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6-08

MegaLink Precision 6-08

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• Zerstörungsfrei prüfen •Wireless erobert die Industrie • Nonstop Strom mit Lithium

WLAN


„Maschinengesundheit“ einfach überwachen – feldbusunabhängig!

Condition Monitoring mit WAGO: Schwingungs-, Strom- und Temperaturmessklemmen 

Schwinggeschwindigkeitsmessung (RMS) nach ISO 10816-3

Stoßimpulsmessung (SPM) zur Wälzlagerüberwachung

Vorverarbeitung in der Klemme

Konfigurierbare Alarm- und Warnschwellen

Direkte Ansteuerung der Alarmausgänge

Tandem Piezo Sensoren

Strommessklemmen 0-1/5A

Temperaturmessklemmen (RTD, Thermoelemente)

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Editorial

An der kurzen Leine Funktechnologien ermöglichen die fast unbegrenzte Mobilität. Die ersten tragbaren Funktelefone setzten mit ihrer Grösse eines Aktenkoffers und dem Gewicht von mehreren Ziegelsteinen der Bewegungsfreiheit jedoch enge Grenzen – ausser man hatte Muskelpakete wie Arnold Schwarzenegger. Moderne Handys passen in jede Hosentasche und haben sich zum unverzichtbaren, ständigen Begleiter gemausert. Nur wegen der Tastatur und dem Bildschirm sind sie nicht noch kleiner. Dank leistungsfähigen Akkus können Dauerquasler zudem den ganzen Tag ihrem Hobby frönen, ohne ständig nach der nächsten Steckdose Ausschau halten zu müssen.

Kein Mensch ist so beschäftigt, dass er nicht die Zeit hat, überall zu erzählen, wie beschäftigt er ist. Robert Lembke (1913–1989), deutscher Quizmaster

Wegen dem Handy verzichten immer mehr Leute zu Hause auf einen Festnetzanschluss. Klobige Telefonhörer, Wählscheiben und zu kurze Kabel sind schon fast in Vergessenheit geraten. Die Zeiten, als man eilenden Schrittes nach Haus lief, um den Anruf seiner Liebsten ja nicht zu verpassen, gehören definitiv der Vergangenheit an. Auch beim PC wird das Netzwerkkabel immer häufiger durch eine drahtlose Verbindung ersetzt. So ist man auch unterwegs per E-Mails immer erreichbar – rund um die Uhr und weltweit. Sollte einmal kein WLAN im Empfangsbereich liegen, kann auf das Handynetz ausgewichen werden, das dank UMTS fast so schnell ist wie der ADSLAnschluss zu Hause. Doch oft kippt die vermeintliche Freiheit und Ungebundenheit um in Stress und Abhängigkeit. Das unsichtbare Kabel ist so kurz wie nie zuvor. Dabei gerät oft eine einfache Lösung vergessen, um Ruhe und wirkliche Ungebundenheit zur erreichen: mit dem AusSchalter die Leitung zu kappen.

Patrick Müller, Chefredaktor patrick.mueller@megalink.ch

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„The Quintessence“ of Ecodesign EBV Elektronik präsentiert die 2. Ausgabe des Wissensmagazins „The Quintessence“ Inhalte von „The Quintessence“ of Ecodesign sind unter anderem: • Was ist die EuP-Richtlinie? • Interview mit der EU-Kommission über die Ziele zu einem „grünen Europa“ • Power Management heute und morgen • Greenpeace – Einsatz für sparsame Elektroprodukte • Umweltschutzpionier Pasquale Pistorio • Roy Vallee, CEO von Avnet, erklärt die Strategie des Distributors Interessiert? Bestellen Sie sich Ihr persönliches Exemplar von „The Quintessence“ unter www.ebv.com/tq

Distribution was yesterday. Today is EBV. CH-8953 Dietikon | & +41 (0)44 745 61 61 | www.ebv.com


Inhaltsverzeichnis

Röntgenprüfung

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Zerstörungsfrei prüfen

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Wireless erobert die Industrie Wireless in der Industrie fordert Aspekte wie Zuverlässigkeit oder hohe Datenraten. Der erste Teil einer Artieklreihe behandelt die Grundlagen verschiedener Funktechnologien.

Bauelemente

1 Inhaltsverzeichnis 3 Zur Titelseite 3 Nachrichten 4 Veranstaltungskalender 4 Vorschau 4 Prozesskontrolle in der Elektronikfertigung 14 Zerstörungsfrei prüfen 16 Who’s who: Fertigung 21 Das Unsichtbare sichtbar machen 25 Wireless erobert die Industrie 28 Störquellen in WLANs finden 32 Streaming bewältigt Messdaten 35 Nonstop Strom mit Lithium 38 Stecker für den Gigabit-Bereich designen 42 Datencenter behält kühlen Kopf 46 in motion/Antriebe und Fluidik 49 Servoregler steuert mehrere Achsen 50 swissT.net Networks & Communication 57 In dieser Ausgabe 80 Editorial

Die Mikrofokus-Röntgeninspektion hat sich in den letzten zehn Jahren als Standardmethode zur Qualitäts- und Fehleranalyse an Lötstellen etabliert.

Netzwerke

Themen

38

Nonstop Strom mit Lithium Dank zahlreichen Technologien gibt es für jede Anwendung einen geeigneten Akku. Doch, welche Typen sind erhältlich und was muss beim Design eines mobilen Gerätes beachtet werden?

Highlight

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Sicherheit für Industrial

Schalten ohne halten dank Halbleiterrelais60 Zur Titelseite

Barrierefrei überwachen

Streaming bewältigt Messdaten hoher Bandbreite

Rapid Prototyping in der Messtechnik Prävention und Früherkennung

Durch die Kombination von PXI Express, schnellen Controllern mit Multi-CoreProzessoren und RAID-Systemen von National Instruments ist es möglich, Signale mit hoher Bandbreite von bis zu 600 MBytes/s kontinuierlich über lange Zeiträume von mehreren Stunden hinweg aufzuzeichnen oder wiederzugeben. Damit steht ein System zur Verfügung, das die anfallenden Datenmengen im Test von Geräten im Bereich Rundfunk, DigitalTV, Funk-Kommunikation, und Radar-Anwendungen bewältigen kann. Lesen Sie dazu den Artikel auf Seite 35.

Produkte

in motion/Antriebe und Fluidik Automation Bauelemente

National Instruments 5408 Ennetbaden/AG Tel. 056 200 51 51 ni.switzerland@ni.com www.ni.com/switzerland

205

Industriebedarf Kommunikation Messen und Prüfen 204

62 73 74

Lieferantenverzeichnis

54 61 61 64 71 75 78

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Veranstaltungskalender

Datum

Ort

Thema

10.6.08 11.6.08 12. 6.08 17. 6.08

Zürich Stuttgart München Hannover

Supply Chain – Agenda 2015 : Event-Reihe mit renommierten SCM Spezialisten.

Kosten

Avnet EMG AG 8953 Dietikon, Tel. 043 322 49 49 dietikonsilica.com Online Registrierung: www.silica.com/agenda2015

16. bis 21. 6.08

Nänikon, Distrelec-Haus

Thermografiekurs Level 1 (40 Stunden) mit Abschlussprüfung nach internationalen Standards ISO18436-6/EN 473 und ASNT

Distrelec 8606 Nänikon 044 944 99 11 info@distrelec.com www.distrelec.ch =› Seminare

26. bis 27. 6.08

Pfäffikon SZ, Seedamm-Plaza

Seminar «CE-Kennzeichnung im MaschinenAnlagen- und Steuerungsbau».

3.7.08

Aesch/LU

Essemtec Hausmesse 2008

Essemtec AG 6287 Aesch/LU, Tel. 041 919 60 60 info@essemtec.com www.essemtec.com Anmeldungen per E-Mail an Herrn Florian Schildein (fls@essemtec.com)

21. bis 25.7.08

Lausanne

EUROEM 2008: European Electromagnetics Ein Forum im wissenschaftlichen und technischen Bereich der lektromagnetischen Felder.

EUROEM’08 EPFL-STI- LRE 1015 Lausanne Tel. 021 693 26 20 information-euroem@epfl.ch www.euroem.org

27.8.08 28.8.08 9.9.08 10.9.08 11.9.08

Neuenburg Martigny Basel Luzern Bellinzona

Schneider Automation Days Unsere Systemarchitekturen – Ihre individuelle Lösung. Jeweils ab 16 Uhr.

diverse

diverse

Bosch Rexroth Schulungen für Hydraulik, Pneumatik, Mechatronik, Linear- und Montagetechnik, Antriebsund Steuerungstechnik. Kursinhalte und Termine: www.boschrexroth.ch/seminare

Open-Source-Lösung für Product Lifecycle Management Aras, der führende Anbieter von Open-Source-Unternehmenslösungen, basierend auf Microsoft-Technologien, startet in Europa mit der Eröffnung der Aras-EMEA-Zentrale in Solothurn, Schweiz. Die Ausdehnung der Aktivitäten in EMEA war notwendig, um der wachsenden Nachfrage für die Aras Innovator PLM-Software-Lösungen gerecht zu werden. Aras Innovator bietet einen vollständigen Funktionsumfang für eine unbegrenzte Anzahl an Nutzern. Da keine Lizenzkosten für die «Ready to use»-Software anfallen, hat Aras die Hürden für hohe Kosten bzw. Investitionen in die teure Lizenzierung von Benutzern, Modulen und Servern vollständig eliminiert. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, dass Unternehmen zunehmend einen neuen Ansatz fordern, um bei neuen IT-Projekten schnell und ohne Risiko nachweisbare Resultate zu erreichen. Aras, www.aras.com

Vorschau

MegaLink Precision 7-08

erscheint am 04.07.08 Vorzugsthemen: Prozesstechnik, CAD, Ausbildung. Inserateschluss: 13.06.08

MegaLink Precision 8-08

erscheint am 22.08.08, Grossauflage 15 000 Expl. Vorzugsthemen: Bauelemente, Messtechnik, Feinwerktechnik, Auftragsentwicklung. Messen: Nanoeurope St. Gallen, Motek Stuttgart. Inserateschluss: 31.07.08 Ständige Rubriken: Bauelemente, Messen+Prüfen, Automation, Kommunikation, in motion: Antriebe+Fluidik, Industriebedarf. 4 MegaLink Precision 6-08

CHF 1260.–

kostenlos

Veranstalter

IBL-Solutions GmbH 9404 Rorschacherberg Tel. 071 855 77 29 info@ibl-solutions.ch www.maschinensicherheit.ch

Schneider Electric (Schweiz) AG 3063 Ittigen Tel. 031 917 33 33 ittigen@schneider-electric.ch www.schneider-electric.ch Bosch Rexroth Schweiz AG Walter Bhend, Hemrietstrasse 2 5563 Buttikon, 055 464 63 79 walter.bhend@boschrexroth.ch

Automatisierung benötigt zuverlässige Kommunikationssysteme Die Kenntnisse über Eigenschaften von Feldbussystemen, insbesondere über ihr Verhalten in realen Produktionsanlagen, sind bislang noch zu wenig verbreitet und werden in der Ingenieurausbildung kaum vermittelt. In der Richtlinie VDI/VDE 2184 wurden von Fachleuten alle Erkenntnisse und Aspekte zusammengetragen, die den zuverlässigen Betrieb eines Bussystems betreffen. Zuverlässigkeit bedeutet in dieser Sicht sowohl die Fehlerfreiheit der übertragenen Daten als auch die Störungsfreiheit des Gesamtsystems. Die hierzu erforderlichen Massnahmen werden in der Richtlinie detailliert beschrieben, wobei die Gliederung nach dem Lebenszyklusmodell erfolgt, das heisst von der Anforderungs- und Konzeptphase bis zur Betriebsphase, einschliesslich der Instandhaltung. Herausgeber der Richtlinie VDI/VDE 2184 ist die VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik. Sie erscheint in deutsch/englischer Fassung und ist ab Juni 2008 beim Beuth Verlag in Berlin erhältlich. Sie ersetzt den Entwurf von April 2007. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, www.vdi.de


Nachrichten

Karl Schupp AG feiert 75-Jahr-Jubiläum Die Karl Schupp AG wurde 1933 in Zürich gegründet und ist heute in Zollikerberg ZH domiziliert. In den ersten Jahrzehnten wurden, für eine vorwiegend regionale Kundschaft Materialien für das InstallationsgewerDie Karl Schupp AG ist Generalvertreter be, die Wickeltechnik europäischer und amerikanischer Firmen sowie für Radiohändler für die Schweiz. vertrieben. Mit dem Aufkommen von Fernsehern und Stereoanlagen wurde das Sortiment auf Produkte dieser neuen Techniken ausgeweitet. Ab den 50er-Jahren bis 1980 betrieb das Unternehmen ein Auslieferungslager der schweizerischen Isola-Werke Breitenbach für Kupferlackdrähte. 1979 folgte mit dem Eintritt von Franz Schupp die zweite Generation. Unter seiner Leitung wurde das Unternehmen konsequent als spezialisierter Zulieferer der Schweizer Wickelgüterindustrie ausgerichtet. Ab den Neunzigerjahren wurde das Sortiment gezielt in andere Segmente ausgeweitet. Mit hochwertigen Spezialprodukten werden heute auch der Elektroappartebau, die Sensorik, die Elektronik, die Automobilzulieferindustrie sowie die Medizintechnik beliefert. Dabei werden auch zunehmend Kunden aus den europäischen Nachbarländern bedient. Karl Schupp AG, www.schupp.ch

Bachmann electronic plant weiteres Wachstum für 2008

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Doppelseitige, durchmetallisierte Leiterplatte FR4/1.6mm/35μm Cu, chem. Au/Ni (immersion Gold)

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Aus Sicherheitsgründen werden bei Motorrädern die inneren Werte hochgeschrieben. Deshalb ist ICOM bei der Komponentenausrüstung vielfach mit dabei. Zuverlässigkeit, hohe Qualitätsstandards und jahrelanges Know-how in den Bereichen Leiterplatten verpflichten – nach innen wie auch nach aussen. Technischer Support und

VIPA System 500S das PC-Steuerungssystem

Jürgen Duelli (COO)(links) und Bernhard Zangerl (CTO) von Bachmann electronic GmbH.

zuverlässige Hersteller sind Garant für die problemlose Abwicklung auch komplexester Aufträge. Welcome to Icom...

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2007 war ein erfolgreiches Jahr für das international tätige Hightech Unternehmen Bachmann electronic. Mit einem Umsatzwachstum von etwa 12 Prozent auf 47,2 Mio. Euro und dem Ausbau der internationalen Präsenz hat der Spezialist für Automatisierungslösungen eine gute Basis geschaffen, um auch 2008 zu wachsen: Als Weltmarktführer in der Windenergie will Bachmann seine Spitzenposition weiter ausbauen und auch das zweite Standbein Industry vergrössern. Um die Technologieführerschaft zu verstärken, erhöht Bachmann die Investitionen in Forschung und Entwicklung. Auch der Personalstand wird vergrössert – im laufenden Jahr werden insgesamt 70 neue Mitarbeiter eingestellt. Bachmann electronic GmbH, www.bachmann.info

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Nachrichten

Lütze feiert 50 Jahr Jubiläum mit Prominenz, Wissenschaft und Swing Am 2. Mai 2008 feierte die Friedrich Lütze GmbH & Co. KG in Stuttgart ihr 50-jähriges Firmenjubiläum mit einem Fachsymposium und einem Galaabend. Aus der im Jahr 1958 als Einmannunternehmen von Friedrich Lütze gegründeten Firma ist ein internationales Unternehmen mit 370 Mitarbeitern und einem Umsatz von 60 Millionen Euro entstanden. Als der damals 35-jährige anfing, in einem VW Käfer zu Kunden zu fahren und Elektroantriebe zu verkaufen, hätte er vermutlich nie gedacht, dass die Lütze GmbH heute elektronische und elektrotechnische Komponenten und Systemlösungen für die Automatisierung sowie Hochtechnologie für die Bahntechnik entwickelt und fertigt.

In der alten Reithalle in Stuttgart feierte die Friedrich Lütze GmbH & Co. KG ihr 50-jähriges Bestehen.

Am Fachsymposium in der alten Reithalle Stuttgart plädierte der Firmengründer Friedrich Lütze an die Politik, Jungunternehmern nicht zu viele Hürden in den Weg zu stellen, denn: «während Behördengängen verdienen sie nichts und können somit auch keine Steuern zahlen.» Neben der Ehrung des Unternehmers für sein Lebens- Firmengründer Friedrich Lütze (3. v. r.) und Geschäftsfürhrer Udo Lütze werk durch Politik und (4. v. r.) umrahmt von Mitarbeitern der Schweizer Tochtergesellschaft. mer Eins zu sein», präzisierte Lütze das FirWirtschaft präsentierten Referenten aus Wismenziel. Das Unternehmen will in seinen Gesenschaft und Praxis die neuesten Entwicklunschäftsbereichen der führende Spezialist sein, gen und Anwendungen rund um die Themen und nicht der Kostenführer, führte Udo Lütze «Thermodynamik im Schaltschrankbau» und weiter aus. «Dezentrale Steuerung unter härtesten BedinEingerahmt war das Fachsymposium von einer gungen». Ausstellung, die das aktuelle Produktspektrum Im Jahr 2006 übergab Friedrich Lütze den Besowie Produkte-Highlights aus der Vergangentrieb des familiengeführten Unternehmens an heit präsentierte. Für einen festliche Stimseinen Sohn Udo. «Der Kundennutzen steht im mung sorgten die Munich Swing Stars, welche Vordergrund», erläuterte der Geschäftsführer das Symposium musikalisch beschwingt beUdo Lütze während seiner Ansprache die Firgleiteten. menphilosophie. «Grösse ist für uns nicht entLütze AG, 8854 Siebnen scheidend, sondern in den Nischen die NumTel. 055 450 23 23, www.luetze.ch

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Nachrichten

Micron ehrt Rutronik als «Distributor of the year 2007 in Europe»

Überprüfung auf sicherheitstechnische Mängel

Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH wurde von Micron Technology, führendem Anbieter von Speicherlösungen, zum «Distributor of the year 2007» ernannt. Als einer der grössten und wichtigsten Micron-Vertriebspartner für Gesamteuropa erhielt der Broadliner nun schon zum vierten Mal eine Auszeichnung für das kontinuierlich ausgebaute Vertriebsvolumen. Während die Awards Andreas Krizan, Product Manager bei Rutrofür die Jahre 2004 bis 2006 nik, und Beate Kohlmann, Distribution Madie Leistungen für Central nager bei Micron, bei der Award-Übergabe. Europe würdigten, zeichnet der jüngst verliehene Preis für 2007 das Engagement für ganz Europa aus. Die Franchisepartnerschaft, die schon seit 2001 besteht, basiert auf der erfolgreichen Vermarktung von CMOSBildsensoren, DRAM- und Flash-Produkten. Da Rutronik 2007 für Micron auf dem zentraleuropäischen Markt entscheidende Akzente setzen konnte, wurde die Erweiterung der Franchise auf alle europäischen Länder mit Wirkung zum 1. Januar 2008 umgesetzt. In Zukunft wollen die Partner weitere Marktpotenziale in Europa erschliessen. Rutronik, www.rutronik.com

Gemäss Bericht des Eidgenössischen Starkstrominspektorates ESTI zur Marktüberwachung 2007 weisen rund 6% aller kontrollierten elektrotechnischen Erzeugnisse Mängel auf. Diese reichen von unvollständigen Nachweisen zur Sicherheit oder zur elektromagnetischen Verträglichkeit bis hin zu sicherheitstechnischen Mängeln. Die Erhebung durch das ESTI erfolgt anhand von Stichprobenkontrollen. Im Jahr 2007 wurden rund 1800 Niederspannungserzeugnisse auf dem inländischen Markt überprüft. Die Palette der im Jahr 2007 kontrollierten Erzeugnisse erstreckte sich von Haushaltgeräten, Handwerkzeugen, Installationszubehör, elektrotechnischen Komponenten bis hin zu Geräten für Büro, Informatik, Beleuchtung sowie Apparate und Werkzeuge für Heimwerker und Hobbyanwender. Gemäss Verordnung über Niederspannungserzeugnisse (NEV) müssen die Inverkehrbringer die sicherheitstechnischen Nachweise für ihre Produkte erbringen können. Dasselbe gilt auch für die Einhaltung der Verordnung über die elektromagnetische Verträglichkeit (VEMV). Stellt ein festgestellter Mangel für den Benutzer eines Erzeugnisses eine Gefahr dar, reagiert das ESTI mit einem Verkaufsverbot. Eidgenössisches Starkstrominspektorat ESTI, www.esti.ch

Globetrotter schützt seine IT vor dem nächsten Hochwasser Der Globetrotter Travel Service lagert Teile seiner IT-Infrastruktur an den Hochsicherheits-Rechenzentrumsbetreiber Interxion (Schweiz) AG aus. So beugt er möglichen Gefahren wie Brand oder Hochwasser vor. Das Reisebüro realisiert so ein Disaster-Recovery/Business-Continuity-Konzept und stellt dadurch die konstante Erreichbarkeit der sensiblen Buchungsplattform sicher. Aber nicht nur Brand oder Hochwasser waren entscheidende Themen. Vor allem war die Kühlung der Server unzureichend. Zudem waren weitere bauliche Massnahmen nicht mehr möglich, denn das Globetrotter-Geschäftshaus, in dem der Rechnerraum untergebracht ist, steht unter Denkmalschutz. Interxion AG, www.interxion.ch

Wechsel in der Geschäftsleitung von Siemens Schweiz Dr. Hubert Keiber, Generaldirektor und Vorsitzender der Geschäftsleitung der Regionalgesellschaft Siemens Schweiz, gibt seine Funktion per 1. Juli 2008 ab, um bei der Division Building Technologies in Zug den Vertrieb und das Marketing weltweit sowie das RegionenManagement (ausser USA/CA und DE) zu übernehmen. Zu seinem Nachfolger und zum Generaldirektor wurde Siegfried Gerlach ernannt, seit 1. Oktober 2005 Chief Operating Officer und Mitglied der Geschäftsleitung. Auf 1. Oktober 2008 übernimmt Rolf Renz, bisheriger kaufmännischer Leiter von Building Technologies in Zug, die kaufmännische Lei- Dr. Hubert Keiber tung der Regionalgesellschaft zusätzlich zu seiner neuen Funktion als Cluster CFO South West Europe. Ulrich Seitz, der bisherige kaufmännische Leiter, wird noch bis Ende Dezember 2008 beratend zur Verfügung stehen und tritt danach in den Ruhestand. Siemens Schweiz, www.siemens.ch

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Nachrichten

Produzieren, Testen und Forschen in Köln

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Mit einem Umsatzplus von 16,5 Prozent hat die igus GmbH, Hersteller reibungs- und verschleisstechnisch optimierter Maschinenkomponenten und -systeme aus Tribokunststoff, das Geschäftsjahr 2007 abgeschlossen. Der Gruppenumsatz stieg konsolidiert auf 276 Millionen Euro. Das Unternehmen mit 26 Niederlassungen weltweit fertigt, testet und forscht an seinem Stammsitz in Köln auf einer Fläche von 20 000 m2. Im November 2007 wurde der Baubeginn für weitere Produktionsflächen eingeläutet, wie Geschäftsführer Frank Blase auf der Hannover Messe berichtete. «Die Fabrik wird um über 50 Prozent erweitert», so Blase, «und auf den ersten Flächen werden wir im Herbst dieses Jahres bereits produzieren.» Parallel seien grosse Hallen auf dem benachbarten Grundstück angemietet und bereits in Betrieb genommen worden. «Das kontinuierliche Wachstum wird auch von dieser Seite unterstützt», so Blase.

Weiter präsentierte Frank Blase gemeinsam mit Harald Nehring, Prokurist Energiekettensysteme bei igus, die Ergebnisse des europaweiten Wettbewerbs «vector award», einer Initiative für mutige und spektakuläre Energieführungsanwendungen mit Energieketten oder auf der Basis von Induktion/Wireless als jüngere Technologien. Über 80 Einsender nahmen an dem Wettbewerb teil, von Finnland bis Frankreich, von Rumänien bis Grossbritannien, von der Schweiz bis nach Spanien. Den goldenen «vector» hat Dipl.-Ing. Markus Domeier von der Güdel GmbH in Osterburken gewonnen. Das Unternehmen hat zum automatischen Beschicken von Lkw-Kurbelwellen ein 45 m langes, kurvengängiges Portal- und Transfersystem konstruiert. Den silbernen «vector» verlieh die Jury an Daniel Pfleger von Rail & Tracking Systems GmbH. Das Unternehmen stellt Anlagen her zur TV-Übertragung unter anderem bei Leichtathletik-Wettkämpfen, Bühnenshows und Konzerten. Die Übertragungswagen mit den Kameras erreichen dabei Geschwindigkeiten von bis 14 m/s. Die Fernsehbilder werden mit Glasfaserkabel übertragen, die in einer Energiekette geführt werden. Der bronzene «vector» ging an Mike Galbraith von der Firma Fountain Design Limited. Deren Gezeitenturbine erzeugt, vor den schottischen Orkney-Inseln, Strom durch das zu- und abfliessende Wasser bei Ebbe und Flut. Eine igusEnergiekette 4040 schützt die Chainflex-Motor- und Steuerleitungen bei den Hub- und Senkbewegungen von rund 20 Meter der Turbine, über und unter Wasser. Eine «vector award»-Broschüre mit ausführlichen Berichten zu allen Anwendungen kann kostenlos angefordert werden per E-Mail an vector@igus.de. igus Schweiz GmbH, www.igus.ch www.vector-award.de

Distrelec-Gruppe übernimmt ELFA-Gruppe Die Dätwyler Holding AG hat die Distrelec-Gruppe gezielt ausgebaut und mit der ELFA-Gruppe den führenden Katalogdistributor für Industrieelektronik und Automation in Skandinavien, im Baltikum und in Osteuropa übernommen. ELFA bildet eine ideale geografische Ergänzung zur Distrelec, die in der Schweiz, Deutschland, Italien und Österreich sowie diversen osteuropäischen Märkten eine führende Position einnimmt. Zusammen werden Distrelec und ELFA in Kontinentaleuropa mit einem Umsatz von rund CHF 400 Mio. und Niederlassungen in 13 Ländern hinter der englischen Electrocomponents Inc. zur Nummer zwei im Markt der Katalogdistribution für Industrieelektronik und Automation. Die bestehenden Logistikzentren in Zürich, Bremen und Stockholm sollen optimiert und weiter ausgebaut werden. Distrelec, www.distrelec.com, www.elfa.se

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 «Energy Efficiency Award 2008» für Festo

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Die Preisverleihung des «Energy Efficiency Award 2008» auf der Eröffnungsveranstaltung des World Energy Dialogue am 22. April 2008. Die Festo AG & Co. KG hat am Standort St. Ingbert/Rohrbach zur Steigerung der Produktionskapazität in 2004 und 2005 Erweiterungsbauten errichtet. Ziel war es dabei, den zukünftigen Energieverbrauch des Standortes zu minimieren. Dafür wurde die Energieeffizienz konsequent als Planungsparameter berücksichtigt. So konnten beispielsweise für die Raumklimatisierung und die Druckluft- und Elektrizitätserzeugung anspruchsvolle, innovative Lösungen mit modernen, energieeffizienten Technologien entwickelt werden. Verglichen mit einer konventionellen Planung spart die energieeffiziente Umsetzung der Standorterweiterung 38 Prozent des jährlichen Energieverbrauchs und der entsprechenden Energiekosten. Das Unternehmen wurde am 22. April 2008 auf der Eröffnungsveranstaltung des World Energy Dialogue auf der Hannover Messe 2008 feierlich ausgezeichnet. Festo AG, www.festo.ch

focus. technology forum 2008 abgesagt Das focus. technology forum, welches vom 16. bis 18. September 2008 im Messezentrum Zürich stattfinden sollte, wird nicht durchgeführt. Rund vier Monate vor Veranstaltungsbeginn hat die Messe Schweiz entschieden, die Veranstaltung auf Grund der nicht vorhandenen Branchenrepräsentativität abzusagen. Durch das einseitige Angebot im Ausstellungsteil hätte die Vision des focus. technology forums nicht umgesetzt werden können. Das Forum verfolgte das Ziel im Zwischenjahr zur go, Technologiemesse für Automatisie-

rung und Elektronik, einen umfassenden Marktplatz für industrielle Automatisierung zu präsentieren. Insgesamt haben sich 70 Firmen verbindlich angemeldet, das Ziel lag bei rund 120 Firmen. Durch das Fehlen von Ausstellergruppierungen und Branchenleadern aus verschiedenen Bereichen der industriellen Automatisierung hätte das Angebot nicht komplett gezeigt und die Erwartungen der Besucherschaft nicht erfüllt werden können. MCH Messe Schweiz (Basel) AG www.focus-forum.ch

Weltweiter PC-Markt wächst rund 13 Prozent im ersten Quartal 2008 Rund 70 Millionen PCs, Notebooks und x86-Server wurden in den ersten 3 Monaten des Jahres weltweit verkauft. Die Marktforscher von Gartner und IDC taxieren das Wachstum gegenüber der Vorjahresperiode auf 12,3 bis 14,6 Prozent, wobei sie sich auf leicht differierende vorläufige Verkaufszahlen der 5 grössten Hersteller beziehen. Insbesondere im Fall von Acer kommen die Analysten bei der Einrechnung der von Acer übernommenen Hersteller Gateway und Packard Bell zu abweichenden Ergebnissen. Während die Turbulenzen in der amerikanischen Wirtschaft keinerlei negative Auswirkungen auf das weltweite Absatzwachstum zeigen, hinkt der US-Markt mit einem mageren Plus von knapp über 3 Prozent deutlich hinterher. Der einzige wahre Gewinner in Nordamerika heisst Apple. Der Hersteller steigerte die Verkaufszahlen seiner Mac-Rechner weit überdurchschnittlich um mehr als 25 Prozent auf rund 1 Million Systeme und kommt nun auf einen Marktanteil von über 6 Prozent. Mit einem Plus von gut 15 Prozent konnte unter den Top-5 nur Dell noch glänzen und seine Führungsposition vor HP wieder deutlicher ausbauen. Quelle: IDC, 2008 (map/c’t)

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So klein wie eine Kreditkarte und es erobert die Welt – nanoETXexpress, das neue Meisterwerk von Kontron, speziell entwickelt für ultramobile Applikationen, als Erweiterung von PICMG®´s COM Express™ (COM.0) Spezifikation. Mit Intel® Atom™ CPU und Intel® System Controller Hub leistungsstark, energiesparend und mit nur 55 x 84 mm superkompakt. Kompromisslos ausgestattet mit Memory und Flash „on Board“, ebenso wie mit Grafik, Gigabit Ethernet, PCIexpress, SATA, USB und Audio. Enorm langlebig und damit Ihr sicherer Weg in die Zukunft – auch mit einem individuellen Carrier Board Design von „Boards & More“. Fragen Sie Kontron, wir machen Trends zu Standards, wir verstehen „Embedded“.

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Nachrichten

Grüne Lösung für umweltfreundliche Geschäftsstrategien Mit seiner neuen Lösung SAS Sustainability Management unterstützt der weltgrösste Business-Intelligence-Anbieter SAS Unternehmen dabei, komplexe ökologische, soziale und ökonomische Zusammenhänge in ihre Geschäftsstrategie mit einzubeziehen und das Unternehmen so nachhaltig zu steuern. Mit SAS Sustainability Management können Unternehmen genau messen, welchen Einfluss ihre Aktivitäten auf die Umwelt haben. Die Lösung bietet damit eine umfassende Entscheidungsgrundlage, auf deren Basis Firmen umweltverträglicher und nachhaltiger wirtschaften können. Laut einer Studie der Unternehmensberatung McKinsey

haben Umweltthemen wie der Klimawandel für Topmanager auf der ganzen Welt derzeit höchste Priorität. Es ist jedoch äusserst schwierig, die Auswirkungen von Unternehmensaktivitäten auf die Umwelt zu messen und zu steuern, weil hierfür sämtliche Unternehmensprozesse zu berücksichtigen sind. So müssen komplexe Wechselwirkungen verschiedener Faktoren einkalkuliert werden. Hierzu zählen beispielsweise die Emission von Treibhausgasen, die Nutzung knapper Ressourcen, die soziale Verantwortung gegenüber Mitarbeitern und Partnern oder die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben. SAS Institute AG, www.sas.com/switzerland

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Neuer Account Manager bei Siemon

Stephan Mertens

Siemon, Anbieter von Netzwerk-Verkabelungslösungen, gewinnt Stephan Mertens (43) als Account Manager für Deutschland. In dieser Funktion wird er sowohl für das Projektgeschäft als auch für den weiteren Ausbau des Bereichs Datencenter zuständig sein. Siemon, www.siemon.com

Motion Control

Satomec AG mit starkem Partner Nach der Neuausrichtung und dem Zusammenschluss von Lauer mit dem schwedischen Konzern Beijer Electronics im Mai letzten Jahres, will Lauer auch in der Schweiz zusätzliche Märkte erschliessen. Die Distribution in der Schweiz und Lichtenstein ist nun festgelegt. Alle vertrieblichen Aktivitäten werden durch die Satomec in Cham abgewickelt. Diese ist als Werksvertreter von Komponenten und Systemen für die Industrieautomation bereits seit 20 Jahren Partner des deutschen HMI-Herstellers. Nun erhält das Schweizer Unternehmen Zugriff auf die erweiterte Produktpalette von Lauer/Beijer und erweitert damit das HMI-Angebot. SATOMEC AG, www.satomec.ch

Immer effizient. Immer im Einsatz. Immer einen Schritt voraus. Wir haben die optimale Lösung Ihrer Automatisierungsaufgabe. Hard- und Software kommen aus einer Hand: Alle Komponenten unserer Automatisierungssysteme werden im SIGMATEK-Stammwerk in Österreich entwickelt und produziert. Das „All In One“-Softwarepaket LASAL

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überzeugt mit objektorientierter Programmierung und einem komfortablen Visualisierungstool. Damit lassen sich leistungsfähige Maschinenkonzepte einfach realisieren. Mit dem Industrial EthernetBussystem VARAN wird die Kommunikation noch schneller, durchgängiger und flexibler.

