model with a surrogate based on a coarse model which is significantly less time demanding, however, of course at the expense of accuracy, since a coarse model represents a simplified physical model with a negligible evaluation time. To create the surrogate, an iteratively improved mapping function with a simple form is introduced to correct for the misalignment between coarse and fine model responses. Space-mapping can exhibit a faster convergence than classical algorithms which, for example, employ linear or quadratic approximations as surrogates for the nonlinear fine model. This results from the fact that a pure mathematical approximation requires

techniek I In the framework of this project, existing and newly proposed algorithm variants have been tested on specific design problems ranging from simple magnetic circuits to brushless linear actuators. However, the main application and result of my thesis is represented by the novel linear actuator proposed as a solution for electromagnetic active suspension in automotive applications.

Electromagnetic active suspension A major consideration for the automotive industry is to provide passenger safety, through optimal road holding, and comfort for a large variety of road conditions and vehicle maneuvers. The passenger comfort and safety can be improved by providing an optimal road contact for the tires, while minimizing the roll and heave of the vehicle body. The system responsible for these actions is the vehicle suspension, namely, a complex system incorporating various arms, springs and dampers that separate the vehicle body (the sprung mass) from the tires and axles (the unsprung mass). These passive suspension systems found on the majority of the vehicles can only provide a compromise between the conflicting objectives of safety and comfort.

This compromise has been significantly reduced with the introduction of fully- or semiactive suspension systems. These incorporate adjustable elements which provide spring stiffness and damping coefficients adaptable to the road conditions. The majority of the active systems are pneumatic or hydraulic solutions, which suffer from low efficiencies and response bandwidths; however they are characterized by high force and power densities. Commercial systems incorporating electromagnetic elements exploit the properties of the magneto-rheological fluids in damper technology or combine rotary actuators and mechanical elements in order to provide adjustable spring stiffness. However, given their form factor, high force density, and response bandwidth, linear electromagnetic actuators appear to be suitable for active suspension systems. An actuator topology that can provide both a zero-power spring characteristic and actuation forces necessary for vibration damping and vehicle body-roll control in a fully electromagnetic active suspension has not been previously proposed or investigated. Therefore, a new topology of electromagnetic actuator aimed at replacing both spring and damper in a suspension strut has been proposed in my thesis. In this solution, all conventional mechanical suspension parts are removed. The passive spring characteristic is implemented by exploiting the cogging-force component given by the attraction between permanent magnets and a slotted-iron topology, thus, without power consumption. The dynamic forces on the suspension, due to road noise, bumps or rolling tendency of the vehicle in corners, are compensated by actuation forces generated by means of two sets of segmented

excitation coils. This device has been denoted as an electromagnetic spring (ELMASP) and two patents have been issued to cover both the passive and active design concepts. This actuator topology shows that it is possible to combine a linear passive response and an active response within one electromechanical device by exploiting some basic operation principles in a more unconventional manner and by utilizing efficient computational tools. However, the obtained configuration is only a proof-of-concept that provides the required response but does not satisfy the volumetric requirements. Further improvements are necessary and I am very glad that I am able to continue this work in the EPE group as a postdoctoral researcher.

Discussion The introduction of fully-active electromagnetic suspension may become a reality in five to ten years from now. Like everything else in this world, the automotive industry also revolves around money. And the margins in the branch are so small that a cost saving of a few cents can make or break a new design. For the average car of today, active suspension is a bridge too far, simply because the conventional spring and shock absorber are cheap and used in large numbers. As such, to date only a few top models are equipped with (semi-)active hydraulic, pneumatic or magneto rheological suspension systems. Hence, in the near future, active suspension will be offered only in the more expensive segment. However, further down the line, electromagnetic active suspension systems combined with in-wheel hub motors will not only be viewed as an option for luxury vehicles, but as an intrinsic component of future electric vehicles.

maart 2009 | 19

Itechniek

Power from… dancing people By: Johan Paulides and Helm Jansen, EPE group

\\ “Power from the people!”: A l oo k at a s u s tain ab le d an c e floor.

1. Power from … dancing people in club Watt during the opening on the 4th of September 2008.4

D

uring the 1960s “Power to the people” was a popular rallying cry among anti-establishment activists. The 2000s equivalent is “Power from the people”. However, what is behind this theory? Well … humans move around a lot, and the only result of all this motion is that humans end up in a different place. However, is this good enough in this modern era? Or could potentially something good come from all this motion?

Introduction

chargers2. In most of these conventional methods, users must focus their attention on power generation at the expense of other activities, typically resulting in a short burst of generation. For electrical power generation over longer durations, it would be desirable to harvest energy from everyday activities such as walking, running or even dancing (by the dance floor developed within the EPE group of the TU/e as shown in Fig. 1). However, to produce substantial energy from these activities is not trivial.

Humans are a rich source of energy. An average-sized person stores as much energy in fat as a 1000 kg battery1. This work can be performed at a high rate, with 100 W easily sustainable1. Many devices take advantage of human power capacity to produce electricity, including hand-crank generators as well as wind-up flashlights, radios, and mobile phone

Discussion of power from the people

1 G. A. Brooks, T. D. Fahey, K. M. Baldwin, “Exercise Physiology: Human Bioenergetics and Its Applications”, McGraw-Hill, Boston, ed. 4, 2005.

2 J. A. Paradiso, T. Starner, “Energy scavenging for mobile and wireless electronics”, IEEE Pervasive Comput. 4, 18, pp. 18- 27, 2005.

20 | connecthor

Many articles, blogs, and TV shows have reported about harvesting energy from humans, where for this article a number of them have been investigated and parts of those discussions reported there are quoted in this part of the article.

The MIT News (July 2007) reported that two graduate students in architecture have proposed to extract energy from the motion of humans through public spaces such as train stations. However, if there’s enough motion to provide harvestable energy, there’s enough motion for the humans to notice. Ever walked along a pedestrian suspension bridge that bounced under your feet? It does take more

2. Power from dancing people by Watt-aparty in the Congress station, Brussels, on the 4th of December 2008.4

techniek I energy to walk on such a surface than on a rigid surface. Well, where does that energy come from? From us! Of course! It’s like carrying a parasite that takes a little bit of your energy. In fact, this approach is also called parasitic power generation. By keeping the parasite fed, you get a little more tired and you eat a little more food. However is this always the case? Is it really us that have to deliver this energy entirely or is it more like energy recuperation? Is it not true that just because people are required to “exert” extra energy it does not necessarily mean they will eat more (a lot of people in the western world take in more than what we really need). Also, significant transmission losses can be minimized if the energy is locally generated and used. Further, it really teaches people to appreciate electricity and how much effort is needed to generate sufficient power.

“...systems are available th at u se h u man p owe r by walking, dancing, or r un n i n g”

3. Schematic representation of the dance floor.4 human dancing in a club environment and directly powers a LED lighting show situated on the top of tiles or around the floor (Fig. 2).

where on the side LEDs are placed. The tile therefore consists of two parts: energy harvesting and lighting using LED technology (Fig. 4).

Power from … dancing people at the TU/e Most current “Power from the people” systems are used for sensor networks and mobile electronics. These systems scavenge power from human activity or derive limited energy from ambient heat, light, radio, or vibrations. However, also systems are available that use human power by walking, dancing, or running. Recently, the research on energy harvesting has focused on generating electrical power from the shoe sole, with the best devices generating around 0.8 W2. Alternatively, a spring-loaded backpack3 harnesses approximately 7.4 W of peak power during fast walking using the vertical oscillations of a 38 kg load. While the backpack does generate significant power levels, the additional degree of freedom provided to the load could impair the user’s dexterity and lead to increased fatigue. For harvesting human energy in a club environment, this would significantly impair the clubber experience, and, since in a clubbing environment the human is based at the same position, a non-mobile system has been created to transfer the human dancing motion into electrical energy. As such, a system has been researched that generates energy from 3 L.C. Rome, L. Flynn, E.M. Goldman, T.D. Yoo, “Generating electricity while walking with loads”, Science, Vol. 309, pp. 1725-1728, 2005.

So what has been done at the TU/e EPE group? We have taken on the challenge to take a reasonable “power from … dancing people” and have developed a model of the energy generation system. In this system, the linear dancing motion is converted to a generator by means of a certain gear ratio to achieve the highest efficiency and the smallest generator size (Fig. 3). Further, a prototype has been created that harnesses the power of dancing using electromechanics to generate power. The lighting tile consists of a box with glass and mirrors,

Measurements on the prototype at the TU/e EPE group have shown that approximately 24 W can be generated for a period of 10 seconds, where peak powers of 80 W are harvested at short intervals. This is considerably higher than what has been harvested from a backpack system, however smaller than can be harvested by using a bicycle. The energy generating prototype is now under further development at Advanced Electromagnetics BV in close cooperation with the sustainable danceclub, to make this prototype into a product suitable for mass production. 4 5

4. A harvesting tile and a lighting tile.5 4 Courtesy www.sustainabledanceclub.com 5 “Sustainable Dance Floor”. Studio Roosegaarde. Available: http://www.studioroosegaarde. net/project/

maart 2009 | 21

6 9

1

5

2

12

11 7

16

14

3

15

8

13

17

10

4

1. t/m 4. Studytour CONTACT 2009

12. Open Huis Dag

5. t/m 8. Thor Dies

13. en 14. Schaatsen met de ACCI

8. ETV op bezoek tijdens Dies receptie

15. Afsluiting van Spectrum

9. Uitreiking van het nieuwe jaarboek

16. Tappersweek van Mathijs

10. Is dat... Joop?

17. Winterbuffet van de faculteit

Ivaria

Onderzoeksfinanciering Door: Roy Warmerdam

\\ Roy geeft zijn kijk op wie het onder zoek gaat betalen, en hoe dat moet gebeuren.

T

ijdens de feestdagen heb ik veel tijd doorgebracht met een fantastisch boek ‘Een kleine geschiedenis van bijna alles’ door Bill Bryson. Het geeft onder andere een beschrijving van de wetenschappelijke ontwikkeling door de laatste honderden jaren heen. Het geeft een inzicht in hoe de wetenschap de ene na de andere ontdekking doet en dan ook nog vaak bij toeval: je kunt immers niet op zoek gaan naar iets wat je nog niet kent. Ik vraag me af of dit eigenlijk nog steeds mogelijk is? Is ons universitaire systeem nog een voldoende rijke voedingsbodem om tot echt fundamenteel nieuwe ontdekkingen te komen? Ik denk het niet. Hoewel het aan kennis niet zal schorten, is de financiering het grote obstakel voor fundamenteel onderzoek. Vanuit het Rijk komt slechts 2 miljard vrij te besteden euro’s binnen bij de 12 universiteiten via de zogenaamde eerste geldstroom. Hier moet onder meer huisvesting en algemene onderzoeksinfrastructuur van betaald worden. Daarbovenop is er een pot van ongeveer 2,5 miljard euro overheidsgeld dat via de NWO en KNAW direct aan onderzoekers, projecten en programma’s wordt toegewezen. De derde en laatste geldstroom, à ongeveer 4 miljard euro, komt voornamelijk uit de private sector: bedrijven, instellingen etc. Maar voor deze laatste twee geldstromen moet er dus een direct onderzoek aan de financiering gekoppeld zijn: hoogleraren moeten voorstellen schrijven voor gericht onderzoek en dan hopen dat er geld beschikbaar komt.

