docElektronik, maj 2014
download 
Reklamacja Transkrypt
Elektronik, maj 2014
Elektronik www.elektronikaB2B.pl 5/2014 maj 10,00z (w tym 5%VAT) Wywiad miesiąca: Stefan Galiński i Ryszard Pietrasik z firmy Elmax – str. 22 ISSN -1248-4030 INDEKS 340 731 MAGAZYN ELEKTRONIKI PROFESJONALNEJ Szybko adowania zdecyduje oprzyszoci rynku samochodów elektrycznych Optoizolatory – konstrukcje parametry aplikacje Optoizolatory (transoptory) to elementy elektroniczne, które zapewniają sprzężenie optyczne między dwoma, galwanicznie odizolowanymi obwodami. Zbudowane są ze źródła światła oraz jego odbiornika umieszczonych we wspólnej obudowie. To pierwsze to zwykle dioda LED emitująca promieniowanie w zakresie podczerwieni. Odbiornikiem tego ostatniego mogą być natomiast różne komponenty elektroniczne. Patrz str. 83 W numerze: Minimalizacja dryfu czstotliwoci rezonatorów kwarcowych .......................80 Nakad 10600 egz. Intel wprowadza MXC – nowy standard przesyania d anych ............ 16 Czas ładowania pojazdu elektrycznego ma bardzo duży wpływ na jakość jego użytkowania. Wprawdzie można tak zorganizować sobie dzień, aby baterię w pojeździe uzupełniać na przykład w nocy albo będąc w pracy, niestety nie wszystkich to przekonuje. Ograniczenia związane z szybkością ładowana mogą zatem zaważyć na decyzji o zakupie samochodu, nawet przez tych najbardziej zdeterminowanych potencjalnych klientów, którzy są bardziej świadomi ekologicznie albo koniecznie chcą ograniczyć wydatki na benzynę. Według IHS liczba stacji szybkiego ładowania samochodów elektrycznych na całym świecie zwiększy się do 200 tys. sztuk w 2020 roku, w porównaniu do pra- wie 6 tys. sztuk, z których można korzystać teraz. W naszym artykule zastanawiamy się skąd Patrz str. 20 weźmie się ten wzrost. Chodzenie urzdze elektronicznych izarzdzanie ciepem Skuteczne chłodzenie elektroniki zawsze stanowiło problem i mimo wielu zmian technologicznych poprawiających sprawność i efektywność działania urządzeń przez cały czas istnieje konieczność odprowadzania nadmiaru ciepła. Z jednej strony elektronika jest coraz sprawniejsza, z drugiej strony urządzeń elektronicznych jest coraz więcej i elektronika pojawia się też w aplikacjach o coraz większej mocy. Elekt jest taki, że oba te trendy w dużej mierze wzajemnie się równoważą. Przykładem mogą być komputery przemysłowe, z których wentylatory znikają, bo są one chłodzone w sposób pasywny. Ale w szafach i skrzynkach instalacyj- nych jest coraz więcej komputerów sterowników, napędów i innych urządzeń, co wymusza Patrz str. 26 instalację chłodzenia zbiorczego. Trudna walka zelektromieciami – str. 15 Od redakcji Czy Open Source Hardware zmieni podejcie do projektowania elektroniki? Prenumerata? Naprawd. warto! 4 Maj 2014 Elektronik Termin Open Source większości z nas kojarzy się z oprogramowaniem i z pewnością nie jest żadną nowością w branży elektroniki, która od dawna obficie korzysta z dobrodziejstw Linuksa, setek pozycji oprogramowania narzędziowego i bibliotek dla mikrokontrolerów. Ale pojawienie się na rynku drukarek 3D oraz platform takich jak Arduino, BeagleBone, Parallela, czy RaspberryPi, zmusza do zastanowienia się, czy i w jaki sposób projekty te wpłyną na projektowanie elektroniki w przyszłości. Nietrudno dostrzec, że sytuacja się szybko zmienia. Najbardziej widać to w zakresie systemów embedded, a więc sterowników bazujących na mikrokontrolerach, które wraz z kolejną generacją układów, wyświetlaczy graficznych, szybkich interfejsów komunikacyjnych stawały się coraz bardziej niedostępne dla mniej zaawansowanych projektantów, nie mówiąc o hobbystach. Ogromny nakład pracy potrzebny do opracowania części sprzętowej oraz oprogramowania firmware w ich przypadku jest w stanie skutecznie stłumić w zarodku wiele pomysłów, dając szansę jedynie profesjonalistom, którzy mają wiedzę i doświadczenie i oczywiście sporo pieniędzy na taką inwestycję. Innymi słowy publicznie dostępne projekty sprzętowe zdejmują w tym obszarze elektroniki barierę niedostępności, otwierając projektowanie dla szerokich kręgów. Potwierdzenie rosnącego znaczenia widać w tym, że dzięki wymienionym platformom w krótkim czasie powstało mnóstwo interesujących układów elektronicznych, które wcześniej były za drogie i zbyt czasochłonne, aby ktoś się nimi serio mógł zająć, np. te związane z robotyką. Otwarte oprogramowanie i projekty sprzętowe, przyciągają do elektroniki wielu entuzjastów, którzy mogą dzięki nim nabrać doświadczenia w projektowaniu jeszcze długo przed podjęciem pracy zawodowej, a więc tak jak było dawniej, kiedy wielu młodych adeptów politechnik nie rozstawało się z lutownicą. Na szczęście otwarte projekty wspierane są przez poważny biznes, który nie widzi w nich zagrożenia dla swojego rozwoju. Tak samo jak Linux nie popsuł biznesu Microsoftowi, tak również RaspberryPi nie wpływa negatywnie na działalność producentów komputerów jednopłytkowych. Rynek elektroniki oraz oprogramowania to ogromne obszary aktywności, w których miejsca jest dość dla wszystkich. Jest to bardzo istotne, bo po opanowaniu systemów embedded otwarte platformy sprzętowe wchodzą w obszar aparatury pomiarowej. Przykładem może być tutaj Red Pitaya, reklamowana jako otwarty system pomiarowy i wiele innych podobnych ciekawych inicjatyw, jakie można znaleźć na portalu Kickstarter. Wielu krytyków zauważa, że powstające otwarte konstrukcje sprzętowe mają wiele wad: są niespójne i nie optymalne i brakuje im jakości, przez co skazane są na niszowe i amatorskie zastosowania i nigdy nie przebiją się do aplikacji komercyjnych. Niemniej patrząc wstecz widać, że taki czarny scenariusz niekoniecznie musi obowiązywać, bo tak samo dwie dekady temu mówiło się o Linuksie. Dostęp do kodów źródłowych, możliwość wspólnej pracy nad rozwojem przez całe grupy ma też wiele innych zalet, np. chroni przed szpiegostwem i wykradaniem danych poprzez tajne funkcje w fi rmware. Takich zalet jest też dużo, a wielka popularność platform wskazuje, że są one dostrzegane. Robert Magdziak Rewolucyjne rozwizanie pomiaru pola elektromagnetycznego (EM) zasilane laserem Pomiary modulowanego i staego pola elektromagnetycznego s szybsze, mniej skomplikowane i bardziej dokadne Nowa seria zasilanych laserem analizatorów pola elektrycznego produkcji AR posiada ekstremalnie wysok czsto próbkowania i moe precyzyjnie mierzy impulsy pola elektrycznego w zakresie mikrosekund. Nie znaczy to, e urzdzenia s tylko szybkie: to znaczy, e pomiary s duo bardziej dokadne w porównaniu z pomiarami wykonanymi innymi miernikami pola elektromagnetycznego. Seria analizatorów pola FA7000 bazuje na innowacyjnym podejciu gdzie wykorzystuje si izotropowe czujniki pola EM do pomiarów skadowych tego pola i przesyania ich amplitud cyfrowo za pomoc wiatowodu do procesora. Reprezentuj one cakowicie now drog do bardziej dokadnych pomiarów elektrycznego pola modulowanego i pola CW w konwencjonalnych i rewerberacyjnych komorach oraz pozwalaj uytkownikowi zobaczy ewolucj modulacji. Uzyskano dokadno i szybko jeszcze niedawno niemoliw do wyobraenia. Przedstawiciel AR w Polsce UEI Urzdzenia Elektroniczne Import tel. +48 22 313 17 35 [email protected], www.uei.com.pl Wicej informacji: www.ar-europe.ie W numerze Raport techniczno-rynkowy 26 20 Chodzenie urzdze elektronicznych izarzdzanie ciepem Szybko adowania zdecyduje oprzyszoci rynku samochodów elektrycznych Skuteczne chłodzenie elektroniki zawsze stanowiło problem i mimo wielu zmian technologicznych poprawiających sprawność i efektywność działania urządzeń przez cały czas istnieje konieczność odprowadzania nadmiaru ciepła. Z jednej strony elektronika jest coraz sprawniejsza, z drugiej strony urządzeń elektronicznych jest coraz więcej. Czas ładowania pojazdu elektrycznego ma bardzo duży wpływ na jakość jego użytkowania. Wprawdzie można tak zorganizować sobie dzień, aby baterię w pojeździe uzupełniać w nocy albo będąc w pracy, niestety nie wszystkich to przekonuje. Ograniczenia związane z szybkością ładowana mogą zaważyć na decyzji o zakupie samochodu. OD REDAKCJI: 4 Czy Open Source Hardware zmieni podejcie do projektowania elektroniki? GOSPODARKA 8 15 16 15 Trudna walka zelektromieciami Ilość elektrośmieci, takich jak np. lodówki, telewizory, telefony komórkowe, komputery czy monitory, wzrośnie o 33% z 50 mln ton w 2012 roku do 65 mln ton w roku 2017. W produkcji elektrośmieci przodują Amerykanie i Chińczycy, którzy wytwarzają ich odpowiednio 9,4 i 7,3 mln ton rocznie. 17 18 20 Aktualnoci Trudna walka zelektromieciami Intel wprowadza MXC – nowy standard przesyania danych Nowy automatyczny magazyn wTME Wrankingu inwestorów niezmiennie przoduj Samsung iIntel Szybko adowania zdecyduje oprzyszoci rynku samochodów elektrycznych WYWIAD MIESICA 22 Elmax przebi si na rynku dziki synergii zapewniajcej nie tylko dobry jakociowo proces produkcyjny, ale take doradztwo, projektowanie iwsparcie technologiczne od strony projektu – rozmowa zStefanem Gali skim iRyszardem Pietrasikiem zfirmy Elmax RAPORT 26 16 DODAJ DO ULUBIONYCH 42 Intel wprowadza MXC – nowy standard przesyania danych Intel oraz m.in. Mellanox Technologies ogłosili, że dążą do ustanowienia nowego standardu dla komunikacyjnych sieci optycznych. Optyczne kable i złącza wykonane według standardu MXC wprowadzą na rynek firmy Corning, Conec, TE Connectivity oraz Molex. Kabel optyczny wykonany w standardzie MXC składa się z 64 włókien. 