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Schweizer Vertretung von Photonfocus Ab dem 1. April 2008 hat die CLElectronics die Produkte von Photonfocus als Vertreter für die Schweiz übernommen. Photonfocus ist ein schweizerischer Hersteller von CMOS-Sensoren und Kameras. Die Firma hält zahlreiche wichtige Patente und Warenzeichen. CL-Electronics GmbH www.cl-electronics.com


Umweltbewusster Umgang Fabrimex vertritt Kontron in der Schweiz mit Papier senkt Kosten

Jürg Röthlisberger Seit April 2008 ist Fabrimex Systems AG die offizielle Kontron-Vertretung für die Schweiz. Seit über 30 Jahren arbeitet das Unternehmen erfolgreich mit der Industrie zusammen und integriert IPC-Systeme für spezielle Anwendungen. Jürg Röthlisberger betreut das Kontron-Produktsortiment Industrie PCs und Embedded Computing. Er verfügt über eine langjährige Erfahrung als Supportund Produktionsleiter bei der Fabrimex Systems AG. FABRIMEX SYSTEMS AG www.fabrimex-systems.ch

Produktion im Ausland spart keine Kosten Durch Produktionsverlagerungen von Unternehmen gehen jährlich 74000 Arbeitsplätze in Deutschland verloren. Das belegt eine vom VDI in Auftrag gegebene Studie des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung. Doch es gibt auch eine positive Entwicklung zu berichten: Seit Mitte 2004 ging die Zahl der Verlagerer in den Kernbranchen des verarbeitenden Gewerbes von jährlich jedem achten Betrieb auf derzeit jeden elften Betrieb zurück. Um so unverständlicher sei diese Entwicklung, weil nicht jede Verlagerung die erhoffte Kostensenkung bringe. «Unternehmen agieren hier teilweise sehr kurzsichtig und unprofessionell», kritisiert VDI-Präsident Professor Bruno O. Braun, «da sie schlicht und einfach viele Kosten nicht berücksichtigen.» Die Folge: Immer mehr Unternehmen machen ihre Entscheidung wieder rückgängig und verlagern die Produktion zurück. VDI, www.vdi.de/studien

Der Grossteil aller kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) in Europa möchte die Belastung der Umwelt im Umgang mit Druckern reduzieren. Dennoch drucken viele mehr als je zuvor. Das belegt eine von Lexmark in Auftrag gegebene Studie des internationalen Meinungsforschungsinstituts Ipsos. Für die Erhebung wurden mehr als 1400 Unternehmen mit bis zu 250 Mitarbeitern in sechs europäischen Kostensparendes und umweltverträgliches Arbeiten führt zum selben Ergebnis. Ländern und den USA befragt. Das Ergebnis verdeutlicht: Vielen kleinen und mittelständischen Unternehmen in Europa ist bewusst, dass der hohe Papierverbrauch die Umwelt belastet. So gaben fast die Hälfte (51 Prozent) der befragten Unternehmen an, mit einer Reduzierung des Papierabfalls im Büro liesse sich die Umwelt sehr effektiv entlasten. Dennoch werden die guten Vorsätze nicht immer in die Tat umgesetzt: Nicht weniger als 62 Prozent der europäischen Mittelständler stellten in den letzten zwei Jahren einen Anstieg ihres Papierverbrauchs fest. Lediglich 17 Prozent gaben an, dass ihr Verbrauch in diesem Zeitraum rückläufig war. Die Hälfte (52 Prozent) der europäischen KMU verfolgen bereits eine «grüne Strategie». Ein weiteres Ergebnis der Studie: 97 Prozent der in Europa befragten Teilnehmer sind bereit, ihre elektronischen Geräte bei Nichtgebrauch zugunsten der Umwelt auszuschalten, während 93 Prozent ihre Kartuschen dem Recycling zuführen würden. Beeindruckende 93 Prozent der Befragten zeigten sich damit einverstanden, ihre Dokumente auf dem Bildschirm zu lesen, anstatt sie auszudrucken. 18 Prozent aller europäischen Mittelständler nutzen bereits die Duplexfunktion für einen beidseitigen Druck. Insgesamt hat sich das Druckvolumen aber hauptsächlich durch den Anstieg der elektronischen Kommunikation (56 Prozent) und weniger aufgrund eines zunehmenden Engagements für den Umweltschutz (sieben Prozent) reduziert. Vielen kleinen und mittelständischen Unternehmen in Europa ist noch nicht bewusst, dass Strategien zur Kostenreduktion und zum Umweltschutz oftmals identische Massnahmen erfordern und letztlich die gleichen Ziele verfolgen. Lexmark (Schweiz) AG, www.lexmark.ch

Infineon übernimmt Primarion Infineon Technologies verstärkt seine Aktivitäten im Bereich PowerManagement-Applikationen durch die Übernahme sämtlicher Geschäftsaktivitäten von Primarion, Inc. Primarion gehört zu den führenden Unternehmen in den Bereichen Design, Fertigung und Marketing von Chips für digitales Power-Management in Computer-, Grafik- und Kommunikationsanwendungen. Die Infineon Technologies AG beschäftigt weltweit rund 43000 Mitarbeiter und bietet Halbleiter- und Systemlösungen, die drei zentrale Herausforderungen der modernen Gesellschaft adressieren: Energieeffizienz, Kommunikation sowie Sicherheit. Infineon Technologies, www.infineon.com

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Bauelemente

Hilpert electronics lud zum Fachforum «Prozesskontrolle in der Elektronikfertigung». Am Morgen wurden den rund 60 Fachbesuchern verschiedene Aspekte der Prozesssteuerung und Qualitätssicherung gezeigt. Am Nachmittag stand eine Ausstellung auf dem Programm, die Gelegenheit zum gegenseitigen Erfahrungsaustausch bot.

Holger Roth präsentiert den Besuchern die Röntgeninspektion einer Leiterplatte.

Prozesskontrolle in der Elektronikfertigung

D

ie Veranstaltung fand am 8. Mai im ABB-Forschungszentrum in Baden-Dättwil statt. Praxiserfahrene Referenten präsentierten Problemstellungen und Lösungen unter anderem bei der Röntgenanalyse und der Prozesskontrolle. Dr. Thomas Ahrens vom Fraunhofer ISIT zeigte, dass Qualität als Übereinstimmung von Anforderungen und Zustand zu verstehen ist. Bei der Prüfung auf Abweichung vom Sollzustand unterscheiden sich die Bewertungskriterien bezüglich der jeweiligen Produktklasse. Als Anhaltspunkt für den Sollzustand gelten Industriestandards. So werden z. B. Elektronikprodukte nach IPC in drei Klassen unterteilt. Bei Produkten der ersten Klasse muss sichergestellt

Infos Hilpert electronics AG 5405 Baden-Dättwil Tel. 056 483 25 25 office@hilpert-electronics.ch www.hilpert-electronics.ch

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werden, dass die fertige Baugruppe funktionert. Die zweite Klasse schreibt kontinuierliche Leistung und verlängerte Lebensdauer bei unkritischer Umgebung vor. Zur dritten Klasse zählt die Hochleistungselektronik, die auf Abruf funktionieren muss und beispielsweise in lebenserhaltenden Systemen oder unter harschen Umgebungsbedingungen angewendet wird. Ahrens zeigte, dass die Qualitätsbewertung einerseits der Prozessüberwachung dient und andererseits bei Fehlern auch der Schadensanalyse und der Ursachenforschung.

Röntgenprüfung bestückter Leiterplatten Für BGA, CSP und Flip-Chip-Lötstellen ist die Röntgeninspektion ein anerkanntes und teilweise standardisiertes Prüfverfahren. Sie wird zunehmend auch auf verdeckte Merkmale von anderen SMD-Lötstellen, wie etwa bei QFP- und MLF-Bauelementen, angewandt. Dr. Holger Roth von phoenix/x-ray GmbH zeigte, dass alle Lötfehler, die einen merklichen Einfluss auf die Form der Lötstelle haben, bei der Fehler-

analyse im Röntgenbild nachgewiesen werden können. Schrägdurchstrahlungen bei hoher Vergrösserung ermöglichen die Bewertung der Landeflächenbenetzung sowie die Ermittlung der Porenposition und stellen die dreidimensionale Gestalt auch der weiter innen liegenden Lötstellen klar dar.

Prozessintegrierte Prüfung Die meisten Fehlertypen können bei einer vollautomatischen Inspektion abgedeckt werden. Wenn die Röntgenprüfung in die Produktionsline integriert ist, kann die Taktzeit die Prüftiefe begrenzen. Bei komplexen Baugruppen, die im konventionellen Röntgenbild zahlreiche Überdeckungen zeigen, liefert die Mikrofokus-Computertomografie klare Aussagen, jedoch bleibt ihre Anwendung auf kleinere Proben beschränkt. Sie kann teilweise zerstörende Verfahren wie mechanische Schliffe unter erheblicher Zeitersparnis ersetzen.

Vielschichtiges Programm Ein Highlight war der Vortrag von Prof. Dr. Ernst von der ETH Zürich.


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Das Fachforum in Baden-Dättwil zog rund 60 Besucher an.

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Der Nobelpreisträger fßr Chemie 1991 gab einen Einblick in sein Forschungsgebiet, die physikalische Chemie. Neben den Fachvorträgen bot das Forum die Gelegenheit zum Austausch mit den Referenten und anderen Teilnehmern. Fßr die anschliessenden Systemdemonstrationen waren Maschinen und Inspektionssysteme aufgebaut. (tm) ■

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Die Referenten des Fachforums (v. l.): Rafaat Atassi, BjĂśrn Lohse, Dr. Holger Roth, Prof. Dr. Richard R. Ernst, Dr. Thomas Ahrens, Thomas Marbach.

            

  

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Fertigung

Hochauflösende Röntgenanalyse und Computertomografie von Lötstellen

Zerstörungsfrei prüfen Für BGA, CSP und Flip-Chip-Lötstellen ist die Röntgeninspektion ein anerkanntes Prüfverfahren. Mit ihr können alle Lötfehler, die einen merklichen Einfluss auf die Form der Lötstelle haben, nachgewiesen werden. Die meisten Fehlertypen können auch bei der vollautomatischen Inspektion abgedeckt werden. Zudem stellen Schrägdurchstrahlungen bei hoher Vergrösserung die dreidimensionale Gestalt von weiter innen liegenden Lötstellen klar dar.

D

ie Mikrofokus-Röntgeninspektion hat sich in den letzten zehn Jahren als Standardmethode zur Prozesskontrolle in der Baugruppenmontage sowie zur Qualitäts- und Fehleranalyse an Lötstellen etabliert. Mittlerweile erstreckt sich das Anwendungsspektrum auf die verdeckten Teile verschiedener Lötstellentypen. So ist der Füllgrad von Durchstecklötstellen oftmals wegen Überdeckung beispielsweise durch Steckergehäuse nicht mehr einsehbar. Ebenso kann die Zuverlässigkeit von QFP- und anderen SMD-Lötstellen durch Mängel an nicht sichtbaren Lotfüllungen und innere Porenbildung beeinträchtigt sein. Röntgenuntersuchungen unterstützen aber auch die Prozessoptimierung bei der Produktionsumstellung auf bleifreie Lote. Mit der Erhöhung der Anschlussdichte in elektronischen Baugruppen und

Autor Dr. Holger Roth phoenix|x-ray Stuttgart

Infos phoenix|x-ray Systems + Services GmbH D-31515 Wunstorf Tel. +49 5031 172-0 www.phoenix-xray.com Vertretung Schweiz: Hilpert electronics AG 5405 Baden-Dättwil Tel. 056 483 25 25 office@hilpert-electronics.ch www.hilpert-electronics.ch

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Bauelementen werden die Lötstellen und damit die Fehlermerkmale immer kleiner. Deshalb wird für diese Inspektionsaufgaben eine Verbesserung der Röntgenbildauflösung in den Submikrometerbereich immer wichtiger. Die zunehmende Komplexität der Baugruppen bedingt auch den Übergang zu einem vielschichtigen, dreidimensionalen Aufbau, sodass 3D-Inspektionsverfahren wie die RöntgenComputertomografie in Betracht gezogen und z. T. schon angewendet werden.

Bilderzeugung, Auflösung, Kontrast Die Möglichkeiten der Röntgeninspektion lassen sich anhand physikalischer Grundlagen der Röntgenbilderzeugung leicht abschätzen. In Mikrofokus-Röntgensystemen wird die Probe von einem kegelförmigen

Funktionsprinzip der Mikrofokus-Röntgeninspektion. Die geometrische Vergrösserung ist M = FDA/FOA. Die räumliche Auflösung ist durch die Grösse der Röntgenquelle, d. h. die Grösse des Brennflecks der Röntgenröhre, bestimmt.

Kontrastentstehung im Röntgenbild: Körper A ist gleich dick wie Körper B, hat aber eine höhere Absorption wegen höherer Dichte oder höherer Ordnungszahl. Körper C besteht aus demselben Material wie Körper B, absorbiert aber weniger als der dickere Körper B.

Röntgenstrahl durchdrungen und so auf einem Bildempfänger (meist einem Röntgenbildverstärker) ein vergrössertes Röntgenbild erzeugt. Die erreichbare Auflösung ist im Wesentlichen von der Fokusgrösse der Röntgenröhre bestimmt, die typischerweise im Bereich einiger Mikrometer liegt. Für neu entwickelte Nanofokus-Röntgenröhren erreicht diese aber Werte deutlich unter 1 μm. Die Vergrösserung ergibt sich aus der Geometrie des Strahlenganges. Für die Erkennbarkeit bestimmter Objektdetails ist neben der Vergrösserung und der Auflösung der Kontrast im Röntgenbild massgebend. Dieser entsteht durch unterschiedliche Absorption der Röntgenstrahlung in verschiedenen Objektbereichen. Derartige Absorptionsunterschiede können entweder durch Dickenvariation (z. B. Form einer Lötstelle) oder durch Materialvariation (z. B. Lötstelle auf


Kupfer-Landefläche) hervorgerufen werden. Als Faustregel für den Bildverstärker kann gelten, dass ein Absorptionsunterschied mindestens 2% betragen muss, um im Röntgenbild eindeutig nachweisbar zu sein.

Hochvergrössernde Schrägdurchstrahlung Insbesondere bei der Inspektion von BGA- und ähnlichen Lötstellen haben sich Schrägansichten als sehr hilfreich erwiesen. Bei ausreichend grossen Blickwinkeln gegen die Senkrechte von 50 bis 70° kann die Lötstelle annähernd von der Seite betrachtet werden, wodurch die dreidimensionale Gestalt und damit die Position von Poren und vor allem die Landeflächenbenetzung beurteilt werden können. Beim Kippen der Leiterplatte wird jedoch die erreichbare Vergrösserung stark vermindert, da der zu untersuchende Objektbereich nicht mehr in den minimalen Abstand zur Röntgenquelle gebracht werden kann. Dies wird dadurch umgangen, dass der Detektor im weiten Strahlkegel der Transmissionsröntgenröhre geschwenkt wird. Da die Baugruppe in waagerechter Position bleibt, vermindert sich die Vergrösserung nicht wesentlich. Durch zusätzliches Drehen der Bauguppe können die Lötstellen aus allen Richtungen betrachtet werden. Dabei wird der untersuchte Probenausschnitt durch eine synchrone Achsensteuerung festgehalten. Auf diese Weise können also dreidimensionale Informationen über Lötstellen auch auf sehr ausgedehnten Baugruppen bei höchster Vergrösserung und Auflösung gewonnen werden.

Röntgenröhre

Detektor 0 - 70°

Schrägdurchstrahlung. Die herkömmliche Kipptechnik (links) vermindert die erreichbare Vergrösserung, indem sie einen grösseren Abstand von Quelle zu Objekt erzwingt, während die ovhm-Technik (oblique views at highest magnification, rechts) unter Winkeln bis zu 70° ein hochvergrösserndes Bild liefert.

Nanofokus-Röntgentechnik. Der Brennfleck mit einem Durchmesser von ‹1 μm minimiert die Halbschatteneffekte, maximiert damit die Bildschärfe und ermöglicht damit eine Detailerkennbarkeit von 200 bis 300 nm.

bild von 200 bis 300 nm führt. Da bei derart kleinen Brennflecken nur eine begrenzte Leistung oder Intensität zur Verfügung steht, bieten moderne Röhren verschiedene Betriebsmodi, die es erlauben, eine an die Probe angepasste Kombination von Strahlungsintensität und Auflösung einzustellen.

Computertomografie NanofokusRöntgentechnik Die bestmögliche Auflösung eines Röntgensystems hängt wesentlich von der Brennfleckgrösse der Röntgenröhre ab. In Nanofokus-Röhren werden mittels zweistufiger Elektronenoptik und Blendensysteme Brennflecke deutlich unter einem Mikrometer erzeugt, was zu einer Detailerkennbarkeit im Röntgen-

Die Röntgen-Computertomografie liefert dreidimensionale Abbilder der Probe, in denen die Kontraste (Grauwerte) nicht mehr von der Probendicke, die ja räumlich dargestellt wird, abhängen, sondern nur noch von der Materialdichte. So wird im tomografischen Bild letztlich die räumliche Verteilung der verschiedenen Probenmaterialien dargestellt. Kernstück eines 

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< 360°

360°

ROI

A

360°

ROI

B

C

Für optimale Bildqualität soll die Probe bei der 360°-Drehung immer vollstädig im Bild bleiben. Das begrenzt die Vergrösserung auf M = D/d und die Voxelgrösse auf V = Detektorpixelgrösse d/D. Fortgeschrittene Rekontruktionsalgorithmen erlauben auch unvollständige Scans bei mässigem Qualitätsverlust.

industriellen Volumen-Röntgentomografen ist eine Mikrofokus- oder nanofokus-Röntgenröhre, deren Kegelstrahl die Probe auf einen digitalen Detektor abbildet. Die Bildauflösung (Voxelgrösse) ergibt sich aus der Pixeldimension, dividiert durch die geometrische Vergrösserung, die ihrerseits durch das Verhältnis der Abstände Quelle-Detektor und Quelle-Probe gegeben ist. Für kleinere Proben können Voxelgrössen unter einem Mikrometer erreicht werden. Zur Erzeugung eines tomografischen Bildes werden während einer 360°-Umdrehung des Prüflings in äquidistanten Winkelabständen typisch 300 bis 600 zweidimensionale Röntgenbilder aufgenommen und gespeichert. Aus diesen Projektionen werden die Volumendaten berechnet. Hat ein Detektor N x M Pixel, so können daraus N x N x M tomogra-

Schrägdurchstrahlung von CSP-Lötstellen unter 68°. Die vom Lot umflossene Landefläche zeichnet sich als helle Kreisfläche am Fuss der Lötstellen ab. Deutlich ist der Hals der Lötstelle im Interposer des Bauelementes zuerkennen. Poren sind dem Auftrieb folgend zum Bauelement hin aufgestiegen.

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Schematischer Aufbau eines Volumen-Röntgentomografen.

fische Bildpunkte (Voxel) erzeugt werden. Unterhalb dieser Grenze kann das Bildvolumen beliebig gewählt werden. Für die Rekonstruktion eines 3D-Bildvolumens von 512 x 512 x 512 Bildpunkten werden etwa 12 Minuten benötigt. Da die Rekonstruktion parallel zum Aufnahmeprozess abläuft, liegt das Ergebnis kurz nach Abschluss der Bildaufnahme vor. Dies ist zunächst eine Darstellung der Probe in Schichtbildern senkrecht zu allen drei Raumrichtungen. Die zugrunde liegenden Volumendaten können mit entsprechender Software in vielfältiger Weise räumlich visualisiert werden.

Im Röntgenbild sind generell alle Lötfehler nachzuweisen, die einen merklichen Einfluss auf die Gestalt der Lötstelle haben. Dazu zählen al-

le typischen Fehler des Lötprozesses, nicht aber metallurgische Fehler, wie etwa der sogenannte Blackpad-Effekt und Haarrisse parallel zur Landefläche. Bei BGA- und CSPLötstellen sind unter anderem folgende Lötfehler klar zu erkennen: Versatz des Bauelementes, Verbiegung des Bauelementes, unvollständiges Umschmelzen (Lötstellen nicht glatt), Lotbrücken, Pastenrückstände, Lotperlen, Landefläche nicht benetzt, Lot nicht mit Lotkugel verschmolzen (head in pillow), übermässige Porenbildung, unregelmässige Lotmenge, fehlerhafter Pastendruck oder Gasübertritt aus Via. Die Deutung der Bilder beruht dabei auf einer Kombination von Merkmalen in den Röntgenbildern z. B. ist ein heller Fleck in der Lötstelle je nach seiner Position und Gestalt mit einer Pore im Inneren oder einer Delle an der Oberfläche

Röntgenbild von 12 BGA-Lötstellen. Zwischen vier Lötstellen und einer Durchkontaktierung besteht eine Lotbrücke.

Schrägdurchstrahlung von BGA-Lötstellen unter 50°. Das in den Vias unter den Landeflächen eingeschlossene Gas hat den Via-Deckel (heller Strich) abgehoben und in der Lötstelle eine grosse Blase gebildet.

Nachweisbare Fehler


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Röntgenbild von sechs MLF-Lötstellen. Am zweiten Anschluss v. r. fehlt die Lotfüllung bei insgesamt geringer Lotmenge. Bei der Lötstelle daneben hat sich ein Grossteil des Lotes über die lange Landefläche verteilt.

Röntgenbild von THT-Lötstellen eines Steckverbinders unter 60°. Am zweiten Anschluss v. r. fehlt die Lotfüllung fast vollständig. Das Lot hat jedoch am Anschluss und auf der Lötseite (unten) einen Meniskus gebildet. Das deutet darauf hin, dass die Hülsenmetallisierung nicht benetzbar war.

zu identifizieren. In Verbindung mit den Kenntnissen über den Prozess und den Aufbau der Baugruppen lassen die Bilder bei entsprechender Qualität auch tiefer gehende Deutungen zu. Hängen beispielsweise den in die Landeflächen mündenden Microvias regelmässig Gasblasen mit etwa dem doppelten Via-Volumen an, so kann daraus geschlossen werden, dass die Blasen lediglich das durch die Erwärmung im Lötprozess ausgedehnte und anfangs unter der Paste gefangene Gas enthalten. Sind die Gasblasen über den Vias jedoch regelmässig viel grösser, so deutet dies auf einen Gasaustritt aus dem Substrat uber eine schadhafte Via-Metallisierung oder verdampfende Rückstande in den Vias hin. Die Bewertungskriterien fur SMDLötstellen, wie sie z. B. in der Norm IPC-A-610D festgelegt sind, wie Höhe und Vollständigkeit der Lotfüllung, Lotdicke unter dem Anschluss, Versatz und Brückenbildung lassen sich nahezu vollständig bei der Interpretation der Röntgenbilder umsetzten. Darüber hinaus liefert die Röntgenanalyse Aussagen über Porositäten und Ermüdungsrisse. Bei THT- oder Durchstecklötstellen kann die Lotfüllung sowohl in der Höhe wie am Umfang bewertet werden. Darüber hinaus ist aus dem Bild oftmals unmittelbar zu ersehen ob Anschluss oder Lochhülse das Aufsteigen des

Lotes behindert haben. Auch nicht fachgerechte Reparaturen etwa durch Auffüllen des Loches von der Gegenseite können durch die entstehenden Gaseinschlüsse nachgewiesen werden. Wie alle im Umschmelzverfahren gebildeten Lötstellen neigen auch die Pastethrough-hole-Lötstellen zur Bildung von Poren, die leicht nachgewiesen werden können.

Automatische Röntgeninspektion (AXI) Diese Lötstelleneigenschaften und -fehler sind grösstenteils auch automatisch zu erfassen. Jedoch verlangen verschiedene Lotgrössen und Inspektionsziele nach variablen Vorgehensweisen bei der Automatisierung. Bei sehr kleinen Losgrössen ist eine volle Auto

Röntgenbild zweier Gullwing-Lötstellen unter 15°. Die Lötstelle rechts hat keine Lotfüllung durch fehlerhaften Pastendruck; das Lot liegt in Form von Lotperlen zwischen den Anschlüssen auf der Leiterplatte.

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Demonstration der nanoCT-Auflösung an einer Leuchtdiode. Der Bond-Draht ist 25 μm dick.

matisierung wegen der erheblichen Programmier- und Optimierungszeiten oft nicht lohnend. Da aber auch bei visueller Bewertung der Röntgenbilder wiederholt dieselben Aktionen durchgeführt werden müssen und eine reproduzierbare Vorgehensweise wünschenswert ist, erscheint eine teilweise Automatisierung dennoch sinnvoll. Dazu werden die Leiterplattenpositionen und die zugehörigen Röntgenparameter eingelernt, sodass der Bediener stets exakt die gleichen und daher vergleichbaren Ansichten zu bewerten hat. Einzelne quantitative Messungen, wie etwa die Bestimmung von Porenanteilen, können als automatische Schritte integriert werden. Die typische Zeit für das Einlernen von zwei oder drei BGAs beträgt 15 bis 30 min, und ist schon bei Losen von fünf Baugruppen durchaus lohnend.

Vollautomatische Inline-Inspektion Ist eine 100%-Prüfung vorgesehen, scheint eine Integration des automatischen Röntgensystems in die Linie als zwingend. Dies führt jedoch dazu, dass die Prüfung an die Taktzeit gebunden ist und diese unter Umständen die Prüftiefe bestimmt. Im Gegensatz zur automatisch optischen Inspektion (AOI) benötigt der Aufbau eines hochaufgelösten Röntgenbildes deutlich mehr Zeit. Dies kann teilweise durch höhere Röhrenleistung ausgeglichen werden, wodurch jedoch die Brennfleckgrösse ansteigt und

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die Bildqualität abnimmt. Mit anderen Worten: Sind einer Baugruppe eine bestimmte Prüftiefe (Fehlerabdeckung) sowie eine akzeptable Pseudofehler- und Schlupfrate gegeben, so ist eine bestimmte Prüfzeit notwendig, die die Taktzeit überschreiten kann. So können beispielsweise die 300 Lötstellen eines PBGA in einer Taktzeit von 20 Sekunden gründlich geprüft werden, während eine Prüfung von 3000 Lötstellen in derselben Zeit nur oberflächlich und bei folglich höheren Schlupfraten möglich ist. Bei geringeren Stückzahlen mit hoher Variabilität oder bei Beschränkung auf grosse Stichproben erscheint so die vollautomatische Inspektion im Batch-Betrieb als sinnvolle Alternative. Dabei kann die Beladung des Röntgensystems durch den Bediener oder ein Baugruppenmagazin erfolgen. Abseits der Linie kann die Prüftiefe und damit die Prüfzeit den durch die Verwendung der Baugruppe gegebenen Anforderungen angepasst werden. Zusätzlich ist das Röntgensystem ohne Störung der Produktion zur detaillierten Fehleranalyse nutzbar.

Programmierung und Prüfkriterien Die Programmierung des Prüfablaufs erfolgt anhand von CAD-Daten. Für die einzelnen Lötstellentypen werden aus Elementaralgorithmen Testabläufe erstellt, die in einer Bibliothek abgelegt werden. Standard-Prüfkriterien sind z. B. Versatz, Lotbrücken, Durchmesser, Grauwert (= Dicke), Porenanteil bez. Landefläche, Porenanteil bez. Lötstellendurchmesser, Rundheit, oder Landeflächenbenetzung (bei geeignetem Landeflächen-Layout) Die Ergebnisdaten werden individuell für jede Lötstelle erfasst und mit JEDEC-Nummerierung für SPS tabelliert. Fehler werden indiziert und bildlich an die Reparaturstation übermittelt.

Computertomographie für Forschung Der Anwendungsbereich der Computertomografie beschränkt sich aufgrund der Messzeiten von eini-

gen Minuten bis Stunden auf die Fehleranalyse in Forschung, Entwicklung und Qualitätsicherung. Zudem limitiert die Gesamtprobengrösse die erreichbare Auflösung und Vergrösserung, sodass die Tomografie nur auf nicht zu grosse Baugruppen sinnvoll angewandt werden kann. Da sie aber ein realistisches und störungsarmes Bild mit erheblich gesteigerter Kontrastauflösung liefert, kann sie mechanische Schliffe nicht nur ersetzen, sondern liefert auch hunderte Schnittbilder der Probe in jeder beliebigen Raumrichtung und das in vergleichsweise kurzer Zeit. Die Auflösung ist in letzter Zeit derart gesteigert worden, dass bereits gröbere Phasen und Kristalle im Inneren der Lötstellen nachgewiesen werden können. Insbesondere bei verschachtelten oder mehrlagigen Aufbauten, wie sie z. B. in bestimmten Sensoren vorliegen, kann sie die Vorteile der räumlichen Auflösung ausspielen. Bisher wurde die hochauflösende Computertomografie angewandt zur Untersuchung des Zustandes von BGA- und FlipChip-Lötungen, zum Nachweis von Ermüdungsrissen in THT- und SMD-Lötstellen oder zur Analyse von mehrlagigen flächigen Lötstellen in Leistungsmodulen.

Bleifreie Lötstellen Wie sich nun abzeichnet, wird das eutektische Blei-Zinn-Lot in erster Linie durch Zinnlote mit geringen Beimengungen von Silber und Kupfer abgelöst werden. In einer früheren Untersuchung wurde bereits gezeigt, dass die Kontrastverhältnisse für Zinnlote im Röntgenbild denjenigen für das PbSnEutektikum gleichkommen, da in dem hier relevanten Quantenenergiebereich von 40 bis 80 keV sich die Röntgenabsorptionen von Blei und Zinn kaum unterscheiden. Insofern sind bei der Röntgeninspektion von bleifreien Lötstellen keine wesentlichen Veränderungen zu erwarten. Wesentliche systematische Unterschiede hinsichtlich der Bewertungskriterien wurden bisher nicht aufgezeigt. (tm) ■


Who's who – Fertigung

ESCATEC Switzerland AG

Grossenbacher Systeme AG

Firmengründung: 1974

Firmenbezeichnung:

Inhaber/Gesellschafter: Christophe Albin

Dienstleistungsanbieter für Electronic Engineering und Manufacturing Services und Hersteller für industrielle Visualisierungs-, Steuerungs- und Bediensysteme.

COO: Markus Walther Geschäftsführer CH: Gerhard Klauser

Dienstleistungsstrategie: Die Grossenbacher Systeme AG ist ein Full-Service-Anbieter für professionelle, persönliche und prompte Dienstleistungen im Bereich Electronic Engineering und Manufacturing. Mit konsequenter, kompromissloser Kundenorientierung greifen alle Dienstleistungsangebote perfekt ineinander: vom Engineering über die Logistik, die Fertigung, die Assemblierung bis zum After-Sales-Service.

Mitarbeiter weltweit: 2500 Mitarbeiter Schweiz: 250 Zertifizierung: ISO 9001:2000 ISO 14001:2004

Dienstleistungen:

TS: 16949

• Engineering – von der Idee zur Realisierung Hardwareentwicklung unter den Aspekten Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und EMV-Verträglichkeit, Layout und Konstruktion, Test- und Prüfkonzepte, Prototypenerstellung, Softwareentwicklung für rechnerund controllerbasierte Baugruppen und Geräte, Systementwicklung von Visualisierungs-, Steuerungs- und Bediensystemen.

ISO 13485:2003 ATEX 13980:2002 Kernkompetenzen im Überblick: • Elektronik-Entwicklung, -Layout und -Fertigung • Mechanik Konstruktion • Herstellung von Mikro Opto Elektronik (MOEMS)

• Produktionsplanung & Materialwirtschaft – vom Auftrag zum Produkt Materialbeschaffung, -disposition und Lagerung, Bauteilevaluation, -normierung und Second Source, Wertanalyse.