24 | connecthor

Vooral de laatste vier Balkenende kabinetten oordelen dat je wetenschappers niet zelf kan laten beslissen wat ze willen onderzoeken. Balkenendes onderwijsministers zijn het idee toebedeeld dat je moet onderzoeken in dienst van de werkgevers en het bedrijfsleven. Compleet ridicuul! Wetenschappers moet je niet sturen, ze kunnen heus zelf wel oordelen wat nuttig wetenschappelijk onderzoek is. Het is toch idioot dat het NWO, KNAW en het bedrijfsleven richting kan geven aan de wetenschappelijke ontwikkeling? Je verliest op deze manier het fundamentele onderzoek compleet uit het oog en je geeft al je onafhankelijkheid op. Een universiteit is geen bedrijf, het zou een liberale onafhankelijke kennisinstelling moeten zijn, vrijgesteld van bedrijfsdoelen zoals competenties, focus, bevordering van excellentie en concurrentie. Bovendien zijn hoogleraren hier niet voor opgeleid, noch aangenomen en is het ook pure geldverspilling om al die dure onderzoekers op universiteiten hun tijd laten verdoen met de strooptocht naar potjes geld! Het is onderhand belangrijker dat je een goed onderzoeksvoorstel kan schrijven dan dat je goed kan onderzoeken…

onderwijs en onderzoek is echter zo groot geworden met de overschakeling naar een kenniseconomie, dat je nooit zou moeten willen bezuinigen! Als regering zou ik de tweede geldstroom afschaffen en bij de eerste voegen en dat dan nog eens verhogen met pak hem beet 2 miljard euro uit bijvoorbeeld aardgasbaten. Dan hebben universiteiten in ieder geval weer een stabiele, stevige basis om onafhankelijk van derden te bepalen waar ze onderzoek naar willen doen en krijgen hoogleraren bovendien ook weer eens wat meer tijd voor onderwijs en onderzoek in plaats van te moeten bedelen voor financiering. Zie het als een investering in de toekomst: kennis geeft een land welvaart. De derde geldstroom zou wat mij betreft (in afgeslankte vorm) kunnen blijven bestaan naast het vaste overheidsbudget. Intensieve samenwerking met het bedrijfsleven is namelijk helemaal niet slecht: eind januari werd bekend dat de bedrijfsparticipatie in universiteitsonderzoek nergens op de wereld zo groot is als op de TU/e. Dat is best iets om trots op te zijn, je zou er alleen niet afhankelijk van moeten zijn. Het zou complementair moeten zijn aan de financiering door het Rijk.

Het grote probleem is natuurlijk dat onze overheid veel te weinig geld overheeft voor wetenschappelijk onderwijs en onderzoek. In 2007 heeft het Rijk 4,5 miljard euro uitgegeven aan universiteiten: dat is nog minder dan 1% van ons BNP! En schrikbarend genoeg blijft de overheid bijna ieder jaar bezuinigen op onderwijs en wetenschap. Het belang van

De geschiedenis heeft in ieder geval één ding uitgewezen: voor echt revolutionaire ontdekkingen en grote vooruitgangen moet je wetenschappers hun gang laten gaan. Geef universiteiten een grote zak geld en laat de nieuwsgierigheid van wetenschappers weer bepalend zijn voor de onderzoeksrichting! Het beste onderzoek is nutteloos onderzoek!

techniek I

Het HiSparc Project Door: Otto Stoelinga, Henry van Bergen, Lex van Deursen

\\ Detec tie van kosmische stralen door 5- en 6-v wo scholieren.

D

e faculteit E doet sinds 2006 mee aan het HiSparc project, dat opgezet is door het Nationaal Instituut voor subatomaire fysica (NIKHEF) in Amsterdam. Kosmische straling1 bestaat uit losse atoomkernen, protonen, fotonen en neutrino’s, die zoals de naam al zegt in de kosmos hun energie krijgen. Alle deeltjes reizen met vrijwel de lichtsnelheid, sommige deeltjes hebben zelfs een kinetische energie van ca. 1020eV, ofwel enkele Joules! De vraag is met welke processen versnelling tot zulke energieën mogelijk is en waar dat dan gebeurt. Na bijna 100 jaar onderzoek aan kosmisch straling is dit echter nog altijd een onopgelost probleem. Botsingen met fotonen uit de alom aanwezige achtergrondstraling van 2,7K remmen de deeltjes af, ze kunnen dus niet al te diep in de kosmos ontstaan. Maar in onze ‘buurt’ kennen 1 www.cosmicrays.nl/home.php

we nog geen voldoende krachtige bronnen. Die enorme energieën zijn zelfs niet te halen met de meest krachtige versnellers (LHC CERN2, 7 1012 eV) op aarde, vandaar dat deze vraag dus ook grote interesse vanuit hogeenergie fysisch onderzoek opwekt.

meten. Een extreem voorbeeld is het Auger project in de pampa van Argentinië, waar detectoren over 3000 km2 verspreid staan.

De kosmische deeltjes treffen de atmosfeer op een hoogte van ongeveer 40 km. Bij een botsing met bijvoorbeeld een zuurstof- of stikstofmolecuul ontstaat een lawine (‘shower’) van secundaire subatomaire deeltjes. Een groot deel daarvan vervalt weer tot muonen, die met vrijwel de lichtsnelheid het aardoppervlak bereiken en in de detectoren terecht komen. Van een shower bereikt maar een klein aantal deeltjes het aardoppervlak, de grootste dichtheid van muonen vindt men op 11 km hoogte. Bij voorkeur geven we de detectoren dus een groot oppervlak en moeten we langdurig

Hisparc3 mikt op een bescheidener schaal: een stad, waar VWO scholen worden ingeschakeld om voldoende detectoren te krijgen. Dat is tevens de link met TU/e: scholen uit de regio die meedoen kregen afgelopen jaar een subsidie via het Studenten Service Centrum onder de noemer ‘Sprint’. Groepen van vier tot zes enthousiaste leerlingen bouwden onder begeleiding een detector voor hun school op de faculteit E, in het kader van hun profielwerkstuk of de voorbereiding daarop. Tot nu toe hebben negen scholen deelgenomen. We hopen dat het door het project opgewekte enthousiasme blijft en de scholieren een bèta-studie komen volgen en dan bij voorkeur natuurlijk elektrotechniek.

2

3

www.cern.ch

www.hisparc.nl

maart 2009 | 25

Itechniek Het actieve deel van een detector is een scintillator van 0,5 m2 plastic. Dat materiaal genereert fotonen met de golflengte van blauw licht wanneer er een geladen deeltje (muon) doorheen gaat en een klein deel van zijn energie afgeeft. Het licht wordt verzameld en naar een fotomultiplicator geleid. De lichtpulsen worden door de fotomultiplicator omgezet in elektrische signalen. Deze pulsen hebben een stijgtijd van enkele nanoseconden en worden met behulp van een snelle AD-omzetter in een PC opgeslagen. De opstelling bestaat uit twee scintillatoren die enkele meters van elkaar af staan, in een tweetal skiboxen op het dak van de betreffende lokatie (In het geval van dit project dus de deelnemende scholen).Voor het experiment zijn we alleen geïnteresseerd in de signalen die uit één lawine komen en van hetzelfde inkomende kosmische deeltje afkomstig zijn. Omdat de signalen beide van de zelfde bron komen, zijn deze binnen enkele nanoseconden tegelijk op beide scintillatoren te zien. Met een GPS ontvanger wordt de tijd geklokt en uit vergelijking van de tijden van de detectorenparen bij de verschillende scholen kan men via driehoeksbepaling de invalsrichting van de oorspronkelijke kosmische straling bepalen. We proberen zoveel mogelijk clusters op te zetten van minimaal drie scholen.

1.

Het werk kan beginnen. Alleen de beste leerlingen (die wel een paar lesuren kunnen missen) melden zich aan voor dit project.

2. Als de scintillator platen zijn uitgepakt worden ze op een schone ondergrond gereinigd.

6. Wanneer de scintillatoren, lichtgeleiders en koppelstukjes voor de fotobuizen gepolijst en schoongemaakt zijn, wordt de optische lijm aangemaakt.

3. Er wordt een discussie gevoerd over de werking van de scintillator, de snelheid van fotonen in en buiten het materiaal, de golfsnelheid van het licht, wanneer er totale reflectie optreedt etc.

5. De scintillator transformeert ultraviolet licht in een geheimzinnig blauw schijnsel.

Met behulp van de deeltjesdichtheid en hoek van inval kan uiteindelijk de energie van het kosmische deeltje bepaald worden die de muonenlawine veroorzaakt heeft. Vwo scholieren vinden het heel spannend om van dit onderwerp een profielwerkstuk voor hun eindexamen te maken. De scintillator en lichtgeleider worden als component geleverd en leerlingen moeten die in elkaar zetten. De elektronica wordt als kastje aangeleverd, moderne SMD componenten lenen zich slecht voor zelfbouw. Toch is het zelfs met bijbehorende software nog een hele toer om alles goed aan de praat te krijgen. Op de daken van de scholen komen de meetopstellingen te staan die door scholieren gebouwd zijn en die via het internet verbonden zijn met een centrale computer bij de faculteit E om zo een lokaal netwerk te vormen. Ook in de regio’s Leiden, Utrecht, Nijmegen en Groningen zijn HiSPARC detectoren verbonden met een lokaal netwerk. Het project wordt gecoördineerd vanuit het NIKHEF te Amsterdam.

4. Na een aantal experimenten wordt tenslotte met een laserstraal de brekingsindex gemeten. Aan de oppervlakken vindt bijna totale reflectie plaats.