6 Maj 2014 Chodzenie urzdze elektronicznych izarzdzanie ciepem Elektronik Renesas Virtual Smart Analog Laboratory TECHNIKA 44 46 Nieizolowane konwertery DC-DC oduej sprawnoci firmy Mornsun Pomiary widma klasycznymi analizatorami przemiatajcymi ianalizatorami zcyfrow p.cz. – cz. 2 – Zasada dziaania, podobie stwa irónice, zagroenia, wskazówki pomiarowe 80 Minimalizacja dryfu czstotliwoci rezonatorów kwarcowych Dokładne odmierzanie czasu jest podstawą niezawodności działania urządzeń łączności zewnętrznej, wewnętrznej i przemysłowej, zarówno do synchronizacji jak i do podtrzymywania poprawności czasu w systemie. Rezonatory z monokryształów kwarcu są tanie i łatwe w stosowaniu. 48 50 52 54 56 58 61 65 69 72 76 78 80 83 Zcza do moduów owietlenia LED Lasery UV duej mocy wobróbce materiaów elektronicznych Sterowanie silnikiem 3-fazowym BLDC – wybór ukadu Symulacja zjawisk termicznych komponentach mocy Przegld komputerów moduowych wstandardzie EDM, cz 1 STM32Nucleo – nowa platforma ewaluacyjno-startowa dla uytkowników mikrokontrolerów STM32 Wyszukiwanie przyczyn wystpowania anomalii sygnaowych za pomoc zaawansowanych funkcji oscyloskopu Zastosowanie podgrzanego azotu w procesie lutowania na fali Jonizatory firmy Panasonic wprodukcji iserwisie elektroniki Materiay nanokrystaliczne – wietne parametry przy niewielkiej objtoci elementów SD9160 – system audio wpojedynczym chipie Kalibracja ekranu rezystywnego zuyciem trzech punktów kalibracyjnych Minimalizacja dryfu czstotliwoci rezonatorów kwarcowych Optoizolatory – konstrukcje, parametry, aplikacje NOWE PODZESPOY 86 Podzespoy czynne, 90 – Aparatura pomiarowa 96 – Ukady cyfrowe, 98 – Mikrokontrolery 99 – Komunikacja, 102 – Sprzt inarzdzia 104 – Podzespoy pasywne 105 – Elementy elektromechaniczne 107 – Moduy ikomputery, 109 – Ukady zasilania 116 – Optoelektronika 118 – Przetworniki isensory Aktualnoci Automaticon 2014 – czas na podsumowanie Odbywajce si pod koniec marca targi Automaticon niczym specjalnym nie zaskakiway iz pewnoci mona je zaliczy do typowych imprez, do których specjalici branowi przyzwyczaili si przez ostatnie lata. Innymi sowy, jubileuszowa 20. edycja nie przyniosa adnych zmian, które mona by dostrzec na pierwszy rzut oka. Nawet pogoda bya taka, jak zwykle mamy wczesn wiosn; po ubiegorocznych ekscesach ze niegiem imrozem zpewnoci wiele osób docenio to, e nie trzeba byo brn przez zaspy. odobnie jak w latach ubiegłych najwięcej zmian po stronie ekspozycji można było zaobserwować w ostatniej „nowej” hali, gdzie rotacja firm jest tradycyjnie największa. W pozostałych dwóch budynkach w wielu miejscach ekspozycje i wystawcy nie zmieniają się od lat, zupełnie jakby czas stanął tam w miejscu. Niemniej ten stan zawieszenia jest tylko pozorny, bo frekwencja w halach 1 i 3 cały czas jest wyraźnie lepsza niż w hali 4, stąd wiele firm „z peryferii” dąży do tego, aby być w „starej części” Expo i jeśli pojawi się na to szansa, to bez wahania się przenoszą i zostają na dłużej. Tyle że okazji takich nie ma wiele. P dzi, uznając, że wyczerpała możliwości promocji w tym miejscu. Z reguły im bardziej ogólny sprzedawca, tym szybciej znika, bo skupia się na promocji własnej marki, a nie na prezentacji konkretnych rozwiązań przemysłowych. Przykładem mogą być Farnell RS i Micros, których w tym roku nie było. W branży widać też coraz większe zainteresowanie seminariami, konferencjami i warsztatami. Dostawcy inwestują w takie formy promocji coraz liczniej, co musi zostawiać jakiś ślad na drogich imprezach targowych. Patrząc na strukturę tegorocznej wystawy, można było dostrzec, że w tym roku fi rm elektronicznych było wyraźnie mniej. Nie zawiedli tylko dostawcy urządzeń do produkcji elektroniki, którzy wykorzystują Automaticon jako okazję do prezentacji „na żywo” nowych maszyn. Podobnie było z producentami i dystrybutorami aparatury pomiarowej, wytwórcami obudów, którzy stawili się w komplecie. Reszta, czyli na przykład dystrybutorzy komponentów elektronicznych i automatyki, pojawia się w Expo zwykle kilka razy, a potem odcho- 12 Maj 2014 Elektronik Aktualnoci Zbliaj si targi Expopower iGreenpower Jeśli chodzi o powierzchnię wystawienniczą, to był prawie komplet, bo w hali 4 pozostało około 100 m 2 wolnego miejsca, które po prostu stało puste (patrz wyżej). Szkoda, że organizatorzy nie wykorzystali tej przestrzeni do stworzenia czegoś w rodzaju forum prezentacji nowych technologii, stałego konkursu lub po prostu wydzielonego miejsca na dyskusję przy kawie i na wygodnych fotelach, jak dzieje się to na innych targach. Zdecydowanie można dojść do wniosku, że zarząd Automaticonu nigdzie więcej poza swoją imprezą nie bywa, a jeśli nawet są jakieś wyjątki, to znaczy, że bywa i nawet patrzy, ale nie widzi. Po stronie gości frekwencja była minimalnie mniejsza niż zwykle, tak oczywiście na oko, bo wiadomo, że rejestracja gości to temat tabu na Automaticonie. Niemniej nikt z wystawców nie narzekał, co sugeruje, że po prostu przyjechało mniej przypadkowych osób i młodzieży, która w zorganizowanych grupach o wielkości klasy szkolnej przeczesuje stoiska w poszukiwaniu krówek i długopisów. Zapewne z uwagi na gorsze czasy wyjazdy z firm na Automaticon ograniczane były do niezbędnego minimum, stąd pełne korytarze widać było w tym roku tylko w środku dnia. Reasumując – tegoroczne targi niczym nie zaskakiwały. Jak zwykle można było spotkać wielu znajomych z branży i spokojnie porozmawiać, ale bezsprzecznie od zeszłego roku widać w tej wystawie początki stagnacji, którą zapewne organizatorzy będą określać terminem dojrzałość. Dla tych, którzy nie byli na Automaticonie lub padli ofiarą cięć w delegacjach, przedstawiamy kilka zdjęć dokumentujących to wydarzenie. Robert Magdziak W dniach 13–15 maja w Poznaniu na terenie MTP odbędą się kolejne targi branży energetycznej Expopower prezentujące technologie i produkty związane z wytwarzaniem, przesyłaniem i dystrybucją energii elektrycznej i cieplnej, maszynami i urządzeniami elektrycznymi w sterowaniu i kontroli. W sąsiednich pawilonach równolegle organizowane są targi zielonej energii Greenpower. Impreza ta skupia się na produktowych i technologicznych rozwiązaniach dla sektorów m.in.: energii słonecznej, wiatrowej, biomasy i biopaliw, a ponadto technologiach i systemach dotyczących poprawy efektywności energetycznej. Targom towarzyszą liczne tematyczne konferencje, np. „Energooszczędność w oświetleniu” lub „LEDyfi kacja miast i wsi. Oświetlenie drogowe”. Wadze Mazowsza inwestuj wgrafen Ponad 36 mln zł dofi nansowania ze środków unijnych zostanie przeznaczonych na zakup nowych urządzeń do badań związanych z grafenem dla Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych. Pieniądze będą pochodzić z Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego i zostaną wydane na aparaturę do badania grafenu. Dyrektor Instytutu dr Zygmunt Łuczyński powiedział, że zakupione specjalistyczne urządzenia będą uruchomione w istniejących zmodernizowanych laboratoriach Instytutu. „Zostanie kupiona aparatura niezbędna do prowadzenia prac badawczych. Między innymi urządzenia do pomiarów metodą spektroskopii jonów wtórnych”, wyjaśnił dyrektor (na zdjęciu po prawej). W przyszłości, w ramach kolejnych inwestycji w Instytucie, będzie wybudowany nowy budynek laboratoryjny, w którym zostanie ulokowana główna część Centrum grafenu i innowacyjnych nanotechnologii z nowoczesnymi laboratoriami, pracowniami specjalistycznymi, salami konferencyjnymi. Powstałe laboratoria z pracowniami wyposażone zostaną w infrastrukturę technologiczną i badawczą. Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych jest jedynym w Polsce uczestnikiem grafenowego projektu flagowego. Jest to inicjatywa badawcza, w ramach której powstało konsorcjum naukowo-przemysłowe, którego celem będzie opracowanie przełomowych rozwiązań technologicznych. Elektronik Maj 2014 13 Gospodarka Intel wprowadza MXC – nowy standard przesyania danych odczas Konferencji na temat Komunikacji Optycznej (OFC), jaka odbyła się w marcu w Kalifornii, Intel oraz m.in. Mellanox Technologies ogłosili, że dążą do ustanowienia nowego standardu dla komunikacyjnych sieci optycznych. Firmy te chcą usprawnić przepływ ogromnych ilości informacji przez internetowe centra danych (IDC) oraz sieci operatorów. Zgodnie z wydanym przez Intela w trakcie konferencji oświadczeniem, optyczne kable i złącza wykonane według standardu MXC wprowadzą na rynek firmy Corning, Conec, TE Connectivity oraz Molex. Kabel optyczny wykonany w standardzie MXC składa się z 64 włókien, po 32 do przesyłania i odbioru danych, o przepustowości 25 Gbit/s każde, a więc o łącznej zawrotnej przepustowości do 800 Gbit/s w jedną stronę. Kabel może mieć długość do 300 m, jest cieńszy i bardziej wytrzyma- P Rys. 1. Wzrost sprzeday urzdze do sieci optycznych wUSA wposzczególnych kwartaach, ródo: Infonetics Research 16 Maj 2014 Elektronik ły w porównaniu z kablami miedzianymi powszechnie stosowanymi obecnie w centrach danych. Intel zamierza wykorzystywać MXC w produktach opartych na własnej technologii fotoniki krzemowej (silicon photonics) wewnątrz serwerów rackowych i switchy w