• Herstellung von Medizinprodukten • Box Build • Testengineering Als voll integrierter Anbieter für elektronische und mechatronische Konstruktions- und Fertigungslösungen hat sich die ESCATEC-Gruppe weltweit profiliert. Das ESCATEC-Kompetenzzentrum, in Heerbrugg in der Schweiz, entwickelt und produziert anspruchsvolle Geräte – auch nach ISO 13485 – für verschiedene Märkte und zeigt seine Stärke in der Medizinal-Geräteherstellung, Industrieelektronik, Gebäudetechnik, Sicherheitstechnik sowie der Sensorik. Das ESCATEC-Entwicklungsteam bietet Hardware, Software, Mechanik sowie Projekt-Management und Prototypenfertigung. Ein Transfer der Produkte-Fertigung nach Asien kann unter der Leitung eines Teams in Europa vorgenommen werden. So können elektronische Baugruppen und Systeme neben hochvolumigen Stückzahlen (bis zu 1 Million Stück/ Jahr) in eignen Werken in Asien gefertigt werden, während kleinsten und mittlere Stückzahlen (von 1 bis 10000 Stück Jahresvolumen) in unserer Fertigungsstätte in Europa gefertigt werden können.

• Fertigung & Testing – vom Bauteil zur Baugruppe SMD-, THT und Mischbestückung ein- und mehrlagiger PCBs – auch beidseitig bestückt, bleihaltiges- und bleifreies Löten (RoHS), AOI-, InCircuit- und Flying-Probe Testing, manuelles Prüfen, Baugruppen RunIn, Schutzlackierung von Baugruppen. • Assemblierung – von der Baugruppe zum System Geräte- und Systemmontage, Bauteil- und Systemprogrammierung Kabelkonfektionierung, Geräte-Run-In. • Versand & Service – von St. Gallen in alle Welt After-Sales Service, Wartung- und Reparatur, Telefon-Support Produktstrategie: Mit kreativem Ingenieursgeist entwickeln wir individuelle, innovative und intelligente rechner- und controllerbasierte Visualisierungs-, Steuerungs- und Bediensysteme für die Industrieautomation, den Maschinenbau, die Logistik und die Medizinaltechnik. Produkte: openAutomation verbindet bekannte Industriestandards zu einem innovativen Automatisierungskonzept «Made by Grossenbacher». Nach dem Puzzle-Prinzip werden Soft- und Hardwarekomponenten einfach, durchgängig und kosteneffizient miteinander kombiniert. Das macht openAutomation lebendig – in der Anwendung wie auch in der Entwicklung. Mitarbeitende: etwa 120

Gründungsjahr: 1995

Jahresumsatz: 30 Mio. CHF (2007) Qualitätsmanagement: ISO 9001:2000

ESCATEC Switzerland AG 9435 Heerbrugg Tel. 071 727 39 41 info@escatec.ch www.escatec.com

Grossenbacher Systeme AG 9008 St. Gallen Tel. 071 243 29 29 info@gesys.ch www.gesys.ch

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Who's who – Fertigung

Hadimec AG

HEMAR AG

Firmenbezeichnung:

Firmenbezeichnung: Fachdistributor/Kitting

Outsourcing-Partner im Bereich industrielle Elektronik und Medizinaltechnik

Niederlassungen: Nesselnbach AG

Dienstleistungen: Beratung, Materialbeschaffung, Leiterplattenbestückung, Baugruppenund Gerätemontage inklusive Prüfungen (AOI, ICT, FCT, etc.), Kabelkonfektionierung nach UL, ITT-Cannon Rundstecker-Assembling, Handel mit Steckern, Leiterplatten und elektronischen Bauteilen. Firmenporträt: Als ein international tätiges Dienstleistungsunternehmen mit Hauptsitz in der Schweiz fertigt das Unternehmen kundenspezifische Baugruppen, vornehmlich im industriellen Elektronikbereich. Zu den Tätigkeiten gehören Leiterplattenbestückung (SMT+THT), Kabelkonfektion, Stecker-Assembling und Baugruppenmontage. Der wirtschaftliche Erfolg sowie zufriedene Kunden sind die wichtigsten Elemente zukunftsorientierter Unternehmensziele. Die Basis dazu sind modernste Maschinen, eine gute Infrastruktur und motivierte Mitarbeiter.

Produkteprogramm und Hersteller: Aktive, passive und elektromechanische Bauelemente Dioden, Gleichrichter, IC, LCD, LED, LED Backlight, Opto, Folienkondensatoren, Aluminium-Kondensatoren, Elektrolyt-Kondensatoren, Keramik-Kondensatoren, Störschutz-Kondensatoren, TantalKondensatoren, JITOs, Oszillatoren, Quarze, Resonatoren, Trimmer, Poti, Widerstände, Buzzer, Klemmen, Leiterplatten, Schalter, Sockel, Stecker, Stiftleisten, Buchsenleisten, Lüfter. Activa, Chequers, Cinetech, Cosmo, ECE, Electech, Europe ChemiCon, Fox, GCB, Intech, Iskra, Ledtech, Partsnic, P-Tec, Techwin, YatShun, Vishay Dienstleistungen: Handel mit elektronischen und elektromechanischen Komponenten mit ausgesuchten Vertragslieferanten. Suche und Evaluation spezifi scher Komponenten. Beschaffung und Bestückung kompletter Baugruppen (Kitting) inklusive Printprüfung und Adapterbau. Globale Bauteilbeschaffung aller Fabrikate. Firmenporträt: Die Firma Hemar AG ist ein innovatives, flexibles und teamfähiges Unternehmen für Kunden und Lieferanten. Als internationaler Generalunternehmer undals Drehscheibe am Weltmarkt sucht man für seine Kundendie optimalen Produktlösungen und optimiert kontinuierlich das Dienstleistungsangebot. Lager: Nesselnbach AG Mitarbeitende: 20

Geschichte – in Kürze: 1987 Gründung Hadimec AG durch Jörg Niedermann 1996 ISO 9001:1994 1997 Bezug des neu erstellten eigenen Geschäftshauses in 5506 Mägenwil

Qualitätsmanagement: ISO 9001:2000 Fendler 50 5524 Nesselnbach Tel. 056 618 31 41 info@hemar.ch www.hemar.ch

2000 Erhalt des UL-Zertifikats für Kabelkonfektion

Tel. 055 / 415 66 15 Fax 055 / 415 66 10

2002 ISO 9001:2000 2006 ISO 13485:2003 für die Produktion medizinischer Geräte 2007 Bezug des neu erstellten Anbaus (3700 m2) 2008 Akquisition durch Acquintus Holding AG

Churerstr. 168, 8808 Pfäffikon SZ e-mail: astrel@swissonline.ch

Strangkühlkörper mit Lötstiften

Gründungsjahr: 1987 Mitarbeitende: 120 Qualitätsmanagement: QM-Norm ISO 9001/2000, Medizinproduktenorm ISO 13485:2003

Fakt ist:

Alte Bruggerstrasse 32 5506 Mägenwil Tel. 062 889 86 00 info@hadimec.com www.hadimec.com

• eingepreßte Lötstifte zur direkten Einlötbefestigung • Standardausführungen für unterschiedliche Halbleiterbauformen • Lötstifte mit Isolierring ISO 9001:2000 • Federklammerbefestigung der Halbleiterbauteile • kundenspezifische Varianten und Bearbeitungen

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Swisstronics Firmenbezeichnung: Dienstleister fĂźr Electronic Engineering und Manufacturing Services (E2MS)

READY TO RIGHTSIZE!

Niederlassungen: Verkaufsstandorte: Schweiz: Bronschhofen, Jona; Deutschland: Ulm Fertigungsstandorte: Bronschhofen, Jona, Rumänien, Vietnam, Singapur, Indonesien Dienstleistungen: E2MS, Entwicklung, Engineering, Procurement Services, Prototypen, Baugruppenfertigung, Box-build, System- und Gerätebau, Test, Service und Repair, Life Cycle Management, Kunststoffspritzen inklusive Werkzeugbau Firmentporträt: Einfach mehr Services Der Markt fßr die Anbieter elektronischer Produkte und Komponenten ist anspruchsvoll. Der Wettbewerb zwingt die Unternehmen, ihre Kunden in immer kßrzeren Zyklen mit innovativen Produkten zu konkurrenzfähigen Bedingungen zu bedienen. Die Swisstonics Contract Manufacturing AG liefert dabei wertvolle Unterstßtzung. Alle Dienstleistungen sind konsequent auf die Wettbewerbskriterien unserer Kunden ausgerichtet: hohe Qualität, kurze Bereitstellungszeiten, konkurrenzfähige Kosten und ein ßberzeugendes Leistungsspektrum. Unser Leistungsangebot geht weit ßber eine Sammlung von Einzelleistungen hinaus. Es ist eine durchgängige Kette von Dienstleistungen die schon bei der Beratung beginnt und konsequent ßber Entwicklung, Produkthochlauf, Fertigung, Service und Repair bis zum Produktauslauf weitergefßhrt wird. Das durchgängige Leistungsangebot bildet die Basis fßr eine ganzheitliche Optimierung von Produkt und Prozess. Unser Engineeringteam arbeitet ßber den gesamten Produktlebenszyklus hinweg eng mit den Kunden zusammen und sichert durchgängig den Know-how- und Technologietransfer von der Entwicklung bis in die Fertigung und den Test. Ebenso breit gefächert ist die Produktpalette, die wir fßr unsere Kunden fertigen. Mit dem neusten Fachwissen und langjähriger Erfahrung stellen wir Leiterplatten, komplette Geräte und komplexe Systeme her. Bevor die Produkte unser Haus verlassen, werden sie je nach Anforderung geprßft und getestet. Unsere MÜglichkeiten reichen dabei von einfachen Funktionstests bis zu anspruchsvollen Dauer- und Belastungstests. Wir verfßgen ßber die nÜtigen Lizenzen und Zulassungen, um unsere Kunden auch in sensiblen Bereichen, wie zum Beispiel bei medizinischen und militärischen Systemen, effizient zu beliefern.

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Mitarbeitende: 550 Qualitätsmanagement: ISO 9001:2000, ISO 13485:2003, ISO 14001:2004, ISO TS 16949:2002

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Swisstronics Contract Manufacturing AG 9552 Bronschhofen Tel. 071 912 77 99 info@swisstronics.ch www.swisstronics.ch

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Who's who – Fertigung

Lecotronic AG

Lumatron AG

Firmenbezeichnung:

Firmenbezeichnung:

Beratungs- und Handelsunternehmung für Gehäuse aus Kunststoff bzw. Metall, einseitige und mehrlagige Leiterplatten, Kabelkonfektion, Anzeigetechnik sowie Komplettlösungen vom Layout bis zur fertigen Baugruppe.

Industrieelektronik

Firmensitz: Verwaltung in 8777 Diesbach GL, diverse Produktionstätten im In- und Ausland

Produkteprogramm und Hersteller: Schweizer Vertretung für: LPKF Rapid PCB Prototyping Systems: Fräsbohrplotter zur mechanischen Leiterplattenfertigung, chemiefreie Durchkontaktierung, SMD Pick und Place sowie Reflow- und Heissluftöfen. Cadsoft EAGLE:

Produkteprogramm: Gehäuse von DOLD aus Kunststoff für die Beleuchtungsindustrie, Gebäudeleittechnik, Medizinaltechnik und allgemeinen Maschinenbau.

das leistungsfähige Elektronik-CAD zu einem erstaunlich günstigen Preis! Schema-Layout und Autorouter-Modul. Die kostenlose Freeware ohne Zeitbeschränkung findet sich auf der Homepage: www.lumatron.ch.

Sonderblechteile von DOLD nach Kundenanforderung. Kabelkonfektion für die Industrieelektronik, ein und mehrlagige Leiterplatten von SKM sowie aus unseren Fernostproduktionstätten. Digitalanzeigen von ETKO. Baugruppen von A2000. Dienstleistung: Beratung bei der Entwicklung von neuen Baugruppen vom Layout über die Leiterplatte bis zum Endgerät. Günstige Pufferlagerung von allen Produkten in der Schweiz für kurzfristige Bezugsmöglichkeit. Lagerdisposition und Lieferservice. Firmenportrait: Dank unseren optimal zusammenpassenden Vertretungen sind wir in der Lage, auf kundenspezifische Wünsche im Bereich der Industrieelektronik kostengünstig und effizient einzugehen.

Dienstleistungen: Beratung, Verkauf und Support für LPKF-Systeme und Cadsoft EAGLE. Als Dienstleistung übernimmt die Firma PCB-Layout-Aufträge und bietet einen Express-Leiterplattenservice. Das Unternehmen ist in der Lage, seinen Kunden eine fertig bestückte, voll funktionsfähige Elektronik in kürzester Zeit herzustellen! Firmenporträt: Die Lumatron AG wurde 1993 von Hans Kurth in Oftringen gegründet. Am Autobahnkreuz der Schweiz bietet die Firma Produkte und Dienstleistungen rund ums PCB-Design und -Prototyping. Mitarbeitende: 4

Lager: Grosses Pufferlager für kurzfristige Bezüge auch von kundenspezifischen Baugruppen. Mitarbeiter: Verwaltung: 5 Produktion: › 500 Gründungsjahr: 1992

lecotronic ag 8777 Diesbach Tel. 055 653 55 55 info@lecotronic.ch www.lecotronic.ch

INDUSTRIAL – ELECTRONIC – ENGINEERING

Alte Strasse 11 4665 Oftringen Tel. 062 797 75 80 info@lumatron.ch www.lumatron.ch

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Wireless

Da drahtlose Netze keine Verkabelung besitzen, sind sie schwer zu administrieren. Denn ohne spezielle Management-Tools kann nicht erkannt werden, was im Netzwerk vor sich geht. Verschlüsselungsund Authentifizierungsmethoden ergeben sicherheitsrelevante Aspekte, die der Administrator berücksichtigen muss.

Das Unsichtbare sichtbar machen

W

ährend die Hardware (Clients und Access Points) für WLAN ein ausgereiftes Stadium erreicht hat, befinden sich die Management-Systeme noch im Anfangsstadium. Das Wireless-Management-System und die eingesetzte Hardware (Access Points) ergeben zudem erst dann ein «schlagkräftiges Team», wenn bestimmte Funktionalitäten aufeinander abgestimmt sind. Der Access Point liefert dabei dem Management-System die Daten, die ausgewertet und dargestellt werden sollen. Mit Background-Scanning ist es möglich, das Netzwerk im kompletten Frequenzbereich zu überwachen, während gleichzeitig die Verbindung zu den assoziierten Clients aufrechterhalten wird. Dadurch wird der Einsatz von speziellen Überwachungs-Access-Points überflüssig. So kann die komfortable Überwachung des Netzwerks kosteneffektiv garantiert werden.

Mit moderner drahtloser Übertragungstechnik können mobile Teilnehmer flexibel und kostengünstig in das Industrienetzwerk integriert werden. Dies gilt beispielsweise für Transportsysteme wie automatische Hubwagen oder Lagerroboter.

Schnittstelle zwischen Kupfer und Luft Wer sein Firmennetzwerk um Mobilität erweitern will, greift heute fast selbstverständlich zu WLAN. Um ein WLAN-Netz aufzubauen, wird zunächst ein Access Point benötigt. Dieses Gerät hat eine Schnittstelle zum Netzwerk und eine Funkschnittstelle. Im Prinzip setzt der WLAN-Access-Point das kabelgebundene Netzwerk «in die Luft» um. Er bildet dabei – ähnlich wie ein Switch in einem drahtgebundenen Netzwerk – Knoten im Funk-LAN. Mit dem Access Point verbinden sich WLAN-Clients. Diese können sowohl kleine PDAs mit einer WLAN-Schnittstelle sein oder andere Human-Machine-Interfaces (HMI) als auch Endgeräte wie Maschinen oder fahrerlose Transportsysteme. Drahtlose Netzwerke haben naturgemäss besonders dort ihre Stärken, wo die Position des Clients nicht fixiert werden kann, da diese sich möglichst frei im Raum bewegen sollen.

ministration eines solchen WLAN nicht mehr mit den beschriebenen «Hausmitteln» zu machen ist. Schliesslich setzt man im Industriebereich auch nicht die wackelige Plastik-Hardware vom Elektro-Discounter ein, sondern speziell für die raue Umgebung konzipierte und zertifizierte Geräte.

Licht in die dunkelsten Ecken bringen Bei der Administration geht es vor allem darum, das WLAN «sichtbar» zu machen. Man möchte im Sinne des Wortes sehen, wer im Netz ist, wer dort nichts verloren hat oder auch welcher Client eventuell bei der Anmeldung oder mit dem Datendurchsatz Schwierigkeiten hat. Zudem sollen auch die aktuellen Konfigurationen der Access Points und die aktuellen Sicherheitseinstellungen überprüft und überwacht werden. Diese Informationen stellen jedoch die einzelnen 

Der industrietaugliche Access-Point BAT54-Rail verfügt über zwei WLAN-Schnittstellen und ein Betriebssystem mit IP-Router, Radius-Server und BackgroundScanning-Mechanismen. Ein Basis-ManagementSystem befindet sich im Software-Lieferumfang.

Gerüstet für die Fabrik Autor Pascal Unterdorfer

Infos Hirschmann Automation and Control GmbH 8447 Dachsen Tel. 044 905 82 82 Markus.Inhelder@Hirschmann.com www.hirschmann.ch

WLAN hält nun vermehrt Einzug in Umgebungen mit schwierigen Einsatzbedingungen wie etwa industrielle Produktionshallen. Die Anzahl der in Automatisierungsnetzwerken installierten Access Points übersteigt schnell zwei- oder sogar dreistellige Zahlen. Schon allein daran ist zu erkennen, dass eine Ad6-08 MegaLink Precision 25


Access Points selbst nicht zur Verfügung. Ein drahtloses Netz ist auch an seiner Verkabelung nicht zu erkennen. Und es hört auch nicht an der Wand des Firmengebäudes oder der Produktionshalle auf, sondern strahlt noch weit darüber hinaus. Auch Hacker, die ihr Auto in der Seitenstrasse parken und von dort aus versuchen, in das WLAN einzudringen, werden ohne entsprechende Überwachungsmethoden nicht erkannt. Der Schaden, der dabei angerichtet werden kann, übersteigt im industriellen Bereich schnell die Vorteile und Ersparnisse, die ursprünglich mit der Installation des WLAN erzielt werden sollten.

Ein professionelles WLAN-Management-System deckt alle Bereiche ab. Dies beginnt bei der Ausleuchtung des Areals und Positionierung der Access Points und geht bis hin zur Langzeit-Dokumentation.

Sicherheitslöcher finden und stopfen WLAN-Sicherheit beschränkt sich indessen nicht allein auf die Verschlüsselung des Netzes oder den Einsatz von unüberwindbaren Barrieren wie Firewalls oder Authentifizierungsmechanismen. Denn ein WLAN kann auch dadurch geschwächt oder gar lahmgelegt werden, indem man es den Clients einfach entzieht. Die Access Points können beispielsweise durch Flooding-Attacken so überlastet werden, dass sie den assoziierten Clients keine Bandbreite mehr bieten können. Ebenso können fremde, nicht dem Netz zugehörige Access Points ihre «Kollegen» mit hohen Sendeleistungen «übersteuern» und ihnen so die Clients abspenstig machen. Auch dadurch

Funktechnologien werden heute in industriellen Kommunikationsnetzen auf allen Kommunikationsebenen eingesetzt. Im Bereich der Steuerungen und deren Anbindungen an übergeordnete Kommunikationsebenen wird vorwiegend das netzwerkfähige WLAN verwendet.

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wird die Verbindung der Clients zu ihrem Netz unterbrochen. Häufig kommt es auch vor, dass Mitarbeiter versehentlich unverschlüsselte neue Access Points an das Firmennetz anschliessen. Damit werden grosse Sicherheitslöcher in das Netz gerissen. Der Administrator muss schnell davon erfahren, um in kurzer Zeit Gegenmassnahmen treffen zu können.

Big brother is watching you Die Betriebssicherheit eines WLAN erhöhen WLAN-Management-Tools dadurch, dass sie den gewünschten Überblick über das Netzwerk schaffen. Sie beobachten permanent die bekannten Access Points und die daran angebundenen Clients. Dies geschieht netzwerkübergreifend und in einer Darstellungsform, die es auf einen Blick ermöglicht, auch bei Hunderten von Geräten eventuelle Probleme sofort zu erkennen. Es liegt auf der Hand, dass der Einsatz eines WLAN-ManagementSystems grosse Kostenvorteile mit sich bringt. Denn es ermöglicht, Netzwerkausfälle zu vermeiden und Attacken zu entdecken, die zu Produktionsausfällen führen können. Auch das unberechtigte Eindringen in ein Netzwerk mit Hilfe von Rogue Access Points (Rogue be-

deutet im Englischen der Schurke oder auch der aggressive Einzelgänger) kann entdeckt und unterbunden werden.

Background-Scanning Als eine der wichtigsten Aufgaben, die zusätzlich zur Sicherheitskonfiguration des WLAN-Netzes von einem Management-System geleistet werden, gehört die Erkennung von Rogue Access Points. Im Prinzip sind solche Points alle Access Points im Netz oder in der Umgebung des Netzes, die nicht dazugehören. Zunächst geht es darum, die Access Points zu finden und aufzulisten. Der zweite Schritt ist die Klassifizierung und Überwachung der Geräte. Findet sich ein Access Point, der unverschlüsselt im Netz steht, dem Administrator nicht bekannt ist und ausserdem noch die SSID (Service Set Identifier, der «Name» des WLAN-Netzes) des Firmennetzes benutzt, dann muss von einer potenziellen Gefahr ausgegangen werden. Dabei kann sich die Klassifizierung nicht automatisch ergeben. Jedes Gerät sollte vom Administrator einmal betrachtet und als freundlich oder unfreundlich markiert werden können. Ändert sich dann etwas an dem Gerät, muss dies auch angezeigt werden. Verliert ein Access Point beispielsweise seine Konfiguration, dann bildet er


und am Ende der Periode, kommen etwa 30 bis 35 ms zusammen, die man von den 100 ms abziehen muss. Somit bleiben etwa 65 ms für den Access Point, um auf diesem Kanal alle Beacons anderer Access Points zu empfangen, die in der Nähe sind. Diese Ergebnisse schreibt er in eine Tabelle.

Eine Liste mit allen Teilnehmern erstellen

Access Points scannen in ihrer Umgebung nach allen vorhandenen drahtlosen Netzwerkgeräten. Das Management-System erkennt, ob die gefundenen Geräte eine potenzielle Gefahr darstellen.

in unkonfiguriertem Zustand einen ungesicherten Zugang zum Netzwerk. Dieser Zustand muss als kritisch erkannt werden.

Alle Access Points zuverlässig identifizieren Die Aufgabe, die im Netz befindlichen Access Points zu identifizieren, liegt zunächst bei einigen eigens dafür vorgesehenen Access Points im Netz selbst. Diese werden so konfiguriert, dass sie das Netz komplett scannen können, und zwar in dem Frequenzband, in dem sie sich ohnehin befinden. Im normalen Access-Point-Betrieb sieht der Access Point immer nur den Kanal, auf den er gerade eingestellt ist. Er hält dort den Kontakt zu den Clients, mit denen er kommuniziert. Jeder Access Point verschickt während des Betriebs sogenannte Beacons, mit denen er mitteilt, dass er im Netz zur Verfügung steht. Diese Beacons empfangen nicht nur Clients, die nach einem sich in der Nähe befindenden Access Point suchen, sondern auch ein Access Point, der nach anderen Access Points sucht, kann diese Pakete auswerten. Damit ergibt sich auf dem aktiven Kanal bereits eine Liste von Access Points, die im Umfeld gefunden worden sind. Um eine vollständige Liste aller Access Points zu erhalten,

die sich auf allen Kanälen des Funkbandes im Umkreis des suchenden Access Points befinden, muss dieser seinen eingestellten Kanal kurz verlassen, um nacheinander die anderen Kanäle des Frequenzbandes zu scannen. Würde er seinen Kanal ohne Mitteilung an die assoziierten Clients verlassen, würden diese die Verbindung verlieren und das Netz bräche zusammen. Access Points senden Beacons aus, um die Clients im Netz zu halten. Die Beacons werden alle 100 Millisekunden ausgesendet. Um von den Clients unbemerkt den Kanal verlassen zu können und einen anderen Kanal zu scannen, bleiben dem Access Point also 100 Millisekunden Zeit. Damit keine Datenverluste in dieser Zeit entstehen, weil die Clients Pakete an den Access Point senden, die dieser in der Zeit nicht empfangen kann, sendet er vor Verlassen des Kanals ein CTS-Paket. Mit diesem Clear-tosend teilt er mit, dass er senden möchte und die Clients für diese Periode «still» sein sollen. Anschliessend springt der Access Point auf den Kanal, den er scannen möchte. Der Kanalwechsel selbst benötigt rund 12 ms. Summiert man den Hin- und Rücksprung der Kanalwechsel und das Aussenden der Beacons am Anfang

In den Beacons werden die MACAdresse (BSSID) des Access Points sowie die SSID, die Verschlüsselung und weitere Parameter wie beispielsweise die Sende- und Empfangsleistung übermittelt. Anhand dieser Werte lässt sich eine Liste von gefundenen Access Points erstellen, die anschliessend weiter ausgewertet werden kann. Nachdem die Access Points die Liste der gefundenen Access Points aufgefüllt haben, liest das WLAN-Management-Tool diese Listen aus. Es kennt bereits die Access Points, die das WLAN-Netzwerk bilden. Diese werden sofort und automatisch als freundlich klassifiziert. Also bleibt noch eine Liste von Geräten, die der Administrator bewerten muss. Hat er dies einmal getan, muss er nur noch regelmässig neu hinzugekommene Geräte, die als solche gekennzeichnet werden, prüfen.

Drahtlosnetzwerke sicher betreiben WLAN-Management ist aus professionellen drahtlosen Netzwerken nicht mehr wegzudenken. Denn es hilft, die Sicherheit des Netzes zu erhöhen, indem es dieses sichtbar macht. Durch die Darstellung des Netzwerkzustandes und Warnungen vor möglichen Störungen sorgt das Management zugleich für mehr Stabilität. Wer als Anwender im professionellen Netzwerkbereich bestehen möchte, sollte also zumindest Access Points, die über entsprechende Basisfunktionen verfügen, einsetzen. Für grosse Netzwerke stehen heute Management-Tools zur Verfügung, die in ihrer Funktionsvielfalt deutlich über solche integrierten Basisfunktionen hinausgehen. (pm) ■ 6-08 MegaLink Precision 27


Wireless

Mit dem Trend zu mehr Mobilität und flexiblen Arbeitsbedingungen verbreiten sich Drahtlosnetzwerke auch zunehmend in der Industrie. Dabei sind Aspekte wie Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit oder hohe Datenraten besonders wichtig. Der erste Teil dieses Artikels behandelt die Grundlagen verschiedener Funktechnologien.

Wireless erobert die Industrie

D

ie Idee von Funknetzwerken ist nicht neu. Die Entwicklung von Ethernet, der heute weit verbreiteten drahtgebundenen LAN-Technologie basiert auf dem experimentellen Funknetzwerk Aloha. 1970 machte sich Norman Abramson Gedanken um die Vernetzung der einzelnen Institute der Universität von Hawaii. Diese lagen auf vier Inseln verteilt, was das Verlegen von Telefonkabeln wegen Kostengründen ausschloss. Abramson verteilte Funkmodems auf den Inseln und baute eine sternförmige Netzwerkstruktur, die er Aloha taufte. Dabei sendete die Basisstation auf einer Frequenz und die Clients auf den umliegenden Inseln teilten sich eine andere Frequenz.

Vom Pionier zum 802.11-Standard Anfang der neunziger Jahre folgten die ersten kommerziellen Funklösungen, die nun auch für die Industrie interessant wurden. Diese Systeme hatten jedoch die Nachteile, dass sie nur geringe Distanzen

und Datenraten erzielten und untereinander nicht kompatibel waren. Erst 1997 verabschiedete ein IEEE-Komitee (Institute of Electrical and Electronics Engineers) den einheitlichen Funkstandard 802.11. Dem WLAN (siehe Glossar) wurde das lizenzfreie Frequenzband bei 2,4 GHz zugesprochen. Ausserdem führte der zunehmende Konkurrenzdruck zwischen den Herstellern dazu, dass Wireless-Netzwerkprodukte erstmals für kleinere Unternehmen und Privatleute erschwinglich wurden. Die Entwickler des 802.11-Standards legten grossen Wert auf Mobilität, Abhörsicherheit und Energieverbrauch. So schaffte 802.11 auch den Einzug in die Welt der Notebooks und PDAs. Die Verringerung des Energieverbrauchs stellt noch immer eine Herausforderung dar. Während das Alohanet noch 9600 Bits pro Sekunde übertrug, schaffte der neue 802.11-Standard 1997 bis zu 2 Mbit/s. Die kontinuierlichen Verbesserungen haben für die Zukunftstauglichkeit des Funkstandards gesorgt.

Aufbau eines Netzwerkes Autor Thomas Meier Redaktor MegaLink

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Ein WLAN kann in verschiedenen Formen, je nach Bedarf und Ausdehnung, aufgebaut werden. Die einfachste Form bilden zwei Clients, die miteinander über denselben Kanal kommunizieren. Nun können weitere Clients in die

Reichweite der ersten beiden gebracht werden, die ebenfalls auf demselben Kanal kommunizieren. Diese zellulare Struktur kann theoretisch bis zu etwa 20 Clients (Zellen) sinnvoll fortgeführt werden. Systeme, deren Zellen sich überlappen und auf demselben Kanal arbeiten, können untereinander Daten austauschen und bilden wiederum eine gemeinsame Zelle. Die gebildeten Zellen stehen für sich alleine und besitzen keine Anbindung an ein vorhandenes Netzwerk. In der IEEE-Nomenklatur wird diese Grundform als Independent Basic Service Set (IBSS) bezeichnet. Zudem hat das IEEE den Begriff «Ad-hoc-Netzwerk» eingeführt, da es sich um eine spontane drahtlose Vernetzung handelt, die in der Praxis kurzfristig und ohne Planung umgesetzt werden kann. Für eine flächendeckende Versorgung können mehrere BSS (Zellen) platziert werden, die über ein gemeinsames Verteilersystem (DS: Distribution System) vernetzt werden. Dabei entsteht ein Extended Service Set (ESS). Diese Form des WLAN lässt sich theoretisch unbegrenzt ausbauen und setzt in der Regel eine Planung voraus. Accesspoint Das Bindeglied zwischen dem Distribution System und einer BSS ist der Acess-Point. Für eine Flächendeckende Versorgung werden


Individuelle ESD-Produkte

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Ein ZigBee-Netzwerk besteht aus Routern (Full Function Devices) die eine Baum- oder Meshtopologie bilden. Ein Router innerhalb dieses Netzwerks übernimmt die Rolle des Koordinators.

mehrere Access-Points platziert, die miteinander über das DS verbunden sind. Diese werden so angeordnet, dass sich die einzelnen BSS überlappen und so eine lückenlose Versorgung sicherstellen. Im Gegensatz zum ad-hoc-Netzwerk arbeiten benachbarte BSS auf unterschiedliche Kanälen. Beim Datenaustausch von zwei WLAN-Clients, die sich nicht im selben BSS befinden, werden die Daten über das Distribution System an den entsprechenden Accesspoint weitergeleitet, der sie wiederum an seine BSS leitet, damit sie letztendlich den WLAN-Client erreichen.