26 | connecthor

techniek I

7. De vacuümpomp wordt in werking gezet. Er mogen geen luchtbelletjes in de lijm achterblijven.

13. De multiplicator buizen worden op de koppelstukjes van de lichtgeleiders gelijmd.

8. Het aanbrengen van de lijmgoten is een secuur werk. Nadat de lijmgoten zijn opgeplakt en voldoende lijm op de lijmvlakken is aangebracht worden de lichtgeleiders op de scintillator platen gelijmd.

12. ...en lichtdicht ingepakt.

14. Er mag niet geknoeid worden.

9. De lichtgeleider blijft zonder steun overeind staan en drukt de overtollige lijm weg die opgevangen wordt in de lijmgoten. Hierna volgt 48 uur ‘droogtijd’. Daarna worden de sensoren lichtdicht ingepakt.

11. Als de droogtijd voorbij is, worden de detectoren met aluminiumfolie bekleed...

15. De fotobuis moet in een keer op zijn plaats zitten.

10. Ondertussen worden de fotomultiplicator buizen gekarakteriseerd.

16. De detector is gereed voor gebruik. De zware betonstukken voorkomen wegwaaien.

maart 2009 | 27

Itechniek

Maximum result of the EPE group in the IOP-EMVT program By: Johan Paulides, Helm Jansen, Elena Lomonova, Jorge Duarte, Marcel Hendrix (all from the EPE group) and Paul van den Bosch (CS group).

\\ EPE group (Elec tromechanics and Power Elec tronics) has managed to get three new projec ts.

S

enterNovem, an Agency of the Dutch Ministry of Economic Affairs, promotes sustainable development and innovation within the Netherlands. As such, various so called “Innovatiegerichte Onderzoeksprogramma’s” (Innovation-oriented research programs, of IOPs, for short.) have been initialized and started, which over the years became very well known within the faculty of Electrical Engineering. One subsection of these IOPs is the EMVT (ElektroMagnetische VermogensTechniek): A combination of technologies, which find their appliance in integrated electromagnetic systems with high power densities, high frequencies,

28 | connecthor

demanding motion profiles and high efficiencies, taking into account the various constraints in the multi-physical domains, e.g., electrical, magnetic, fluid, thermal and mechanical design aspects (http://www. senternovem.nl/iop/index.asp). Within this EMVT program, research is initiated by combining: excellence (supporting world class transparent and effective projects), engagement (building strong research alliances involving business, researchers, and the public) and empowerment (promoting a culture of adventure and excitement in which people seize opportunities and make things happen by practical demonstrators). Unfortunately,

in 2008 the last tender of the EMVT IOP program has taken place, where we would very much like to encourage SenterNovem to consider an extension for this program, since it has proven to strengthen the Dutch industry, since 2000. The IOP-EMVT grant program invited the Dutch industry to come forward with fundamental projects, from which a selection would be submitted by the universities and/ or knowledge institutes. This, of course, was an ultimate opportunity for Dutch companies to provide our faculty with long-term high risk but also with high impact research

techniek I projects. These projects have been very successful within the EPE group with a demonstrator for the planar actuator and flying robot, optimization tools (space-mapping technique) used to design an active suspension demonstrator, planar actuator with manipulator, etc. This meant that also for this last tender, numerous research items were brought forward by the industry. Within the EPE group these items were verified on suitability for PhD projects and impact within the Netherlands and at a later stage within the worldwide society. From these research items, a selection has been submitted to SenterNovem for consideration, where after two rounds of selection procedures by a group of experts, the IOP-EMVT program committee granted the EPE group three out of three projects (100% score), namely:

the required critical dimensions (CD) and a sufficient reliability. In past research projects, among others stimulated by IOP-EMVT, we have put much emphasis on planar motors (Flying carpet, Flying robot) and active vibration isolators (Gauss mount) but now the power amplifier has become a bottleneck in the wafer scanner as well. As acceleration is about proportional to throughput (TPT: wafers per hour) squared, and the allowable error in the size of the acceleration has to decrease according to the size of the CD, the signal to noise/disturbance ratio has to increase by 6 dB each 2.2 years. At the same time, the bandwidth has to be improved with the increase in acceleration. To satisfy the roadmap of the semiconductor industry, the power amplifier has to satisfy the following requirements:

1.

Ultimate High Precision Amplifiers (the EPE group together with CS group) – 2 PhD positions,

1.

Halving of the noise and other disturbances each 2.2 years to guarantee a sufficient SNR (signal-to-noise ratio).,

2.

Parallel Flux-Switching Machines (2 PhD positions), and

2.

Doubling the bandwidth every 5 years.

3. 3.

Autonomous Ceiling Robots (2 PhD positions).

Considerable improvement of the reliability as the power amplifier is, to date, the most error-prone component.

Ultimate High Precision Amplifiers In achieving higher accuracy and higher throughput of wafer scanners, ASML has to improve the wafer scanners and their subsystems continuously. Important design decisions concern the wavelength of the light source, the scan operation and, recently, the immersion technology. A seemingly classical component, the power amplifier for the linear and planar actuators, currently severely constraints improvements on all 3 challenges: sufficient power for the required throughput, sufficient accuracy for

1a. Switched reluctance motor

This project takes up this challenge and proposes to develop design rules to satisfy the ever-increasing and stricter requirements for power amplifiers. The state-of-the art in power-electronic switches and electronic components will be utilized and it is intended to research scalable converter topologies, new sensor arrangements and advanced control strategies for satisfying the increasing requirements. In CS, a new control strategy has been proposed that considerably improves the old basis of control as established by Lyapunov in 1884. Now optimal model predictive controllers for systems with switches can be calculated online with

1b. Permanent magnet synchronous motor

sample frequencies exceeding 10 kHz. Now optimality and accuracy can be guaranteed while satisfying all constraints introduced to protect the semi-conductor switches. As a result, a new class and family of converters, which evolve according to the semi-conductor roadmap requirements will be proposed, realized, and tested.

Parallel Flux-Switching Machines Efficiency, speed range, and the ability to deliver high peak power pulses are important design criteria for electrical machines. In a number of applications, e.g. automotive, maritime, aircraft and servo drives, a high torque/force per volume is required without the necessity for special cooling techniques. In this respect, parallel flux switching permanent magnet (FSPM) machines, which combine properties of both permanent magnet synchronous machines and reluctance machines, have been identified as a promising technology. Although several rotary flux switching machines are described in literature, this project will investigate interesting new rotary and linear FSPM machines. Parallel flux-switching permanent magnet (FSPM) machines (originally conceived by Rauch and Johnson in 1955), which exhibit bi-polar changes in flux-linkage, are a leading candidate technology for high power density electrical drives. Parallel flux switching machines form a hybrid motor type, which combines properties of switched reluctance motors and synchronous permanent magnet (PM) motors (Fig. 1). FSPM machines are double-salient, and the permanent magnets and armature windings are both located on the stator. The moving part of a parallel flux switching machine simply consists of an iron structure with teeth. This leads to a robust rotor, which is suited to high-speed applications and harsh environments.

1c. Parallel flux switching motor

maart 2009 | 29

Itechniek

2a. Surface mount PM linear motor Compared to conventional synchronous permanent magnet (PM) machines and switched reluctance machines, parallel flux switching machines show very promising characteristics, i.e. a high power density, a high efficiency, a large speed range, and a high peak force. Hence, this type of machine is very suitable for applications that require fast dynamics, a large speed range, and low energy consumption, e.g., for the in-wheel motor of an electrical vehicle.

2b. Flux switching linear motor magnets are avoided. However, research is still necessary to provide a good understanding of the force production mechanics and how to reduce the parasitic forces and noise in the system. The main objective of the “Parallel-FluxSwitching Electromagnetic Actuators” project is to provide extensive design and comparison of different structures of linear and rotary parallel-flux-switching synchronous machines for different structures, where, based on these design procedures, a linear and rotary prototype will be built and tested.

Autonomous Ceiling Robots

3a. Classical industrial robot with three joints and a gripper/tool. FSPM machines also have interesting properties for linear applications. Linear motors and actuators are commonly used in industrial automation, healthcare devices, active vehicle suspension, and free-piston energy converters. Besides a higher power density, FPSM linear motor technology (Fig. 2) can also reduce the cost price of the linear drive. Fig. 2a shows a typical commonly used iron-core linear motor with moving coils and stationary surface-mounted permanent magnets. Over the full stroke of the motor expensive magnets are placed on the stator, whereas only the magnets below the coils contribute to the power conversion. In parallel flux switching machines, the coils and magnets are embedded in the mover (Fig. 2b) and the stator only consists of iron. As a result, the stator can be much cheaper and dangerous situations with uncovered

30 | connecthor

In applied robotics, an ever increasing demand is appearing to industrial robots that can be suspended from the ceiling. In general, an industrial ceiling robot can reach a turning locus by an arm. However, these robots are limited due to their limited circular stroke (commercially about 1m), speed, acceleration, jerk, and accuracy. In order to achieve an increased stroke and performance, the system would benefit from a non-existing arm, low mass and/or an increase in motion capability. A system that will combine these requirements will be the focus of this project, where multiple anti-gravity high-performance robots will be magnetically suspended from and move

along the ceiling and can be either elevated from or stuck to the ceiling to achieve a large force and high accuracy.

“multiple autonomous robots will be suspended from the ceiling by passive attraction forces, achieved by the summation of multiple magnetic contact surfaces” In the past decades, the acceleration and motion profiles of industrial robots have been fundamentally researched, optimized, developed, and tested, e.g. complete automotive lines are equipped with these robots (Fig. 3a). Currently, the acceleration and (geared) velocity of the state-of-the art robot technology are limited to about 20m/s2 and 2.5m/s, respectively. However, whereas it is accepted that industrial robots exhibit good repeatability, robot accuracy is generally poor and in the range of 0.1mm. Additionally, the robot accuracy deteriorates even further towards the boundaries of the operating envelope. To date, these limitations have significantly compromised the applicability of these robots, e.g. in medical and/or hightech industrial applications. These high-

3b. Proposed contactless magnetically elevated ACR with reduced number of joints and infinite stroke.

techniek I

performance applications would benefit from an improved noiseless, accurate, and contactless robotic system that can operate from the ceiling. This, however, does require a complete rethinking of the industrial robot concept to really advance this technology. As such, for the Autonomous Ceiling Robots (ACR) to be practical, integration of passive and active magnetic elevation, motion actuation and contactless control and energy transfer are essential (Fig. 3b).

topics such as permanent-magnet width adjustment, skewing (either the iron teeth or the magnets), semi-closed slots in the stator core, integration of the contactless energy transfer, over actuation, etc. will be investigated. For example, to analyze and predict the thermal behavior, electromagnetic fields, and forces of various Autonomous Ceiling Robot topologies, time-efficient design methods and software tools will be developed.