centrach danych. Obecnie Corning wykonuje produkcję próbną zespołów kabli MXC, przygotowując się do rozpoczęcia produkcji seryjnej w jesieni. Corning i inne firmy będą się zaopatrywać w podzespoły do komunikacji wykonane w tym standardzie wraz z programem certyfi kacji u Coneca, jednego z głównych dostawców technologii MXC. Wsparcie dla MCX zapowiedział odpowiedzialny za centra danych manager Microsoft u, a także przedstawiciele firm Altera, Hisense czy Huawei. Technologię kabli MXC i fotoniki krzemowej Intel zademonstrował już we wrześniu ubiegłego roku. Zgodnie z założeniami MXC to technologia komunikacji optycznej, w oparciu o którą budowane będą centra danych w niedalekiej przyszłości. Poza zwiększoną prędkością transmisji, pozwoli ona obniżyć koszt funkcjonowania sieci komputerowych, a 300-metrowa długość kabli umożliwi łączenie ze sobą serwerów w nawet największych centrach danych. Intel i firmy związane z tymi rozwiązaniami mają nadzieję, że centra danych wkrótce zaczną powszechnie przechodzić na nową technologię kabli optycznych. Podobne rozwiązania, choć w innej wersji, przedstawił Mellanox Tech- nologies, dostawca technologii sieciowej. Zawarł on ze start-upem Ranovus umowę z udziałem wielu producentów na wytwarzanie 100-gigabitowych połączeń WDM o długości do 2 km. Przy multipleksowaniu z podziałem długości fali (WDM) stosowane mogą być lasery 1550 nm. Tak jak w standardzie MXC, również kabel Mellanoksa składa się z włókien o przepustowości 25 Gbit/s bazujących na pojedynczej parze włókien jednomodowych. W kablu Mellanoksa znajdują się jednak tylko z cztery takie światłowody, co umożliwia transmisję z prędkością 100 Gbit/s. Rozwiązanie to można rozszerzać do 400 Gbit/s i więcej. Według przedstawicieli fi rm nowa technologia pozwoli na 4- do 7-krotną redukcję kosztów w centrach danych w porównaniu ze światłowodami wykonanymi z tradycyjnych włókien wielomodowych. Jeszcze inne podejście do usprawnienia sieci optycznych zaproponowała firma Vello Systems ogłaszając w marcu projekt Open Source Optical (OSO) Forum. Skupiona wokół projektu grupa wspiera otwarte oprogramowanie standardu OpenFlow 1.4 sieci konfigurowanych programowo (SDN). Na razie wśród członków OSO znalazły się fi rmy Accelink, Coadna, CrossFiber, On-Net, PacketLight and Pacnet. (MT) Aktualnoci Nowy automatyczny magazyn w TME irma TME zakończyła kolejny etap rozbudowy systemu logistycznego obsługującego wysyłkę towaru. Nowa wybudowana w ostatnich miesiącach układnica pozwoli na istotne poszerzenie asortymentu oferowanych komponentów ponad obecne 120 tys. pozycji i znaczne zwiększenie możliwości wysyłkowych. Aktualnie firma wysyła średnio około 2500 paczek dziennie, ale szybki wzrost sprzedaży i liczne sukcesy na rynkach zagranicznych wymuszają inwestycje w rozbudowę infrastruktury. Pod nazwą „układnica” kryje się zautomatyzowany system magazynowy, składający się z wysokiego na 22 metry regału, wewnątrz którego porusza się winda wraz z ramieniem pozwalającym na automatyczne pobieranie lub odkładanie na regał kontenerków z produktami. Pobrane pojemniki maszyna kładzie lub zabiera z przenośnika rolkowego, a jej działanie jest całkowicie automatycznie i nadzorowane przez system komputerowy zarządzający pracą magazynu, bazujący na systemie SAP w oparciu o MS SQL. Po obu stronach windy w każdej sekcji znajdują się dwa kontenerki, a całkowita pojemność regału to blisko 23 tysiące takich pojemników. Konstrukcja mechaniczna magazynu bazującego na układnicy jest smukła, wysoka aż do sufitu w hali oraz wąska (jej szerokość brutto determinują 4 pojemniki). Pozwala to na elastyczne rozbudowanie potencjału magazynowego przez dostawianie kolejnych regałów. Wybudowana przez TME hala może pomieścić jeszcze 5 takich jednostek, czyli w sumie może być ich aż 6. Jak wyjaśnił prezes TME Zbigniew Kuczyński, nowa układnica jest potrzebna fi rmie do długofalowego rozwoju. Firma ma na stanie coraz więcej produktów, w tym nie tylko niewielkie podzespoły elektroniczne, ale także sporo urządzeń, materiałów i komponentów o stosunkowo dużych gabarytach. Ich składowanie na półkach głównego magazynu, z którego kompletowany jest na bieżąco towar do przygotowywanych wysyłek, jest bezzasadne, ponieważ niewielka ilość towaru zajmuje wiele miejsca i tym samym staje się kłopo- F tliwa w manipulacji. Aby zatem móc bez ograniczeń poszerzać asortyment przy zapewnieniu dużej szybkości logistycznej, firma TME wybudowała dwa dodatkowe magazyny obsługiwane w sposób automatyczny. Pierwszy z nich posługuje się paletami, drugi standardowymi pojemnikami (kontenerami) o pojemności około 20 litrów. Do nich system komputerowy zarządzający logistyką towarów w fi rmie odkłada duży gabarytowo towar (regał paletowy) lub taki, który jest rzadko potrzebny (regał kontenerkowy), dzięki czemu główny magazyn operacyjny staje się coraz bardziej wydajny i zawiera tylko często zamawiane produkty. Sprawna logistyka działu wysyłkowego staje się dla TME coraz ważniejsza, bo obecnie firma wysyła dziennie średnio 2500 paczek zawierających razem około 14 tysięcy pozycji magazynowych. Możliwości wysyłkowe głównego magazynu oceniane są na 3000 paczek dziennie, zatem bez inwestycji i rozbudowy trudno byłoby zapewnić dalszy wzrost. A sprzedaż firmy szybko rośnie – w pierwszym kwartale 2014 roku wzrost sprzedaży sięgnął 30% w porównaniu do analogicznego okresu rok wcześniej. Z kolei sprzedaż poza Polskę w końcu 2013 roku przekroczyła 50%, co oznacza, że TME notuje wiele sukcesów w ekspansji zagranicznej. Z tych powodów firma planuje dalsze inwestycje, m.in. w system magazynowy typu shuttle, bazujący na wózkach jezdnych poruszających się wewnątrz wielopoziomowych regałów. Rozwiązanie takie zapewnia dużą szybkość, bo zamiast pojedynczej windy z manipulatorem towar przenosi wiele wózków transportowych. Co więcej, każdy z tych systemów magazynowych (paletowy, pojemnikowy i wózkowy) pozwala na łatwą rozbudowę, można zmieniać konfigurację wind na pojemniki i wózki itd. Celem zmian jest zapewnienie możliwości sprawnego wysyłania 48 tysięcy pozycji magazynowych codziennie, czyli około 7500 paczek. W przyszłym roku potencjał TME zwiększy się także o dodatkowy budynek biurowy o powierzchni użytkowej 4000 m 2 na potrzeby działu sprzedaży i administracji. Robert Magdziak Fot. 1. Ukadnica pojemnikowa od wewntrz. Na rodku wida konstrukcj non windy, za któr po prawej ilewej stronie stoj szare pojemniki, po cztery na kadym poziomie, razem 23 tysice Fot. 2. Ukadnica pojemnikowa widoczna od zewntrz. Na pierwszym planie trwajca uroczysto jej otwarcia wdniu 11 kwietnia 2014 roku Fot. 3. Ukadnica paletowa, wtym przypadku winda zpobierakiem, przesuwa si na zewntrz regau opojemnoci 2300 palet Fot. 4. Moment uroczystego otwarcia – wstg przecinaj Zbigniew iAdam Kuczy scy (na zdjciu zprawej) Elektronik Maj 2014 17 Gospodarka W rankingu inwestorów niezmiennie przoduj Samsung iIntel Dostawcy ukadów pamici ikontraktowi producenci póprzewodników wnajwikszym stopniu podnios wydatki na rozwój technologii ibazy produkcyjnej ukadów w2014r., poinformowaa firma badania rynku IC Insights. Wedug jej prognoz czne nakady inwestycyjne firm zbrany wynios wroku biecym 62mld dol., o8% wicej wskali roku. ydatki na zaplecze produkcyjne najbardziej zwiększą SanDisk i Micron, jednak czołowe miejsca w rankingu zajmą Samsung i Intel. W tym roku obaj liderzy rynku półprzewodników przeznaczą na inwestycje nakłady rzędu 11 mld dol. każdy. Na trzecim miejscu uplasuje się TSMC, który wyda nieco mniej niż 10 mld dol. Tych trzech dostawców łącznie odpowiadać będzie za 52% całkowitych nakładów inwestycyjnych na rynku półprzewodników. Uznaje się, że stabilny rozwój technologii wytwarzania zapewniają inwestycje rzędu co najmniej miliarda dolarów rocznie i środki tej wielkości zapewnią prawie wszyscy dostawcy klasyfi kowani w pierwszej dziesiątce rankingu. Są wśród nich główni producenci układów pamięci. Do 3 mld dol., a więc o 58%, planuje zwiększenie tegorocznych inwestycji Micron. SanDisk, który przez dwa ostatnie lata hamował inwestowanie, obecnie chce wydać aż o 86% więcej niż rok temu. Firma zamierza we wspólnym projekcie z Toshibą rozwinąć produkcję zaawansowanych pamięci NAND Flash 3D. Z dostawców typu pure play w wydatkach na zaplecze produkcyjne i rozwój technologiczny GlobalFoundries próbuje ścigać TSMC. Firma z kapitałem arabskim chce zwiększyć tegoroczne wydatki o miliard dolarów. Z drugiej W 18 Maj 2014 Elektronik strony do fi rm inwestujących rokrocz- przeznaczane jest na modernizację istnie miliard dol. stara się dołączyć SMIC niejących zakładów, podczas gdy podi w tym celu ostatnio także wymiernie noszenie mocy produkcyjnych następuzwiększa nakłady kapitałowe – o 30% je w tempie wolniejszym, co często odw 2013 r. i o 35% obecnie. zwierciedla nie najlepszą koniunkturę Jednak ścisła czołówka to zdecydo- makroekonomiczną na świecie. wanie Samsung i Intel. Według prognoTak było w 2013 r., kiedy to nikły zy obejmującej lata 2012–2014 Samsung wzrost produktywności odzwierciedlał wyda ponad 35 mld dol., z czego 60% na ogólnie kryzysowe nastroje gospodarrozwój technologii i zaplecza produkcji cze. Z danych SEMI jednak wynika, że układów pamięci. Wydatki Intela w tym w latach 2014–2015 zdolność produkcyjokresie mają przekroczyć 32,5 mld dol. na w skali globalnej będzie rosnąć, choDzięki takiej skali inwestowanych środ- ciaż według prognoz wzrost tej zdolnoków obie fi rmy będą w stanie sfi nan- ści w latach 2010–2014 wyniesie dla casować budowę i wyposażenie kilku za- łego okresu pięcioletniego zaledwie 17%. awansowanych fabryk krzemu operują- Po kryzysie w 2009 r. najwięcej środków cych na płytkach o wymiarze 300 mm. przeznaczanych na zakup wyposażeDostawcy spoza pierwszej dziesiąt- nia fabrycznego firmy kierowały przede ki klasyfi kowani łącznie mają zwięk- wszystkich na projekty nowych fabryk szyć wydatki o 3%, tj. według danych oraz także rozbudowę istniejących. (MT) IC Insights, w wolniejszym temTabela 1. Prognoza wydatków kapitaowych planowanych pie niż 10 największych inwestoprzez dostawców póprzewodników w 2014 r. rów. Jednym z powodów jest fakt, Pozycja Firma Wydatki w 2014 r. Zmiana że większość z tych drobniejszych 1 Samsung 11 500 –1% fi rm w produkcji układów scalo2 Intel 11 000 4% nych wdraża obecnie model fab-li3 TSMC 9 750 0% te lub fabless. 