Elektronik & Embedded Systems

Der digitale Controller einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) für Dieselmotoren stellt ein Beispiel für ein komplexes Embedded System mit anspruchsvollen Echtzeitanforderungen dar. Es überwacht und analysiert präzise über 100 Eingangsparameter, darunter Frequenz, Spannungen, Ströme und deren Phasendifferenzen. Diese Daten sind unverzichtbar, um Stromausfälle zu erkennen und die Drehzahl des Dieselmotors zu regeln. Darüber hinaus kommuniziert der Controller über Modbus TCP nahtlos mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), die das gesamte USV-Steuerungssystem überwacht.

Ein herausragendes Merkmal ist die umfangreiche Logging-Funktion, die alle Eingänge, Ausgänge und Steuersignale aufzeichnet. Auf diese Protokolle kann über die Ethernet-Schnittstelle zugegriffen werden, was sich für die Analyse und Diagnose von Problemen in der Anlage unseres Kunden als äußerst wichtig ist.

Die Fähigkeit des Controllers, die Qualität der Versorgungsspannung mit Hilfe der Fast-Fourier-Transformation (FFT) zu bewerten, ist eine weitere unverzichtbare Funktion des USV-Systems.

Ein Pyranometer - auch Sonneneinstrahlungssensor - ist ein präzises Instrument zur Messung der Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche. Ursprünglich wurde es für meteorologische Zwecke entwickelt und von Anwendern mit fundierten Kenntnissen in analogen Mess- und Kalibrierverfahren eingesetzt. Die wachsende Nachfrage auf dem PV-Markt führte jedoch zu dem Bedarf an einem benutzerfreundlichen Plug-and-Play-Sensor, der sich innerhalb weniger Minuten nahtlos in digitale Netzwerke integrieren lässt.

Da der Sensor im Wesentlichen als präziser Temperatursensor arbeitet, könnte jede Wärmeableitung in der Nähe zu Fehlern führen. Um diese Problematik zu lösen, entwickelten wir eine besonders stromsparende Schnittstelle, die die erforderliche Genauigkeit für die gesamte Produktpalette unserer Kunden, einschließlich der Spitzenmessgeräte, gewährleistet.

In Zusammenarbeit mit unserem Kunden haben wir ein leistungsfähiges Backend-Radarmodul entwickelt. Dieses Modul steuert das Radar-Frontend-Modul, das die analogen Tracking-Signale erzeugt und empfängt. Das Radar-Backend-Modul, das vom Xilinx Zynq Z-7020 betrieben wird, umfasst die Signalkonditionierung, Datenerfassung und Datenverarbeitung für analoge Radar-Tracking-Signale.

Die digitale Signalverarbeitung auf der Zynq FPGA-Fabric verbessert die Verarbeitungsmöglichkeiten, während das eCos RTOS auf einem Zynq ARM-Kern das präzise Timing der Radarverfolgungsaufgaben sicherstellt. Die erforderlichen Tracking-Algorithmen werden mittels modellbasierter Entwicklung unter Verwendung von MATLAB und Simulink entwickelt. Diese integrierte Lösung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Radarsignalverarbeitung und -verfolgungstechnologie dar.

OP-Verteilersysteme erfordern ein Höchstmaß an Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit, um dem Operationsteam einen schnellen Zugriff auf wichtige Funktionen zu ermöglichen. Um eine nahtlose Steuerung der Bedieneinheit zu ermöglichen, entwickelte unser Kunde ein intelligentes Bremssystem, für das wir die Elektronik und Software lieferten.

Die größte Herausforderung bestand darin, eine Software zu entwickeln, die sich nahtlos in ein komplexes System einfügt, wobei ein erheblicher Teil des mechanischen Designs noch nicht fertiggestellt war. Durch den Ansatz der modellgetriebenen Entwicklung (Model-Driven Development) konnte unser Team die Schnittstellen und das Verhalten des Systems effektiv modellieren und simulieren, was eine präzise, auf die Anforderungen des Kunden zugeschnittene Entwicklung ermöglichte.

Wir erreichten eine ideale Lösung, indem wir den Kunden aktiv in die Entwicklungsiterationen und Softwareoptimierungen einbezogen. Dieser kollaborative Ansatz stellte sicher, dass die chirurgischen Ausleger den höchsten Leistungs- und Benutzerfreundlichkeitsstandards entsprachen.