The natural attachment system (e.g. from a spider, gecko, etc.) underlies the basis for the ACR system, where numerous points of contact (i.e. 78,000 per leg) combine the “Van der Waals” forces into a powerful adhesive force. The electromagnetic force is the equivalent, which can either provide an attracting or a repelling force in a passive and/or an active manner. This principle will be utilized in this project, where multiple autonomous robots will be suspended from the ceiling by passive attraction forces, achieved by the summation of multiple magnetic contact surfaces, and can be moved and suspended by active repelling forces. This minimizes the required power to elevate (i.e. levitate from the ceiling) the robots. This project will undertake the fundamental research for the understanding and modeling of Autonomous Ceiling Robot systems for medical and industrial applications. The aim of this project is to supply electromechanical designers and control engineers with a novel “proof of principle” actuation system. All the investigated topologies will utilize permanent magnets (PMs), where

The research into the design of Autonomous Ceiling Robot systems is fundamentally different from the successfully finished planar actuator topology (Fig. 4a), since this topology does not include iron within the coils. In this topology, including iron could not be implemented, since it resulted in unwanted attraction forces. Therefore, including iron (Fig. 4b) results in a fundamentally different electromagnetic system that maximizes force density, placement force, position accuracy, coupling factor for contactless energy transfer, efficiencies within this system, etc. However, this comes at the expense of a significantly more complex structure to model, since the inclusion of iron introduces electromagnetic non-linear effects (e.g., local saturation) within the system. Hence, only applying the fundamental theory of electromagnetism and electromechanics will enable the researchers to develop the required methods and tools for the analysis and optimization and to investigate to which extent the inverse actuator principle (ceiling instead of floor) influences and/or compromises the achievable motion profiles and precision. Therefore, this research project will result in numerous ACR concepts, where the most promising design will be demonstrated by a “proof-of-principle” prototype.

6 DoF Movement

Levitated PM plate Herringbone coil pattern Direct water cooling Stationary 4a. Existing planar actuator topology

Stationary

Iron core with integrated coils Contactless energy and data transfer

6 DoF Moving Elevated /Actuated robot

Contactless energy and data transfer

6 DoF Moving Elevated/Actuated robot

θ

θ

Z

Z

4b. Proposed structure Autonomous Ceiling Robots

maart 2009 | 31

Iadvertorial

“Hier heb je alle kans om door te groeien” \\ Wo rd regisseur van je eigen loopbaan.

?

Wie: Paola Enriquez-Ojeda

Geboren: 2 februari 1977 te Pasto, Colombia

Opleiding: MSc Elektronica

Functie: Engineer

Doorgroeimogelijkheden Ik heb binnen mijn afdeling mijn wens kenbaar gemaakt om in de toekomst een studie Bedrijfskunde te volgen. Ik wil na mijn eerste universitaire titel het academisch denken nog verder ontwikkelen. Deze keer gericht op de integratie van verschillende aandachtsgebieden van management. Als aanvulling op mijn al opgedane technische kennis. Als je goed bent in je werk, je ambitie toont en laat merken dat je er zin in hebt, dan stimuleert Siemens zo’n studie! Die goede doorgroeimogelijkheden hier zijn voor mij enorm waardevol.

I

k studeerde elektronica, afstudeerrichting Besturingstechniek aan de Pontificia Universidad Javeriana te Cali, Colombia. Sinds begin 2003 woon ik in Nederland. Eerst leerde ik de taal, daarna heb ik een leuke baan gezocht in de techniek. Na mijn eerste baan als PLC programmeur, kwam ik in 2004 bij Siemens in Assen terecht. Al snel werd ik gevraagd om naar Siemens in Zoetermeer te komen. Daar werkte ik als engineer voor het project Hoge Snelheids Lijn HSL, in het software ontwikkelingsteam. Ik schreef documenten over de functionaliteit van diverse tunneltechnische installaties die bestuurd moesten worden door de systeemsoftware. Daarna heb ik een deel van de software getest en in bedrijf gesteld op de bouw. Ik heb erg veel ervaring opgedaan, contact gehad met mensen van verschillende disciplines en nieuwe dingen geleerd niet allen in de techniek maar ook in het samenwerken binnen een groot en internationaal project als dit.

32 | connecthor

Traffic & Transportation Engineering projecten Na afronding van het HSL-project eind 2006 heb ik verschillende engineeringoffertes voor infraprojecten gemaakt. Een van deze projecten is inmiddels gestart. Het project is volgens onze Systems Engineering Systematiek aangepakt waarmee wordt gegarandeerd dat het systeem verifieerbaar is, aan de eisen van de klant voldoet en onderhoudbaar is. Ik ben de Systems Engineer in dit project en vind het een echte uitdaging om aan dit soort multidisciplinaire projecten te werken. Ieder project is weer anders maar het belangrijkste, erg leerzaam.

Vrouw in een mannenwereld Als vrouw in de techniek ben ik in mijn carrière nogal eens tegen vooroordelen aangelopen. En dan ben ik ook nog eens een buitenlandse vrouw in Nederland. Dit is voor mij een extra uitdaging. Op dit moment zit ik in een pilotmentorschap van jonge hoge opgeleide vrouwen. Mijn mentor is een ervaren vrouwelijke collega met een hoge functie binnen mijn divisie bij wie ik altijd terecht kan. Ik heb gemerkt dat binnen Siemens Nederland de diversiteit op de werkvloer toeneemt en dat ervaar ik als zeer positief!

faculteit I

Open dagen

Door: Pauline van Gelder-Hoen

\\ S tudenten in spe kijken rond op de fac ulteit.

I

n het eerste weekend van de kerstvakantie, op vrijdag 19 en zaterdag 20 december 2008, werden de Open Dagen “nieuwe stijl” voor de tweede keer gehouden. Leerlingen en hun ouders van de bovenbouw van het VWO komen naar de TU/e om zichzelf te laten voorlichten over studeren in Eindhoven in het algemeen en over een bacheloropleiding naar keuze in het bijzonder. De Open Dagen zijn voortgevloeid uit de “oude” Oriëntatie- en Voorlichtingsdagen. Op de Oriëntatiedag, die standaard gehouden werd op een zaterdag, ging alleen het Auditorium open en werden er een hele dag presentaties gegeven door de voorlichters van de verschillende faculteiten. Verder konden de bezoekers vragen stellen aan het voorlichtingsteam in de stand. Op de Voorlichtingsdagen kon ook de faculteit naar keuze worden bezocht. De voorlichtingsdagen werden altijd op een doordeweekse dag georganiseerd. Hiervoor was het voor ouders vaak moeilijk om met hun zoon of dochter mee te komen.

Om een aantal redenen was er het gevoel dat een en ander beter gecombineerd kon worden. De belangrijkste reden was dat je de ouders meer mogelijkheid biedt om ook op een zaterdag met hun kind mee te kunnen om de faculteit te zien. Per slot van rekening zijn zij een belangrijke factor in de keuze voor een studie. Voor de organiserende tak kwam er als voordeel bij dat je de stand maar 1 keer hoeft op te bouwen en weer af te breken.

Het startpunt van de dag was de ontvangst in het Auditorium. Hier was een infomarkt opgebouwd. De stands van alle faculteiten waren present. Zo was er een infobalie en een aanmeldbalie waar de leerlingen een keycord ontvingen met een kaartje eraan waarop hun programma van de dag en een plattegrond van de campus stond. Als leuk extraatje liepen er twee fotografen rond die polaroidfoto’s maakten van de bezoekers. Deze foto’s kregen ze dan ter plekke mee in een mooi TU/e hoesje, als aandenken.

onderzoeken die er verricht worden. Zo ook dus een bezoek aan onze faculteit. De leerlingen kregen naast een presentatie en een verdiepend programma ook de mogelijkheid aangeboden een schakelbord in elkaar zetten, zodat het ook werkte. Tientallen leerlingen en hun ouders hebben wij op beide dagen ontvangen. Het voorlichtingsteam en enkele medewerkers van Elektrotechniek hebben ervoor gezorgd dat de bezoekers een warm welkom ontvingen en goed geïnformeerd onze faculteit weer verlieten.

Tussen 13.00 tot 13.30 uur was er een pauzeprogramma in het Auditorium. Het programma bestond uit verschillende lezingen van en over: een afgestudeerd TU/e-ingenieur, een voorbeeldcollege, de Kiesklas (Pre University College), een herhaling van de algemene TU/ e-presentatie voor laatkomers, een presentatie over studentenhuisvesting in Eindhoven van Vestide en een presentatie over studentenzaken (financiën, regelingen, begeleiding etc). Deze laatste presentatie was voor iedereen toegankelijk, maar werd met name georganiseerd met het oog op de interesses van de ouders. Op de faculteiten volgden nog een presentatie over de bachelor studie en een verdiepend programma over een klein deel van de

Dit studiejaar zullen de Open Dagen nog een keer plaatsvinden en wel op vrijdag 27 en zaterdag 28 maart aanstaande.

maart 2009 | 33

 

   


  



  

 


  



     IgV^c^c\hYV\Zc

IgV^c^c\hYV\Zc-i$b&&YZXZbWZg 7ZYg^_kZcYV\&,[ZWgjVg^
     

faculteit I

Centre for Wireless Technology Eindhoven By: Peter Baltus

\\ Horizon meeting Elec tric al Engineering Depar tment.

T

he Centre for Wireless Technologies (CWTe) officially started on May 1st 2007. Since that time, the groups that work together in the CWTe have developed a common vision for the future, as well as roadmaps describing the new technologies that need to be developed in order to achieve this vision. The CWTe vision and related roadmaps have been presented to our department at the Horizonbijeenkomst on November 12th 2008. This article summarizes that presentation. Wireless communication has become very important since the invention of the first practical wireless telegraph system by Guglielmo Marconi in 1896. For example, in 2007, more than half of the communication in the world was wireless. This has also a large impact on the economy: the total worldwide spending on wireless communication in 2007 was $574 109, and the mobile and wireless markets are growing yearly by more than 10% . To enable this enormous proliferation of wireless systems, a succession of new wireless technologies is needed to feed two important trends (Fig. 1): A trend towards a reduction in size and cost, which is required to make the increase in wireless systems both affordable and practical.

2.

A trend towards robust and efficient sharing of the wireless communication channel, which is required to allow this increasing number of systems to communicate reliably over the shared channel.

    




1.