4 GlobalFoundries 5 500 22% 5 SK hynix 3 700 18% Z drugiej strony, według organi6 Micron 3 050 58% zacji branżowej SEMI, na przestrze7 Toshiba 1 950 20% ni ostatnich lat zmieniły się tren8 SanDisk 1 600 86% dy w zakresie wydatków kapitało9 UMC 1 200 9% wych. Przed rokiem 2009 wydat10 SMIC 880 35% ki na sprzęt fabryczny szły w pa10 pierwszych rm 50 130 10% Inne 12 100 3% rze ze zwiększaniem zdolności proOgóem 62 230 8% dukcyjnej. Obecnie więcej środków Gospodarka Szybko adowania zdecyduje oprzyszoci rynku samochodów elektrycznych edług analityków z agencji IHS liczba stacji szybkiego ładowania samochodów elektrycznych na całym świecie zwiększy się do 200 tys. sztuk w 2020 roku, w porównaniu z prawie 6 tys. sztuk, z których można było korzystać w minionym roku. Tylko w 2014 jej przyrost będzie ponad dwukrotny, do 15 tys. sztuk. Popularność stacji tego typu wynika stąd, że czas ładowania pojazdu elektrycznego ma bardzo duży wpływ na jakość jego użytkowania. Wprawdzie można tak zorganizować sobie dzień, aby baterię w pojeździe uzupełniać na przykład w nocy albo będąc w pracy, niestety nie wszystkich to przekonuje. Ograniczenia związane z szybkością ładowana mogą zatem zaważyć na decyzji o zakupie samochodu, nawet przez tych najbardziej zdeterminowanych potencjalnych klientów, którzy są bardziej świadomi ekologicznie albo koniecznie chcą ograniczyć wydatki na benzynę. Dlatego od lat trwają prace nad przyspieszeniem ładowania samochodów elektrycznych, tak aby było to zadanie czasowo porównywalne z tankowaniem pojazdów spalinowych. W tym celu opracowywane są różne technologie. W Japoski patent na szybko Przykładem jest CHAdeMO. Nazwa tej metody to skrót od CHArge de MOve, czyli charge for moving. Umożliwia ona naładowanie baterii w samochodzie w czasie około 30 minut, czyli o ponad 80% szybciej niż standardowo. Na przykład naładowanie baterii o pojemności ok. 20 kWh przy użyciu „zwykłej” ładowarki o mocy kilku kW może trwać bowiem nawet powyżej kilku godzin. 20 Maj 2014 Elektronik Technologia CHAdeMO jest od 2009 roku rozwijana głównie w Azji, a szczególnie w Japonii – w zasadzie opracowano ją z myślą o popularyzacji pojazdów elektrycznych właśnie w tym kraju. Wśród firm, które wspierają ten standard ładowarek, są producenci samochodów, m.in. Toyota, Nissan i Mitsubishi, i przedstawiciele przemysłu, nie tylko motoryzacyjnego, na przykład Fuji Heavy Industries. Przykłady pojazdów, które są kompatybilne z tą technologią, to: Nissan Leaf, Mitsubishi i-MiEv oraz Hondo Fit EV. Uniwersalna alternatywa Obecnie na świecie użytkowanych jest prawie 2,5 tys. szybkich stacji ładowania w tym standardzie, z których korzysta kilkadziesiąt tysięcy samochodów elektrycznych. Dzięki temu technologia CHAdeMO ma prawie 80% udział w rynku pojazdów tego typu. W samej tylko Europie na początku tego roku zainstalowano tysięczną publiczną stację ładowania tego typu. Konkurencją dla CHAdeMO jest CCS (combined charging system). Zaletą tej technologii jest uniwersalność, bowiem w samochodach kompatybilnych z tym standardem jedno gniazdko może być używane do ładowania różnymi metodami. Dostępne opcje to ładowanie prądem zmiennym ze źródła jednofazowego, szybkie ładowanie prądem zmiennym ze źródła trójfazowego, na przykład w domu i na publicznej stacji, ładowanie ze źródła prądu stałego w domu lub na publicznej szybkiej stacji ładowania DC. Sposób Tesli Metoda CCS została zestandaryzowana już ponad 3 lata temu. Została ona zaakceptowana przez czołowych producen- tów samochodów elektrycznych, m.in. firmy Audi, BMW, Daimler, Chrysler, Ford, Porsche i Volkswagen, a niektórzy z nich, na przykład BMW, pracują nad egzemplarzami pojazdów, które będzie można również szybko ładować przez CSS. Równocześnie niektórzy dostawcy samochodów elektrycznych opracowują własne standardy ich ładowania. Przykładem jest amerykańska firma Tesla Motors, która rozwija w USA własną sieć stacji szybkiego ładowania. Jej ładowarki dostarczają większą moc niż te w technologii CHAdeMO oraz CSS. Odróżnia je również złącze, dostosowane do samochodów tego producenta. Ciekawostką jest też to, że korzystanie ze stacji Tesli jest dla właścicieli pojazdów tej marki bezpłatne. W przyszłości planowane jest ponadto ich zasilanie z wykorzystaniem ogniw fotowoltaicznych. CHAdeMO czy CSS? Dzięki takiemu podejściu do kwestii uproszczenia zadania ładowania, w połączeniu z dodatkowymi bonusami, Tesla przywiązuje do siebie klientów, co daje jej sporą przewagę na tle konkurencji. Wraz z rozwojem rynku samochodów elektrycznych taka strategia zaprocentuje w przyszłości, co może skłonić innych producentów takich pojazdów do inwestycji w taki model biznesowy. Trudno na razie przewidzieć, która z technologii przedstawionych w artykule będzie dominująca. Z pewnością metoda CHAdeMO będzie stale zyskiwać na popularności w Azji, zwłaszcza w Japonii. W Europie natomiast wciąż przybywa stacji CCS, głównie dlatego, że technologia ta zapewnia również wsparcie dla wolniejszego ładowania. Monika Jaworowska Wywiad Elmax przebi si na rynku dziki synergii zapewniajcej nie tylko dobry jakociowo proces produkcyjny, ale take doradztwo, projektowanie iwsparcie technologiczne odstrony projektu – rozmowa ze Stefanem Gali skim i Ryszardem Pietrasikiem z rmy Elmax ] Jak doszło do tego, że zajęliście się Panowie produkcją obwodów drukowanych? Tematyka związana z wytwarzaniem obwodów drukowanych towarzyszy nam przez całe nasze życie zawodowe od około 30 lat. Firma Elmax powstała w połowie lat 80. ubiegłego wieku. Był to czas, kiedy krajowa elektronika rozwijała się szybko, zwłaszcza ta profesjonalna. W tym okresie produkcja płytek była strategiczną częścią zaplecza infrastrukturalnego państwowych zakładów produkcyjnych i w zasadzie jedynym miejscem, gdzie można było się nauczyć technologii produkcji, były te zakłady. Przed rozpoczęciem działalności w ramach fi rmy Elmax przez 9 lat projektowałem płytki drukowane i widziałem, jak na rynku pojawiały się fi rmy polonijne i jak wielkie miały potrzeby w tym zakresie. Jednocześnie istniejące zakłady produkcyjne zajmujące się obwodami drukowanymi były w większości dla nich zamknięte, bo pracowały wyłącznie na potrzeby produkcji własnej i nie realizowały zleceń zewnętrznych. Stworzyło to sprzyjające warunki do powstawania i rozwijania niewiel- 22 Maj 2014 Elektronik kich prywatnych przedsiębiorstw takich jak nasze. Wraz ze wspólnikiem, specjalistą od mechaniki precyzyjnej, znającym się na budowie maszyn i urządzeń oraz technologii, połączyliśmy siły i wiedzę w ramach fi rmy Elmax. Płytki wtedy były na rynku pewnego rodzaju niszą dla fi rm prywatnych i jednocześnie ich produkcja była na tyle złożona, że dawały możliwość zaangażowania intelektualnego, nieporównywalnie większego w porównaniu z wytwarzaniem wielu prostych produktów, czym się zajmowały zwykle małe spółki. Podzieliliśmy się pracą w taki sposób, że jeden z nas zajmował się projektowaniem płytek i urządzeń elektronicznych oraz obsługą technologiczną produkcji, a drugi organizacją produkcji i parkiem maszynowym. W tamtych czasach na rynku nie było dostępnych urządzeń do produkcji lub jeśli były, to w cenach całkowicie oderwanych od naszych możliwości fi nansowych, stąd cały sprzęt trzeba było opracować i zbudować samodzielnie. Zwykła cynowarka kosztowała tyle co nowy samochód, dlatego park maszynowy Elmaksu został wykonany rzemieślniczo na podstawie naszych pro- jektów. Wanny, naświetlarki, maszyny do nakładania polimeru powstawały od zera, jako własne. ] W jaki sposób fi rma się rozwijała przez te 25 lat? Elmax przebił się na rynku dzięki synergii pozwalającej zaoferować klientom nie tylko dobry jakościowo proces produkcyjny, ale także doradztwo, projektowanie i wsparcie technologiczne od strony projektu. Naszym zleceniodawcom musieliśmy wtedy wiele pomagać, wskazywać dobre rozwiązania, narzędzia i technologie. Stawialiśmy też na pracę z najlepszymi dostępnymi materiałami, co zapewniało nam dobrą jakość i jednocześnie pozwoliło być solidnym partnerem w biznesie. Z czasem zaczęliśmy kupować pojawiające się czasem okazyjnie na rynku urządzenia używane. Najczęściej od firm niemieckich, które przy okazji zmian