Bluetooth Ein weiterer Standard, der sich bei der drahtlosen Datenübertragung etabliert hat, ist Bluetooth. Es handelt sich dabei um eine Nahbereichsfunktechnologie für kleine Übertragungsstrecken bis etwa 10 m. Man spricht hier vom Personal Area Network (PAN). Was bei der Entwicklung von Bluetooth im Vordergrund stand, war die Funkanbindung von mobilen oder feststehenden Geräten über geringe Distanzen, wobei dies über eine robuste, wenig komplexe und kostengünstige Lösung erfolgen soll. Die eigentliche Bluetooth-Hardware ist kompakt und zeichnet sich durch eine geringe Leistungsaufnahme aus, sodass sie sich gut in portable Geräte implementieren lässt. Die Entstehung von Bluetooth 1998 gründeten Ericsson, Nokia, IBM, Intel und Toshiba die Bluetooth Special Interest Group (SIG) mit dem Ziel eine Spezifikation zu erarbeiten, die den drahtlosen Datenaustausch im Nahbereich er-

Das Alohanet wurde 1970 unter der Leitung von Norman Abramson an der Universität von Hawaii entwickelt.

möglicht. Mittlerweile sind mehr als 8000 Firmen Mitglied der SIG. 1999 wurde die erste BluetoothSpezifikation veröffentlicht und im Jahr 2000 kamen die ersten Geräte auf den Markt. Eine überarbeitete Spezifikation folgte 2001. Heute ist Bluetooth ein IEEE-Standard. Bluetooth-Netzwerke Die einfachste Form eines Bluetooth-Netzwerkes ist das Piconet. Hierbei bildet ein Gerät den Master und das andere den Slave, wobei diese Zuteilung zufällig erfolgt. Es können bis zu sieben aktive Geräte als Slave aufgenommen werden. Die Kommunikation erfolgt immer über den Master, da direkte Verbindungen zwischen den Slaves nicht möglich sind. Neben den sieben aktiven können noch bis zu 255 passive Slaves in einem Piconet vorkommen. Diese horchen die Daten des Masters ab und sind nicht an der laufenden Kommunikation beteiligt. Mehrere Piconets, deren Reichweiten sich überlappen, bilden ein Scatternet. Die Slaves kommunizieren über die jeweiligen Master, wobei jedes Piconet nur einen Master besitzt. Die Slaves können an verschiedenen Piconets partizipieren. Stromsparmodi Nachdem ein Bluetooth-Gerät in einem Piconet aufgenommen ist, kann über vier Betriebsmodi bestimmt werden, inwiefern es an der Kommunikation teilnimmt. Der Leistungsverbrauch ist dabei wesentlich vom Betriebsmodus abhängig. Im Aktiv-Modus tauscht ein Bluetooth-Gerät Pakete mit 

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Dem WLAN wurde das lizenzfreie Frequenzband bei 2,4 GHz zugesprochen.

der Gegenstelle aus. Diesen Betriebsmodus nehmen alle normal verbundenen Geräte ein. Die Slaves reagieren regelmässig auf Aufforderung vom Master und senden diesem gewisse Antwort-Pakete, auch wenn eigentlich keine Kommunikation stattfindet. Im SniffModus reagiert der Slave nicht ständig auf Pakete des Masters und dieser akzeptiert, dass auf bestimmte Pakete keine Antworten erfolgen. Während des Hold-Modus werden nur SCO-Verbindungen

(siehe Glossar) aufrecht gehalten, die dafür sorgen, dass keine anderen Dienste einen Zeitschlitz belegen können und so Verzögerungen verursachen könnten.

2002 wurde die ZigBee-Allianz gegründet der bereits über 230 Unternehmen angehören. Die Ziele dieses Standards sind neben einem geringen Energieverbrauch vor allem die Stabilität und Sicherheit der Verbingungen. Aufgrund der geringen Reaktionszeiten ist ZigBee auch für den industriellen Einsatz in Echtzeitanwendungen geeignet. Ein Netzwerk besteht aus Routern (Full Function Devices) die eine Baum- oder Meshtopologie bilden. Ein Router innerhalb dieses Netzwerks übernimmt zusätzlich die Rolle des Koordinators. Er gibt grundlegende Parameter vor und verwaltet das Netz. Einfache Geräte, wie Sensoren, melden sich an einem Router an und bilden mit ihm eine Sterntopologie. Da diese nur einen Teil der ZigBee-Protokolle umsetzen, werden sie Reduced Function Devices genannt.

ZigBee Der offene Funknetzstandard ZigBee ermöglicht eine drahtlose Verbindung auf Kurzstrecken von 10 bis 100 m. Diese Technologie wurde entwickelt um Funkschalter und -sensoren an schwer zugänglichen Stellen betreiben zu können. Ende

Adressierungsmodi Der ZigBee-Standar unterstützt zwei Adressierungsmodi. Wenn Node und Endpoint der Gegenseite angegeben werden, spricht man von direkter Adressierung. Bei der indirekten Adressierung vergibt

WLAN

Bluetooth

ZigBee

Ausrichtung

Drahtloser Netzwerkzugang, vornehmlich stationär.

Schneller Datenaustausch zwischen Vernetzung von Sensoren, Haushaltsgeräten und -komponenten. mobilen Geräten untereinander oder zu stationären Geräten.

Zielgruppe

Local Area Networks (Netzwerke in lokaler Umgebung, beispielsweise Haushalt oder Büro)

Personal Area Networks (Netzwerke Personal area Networks, Reichweite in unmittelbarer Umgebung des Be- bis 100 m nutzers)

Bandbreite Übertragung 11 MBit/s (802.11b), 54 MBit/s (802.11a und g), 150 bis 600 Mbit/s (802.11n)

1 MBit/s brutto (effektiv etwa 720 KBit/s), in Version 2.0 bis zu 2,1 MBit/s.

Stromverbrauch

Mässig.

Eher gering (ausgerichtet auf mobi- Sehr gering le Geräte).

Verschlüsselung

Unterschiedliche Verfahren mit WEP und WPA und unterschiedlichen Schlüssellängen. Unverschlüsselte Übertragung möglich und oft auch voreingestellt.

Schlüssellänge 128 Bit, Schlüsselvergabe im Autorisierungsvorgang (Pairing) integriert

Für den Datenschutz benutzt ZigBee eine symmetrische Verschlüsselung nach dem AES-Standard und eine asymmetrische Verschlüsselung mit elliptischer Kurven-Krypografie (ECC).

Fehleranfälligkeit

Eher empfindlich, da Kanäle zugeordnet sind und im Störungsfall die Bandbreite heruntergefahren und im Zweifelsfall ein neuer freier Kanal gesucht werden muss.

Sehr robust, da mit Frequenzsprungverfahren Störungen im Funkbereich kompensiert werden können.

Abhängig von der Konfiguration/ Adressierungsart

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20–250 kbit/s


der Koordinator Adressen an die Nodes. Diese werden mit der dazugehörigen MAC-Adresse in einer Tabelle abgelegt. Wollen Nodes untereinander kommunizieren, so wird eine Anfrage an den Koordinator gesendet, der sie an den entsprechenden Node weiterleitet. Für jede Verbindung wird in einer Tabelle ein Eintrag angelegt. Diese Methode erleichtert die Verwaltung des Netzwerks und macht es flexibler. Funktionen von neuen Geräten können schnell hinzugefügt oder bestehende einfach ersetzt werden. Da der Koordinator alle Informationen in einem flüchtigen Speicher hält, ist bei einem Ausfall das ganze Netz gefährdet. Als Abhilfe können die Router so konfiguriert werden, dass sie im

P4S

Fehlerfall die Aufgabe des Koordinators übernehmen. Anwendung ZigBee eignet sich vor allem für grössere Netze mit hunderten oder gar mehreren Tausend Nodes. Ein Schwerpunkt bildet dabei die Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller. Um dies auf Applikationsebene zu erreichen werden Gerätefunktionen für eine bestimmte Anwendung in Applikationsprofilen definiert. Es gibt von der ZigBee-allianz verabschiedete «Public Profiles» und «Private Profiles», die von Anwendern selbst kreiert wurden. Jeder ZigBee-Knoten beinhaltet ein oder mehrere ZigBee-Applikationsprofile. (tm) ■ Fortsetzung in MegLink Precision 7: Schwerpunkt Wireless Sicherheit.

Wireless Abkürzungen

SMD-Feinleiter Steckverbinder

LAN: Local Area Network. Ein lokales Computer-Netzwerk, das sich über ein Haus oder benachbarte Häuser erstreckt. In einem LAN sind PC-Arbeitsplätze, Server und anderweitige Geräte (Drucker, Faxmaschinen oder Scanner) an einem bestimmten Standort direkt über Kabel miteinander verbunden. WLAN: Wireless Local Area Network MAN: Metropolitan Area Network. Ein grösseres lokales Netzwerk das sich über eine Region, Stadtteil eine ganze Stadt oder eine Gegend erstreckt. WAN: Wide Area Network. Ein solches Netzwerk kann sich über ganze Länder, Kontinente oder auch über die ganze Welt verteilen, wie es zum Beispiel bei grossen Firmen der Fall ist, die in vielen Ländern Filialen betreiben, aber alle Mitarbeiter an ihren Computer-Arbeitsplätzen auf einen gemeinsamen Datenbestand zugreifen können. IEEE: Institut of Electrical and Electronics Engineers . Die Norm IEEE 802.11 ist eine lizenzfreie DatenfunkTechnik nach internationalen Richtlinien, die es ermöglicht, mittelgrosse Strecken kabellos zu überbrücken. IBSS: Independent Basic Service Set. Wird in WLAN Ad-hoc Netzwerken ohne Access Point benutzt. Dabei sind zwei oder mehrere WLAN-Netzwerkkarten direkt miteinander verbunden (Peer-to-Peer), ohne Anschluss an ein verkabeltes Netzwerk. ESS: Extended Service Set. Eine Erweiterung von BSS wobei mehrere Access Points im Infrastructure Modus mit einheitlichem Namen an einem gemeinsamen LAN angeschlossen sind. ESSID: Extended Service Set Identity. Netzwerkname eines WLAN-Netzwerks mit mehreren Access Points SCO-Verbindung: Synchronous Connection-Oriented. Die SCO-Verbindung ist eine Punkt-zu-PunktVerbindung zwischen Master und einem einzelnen Slave. Der Master behält das SCO-Link bei, indem er reservierte Slots in regelmässigen Abständen verwendet. MAC: Media Access Control. Ein Funkzugriffsprotokoll auf ISO Layer 2 Data Link. Es definiert PaketFormat, Paket-Adressierung und Fehlerdetektion. Die MAC-Adresse ist die Seriennummer einer aktiven Netzkomponente wie z. B. einer Netzwerkkarte, Router oder Access Points, die durch den Hersteller einmalig für jedes Gerät vergeben wird. WEP: Wired Equivalent Privacy. Ein Verfahren zur Verschlüsselung des Datenverkehrs innerhalb eines WLAN damit die Funkverbindungen nicht von Fremden abgehört werden kann. WEPplus: Erweiterung des WEP-Protokolls zur Vermeidung «schwacher» Schlüssel. ACL: Access Control List. Erlaubt die Filterung bestimmter IP- und/oder MAC-Adressen um so den Zugang zum lokalen Netzwerk nur bestimmten Benutzern und/oder Geräten zu gewähren. Node: Knoten. Bei Funknetzwerken wird damit häufig eine Basisstation mit einem Access Point bezeichnet, die nicht selten mit anderen Access Points im Gemeinschaftsbetrieb arbeitet. WPA: Wi-Fi Protected Access. Eine Verschlüsselungsmethode für ein Wireless LAN AES: Advanced Encryption Standard. Symmetrisches Kryptosystem.

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Messen und Prüfen

Störquellen in WLA Ns finden Immer mehr Funktechnologien senden auf den international freigegebenen Frequenzbändern bei 2,4 und 5 GHz. Mit neuen Standards wie 802.11n für WLAN stossen die Entwickler auf fundamentale Grenzen von Funkverbindungen. Mit Ausleuchtungsmessungen können Probleme durch Interferrenzen vermieden werden.

D

ie Standards 802.11a (5 GHz) und 802.11g (2,4 GHz) nutzen Techniken, die das Funkspektrum in mehrere parallele Übertragungskanäle aufteilen. Dabei wird besonders darauf geachtet, Interferenzen zwischen benachbarten Kanälen zu vermeiden und die Datenströme auf alle Kanäle aufzuteilen, sodass lokale Interferenzen so wenig Schaden wie möglich anrichten können.

Mehr und breitere Kanäle erhöhen die Datenrate Der 802.11n-Standard mit einer maximalen Datenrate von 540 MBit/s wird beide Möglichkeiten nutzen: mehr und breitere Kanäle. Da es nicht möglich ist, mehr Kanäle nebeneinander in den international zugewiesenen Frequenzbändern bei 2,4 und 5 GHz unterzubringen, überlagert 802.11n mehrere Kanäle auf denselben Frequenzen mit Hilfe mehrerer Sender und Empfänger mit separaten Antennen. Dieses Verfahren wird MIMO (Multiple Input, Multiple Output) genannt und funktioniert so, dass die minimalen Unterschiede bei den physischen Abständen zwischen Sendeund Empfangsantenne genutzt

Autor Alin Rogg

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Per Simulation kann ein Access Point virtuell hinzugefügt oder per drag-and-drop verschoben werden.

werden, um die Signale auseinander zu halten. Sobald das Netzwerk berechnet hat, wie gross diese Unterschiede sind, kann es auf mathematischem Wege die kombinierten Signale von jedem Kanal entflechten, auch wenn sie dieselbe Frequenz nutzen. Theoretisch kann jede Kombination zweier Antennen vollständig zur Datenübertragung genutzt werden, sodass mit jeweils zwei Sende- und Empfangsantennen vier räumliche Kanäle zur Verfügung stehen. Die andere wichtige Neuerung besteht darin, die Breite jedes Kanals zu erhöhen: Statt der 20 MHz breiten Kanäle, wie sie derzeit verwendet werden, kann 802.11n 40 MHz

nutzen, um den Durchsatz noch einmal zu verdoppeln. Aber hier lassen sich die Naturgesetze nicht überlisten: Wenn jeder einzelne Kanal doppelt so breit ist, dann kann es in einem vorgegebenen Frequenzband nur halb so viele Kanäle geben. Dies hat spürbare Auswirkungen auf die vorhandenen Benutzer dieser Bänder, denn es gibt dadurch viel weniger Ausweichmöglichkeiten.

Benachbarte Kanäle stören die Übertragung Der Original-802.11-Standard verfügt etwa über ein Dutzend Kanäle im 2,4-GHz-Band, wobei die Anzahl je nach Land variierte. Der


Mit Ausleuchtmessungen können WLANs exakt analysiert und Störquellen gefunden werden.

802.11g-Standard begrenzte diese Zahl im Prinzip auf drei Kanäle, denn obwohl ein Access-Point auf einen beliebigen Kanal von 1 bis 12 eingestellt werden kann, sind die Kanäle so breit, dass es zu deutlichen Interferenzen kommt, wenn physisch benachbarte Sender nicht auf den Kanälen 1, 6 und 12 liegen. Herauszufinden, was passiert, wenn man zu einem Sender nach 802.11n-Standard wechselt, wo es schon zwischen zwei Kanälen im Band zu Interferenzen kommen kann, ist eines der Hauptprobleme in Bezug auf diesen Standard – und eines der konkreten praktischen Probleme, mit denen sich sogenannte Pre-N- oder Draft-N-Geräte herumschlagen müssen, die es bereits zu kaufen gibt. MIMO verhält sich nicht annähernd so unfreundlich zu vorhandenen Benutzern eines Frequenzbandes, obwohl es für wesentlich höhere Energieniveaus auf einer bestimmten Frequenz sorgt, was Empfänger auf benachbarten Kanälen beeinträchtigen kann. Viele 802.11b/g-Geräte sind nicht dafür ausgelegt, Interferenzen von benachbarten Kanälen abzuweisen, was zu riesigen Problemen hinsichtlich der Verantwortlichkeit führen kann, falls ein bisher gut funktionierendes Funknetz auf einmal unzuverlässig ist, nur weil ein neuer Nachbar das Band völlig regelkonform ebenfalls nutzt. Die Probleme sind zwar nicht unlösbar, doch während sich die Standardi-

sierungsorganisationen noch um allgemein akzeptable Kompromisse bemühen, ist der Markt bereits heiss umkämpft.

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Zu viele Köche verderben den Brei

können. Über ein gemeinsames Industrieprotokoll

WLANs werden in den Frequenzbändern 2,4 und 5 GHz betrieben, wobei sie sehr oft Interferenzquellen ausgesetzt werden, welche im gleichen Frequenzspektrum operieren: WLAN, Bluetooth, Mikrowellenöfen in Haus und Industrie, Radar-Sensoren und sonstige Geräte, die die freigegebenen ISM-Bänder (Industrial, Science and Medical) von 2,4 bis 2,4835 GHz (IEEE 802.11b, g, n) und 5,15 bis 5,725 GHz (IEEE 802.11a, n) benutzen. Mit zunehmender Zahl von Anwendern ist zu erwarten, dass sich die Systeme gegenseitig stören. Mit exakten Ausleuchtungsmessungen nach dem 802.11a/b/g/nStandard, wie sie zum Beispiel der AirMagnet-Surveyor bietet, können WLAN-Netze analysiert werden. Mit der automatisierten Aufnahme der wichtigsten Wireless-Parameter und daraus erzeugten detaillierten Pläne mit Messergebnissen lässt sich das WLAN Design einfach optimieren, auch über mehrere Etagen.

WLANs kartografieren und analysieren

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Die passive Ausleuchtungsmessung registriert hochfrequente Funkwellen von allen Access 

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Points und Funksendern in der Gegend und ermöglicht so einen Überblick über die Wireless-Umgebung – inklusive potenzieller Störquellen wie Rauschen und benachbarte Netzwerke. Im aktiven Modus verbindet sich die Messsoftware mit einem spezifischen Access Point oder Service Set Identifier (SSID) und sammelt detaillierte Informationen wie Verbindungsgeschwindigkeit, Paketwiederholungsraten und Paketverluste. Wenn die Ausleuchtungsdaten einmal gesammelt sind, werden die Ergebnisse in den Grundrissplan übertragen und können eingehend analysiert werden.

Änderungen simulieren Zusätzlich zu den umfangreichen Analysemöglichkeiten bietet der AirMagnet-Surveyor die Möglichkeit, Änderungen zu simulieren und deren Auswirkungen vorausschauend darzustellen, bevor diese

Funkfeldplanung Analyzer für WiFi-Netzwerke für Laptops Der Wi-Fi-Netzwerkanalysator AirMagnet-Surveyor PRO Version 6 von AirMagnetic läuft auf Laptops und unterstützt zusätzlich zu den bekannten Standards den 802.11n-Standard voll. Er ergänzt «AirMagnet-Laptop», das Analysetool zur Überprüfung von Wi-Fi-Netzwerken bezüglich Leistungsfähigkeit und Sicherheit. AirMagnet ist einer der führenden Anbieter von Lösungen zum Schutz vor unberechtigtem Zugriff, für Sicherheits-Auditierungen sowie zur Fehlersuche und Standortaufnahme in Wi-Fi-Netzwerken. AirMagnet wurde 2001 gegründet und bietet zuverlässige WLAN-Management- und -Sicherheits-Software-Systeme für Unternehmen mit Handheld- und Laptop-Produkte sowie als verteilte Konfigurationen an. AirMagnet-Produkte lösen Wi-Fi-Verbindungsprobleme, spüren unerlaubte Zugriffe auf, vereinfachen Umgebungsbewertungen und schalten sich bei unerwartetem Verhalten der Netzwerk-Performance, -Sicherheit und -Zuverlässigkeit ein. Anders als herkömmliche Paket-Scanner und Protokollanalysatoren, die von Geräten für die Analyse drahtgebundener Netzwerke adaptiert wurden, hat AirMagnet seine Produkte speziell für den Einsatz in Wireless LANs designed.

Änderungen tatsächlich vorgenommen werden. Mit dieser Funktionalität können WLAN-Installateure mit einer Vielfalt von Änderungen experimentieren, wie zum Beispiel Änderung der Kanaleinstellung am Access Point, Sendeleistung, Grundrauschen und SSID-

Einstellungen, bis die ideale Kombination gefunden ist. Ein Access Point kann zudem virtuell hinzugefügt oder per drag-and-drop verschoben werden. So kann, basierend auf realen Ausbreitungsdaten, die Auswirkung von Änderung vorhergesagt werden. (pm) ■

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Mit PXI-Express und einem RAID-System können bis zu 3 TByte Daten mit einem Durchsatz von 600 MBytes/s verarbeitet werden.

Streaming bewältigt Messdaten hoher Bandbreite Erfassen, Verarbeiten und Speichern von grossen Datenmengen, die als kontinuierlicher Datenstrom eintreffen, spielt eine grosse Rolle beim Testen von Wireless-Anwendungen der Unterhaltungselektronik, bei WLAN und in der Mobiltelefonie. Festplatten-Arrays und schnelle Backplanes bewältigen dieses Datenaufkommen.

U

m mehr Daten, höher aufgelöste Bilder oder Zusatzfunktionen übertragen zu können, werden immer höhere Bandbreiten benötigt. Daher müssen auch in Entwicklung und Test die entsprechenden Signale bereitgestellt oder analysiert und dabei grosse Datenmengen bewegt werden. Neben Wireless-Anwendungen erzeugen auch andere messtechnische Anwendungen rosse Datenmengen, wie zum Beispiel Audioanalysen oder NVH-Anwendungen (Noise, Vibration, Harshness). Für die Aufgabe des

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Transportierens und Speicherns grosser Datenmengen mit kontinuierlicher und hoher Datenrate hat sich der Begriff «Streaming» etabliert. Dieser Artikel stellt Streaming-Systeme auf dem Industriestandard PXI und PXI-Express vor, mit denen die oben beschriebenen Aufgaben gelöst werden können.

Grosse Datenmengen kontinuierlich aufzeichnen Streaming beschreibt das Aufzeichnen und Verarbeiten grosser Datenmengen, zum Beispiel von Messdaten mit Bandbreiten von einigen 10 oder 100 MBytes/s, die über einige Minuten oder Stunden erfasst werden müssen. Diese Anwendungen stellen besondere Ansprüche an Bussysteme und Festplatten, aber auch an die verwendete Systemarchitektur, denn oft müssen viele Kanäle phasensynchron erfasst werden. Bei den oben genannten Datenra-

ten stossen USB oder Ethernet schnell an ihre Grenzen, so dass ein leistungsfähigeres Bussystem wie PCI Express beziehungsweise PXI Express zum Einsatz kommen muss. Diese Bussysteme werden weiter unten im Detail vorgestellt, wobei auch die Möglichkeiten der Synchronisierung mehrerer Messgeräte erläutert werden. Festplatten erreichen aktuell Durchsatzraten von etwa 70 MBytes/s, weshalb in Streaming-Anwendungen Festplatten-Arrays genutzt werden, die durch einen Parallelbetrieb mehrerer Festplatten, so genannten RAIDs (Redundant Arrays of Independent Disks, siehe Kasten und unten) entsprechend hohe Datenraten erreichen.

Multimediasysteme für Autos testen Man sieht es einem Autoradio kaum an, aber in einem solchen Gerät steckt sehr viel Intelligenz.  6-08 MegaLink Precision 35


Selbst ein einfaches Gerät beherrscht heute das Radio-DatenSystem (RDS), mit dem das Radio die Sendernamen anzeigt, automatisch auf Verkehrsdurchsagen schaltet oder zum nächststärkeren Sender wechselt. Zunehmende Verbreitung erfährt auch das digitale Radio in Form von DAB in Europa oder Systemen wie Sirius, XM oder HD-Radio in den USA oder Kanada. Für die Entwickler dieser Radios ist es sehr wichtig, diese Geräte in realen Empfangsszenarien zu testen, was üblicherweise mit Testfahrten durch Europa oder weltweit realisiert wird. Dies ist natürlich ein sehr aufwändiges und kostenintensives Verfahren, was zum Beispiel teilweise dadurch ersetzt werden kann, dass RF-Signale währen der Fahrt aufgezeichnet und für eine spätere Wiedergabe im Labor abgespeichert werden. Die hier anfallenden Datenmengen variieren zwischen 10 MBytes/s für einen einzelnen DAB-Kanal bis zu 100 MBytes/s für die Aufzeichnung des UKW-Bereichs.

Digital-TV-Signale erfassen Set-Top-Boxen, Blue-Ray-Disc-Player und TV-Geräte werden über serielle Anschlüsse wie HDMI oder DVI miteinander verbunden und erreichen Datenraten von einigen GBit/s. Um diese Datenströme in Testanwendungen aufzuzeichnen oder zu erzeugen, werden Bandbreiten von einigen 100 MBytes/s benötigt.

Vibrationen und Lärm untersuchen Unter dem Begriff Noise, Vibration, Harshness (NVH) verbergen sich Messungen an Maschinen, Flugzeugen oder im Automobilbereich, mit denen Verformungen, Vibrationen sowie die damit verbundene Geräuschentwicklung von Bauteilen analysiert werden. Bei diesen Anwendungen werden mehrere Mikrofone oder Schwingungsaufnehmer am Prüfling befestigt und die Signale gleichzeitig und phasensynchron erfasst. Typische Abtastraten sind 102,4 kHz oder 204,8 kHz. Bei einem System mit 40 Kanälen ergibt dies bereits Datenmengen von 30–60 MBytes/s. Grosse Systeme dieser Art nutzen einige 100 Sensoren, beispielsweise zur Ermittlung der Geräuschentwicklung von Flugzeugturbinen in Überflugversuchen.

Die Plattformen PXI und PXI Express PCI Extensions for Instrumentation, kurz PXI, ist eine modulare, auf dem PCI-Bus aufbauende Plattform, die von mehreren Herstellern 1998 ins Leben gerufen wurde, um Messgeräte verschiedener Anbieter in einem kompakten System mit einem PC kombinieren zu können. Die PXI-Messgeräte sind als Steckkarten realisiert und alle über einen PCI-Bus miteinander und mit dem Controller verbunden. Beim Controller handelt es sich um ein PC-Steckmodul mit Windows, Li-

Das NI-RAID-System NI HDD-8264 mit Schnittstellenkarte NI 8262 für den PXIExpress-Bus garantiert eine eine hohe Datenrate ohne kurzzeitige Ruckler.

PXI-Express-System mit Controller sowie 2,7-GHz-RF-Vektor-Signalgenerator und -Analysator.

nux oder einem Echtzeitbetriebssystem. Die Bedienung der Messgeräte erfolgt per Software – entweder über fertige Bedienoberflächen oder über vom Anwender erstellte Programme. Weiterhin sind die Messgeräte über einen Timing- und Triggerbus verbunden, so dass Triggersignale zwischen verschiedenen Geräten ausgetauscht oder mehrere Kanäle miteinander synchronisiert werden können, wodurch zum Beispiel bei Audio- oder NVH-Analysen phasensynchron gemessen werden kann. Im Jahre 2007 wurde der Nachfolger PXI Express vorgestellt. Dieser ist abwärtskompatibel zum bestehenden PXI-Standard und kann zusätzlich den PCI-Express-Bus nutzen, um Messdaten von Steckkarten zum Controller mit bis zu 1 GB/s zu übertragen. Dabei können mit PXI Express im Gegensatz zum bisherigen PXI-Standard mehrere Verbindungen parallel genutzt werden, denn PXI Express nutzt eine sternförmige Architektur, wohingegen sich bei der Busstruktur von PXI alle Geräte die Bandbreite von 132 MBytes/s teilen müssen. Beispielsweise bietet der Controller NI PXIe-8130 von National Instruments einen Gesamtdurchsatz von 4 GB/s – mehr als das 30-Fache von PXI.

Festplatten-Arrays für hohe Bandbreiten Standard-Festplatten können aktuell (Stand: Juni 2008) etwa 70 MBy-

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tes/s schreiben oder lesen. Mit RAID-Systemen können durch den Parallelbetrieb von Festplatten Datenraten von mehreren 100 MBytes/s und Speichertiefen von einigen TBytes (Terabyte = 1012 Byte) erreicht werden. Viele handelsübliche RAID-Systeme sind nicht auf einen kontinuierlichen, sondern auf einen mittleren Durchsatz optimiert. In der Praxis kann die Übertragungsrate kurzzeitig einbrechen und so in messtechnischen Anwendungen Daten verloren gehen. Für Streaming-Anwendungen in der Messtechnik sind also RAID-Systeme mit einem garantierten Durchsatz erforderlich. Diese Anforderungen erfüllen zum Beispiel die RAID-Systeme NI HDD-8263 und NI HDD-8264, mit einem garantierten Durchsatz von 200 MBytes/s oder 600 MBytes/s. Auch die eingesetzten Bussysteme sind für die Durchsatzrate entscheidend. Bei Festplatten hat sich der Standard SATA-2 etabliert, der einen Durchsatz von bis zu 400 MBytes/s ermöglicht. Bei der

Anbindung von RAID-Systemen an einen PC werden die höchsten Datenraten mit PCI-Express-Verbindungen erreicht. Dieses Bussystem, das ursprünglich für PC-interne Verbindungen entwickelt wurde, sind auch Kabelverbindungen ausserhalb des PC-Gehäuses von mehreren Metern Länge bei Datenraten bis zu 1 GByte/s möglich, was USB und LAN bei weitem übertrifft.

Streaming im Einsatz Eine typische Streaming-Anwendung ist das Erfassen von analogen Signalen mit einem schnellen Digitizer, wie zum Beispiel dem Erfassen von Rundfunksignalen. Mit dem RF-Vektor-Signalanalysator NI PXI-5661 können RF-Signale mit bis zu 20 MHz Bandbreite in Echtzeit digitalisiert werden, wobei etwa 100 MByte Daten pro Sekunde anfallen. Um diese aufzuzeichnen, wird ein Set bestehend aus einem PXIe-PCI-Express-Interface NI 8262 und dem RAID NI HDD-8263 genutzt. Die Schnittstellenkarte stellt eine externe PCIe-Verbindung mit

RAID Festplatten-Arrays Ein RAID-System (ursprünglich redundant array of inexpensive disks, heute redundant array of independent disks) dient zur Organisation mehrerer physischer Festplatten zu einem logischen Laufwerk, das eine höhere Datensicherheit bei Ausfall einzelner Festplatten und/oder einen grösseren Datendurchsatz erlaubt als eine einzelne physische Platte.

RAID 0: Striping – Beschleunigung ohne Redundanz Streng genommen handelt es sich bei RAID 0 nicht um ein wirkliches RAID, da es keine Redundanz gibt. RAID 0 bietet gesteigerte Transferraten, indem die beteiligten Festplatten in zusammenhängende Blöcke gleicher Grösse aufgeteilt werden, wobei quasi im Reissverschlussverfahren diese Blöcke zu einer grossen Festplatte angeordnet werden. Somit können Zugriffe auf allen Platten parallel durchgeführt werden (englisch striping, was «in Streifen zerlegen» bedeutet, abgeleitet von stripe, der «Streifen»). Die Datendurchsatz-Steigerung beruht darauf, dass die notwendigen Festplattenzugriffe parallel abgewickelt werden können. RAID 1: Mirroring – Spiegelung Ein RAID-1 muss aus mindestens zwei Festplatten bestehen, die exakt die gleichen Daten enthalten (englisch mirroring oder duplexing). RAID 1 bietet die volle Redundanz der gespeicherten Daten, während die Kapazität des Arrays höchstens so gross ist wie die kleinste beteiligte Festplatte. RAID 5: Leistung + Parität RAID 5 bietet sowohl gesteigerten Datendurchsatz beim Lesen von Daten als auch Redundanz bei relativ geringen Kosten und ist dadurch die beliebteste RAID-Variante. Bei RAID 5 ist die Datensicherheit des Arrays beim Ausfall von maximal einer Platte gewährleistet. (Quelle: Wikipedia)

einer Datenrate von 1 GByte/s zur Verfügung, an die das RAID-System angeschlossen wird. Diese Kombination bietet einen Durchsatz von 200 MBytes/s bei einer Speichertiefe von 1 TByte, also ausreichend für über 2,5 Stunden kontinuierliche Erfassung. Mit dem RAID NI HDD-8264 sind sogar 3 TByte bei 600 MBytes/s möglich, was acht Stunden Aufzeichnungszeit entspricht. In diesem Fall wird ein PXI-Gerät mit einem PXI-Express-RAID genutzt. Der Gesamtdurchsatz im System beläuft sich auf relativ niedrige 200 MBytes/s. Zum Vergleich: Ein aktueller PXIController wie der NI PXIe-8130 kann einen Gesamtdurchsatz von 4 GByte/s bewältigen. Eine andere Anwendung mit hohen Datenraten ist das Erfassen von Videosignalen. Ein hierfür geeigneter Digitizer ist der NI PXIe-5142 mit einer Auflösung von 14 Bit und einer Abtastrate von 200 MS/s. Bei dieser Anwendung fallen Daten mit knapp 400 MBytes/s an. Der Gesamtdurchsatz im System beläuft sich in diesem Beispiel auf 800 MBytes/s, so dass ein aktueller Controller noch weitere Erfassungen parallel bearbeiten könnte. Neben dem Erfassen mit den oben beschriebenen Datenraten ist ebenso eine Signalerzeugung mit Daten von dem RAID-System möglich, beispielsweise das Ausgeben eines digitalen Datenstroms zum Testen von HDMISchnittstellen oder TV-Geräten.

Fazit Durch die Kombination von PXI Express, schnellen Controllern mit Multi-Core-Prozessoren und RAIDSystemen von National Instruments ist es möglich, Signale mit hoher Bandbreite von bis zu 600 MBytes/s kontinuierlich über lange Zeiträume von mehreren Stunden hinweg aufzuzeichnen oder wiederzugeben. Damit steht ein System zur Verfügung, das die anfallenden Datenmengen im Test von modernen Geräten im Bereich Rundfunk, Digital-TV, Funk-Kommunikation, und Radar-Anwendungen bewältigen kann. (pm) ■ 6-08 MegaLink Precision 37


Werner Suter, Head of Sales & Marketing SAT AG:

«Das Applikationsprofil legt den Akkutyp fest.» ten. Zudem liegen die erlaubten Entladeströme meistens deutlich tiefer als bei anderen Technologien. Die aufwändige Herstellung schlägt sich in hohen Kosten nieder. Steigende Rohstoffpreise und die hohe Nachfrage treiben die Preise momentan zusätzlich in die Höhe. Wie bei den passiven und aktiven Bauteilen ist der Akku-Markt derzeit geprägt von Allokation, was die Preise für Li-Ionen-Zellen um 5-15% erhöht. Dieses Phänomen betrifft teilweise auch Ni-MH-Zellen, deren Lieferzeiten zur Zeit bis zu 12 Monate lang sein können.