   



1. Two import trends for wireless systems

2. The Centre for Wireless Technology, Eindhoven and the participating groups The second trend has resulted in a fast growth of the complexity of wireless systems, from the simple devices with fewer than 10 components as used by Marconi to modern transceivers consisting of millions of components as well as megabytes of software. At the same time, the first trend requires these increasingly complex devices to become continuously smaller and cheaper. As a result, the technologies for modern wireless systems have become diverse, including software and digital processors to implement complex wireless protocols, signal processing algorithms, and digital signal processing elements for implementing the advanced and bandwidth-efficient modulation schemes, mixed-signal and RF electronics to deal with the high frequencies, bandwidths and dynamic ranges of the radio signals, and (last but definitely not least) the complex antennas and antenna interfaces required for such systems. The increasing complexity, diversity, and interdependence of state-of-the-art wireless technologies require a cooperation of multiple disciplines to investigate future wireless systems. To enable this, five research groups of our department (EM, MsM, SPS, ES and ECO) work together in the field of wire-

less technologies, as shown in Figure 2. This cooperation is called the Centre for Wireless Technology Eindhoven (CWTe). The CWTe fits within the strategy of the department of electrical engineering as one of the multi-disciplinary research centers and will contribute to all three themes of our department: Connected World, Care & Cure, and Smart Sustainable Society. Within the CWTe, the research is focused on three research programs: 1. 2. 3.

Ultra-high-data-rate systems Ultra-low-power systems Tera-Hertz imaging systems

For each of these three programs, a vision of the applications and supporting technologies for 10 years into the future has been developed, as well as a roadmap that shows which technologies need to be developed over that period to enable the implementation of this vision. These visions and roadmaps were constructed during a number of sessions in which CWTe members shared and discussed their ideas about future applications and technologies.

maart 2009 | 35

Ifaculteit Roadmaps, in the same way as e.g. project plans, are not intended to be a 100% reliable and accurate description of things that will happen. Instead, they are a tool to help define projects in a structured and consistent way. To remain useful, these roadmaps need to be updated on a regular basis (e.g. once per year). In addition, the roadmaps are useful in defining the direction of our research together with our CWTe partners (including external research organizations and companies). Finally, the roadmaps help to set up cooperation and alignment of research programs with other research organizations, such as with the other technical universities in the Netherlands.

sŝƐŝŽŶϮϬϭϳ

dimensional (holographic) very-high-definition displays, but also synchronization of the local storage in personal devices (the future equivalent of a smartphone or MP4 player). Whereas the speed requirement for streaming 3D very-high-definition material is straightforward, the synchronization might be accomplished at lower data rates as well. However, we expect that people in the future are not likely to have more patience than we have today, implying that we will need to synchronize a much larger storage memory in the same (or less) time than is required for the synchronization of current devices.

21',! " , # , & -, -,#" % ," , , ##,3, #&,5
$ 21',!,

211',! " , '# ' ),,, #"*

5

# ,405 ' #&&,!0,

5

2 4

5



4 4

4 4

5



' ,




5

(#"",$# ),, #. " ,,,* "/,2.!#,! " ,! 

 4 4


 #

, ,)
 *6




2 4

,# !# ,'# '

&'" ,3,& ,#'" ," 

 0,)++* 7,&'" ,+,21',.& ,#  ,#, ,#

3. The “2017 vision” for the CWTe Ultra-High-Data-Rate program.

Ultra-high-data-rate Program In the Ultra-High-Data-Rate (UHDR) program, we envision applications in homes, offices, hospitals, etc. that require communication to devices at data rates up to 10Gbps in 2017. This increase in data rate compared to current applications is based on roadmaps for processing speed and memory capacity, as well as Edholm’s law, which predicts the future growth of communication speeds. Processing speed and memory capacity are important factors because data that is transferred across a wireless link is usually the output of a processing element or a memory, and needs to be processed and/or stored again after reception. Applications that might require these kinds of ultra-high data rates are wireless streaming of moving images to true three-

36 | connecthor

For these high data rates, only radio signals at high frequencies can be used, since the required bandwidth (at practical bandwidth efficiencies) is not available anymore at frequencies below 6GHz or so. However, at frequencies significantly above 6GHz, propagation through typical walls is not practical anymore. Therefore, there will have to be at least one access point in every room to assure full-building coverage. These access points need to be connected to each other and to the outside world. We expect that there will be two technologies that will be used for connecting these future access points, depending on the situation: a wireless backbone and fiber-optic connections. It seems likely that fiber-optic connections will be used for new buildings or refurbished (office/hospital) buildings, whereas wireless backbones will be mostly used in existing homes. This is similar to the current situation where many people in existing homes prefer the ease of installation of a wireless

network, whereas in new and refurbished buildings Ethernet and/or fiber-optic cable is usually installed. Fiber-optic connection of the access points will be based on technology that is investigated within, and in cooperation with, Cobra. A wireless backbone will need to provide a higher speed communication than the wireless link between the access point and the client, since the backbone will need to carry the traffic of multiple wireless devices. We expect that the backbone will need to be able to handle data rates up to 100Gbps in 2017. In addition, the wireless backbone needs to provide connections through walls. This is not straightforward since the wireless backbone will require radio signal frequencies identical to, or even higher than the frequencies for the access point. Within CWTe, we will investigate special devices called “wall vias” that will connect radio signals in adjoining rooms. In this way, the backbone will also be connected to the external fiber-to-the-home network that we expect to be the mainstream home-access network by that time. In order to achieve these high data rates at these high frequencies at acceptable transmitter power levels, the radio signals will have to be focused in narrow beams (‘pencil beams’). These narrow beams will result in the stronger received signal strengths required for these high data rates as well as in a reduction of interference to/from other devices. One way to create such narrow radio beams is through antenna arrays. Within CWTe, we will investigate monolithic co-integration of these antennas and related electronics in order to reduce size and cost while optimizing performance of these transceivers. The main features of this vision are shown in Figure 3, and the corresponding roadmap indicating the technologies required to enable this vision on a time axis can be found at the CWTe website (http://www.tue.nl/ cwte).

Ultra-low-power systems In the future, we expect that there will be many applications that include large sensor networks, e.g. in smart buildings, agriculture, fabrication, etc. Installing sensor networks that require wired connections is very expensive, making wireless sensor networks the logical choice in applications with many sensors. However, traditional sensor nodes running on batteries are not practical when the number of sensors becomes very

faculteit I Tera-Hertz Imaging Program

 

    

sŝƐŝŽŶϮϬϭϳ


         

#

    

 

#

! "

" "

#



" "

#



 




#

 " "




! "

      

Figure 4: The “2017 vision” for the CWTe Ultra-Low-Power program high: even when the battery lasts 10 years, a relatively small network of 100 sensors will on average already require monthly battery replacements, which is cumbersome and expensive as well. Obviously, wireless links that have very low power dissipation will be required. Most radio-system designers expect the power dissipation to go up when the radio frequency increases. That is one of the reasons why most low-power radio research focuses on relatively low frequencies (2.5GHz and below). This increase of power dissipation with frequency can be explained by the increase of path loss between two omni-directional antennas at a fixed distance and increasing frequency. However, this implicitly assumes that the antennas will become smaller with increasing frequency. When we keep both the transmit and the receive antenna size constant, the path loss actually decreases with increasing frequency. This is a new direction for ultra-low-power wireless systems research that will be pursued in the ultra-low-power (ULP) systems program of the CWTe. In addition to the expected power dissipation reduction, additional benefits are expected from this approach: t


t


At higher frequencies, it will become feasible to transfer power as well as data through the same wireless link, enabling true battery-less sensor nodes. At higher frequencies, the use of narrow radio beams will provide sensor nodes with information about their relative positions, enabling automatic

configuration and automatic mapping of logical addresses to physical location for large wireless networks. t


At higher frequencies, the raw data rates can be high and data can be exchanged in very short bursts (picobursts). This enables the integration of devices with higher data rates (e.g. streaming video devices) in a sensor network.

The Tera-Hertz Imaging Program (TIP) targets a somewhat different application: the creation of 3D “images” of the near environment based on the propagation of very high frequency radio signals. It is not yet clear what the most relevant applications for this technology will be, since it is in a very early stage. Nevertheless, one can easily envision the use of this technology for security, comfort/convenience, medical, robotics, gaming, and other applications. With so many potential applications, it makes a lot of sense to investigate this technology further. Our goal in this research is to develop a technology that allows the implementation of small and cheap THz imaging sensors, and a possible approach is the use of a narrow scanning radio beam as shown in Figure 5. Also, in this program there is a lot of synergy with the UHDR and ULP programs, which is another reason for starting to work in this direction. Since this program is still in an earlier phase compared to UHDR and ULP, there is no roadmap yet.

 

/

sŝƐŝŽŶϮϬϭϳ

 % 

 

t


t


In the same way, the higher frequencies might enable, at least in principle, sharing of the physical layer and maybe even integration of the networks between ultra-low-power devices and ultra-high-data-rate devices. The higher frequencies will allow for a higher synergy between the ULP and UHDR programs.

However, the use of these higher frequencies also introduces limitations. For example, since radio signals at these high frequencies will not penetrate the human body, it is difficult if not impossible to use this technology as the basis for personal-area or body-area networks (PAN/BAN). The vision for the ULP program is shown in Figure 4, and the corresponding roadmap can be found at the CWTe website. Currently, this roadmap is consolidated with the ultra-lowpower wireless roadmap of the Holst Centre/ IMEC-NL WATS program to facilitate both further cooperation and increase external visibility and impact. In this way, research alignment for common interests is facilitated.

'   '   '  '  '  '
 '  ',

" )   ( *

Figure 5: First ideas for the research direction in the THz Imaging program.

Within the context of a short article (or a “Horizonbijeenkomst”) it is not possible to explain all the details of the roadmaps and the reasoning behind them. If you are interested to learn more, please keep an eye on the CWTe website (http://www.tue.nl/ cwte) and subscribe to the CWTe newsletter (details on how to do this are on the website). In addition to the information presented directly on the website, you will find announcements of CWTe colloquia and other lectures and documents that will further detail these roadmaps and the research in CWTe. If you cannot wait that long, please feel free to contact me directly at [email protected].

maart 2009 | 37

Ivereniging

Excursion to ESA/ESTEC By: Jeroen van Gastel

\\ Een bezoekje aan het centrum voor ruimtevaar t in Nederland met IEEE SBE.

O

n December 16th IEEE Student Branch Eindhoven organized an excursion to the European Space Agency (ESA) and its test facilities: the European Space Research and Technology Centre (ESTEC) in Noordwijk.