pozbywały się starszych maszyn. Dla nas i dla wielu podobnych producentów płytek były to jedyne okazje, aby kupić coś gotowego, bo przez wiele pierwszych lat sprzęt nowy był po prostu poza zasięgiem. Przez tych wiele lat fi rma rozwijała się ewolucyjnie i budowała stabilne Raport Chodzenie urzdze elektronicznych izarzdzanie ciepem Raport techniczno-rynkowy d wielu lat w polskiej elektronice mówi się o wysokiej jakości produktów. Liczne fi rmy wskazują, że zagadnienie to jest dla nich najważniejszym kierunkiem rozwoju oferty i funkcjonalności urządzeń. Z tego powodu zainteresowanie materiałami i podzespołami do chłodzenia staje się w pewnym sensie pochodną procesu dochodzenia do jakości, bo trudno o bardziej czytelne związki pomiędzy niezawodnością elektroniki a temperaturą pracy komponentów. Zasilacze i napędy, sprzęt działający w szerokim zakresie tempe- O 26 Maj 2014 Elektronik ratur, systemy oświetleniowe bazujące na diodach LED oraz wydajne systemy komputerowe to tylko kilka przykładów, gdzie nowoczesne produkty chłodzące pokazują dzisiaj swoją przydatność, ale w rzeczywistości takich obszarów aplikacyjnych jest znacznie więcej. Tak samo, jak elektronika wdziera się do coraz to nowych obszarów techniki, popularyzują się systemy chłodzące, cały czas będąc aktualnym tematem. Z tego powodu po ponad trzech latach przerwy powracamy w ramach raportu „Elektronika” do tematyki zarządzania ciepłem, starając się uchwycić zmia- ny, które zaszły w tym okresie zarówno od strony technicznej, jak i biznesowej. Innowacje wradiatorach Rynek produktów do chłodzenia elektroniki pozornie wydaje się mało zmienny, a może nawet trochę konserwatywny. Niestety widać to w tym, że lata mijają, a w handlu wciąż mamy tradycyjne aluminiowe profi le radiatorowe, jakie widać było jeszcze w sprzęcie elektronicznym w poprzedniej epoce gospodarczej, a wentylatory ciągle przeciętnej osobie kojarzą się z domowym komputerem. Te dwa obszary z pewnością zasłaniają nie- Raport Dla konstruktorów skuteczne chodzenie elektroniki zawsze stanowio problem i mimo wielu zmian technologicznych poprawiajcych sprawno i efektywno dziaania urzdze przez cay czas istnieje konieczno odprowadzania nadmiaru ciepa. Zjednej strony elektronika jest coraz sprawniejsza, co powoduje, e zapotrzebowanie na chodzenie, jest silnie ograniczane przez rozwój technologii, zdrugiej strony urzdze elektronicznych jest coraz wicej i elektronika pojawia si te w aplikacjach ocoraz wikszej mocy. Elekt jest taki, e oba te trendy w duej mierze wzajemnie si równowa. Przykadem mog by komputery przemysowe, zktórych wentylatory znikaj, bo s one chodzone wsposób pasywny. Ale wszafach iskrzynkach instalacyjnych jest coraz wicej komputerów sterowników, napdów iinnych urzdze , co wymusza instalacj chodzenia zbiorczego. Zamiast kilku mniejszych wentylatorów pojawia si wic jeden duy lub czasem nawet zoone urzdzenie klimatyzacyjne. co obraz całego rynku, który z pewnością jest znacznie bardziej różnorodny. Wystarczy przejrzeć oferty dostawców produktów z importu, aby zobaczyć, jak szeroki jest asortyment – samych profili do montażu w chassis można doliczyć się ponad stu, do tego dochodzą wersje z kołkami do montażu na płytce drukowanej przeznaczone do chłodzenia podzespołów półprzewodnikowych, a także wersje o cienkich żeberkach przeznaczone do chłodzenia wymuszonego. Co więcej, większość producentów proponuje klientom dodatkowe usługi dopasowania radiatorów do wymagań apli- kacji. Obejmuje to wykonanie otworów, frezowanie, obróbkę mechaniczną, a nawet usługi CNC. Tym samym wiele radiatorów zalicza się do wyrobów konfigurowalnych, dostępnych na zamówienie. Niektórzy dostawcy podejmują się nawet pomiaru rezystancji cieplnej radiatora, co jest istotne, gdy zakres obróbki mechanicznej jest duży lub radiator po integracji z obudową pracuje w nietypowych warunkach otoczenia. Zainteresowanie typowymi profi lami radiatorowymi może wynikać z ich dobrej dostępności, niższych cen oraz tego, że w naszych realiach, przy specjalistycz- Spis treci Innowacje wradiatorach .....................26 Nowe rozwizania wwentylatorach idmuchawach .........................................28 Wentylatory przemysowe ..................30 Materiay termoprzewodzce ichemia................................................30 Klimatyzatory, ogniwa Peltiera ...........31 Owietlenie LED ..................................31 Rynek ijego wzrost .............................32 Rynek produktów chodzcych ..........33 Aktualna sytuacja brany wpiguce....33 Struktura rynku iklientów ...................33 Dostawcy materiaów ikomponentów do chodzenia ...........34 Tabelaryczny przegld ofert ...............35 Elektronik Maj 2014 27 Raport | Prezentacje Nowoczesne materiay termoprzewodzce welektronice Wspóczesne urzdzenia elektroniczne zwieraj wiele elementów póprzewodnikowych wydzielajcych due iloci ciepa, takie jak mikroprocesory, pamici, tranzystory idiody mocy itp. Skuteczne odprowadzenie znich ciepa jest niezwykle istotne zpunktu widzenia niezawodnoci iywotnoci caego urzdzenia. roces odprowadzania ciepła można podzielić na trzy główne fazy. Pierwsza to wymiana ciepła w obrębie obudowy elementu półprzewodnikowego, druga obejmuje proces wymiany energii cieplnej od obudowy elementu półprzewodnikowego do elementu rozpraszającego ciepło (radiator), a ostatnia wymianę ciepła od elementu rozpraszającego ciepło (radiatora) do otaczającego środowiska (ostateczny odbiornik). Odprowadzenie ciepła w fazach 1 do 2 odbywa się głównie na drodze przewodnictwa cieplnego, natomiast w ostatniej trzeciej fazie na drodze konwekcji i promieniowania. Pierwsza faza jest na ogół poza kontrolą projektanta odpowiedzialnego za procesy termiczne, ponieważ typ obudowy podzespołu określa wewnętrzny proces wymiany ciepła. W drugiej i trzeciej fazie celem projektanta jest zaprojektowanie skutecznego połączenia termicznego pomiędzy obudową elementu półprzewodnikowego a otaczającym środowiskiem. Osiągnięcie tego celu wymaga poznania fundamentalnych praw opisujących przepływ ciepła, jak również wiedzy o dostępnych materiałach P 36 Maj 2014 Elektronik złączowych i ich właściwościach fizycznych mających wpływ na proces wymiany ciepła. Poniżej przedstawione zostaną podstawowe właściwości materiałów termoprzewodzących. Waciwoci termiczne Podstawowymi właściwościami termicznymi są impedancja termiczna wyrażona w °C·cm2/W i przewodność termiczna (cieplna) wyrażona w W/m·K. Impedancja termiczna jest zmierzoną sumą wszystkich rezystancji termicznych na drodze przepływu ciepła od gorącej powierzchni poprzez materiał złącza do zimnej powierzchni. Na impedancję termiczną ma wpływ wiele czynników takich jak np. plastyczność czy sprężystość materiałów. Przewodność termiczna jest natomiast cechą materiałową, analogicznie jak w elektrotechnice rezystywność miedzi. Innymi słowy materiał o bardzo dobrej przewodności termicznej może w praktyce nie zapewnić najniższej impedancji termicznej. Analogicznie jak w elektrotechnice – instalacja elektryczna wykonana z miedzi o małej rezystywności jest na tyle skuteczna w praktycznym za- stosowaniu, o ile rezystancja złączy i połączeń jest również niska na całej drodze przepływu prądu. Waciwoci elektryczne Najważniejsze parametry elektryczne materiałów termoprzewodzących to napięcie przebicia, określające jaką różnicę napięć jest w stanie wytrzymać materiał w ściśle określonych warunkach pomiarowych. Parametr ten jest najczęściej mierzony według metody ASTM D149. Drugi parametr to rezystancja skrośna, która jest pomiarem rezystancji elektrycznej jednostki objętości materiału. Parametr ten jest najczęściej mierzony według metody ASTM D257. Waciwoci mechaniczne Właściwości mechaniczne materiałów termoprzewodzących mają istotny wpływ na parametry termiczne. Łatwość dopasowania się materiału termoprzewodzącego między dwie powierzchnie oraz stabilność takiego dopasowania w czasie okazuje się kluczowe z punktu widzenia skutecznego odprowadzenia ciepła. Materiały termoprzewodzące do wypełnienia szczelin powietrznych Raport | Prezentacje Nowe wentylatory iradiatory wofercie Firmy Piekarz Firma Piekarz proponuje klientom kompleksow iszerok ofert materiaów i komponentów do chodzenia elektroniki. Wikszo pozycji jest dostepna zmagazynu lokalnego, a wodprowadzaniu ciepa zelektroniki firma jest jednym znielicznych krajowych specjalistów. trosce o najwyższą jakość produktów Firma Piekarz zainwestowała w specjalizowane urządzenie do pomiaru własności cieplnych radiatorów i prowadzi badania sprzedawanych elementów a także usługi pomiarowe dla dowolnych radiatorów klienta lub też specyficznych systemów chłodzenia elektroniki. Jest to szczególnie istotne w sytuacji, gdy radiator trzeba poddać obróbce mechanicznej, która zawsze zmienia jego charakterystykę cieplną, wówczas gdy radiator nie pracuje w optymalnych warunkach otoczenia (zamknięty w obudowie, połączony cieplnie z konstrukcją mechaniczną urządzenia itp.). Firma proponuje także klientom kompleksowe wykonanie radiatorów z cięciem, frezowaniem, wierceniem i gwintowaniem. Od marca 2014 roku radiatory trafiające do sprzedaży są dodatkowo czyszczone w myjce ultradźwiękowej MKD Ultrasonic. W Radiatory krajowe Firma Piekarz oferuje aluminiowe profi le radiatorowe produkowane przez krajowego wytwórcę – Grupę Kęty. W ofercie znajduje się kilkanaście profili ciętych z 4-metrowych sztang na standardowe długości 5, 7, 10, 20 cm, a także ułamkowe 7,5 cm. W ciągłej sprzedaży znajdują się wszystkie popularne profi le, w tym także nowe wersje P52317 i P3698 o obniżonej wysokości (fot. 1). Atutem profi li radiatorowych Grupy Kęty jest ich dobra dostępność z lokalnego magazynu fi rmy oraz korzystna cena. Jest Fot. 1. 