Bereich wie zum Beispiel für professionelle Messgeräte werden noch Ni-MH-Zellen eingesetzt. Da die Hersteller gewisse Eigenschaften dieser Akkus teilweise spezifisch weiterentwickelt haben, sind sie manchmal noch immer die beste Lösung.

Siegeszug der LithiumAkkumulatoren Im Jahr 1990 brachte Sony die ersten Lithium-Ionen-Akkus auf den Markt und löste damit den Siegeszug dieser Technologie aus. Lithium ist das leichteste feste Element überhaupt (0,534 g/cm3 ) und hat mit –3,04 V das grösste Elektrodenpotential im Periodensystem. Mit Lithium lassen sich die Akkus mit der höchsten Klemmspannung (Spannung zwischen den Anschlüssen) realisieren, was eine hohe Kapazität ermöglicht. LithiumAkkus erreichen zur Zeit von allen Technologien die höchsten Kapazitäten, sind sehr umweltfreundlich, da sie keine giftigen Metalle enthalten und die Selbstentladung ist sehr gering. Deshalb werden zum Beispiel beim Schweizer Akku-Spezialisten SAT aus Visp im Moment bei 80% aller neuen Projekte LiIon-Akkus eingesetzt. Doch wo Licht ist, gibt es bekanntlich auch Schatten: Die meisten Lithium-Technologien benötigen eine elektronische Schutzschaltung, um Spannung und Strom innerhalb der Sicherheitslimiten zu hal-

Polymer-Akkus passen sich jeder Form an Lithim-Ionen-Akkus verwenden einen flüssigen Elektrolyten, um die Anode und Kathode elektrisch zu verbinden. Daher benötigen sie ein stabiles Gehäuse aus Stahl oder Aluminium. Lithium-Polymer-Akkus verwenden eine feste bis gelartige Folie auf Polymerbasis als Eletrolyten. Als Hülle reicht eine leichte und dünne Plastikfolie. Die Komponenten des Akkus – Stromzuführung, negative Elektrode, Elektrolyt, positive Elektrode – lassen sich preiswert als Schichtfolien mit einer Dicke von weniger als 100 Mikrometer herstellen. Lithium-Polymer-Zellen erreichen im Vergleich mit Lithium-Ionen-Akkus eine etwas höhere Kapazität und eine bessere Strombelastbarkeit. Am interessantesten ist die flache Bauform, mit der sehr dünne Geräte gebaut werden können: bis zu 0,4 mm dünne Akkus sind realisierbar. Die Bauform der Lithium-Polymer-Akkus unterliegt praktisch keinen Beschränkungen. Dies ermöglicht eine höhere Flexibililität beim Gerätedesign sowie eine bessere Raumausnutzung als bei zylindrischen Zellen, was besonders bei kompakten und flachen Geräten ein grosser Vorteil ist.

Funktionsweise eines Lithium-Ionen-Akkus Strom speichern

Stromabgabe

Trafo

Neue Mischungen für hohe Ströme und Kapazitäten Kupferblech

Trennschicht Anode

Aluminiumblech

Kathode

LithiumIonen Grafit

Elektrolyt Lithium- Elektron kobaltoxid

Die meisten Lithium-Akkus verwenden Kobalt als positive Elektrode (Kathode), da damit die höchsten Energiedichten erreicht wer-

den. 18650-Zellen erreichen zurzeit eine Kapazität von rund 3000 mAh. Mit den heutigen chemischen Zusammensetzungen ist jedoch eine physikalische Grenze erreicht, wie die zahlreich brennenden Laptops aufzeigten. Die hohen Materialdichten und dünnen Folien erfordern so enge Fertigungstoleranzen, dass bereits Eisenpartikel, die von der Abnutzung der Schneidevorrichtungen stammenten, ausreichten, damit einzelne Akkus in Flammen aufgingen – dies wird als «thermisches Durchgehen» (englisch: thermal Runaway) bezeichnet. Da Lithium-Brände kaum gelöscht werden können, unterliegt der Transport von Lithium-Akkus in Flugzeugen strengen Vorschriften. Kobalt-Zellen mit Kapazitäten im Bereich von 2,2 Ah können als stabil bezeichnet werden. Lithium-IonenZellen mit Mangan als Kathode kämpfen nicht mit diesen Problemen: Selbst wenn sie mit einem Nagel durchstochen werden, entzünden sie sich nicht. Zudem ist ihre Strombelastbarkeit deutlich grösser, so dass auch Antriebslösungen realisierbar sind. Der dafür zu bezahlende Preis ist eine deutlich geringere Kapazität. Panasonic versucht mit ihren PSS-Zellen, die sowohl Kobalt als auch Mangan verwenden, einen optimalen Kompromiss zwischen hoher Kapazität und Strombelastbarkeit zu finden.

Nanotechnologie hält Einzug Die Nanotechnologie verspricht eine Erhöhung der möglichen  6-08 MegaLink Precision 39


Bauelemente

Akkus sind allgegenwärtig: im Handy, Laptop, MP3-Player oder dem Akkuschrauber. Dank zahlreichen Technologien gibt es für jede Anwendung einen geeigneten Akku. Welche Akku-Typen erhältlich sind und was beim Design eines mobilen Gerätes beachtet werden muss, beschreibt der nachfolgende Artikel. Lithium-Ionen-Akkus benötigen eine umfangreiche Schutzelektronik und viel Knowhow für einen problemlosen Betrieb.

Nonstop Strom mit Lithium

N

ur noch zwei Folien und dann ist die Präsentation fertig – doch gerade in dem Moment geht dem Akku der Strom aus und der Laptop schaltet sich mit der wohlbekannten Melodie ab. Da meistens ein Zweitakku oder eine Steckdose nicht in Reichweite sind, bleibt nur der Griff zum Notizblock und Kugelschreiber, um später die auf Papier gebrachten Gedanken auf den Computer zu übertragen.

Auf der Suche nach dem Perfekten Akku Weltweit forschen unzählige Wissenschaftler und Unternehmen an der Verbesserung von Akkus, damit im entscheidenden Moment genügend Strom vorhanden ist. Der optimale Akku erreicht eine hohe Kapazität, ist leicht, beliebig oft aufladbar und kostengünstig. Zudem ist er mit hohen Strömen belastbar, schnell ladbar und vor allem auch

Autor Patrick Müller Chefredaktor MegaLink

Infos SAT Akkumulatoren Technik AG 3930 Visp/Eyholz Tel. 027 933 10 40 info@sat-akku.ch sat-akku.ch

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sicher – allzu deutlich sind die Bilder von explodierenden und brennenden Laptops noch vor Augen, die zahlreiche Hersteller zum Rückruf von Millionen von Lithium-Akkus zwangen. Am längsten verfügbar – und somit am ausgereiftesten – sind Bleiakkus. Sie sind gross und schwer, aber unschlagbar günstig und die Selbstentladung ist sehr gering. Zudem können sie sehr grosse Ströme liefern. In Stationären Anwendungen oder wenn das Gewicht kein Rolle spielt, sind Bleiakkus die attraktivste Lösung. Lange waren Nickel-Kadmium (NiCd)-Akkus die einzige Alternative zu den schweren Bleiakkus. Sie verfügen über eine rund 50 Prozent höhere Kapaziät, sind sehr robust und erreichen auch bei tiefen Temperaturen gute Leistungen. Der grosse Nachteil dieser Akkus ist, dass Kadmium giftig ist. Ab dem 26. September 2008 dürfen im Consumerbereich in der EU keine kadmiumhaltigen Batterien mehr angeboten werden. Eine Reihe von Ausnahmen (schnurlose Elektrowerkzeuge [Powertools], Medizintechnik, Notleuchten) erlaubt den weiteren Einsatz von Ni-Cd-Batterien in diesen Bereichen.

Metallhydrid ersetzt Kadmium Als Ersatz für die Nickel-KadmiumZellen bieten sich Nickel-Metallhy-

drid (Ni-MH)-Akkus an, die eine rund 40 Prozent grössere Energiedichte erreichen. Ni-MH-Akkus erlauben dafür nicht die gleich hohen Entladeströme, sind temperaturempfindlicher und verfügen über eine kürzere Lebenserwartung. Die ursprünglich hohe Selbstentladung konnte – zu lasten einer etwas geringerer Kapazität – deutlich reduziert werden. So enthalten zum Beispiel die Eneloop-Akkus von Sanyo nach einem Jahr Lagerung noch immer rund 85% der Ursprünglichen Kapazität. Trotz einer etwas geringeren Kapazität erreichen diese Akkus dank zahlreicher Verbesserungen in Praxistests oft eine längere Laufzeit als herkömliche Ni-MH-Akkus mit höherer Kapazität. Müssen in einer Anwendung NiCd-Zellen durch einen anderen Typ ersetzt werden, so scheinen Lithium-Akkus wegen ihrer hohen Kapazität die logische Wahl zu sein. Da aber Lithium-Zellen über eine rund dreimal höhere Spannung als Ni-Cd- und Ni-MH-Akkus verfügen und sich die Gehäusegrössen unterscheiden, können zum Beispiel nicht einfach vier Cadmium-Zellen durch vier Lithium-Zellen ersetzt werden. Zudem erfordern LithiumAkkus einen höheren elektronischen Steuerungsaufwand, der etwa in Medizinanwendungen oft vermieden werden will. Auch in Elektro-Bykes oder im industriellen


Die Schnittstelle zwischen Akku-Pack und Gerät spielt für die Zuverlässige Funktion der Akkus eine entscheidende Rolle.

Kapazität um bis zu einem Faktor zehn. Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen verwenden Nanotechnologie und sind eigensicher, das heisst sie geraten selbst bei überladen oder mechanischen Beschädigungen nicht in Brand. Dadurch kann auf aufwändige und teuere Schutzelektronik weitestgehend verzichtet werden. Ihre Strombelastbarkeit ist noch besser als die von Mangan-Zellen, bei vergleichbarer Kapazität. Eisen-Phosphat-Zellen können rund 5000 mal aufgeladen werden. Zur Zeit werden EisenPhosphat-Zellen in Powertools eingesetzt, die hohe Ströme benötigen. Ob sie sich in diesem Bereich durchsetzten werden ist jedoch fraglich, da die Hersteller kein Interesse daran haben, dass die Akkus ewig halten, da sie mit dem Ersatzgeschäft auch Geld verdienen. Die

grossen Japanischen Hersteller haben bis jetzt noch keine Eisen-Phosphat-Zellen im Angebot, aber die Entwicklung ist im Gange. Wann diese auf den Markt kommen, ist nicht bekannt. Beim Lithium-Titanat-Akkumulator wird die Graphit-Anode durch eine nanostrukturierte Lithiumtitanat-Anode ersetzt. Dies verhindert die Bildung einer Oberflächenschicht auf der Elektrode, weshalb Lithium-Ionen die Oberfläche der Elektrode leichter erreichen können. Lithium-Titanat-Akkus erreichen eine Lebensdauer von über 12 Jahren und können in einer Minute auf über 80% ihrer Kapazität aufgeladen werden. Nach 15000 Ladezyklen erreichen sie noch immer 85% ihrer Anfangskapazität. Dies macht sie für die Autoindustrie interessant, wo Akkus eine Lebens-

Know-how Akkumulatoren Gravimetrische Energiedichte: Elektrische Energie, die ein Akku pro Masse liefern kann. Bleiakkus erreichen etwa 30 Wh/kg, Lithium-Ionen-Akkus bis zu 200 Wh/kg. Volumetrische Energiedichte: Elektrischer Energie, die ein Akkumulator pro Volumen liefern kann. Bleiakkus erreichen etwa 50 Wh/l, Li-Ion-Akkus bis zu 500 Wh/l. Strombelastbarkeit «C»: Gibt an, mit wie viel Strom der Akku belastet werden darf. Der Wert C gibt die Kapazität einer Zelle in Milliampèrestundgen (mAh) an. Ein Akku mit zum Beispiel einer Kapazität C von 2200 mAh und einer Belastbarkeit 4C darf mit maximal 4 x 2200 mA, also 8,8 Ampère entladen werden. Memory-Effekt: Vor allem bei Ni-Cd- und in kleinerem Umfang bei NiMH-Akkus sinkt bei nicht regelmässiger vollständiger Entladung die entnehmbare Kapazität, was als Memory-Effekt bezeichnet wird. Dieser Effekt kann meistens durch mehrmaliges Laden und komplettes Entladen zum grössten Teil rückgängig gemacht werden. Selbstentladung: Ein nicht genutzter Akku verliert pro Monat durch Selbstentladung je nach Technologie 1–30% seiner Ladung. Die stärkste Selbstentladung findet sofort nach dem Ladevorgang statt und nimmt nachher ab. Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad definiert das Verhältnis zwischen Lademenge und Entlademenge. Er liegt im Bereich von 60–95 %.

40 MegaLink Precision 6-08

dauer von 10–12 Jahre erreichen müssen und dementsprechend viele Zyklen gefordert werden. Lithium-Titanat-Akkus erreicht eine sehr hohe Leistungsdichte von rund 4 kW/kg und unterliegem keinem Thermal Runaway. Die Energiedichte liegt mit 70–90 Wh/kg deutlicht tiefer als bei Lithium-Kobalt-Akkus. Ein weiteres Manko der Lithium-Titanat-Akkumulatoren ist ihre geringe Arbeitsspannung im Bereich von 2–2,5 Volt.

Hohe Qualität steigert die Lebensdauer Ein Hindernis für den Durchbruch der Nanotechnologie ist der schwierig zu beherrschende Herstellungsprozess. Die grossen Akkuproduzenten stellen im Monat 10–20 Millionen Zellen her. Solch grossen Mengen mit gleich bleibend hoher Qualität und zu konkurrenzfähigen Preisen zu produzieren, ist eine grosse Herausforderung. Die meisten Chinesischen Hersteller erreichen nicht den hohen Automatisierungsgrad wie Japanische Produzenten, weshalb eine gleich bleibend hohe Qualität selten gewährleistet ist. Würden Chinesische Hersteller Akkus vergleichbarer Qualität produzieren, dann würde ihr momentaner Preisvorteil verschwinden. Für Assemblierer wie die SAT AG steigt und fällt das Geschäft mit der Qualität der Zellen. Wenn die Zellen schlecht sind, dann nützt die beste Elektronik im Akkupack nichts. Die SAT AG, die im Jahr 50–60 Millionen Zellen verbaut, ist auf eine hohe Zellenqualität angewiesen, da bei diesen Stückzahlen ein Selektionieren nicht möglich ist. Eine Kernkompetenz der SAT AG ist es deshalb, die guten Hersteller zu kennen. Japanische Hersteller wie Sanyo oder Panasonic und Koreanische Hersteller wie Samsung oder LG liefern dank vollautomatisierten Produktionsanlagen Akkus mit gleichbleibend hoher Qualität.

Lange Verfügbarkeit kann Sorgen ersparen Bei Produkten, die lange verfügbar sein müssen, ist es entscheidend,


Leistungsdichte

UltraCap-Kondensator Doppelschicht-Kondensator Elektrolyt-Kondensator Li-Ion-Akkumulator Ni-MH-Akkumulator Ni-Cd-Akkumulator Blei-Akkumulator (Quelle: Wikipedia)

1.000 W/kg

100 W/kg

10 W/kg 0,1 Wh/kg

1 Wh/kg

10 Wh/kg

100 Wh/kg

1.000 Wh/kg

Energiedichte Energie- und Leristungdichte verschiedener Akku-Technologien

dass die eingesetzte Zellengrösse nicht nach vier oder fünf Jahren abgekündigt wird. Bei den in Laptops eingesetzten so genannten 18650-Akkus (18 mm Durchmesser, 65 mm lang) ist dieses Risiko sehr gering. Ansonsten sind Ersatztypen vom gleichen oder einem anderen Hersteller erhältlich. Bei Prismatischen- und Flachzellen ist das Risiko von Abkündigungen relativ gross, auch wenn Stückzahlen im Bereich von 10000–20000 pro Jahr verwendet werden – grosse Hersteller produzieren im Monat 10–20 Millionen Zellen. Viele auf dem Internet angebotene Zellen wurden zudem noch nie produziert. Ein Ansatz um diese Problematik zu umgehen besteht darin, bei einem – meist chinesischen – Hersteller, Lithium-Polymer-Akkus kundenspezifisch zu fertigen. Der Kunde bezahlt die Werkzeugkosten und erhält so seinen optimal an die Applikation angepassten Akku.

Die Applikation bestimmt den Zellentyp Bei der Entwicklung eines neuen Produkts wird im Lastenheft oft eine Hochstromzelle verlangt, die aber 30–40% mehr Kapazität haben sollte. In diesen Fällen sollte zuerst das Anforderungsprofil abgeklärt werden. In vielen Fällen stellt sich dabei heraus, dass die Zellen nur mit 3–4 A belastet werden. Für diesen Strom werden keine Hochstromzellen benötigt, die zudem die verlangte höhere Kapazität haben. Auch die Zahl der benötigten Ladezyklen wird oft über-

schätzt. Viele Geräte werden während ihrer Lebensdauer weniger als 500 mal aufgeladen. Verlangt die Anwendung höhere Zyklenzahlen, so kann dies mit einer Anpassung des Lade- und Entladevorgangs erreicht werden. Werden die Akkus nicht bis zur maximal erlaubten Spannung aufgeladen und entladen, wird – auf Kosten einer etwas geringeren Autonomie – eine höhere Zyklenzahl erreicht.

Akkupacks optimal integrieren Da Lithium-Ionen-Akkus sehr empfindlich auf zu hohe Ströme sowie Über- und Tiefentladung reagieren, ist eine Schutzelektronik zwingend nötig. Bei der Entwicklung muss genau abgeklärt werden, welche Funktionen das Gerät und welche das Akkupack übernimmt. Die Schnittstelle zwischen dem Akkupack und Gerät führt bei vielen Akku-Anwendungen zu Problemen. Benötig ein Gerät zum Beispiel im abgeschalteten Zustand einen Strom von einigen Milliampère, wird ein Tiefentladeschutz benötigt. Dieser kann sowohl im Gerät selber oder im Akkupack integriert werden. Wurde bei der Entwicklung nicht definiert, wo der Tiefentladeschutz eingebaut werden soll, so kann er vergessen werden. Wir ein solches Gerät zum Beispiel auf dem Weg zu einem Kunden nach Südamerika während mehreren Monaten nicht geladen, kann der Akku noch vor dem ersten Einsatz zerstört sein. (pm) ■

184

6-08 MegaLink Precision 41


Bauelemente

Stecker für den Gigabit-Bereich designen Im Bereich der High-Speed-Datenübertragung werden immer höhere Datenraten für die vorhandenen Protokolle definiert. Von Multigigabit-Steckverbindern wird verlangt, dass sie zukunftssicher auch diese neu definierten oder in der Definition befindlichen Übertragungsgeschwindigkeiten unterstützen.

I

n elektronischen Systemen finden sich die verschiedensten Formen von Signalen: Datensätze, die von einer DVD zu einer Festplatte gesendet werden, der Quarzimpuls, der den Sekundenzeiger einer Uhr antreibt, das Telefongespräch vom Handy zu einem Telefon irgendwo auf der Welt.

Daten zuverlässig übertragen Im Bereich der Elektroniksteckverbinder für hohe Datenraten (gemessen in Gigabit pro Sekunde = Gbps) werden die Signale über Kupfer, Glasfasern oder per Funkwellen von einem Senderchip zu einem Empfängerchip übertragen. Signalintegrität bedeutet eine ausreichende Signalqualität, um alle Daten ohne Fehler übertragen zu können. Um dies zu gewährleisten, muss der Übertragungspfad (Channel) vom Sender zum Empfänger einige Randbedingungen wie zum Beispiel geringe Einfügedämpfung, geringe Rückflussdämpfung oder geringes Nebensprechen erfüllen. Welche Bedin-

Autor Gert Havermann

Infos HARTING AG 8604 Volketswil Tel. 044 908 20 60 ch@harting.com www.harting.ch

42 MegaLink Precision 6-08

gungen erfüllt werden müssen und in welchem Umfang wird durch das zu verwendende Übertragungsprotokoll und durch die zu verwendenden Halbleiterbausteine bestimmt.

Gleiches mit gleichem vergleichen Aktuell wird der Markt an Multigigabit-Systemen von Backplane basierten Lösungen dominiert. Hier wird das Signal auf einer Modulkarte erzeugt und über einen Steckverbinder auf die Backplane und über einen weiteren Steckverbinder auf eine benachbarte Modulkarte übergeben, auf dem sich der Empfänger befindet. Für diese Übertragungsart können verschiedene Übertragungsprotokolle mit unterschiedlichen Datenraten pro Pfad eingesetzt werden: • PCI Express mit 2,5 oder 5 Gbps • Serial Rapid IO mit 6,25 Gbps • Ethernet IEEE 802.3ap (10GBASE-KX4) mit 4 x 3,125 Gbps • Ethernet IEEE 802.3ap (10GBASE-KR) mit 10 Gbps Die Minimalanforderungen an das Eingangs- und Ausgangssignal des Übertragungspfads sind sehr unterschiedlich. Zusätzlich dazu gibt es keinerlei Vorgaben an die physikalische Beschaffenheit des Channels (Modulkarten, Backplanes oder Steckverbinder). Jedes System muss also separat betrachtet werden. Harting arbeitet zurzeit federführend in der PICMG (PCI Industrial Computers Manufacturing Group),

einer internationalen Gruppe von rund 40 Firmen, an der Spezifikation PICC (PICMG Interconnect Channel Characterization) für Grundregeln und Definitionen rund um den Übertragungskanal. Dabei werden zum Beispiel die einzelnen Komponenten des Channels definiert, um für Simulationen und Messungen einheitliche Schnittstellen zu erhalten. Damit wird zum einen die höchste Austauschbarkeit der elektrischen Simulati-

Umspritzter Kontakt, gesteckt.


onsmodelle einzelner Elemente des Channels erreicht, zum anderen werden die Messungen vergleichbarer.

Einfluss des Steckers auf den Ă&#x153;bertragungskanal Wichtige EinflussgrĂśssen fĂźr die GĂźte eines Backplane-Channels sind RĂźckflussdämpfung, EinfĂźgedämpfung und Nebensprechen. EinfĂźgedämpfung hängt hauptsächlich von der Einhaltung der Systemimpedanz und der verwendeten Materialien ab. Nebensprechen wird durch induktive und kapazitive Kopplung der Signalpfade erzeugt. Der Channel eines backplanebasierten Systems besteht zum Grossteil aus Leiterbahnen. Diese kĂśnnen recht einfach bezĂźglich der Impedanz (Leiterbahngeometrien) und des Nebensprechens

Stub-Effekt der Durchkontaktierung

Durchkontaktierung mit (rechts) und ohne (links) Backdrilling.

(Abstand der Leiterbahnen) auf die jeweiligen Systemanforderungen angepasst werden. Die Einfßgedämpfung kann durch Minimierung der Leiterbahnlängen und Verwendung von verlustarmen Leiterplattenmaterialien begrenzt werden. Die Steckverbinder in diesem Channel bieten nur wenig

Freiheitsgrade. Die Impedanz innerhalb eines Steckverbinders ist aufgrund der Komplexität der Einzelteile nicht konstant. Die letztendliche Impedanz der Terminierungen (Einpress- oder EinlÜt- beziehungsweise AuflÜtpin) ergibt sich erst zusammen mit der Leiterplatte. Impedanzabweichungen 

185

3AUBEREÂŹ.ETZE

'-# )NSTRUMENTSĂĽ3CHWEIZĂĽ!' 'LATTALSTRASSEĂĽĂĽĂĽĂ&#x;ĂĽĂĽ#( ĂĽ:Ă&#x;RICH 4ELĂĽ ĂĽĂĽĂĽĂĽĂĽĂĽĂ&#x;ĂĽ &AXĂĽ ĂĽĂĽĂĽĂĽ WWWGMC INSTRUMENTSCHĂĽĂĽĂ&#x;ĂĽĂĽINFO GMC INSTRUMENTSCH


eine Schirmung der Signalkontakte das Nebensprechverhalten verbessern.

Einfluss der Terminierungen

Kontakt mit Haltepfosten.

führen zu Signalreflexionen und verschlechtern damit die Übertragungseigenschaften. Das Nebensprechen hängt vom Abstand der signalführenden Teile zueinander ab, was dem Trend zu höheren Signaldichten bei Steckverbindern gegenüber steht. Oftmals kann das Nebensprechen durch geschickte Pinbelegung minimiert werden. Die Einfügedämpfung ist aufgrund der kurzen Kontaktlängen verhältnismässig gering.

Gleiche Impedanz vermeidet Reflexionen Durch sorgfältige Auslegung der Kontaktgeometrien muss ein möglichst flaches Impedanzprofil generiert werden. Da Multigigabit-Signale fast ausschliesslich in LVDS (Low Voltage Differential Signaling) ausgeführt werden, müssen die Kontakte so zueinander ausgerichtet werden, dass die differenzielle Impedanz 100 Ohm ergibt. Einzelkontakte sollten nach Möglichkeit eine Impedanz von 50 Ohm aufweisen, um auch eine gute Übertragung von einfachen Signalen zu ermöglichen. Ein weiterer Pluspunkt wäre, durch geschickte Kontaktbelegung eine Impedanz von 75 Ohm (findet sich immer noch in sehr vielen Systemen) erreichen zu können.

Nebensprechen durch Schirmung senken Wenn die Abstände zwischen den Kontakten nicht ausreichen, kann

44 MegaLink Precision 6-08

Insbesondere bei hohen Kontaktdichten liegt die Hauptursache von Impedanzsprüngen und Nebensprechen im Anschlussfeld des Steckverbinders in der Leiterplatte: Dieses sollte möglichst kleine Durchkontaktierungen in der Leiterplatte benötigen. Zum einen, um das kapazitive Verhalten der Durchkontaktierung auf ein Minimum zu reduzieren, zum anderen, um zwischen den Durchkontaktierungen maximalen Platz für Leiterbahnen zu ermöglichen. Zudem wird durch kleinere Lochdurchmesser der Abstand zwischen den Durchkontaktierungen grösser, wodurch das Nebensprechen verringert wird. nsbesondere bei Backplane-Steckverbindern ist ausreichender Platz für Leiterbahnen im Anschlussfeld wichtig für die Signalintegrität, da aufgrund der geringen Platzverhältnisse auf einer Backplane ein Grossteil der Leiterbahnen durch Anschlussfelder gelegt wird. Je mehr dieser Leiterbahnen auf der gleichen Lage nebeneinander verlaufen können, desto weniger Lagen benötigt man insgesamt und desto geringer fallen die Stub-Effekte aus.

Kontaktes und in der Kontaktzone. Der Festsitz des Kontaktes ist allein vom Steckverbinderdesign abhängig und daher gut kontrollierbar. Bei einem sehr einfachen Steckverbinder hat der Kontakt zum Beispiel einen Haltepfosten, der im Isolierkörper einrastet. Ein Signal, das über diesen Kontakt übertragen wird, teilt sich am Fuss dieses Haltepfostens. Der Teil des Signals, der in diesen hineingeht, wird an dessen Ende komplett reflektiert. Dieses reflektierte Signal teilt sich wiederum am Fuss des Kontakts in Richtung Sender und Empfänger und überlagert sich dort dementsprechend mit dem Nutzsignal. Eine mögliche Lösung wäre, den Kontakt durch eine Umspritzung zu halten. Dadurch kann grösstenteils auf Haltepfosten verzichtet werden.

Einstecktiefe der Module ändert das Verhalten Die Stub-Effekte in der Kontaktzone werden grösstenteils von der Mechanik des Systems bestimmt, in dem der Stecker später eingesetzt werden soll. So werden bei fast allen Backplanesystemen die Module nach dem Stecken an der Frontplatte befestigt. Dementsprechend bestimmen die Abstände zwischen der Frontplatte und der modulseitigen Steckerhälfte sowie dem Frontplattenanschlag und

Stub-Effekte bei Steckverbindern Die so genannten Stub-Effekte (aus dem Englischen: stub = Stumpf) beschreiben Signalreflexionen, die durch Stichleitungen (elektrisch unnötige Abzweigungen vom Signalweg) entstehen. Fast bei jedem Steckverbinder und bei den meisten Leiterplatten treten diese Stichleitungen unvermeidbar auf. Durch entsprechenden technischen Einsatz lassen sich die Effekte oft reduzieren, entscheidend ist dann die Verhältnismässigkeit der Massnahmen. Innerhalb eines Steckverbinders treten diese Effekte an zwei markanten Stellen auf: am Festsitz des

Schematischer Übertragungspfad eines Backplane-Systems.

Sender

Empfänger

Modulkarte

Steckverbinder

Backplane

Channel


dem backplaneseitigen Stecker darüber, wie tief die Kontaktpartner ineinander gesteckt werden. Der Steckverbinder wird dann so ausgelegt, dass er unabhängig von den Toleranzen des Systems immer sicher kontaktiert. Das heisst, die Einstecktiefe kann durchaus um mehr als 2 mm variieren. Der Messerkontakt wird in diesem Fall um diesen Betrag verlängert. Der «überflüssige» Teil des Kontaktes wird dann jedoch zur Stichleitung (Bild 3, schwarzer Kontakt), die je nach Einstecktiefe mehr oder weniger störenden Einfluss durch Reflexionen hervorruft. Durch die Einführschrägen des Federkontaktes wird ebenfalls ein Stub-Effekt erzeugt. Die notwendige Grösse dieser Schrägen ergibt sich anhand der erreichbaren Toleranzen der Einzelteilfertigung des Steckverbinders. Weitere Stub-Effekte finden sich vor allem in der Anschlusstechnik, also im Falle der Backplanesysteme in der Leiterplatte.

liert aufgebohrt (Bild 5). Die zurückbleibende effektive Hülse reicht dann nur noch von der Oberfläche bis kurz unter die Signallage. Voraussetzung hierfür ist eine entsprechend angepasste Einpresszone des Steckverbinders, da der kontaktierende Bereich komplett innerhalb der verbleibenden Kupferhülse der Leiterplatte liegen muss.

Steckverbinder für den Multigigabit-Bereich zu entwickeln, gehört zu den grössten Herausforderungen bei elektromechanischen Bauelementen. Vor allem eine sehr genaue Kenntnis der Systeme, in denen die Steckverbinder zum Einsatz kommen, ist notwendig, um eine gute Signalintegrität zu erreichen. (pm) ■

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Stichleitungen vermeiden Bei Backplanes sind Multilayeraufbauten mit 24 Lagen üblich, manchmal sind es sogar über 30. Die Dicke der Aufbauten schwankt somit je nach Anwendung typischerweise zwischen 2,4 und 5 mm. Die Signallagen sind symmetrisch im Lagenaufbau verteilt. Das bedeutet jedoch, dass die Durchkontaktierungen, abhängig von der Signallage, lange Stichleitungen abgeben (Bild 4). Oberflächenkontaktierende Stecker bieten hier die Möglichkeit, Sacklöcher – von der Oberfläche bis auf die Signallage – anstelle der kompletten Durchkontaktierungen zu verwenden. Leiterplatten mit dieser Technik sind jedoch oftmals erheblich teurer und weniger zuverlässig. Bei der Einpresstechnik besteht die Möglichkeit, den «überflüssigen» Teil der Durchkontaktierung vorab durch Backdrilling zu entfernen. Dabei werden nach der Fertigstellung der Leiterplatte die entsprechenden Durchkontaktierungen von der Rückseite her mit grösserem Durchmesser tiefenkontrol-

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186 6-08 MegaLink Precision 45


Die integrierten Informations- und Steuerungseinheiten liefern alle nötigen Informationen für die Automatisierung des Datencenters.

Die Klimaanlagen sind zwischen den IT-Racks integriert und saugen die warme Luft von dort aus gezielt über den integrierten Wärmetauscher ab.

Datencenter behält kühlen Kopf Am Flughafen Frankfurt ist ein neues, skalierbares Datencenter entstanden. Die moderne Infrastrukturtechnologie ermöglicht ein flexibles Wachstum. Im Betrieb austauschbare Module wie Batterien, USV- oder Kühlungseinheiten garantieren die Hochverfügbarkeit des Datencenters.

D

ie Fraport AG, Eigentümerin und Betreiberin des Frankfurter Flughafens, hat ein neues Datencenter bekommen. Bodenverkehrsdienste, Frachtabwicklung, Bürokommunikation und die Fluginformationssysteme – all dies wird seit dem Januar 2007 in einem der modernsten Rechenzentren Europas abgesichert. 1200 Quadratmeter Gesamtfläche und 160 IT-Racks lassen sich bis zu einer Gesamtkapazität von 1,2 Megawatt bei höchster Verfügbarkeit mit 2(N+1)-Redundanz ausbauen. Die maximale Kühlleistung der Anlage beträgt 1,4 Megawatt.