We arrive at the Space Expo where we are welcomed with a cup of coffee or tea. During this ‘refreshing’ drink the final preparations are made in order to enter the test facilities: copying the Identity Document for all participants. The program starts with a general introduction of ESA and the role of the test facilities is explained. The test facilities are the start point of every space-project. All ideas and requests

by European industry will be handled by the Feasibility Center at these facilities. A project group will first study the feasibility of the project. At this stage about 80% - 90% of the projects are discontinued. Next stage is the design of the project. This is also handled by the test facilities. When the design is final, the manufacturing and assembly is done in other member-states of the European Space Agency. After the assembly, all projects return to the test facilities in Noordwijk. Now some nice ‘toys’ are used for testing the project during launch and space conditions. During our tour of the test facilities we will see these ‘toys’. When the project passes these simulations it is ready for launch. An average space-project, from the initial idea to the final launch, takes about 10 years. The presentation ends with some examples of current projects including the Galileo-project. After the presentation we enter the spacetrain to the test facilities. During the ten minute drive, we attract quite a bit of attention at the test facilities. Most of the employees at the test facilities are looking at our fancy space train wondering who we are. The tour starts at a chamber where space conditions are simulated. This chamber is under total vacuum and an array of about thirty 25kW discharge lamps simulates the aggressive radiation of the sun. Unfortunately we can not look inside as a simulation is in progress. The next ‘toy’ is a hall for simulating sound vibrations during the launch. In one wall huge horns are

located which produce up to 156 dB of sound. That is about the sound pressure during the actual launch. The last simulation tool showed is the largest vibration table in Europe. It is able to vibrate objects weighing twenty-two tons in three directions up to frequencies of 100 Hz. Which is quite much for such amount of mass. The vibration tables are mechanically separated from the rest from the building by dampers such that the rest of the building will not collapse. The last item of the excursion is the tour of the Space Expo. The tour starts at the display showing an important well-known moment in space history: the landing on the moon. The display is so real our guide was coughing because of the moon-dust. The tour showed several space-rockets and satellites. Also a scale model of the International Space Station is displayed. A real sized section of the ISS is also part of the Space Expo’s exhibition. It is impressive to see how astronauts are living in space. As are the measures that have been taken because of the lack of gravity. The next area shows satellites and a full size rocket engine. Every half hour the engine will ‘start up’ and give an idea of the launch. The last area visited is interactive: a gyroscope can be tested, targeting a laser using air jets. Especially the latter is more difficult than expected. It was a interesting excursion, giving a good overview of what is done at ESA/ESTEC.

38 | connecthor

vereniging I

Walhalla Lustrum Prijsvraag Door: Kris Hoogendoorn

\ \ Ve r zin jij de beste slogan voor het aankomende Walhalla Lustru m?

H

et Walhalla bestaat binnenkort 35 kaar. Dit gaan we uiteraard samen met jullie vieren door middel van een week vol activiteiten. Op 7 mei zal de lustrumweek op spectaculaire wijze geopend worden en deze zal duren tot en met 14 mei. In deze week zullen de nodige feesten, activiteiten en excursies de revue passeren, dus zet hem alvast in je agenda! Meer informatie kun je vinden op de speciale website lustrum.hetwalhalla.nl. Zoals gebruikelijk zal er ook dit Lustrum weer een polo uitgebracht worden met een leuke spreuk op de achterkant. Nu wil het geval dat

het Tappersgilde niet altijd even creatief is en daarom hebben we jouw hulp nodig! We zijn hard op zoek naar een leuke korte spreuk die goed bij het Walhalla past en zijn dan ook bereid om hier iets tegenover te stellen. De persoon met het meest originele, leukste c.q. bizarste idee kan rekenen op een leuke beloning! Dus heb je zo’n briljante ingeving? Mail hem dan voor 30 maart naar [email protected] of schrijf hem op een viltje en deponeer hem in de speciale sloganbus in het Walhalla.

Automotive Engineering Symposium By: Roy Warmerdam

\\ Intelligent C hoices for Future Automotive Technologies.

O

n Monday 6th of April, the IEEE Student Branch Eindhoven and staff members of our Department of Electrical Engineering organize a joint Automotive Engineering Symposium. The future of hybrid and electric drive trains and the necessary adaptations to the infrastructure

for these solutions form the main theme of the day. Experts from industry and the academic society will share their latest insights on these topics. Furthermore there will be several demonstrations to show some applications of these newest developments. The symposium is set up to be of interest to both academic and industry professionals as well as engineering students. Furthermore it offers an outstanding opportunity for industry professionals, academics and students to meet each other and be informed about the research in this region. The program will also pay some attention to other subjects from the broad world of Automotive. For instance the high-tech world

of motor sports cannot be absent during an automotive symposium. We are arranging a lecture on active safety systems as well. The symposium will be held in the Auditorium at the Eindhoven University of Technology. We will start at around 9 o’clock and the day will be closed with a drink at 16:30. Students and employees get a discount on their symposium fees and obviously the fee includes a lunch and the drink.

?

For more information about the program and registration please visit our website: www.ieee.tue.nl/symposium

maart 2009 | 39

Ivaria

Van Orathor naar Connecthor Door: Joris van Beurden

\\ J o ri s van Beurden ver telt over zijn redac tie - er varingen.

E

en grote verandering die zowel studenten als medewerkers opgevallen moet zijn is het verdwijnen van de Orathor bij Thor en de Face als nieuwsbulletin binnen de faculteit. Beide bladen zijn opgegaan in een full-color A4 blad dat bekend is onder de naam Connecthor. Dit is naar mijn mening een grote vooruitgang aangezien de Orathor grotendeels zwartwit en op A5 werd uitgebracht en de Face zwart-wit, en hier een daar wat blauw, was.

Daarnaast werden beide bladen door een kleinere doelgroep gelezen, namelijk of studenten of medewerkers. Mijn ervaringen beginnen in mijn tweede jaar, ik denk rond het begin van 2006, bij de Orathor. Mij is ter ore gekomen dat er vraag is naar een nieuwe redactie. Aangezien ik in mijn middelbareschooltijd eindredacteur ben geweest van het blad van de

volleybalvereniging en dit als een zeer leuke tijd heb ervaren, was ik daar wel in geïnteresseerd. Samen met Johan ga ik het avontuur aan. Door een vreemde samenloop van omstandigheden word ik in zeer korte tijd eindredacteur van de Orathor: Op dit moment is het nog een boekje dat grotendeels in zwart wit verschijnt in een opmaak die al een aantal jaren meegaat.

Electrip 2007 Elektronenmicroscopie Eten in Eindhoven

Augustus 2007

40 | connecthor

varia I Het idee om een nieuwe kant op te gaan met de Orathor bestaat al langer binnen Thor. Al vrij snel wordt duidelijk dat ik, Johan en de Commissaris Externe Betrekkingen van Thor destijds, Wouter, vinden dat het tijd is om iets te doen aan de opmaak van de Orathor. Maar iedereen weet dat goed werk tijd nodig heeft en na een aantal pogingen om zelf en samen met Johan iets te bedenken vraag ik de hulp aan een vriend van mij, Pieter. Ik ken Pieter van de middelbare school waar ik samen met hem het eerder genoemde blaadje van de volleybalvereniging aangepakt heb. Duidelijk wordt dat de nieuwe opmaak zeer aantrekkelijk moet worden. Een blaadje wordt vooral gelezen als de buitenkant er leuk uit ziet, niet als je vooral pagina’s tekst ziet. Grote hoeveelheden foto’s en een strakke opmaak worden de leidraad. Nadat de nieuwe lay-out een beetje een vorm begon aan te nemen moest er een beslissing genomen worden over het al dan niet uitbrengen van een eerste A4 Orathor. Rond deze tijd was het ook weer tijd voor een bestuurswissel bij Thor en het kandidaatsbestuur op dat moment had het verwezenlijken van een

A4 Orathor zelfs als een van hun doelen gesteld. Na de bestuurswissel nam de nieuwe Commissaris Externe Betrekkingen, Willem, zitting in de redactie. Uiteindelijk werd besloten zo rond het 50-jarige bestaan van Thor de eerste, en uiteindelijk enige, A4 Orathor uit te brengen. Na heel veel tijd gestoken te hebben in het verbeteren en werkbaar maken van de eerste ideeën die er waren rond de nieuwe opmaak, was het ergens rond het begin van november eindelijk tijd om het boekje naar de drukker te sturen. De nieuwe Orathor werd niet alleen binnen Thor zeer positief ontvangen, maar het viel ook de nieuwe directeur bedrijfsvoering op dat Thor een nieuw, zeer aantrekkelijk, verenigingsblad had. Al zeer snel werd de eerste afspraak gemaakt om eens te gaan praten met de redactie van de Face, de nieuwsbrief van het personeel, over een mogelijke samenwerking. Na wat huiveringen en een aantal afspraken was het al half februari duidelijk dat de Connecthor er ging komen. Wat volgde was een aantal kleine aanpassingen in de lay-out van de A4 Orathor en een hoop vergaderen met onder andere de directeur

bedrijfsvoering, afvaardigingen van de beide redacties en de gehele beide redacties. Na het verzamelen van artikelen en grote hoeveelheden foto’s was de eerste Connecthor in maart vorig jaar een feit. In het begin was het vooral nog wennen, een duidelijke tweedeling binnen de redactie was merkbaar, maar ik heb afgelopen jaar toch wel gemerkt dat dit volledig is verdwenen. Van mijn jaren bij de Orathor en Connecthor heb ik vooral geleerd dat ik het leuk vind om een bepaal doel te bereiken, in dit geval het verbeteren van het blaadje van de vereniging, en dan weer verder te kijken. Voor mij was de lol er dus ook een beetje vanaf op het moment dat ik zag dat alles goed ging. De redactie draait ook zonder mij nog steeds goed en ik heb er ook zeker vertrouwen in dat de nieuwe eindredacteur het blad houdt zoals het oorspronkelijk bedoeld is. Daarnaast is de Connecthor een heel mooi voorbeeld van een goede samenwerking tussen personeel en studenten binnen de universiteit, iets wat helaas niet meer zo vanzelfsprekend is tegenwoordig.

R at h o r

O

   
  

November/ 07

Efteling Thor  Radio  Faculteits  Verenigingsblad e.t.s.v. Thor

1

Maart 


maart 2009 | 41

Ivereniging

Field trip to Philips Medical Systems By: Willem Burger

\\ A f i e l d t r i p to t h e P h i l i p s M e d i c a l f a c i l i t y i n B e s t.