40 Maj 2014 Elektronik Fot. 2. to szczególnie istotne dla dużych profi li, które są drogie w transporcie i magazynowaniu i niechętnie utrzymywane przez dystrybutorów na stanie. Radiatory importowane zAzji W ofercie Firmy Piekarz znaleźć można też radiatory importowane pochodzenia dalekowschodniego. Łączą one w sobie atrybuty takie jak wysoka jakość i niska cena przy dużych wymiarach (fot. 2). Przykładowo profi l C26260 to radiator o szerokości 262 mm i wysokości 60 mm, natomiast C30545 ma niższą wysokość skrzydełek – 45 mm, ale jednocześnie większą szerokość – aż 305 mm. Obydwa profi le są dostępne w długościach standardowych 10, 15 i 20 cm oraz na zamówienie w dowolnej innej ze sztangi 100 cm. Radiatory specjalizowane Poza profilami standardowymi w sprzedaży są wersje specjalizowane przeznaczone do chłodzenia przekaźników półprzewodnikowych w wersjach do mocowania do obudowy lub na szynę DIN. Charakteryzują się kształtem dopasowanym dokładnie do obudowy przekaźników produkowanych przez wiele renomowanych firm, m.in. Hongfa. Fot. 3. Zastosowanie wersji specjalizowanych radiatorów pozwala uniknąć kłopotów z niedopasowaniem termicznym oraz na obciążanie przekaźnika znamionowymi wartościami prądów i napięć w peł- Dodaj do ulubionych Renesas Virtual Smart Analog Laboratory Na swojej stronie internetowej firma Renesas udostpnia aplikacj do symulacji online Virtual Smart Analog Laboratory. Mona zniej skorzysta bezpatnie, wczeniej rejestrujc si, równie za darmo. racę z aplikacją Renesas VA należy rozpocząć od wybrania czujnika lub kilku oraz AFE (analog front end). To pierwsze można zrealizować, wyszukując konkretny sensor przez wpisanie numeru katalogowego w pole wyszukiwania albo odnajdując go na liście czujników określonego typu i danego producenta. Do wyboru są m.in.: akcelerometry, czujniki siły, żyroskopy, czujniki Halla, termopary, sensory magnetorezystancyjne, fotodiody, fototranzystory, czujniki ciśnienia, sensory rezystancyjne, temperatury oraz termistory z oferty m.in.: STMicroelectronics, Analog Devices, Freescale Semiconductor, Muraty, Honeywell, RS Components, Linear Technology oraz Texas Instruments. Oprócz tego użytkownik może także samodzielnie określić charakterystykę czujnika. P Wybór czujnika iAFE W nowo otwartym oknie określić trzeba rodzaj czujnika, a dalej skorzystać z opcji Select from database albo Generic/ custom part. Własnoręczne określenie punktów charakterystyki przetwarzania czujnika jest możliwe w tym drugim przypadku w sekcji Characteristic. Do analizy można wybrać kilka sensorów różnego typu. Aby dodać następny, należy kliknąć przycisk Add sensor. Kolejnym krokiem jest wybór AFE, w sekcji AFE Selection. Na dole tego okna wyświetlana jest lista proponowanych układów. W jego górnej części można natomiast określać kryteria, które AFE ma spełniać. Na ich podstawie fi ltrowany jest skład wspomnianej listy. Rys. 2. Schemat analizowanego obwodu Kryteria te to: rodzaj wzmacniacza (odwracający, nieodwracający, różnicowy, transimpedancyjny, pomiarowy), typ fi ltru (dolnoprzepustowy lub górnoprzepustowy), rozdzielczość przetwornika analogowo-cyfrowego oraz liczba jego kanałów, typ MCU (do wyboru system in a package) i inne (voltage regulator, voltage reference, temp. sensor). Aby zresetować ustawienia fi ltrów, wybrać trzeba przycisk Reset fi lters. Poczenie sensora iAFE Rys. 1. Na stronie gównej Renesas Virtual Smart Analog Laboratory zamieszczono opis kolejnych kroków pracy zt aplikacj 42 Maj 2014 Elektronik Przejście do następnego etapu umożliwia link Continue to connect sensors to AFE. Jego celem jest połączenie czujnika (czujników) z AFE. Domyślnie sensory są wstępnie dołączone do AFE z uwzględnieniem typu ich wyjścia. Chociaż użytkownik może edytować te połączenia, jednak jest to zalecane wyłącznie dla zaawansowanych. W tym celu należy wybrać dany pin czujnika, a potem przesunąć go (drag and drop) na odpowiedni zacisk AFE albo określić nazwę wyjścia sensora, który ma być dołączony do danego wejścia AFE z listy rozwijanej. Aby powrócić do ustawień domyślnych trzeba kliknąć przycisk Auto connect. W tym punkcie, wybierając odpowiednią ikonkę w okienku Sensor nr (Select sensor, Sensor properties, Sensor circuit), można jeszcze edytować dane czujnika. Aby przejść do następnego etapu, należy kliknąć link Continue to analysis. Kolejny krok to analiza. Technika Nieizolowane konwertery DC-DC o duej sprawnoci Firma Mornsun to renomowany dalekowschodni producent konwerterów zasilajcych oraz dostawca kompleksowych rozwiza istniejcy na rynku od 1998 roku. Firma znana jest iceniona na rynku wiatowym zwysokiej jakoci produktów, co potwierdzaj wszystkie liczce si certyfikaty i znaki akceptacji oraz wspópraca zwieloma znanymi firmami automatyki przemysowej jak GE, Siemens, Honeywell lub Emerson. ednym z najpopularniejszych produktów fi rmy są nieizolowane przetwornice DC-DC z serii K78. Stanowią one doskonały odpowiednik funkcjonalny popularnych stabilizatorów liniowych z serii 78xx, zapewniając wysoką sprawność, małe wymiary i dużą uniwersalność aplikacyjną. Przy niedużych wymiarach i wysokiej sprawności, produkty te odgrywają istotą rolę w aplikacjach pracujących w kontroli procesów przemysłowych, energetyce, w aparaturze pomiarowej i wielu innych obszarach. Szeroki potencjał aplikacyjny tych produktów wiąże się przede wszystkim z ich znakomitą wydajnością, którą przetwornice K78 przewyższają nie tylko tradycyjne, liniowe stabilizatory napięcia, ale także wszelkie przetwornice oparte na rozwiązaniach budowanych na elementach dyskretnych. Jednym z fl agowych i reprezentatywnych produktów w tym obszarze jest moduł konwertera DC-DC K7805-500R2 o parametrach wyjściowych 5 V/0,5 A (tabela). Przetwornica jest zamknięta w miniaturowej obudowie J typu SIP o wymiarach 11,5×10,2×7,6 mm i charakteryzuje się standardowym rozkładem wyprowadzeń, zgodnym ze stabilizatorem typu 7805. Układ może służyć jako przetwornica obniżająca lub odwracająca napięcie wejściowe, co poszerza obszar zastosowań. Moduowa konstrukcja, niska emisja zaburze EMI Zwarta modułowa obudowa pozwala na łatwą integrację konwertera w projekcie oraz ogranicza wielkość generowanych zaburzeń elektromagnetycznych w porównaniu z równoważnymi rozwiązaniami bazującymi na elementach dyskretnych i własnymi konstrukcjami. Jest to efekt drobiazgowo sprawdzonej przez producenta i zoptymalizowanej konstrukcji, w której poświęcono wiele wysiłku, aby ograniczyć maksymalnie EMI, m.in. przez staranną separację obwodów mocy i sygnałowych. W efekcie K7805-500R2 odznacza się mniejszym poziomem generowanych zaburzeń EMI, w porównaniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami zasilacza. Wysoka sprawno zapewnia may wzrost temperatury Rys. 1. Konwerter w obudowie szczelnej plastikowej 44 Maj 2014 Elektronik Sprawność konwertera K7805-500R2 sięga 94%, czyniąc ten produkt wiodącym w przemyśle pod tym względem. Pomimo niewielkich rozmiarów konwerter zapewnia równomierne rozprowadzanie ciepła na płytce i pozwala na szybkie rozchodzenie się ciepła poprzez żywicę. Ułatwia to oddawanie ciepła do otoczenia, co w rezultacie zapewnia znaczące obniżenie wzrostu temperatury na powierzchni obudowy, przedłużając żywotność. Według testów ewaluacyjnych współczynnik MTBF modułu osiąga 2 miliony godzin. Pod obciążeniem nominalnym, zanotowany najwyższy wzrost temperatury elementów wchodzących w skład przetwornicy kształtuje się na poziomie zaledwie 43°C (Ta=26°C). Technika Pomiary widma cz. 2 klasycznymi analizatorami przemiatajcymi ianalizatorami z cyfrow p.cz. – zasada dziaania, podobie stwa i rónice, zagroenia, wskazówki pomiarowe Stosowane coraz czciej w pomiarach radiowych cyfrowe analizatory sygnaów budowane s w oparciu o coraz bardziej zaawansowane podzespoy elektroniczne, stosowane s w nich zoone algorytmy obliczeniowe. W analizatorach takich mierzony sygna przetwarzany jest do postaci cyfrowej przez szybkie przetworniki analogowo-cyfrowe. Dalsz obróbk cyfrow realizuj wydajne procesory wspierane czsto przez specjalizowane ukady. Dziki nim moliwe jest bardzo szybkie obliczanie funkcji FFT. Wykres widma jest tworzony na podstawie wyników takich oblicze . Budowa izasada dziaania analizatora sygnaów wertowane do częstotliwości pośredniej bez zniekształcenia Schemat blokowy typowego analiza- jego kształtu. W kolejnym blotora sygnałów przedstawiono na rysun- ku analizatora sygnał p.cz. jest ku 1. W bloku wejściowym mierzony sy- przetwarzany do postaci cygnał poddawany jest przemianie często- frowej w szybkim przetwornitliwości. Stosowany jest do tego lokal- ku A/C. Kolejne próbki sygnany oscylator, mikser i fi ltr pasmowy. Na łu są zapisywane bezpośrednio Rys. 2. dany do analizy zakres danych wyjściu bloku uzyskiwany jest sygnał w wewnętrznej pamięci analizao częstotliwości pośredniej (p.cz., IF). tora lub na innym nośniku, np. na dysku kończeniu pomiaru. Dodatkową zaletą Częstotliwość pośrednia jest wyrażona twardym. Analizie FFT może być pod- jest możliwość wielokrotnej analizy tych zależnością: f p.cz.