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46 MegaLink Precision 6-08

Managed Services für Drittkunden Den technologischen Anlass für die Modernisierung bot die notwendige Erneuerung des aus den 70er Jahren stammenden, alten Rechenzentrums. Für die komplexe ITLandschaft des Flughafens mit 120 grösseren Anwendungen werden gegenwärtig rund 25 Prozent der Datencenterstellfläche benötigt. Die restliche Fläche dient dazu, dem stetigen Wachstum der Fraport AG Rechnung zu tragen und «Managed Services» mittelständischen Drittkunden zur Verfügung zu stellen. Zur Realisierung dieses Profit-Center-Ansatzes wurde die Betreibergesellschaft gedas operational services GmbH & Co. KG (gedas os) gegründet. Das neue Datencenter ist ein so genanntes Outgrowing-Projekt, das weit über ein gewöhnliches Outsourcing hinausgeht. Neben einer vertraglich festgelegten IT-Kostenreduzierung soll es das Wachstum der Partner stra-

tegisch unterstützen. Im Rahmen von Managed Services lagern andere, mittelständische Unternehmen ihre IT-Aufgaben an gedas os aus, um sich besser auf ihr Kerngeschäft konzentrieren zu können.

Strategischer Aufbau eines «IT-Hotels» Um im Wettbewerb der internationalen Luftverkehrsdrehkreuze bestehen zu können, muss der Frankfurter Flughafen weiter wachsen. Die diesbezügliche Entschlossenheit der Fraport AG, die einen jährlichen Umsatz von über 2 Mrd. Euro ausweist, zeigt sich unter anderem in der geplanten Verlagerung eines kompletten Chemiewerks. Es hätte den Bau der neuen Landebahn Nord-West blockieren können. Das neue Datencenter bildet ein strategisches Standbein für das Wachstum der Fraport AG, das gleichzeitig auch Einsparungen bewirkt. Die Konsolidierungseffekte der neuen Infrastruktur sollen die IT-


Stromversorgungen

Kosten im ersten Jahr um 10 Prozent, langfristig um 30 Prozent senken. Nach öffentlicher Ausschreibung und ausführlicher Evaluierungsphase entschieden sich die verantwortlichen Projektmanager für das modulare Infrastrukturkonzept der Firma APC. «Die APC InfraStruXure Lösung passte mit ihrem integrierten High-Densitiy System am besten zu unserer Planung und zeichnete sich durch Modularität, Skalierbarkeit sowie ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis aus», erläutert Falk Wieland, Fachgebietsleiter Data Center bei gedas os. «Ausserdem bekamen wir von APC viel aus einer Hand.»

Hohe Verfügbarkeit und Flexibilität Das Datencenter der gedas os stellt ein hochsicheres «Gebäude im Gebäude» dar, das mit zahlreichen Schutzmechanismen und strengen Zugangskontrollen versehen ist. Der Zutritt zu den einzelnen Räumen und Bereichen, wie zum Beispiel Anlieferzonen oder Netzwerkadministration, ist rollenbasiert geregelt und videoüberwacht. Die Hochsicherheitsbereiche sind biometrisch geschützt und die physikalische Verfügbarkeit des IT-

Equipments selbst wird durch die APC InfraStruXure Lösung gewährleistet. Deren integriertes und bedarfsabhängig skalierbares Prinzip beruht auf vernetzten Modulen, die alle ausfallskritischen Bereiche abdecken: Von der unterbrechungsfreien Stromversorgung und -verteilung über standardisierte Rack-Systeme, Verkabelungslösungen und Kühlungskomponenten bis hin zu Monitoring- und Management-Einheiten. Als ergänzende Dienstleistung übernimmt APC auf Einjahresbasis auch die Wartung. Das Hot-Swapping Verfahren ermöglicht den Austausch essentieller Module wie Batterien, USV- oder Kühlungseinheiten während des laufenden Betriebs und bildet damit eine wichtige Voraussetzung für die Hochverfügbarkeit des Datencenters.

Optimal integrierte Kühlung Um verschiedene Service-Level anbieten zu können, offeriert die gedas os unterschiedliche Rack-Konstellationen: Zwei offene Rack-Reihen stehen für Equipment mit geringeren Stromdichten und niedrigeren Kühlungsbedarf zur Verfügung, daneben gibt es aber auch

Das Datencenter am Flughafen Frankfurt besteht aus 160 IT-Racks.

zwei High Density HACS (Hot Aisle Containment Systeme) – das sind zu Quadern zusammengeschlossene und nach aussen hin abgeschlossene Rack-Zeilen für BladeServer Anwendungen. «Die Nachfrage im Markt geht eindeutig in Richtung hochverfügbare BladeTechnologie», berichtet APC Gesamtprojektinhaber Andreas Veltkamp. Mit dem High Density-Ansatz lassen sich mit der vorhandenen Lösung bei Vollauslastung mehrere tausend Blade-Server unterbringen, ohne dass die Anlage an Verfügbarkeit einbüsst. Die High Density-Würfel schliessen die erwärmte Luft in so genannten heissen Gängen ein. Zwischen den IT-Racks integrierte, wassergekühlte Klimaanlagen saugen die warme Luft von dort aus gezielt über den integrierten Wärmetauscher ab. Dort wird der Luft die Wärme entzogen und über einen geschlossenen Wasserkreislauf zum Kaltwassersatz (Chiller) nach aussen befördert. Dieser Kühlungsansatz gestattet einen besonders ökonomischen wie ökologischen Betrieb mit nützlichen Synergieeffekten: «Zwei Monate nach Inbetriebnahme des Datencenters erreichten wir eine planmässige Auslastung von 20 Prozent», erklärt Falk Wieland. «Die Klimaeinheiten in den beiden offenen Schrankreihen produzieren allein so viel Kaltluft, dass wir die für die High Density-Würfel vorgesehene, redundante Doppelbodenklimatisierung energiesparend auf Standby-Betrieb beschränken können.»

Erfolgreiches Management Eine weitere Anforderung an die Infrastrukturlösung war laut Datencenterleiter Wieland ein stringentes Monitoring: «Da unser Datencenter grösstenteils autonom arbeitet, bedarf es einer hohen Stabilität ausfallkritischer Kennwerte. Die integrierten Informations- und Steuerungseinheiten vom Typ ISX Manager liefern uns hierfür alle nötigen Informationen und gestatten uns letztendlich die Automatisierung des Datencenters mit essentiellen Funktionen wie  6-08 MegaLink Precision 47


Eskalationslogik, Analysen, Berichten und Vorschlägen zur Beseitigung von Fehlern. Die tiefe Integration der ISX Manager in unsere eigenen Managementsysteme bietet uns einen Echtzeit-Überblick über die gesamte IT-Infrastruktur und liefert damit einen hohen Beitrag zur Gesamtverfügbarkeit von mehr als 99,8 Prozent. Die Bauarbeiten dauerten von Oktober 2005 bis Juli 2006. Wobei die anschliessende Installation der APC InfraStruXure nur zwei Monate in Anspruch nahm. Die wohl grösste Herausforderung des Projekts war für Falk Wieland die Migration der operativen FlughafenIT in das neue Datencenter: «Die Arbeiten durften den Betrieb der IT-Systeme des Flughafens zu keinem Zeitpunkt gefährden. Eine weitere Schwierigkeit war, unseren Zeitplan mit dem wechselnden Passagieraufkommen zu koordi-

nieren. Dass alles im Plan geklappt hat, ist der hervorragenden Zusammenarbeit der einzelnen Projektteams zu verdanken.»

Gut aufgestellt für die Zukunft Nach Aussage von Falk Wieland liegt das Infrastrukturprojekt genau im Plan: «Nicht zuletzt dank der effizienten Infrastrukturlösung von APC und den damit verbundenen Synergieeffekten werden wir die angepeilten 10 Prozent Kosteneinsparung im ersten Jahr problemlos erreichen. Ab April werden wir dann erste Drittkunden aufnehmen und damit die Auslastung weiter steigern. Die skalierbare und hochverfügbare Infrastrukturlösung von APC bietet uns hierfür beste Qualitätsvoraussetzungen, da wir unsere Leistungen sauber, geordnet und dokumentiert abbilden und unseren Kunden einen individuellen Ser-

APC Gesamtprojektinhaber Andreas Veltkamp: «Mit unserem High Density-Ansatz lassen sich mit der vorhandenen Lösung bei Vollauslastung mehrere tausend Blade-Server unterbringen, ohne dass die Anlage an Verfügbarkeit einbüsst.»

vicelevel bieten können. Unser neues State-of-the-Art Datencenter kann somit sukzessive und kosteneffizient mit der Anzahl unserer Drittkunden wachsen.» (pm) ■

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Juni 2008

Antriebe + Fluidik

Compax3M Intelligentes Mehrachs-Servoantriebssystem So schlank wie keiner! Der neue Servoregler Compax3M bietet speziell bei mehrachsigen Anwendungen deutliche Vorteile bezüglich des Bauvolumens. Mit einer Achsbreite von nur 50mm für die 5, 10 und 15A Endstufe und 100mm für die 30A Endstufe ist Compax3M der schmalste am Markt verfügbare Servoregler. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem erheblich reduzierten Aufwand für die Verdrahtung, dem zentralen Einsatz von nur einem Netzfilter und einem gemeinsamen Bremswiderstand. Parkem AG MotionControl, Täfernstrasse 37, 5405 Baden-Dättwil Tel. 056 493 38 83, Fax. 056 493 42 10, info@parkem.ch, www.parkem.ch

6-08 MegaLink Precision 49


Schlanker Servoregler steuert mehrere Achsen Ein global einsetzbarer Servoregler muss mit möglichst vielen Feldbussen kommunizieren können, viele Motortechnologien regelungstechnisch beherrschen und die verschiedensten Gebersysteme verarbeiten können. Der Servoregler Compax3M erfüllt alle diese Anforderungen.

D

er Servoregler Compax3M beruht auf einem klassischen Mehrachskonzept: An einem gemeinsamen Netzversorgungsmodul werden mehrere Achsregler, die im Bereich von 5 bis 30 A angeboten werden, an einem gemeinsa-

Der Mehrachs-Servoregler Compax3M leistet bei einer Breite von 50 mm bis zu 15 A.

men Zwischenkreis betrieben. Durch den Betrieb an den zentralen Netzmodulen besteht die Möglichkeit des direkten Netzbetriebes an verschiedenen Netzsystemen. Dadurch lassen sich die Servoregler ohne Anpassung global einsetzen. Mit einer Breite von 50 mm für die 5-, 10- und 15-A-Endstufe beziehungsweise 100 mm für die 30-A-Endstufe ist Compax3M vermutlich der schmalste am Markt verfügbare Servoregler.

Hohe Regelqualität dank exakter Position Die Regelqualität eines Antriebs ist entscheidend von der Signalqualität des Positionsgebers und dessen Signalerfassung abhängig. Daher ist es wichtig, ein geeignetes Messsystem für die jeweilige Applikation auszuwählen. Im rotatorischen Bereich werden aus Kostengründen sehr oft Resolver eingesetzt. Einpolige Resolver liefern eine Sinus/Cosinus-Periode pro Umdrehung. In Applikationen mit hohen Anforderungen reicht die Genauigkeit eines Resolvers nicht aus, sodass ein SinCos-Geber mit einer höheren Auflösung eingesetzt wird. Eine typische Auflösung dieser Geber beträgt 1024 Perioden pro Umdrehung. Weitere Positionsgeber, die vorwiegend im linearen Bereich eingesetzt werden, unterscheiden sich hinsichtlich des Abtastprinzips. Hochwertige optische Positionsmesssysteme bieten eine sehr hohe Auflösung und Genauigkeit. Für die Bereitstellung der inkrementellen Positionsinformation

50 MegaLink Precision 6-08

werden analoge Sinus-/CosinusSignale oder digitale Encoder-Signale (RS422 Standard) verwendet. Aufgrund der hohen Interpolationsrate (rund 14 Bit) des Servoreglers Compax3M ist ein analoges Sinus/Cosinus-Signal so gut wie immer dem digitalen Encoder-Signal vorzuziehen. Ein Servo-Regler, der in der Lage sein soll, verschiedene Motortechnologien wie bürstenlose Synchronservo-, Linearservo-, Asynchron- und Torquemotoren anzutreiben, muss zwangsläufig ebenso in der Lage sein, eine grosse Bandbreite von Feedback-Systemen auszuwerten. Der Compax3M unterstützt Resolver, SinusCosinus-Geber, die Hiperface- und EnDat2.1-Schnittstelle, analoge und digitale Hallsensoren und abstandscodierte Gebersysteme.

In allen Belangen sicher Der Bereich in der Automatisierungstechnik, der sich in den letzten Jahren am schnellsten weiterentwickelt hat, ist die Sicherheitstechnik. Diesem Trend wurde beim Compax3 M hohe Bedeutung beigemessen, indem ein skalierbares Feature-Portfolio bereitgestellt wird. Je nach Anforderung kann

Infos Parkem AG MotionControl 5405 Baden-Dättwil Tel. 056 493 38 83 info@parkem.ch www.parkem.ch


zwischen drei verschiedenen Optionen gewählt werden. Die Sicherheitstechnik im Compax3 M erlaubt eine einfache und kostengünstige Verdrahtung ohne aufwändige externe Bauteile. Aufgrund des einfachen Aufbaus werden vorbeugend Bedienungsfehler und somit potenzielle Gefahren für den Anwender vermieden. Bei Compax3M setzt der Hersteller Parker Hannifin auf die in der Praxis erprobten Konzepte, die in Compax3 S und H realisiert worden sind. Der gesamte Funktionsumfang kann ohne Programmierkenntnisse mit einer per Wizard geführten Parametrierung auf den Anwendungsfall angepasst werden. Damit lassen sich Funktionen wie elektronisches Getriebe oder Positionieren realisieren. Ebenso lassen sich diese Geräte über die verschiedenen Feldbussysteme in die Steuerungswelt integrieren. Für komplexere Applikationen unterstützt das Compax3M die Programmiersprachen der IEC 61131. Parker Hannifin setzt das Programmiersystem CoDeSys der Firma 3S ein. Mit der Möglichkeit des Zugriffs auf nahezu alle Objekte des Compax3M lassen sich damit komplexe Applikationen lösen, wie Kurvenscheibenapplikationen, bei denen es auf ein hohes Mass an zeitli-

Mit CoDeSys lassen sich komplexe Applikationen lösen, wie Kurvenscheibenapplikationen.

cher Synchronisation ankommt. Hierbei kommen die Möglichkeiten des Motionbus Heda zum Tragen, der die jitterfreie Verarbeitung von Informationen sicherstellt.

Alle Informationen in einem Tool Mit dem neuen Multiachs-Softwaretool kann eine komplette Anwendung verwaltet werden. Mit Hilfe des Tools lassen sich alle notwendigen Informationen zu einer Anwendung verwalten. Eine Maschine kann in unterschiedliche Funktionsmodule gegliedert werden und den Modulen Servoachsen

zugewiesen werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, Dokumente jeglicher Art, seien es Pflichtenhefte, Abnahmeprotokolle, Ablaufbeschreibungen oder Handskizzen, als Gedankenstütze zu dieser Maschinendatei zu linken, sodass damit alle relevanten Information in einem Container zusammengefasst sind. Die Kommunikation zwischen Tool und Achsreglern erfolgt über eine USB-Schnittstelle. Alle erreichbaren Regler können mittels eines gemeinsamen Downloads konfiguriert sowie mit IEC-Programm und Kurvendaten versorgt werden. Ein umständlicher 

Wir sind eine kleine Nummer - die Nr. 1 in Europa . Die Spezialisten für Akku- und Batteriekonfigurationen bieten: SAT AG • Kantonsstr. 57 CH-3930 Visp/Eyholz T. +41 (0)27 933 10 40 F. +41 (0)27 933 10 45 info@sat-akku.ch www.sat-akku.ch

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EMB GmbH • Dieselstr. 7 D-65520 Bad Camberg T. +49 (0)6434 94 07 0 F. +49 (0)6434 94 07 77 info@emb-akku.com www.emb-akku.com

Technologie

Wir bringen Leistung und halten die Spannung. “PUNKTGENAU” ! members of

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193 6-08 MegaLink Precision 51


Download für jede einzelne Achse ist somit nicht mehr erforderlich. Auf jede einzelne wird dann aus diesem Tool mit Hilfe des C3Managers zugegriffen.

Anforderungen an die Synchronisation mehrerer Achsen zum Beispiel in Kurvenscheibenapplikationen gestellt werden.

Per Knopfdruck umstellen Anschluss für jeden Feldbus Zur Anbindung an die verschiedenen Controller stellt das Compax3M eine grosse Auswahl an Feldbussystemen zur Verfügung. Es unterstützt die klassischen Feldbussysteme Profibus DP, CanOpen und DeviceNet. Für «harte Echtzeit»-Anforderungen unterstützt der Servoregler Ethernet Powerlink und EtherCat. In Vorbereitung ist eine Profinet-Anbindung. Mit diesen Interfaces sollte die Anbindung an alle gängigen Steuerungssysteme ohne Einschränkungen möglich sein. Für den schnellen und jitterfreien Datenaustausch der Regler untereinander steht ein Motionbus zur Verfügung, der immer dann zum Einsatz kommt, wenn hohe

Im Maschinenbau ist der Trend zu den sogenannten wellenlosen Maschinen ungebrochen. Speziell in Applikationen wie Montageautomaten, Verpackungsmaschinen, Druckanwendungen gehen die Anforderungen an die unterschiedlichen Maschinen immer mehr in diese Richtung. Schnelles und unkompliziertes Umschalten von Formaten ohne aufwändige Umrüstarbeiten werden immer wichtiger. Eine Formatumstellung sollte durch den viel beschworenen Knopfdruck möglich sein. Compax3 M bietet hier alle Möglichkeiten. Die Kurvenscheibenvariante des Geräts kann bis 10000 Stützpunkte speichern, die in unterschiedliche Bewegungsabläufe aufgespalten

Safety Sicherheitstechnik im Compax3 M Sicherheitsoption S1: Safe Torque Off PL=d, Kat. 3 Sicherer Stillstand 1 (Safe Stop 1, SS1) mit externem Sicherheitsschaltgerät Sicherheitsoption S2: Safe Torque Off PL=e, Kat. 4 Sicherer Stillstand 1 (Safe Stop 1, SS1) Sicherheitsoption S3: Sicher begrenzte Geschwindigkeit (Safely-limited speed, SLS) Sicherer Betriebshalt (Safe operating stop, SOS) Sicherer Stillstand 2 (Safe stop 2, SS2) Sicher begrenztes Schrittmass (Safely-Iimited increment, SLI) Sicher begrenzte Lage (Safely-Iimited position, SLP) Sichere Richtung (Safe direction, SDI) Sichere Ein- und Ausgänge (Safe Input/Output Signals) Sichere Drehzahlüberwachung (Safe speed monitor, SSM)

werden können. Ereignisgesteuerte Kurvenwechsel sind einfach zu realisieren. Das Havariemanagement verhindert Kollisionen und ist untrennbar mit der wellenlosen Maschine verknüpft ist. (pm) ■

DER EINZIGE FÜHLER, DER

MI TDENK T. Der HygroClip2 – die Innovation in der Feuchte- und Temperaturmessung – ist da: Mit seinem integrierten AirChip3000 kompensiert er die Temperatur und Feuchte an 30’000 Referenzpunkten, speichert 2000 Werte, überzeugt mit einem einzigartigen, individualisierbaren Abgleich- und Justierprozess und diagnostiziert sich regelmässig selber. Ab sofort in allen ROTRONIC-Produkten. Infos auf www.rotronic-humidity.com.

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194 52 MegaLink Precision 6-08

166


Auszeichnung für MIM-Technologie

Sichere Antriebstechnik mit PROFIsafe

Die EPMA (European Powder Metallurgy Association) verleiht jedes Jahr einen Preis für innovative Bauteile, welche die Vorteile der MIM-Technologie (Metal Injection Moulding) gegenüber konventionellen Fertigungsmethoden eindrucksvoll demonstrieren. maxon motor bewarb sich mit dem Gehäuse für einen automatischen Gitarrentuner. Im Rahmen der EPMA Jahrestagung in Toulouse, wurde Vertretern des maxon-Bereiches CIM/MIM die Silberne Auszeichnung überreicht. Um die anspruchsvollen Spezifikationen hinsichtlich Kompaktheit und Komplexität zu erfüllen, setzt maxon motor GmbH Sexau ein Werkzeug mit mehreren Kernen und Schiebern ein. Dabei sorgt das spezielle Angusssystem für ein verzugsfreies Bauteil. Ferner kann durch den Einsatz der MIM-Technologie die Anzahl der Einzelteile drastisch reduziert

Um Personensicherheit zu gewährleisten, werden oft mechanische Schutzvorrichtungen installiert, wie z. B. Abdeckungen, Absperrungen oder Umzäunungen. Diese schützen zwar die Mitarbeiter, führen aber bei Wartungs- oder Umrüstungsarbeiten in den abgetrennten Arbeitsbereichen zwangsläufig zum Stopp des Anlagenbetriebs. Flexiblere und wirtschaftlichere Lösungsansätze müssen gefunden werden, die den Aufenthalt von Mitarbeitern im Schutzbereich ermöglichen und den Anlagenbetrieb nicht beeinträchtigen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden bietet SEW-EURODRIVE integrierte Sicherheitstechnik für konventionelle und die dezentrale Antriebssteuerung an. Mit Profinet/ Profisafe wird dem Anwender Sicherheitstechnik in Kombination mit einem zukunftsfähigen Feldbussystem an die Hand

werden. Am Beispiel des Gitarrentuners bedeutet das: von ursprünglich 150 Einzelteilen wie Zahnräder, Achsen oder Scheiben wurde die Anzahl auf 30 MIMBauteile gesenkt. Das prämierte MIM-Gehäuse für den Gitarrentuner mit seiner hohen Präzision, Kompaktheit, Komplexität und mechanischen Festigkeit, ist nur dank der innovativen MIM-Technologie effizient und marktfähig herstellbar. maxon motor ag Easy 105 6072 Sachseln Tel. 041 666 15 00 info@maxonmotor.com www.maxonmotor.com

gegeben. Der grosse Vorteil dieser Technik liegt in der Einsparung einer separaten Sicherheitssteuerung und -verkabelung. Die Funktion des Sicheren Halt nach EN 954-1 kann beim Antriebsumrichter Movidrive B und beim Frequenzumrichter Movitrac B auch über Profisafe aktiviert werden. Alfred Imhof AG 4142 Münchenstein Tel. 061 417 17 17 info@imhof-sew.ch www.imhof-sew.ch

Flachmotoren mit integrierter Elektronik

Skalierbare Frequenzumrichter

maxon motor lanciert eine Reihe bürstenloser DC-Motoren mit integrierter Elektronik. Neu gibt es die bewährten Antriebe EC 20 flat, EC 32 flat und EC 45 flat auch mit eingebautem Drehzahlregler bei nahezu identischer Baugrösse. Die Motoren sind standardmässig als 2und 5-Draht-Versionen erhältlich. Sie decken einen Leistungsbereich zwischen 2 und 50 Watt ab. Die Antriebe eignen sich überall dort, wo enger Baumraum, hohe Lebensdauer sowie konstante Drehzahl bei gleichzeitig einfacher Ansteuerung im Zentrum stehen. Die flat-Motoren mit integrierter Elektronik reduzieren zusätzlich den Steuerungsaufwand des Anwenders auf ein Minimum: Im Motor integriert sind die Stromkommutierung mittels Hallsensoren, ein 1-QuadrantDrehzahlregler sowie zahlreiche Schutzfunktionen. Bei der 2-Draht-Version verhält sich die Drehzahl proportional zur ange-

Die Frequenzumrichter-Reihe Inverter Drives 8400 von Lenze bietet konsequente Skalierung. Die klare funktionale Abstufung der Ausführungen BaseLine, StateLine und HighLine ermöglicht die einfache Auswahl des zur Antriebsachse passenden Umrichters. Alle Ausführungen der Reihe zeichnen sich durch die gleiche Art der Handhabung, Bedienung, Programmierung, Logistik und Servicefähigkeit aus. Das macht den Umgang mit den Umrichtern sehr einfach. Die damit verbundenen Kosteneinsparungen in allen Lebenszyklusphasen einer Maschine steigern die Wertschöpfung. Ausserdem sind auf den Umrichter abgestimmte Getriebemotoren und Antriebsachsen erhältlich. Den BaseLine gibt es mit Leistungen von 0,25 bis 2,2 kW (230 V einphasig) und mit 0,37 bis 3 kW (400/500 V dreiphasig). StateLine und HighLine decken einphasig Leistungen von

54 MegaLink Precision 6-08

legten Betriebsspannung von 10 bis 28 V. Die 5-Draht-Version bietet mit Sollwerteingang, Freischaltung und Drehzahlmonitor zusätzliche Funktionalität und einen erweiterten Betriebsbereich. Strombegrenzung, Unter- und Überspannungsabschaltung sowie Temperaturüberwachung sind bei allen Modellen standardmässig implementiert. maxon motor ag Easy 119 6072 Sachseln Tel. 041 666 15 00 info@maxonmotor.com www.maxonmotor.com

Easy 103

0,25 bis 2,2 kW ab. Dreiphasig werden im ersten Schritt 0,37 bis 11 kW in fünf Baugrössen zur Verfügung gestellt. Als spannungsgesteuerter Drehzahlsteller oder im Betrieb mit sensorloser Vectorregelung ist der 8400 BaseLine zugeschnitten für den Einsatz in kontinuierlichen Prozessen wie einfachen Fördersystemen, Pumpen und Lüftern. Lenze Bachofen AG Easy 138 8610 Uster Tel. 043 399 14 14 info@lenze-bachofen.ch www.lenze-bachofen.ch


Die neue Generation der Frequenzumrichter

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READY TO RIGHTSIZE!

Passgenau für Ihre Anwendung und konsequent einheitlich in Montage, Inbetriebnahme, Bedienung und Service. Die Ausführungen der Reihe Inverter Drives 8400 BaseLine, StateLine und HighLine bauen klar abgestuft in Funktionalität und Antriebsverhalten aufeinander auf. Für die einfache Lösung oder anspruchsvolle Aufgaben – diese neue L-force-Generation hält stets den passenden Umrichter für Sie bereit. Das nennen wir Rightsizing! www.lenze-bachofen.ch

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Ihre Zukunft ist unser Antrieb 6-08 MegaLink Precision 53


Robuste Drehgeber im dichten Gehäuse

Wartungsfreies Leichtgewicht

Die Magres hermetic Absolut-Multiturn-Drehgeber besitzen eine hermetisch dichte Kapselung ihrer gesamten Elektronik. Diese bietet einen unüberwindbaren Schutz gegen Flüssigkeiten und erreicht IP68 und 69K. Die Drehgeber sind erhältlich mit SSI, CANopen, DeviceNet, Profibus-DP und EtherCAT-Schnittstelle. Mit ihrem Edelstahlgehäuse sind sie beständig gegen Seewasser und aggressive Medien wie Reinigungsmittel, Säuren und Laugen. Auch Hochdruckreinigung und Temperaturschwankungen können ihnen nichts anhaben. Der robuste Lageraufbau mit Simmerring und schlagfester Dichtung schützt zuverlässig vor Verschmutzung sowie Alterung durch UV-Licht und bietet mechanische Spitzenwerte mit einer Schockfestigkeit bis 300 g und Wellenlasten bis 280 N. Durch die schock- und vibrationsfeste, mag-

Für das schnelle Positionieren kleiner Lasten bis 15 kg hat igus GmbH eine schmierfreie Zahnriemenachse speziell für den Low-CostBereich entwickelt. Die Lineareinheit «DryLin ZLW-0630 Basic» ist eine schnelle Alternative zu Spindelverstellung oder Pneumatikzylinder. Das wartungs und korrosionsfreie Leichtgewicht kommt bei 500 mm Hub auf 800 g. Die Hublänge ist frei wählbar bis maximal 1000 mm. Das Führungsprofil und die Schlittenplatte sind aus beschichtetem Aluminium. Die kompakten Eigenmasse sorgen für eine geringe Massenträgheit. Die Gehäuse («Traversen») an den Enden der Zahnriemenachse sind aus dem schlagfesten Spezialkunststoff «igumid G». Auch Teile der Umlenkung und der Zahnkränze sind aus tribo-optimierten igus-Polymeren gefertigt. Der Glasfaser

netische Abtastung erreichen die Drehgeber eine optimale Robustheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit und sind geeignet für Heavy-Duty-Anwendungen aller Art. Baumer Electric AG Easy 128 8501 Frauenfeld Tel. 052 728 11 22 sales.ch@baumerelectric.com www.baumerelectric.com

verstärkte Zahnriemen ist aus Neopren, um ein extrem ruhiges, vibrationsarmes Laufverhalten zu realisieren. Die Umlenkung in den Endtraversen erfolgt in hochwertigen Rillenkugellagern. Als Option können aber auch Kunststoff-Gleitlager eingesetzt werden, damit die Zahnriemenachse rostfrei unter Wasser eingesetzt werden kann. igus Schweiz GmbH 4623 Neuendorf Tel. 062 388 97 97 info.ch@igus.ch www.igus.ch

Easy 137

Digitaler Servoverstärker bis 1650 W Das Whistle ist ein intelligenter, digitaler Miniatur-Servoantrieb für Bürsten- und bürstenlose DCMotoren, Linearmotoren, Stabmotoren und Voice-Coil-Aktuatoren. Es wiegt 50 g, ist nicht grösser als eine Streichholzschachtel und unterstützt bis zu 20 A Dauerstrom bei 100 VDC. Dank seiner hohen Leistungsdichte kann es eine Spitzenleistung bis 3300 W und eine Dauerleistung bis 1650 W liefern. Als PCB-basierte Einheit garantiert

es einen effizienten und kostengünstigen Einbau. Die Basis für den digitalen Kern bildet die SimplIQ-Technologie, die verschiedene Funktionen, Motion Control Features und Rückführungen sowie volle Programmier-barkeit, CANopen- und RS232-Schnittstellen und Einund Ausgänge beinhaltet. Anhand der Elmo-Software lässt sich das Whistle schnell einrichten, konfigurieren, abgleichen, analysieren und programmieren.

Servotronic AG 1228 Plan-les-Ouates Tel. 022 794 93 26 info@servotronic.ch www.servotronic.ch

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168 6-08 MegaLink Precision 55


Mehr Leistung für unterwegs Achtfach schnellere Abtastrate, 250fach größere Speichertiefe und Farbdisplay.

Das digitale Hand-Oszilloskop Agilent U1600A ist mit vielen unschlagbaren Funktionen ausgestattet. Durch sein großes Farbdisplay lassen sich Signale schnell und einfach darstellen. Das Gerät liefert Abtastraten in Echtzeit, die Signalanomalien, Störungen und Unterbrechungen problemlos und mit achtfach größerer Auflösung erfassen, als vergleichbare Konkurrenzprodukte. Mit einer 250fach größeren Speichertiefe Agilent U1600A Digitale Hand-Oszilloskope • 3 Geräte in einem: Oszilloskop, DMM (true rms) und Datenlogger • Großes 4,5-Zoll-Farbdisplay • Bandbreite mit bis zu 40 MHz • Abtastrate mit bis zu 200 Msa/s • Speichertiefe bis max. 125 Kpts • 4 mathematische Funktionen, einschließlich FFT (FFT nur beim Modell U1604A erhältlich)

als vergleichbare Konkurrenzprodukte, können Signale über einen längeren Zeitraum erfasst und somit Störungen und Abweichungen leichter erkannt werden.

Digitalmultimeter, Datenlogger und Hand-Oszilloskop in einem Gerät, dies bietet Ihnen die U1600A-Serie. Dazu erweiterte Trigger-Modi für Flanken, Pulse, Testmuster und Video.

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Messgenauigkeit und günstiger Preis, dies sind die Vorteile der digitalen Hand-Oszilloskope. Entdecken Sie diese und weitere Funktionen unter: www.agilent.com/find/U1600A_ad.

© Agilent Technologies, Inc.2008

56 MegaLink Precision 6-08


Juni 2008

Quersektion 200

«Networks & Communication»

Sicherheit für Industrial Ethernet Netze Die Harting Switch Systeme unterstützen schon heute alle relevanten Sicherheitsmechanismen wie IEEE 802.1X und MAC-basierende Zugangskontrolle. In Verbindung mit einem zentralen Authenticationserver, z.B. RADIUS wird die Sicherheit in Unternehmensnetzen erheblich gesteigert. Harting Switche der Serie mCon1000 sind Cisco-kompatibel. HARTING AG 8604 Volketswil Tel. 044 908 20 60 ch@harting.com www.harting.ch

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6-08 MegaLink Precision 57


In der modernen Kommunikation finden TCP/IP-basierte Dienste weite Verbreitung. Angesichts der Zukunftssicherheit müssen bestehende Kommunikationskonzepte aber überarbeitet werden. Die Harting-SwitchSysteme bieten bereits heute relevante Sicherheitsmechanismen wie IEEE 802.1X und MACbasierende Zugangskontrolle. Harting Switche der Serie mCon1000 sind Cisco-kompatibel.