A

s many of you may well know, Thor, the study association for the Department of Electrical Engineering, commemorates its founding in 1957 by hosting a week of activities for all its members. These activities often include a lot of partying, but always encompass some more serious fare. This year was no exception, and so Thor organized a field trip to Philips Medical Systems in Best. Philips has been a key player in the market for medical equipment for the better part of a century, pioneering medical imaging technology by producing the world’s first medical X-ray tube in 1918. Since then its activities have diversified into several other fields besides medical imaging and diagnostics, including patient monitoring and consumer healthcare products, though the main focus is still on electromagnetic imaging, particularly in cardiovascular applications. Our tour of the facility in Best started with a short introduction. The program for the day would consist of a tour of the MRI assembly and testing buildings and the Customer Experience Center, followed by a presentation about magnetic resonance imaging in general and the role of radio-frequency-electronics in MRI in particular. Our first stop then was the MRI-scanner assembly and testing buildings. The group was split in two, after which we proceeded to our respective destinations for the tour. The group I was part of was shown the magnet assembly and testing building first.

Once there, we were told to leave all our metal objects and electronics in a locker at the entrance, and with good reason: the magnets used for production model MRI-scanners typically exhibit a magnetic flux density of up to 3 Tesla (!), after which we went in to the facility. At the Best plant, the MRI magnets are assembled from the components produced elsewhere in the world. After complete assembly of the coil used for the magnet, the coil is cooled using liquid helium, making the coil superconductive. In order to activate the magnet, a current is applied to the coil for a brief time. This current is quickly shut off, and the two ends of the coil are connected to each other. Due to the property of super conductivity, the result is a never-ending flow of current through the coil. This current then produces a powerful magnetic field. The application of the current is extremely risky business, and sometimes results in the magnet “quenching”: the liquid helium rapidly starts boiling and escapes as a gas, an event which is both dangerous and costly. After being shown the assembly and cooling area, we were given an impressive display of what a flux density of 3 Tesla actually means, inside an active MRI magnet testing room. For the demonstration, a wrench was tied to

42 | connecthor

a rope, which was in turn attached to the door handle. Due to the intense magnetic field, the wrench was actually able to float in midair, with only the rope keeping it from flying across the room and onto the magnet (where it would be nearly impossible to remove.). We also discovered that at intensities like this even non-ferrous metals such as aluminum are affected by the magnetic field. In order to test the MRI scanners on-site, the technicians use special mock-ups that mimic properties of the human body. A lot of work goes into designing these, as they are essential for the calibration of the MRI-scanners: imaging is useless if you can’t verify what you’re looking at. The next stop on the tour was a short demonstration of a complete MRI-scanner in action inside a testing room. We weren’t allowed in the room, so there wasn’t much to see, but the noise of the machine in operation was enough to convince us that MRI-scanners are seriously powerful devices. The noise itself is produced by vibrations in the gradient coil (see “How does MRI work?”) in the scanner, caused by the high voltages and frequencies in the coil. The enormous amount of noise produced by an MRI-scanner is an important issue for

vereniging I Philips, as it doesn’t do much to make a patient feel at ease inside the already cramped and claustrophobia-inducing scanner. After that, we retrieved our belongings an went to the next building, where the somewhat more “subtle” parts of the MRI-scanner are produced and tested, such as the RFtransmitting coils (once again, see below for details) for specific areas of the body, such as the head, knee etcetera. We then rejoined the other group, had a cup of coffee and were then taken to the Customer Experience Center (CEC).

How does MRI work? Magnetic resonance imaging is founded on the quantum mechanical property of spin. Certain atomic nuclei (most notably 1H, or simply protons) have a non-zero spin, and thus a magnetic moment. When these nuclei are placed in a strong external magnetic field, they process along an axis along the direction of the field (See Figures 1 and 2). This property can be utilized for MRI in humans due to the fact that humans are mostly made up of water and thus hydrogen protons.



## 

 $
 

$
 




The CEC is (as the name implies) essentially a highly advanced showroom of the various Philips medical devices. Our tour of the center introduced us to various electromagnetic imaging machines, from small, mobile devices for emergency use, to room-sized machines at the cutting edge of the technology, as well as several MRI-scanners and other products. One of the exhibits for example was a mockup of a hospital waiting room, complete with various Philips lighting products, which could be used to set a comfortable mood for waiting (and presumably rather nervous) patients. Another exhibit showed a typical hospital room, furnished with various Philips devices designed to make life as comfortable and relaxed for the patient as possible. Facilities included a remote control for the lighting in the room and software to automatically order meals and such via computer. Special mention is to be made of the Philips Ambient Experience, a room with an MRIscanner with various audiovisual accoutrements to make a patient feel at ease during an MRI-scan (keeping in mind the high noise levels mentioned earlier). With the tour now behind us, we were invited to watch a presentation on the challenges posed by the RF-transmission in MRI-scanners, as well as on Philips Medical Systems and MRIscanners in general. Obviously, transmitting signals for the excitation of the protons in an MRI-system and then receiving the signals from relaxation is quite challenging in an EMC-unfriendly environment such as an MRI-scanner. The day was concluded with an informal drink and the whole group left the Best plant quite impressed and with a much better understanding of the engineering challenges posed by MRI-scanners, both from a technical as from a more “human-centric” standpoint.



Figure 2

Figure 1

After aligning the protons in the direction of the magnetic field, a second, radio frequency, field is applied. This second field causes excitation of the protons, and pushes them out of alignment with the externally applied magnetic field (see figure 3). The field is then turned off, causing the protons to “snap back”, or relax to their original state, releasing energy in the process. This energy can then be detected by a radio-frequency receiver coil. However, this energy contains no information about the position these protons. By use of a so-called gradient coil, an additional magnetic field is applied to the protons, which is position dependant (hence the name “gradient coil”). This second magnetic field causes the precession of the protons to change, according to their position, and thus causes the energy they release upon relaxation to vary in frequency. As can be inferred, the energy now released contains quite a bit of information. This information is sampled, and a 2-D Fourier transform is computed to show the amplitude spectrum. This spectrum is then mapped onto a grayscale and thus a 2-dimensional “slice” of the object in the imager is obtained (see Figure 4). In short, variations in precession time or the amount of protons in an area, and thus the frequency of or amount of energy released upon relaxation of those protons, produces variations in the grayscale. These gradients can be applied in three dimensions (X, Y, and Z), and so they can produce a 3-dimensional image, composed of various slices in various directions. Also, these gradients vary very rapidly in time, and due to the high currents involved in producing the gradient magnetic fields, begin to vibrate violently, causing the characteristic sound produced by MRI-scanners.         & 

    & 





   

  

  

    
 

   
 

    
  

Figure 3a

Figure 3b

Various anomalies in the body can be detected      using MRI, because different types of tissue (such as cancerous tissue) produce different  grayscales, making MRI a very effective tool   to detect aberrations in “soft tissue”. To make      the image even clearer, contrast liquid can be  injected into the part of the body that is to be 

  scanned, further increasing the variation in the
 grayscale.  



 
  

$      

  !

Figure 4

maart 2009 | 43

Mijn fascinatie ‘Vandaag al werken aan de nieuwste ontwikkelingen van morgen’

Werken aan de techniek en aan de technologieën van morgen. In aanraking komen met interessante vakgebieden en spraakmakende opdrachtgevers. En het klimaat vinden waarin je wordt gestimuleerd om alles uit jezelf te halen wat erin zit. Natuurlijk, je kunt overal aan de slag met een opleiding in de techniek, maar alleen bij TNO krijgt de carrière van ambitieuze professionals een vliegende start. Waar anders kun je zoveel kanten uit en en krijg je zoveel kansen om je eigen grenzen te verleggen? Voor een veelheid aan technische vooropleidingen bieden we een uitdagend perspectief.

Ons Talent Development Program Binnen het Talent Development Program (TDP) van TNO

Als je denkt dat je de kwaliteiten en de ambities hebt om te

word je perfect begeleid richting de functie die het beste

excelleren, dan willen we graag kennismaken.

aansluit bij je interessen en kwaliteiten. Het TDP bestaat uit een combinatie van onderdelen die gezamenlijk bijdragen

Wil je meer weten over werken bij TNO of het Talent

aan jouw persoonlijke ontwikkeling. Trainingen, workshops,

Development Program? Kijk dan op www.werkenbijtno.nl

coaching, intervisie en het werken in verschillende projecten

of neem contact op met Juana Menzel, Graduate Recruiter,

en functies kunnen deel uitmaken van het TDP-traject.

070 374 00 96.

techniek I

Advanced Antenna Arrays By: Giampiero Gerini & Peter Baltus

\\ An impor tant research topic for the Centre for Wi reless Technology, Eindhoven (C W Te)

Figure 1: Two-dimensional array antenna of connected dipoles

A

ntennas have an enormous impact on our every day life. Most of the time we don’t realize it, because we don’t see them and we don’t feel them, but it might be worth asking ourselves: what would the world be like without antennas? No more radio, no more television, no more information from space (weather forecasts, monitoring of the environment, space science, telecommunication), no more mobile phones, no more radar (on ships, airplanes and cars), no more wireless systems. Antennas come in an extremely wide variety in terms of dimensions, geometry, and technological realization, depending on the specific applications. The dimensions of an antenna, for example, can differ by several orders of magnitude. In fact, its dimensions

must be comparable to the wavelength of the electromagnetic field that must be radiated. Therefore, antennas can range from several hundred meters for the Very Low Frequency (VLF) range (3-30 KHz) to few hundred microns (1 ?m = 10-6m) for the THz frequencies (1 THz = 103 GHz). Correspondingly, the technological implementation of these antennas can be very different, requiring state of the art technology, and imposing different requirements from the point of view of the integration with the electronics and of the structural integration with the supporting platforms. Also, the electromagnetic performance of an antenna can differ very substantially, depending on the application for which it is developed. The radiation pattern, the directivity (a measure of the capability of the antenna to focus the energy in certain directions), the gain (a measure of the efficiency and directivity of the antenna), the

polarization characteristics, and the frequency bandwidth where the antenna meets the assigned requirements, are dictated by the specific applications and the relative systems. The antennas that most of the people recognize are single antennas: those used on mobile phones and wireless base stations, the antennas for satellite TV reception, and the large ones mounted on telecommunications towers, very often visible in our cities. Nevertheless, much more frequently than what an antenna-layman can imagine, antennas are also used in array configurations where many radiating elements (which can go up to a few thousand) are arranged in a periodic lattice. This kind of solution is typically used in complex and advanced systems like radars, space satellites, and smart telecommunication base stations.

maart 2009 | 45

Itechniek Antenna arrays can be divided into two main categories: phased arrays and focal plane imaging arrays. In a phased array (see Fig.1), all the elements are used simultaneously and fed applying a proper phase shift and (although not always necessary) an amplitude tapering on the input signal. The effect of the phase shift applied to the elements is that the fields radiated by each one of them sum up coherently only in a certain direction, which becomes the main beam of the array radiation pattern. In addition to the increase of the antenna directivity (which can result, with a very large number of elements, in a very narrow pencil beam), an electronic scanning and shaping of the beam is also possible. In fact, behind each radiating element, a so called Transmit/Receive (T/R) module electronically controls the phase and the amplification of the signal. Figure 3: Schematic representation of a focal plane imaging array This clearly makes a phased array an extremely powerful and versatile antenna that is able to promptly change its characteristics, reacting to a rapidly changing environment: t


pointing the beam in different directions;

t


introducing nulls in the radiation pattern to reduce the effect of disturbing signals (interferences or hostile jamming);

t


changing the polarization characteristics of the radiation pattern;

t


creating multiple independent steerable beams.