=f we–f lo. Częstotliwość dawana dowolna część zapisanych pró- samych danych nawet przy zastosowaniu f lo lokalnego oscylatora jest podczas po- bek. Obliczone widmo odpowiada prze- różnych metod i przyjęciu różnych paramiaru stała. Częstotliwość pośrednia działowi czasu, w którym próbki były metrów (na przykład zmieniając wartość zmienia się w szerokim zakresie odpo- pozyskiwane. Ponieważ dane są zapi- RBW). Takich zalet nie mają klasyczne wiadającym pasmu mierzonemu (frequ- sywane wsadowo do pamięci przyrzą- analizatory widma (przemiatające). Mimo że teoretycznie możliwa jest ency span). Należy zwrócić uwagę na to, du lub na dysku, mogą być analizoważe widmo sygnału wejściowego jest kon- ne w dowolnym momencie, nawet po za- pojedyncza przemiana częstotliwości, w praktyce stosuje się zwykle kilka stopni realizujących tę funkcję. Nie zniekształcają one wprawdzie kształtu widma, ale każdy taki stopień wprowadza własny szum i nieliniowość, widziane od wejścia do wyjścia p.cz. W efekcie pogarszają się parametry całego analizatora. Zaletą rozwiązania jest natomiast możliwość mierzenia sygnałów spoza zakresu pomiarowego analizatora (częstotliwość sygnału mierzonego będzie przesunięta w wyniku przemiany do paRys. 1. Schemat blokowy typowego analizatora sygnaów sma przyrządu). 46 Maj 2014 Elektronik Technika Zcza do moduów owietlenia LED a początku moduły oświetlenia LED miały zazwyczaj przylutowane przewody (lub pola do ich przylutowania), które łączyło się z instalacją zwykłymi kostkami połączeniowymi. Następnie pojawiały się przylutowane listwy stykowe, na które nasuwano konektory. Te rozwiązania powoli zostają wypierane poprzez systemy przyłączania przewodów bezpośrednio do specjalizowanych terminali przylutowanych do płytki z elementami LED. Terminal, pomimo dodatkowego kosztu, niekoniecznie podnosi cenę całości rozwiązania, gdyż dzięki możliwości jego automatycznego montażu eliminuje się ręczne lutowanie przewodów do płytki. Dodatkowo ułatwiają prace instalatorskie – nie ma konieczności używania lutownicy czy stosowania dodatkowych kostek połączeniowych. Producenci terminali do modułów LED baczną uwagę przywiązują do poprawności montażu złącza w procesie lutowania powierzchniowego. Element powinien być stabilnie zamocowany na płytce, gdyż podczas przyłączania/odłączania przewodów lub manipulowaniu płytką z przyłączonym kablem laminat narażony jest na uszkodzenie mechaniczne (oderwanie ścieżek). W przypadku elementów przewlekanych odpowiednią wytrzymałość gwarantuje pin lutowniczy przewleczony przez otwór w płytce i spojony z nią cyną. Jednak często moduły LED mają PCB na bazie aluminium (w celu lepszego odprowadzania ciepła), więc nie można zastosować komponentów przewlekanych. Dlatego należy poszukać złączy o odpowiedniej powierzchni styku z lutowiem. Wybierając stosowne złącze do własnej aplikacji należy przeanalizować kilka aspektów technicznych. Wspomniana N 48 Maj 2014 Elektronik W poszukiwaniu oszczdnoci coraz wicej osób spoglda wstron owietlenia opartego na technologii LED. Tego typu róda nie do, e s oszczdne to jeszcze przewyszaj trwaoci tradycyjne arówki czy wietlówki. Te drugie s coraz czciej wypierane z racji zawartoci szkodliwych oparów rtci, które stwarzaj ryzyko zatrucia wprzypadku jej rozbicia. Popularno owietlenia LED sprawia, e coraz wicej osób decyduje si na samodzielny monta takiego systemu. Jest to moliwe, poniewa wwikszoci przypadków moduy zasilane s zbezpiecznego napicia 12 V. wyżej wytrzymałość mechaniczna przylutowanego elementu to jedna ważna cecha. Drugą jest możliwość kontroli po procesie lutowania – położenie punktów lutowniczych poza obrysem złącza znacząco to ułatwia (wystarczy optyczna inspekcja zamiast kontroli X-ray). Trzecia cecha to łatwość dostosowania gotowego projektu do konkret- Rys. 2. Jednobiegunowe przycza s czsto stosowane wnaronikach moduów LED, wcelu atwiejszego grupowania ich wwikszych systemach Rys. 1. Róne warianty przyczy stosowanych na moduach LED nych wymagań klienta. Jako przykład może tu posłużyć uniwersalna płytka z diodami LED i pozostałymi komponentami, na której można przylutować zamiennie (według zamówienia odbiorcy) terminal do bezpośredniego przyłączania przewodów, gniazdo dla Technika Lasery UV duej mocy w obróbce materiaów elektronicznych Lasery duej mocy pracujce wzakresie ultrafioletu s coraz powszechniej spotykane wurzdzeniach produkcyjnych wprzemyle. Jedn z najbardziej widowiskowych ipopularnych aplikacji wykorzystujcych te róda promieniowania s maszyny do obróbki obwodów drukowanych. Wporównaniu z narzdziami mechanicznymi taki laser zapewnia mniejsze naprenia wmateriale przy wierceniu lub wycinaniu przy jednoczenie minimalnym udarze termicznym. Specyfik lasera UV jest tzw. zimna ablacja – strefa HAZ (heat-affected zone), wktórej odbywa si odparowanie materiau, jest niewielka wporównaniu z innymi laserami idobrze odseparowana od reszty materiau. nacznie mniejsza długość fali laserów UV, w porównaniu np. z pracującymi w podczerwieni CO2 , pozwala na precyzyjne ogniskowanie i tym samym bardzo wysoką dokładność obróbki. Duża gęstość energii promieniowania pozwala jednakowo dobrze obrabiać różne materiały podłożowe, zarówno zwykły FR4, jak i polimidowe laminaty elastyczne lub podłoża ceramiczne. Na rysunku 1 pokazano stopień absorpcji promieniowania przez trzy typowe materiały podłożowe dla 6 różnych typów laserów, w tym excimerowego (248 nm), podczerwonego (1064 nm) i dwóch laserów CO2 (9,4 μm i 10,6 μm). Laser UV neodymowo-yagowy o długości fali 355 nm jest tym, który okazał się skuteczny w każdym przypadku, a nawet nadaje się do obróbki materiałów szklanych. Lepszy od niego jest tylko laser excimerowy, ale w porównaniu z poprzednikiem jest on znacznie droższy. Oznacza to, że do zadań związanych z obróbką materiałów elektronicznych urządzenia UV są dzisiaj najkorzystniejszym rozwiązaniem technicznym, biorąc pod uwagę koszty i uniwersalność. Z Przykadowa aplikacja – drenie wmateriale Rys. 1. Stopie absorbcji promieniowania przez róne materiay PCB isze typów laserów 50 Maj 2014 Elektronik Laser UV pozwala na dowolne drążenie w materiale poprzez warstwowe usuwanie obszarów o dowolnym kształcie. W ten sposób można tworzyć płytki prototypowe, usuwając warstwę miedzi z laminatu tak, aby powstała mozaika połączeń. Pozwala to na przygotowanie płytki nawet o bardzo złożonej mozaice w ciągu kilku minut, co jest coraz bardziej istotnym Technika Sterowanie silnikiem 3-fazowym BLDC – wybór ukadu Bezszczotkowe silniki prdu staego BLDC ciesz si na rynku coraz wiksz popularnoci, zwaszcza wmotoryzacji isprzcie medycznym is chtne wykorzystywane przez konstruktorów wnowych projektach. Do pracy wymagaj one jednak elektronicznego falownika, który mona kupi jako gotowy modu lub wykona go samemu integrujc go wewntrz projektowanej aplikacji. o drugie podejście jest coraz częściej spotykanie, bo na rynku jest wiele specjalizowanych układów typu SoC (System on Chip) lub ASSP (Application-Specific Standard Product) oraz także szereg rozwiązań dwuchipowych realizujących tę funkcję. Z uwagi na postępującą miniaturyzację i presję rynku na niskie ceny rozwiązania sterowników silników bazujące na dwu układach scalonych powoli ustępują miejsca bardziej zintegrowanym konstrukcjom, niemniej warto znać zalety i ograniczenia wszystkich wersji po to, aby możliwie jak najbardziej optymalnie wybierać pomiędzy uniwersalnością, a wysokim stopniem integracji sterowników. T Rys. 1. Schemat blokowy tradycyjnego ukadu sterownika silnika BLDC na elementach dyskretnych 52 Maj 2014 Elektronik Bez względu na to, jakie rozwiązanie falownika jest wykorzystywane, typowy system składa się z trzech głównych części: zasilacza dostarczającego napięcia stałego, sterownika silnika oraz części sterującej generującej przebiegi 3-fazowe. Klasyczne rozwiązanie bazujące na elementach dyskretnych pokazane zostało na rysunku 1. Wykorzystuje ono mikrokontroler jako element sterujący i stopień mocy bazujący na tranzystorach MOSFET. Alternatywne rozwiązanie dla wersji o małej mocy wykorzystuje bezpośrednie sterowanie silnikiem z linii mikrokontrolera za pomocą zintegrowanych tranzystorów w jego strukturze oraz stabilizator zasilający CPU i driver. W przypadku sterownika bazującego na SoC wszystkie te elementy są zintegrowane w jednej strukturze i poza chipem do kompletnego rozwiązania falownika potrzeba tylko kilku elementów zewnętrznych, co oszczędza zajmowane Technika Symulacja zjawisk termicznych komponentów mocy NI Multisim to oprogramowanie do projektowania ukadów elektronicznych. Interaktywne, graficzne rodowisko zwieloma funkcjami ibibliotekami zawiera bibliotek komponentów termicznych, dziki której moliwe jest symulowanie waciwoci termicznych projektowanych ukadów oraz szacowanie strat mocy. ieustanny rozwój systemów elektroniki przemysłowej i wzrost ich skomplikowania wymusza konieczność ich modelowania w zakresie nieliniowości, strat przełączania oraz termicznych właściwości wchodzących w ich skład