Sicherheit für Industrial Ethernet Netze

D

er Ausbau der Netzwerke zum multifunktionalen Übertragungsmedium erfordert bereits bei der Planung weitreichende Entscheidungen. TCP/IPbasierende Protokolle und -Dienste sind als Träger der modernen Kommunikation nicht mehr wegzudenken und stellen die Basis für jedes Unternehmensnetz dar. Gleichzeitig haben sich das Ethernet und die entsprechende Switch-Technologie in den Unternehmen durchgesetzt. Die bereits heute existierenden Sicherheitsanforderungen und das Bestreben nach Zukunftssicherheit erfordern jedoch ein Redesign der bisherigen Kommunikationskonzepte. Eine bei der Harting mCon1000-Serie auf die am Zugangsport heruntergebrochene Sicherheit verhindert einen nicht autorisierten Zugriff auf das Netzwerk und bildet gleichzeitig die Grundlage für eine Verrechnung der vom Netz erbrachten Leistungen.

Gesteigerte Sicherheit Die Harting-Switch-Systeme unterstützen schon heute alle relevanten Sicherheitsmechanismen wie IEEE 802.1X und MAC-basierende Zugangskontrolle. In Verbindung mit einem zentralen Authenticationserver, z. B. RADIUS, wird die Si-

58 MegaLink Precision 6-08

cherheit in Unternehmensnetzen erheblich gesteigert. Maximale Sicherheit wird durch Zugangskontrolle direkt am Teilnehmerport des Industrie-Switches erreicht. Hierdurch wird die Identität des Clients unmittelbar am Anschlusspunkt abgefragt und nicht erst am gebündelten Port des zentralen Switches. Ein Missbrauch des Netzwerkanschlusses, z. B. durch Mithören von Traffic, ist hiermit ausgeschlossen. Jeder Switchport muss separat auf die gewünschte Authentifizierungsmethode konfiguriert werden. Im Falle einer fehlerhaften Authentifizierung können ausserdem entsprechende SNMPTraps und SYSLOG-Meldungen gesendet werden, die diese Security Violation an das zentrale Netzwerkmanagement melden. Dabei wird die MAC-Adresse des unberechtigten Clients mitübertragen und dokumentiert. Beim HartingIndustrie-Switch kann RADIUS für folgende Authentifizierungsaufgaben eingesetzt werden: MAC-basierte Zugangskontrolle, IEEE 802.1X, Accounting, Telnet Administration, und Administration, durch den mCon Manager.

Konfigurationen verteilen Mit der Adaption dieses Verfahrens auf physikalische Ports überneh-

men Harting mCon1000 eine Vorreiterrolle bei der Security-Technologie. Anders als bei der Konfiguration von einigen wenigen zentralen Coreswitches müssen beim Einsatz von abgesetzten IndustrieSwitches eine Vielzahl Systeme konfiguriert und administriert werden. Aus diesem Grund wurde ein speziell auf diese Anforderungen optimiertes Konfigurationstool entwickelt. Der mCon Manager ermöglicht die automatisierte Verteilung von Grundkonfigurationen (Master Configs) und Software Updates auf eine beliebige Anzahl von Industrie-Switches. Dabei kann die komplette Konfiguration oder auch nur eine Teilkonfiguration verteilt werden. Eine weitere Funktion ist die zentrale Archivierung aller Switch-Konfigurationen in einer Datenbank. Dies ermöglicht im Störfall eine schnelle Rekonfiguration der Switch-Parameter. Alternativ kann die Switch-Konfiguration auch auf einer SD Memorycard abgespeichert und wieder abgerufen werden. (tm) ■

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PHOENIX CONTACT – Ihr Partner beim „Drehen und Wenden“

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Die Weltneuheit im Drehen und Wenden

Buskoppler erfasst digitale Signale Der Fieldline-Modular-Buskoppler mit acht digitalen Eingängen von Phoenix Contact koppelt eine Fieldline-Modular-Lokalbusstation an ein Ethernet-Netzwerk und dient zusätzlich zur Erfassung digitaler Signale. Der integrierte managebare Drei-PortSwitch ermöglicht einen linienförmigen Netzaufbau. Die Übertragungsraten betragen 10 Mbit/s und 100 Mbit/s und werden vom Gerät automatisch (Autonegotiation) ausgewählt. Die Schnittstellen können die Empfangs- und Sendeleitungen automatisch tauschen (Autocrossover). Der Buskoppler FLM BK ETH M12 DI8 M12 unterstützt die Netzwerkprotokolle Modbus/TCP, Modbus/ UDP und DDI (Device Driver Interface). Als unterlagerter Bus stellt der Ethernet-Buskoppler einen leistungsfähigen Lokalbus mit einer umschaltbaren Über-

Linkslauf

Rechtslauf

tragungsgeschwindigkeit von 500 Kbaud auf 2 Mbaud zur Verfügung. Die Gesamtlänge des Lokalbusses beträgt 20 m. Es können bis zu 16 I/O-Geräte angekoppelt werden. Die Sensorversorgung ist gegen Kurzschluss und Überlast geschützt und garantiert damit eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Motorschutz

Not-Aus

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170 © PHOENIX CONTACT 2008

Eine klassische Wendeschützschaltung besteht aus zwei Schützen, dem Motorschutzrelais und bei sicherheitstechnischen Anforderungen einer zusätzlichen Not-Aus-Schützkombination. Bei dem neuen Halbleiterwendeschütz „4 in 1“ sind diese vier Funktionen in nur einem Gerät vereint. Das bedeutet:    

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Halbleiter-Relais ermöglichen fast beliebig viele Schaltzyklen - zum Preis eines höheren Widerstandes im Lastpfad.

Halbleiter-Relais – auch als SolidState-Relais (SSR) bezeichnet – sind in vielen Anwendungen eine Alternative zu mechanischen Relais. Insbesondere die hohe Zuverlässigkeit und praktisch unbegrenzte Lebensdauer sind ein entscheidendes Einsatzkriterium.

Halbleiter-Relais ermöglichen fast beliebig viele Schaltzyklen..

Schalten ohne halten dank Halbleiterrelais

H

albleiterrelais sind keine eigentlichen Relais, obwohl sie in diese Kategorie einsortiert werden. Vielmehr handelt es sich bei ihnen um elektronische Bauelemente. Halbleiterrelais werden mit Transistoren oder Thyristoren beziehungsweise Triacs realisiert. Sie arbeiten ohne bewegliche Teile und sind daher sehr langlebig und auch für hohe Schalthäufigkeit und ungünstige Umgebungsbedingungen (wie Umgebungen mit explosiven Gasgemischen) geeignet. Mit Halbleiterrelais besteht auch die Möglichkeit, Wechselspannung während des Nulldurchganges zu schalten, womit störende Impulse vermieden werden

können. Eine galvanische Trennung wird durch im Bauteil integrierte Optokoppler erreicht.

Hohe Schalthäufigkeit Bei EMRs (Elektro Mechanische Relais) bestimmt die Anzahl der mechanischen Betätigungen und die damit verbundene Kontaktabnutzung die Lebensdauer in grossem Mass. In verschiedenen Applikationen kommt das elektromechanische Relais deshalb an seine Grenzen. Solid-State-Relais (SSR) bieten in diesen Fällen eine Alternative. Der herausragende Vorteil ist die hohe Schalthäufigkeit. Typische Anwendungsbereiche sind bei Heizungskontrol-

len, zum Beispiel Wassertemperaturkontrolle in Kaffeemaschinen, Spritzgussmaschinen, Backöfen und Steamer, automatische Lötstrassen oder Schweissgeräte. SSR-Relais bieten neben einer hohen Systemzuverlässigkeit auch hohe Stoss- und Vibrationsfestigkeit sowie funkenfreies und prellfreies Schalten. Im Gegenzug dazu besitzen sie gegenüber mechanischen Relais höhere Verluste im Laststrompfad und müssen oft auf eine Wärmesenke (Kühlkörper) montiert werden. Welche Art von Relais nun die richtige ist, hängt also vorwiegend von der Einsatzart ab. Ein Relais für alle Fälle gibt es nicht. (tm) ■

Solid-State-Relais (SSR) Vorteile gegenüber mechanischen Relais • Grosse Systemzuverlässigkeit, da sie keine beweglichen Teile haben oder Kontakte, die sich abnutzen können. • Hohe Stoss- und Vibrationsfestigkeit • Funkenfreies und prellfreies Schalten

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Demo-Board für LED-Konstantstromquelle

Der intelligente Schutz für das Gehirn Ihrer Firma VoI Chip Inc., ein Tochterunternehmen der Vicor Corporation, stellt ein Konstantstrom-(CC)PRM-Regler-Demo-Board für LEDApplikationen wie Strassen- und Stadienbeleuchtungen, HighendProjektoren, aktive Aussenwerbung und architektonische Installationen vor. Das Board stellt den für direkt angesteuerte Multi-LED-Anwendungen benötigten präzise geregelten Strom zur Verfügung, um damit die Lichtintensität und Helligkeit zu steuern. Als nicht isolierte Stromquelle ermöglicht es eine Stromregelung bis zu einer Leistung von 240 W (5 A bei 48 V). Alternativ ist eine Kombination mit VTMTM-Wandlern möglich, um galvanisch getrennte Ströme bis zu 100 A zu erreichen. Ein PRM+VTM-Paar be-

nötigt weniger als 1 W pro 1000 Lumen erzeugtes LED-Licht in High-Brightness-Applikationen. Diese Lösung ist auch eine Ergänzung zum Einsatz von BCMTM-Buswandlern in Kombination mit Low-Voltage-TreiberICs für Anwendungen mit geringerer Leistungsaufnahme, wie z.B. zur TV-LED-Hintergrundbeleuchtung. Das KonstantstromBoard demonstriert die hohe Leistungsdichte eines PRMs mit einer Stromgenauigkeit von 99,7% über den gesamten Lastbereich. HY-LINE AG 8247 Flurlingen Tel. 052 647 42 00 power@hy-line.ch www.hy-line.ch

Easy 203

Modularität und Redundanz Die dreiphasige, modulare USV mit «n+1»-Technologie basiert auf der Doppelwandler-Technik. Die Modulbauweise erlaubt eine Kapazitätserweiterung durch hot-swap-fähige Nachrüstung von USV-Modulen.

Optimale Überwachung Rittal bietet über das Computer Multi Control System CMC-TC die Möglichkeit zur Überwachung. Damit wird per Ferndiagnose die Kontrolle sicherheitsrelevanter Parameter ermöglicht.

Die Unterbrechung unternehmenskritischer Geschäftsprozesse

Opto MOS Relais mit langer Lebensdauer

durch Hardwarefehler, Produktionsausfall oder Kommunikationsverlust und unzureichenden oder nicht vorhandenen Schutz vor Spannungsproblemen können für ein Unternehmen weitreichende Folgen haben. Nicht zuletzt die Systemverfügbarkeit und die Zuverlässigkeit von IT-Infrastrukturplattformen entscheiden über die Effizienz und Produktivität der Unternehmensprozesse – und somit über den Erfolg.

Die Opto MOS Relais von ECE Taiwan runden das mechanische Relaisprogramm der Telcona ab. Sie bieten gegenüber konventionellen Relais einige Vorteile wie extrem lange Lebensdauer, kurze Ansprechzeit ohne Prellen, hohe Eingangs-Ausgangs-Isolation und niedrige, CMOS- kompatible Ansteuerung. Das Relais schaltet über einen MOSFET im Ausgangskreis Ströme von bis zu 700 mA bei 60 VDC/AC und 300 mA bei bis zu 400 VAC/DC.

Dabei sind Kontaktkonfigurationen 1A, 1B, 2A, 2B und 1A1B möglich. Die Relais werden als «through hole» und SMD in den Bauformen DIP, SMD und SOP angeboten. Die Relais sind RoHSkonform und werden auf Tape und Reel angeliefert. Telcona AG 8181 Höri Tel. 044 860 25 50 info@telcona.com www.telcona.com

Rittal AG · 5432 Neuenhof Tel.: 056 416 06 00 · rittal@rittal.ch Rittal SA · 1400 Yverdon-les-Bains Tel.: 024 424 11 77 · rittalyverdon@rittal.ch www.rittal.ch

Easy 143 147

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Mit dem Kamerasystem V300 WS von SICK lassen sich Arbeitsfenster an Montage-, Handhabungs- und Industrierobotern, Prüfmaschinen sowie anderen manuell bedienbaren Arbeitsstationen mit zyklischem oder sporadischem Eingriff barrierefrei überwachen. Das Gerät dient der Gefahrstellenabsicherung nach Kategorie 3 – gemäss EN 61496-1 (SIL2 nach IEC 61508).

Barrierefrei überwachen

B

eim V300 WS handelt es sich um eine auf Bildverarbeitungstechnologie basierende, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung. Beleuchtung und Empfänger des Sensors sind in einem einzigen Gehäuse integriert, ebenso die Zusatzfunktionen Reset und EDM (Electronic Device Monitoring zur Schützkontrolle). Die kompakte Bauform ermöglicht die Montage in oder an der Ecke des Nuten-Profilrahmens einer Arbeitsstation, d. h. an einer Stelle, an der der Sensor weitgehend vor Stössen oder Dejustagen geschützt ist. Auf den gegenüberliegenden Seiten des Installationsortes wird ein Reflektorband angebracht. Das Kamerasystem erkennt mit seinen Blickwinkel von 110° automatisch die gesamte Länge und Breite der Reflektorfläche und richtet das 20 mm auflösende Überwachungsfeld danach aus. Greift eine Person bei laufendem Bearbeitungsvor-

SICK AG 6370 Stans Tel. 041 619 29 39 contact@sick.ch www.sick.ch

62 MegaLink Precision 6-08

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gang in die Maschine, spricht der V300 WS innerhalb von 20 ms an und stoppt den Prozess sofort.

Permanente Selbstüberwachung Um die höchstmögliche Sicherheit und Verfügbarkeit zu gewährleisten, überprüft das System permanent das Reflektorband auf Verschmutzungen, Lücken, zerstörte Stellen oder darauf abgelegte Objekte. Wird eine Störung erkannt, kann diese über die LED-Anzeige geortet werden, denn jede der vier Anzeigen «überwacht» ein anderes Segment innerhalb des Blickwinkels. Sollte das Reflektorband nicht mehr zu reinigen bzw. stark beschädigt sein, so lässt sich durch Aufkleben eines neuen Bandes die volle Funktionalität schnell wieder herstellen.

Barrierefreie Überwachung Mit dem V300 WS können ergonomische Arbeitsplätze realisiert werden, die ein angenehmes und effektives Arbeiten ermöglichen. Das Gerät lässt sich mit zwei Schrauben sicher montieren. Bereits ein einzelner Sensor erzeugt ein diagonales Schutzfeld mit einer Maximalreichweite von 1,41 m, zur Absiche-

rung von Öffnungen mit den Massen 1 m x 1 m. Bei grösseren Eingriffsöffnungen besteht die Möglichkeit, über den serienmässigen Synchronisationseingang zwei Geräte miteinander zu verbinden und dadurch die Schutzfeldgrösse zu verdoppeln. Sollen zwei im Winkel aneinandergrenzende Seiten abgesichert werden, sind auch hier zwei sichere Kamerasysteme die perfekte Lösung: Die Mittelstrebe im Eckübergang kann entfallen, sodass der Bediener über Eck einen barrierefreien Zugang zur Maschine hat, z. B. zum Einlegen und Entnehmen von grösseren Werkstücken. (tm) ■

Der V300 WS spricht innerhalb von 20 ms an.

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FLOWTIN bleifreies Drahtlot

Stannol bietet speziell entwickelte Flussmittel für bleifreies Drahtlot an

Bleifreies Drahtlot von Stannol wird als Massivdraht und als Flussmittel gefüllter Lotdraht mit einer, oder mehreren Flussmittelseelen gefertigt. Bleihaltige und bleifreie Legierungen sind ab Lager lieferbar. Flowtin enthält eine Reihe von Stoffen, die der Zerstörung der Lötspitze entgegen wirken. Flowtin Lotdraht ist in Zinn/Silber/Kupfer, Zinn/Kupfer ab Lager lieferbar. Zur Auswahl stehen Flussmittel auf Basis natürlicher, respektive synthetischer Harze und harzfreie Formulierungen auf organischer Basis. Die Flussmittel sind in halogenfreier, und mit halogenhaltigen Aktivatoren erhältlich. Stannol fertigt Lotdraht ab 0.3mm bis 3,2mm Durchmesser und ist auf Industriespulen zu 250g, 500g und 1kg erhältlich. Für den Servicebereich werden Kleinspulen zu 100 Gramm gefertigt. Andere Lieferformen auf Anfrage. Für weitere Auskünfte stehen Ihnen die Spezialisten von Simpex gerne zur Verfügung. Verlangen Sie die Unterlagen oder vereinbaren Sie eine persönliche Besprechung mit unseren Spezialisten in Ihrem Hause.

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Viele bewährte Flussmittel die in bleihaltigen Loten zum Einsatz gelangten sind durchaus in der Lage, in bleifreien Werkstoffen die Aufgabe zu meistern. Die Tatsache, dass der Schmelzpunkt bleifreier Lote im Bereich 30°C höher liegt führt dazu, dass eine höhere Rauchentwicklung stattfindet. Die ohnehin erhöhtem Verschleiss unterliegenden Lötspitzen sind schwerer zu reinigen. Zudem reagieren Flussmittel unter dem Einfluss von erhöhten Arbeitstemperaturen oft mit heftigem Spritzen. Feinste, von blossem Auge jedoch sichtbare Tröpfchen weisen darauf hin, dass die thermische Belastbarkeit des Flussmittels überschritten wurde. Aufgrund der vorgenannten Phänomene entwickelte Stannol den halogenisierten Flussmitteltyp KS 115. Der durchschlagende Erfolg des KS 115 führte zur Lancierung des halogenfreien Stannol KS 100. Durch Anpassung an die veränderten thermischen Realitäten bleifreier Lote werden mit den Flussmitteln der KS-Reihe Resultate erzielt, die an Lötstellen mit bleihaltigen Legierungen erinnert. KS 115 und KS 100 hinterlassen minimale klare Rückstände. In Kombination mit Stannol Flowtin sind glänzende Lötstellen mit bleifreien Werkstoffen kein Problem. Flowtin ist in den Legierungen Zinn/Silber und Zinn/Silber/Kupfer lieferbar. Verlangen Sie die Unterlagen. Simpex Electronic AG Tel. 044/93110 50, www.simpex.ch

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FLOWTIN bleifreie Barrenlote

Die neu entwickelte Flowtin-Reihe zielt auf die bekannten Probleme bleifreier Lote. Erfahrene Routiniers werten eine matte Oberfläche der Lötstelle negativ. Zinn/Kupfer bzw. Zinn/Silber/Kupfer-Legierungen weisen aufgrund der physikalischen Fakten diesen typischen Effekt auf. Wesentlich unangenehmer ist aus technischer Sicht die wesentlich höhere Auflöserate von Metallen in Lot-Legierungen, die kein Blei enthalten. Bleifreie Lote lösen Metalle 4x schneller auf. Somit müssen Materialien die mit flüssigem, bleifreiem Lot in Berührung kommen, bezüglich ihrer Widerstandsfähigkeit überprüft werden. Die mikrolegierten Barrenlote von Stannol sind in der Lage, eine Reihe dieser unangenehmen Effekte zu eliminieren, glänzende Lötstellen und eine geringere Absorbtionsrate sind die sichtbaren und messbaren Vorteile von Flowtin. Simpex Electronic AG Tel. 044/93110 50, www.simpex.ch

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Intel-Atom-Prozessor on board Mit dem IB882 stellt Spectra einen Einplatinencomputer im kompakten 3,5" Format vor, der den Low Power Prozessor Intel Atom sowie den US15W-Chipsatz verwendet. Der Atom-Prozessor ist mit 1,2 GHz getaktet und verbraucht lediglich 2,7 W. Die hocheffiziente CPU und der moderne Chipsatz bieten extrem hohe Grafikleistung im 2D- und 3D-Bereich sowie äusserst leistungsfähige Video Decodierung. Insgesamt ist der IB882 eine ideale Plattform für zahlreiche lüfterlose embedded-PC-Applikationen im Medizinbereich, im Bereich Fahrzeug-Infotainment, für digitale Beschilderung oder für Anwendungen in der interaktiven Automatisierungstechnik. Er ist bezüglich E/A-Funktionen komplett ausgestattet: 2 x Gigabit LAN Schnittstelle, 1 x HDD Ultra DMA 33/66/100 Controller, SVDO- und LVDS-Grafikinterface, 8 x USB, 1 x RS-232/ 422/485, 3 x RS-232,1 x SATA, 1 x LPT, 1 x IrDA-

Sockel für SD-/SDIO-/MMC-Speichermedien, 4 x Digital-E/A sowie 5.1 Audio (im Chipsatz integriert). Als Stromversorgung benötigt er 12 VDC. Spectra (Schweiz) AG 8132 Egg Tel. 043 2 77 10 50 info@spectra.ch www.spectra.ch

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Hochleistungswandler bietet hohe Verfügbarkeit Hochleistungswandler der Serie LSR.Q wurden zur Bereitstellung einer nicht potenzialgetrennten, konstanten Versorgungsspannung für eine Plattform entwickelt. Der hohe Wirkungsgrad bis 98%, die hohe Funktionalität und die Auswahl der Komponenten erbringen eine hohe Verfügbarkeit über weite Eingangsspannungsbereiche, Temperatur und Schock/Vibration und bei hohen Chopperströmen. Eine Filterfrequenz von >200 kHz minimiert die Spannungswelligkeit am Ein- und Ausgang. Durch die Nulllastfähigkeit können Lastsprünge ab Leerlauf auf IAmax mit normaler Regelcharakteristik beantwortet werden. Die Serie LSR.Q arbeitet als Buckregler mit etwa 1 V Dropoutspannung bis zu einer minimalen Eingangsspannung von 0,8 x UAnenn und sekundären Fremdspannungen kleiner als die Nennspannung. Bei Anschluss einer ausgangsseitigen Energie-

quelle (Batterie/High-Caps) arbeitet der Wandler gesichert beim Anlauf und Nennbetrieb. ELCOTRON SA, 1260 Nyon, Tel. 022 361 53 52 tech@elcotron.ch, www.elcotron.ch

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Lüfterloser 19-Zoll-Industrie-PC DSM-Computer präsentiert eine lüfterlose Variante des 19-Zoll-Infinity-IPCs 96M15801. Der Industrierechner basiert auf einem Intel Celeron M (ULV)-Prozessor mit 1,0 GHz Taktrate und ist für den Betriebstemperaturbereich 0 bis +45°C spezifiziert. Die Daten können auf einer integrierten 2,5-Zoll-IDE-Harddisk gespeichert werden. Bei Datenspeicherung auf einer Compact Flash-Karte oder einem Flashdisk Modul kommt der FanlessRechner ohne rotierende Teile aus. Floppy und CD/DVD-ROM lassen sich über USB 2.0, wovon sich je zwei Anschlüsse an der Vorderbzw. Rückseite befinden, extern anschliessen. Das System verfügt über 2-Gigabit-LAN-Anschlüsse. Standardmässig ist der Industrie-PC mit 256 MByte DDR RAM bestückt, der Arbeitsspeicher lässt sich jedoch bei Bedarf über zwei DDR-Steckplätze auf eine maximale Kapazität von 2 GByte ausbauen. Der 440 x

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455 x 177 mm kompakte Rechner ist als Rack zum Einbau in 19-Zoll-Schränken konzipiert. Die Bedienungselemente befinden sich hinter einer abschliessbaren Metalltüre. Die Spannungsversorgung stellt ein 300-W-Netzteil sicher. MPI Distribution AG 5405 Dättwil Tel. 056 483 34 44 info@mpi.ch, www.mpi.ch

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Problem? Strom- und platzsparendes Embedded-Design Das kreditkartengrösse, COM Express COM.0 Type 1-kompatible nanoETXexpress-SP von Kontron mit dem Intel-Atom-Prozessoren der Z5XX-Serie ist ideal für ultramobile Applikationen der nächsten Generation ausgelegt. Der Intel-Atom-Prozessor bietet mit Taktraten zwischen 1,1 GHz und 1,6 GHz exzellente Performance auf einem kleinen und energieeffizienten Design (13 x 14 mm). Zusammen mit der Single-Chip-Lösung, dem Intel System Controller Hub US15W (22 x 22 mm), hat er eine TDP von lediglich ‹5 Watt. Die Verlustleistung beträgt im Vergleich zu anderen LowPower-Prozessoren lediglich ein Zehntel und er ist in seiner Form ein Siebtel kleiner. Damit ist das nanoETXexpress-SP Computer-on-Module auch ideal für ultra-mobile und Embedded Applikationen, die x86er-Prozessor-Performance, Highend-Grafik sowie PCI Express, USB 2.0 und Serial ATA bei langer Batterielaufzeit benötigen. Hierzu zählen beispielsweise Handhelds für Medical- oder Multimedia-Applikationen ebenso wie kleine mobile

Datensysteme sowie völlig neue Applikationen, die bisher aufgrund von Grössen- oder Energiebeschränkungen nicht möglich waren. Kontron AG Schweiz 8105 Regensdorf Tel. 043 305 88 75 sales@kontron.com www.kontron.com

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Megatron bietet mit dem MHU60 einen Sollwertgeber von hoher Wertigkeit für optimierte Maschinenbedienkonzepte. Er erlaubt mit 100 Teilungen pro Umdrehung eine echte Feinjustage. Besondere Langlebigkeit des Rastmechanismus hebt ihn ebenfalls von anderen Tastbedienungen ab. Die Sollwerteingabe funktioniert intuitiver und bedienfreundlicher als über Tastenbedienungen. Mit nur 10 mm Einbautiefe passt der MHU60 in die gleichen flachen Bedienpanels wie diese. Der Rastmechanismus, bei vielen Sollwertgebern ein Schwachpunkt, der häufig von vorzeitigem Verschleiss betroffen ist, ist beim MHU60 besonders langlebig, weshalb er den hohen Ansprüchen optimierter Maschinenkonzepte genügt. Die mechanische Lebensdauer beträgt zehn Millionen Umdrehungen. Wenn der Abstand zur Steuerung einmal grössere Kabellängen erfordert,

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Industriebedarf

Grafikdisplays mit heller Beleuchtung

Joystick-Tastatur für raue Umgebungen

Die EA-DOG-Serie umfasst Grafikdisplays mit einer hellen und gleichmässigen Beleuchtung, die in verschiedensten Farben lieferbar ist. Auch eine vollfarbige RGB-Beleuchtung ist darunter. Der Kontrast und Blickwinkel der STN- und FSTNAnzeigen lässt keine Wünsche offen. Die kompakte Bauweise und der integrierte Grafikkontroller mit SPI-Interface machen den Einsatz zum Kinderspiel. Die Displays werden direkt auf eine Platine gelötet, und zur Programmierung stehen fertige Zeichensätze und Initialisierungsroutinen zur Verfügung. Weiterhin sind ein Testboard mit USB und eine kostenlose Simulationssoftware für Windows verfügbar. Der Stromverbrauch liegt bei 150 bis 350 uA (je nach Display-Grösse) bei single supply +3,3 V. Es sind keinerlei Hilfsspannungen erforderlich. Der Kontrast wird auch bei schwankender Versorgungsspan-

Ergänzend zu der Ethernetgestützten Visualisierungsplattform VisuNet von Pepperl+Fuchs ist nun eine Tastatur mit Joystick-Mauszeiger verfügbar. Die EXTA2-K6 wurde für den Einsatz in besonders rauen Umgebungsbedingungen entwickelt. Das Keyboard ist vor allem für die Verwendung in der Öl- und Gasbranche, aber auch in Feldanwendungen der chemischen und pharmazeutischen Prozessindustrie geeignet. Die Bediener von VisuNet können somit an Arbeitsplätzen, an denen mit Handschuhen gearbeitet werden muss, schneller und weniger fehleranfällig Menüpunkte auswählen. Wesentlich zuverlässiger im Vergleich zu Tastaturen mit Touchpad sind Joystick-Mauszeiger insbesondere in staubiger oder feuchter Umgebung: Gegen

nung und über den kompletten Temperaturbereich automatisch konstant gehalten. Die Einstellung erfolgt einmalig per Software. Da die Displays für industrielle Applikationen entwickelt wurden, bieten sie einen weiten Betriebstemperaturbereich von –20 bis +70° C. Optional ist ein passendes Touchpanel lieferbar. MPI Distribution AG 5405 Dättwil Tel. 056 483 34 44 info@mpi.ch www.mpi.ch

Easy 115

Verunreinigungen, die die Funktion eines Touchpads erheblich beeinflussen können, ist der Edelstahl-Joystick unempfindlich. Die Joystick-Tastatur ist zugelassen nach Kategorie II 2 GD (Zone 1 Gas und Zone 21 Staub) und in einem Temperaturbereich von –20° bis +50°C einsetzbar. Die EXTA2-K6 verfügt über die Schutzart IP65. Pepperl+Fuchs AG Easy 116 2557 Studen Tel. 032 374 76 80 pa-info@ch.pepperl-fuchs.com www.pepperl-fuchs.com

Multi-Core-Performance mit Ex-Schutz

Flexibles Kabeleinführungssystem

Das mit IntelCore2-Duo-Prozessor bestückte Kontron NotePACUltra-M230N ist dank ATEX II3G (Zone 2)/ UL-1604-Zertifikat nun auch für Bereiche geeignet, in denen explosive Gase, Dämpfe, Nebel oder Stäube auftreten können. Zusammen mit seiner hohen Festigkeit gegen mechanische und thermische Belastungen gemäss MIL-STD810F-Standard, dem extrem robusten Magnesiumgehäuse, der langen Batterielaufzeit und seinen zahlreichen Schnittstellen ist das NotePAC die ideale Wahl für vielfältige Mobile-Computing-Einsatzbereiche in der Öl- und Gaswirtschaft sowie weitere Prozess-Industrien, Mühlen und Zementwerke, Kerosinlagerstätten sowie alle anderen weiteren Branchen, die robuste Multi-Core-Performance in explosionsgefährdeten Bereichen be-

Das Kabeleinführungssystem KEL von Phoenix Contact bietet die Möglichkeit, vorkonfektionierte Leiter platzsparend und sicher in den Schaltschrank zu führen. Die Ausschnitte und Befestigungsmasse des KEL-Systems entsprechen den Normmassen schwerer Steckverbinder, wie sie standardmässig in den Schaltschränken angeboten werden. Durch einen Standardausschnitt können bis zu 40 Leitungen in der Schutzklasse IP54 in den Schaltschrank geführt werden. Die geschlitzten Tüllen sind unverlierbar in einer Leistenhälfte fixiert. Sie nehmen Kabel im Durchmesser von 3 mm bis 34 mm auf und dienen gleichzeitig als Zugentlastung entsprechend der Norm DIN-EN-50262. Der modulare Aufbau und die einfache Handhabung des Sys-

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nötigen. Für Menschen, die in gefährdeten Bereichen mit Schutzkleidung arbeiten müssen, ist das mit Handschuhen bedienbare Touch-Pad eine wichtige Option. Die Datensicherheit ist durch verschiedene Sicherheitsmerkmale, wie beispielsweise einen integrierten TPM-Sicherheits-Chip (Trusted Platform Module) und Smart-Card-Reader für die Benutzeridentifizierung, gewährleistet. Kontron AG Schweiz 8105 Regensdorf, 043 305 88 75 sales@kontron.com www.kontron.com Easy 129

tems ermöglichen jederzeit die schnelle und komfortable Erweiterung oder den Austausch einzelner Leitungen. Der Rahmen KEL-Snap enthält bereits beidseitig integrierte Dichtungen. Somit entfällt die zusätzliche Montage einer Dichtung. Bei Verwendung der Rahmen kann die KEL-Leiste werkzeuglos durch einfaches Aufschnappen montiert werden. PHOENIX CONTACT AG 8317 Tagelswangen Easy 122 Tel. 052 354 55 55 infoswiss@phoenixcontact.com www.phoenixcontact.ch


abrakadabra ... Motherboard mit Quad Core Performance Als erstes Mitglied von Kontrons neuer Klasse der sogenannten «Basic Motherboards» ist das bis zu 3 Jahre langzeitverfügbare KT780/ATX speziell für OEM-Systeme mit hohen Stückzahlen und kurzen Innovationszyklen entwickelt, die zwar Langzeitverfügbarkeit in identischer Konfiguration von mehreren Jahren benötigen, nicht aber, wie bei Kontron Embedded Motherboards 5 Jahre und länger. Damit sind Basic Motherboards ideal für neue Generationen von POS/POI-Applikationen wie z. B. automatische Check-in-Systeme in Flughäfen, Bahnhöfen und Busstationen, Mautabrechnungssysteme und elektronische Bankschalter. Aber auch Kiosk- und Multimedia-Applikationen in anderen Märkten, wie z. B. Gaming/Entertainment sowie industrielle Applikationen, profitieren von dem Featureset

der Basic Motherboards. Das KT780/ATX basiert auf dem AMD-RS780- und SB700-Chipsatz für AMD- AM2/AM2+-Prozessoren. Mit AMD Athlon 64 und Phenom Single, Dual-, Triple- und Quad-Core-Prozessoren bietet es skalierbare CPU-Performance bis hin zu 4 x 2,6 GHz. Zwei DualChannel-RAM-Bänke ermöglichen eine Speicherbestückung von bis zu 32 Gigabyte DDR2-400/533/ 667/800 mit ECC für mehr Datensicherheit. FABRIMEX SYSTEMS AG 8603 Schwerzenbach Easy 117 Tel. 044 908 13 60 kontakt@fabrimex-systems.ch www.fabrimex-systems.ch