Figure 2: Example of multi-beam radiation pattern with interference nulling. This is indeed an excellent solution for radars and smart telecommunication base stations, where more targets/obstacles/users are present simultaneously in an environment where hostile jamming or interferences must be minimized (see Fig. 2). Furthermore, the possibility to control the polarization of the

46 | connecthor

radiated field allows a further improvement of the system performances, by allowing the extraction of additional information from the received field or allowing a good transmission and reception under any condition. On the other hand, phased arrays are still much more complex and expensive than more traditional mechanically rotating reflector antennas. Therefore, engineers and scientists are constantly required to look for innovative, low-cost technological solutions, where for example the antennas could be manufactured on typical printed circuit boards, or on multilayer semiconductor technologies used for the development of MMICs (Monolithic Microwave Integrated Circuits). This, in fact, would not only allow considerable cost reduction, permitting the development of the entire front end in the same manufacturing process, but also highly integrated solutions, which are very convenient in terms of efficiency and compactness. Focal-plane imaging arrays represent the other important category of antenna arrays. In this case, the radiating elements are arranged in the focal plane of a focusing system (a reflector or a lens). Each element is independent and transmits or receives a different signal. A focal plane imaging system consists of three main parts: the focusing optics, the focal plane imaging array and the back-end. The first part consists of reflectors or lenses whose main purpose is to focus the incoming radiation into the receivers. The focal plane imaging array is a set of antennas arranged in the focal plane of the focusing system (see fig. 3). These antennas receive the incoming

signal and transfer it to the detectors. Each receiver corresponds to a pixel (resolution cell) of the image. The last part of the system is the back-end, consisting of the signal processing module, which produces the final output image. These systems can be used for several applications like space (space science and earth observation), security (concealed object detection), medical imaging, and non-intrusive industrial inspection.

An example of imaging applications: space science. Mapping a large object can be a very timeconsuming process, depending on the intensity of the signal and the required resolution. In general, an imaging system has to pause for a certain time at each pixel of the image. This corresponds to the so-called integration time necessary to improve the signal-to-noise ratio. For a large image consisting of many thousands of pixels, the acquisition of the complete image might require an extremely long time, which cannot always be accepted.

techniek I

An example of imaging applications: Earth observation. For example, for security applications, it is necessary to generate an image of few thousand pixels in real time.

1.

very small wavelengths consent the acquisition of images with higher resolution;

From this point of view, it is clear that although the image can be acquired also with a single receiver, which is mechanically scanned through the complete image, obviously a focal plane array offers an enormous advantage, since it decreases the acquisition time tremendously by using parallel receivers to simultaneously map multiple pixels.

2.

the image must be taken at those frequencies where the object emits detectable radiation.

The same concept can also be used in telecommunication satellites to generate multiple fixed spot beams to cover a certain geographical area. In this way, the satellite can feature a high level of frequency re-use and a flexible assignment of resources to adjust to market demand. For many imaging applications it is required to use very high frequencies in the millimetre (mm; 30-300 GHz) and sub-millimetre (submm; 300-3000 GHz) wave range. This has two main reasons:

is also one of the three main research programs of the Centre for Wireless Technology, Eindhoven (CWTe). The CWTe research program is discussed elsewhere in this issue.

This second reason is particularly relevant for space applications considering for example that half of the radiation of a typical galaxy is emitted in the mid- and far-infrared (MIR/ FIR) range from dust and gas in the interstellar medium. The sub-mm/THz frequency range represents a new frontier for research and proposes very challenging developments for the coming years. At these frequencies, there are not only imaging applications, but also spectroscopic and wireless applications like for example: substances detection and classification and short-range ultra wideband secure communication. Terahertz imaging is one of the research lines addressed in my inaugural lecture together with array antennas and periodic surfaces and

An example of imaging applications: concealed object detection. In conclusion, I strongly believe that antenna arrays, with all their theoretical and technological challenges, with all their applications in many different fields and frequency ranges, including also the new frontier of THz waves, offer enormous opportunities to fuel researchers and technologists for many years to come.

?

More information about the CWTe and the inaugural lecture of Prof. Gerini can be found on the CWTe website: http://www.tue.nl/cwte

maart 2009 | 47

IActiviteiten

Upcoming activities Maart - March THOR - 19 maart OHD feest in het Walhalla

Faculteit - 27-28 maart Open dag bacheloropleiding TU/e

De eerstejaars geven een feestje en iedereen is uitgenodigd! Met een thema, versiering en het alom bekende OHD-drankje beloofd het een geweldige avond te worden.

Dit zijn de laatste open dagen van dit collegejaar, en er zullen weer een heleboel scholieren komen kijken. Onze faculteit laat ook deze dagen weer van zijn beste kant zien, zodat er volgend jaar weer veel studenten instromen.

THOR - 25 maart Retrogames Oude tijden herleven op vloer 2, bij gratie van onze eigen ACCI! Neem je NES (of Sega, als je er zo een bent) mee en leef je tussen 17:30 en 20:30 uit. Kosten €2,- + €5,- voor eten.

THOR - 30 maart 184e ALV 30 maart vindt ’s avonds de 184 ALV plaats. De precieze agenda wordt door het Bestuur bekend gemaakt maar de halfjaarlijkse afrekening zal in ieder geval behandeld worden.

IEEE SBE - 25 March LaTeX workshop for experienced users Once again the IEEE SBE has organized a workshop involving the LaTeX word-processing program. The workshop will take place between 13:30 and 17:00. The workshop is free for Student Members, and costs €5 for non-members. Send an e-mail to [email protected] to sign up.

April - April THOR - 3-4-5 april Acci weekend

IEEE SBE - 14 April 42nd General Meeting

Het is weer zover: het ACCI-weekend! De ACCI heeft weer een leuk weekend georganiseerd, deze keer in en rond het pittoreske Valkenburg. Blijkt hun rodelbaan Thorproof? Schrijf je in bij de Thorkamer en kom erachter. Plaatsen zijn niet overvloedig: Wees er snel bij! Kosten: €55,-

On April 14 the IEEE SBE will hold its 42nd General Meeting. The meeting is open to all members. The meeting will commence at 6 pm and will take place in the University Club in the Hoofdgebouw. Inquire with the Board for further information.

IEEE SBE - 6 April IEEE SBE Automotive Symposium On Monday 6th of April, the IEEE Student Branch Eindhoven and staff members of our Department of Electrical Engineering organize a joint Automotive Engineering Symposium. The future of hybrid and electric drive trains and the necessary adaptations to the infrastructure for these solutions form the main theme of the day.

Mei - May IEEE SBE - 1-2-3 May Sailing weekend This year, like every year, IEEE SBE is organizing a sailing weekend! This year we will gather in Heeg, Friesland. The Heegermeer is an excellent sailing spot, which is located in the area of Sneek, the sailing hotspot of Friesland. Everybody, from novice to expert, can join.

48 | connecthor

THOR - 15 april Meet the Pro De eerstejaars studenten krijgen de mogelijkheid te praten met professionals in de elektrotechniek. Een vaste activiteit van Kvasir die elk jaar weer een succes is.

!/
%*
76==
+,#!-%$/!
)-+*
#!( /
%**!*
!
2!-!(
1*
!
%* 0./-%5(!
0/+)/%.!-%*#
(.
!!*
%**+1/%!1!
)-'/(!% !-
+*
==;;;
)! !2!-'!-.
%*
=9
(* !*
$+0 !*
4%$
#!(%&'.
!4%#
)!/
$!/
+*/2%''!(!*
,-+ 0!-!*
!*
1!-)-'/!*
1*
,-+ 0/!*
!*
.3./!)!*
1++-
+* !-
* !-!
%* 0./-%5(!
0/+)/%.!-%*# )-+*
%*1!./!!-/
#-#
%*
!*/$+0.%./!
!*
)%/%!04!
)!*.!*
!*
++'
%*
./0 !*/!*
+
4%&*
!-
1!(!
)+#!(%&'$! !*
1++-
./0 !*/!*
+)
/!
2!-'!*
*
0%/ #!* !
!*
%*/!-!..*/!
"./0 !!-,-+&!/!*
+"
./#!,(/.!*
%*
%**!*
+"
0%/!*(* 
%**!*
!(!'/-+*%
,-+ 0/
+*/2%''!(%*#
.(!.
,-+ 0/%!
+"
,-+ 0/
)-'!/%*#
!-
%.
(/%&
2!(
!!*
%*/!-!..*/!
/!$*%.$!
+, -$/
%!
*.(0%/
%&
&+02
1'#!%! 

NXkq\ka`a`eY\n\^`e^6 CXXk_\kfejq`\e \eY\n\\^[\n\i\c[ !
$!!*
*+#
./#!,(/.!*
%*

ǯ  ǯ  

%(
&%&
&!
#-!*4!*
1!-(!##!*
%*
0%/ #!* !
%*/!-*/%+*(!
./#!
+"
"./0 !!-,-+&!/!*
!*
!*
&!
+,
%/
)+)!*/
!4%#
)!/
!!*
./0 %!
%*
!
-%$/%*#
1*
(!/-+*%
+"
* 0./-%(
*#%*!!-%*#
* 0./-%(
!.%#*
+!#!,./!
"3.%
!$*%(
*#%*!!-%*#
%.'0* !
+"
+),0/!-
%!*!
/00-
*
.*!(
&!

!!)
1++-
)!!-
%*"+-)/%!
+*//
+,
)!/
-/%*
0 !-'!-'!*

1%.+-


ǯ  ǯ    


!
 %(1!-!*!-#
?
>?=<

.!-/+#!*+.$
/!(!"++*
;:=9<8
78
76

)%(
)-/%*+0 !-'!-'!*!0+)-+*+)