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Platzsparende Potenzialverteilung Die ZugfederHybridklemmen STU von Phoenix Contact bieten eine flexible Lösung für parallele Potenzialverdrahtungen. Mit ihrer kompakten Bauform sind sie insbesondere für den Einsatz in Energieverteilungsschränken der Installationstechnik geeignet. Für die Energieeinspeisung besitzen diese Klemmen einen Schraubanschluss mit grossem Leiterquerschnitt. Auf der Verteilerseite wird dieses Potenzial auf vier Zugfederanschlüsse kleineren Nennquerschnittes aufgeteilt. Zwei Varianten stehen zur Verfügung: Hybridklemme STU 10/4X2,5 mit einer 10 mm2 Zuleitung, die auf vier 2,5 mm2-Zugfederanschlüsse verteilt sind, sowie die Klemme STU 35/4X10, die von 35 mm2 auf vier 10-mm2-An-

schlüsse überträgt. Der doppelte Brückenschacht ermöglicht zudem weitere Potenzialverteilungen. Zusätzlich kann auch bei diesem Potenzialverteiler das gesamte Zubehör des Reihenklemmensystems Clipline complete genutzt werden. PHOENIX CONTACT AG 8317 Tagelswangen Easy 121 Tel. 052 354 55 55 infoswiss@phoenixcontact.com www.phoenixcontact.ch

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Kunstgegenstände. Es stehen Abstrahlwinkel von 10°, 38° und 60° zur Auswahl für gezielte Beleuchtung. Dank des StandardGU5.3-Sockels mit 12 V lassen sich Projekte mit handelsüblichen Systemen verwirklichen. Passende Netzteile sind ebenfalls im Sortiment. TRIGRESS Elektro AG 6341 Baar, Tel. 041 560 60 00 info@trigress.ch www.trigress.ch Easy 126


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Das Ampro Readyboard 620 biete eine Lösung gegen die in der Industrie ungelieb-ten, aber allgegenwärtigen Abkündigungen der PC-Boards. Entwickelt für eine problemlose Migration industrieller Entwicklungen ohne teure Re-Designs bietet es nebst dem AMD-500-MHz-Geode-LX800-Prozessor eine lange Liste an integrierten Legacy-I/Os und einen erweiterten Temperaturbereich von –20° C bis +70° C. Key Features: 500 MHz AMD Geode, LX800 CPU, Up to 1 GB DDR333 , SODIMM RAM, 1 x IDE, CompactFlash socket, 4 x Serial Port, (2xRS-232/RS-422/RS-485), 4 x USB 2.0, 24-bit TTL and LVDS connectors, PC/104 (ISA) und PC/104-Plus (PCI) Bus Interface, Dual Ethernet – Intel 82551 10/100BaseT, AMIBIOS8 with ISA distributed DDMA extension, Low Power (11 W inkl. 512 MByte RAM), Wide temperature range: –20° C to +70° C

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1,4 kg leichter Rugged Tablet-PC Trotz seiner schlanken Erscheinung ist der Kontron NotePAC Tablet E100 dank MILSTD-810F- und IP54-Schutz bestens gegen Schmutz, Staub, Nässe, Vibrationen, extreme Temperaturen und Stösse gewappnet. Damit ist er besonders robust ausgelegt, um den harten Belastungen standhalten zu können, die er in den Bereichen Medical, Sicherheit, Energieversorgung sowie Lagerhaltung, Wartung und Instandhaltung auszuhalten hat. Zu den Anwendungsgebieten zählen unter anderem menübasierte Datenerfassung sowie computerunterstützte Services und Wartungsarbeiten vor Ort. Der NotePAC Tablet E100 bietet effiziente mobile Rechenleistung mit bis zu 5 Stunden Batteriebetrieb mit einem Li-Ionen-Akku. Er basiert auf der Strom sparenden Intel-Ultra-Mobile-Plattform mit Intel-Prozessor A110 and Intel-945GU-ExpressChipsatz. Ideal für den Einsatz im Freien aus-

gelegt, bietet er einen nicht reflektierenden SVGA-Touchscreen mit 8,4"-Bildschirmdiagonale für eine problemlose Bedienung und Ablesbarkeit. Darüber hinaus helfen 12 numerische, 4 Cursor- und 3 programmierbare Funktionstasten bei Dateneingabe, Menünavigation und Programmstart. Kontron AG Schweiz, 8105 Regensdorf Tel. 043 305 88 75, sales@kontron.com www.kontron.com Easy 132

Kleinstbauteile aus Tribo-Kunststoff Fertigungseinrichtungen und Produkte werden immer kleiner und hochintegrierter. Winzig-Lager sind bis zu 0,7 mm Innendurchmesser klein für schmiermittelfreie Lagerungsaufgaben im Hochtemperaturbereich. Gefertigt werden sie z. B. aus dem Spezialpolymer «iglidur X». Dieser Werkstoff ist für Anwendungsstemperaturen bis 250 °C im Dauerbetrieb geeignet (kurzfristig sogar 315 °C), chemikalienbeständig, UV- und strahlenbeständig bis 1 x 105 Gy, hoch druckfest und hat eine sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Schon seit mehreren Jahren werden in der igus-Fabrik Kleinstbauteile im Millimeterbereich hergestellt, die hochpräzise, leicht und wartungsfrei sind. Werkstoffauswahl, Design und Fertigung hängen vom jeweiligen Projekt ab. Die Einsätze liegen insbesondere bei Mikromotoren, im IT-Bereich, in der Medizintechnik, zum Beispiel in Pumpen oder gelen-

kigen endoskopischen Geräten, in Messtechnik, Automobil-Interieur, Kleinstlüfter und Gebläse. igus Schweiz GmbH, 4623 Neuendorf Tel. 062 388 97 97, info.ch@igus.ch www.igus.ch Easy 136


Kommunikation

Entwicklungen ohne Risiken und Nebenwirkungen Drahtlose Datenübertragung mit Busklemmen Das universelle Beckhoff-Busklemmensystem unterstützt neben allen gängigen Bussystemen und I/O-Signalen auch die Datenübertragung per Funk. Die WirelessKlemme KM6551 ermöglicht verschiedene Übertragungsarten, basierend auf der Norm IEEE 802.15.4. Sie ergänzt das umfangreiche Busklemmensortiment. Die Bauweise mit einer Breite von 24 mm und einfacher Anschlusstechnik unterstützt die platzsparende und schnelle Montage. Drahtlos tauscht die Klemme Daten mit 250 kBit/s Bruttodatenrate aus und wird damit den Anforderungen industrieller Anwendungen gerecht. Die Beckhoff-Funktechnologie unterstützt den bidirektionalen Datenaustausch zwischen einem Master und einem Slave (peer-to-peer),

einem Master und bis zu vier Slaves sowie den unidirektionalen Datentransfer von einem Master zu n-Teilnehmern (Broadcasting). Unabhängig vom verwendeten Bussystem erfolgt die Funkübertragung mit 10 Byte Nutzdaten. Eine integrierte Diagnose ermöglicht die Überwachung der Funkstrecke. Beckhoff Automation AG 8200 Schaffhausen Tel. 052 633 40 40 info@beckhoff.ch www.beckhoff.ch Easy 110

Umfassende Bibliothek für Simulation

ESCATEC ist Komplettanbieter im Bereich Elektronikentwicklung und -herstellung von Medizinalprodukten. Gestützt auf die CE/FDA-Zulassung und zertifiziert mit ISO 9001, ISO 13485 und Atex EN 13980 garantieren wir einen methodisch adäquaten Ablauf der Entwicklungsprojekte. Unser Fokus – Ihr Ziel: Die Entwicklung eines anspruchsvollen und zuverlässigen Medizinalproduktes. Wir freuen uns darauf, Sie bei Ihren Projekten zu unterstützen – ohne Das Communications Blockset 4 von The Mathworks erweitert Simulink um eine umfassende Bibliothek mit Blöcken für den Entwurf, die Simulation und die Verifikation der physikalischen Schicht (PHY) von Kommunikationssystemen. In der aktuellen Version des Communications Blockset wurde die Unterstützung für die Codegenerierung ausgebaut; ausserdem wurden Beispiele für wichtige Features zukünftiger WiMAX- und LongTerm-Evolution- (LTE) Kommunikationssysteme neu aufgenommen. Die neuen Codegenerierungs-Fähigkeiten beschleunigen die Simulation auf Mehrkern-

Rechnern. Durch die Erweiterung der Modell-Bibliothek können Ingenieure aus dem Wireless-Bereich und der Kommunikationstechnik jetzt funkgestützte Systeme der kommenden Generation simulieren, die über höhere Bandbreiten und komplexere Signalverarbeitungs-Methoden verfügen werden als heutige Systeme. Das Communications Blockset 4 ist für Microsoft Windows-, Linux-, Solaris- und MacintoshPlattformen verfügbar.

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Pilz hat das dezentrale E/A-System PSSuniversal für den Anschluss an Profinet und Profinet safe weiterentwickelt. PSSuniversal bietet hohe Sicherheit bei gleichwertig integrierter Standardautomatisierung. Ein gemischter physikalischer Aufbau des Systems ist möglich und es lässt sich individuell an Applikationen anpassen. Dabei schafft die Rückwirkungsfreiheit zwischen Sicherheit und Standard klare Verantwortlichkeiten. Anwender profitieren zudem von der einfachen Handhabung des E/A-Systems bei Inbetriebnahme und Engineering. Pilz hat die Belange der Sicherheitstechnik von Anfang an berücksichtigt. An-

wender müssen keinerlei zusätzliche, applikative Massnahmen wie Trennbaugruppen, geschirmte Spezialkabel oder die Verwendung spezieller EMV-Filter für die verschiedensten Schnittstellen berücksichtigen. Das reduziert zum einen die Kosten und erleichtert zum anderen Handhabung und Betrieb des Systems. Getrennte Rückwandbusse für Sicherheit und Standard ermöglichen hohe Geschwindigkeiten und die parallele Verarbeitung der Signale. Pilz lndustrieelektronik GmbH 5506 Mägenwil, 062 889 79 30 pilz@pilz.ch www.pilz.ch Easy 141

DVI-Splitter mit vier DVI/USB-Kanälen Grosse Maschinen und weitverzweigte Anlagen erhöhen den Bedarf an dezentralem Informationszugriff. Dementsprechend bietet der DVI/ USB-Splitter CU8810 von Beckhoff verschiedene Möglichkeiten zum Anschluss mehrerer Displays. An einen PC können bis zu vier Displays mit gleichem Bild und gleicher Auflösung oder – alternativ – jeweils zwei getrennten Bildern angeschlossen werden. Die Bildübertragung erfolgt über DVI; die integrierten USBPorts übertragen die Befehlssignale von Touchscreen, Funktionstasten, Tastatur und weiteren USB-Geräten. Der CU8810 enthält einen 2:4-DVI-Splitter mit 4-PortUSB-1.1-Hub und USB-ExtendedAusgängen. Bei Einsatz der Beckhoff-Extended-Technologie kann

die Entfernung zwischen DVISplitter und Control Panel jeweils bis zu 50 m betragen. Der Splitter verfügt über zwei DVI-D-Eingänge sowie vier DVI-D-Ausgänge; alle Ein- und Ausgänge arbeiten über den vollen DVI-Datenratenbereich bis 1,65 GBit/s. Beckhoff Automation AG 8200 Schaffhausen Tel. 052 633 40 40 info@beckhoff.ch www.beckhoff.ch Easy 111


Grafische Bedienerschnittstellen in LabVIEW auf dem PC gestalten, simulieren und auf das Embedded-Zielsystem laden.

Mit der Systemlösung ZBrain komplexe Algorithmen grafisch auf einer Embedded-Plattform implementieren.

Rapid Prototyping in der Mess- und Regeltechnik Schnell zu Konzepten, schnell zu Prototypen, schnell zu Endprodukten. Mit NI LabVIEW Embedded auf ADI-Blackfin-Prozessoren. Und der Systemlösung ZBrain von Schmid Engineering.

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ine schnelle, kostengünstige Konzeptprüfung, Prototypenerstellung und Produktrealisierung wünscht sich jeder Entwickler und jeder Produktmanager. Eine Kombination aus modernen, anwenderfreundlichen Werkzeugen, universeller Testumgebung und

Komfortable Entwicklungstools Ingenieure und Wissenschaftler profitieren von einer Systemlösung, die Entwicklungszeiten um den Faktor 4–6 verkürzt. Im Kit enthalten sind: • Entwicklungsumgebung NI LabVIEW • Embedded-Modul für ADI Blackfin • VisualDSP++ Blackfin IDDE • RTOS Realtime-Kernel • Entwicklungshardware • Echtzeitdienste für [μs]-Betrieb • +200 zusätzliche Embedded-VIs • Grafisches Live-Debugging • Flashtools Sonderangebot bis zum 31. Juli 2008

kompakten Hardwaremodulen bietet jetzt diese Möglichkeiten für mess- oder regeltechnische Aufgaben. Das System erlaubt effizientes Erstellen und Testen der Software, der Bedienoberfläche, der Prototypen- und der Zielhardware. Aus bewährten, zuverlässigen Standardprodukten aufgebaut, ist es sofort einsatzfähig und eignet sich besonders zur Entwicklung von Embedded-Systemen. Hard- und Softwareprototypen lassen sich im Endprodukt wiederverwenden.

Die Blackfin-Prozessor-CPUs bieten genügend Leistungsreserven für parallele Programmstrukturen, harte Echtzeitanforderungen und komplexe Algorithmen. Sie sind für stationäre und mobile Aufgaben gleichermassen geeignet. Der stromsparende, skalierbare I/O passt sich an unterschiedliche Prozessanforderungen und -geometrien an. Verschiedene Projektbeispiele aus den Bereichen Orbit, Robotik, Schiene, Handheld, Haushalt und Tiefsee zeigen die Breite der Anwendungsmöglichkeiten. (tm) ■

Vom Konzept zum Endprodukt Die grafische Programmierung mit LabVIEW erfolgt durch Drag & Drop standardisierter Funktionsblöcke und bietet kreativen Freiraum für Trial & Error sowie gute Voraussetzungen zur Fehlerverfolgung und Variantenerstellung. Wissen und Erfahrung erfolgreicher Projekte stehen in Form von Referenzdesigns zur Verfügung.

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Condition Based Monitoring

Prävention und Früherkennung AIC212: Messmodul für Condition Monitoring.

In der Lebenszyklusbetrachtung moderner Maschinen und Anlagen bilden Wartungs- und Serviceaufwände für mechanische Komponenten einen dominanten Kostenfaktor. Um Servicekosten und Stillstandszeiten in den Griff zu bekommen, bietet sich hier das «Condition Based Monitoring» an. Ein in die Betriebssteuerung integriertes Messsystem liefert Transparenz und echten Mehrwert.

B

ewegliche, mechanische Systeme unterliegen den Grundprinzipien von Belastungsalterung und Verschleiss. Insbesondere Komponenten der Kraftübertragung (Triebstränge, Getriebe, Kupplungen) wie auch Lager sind aufgrund der meist zeit- und kostenintensiven Austauscharbeiten, von zentraler Bedeutung. Zyklische Wartungen mit präventivem Austausch müssen auf äusserst vorsichtigen Lebensdauer-Abschätzungen beruhen und verursachen entsprechend hohe Kosten. Zyklische manuelle Inspektionen im Betrieb dagegen bergen das Risiko einer oft zu geringen Analysetiefe.

Laufende Überwachung Die Lösung liegt in der laufenden Überwachung während des Betriebs. Als charakteristische Parameter haben sich Vibrationsmessungen etabliert. Dabei werden mit piezoelektrischen Sensoren die Oberflächenbeschleunigungen z. B. an Lagerschalen oder Getriebegehäusen gemessen und als Gesamtamplitude oder frequenzselektiv ausgewertet. Hinweise auf Exzentrizitäten, Pitting oder anderer Verschleiss lässt sich darüber aufspüren und quantifizieren. So können Wartungsintervalle dem tatsächlichen Verschleiss angepasst und bedarfsgerecht eingeplant werden.

Voll integriert: Condition Monitoring als Teil des M1-Systems.

Schnelle Messdatenerfassung AIC212 Bachmann electronic bietet eine in das Steuerungssystem integrierbare Messdatenerfassung für Condition Monitoring an. Mit dem AIC212-Modul steht eine Baugruppe im Standard M1-Formfaktor zur Verfügung, die den Anschluss von bis zu 9 Piezo-Beschleunigungssensoren ermöglicht. Für weitere Grössen wie Kräfte, Ströme oder Leistungen bietet das Modul zusätzlich 3 Kanäle für das ±10-V-Einheitssignal. Alle 12 Analogeingänge erlauben die Abtastung mit bis zu 50 kSamples/s, wobei die Messdaten direkt in einen lokalen Speicher übertragen werden.

Integration bringt Synergie Unabhängig davon, ob die AIC212 integriert wird oder ein separates CMS bedient – durch die Einbindung in das M1-Systemkonzept stehen sämtliche Grössen der Betriebsführung zur direkten Auswertung bzw. Korrelation zur Verfügung. So lassen sich die Steuerungskonfigurationen gut an Kosten- oder Autonomieanforderungen anpassen. (tm) ■

Bachmann electronic GmbH A-6800 Feldkirch Tel. +43 (0)55 22 34 97-187 info@bachmann.info www.bachmann.info 133

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Messen und Prüfen

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Eine kleine Revolution in Infrarot Die Kamera Flir i5 ist eine kleine, leichte und preislich interessante Wärmebildkamera. Dank der Focus free Technologie entfällt das manuelle Fokussieren, dadurch ist sie so einfach zu bedienen wie eine Digitalkamera. Sie wiegt 340 g, hat eine Auflösung von 80 x 80 Pixel und ist für rund CHF 4000.– erhältlich. Mit den Abmessungen von 223 x 83 x 79 mm passt diese Wärmebildkamera in jeden Werkzeugkoffer. Distrelec, Bereich der Dätwyler Schweiz AG 8606 Nänikon, Tel. 044 944 99 11 info@distrelec.com, www.distrelec.ch

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Flexibles Ständersystem für Lichtvorhänge Mit «Bjorn» bietet Jokab Safety ein stabiles und flexibles Ständersystem an, bei dem die Focus Lichtvorhänge und Lichtgitter sowie die Umlenkspiegel im Ständer montiert werden. Durch die drehbare Befestigung können die Spiegel senkrecht oder waagrech abgewinkelt werden. Die Konstruktion schützt die Geräte vor direkten Kollisionen und verhindert dadurch Materialschäden und Produktionsausfälle. In der Standardausführung ist «Bjorn» für zweistrahlige Lichtgitter verfügbar. Es sind auch Ausführungen für 3- und 4-strahlige Focus Geräte erhältlich. Der Querschnitt der Ständer beträgt 146 mm x 130 mm, und der Fuss hat eine Auf-

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Inspector – intelligente Vision-Lösung Beim Inspector handelt es sich um einen kompakten, bedienfreundlichen und zuverlässigen 2D-Vision-Sensor mit integrierter Beleuchtung, Bildauswertung und EthernetSchnittstelle. Er kann Teile in jeder Drehlage und Position prüfen und in Echtzeit sicher zwischen i. O. und n. i. O. unterscheiden. Der Inspector wurde für vielfältigste Anwendungsbereiche entwickelt. Sein robustes Design eignet sich selbst für schwierige Einsatzfälle z. B. in der Automobilindustrie. Die intelligenten und schnellen Auswertungsprozesse lassen ihn auch in der Verpackungsindustrie bei hohen Geschwindigkeiten mithalten. Die beiden Beleuchtungsvarianten Ringlicht oder diffuse Domleuchte sind in das IP67-klassifizierte Metallgehäuse integriert. Die Domleuchte kommt vor allem bei glänzenden, reflektierenden Oberflächen zum Einsatz und liefert ein homogenes Bild. Der Inspector bietet verschiedene Möglichkeiten der Konfiguration, vom signalgesteuerten Teach-in zum

externen Einlernen einer neuen Teilekontur bis zur PC-gestützten Konfiguration. Die Konfiguration per PC bietet ein schnelles Teachen in wenigen Schritten. Experten-Parameter ermöglichen letztlich auch das Lösen komplexerer Aufgaben. SICK AG 6370 Stans Tel. 041 619 29 39 contact@sick.ch www.sick.ch

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Messen und Prüfen

Komplette Vision-Lösungen Tattile ist ein Hersteller von Flächen-, Zeilen- und intelligenten Kameras in Brescia. Die Produkte kommen in der industriellen Bildverarbeitung, der Sicherheit oder bei Verkehrs- und Bahnanwendungen zum Einsatz. Unter anderem stellt Tattile Produkte für Anbieter wie Sick her. Die Flächenkameras werden mit Auflösungen von 640 x 480 bis 1600 x 1200 Pixel und bis zu 200 fps angeboten. Auch Zeilenkameras sind als S/W oder Farbe (3 Zeilen) mit bis zu 8160 Pixel und 34 kHz Zeilenfrequenz verfügbar. Bei den intelligenten Kameras sind kompakte Ausführungen im Kameragehäuse mit bis zu 1600 x 1200 Pixel mit einem leistungsfähigen Prozessor lieferbar. Die Smart-Reader-Familie bietet dem Anwender die Möglichkeit, bis zu 2 Kameraköpfe an die Smart-Einheit zu verbinden, diese kann bei Bedarf noch kaskadiert werden. Ein kompakter OCR-, OCV-MatrixCode-Leser inkl. Beleuchtung schliesst die SmartReader-Familie ab. Die mitgelieferte Software bietet sehr viele Funktionen zur Realisierung von Inspekti-

onsaufgaben. Selbstverständlich kann der Anwender auch eigene C++-Programme in die Kameras integrieren. CL-Electronics GmbH 8107 Buchs, Tel. 044 857 12 00 sales@cl-electronics.com www.cl-electronics.com

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Multifunktions-Datenerfassungsgeräte für USB National Instruments führte zwei Datenerfassungsgeräte der M-Serie für USB ohne zusätzliches Netzteil ein. Diese bieten schnellere Abtastraten und eine grössere Anzahl an Digital-I/O-Kanälen als die bisherigen Geräte der M-Serie für USB, die über den Bus mit Spannung versorgten werden. Die Geräte NI USB-6212 und USB-6216 sind mit einem SCSI-Kabelanschluss mit 68 Pins, Schraubklemmenanschlüssen oder IDC-Anschluss mit 50 Pins erhältlich, um dem Anwender verschiedene Anschlussoptionen bereitzustellen. Die Geräte erweitern das Produktangebot und sorgen für eine 60-prozentige Verbesserung bei Analogabtastraten, während sie ebenfalls eine hohe absolute Genauigkeit von 2,7 mV bei ±10 V und 89 μV bei ±200 mV aufrechterhalten. Sie verfügen zudem über 16 Analogeingänge mit 400 kS/s und zwei Analogausgänge mit 250 kS/s, die eine Auflösung von 16 bit liefern. Sie sind nicht nur leicht und kompakt, sondern stellen auch eine leistungsstarke I/O für mobile USB-Anwendungen wie beispielsweise Datenerfassungen über Laptop bereit.

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Manipulationssichere Datenerfassung Der Machine Data Logger (MDL) von Schleicher speichert beliebige Prozessdaten dauerhaft und manipulationssicher. Unverfälschbare Nachweise der Betriebsbedingungen und Maschinennutzung erlauben nutzungsbezogene Garantien, von denen sowohl Maschinenhersteller als auch Anwender profitieren. So mussten Hersteller bei zeitbasierten Garantien bisher einkalkulieren, dass Betreiber die Maschinen dauerhaft in Grenzbereiche treiben und unzureichend warten. Durch die sichere Erfassung der Betriebsdaten kann die Garantieleistungen exakt definiert werden, was eine verlässliche Planung erlaubt. Einen weiteren Vorteil bietet der MDL, indem er Frühwarnsysteme der Maschinenhersteller unterstützt: Erreichen ausgewählte Betriebsparameter festgelegte Limits, wird ein Alarm ausgelöst. Das hilft, Produktionsunterbrechungen und Servicekosten zu reduzieren. Der MDL arbeitet maschinenbezogen und blockt ähnlich einem Dongle bei Deaktivierung, Austausch oder Datenzugriff die SPS. Im Be-

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trieb schreibt die Master-SPS über den Bus die ausgewählten Daten in den Festwertspeicher des MDL. Jeder Zugriff wird intern mit Zeitstempel prodokolliert.

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Photovoltaik Im Fachbuch Photovoltaik von Prof. Dr. Heinrich Häberlin werden die Möglichkeiten und Probleme bei der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom und Einspeisung des so erzeugten Stromes ins öffentliche Stromnetz möglichst objektiv, umfassend und trotzdem leicht verständlich dargestellt. Es werden dabei nur relativ geringe Vorkenntnisse aus der Physik und der Elektrotechnik vorausgesetzt. Das Buch behandelt Solarzellen, Solarmodule, Solargeneratoren und ganze Photovoltaikanlagen (Inselanlagen und netzgekoppelte Anlagen), den Blitzschutz sowie die Dimensionierung und die Berechnung des Energieertrags von PV-Anlagen mit Taschenrechner oder Tabellenkalkulationsprogrammen. Für viele Orte in Deutschland, der Schweiz, Österreich und im übrigen Europa sind die nötigen Daten im Buch enthalten. Es werden auch LangzeitBetriebserfahrungen von netzgekoppelten Anlagen angegeben.

Das Buch besteht aus den folgenden Kapiteln: • Einführung und Übersicht • Sonnenstrahlung und Strahlungsangebot • Aufbau und Funktionsprinzip von Solarzellen • Solarmodule und Solargeneratoren • Aufbau von ganzen Photovoltaikanlagen (Inselanlagen und netzgekoppelte Anlagen) • Blitz- und Überspannungsschutz bei Photovoltaikanlagen • Normierte Darstellung von Energieertrag und Leistung bei Photovoltaikanlagen • Dimensionierung und Berechnung des Energieertrags von Photovoltaikanlagen • Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen • Betriebserfahrungen mit netzgekoppelten PV-Anlagen • Zusammenfassung und Ausblick in die Zukunft Besonderheiten: Umfangreiches Bildmaterial für die Illustration aus eigenen Arbeiten, Aufgaben mit Lösungen, approximative Ertragsberechnungen und Dimensionierungen von PV-Anlagen mit Hilfe der im Buch vorhandenen Tabellen und Daten für Europa, Gesamtumfang 640 Seiten. Das Buch richtet sich an Elektrofachleute und Studierende, die sich für Photovoltaik interessieren, aber auch an potenzielle Bauherren oder Anlagenbesitzer und alle, die an Photovoltaik interessiert sind. Autor: Prof. Dr. Heinrich Häberlin Dozent an der Berner Fachhochschule für Technik und Informatik ISBN 978-3-905214-53-6

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STECKVERBINDER PLUG-IN CONNECTORS Leiterquerschnitt / Wire section : Rastermass / Pitches: Montage Position / Mounting position: Verbindungssystem / Connection system: Polzahl / Nr. Poles : Mech. Eigenschaften / Mech. al characteristic Schraubengewinde / Capitive screw : Anzugsdrehmoment / Rec. tightening torque : Elekt. Eigenschaften / Electrical characteristic Normstrom / Rated current : Normspannung / Rated voltage : Prüfspannung / Test voltage : Allgem. Eigenschaf. / General characteristic ø Leiterplatten Bohrung / PCB holes diameter

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45° Federkraft - Spring Liftsystem-Risingclamp Liftsystem-Risingclamp Liftsystem-Risingclamp Kopf Klemme - Clamping

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V = Vertikal - Vertical H = Horizontal - Horizontal VR = Vertikal 180° gedreht - Reversed Vertical HR = Horizontal 180° gedreht - Reversed Horizontal IT = 35° Winkel - 35° Anglea L = Seitlich - Side IQ = 45° Winkel - 45° Anglea F = Fliegend - Flying

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Impressum/Firmen

MegaLink Precision Elektronik + Automation ISSN 1662–3339 14. Jahrgang «MegaLink Precision» 24. Jahrgang «EC Woche» 28. Jahrgang «Precision» 47. Jahrgang «Elektroniker» Auflage: 13 500 Exemplare WEMF07

Redaktion «MegaLink Precision» Neumattstrasse 1, CH-5001 Aarau Tel. 058 200 5642, Fax 058 200 5661 www.megalink-precision.ch Chefredaktor: Patrick Müller, Dipl. El.-Ing. ETH (pm) Tel. 058 200 5659, patrick.mueller@megalink.ch Redaktor: Thomas Meier, Dipl. Ing. Maschinenbau FH (tm) Tel. 058 200 5641, thomas.meier@megalink.ch

Kundenberatung Willi Dennler Tel. 058 200 5643, willi.dennler@megalink.ch Thorsten Krüger Tel. 058 200 5632, thorsten.krueger@megalink.ch Verena Müller Tel. 058 200 5642, verena.mueller@azmedien.ch

Verlag © AZ Fachverlage AG Neumattstrasse 1, CH-5001 Aarau Tel. 058 200 5650, Fax 058 200 5661 Verlagsleitung: Karen Heidl Marketing: Jürg Rykart

Layout Bernhard Kettner, bernhard.kettner@azmedien.ch

Druck Vogt-Schild Druck AG Gutenbergstrasse 1, CH-4552 Derendingen

Erscheinung, Abonnemente Erscheint monatlich Abonnementspreis Fr. 85.– Ausland: Fr. 85.– plus Postgebühren Abonnemente: Telefon/Fax 058 200 5566/67 E-Mail: abo@megalink.ch

In dieser Ausgabe

Agilent Technologies 2, 57 Alfred Imhof AG 54, 55 Altrac AG 64 Astrel AG 22 Bachmann Electronic Ges. m.b.H 5, 74 Bachofen AG 60 Baumer Electric AG 55 Beckhoff Automation AG 9, 71, 72 Bosch Rexroth Schweiz AG 4. US CL-Electronics GmbH 12, 48, 76 Distrelec 10, 75 DYNATIME SA 65 EBV Elektronik GmbH & Co. KG 3, 56 Egli, Fischer & Co. AG 65 Elcomp AG 3. US, 64 Escatec Switzerland AG 21, 71 Essemtec AG 8 EXANOVIS AG 32 Fabrimex Systems AG 13, 67 Festo AG 11 Finder (Schweiz) AG 17 Fronius Schweiz AG 34 GMC-Instruments Schweiz AG 43 Grossenbacher Systeme AG 21, 76 Hadimec AG 22 Harting AG 35, 42, 58 Hemar AG 22 Hilpert Electronics AG 14, 29 Hirschmann Automation 25, 48 HY-LINE AG 61 ICOM Industrial Components AG 5 igus Schweiz GmbH 10, 55, 67, 70 Infineon Technologie Schweiz AG 13 Jetter (Schweiz) AG 69 KARL SCHUPP AG 72 Kontron AG Schweiz 11, 65, 66, 69, 70 KVT Koenig Verbindungstechnik AG 15 Lecotronic AG 23 LeCroy SA 75 Lenze Bachofen AG 24, 53, 54 Lumatron AG 23, 72 Lütze AG 6

Mattle Industrie-Produkte AG 75 maxon motor ag 54 MCH Messe Schweiz (Basel) AG 11 Microprecision Electronics SA 6 Minco EC AG 68 MPI Distribution AG 41, 64, 66, 70 National Instruments Switzerland Corp. 76 Novitronic AG 70 Omni Ray AG 76 Panasonic Electric 31 Parkem AG 10, 50 Pepperl + Fuchs AG 66 PHOENIX CONTACT AG 59, 66, 68 phoenix x-ray 16 Pilz Industrieelektronik GmbH 72 POLYSCIENCE AG 67 PowerParts AG 13 Puls Electronic GmbH 45 Rittal AG 61 Rockwell Automation AG 33 Rotronic AG 52 Rutronik Elektronische Bauelemente AG 8 SAS Institute AG 12 SAT Akkumulatoren Technik AG 38, 51 SATOMEC AG 5, 12 Schärer + Kunz AG 65 Schmid Engineering 73 ServiceNet AG 19 Servotronic AG 55, 68 Sick AG 62, 75 Siemens Schweiz AG 8 SIGMATEK Schweiz AG 12 Simpex Electronic AG 63 Spectra (Schweiz) AG 64, 69 Swiss Technology Network 59 Swisstronics Contract 24 Systronics AG 7 Telcona AG 61 The Math Works GmbH 71 Trigress Elektro AG 68, 69 WAGO Contact SA 2. US Weber & Co Micro-Computer-Technik 6

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