komponentów. Program Multisim umożliwia symulację termiczną tranzystorów MOSFET i IGBT produkowanych przez fi rmy Infi neon, NXP, IRF czy Texas Instruments, o 3 poziomach szczegółowości, niezbędnych do opracowywania modeli termicznych układów elektroniki przemysłowej. W celu zapewnienia poprawności modeli, ich funkcje defi niowane są przez producentów oraz dodatkowo weryfi kowane przez National Instruments. Efektywna współpraca pomiędzy NI i producentami komponentów zapewnia nieustanny rozwój oferowanej z programem biblioteki. Komponent y te są dostępne w bibliotece Multisim o nazwie Master Database w zakładce Power. Przykładowy model termiczny zawartego tam tranzystora IGBT pokazany jest na rysunku 1. Można wykorzystać go do symulowania strat mocy i temperatury pracy zarówno samodzielnego N Rys. 2. Przekrój IGBT zzaznaczonymi rezystancjami termicznymi urządzenia, jak i całego obwodu przełączającego, w którym został wykorzystany. Korzystając z informacji o stratach przełączania, dostępnych w kartach katalogowych producenta, wybrany komponent można poprawnie skonfigurować do stworzenia efektywnego modelu elektrycznego, pomagającego w zrozumieniu elementarnych zachowań systemów przełączających zasilanie. Parametryzacja z użyciem informacji zawartych w dokumentacji technicznej rzeczywistych komponentów zapewnia zgodność wyników symulacji z efektami pracy fi zycznego urządzenia. Na rysunku 1a pokazano analogiczny model IGBT, z tym, że podczas analizy elektrycznej równoległa dioda jest wyłączona z obliczeń, umożliwiając przełączanie prądu płynącego w obydwu kierunkach. Z kolei na rysunku 1c pokazano model termiczny samej diody będącej częścią wspominanego modelu IGBT. Każdy z trzech omówionych elementów ma model ogólny, który może zostać skonfigurowany pod kątem konkretnego fi zycznego elementu. Wprowadzone parametry zapewniają dokładną korelację między wynikami analizy wykonanej w oparciu o stworzony model, a pracą fi zycznego układu. Stworzone konfiguracje mogą zostać zapisane, umożliwiając ich wielokrotne wykorzystanie w przyszłych projektach. Opis analizy termicznej a) b) c) Rys. 1. Model tranzystora IGBT: a) kompletnego, b) zodczon diod, c) samej diody 54 Maj 2014 Elektronik Analiza termiczna pozwala na wyznaczenie strat mocy w poszczególnych komponentach oraz wyliczenie przewidywanej temperatury pracy. Wyznaczanie tego typu charakterystyk stanowi istotny element procesu projektowania elektroniki przemysłowej, szczególnie istotny w momencie szacowania wpływu zjawisk termicznych na cykl życia urządzenia. Na rysunku 2 przedstawiono uproszczoną struk- Technika Przegld komputerów moduowych cz. 1 w standardzie EDM pecyfika elektronicznych systemów przemysłowych sprawia, że czasem trudno jest nadążać z rozwojem platform sprzętowych, tak by mogły wspierać najnowsze dostępne funkcje programowe. Dlatego na rynku pojawiły się komputery modułowe, które nie tylko umożliwiają łatwą wymianę elementów platformy na nowsze, ale i skracają czas jej tworzenia. W ostatnim czasie na rynku pojawił się nowy standard tych modułów, który ze względu na swoje cechy ma szanse stać się dominującym rodzajem SOM. Mowa o standardzie EDM opracowanym przez Konsorcjum EDM. S SOM iCOM SOM, czyli „System On Module”, opisuje komputery przemysłowe, wykonywane najczęściej w postaci zestandaryzowanych kart procesorowych, wyposażonych w CPU, układy pamięci i interfejsy. Złącza interfejsów są w większości przypadków, poza pewnymi wyjątkami, wyprowadzane na płycie bazowej, w którą wpina się moduł procesorowy. Takie podejście zdecydowanie upraszcza i skraca czas projektowania płyty bazowej, której projekt musi uwzględniać praktycznie tylko kształt obudowy i rozkład złączy oraz miejsce na wpięcie karty SOM. Moduły SOM mogą więc pełnić dwojaką funkcję. Najczęściej stosuje się je w docelowych konstrukcjach, gdzie oprócz już wymienionych zalet pozwalają na szybkie ulepszanie kluczowych podzespołów, gdyż wystarczy jedynie podmienić płytę SOM na nowszą, bardziej wydajną. Alternatywnie można ich np. używać jako platform deweloperskich, które pozwalają szybko stworzyć oprogramowanie, w czasie gdy równolegle prowadzone są prace projektowe nad własną, jednolitą platformą sprzętową. Warto zaznaczyć, że czasem zamiast określenia SOM, stosuje się nazwę COM – Computer On Module, Rys. 1. Formaty EDM 56 Maj 2014 Elektronik dla podkreślenia faktu, że w niektórych zastosowaniach płytki procesorowe są praktycznie kompletnymi komputerami, a płyty bazowe służą przede wszystkim doprowadzeniu do nich zasilania i ewentualnie podpięciu urządzeń wejścia i wyjścia. Do popularnych standardów SOM zalicza się m.in.: ETX, COM Express i CoreExpress. Większość z nich została opracowana już dosyć dawno temu i dotyczyła platform opartych na architekturze x86 oraz cechowała się licznymi zaszłościami historycznymi. Nadchodzi EDM Zupełnie nowe SOM-y zaczęły wchodzić na rynek w 2013 roku. Opracowała go m.in. tajwańska firma TechNexion, a jego nazwa to EDM, co ma być skrótem od Embedded Design Module. EDM znacząco różni się od jego poprzedników i może stanowić przełom w modułach SOM/COM. Wynika to przede wszystkim z założeń, które przyjęli jego twórcy. EDM jest standardem otwartym, oferowanym na licencji zbliżonej do Creative Commons. Cały kod źródłowy oprogramowania, sterowników, dokumentacja, a także schematy płyt bazowych, opracowanych przez firmę TechNexion, są dostępne na stronie internetowej producenta. To niespotykane podejście ma przyczynić się do szybkiej popularyzacji tego rozwiązania. EDM jest ponadto pierwszą platformą SOM, która pozwala na zamienne stosowanie procesorów z rodziny x86 i ARM. Opracowane oprogramowanie i wszystkie elementy standardu zostały tak pomyślane, aby były kompatybilne z obiema rodzajami CPU. Umożliwia to stosowanie wielu systemów operacyjnych na modułach EDM, w tym Androida. Warto dodać, że twórcy standardu postawili się również w roli jego opiekuna i weryfikują, czy powstające, nowe moduły są faktycznie w pełni zgodne z referencyjnym schematem płyty bazowej i z wytycznymi dotyczącymi oprogramowania. Ma to zapewnić, że znaczek EDM umieszczony na oferowanej w sprzedaży płytce SOM gwarantuje zgodność modułu i minimalizuje ryzyko projektowe, przy zamianie jednego modułu na drugi. Technika STM32Nucleo nowa platforma ewaluacyjno-startowa dla uytkowników mikrokontrolerów STM32 Jednym zistotnych elementów skadajcych si na rynkowy sukces mikrokontrolerów STM32 s tanie iatwo dostpne narzdzia ewaluacyjne iuruchomieniowe, poród których szczególn popularnoci ciesz si zestawy Discovery. Jak si okazuje, firma STMicroelectronics nie powiedziaa jeszcze naten temat ostatniego sowa... odzina nowych (wprowadzonych na rynek w końcu lutego 2014), tanich zestawów startowych fi rmy STMicroelectronics nosi nazwę STM32Nucleo. Konstruktorom zestawów przyświecała idea wprowadzenia do sprzedaży platformy o maksymalnie uproszczonej konstrukcji i bardzo niskiej cenie, do tego zgodnych z nieoficjalnym, międzynarodowym standardem Arduino. Uproszczenia konstrukcji zestawów STM32Nucleo w stosunku do zestawów z serii Discovery są dość duże, co pozwoliło szybko wdrożyć do produkcji kilka rodzajów zestawów wyposażonych w mikrokontrolery należące do różnych rodzin STM32. Pomimo uboższego wyposażenia, wszystkie zestawy STM32Nucleo są wyposażone w kompletny programator-debugger, który jest zgodny z popularnym standardem ST-Link/ v2, ponadto – to drugi poważny atut prezentowanych zestawów – współpracuje także z bezpłatnym, „chmurowym” środowiskiem programistycznym mbed (rys. 1), które zostało udostępnione przez firmę ARM. Środowisko to traktuje płyt- R 58 Maj 2014 Elektronik ki STM32Nucleo jako platformy natywne (rys. 2), warto przy tym wiedzieć, że do implementacji projektów jest wykorzystywany kompilator firmy ARM dla rdzeni Cortex-M. Podstawowe cechy zestawów STM32-Nucelo są następujące: • wyposażane są w mikrokontrolery z różnych rodzin STM32, montowane w obudowach 64-pinowych, • wyposażono je w programatory-debuggery zgodne z ST-Link/v2, dzięki czemu mogą być bezpośrednio obsługiwane przez wszystkie popularne stacjonarne środowiska programistyczne (Keil MDK (μVision), IAR EWARM (Workbench) czy Atollic TrueStudio) oraz internetowe środowisko mbed, • są sprzętowo zgodne z płytkami systemu Arduino, w tym celu wyposażono je w odpowiednie złącza, które pokazano na rysunku 3, • wyposażono je w złącza nowego systemu połączeniowego ST Morpho (rys. 4), którego przyszłość – jak na razie – nie została jasno określona przez producenta zestawów, ale dzięki dużej liczbie linii GPIO ma on większe możliwości niż mało rozbudowane Arduino. Technika Wyszukiwanie przyczyn wystpowania anomalii sygnaowych za pomoc zaawansowanych funkcji oscyloskopu ieokresowe impulsy typu glitch, niemonotoniczne zbocza, czy też sygnały metastabilne – to tylko niektóre z anomalii sygnałowych mogących przyprawić o ból głowy każdego inżyniera. Typowy proces rozwiązywania problemów w przypadku stwierdzenia tego typu zakłóceń przebiega w trzech etapach. Zaczyna się od identyfi kacji wizualnej i potwierdzenia występowania następnie poprzez oddzielenie anomalii od sygnału poprawnego oraz zebranie parametrów pomocniczych, przechodzi się do wyszukania zdarzeń mogących pomóc w określeniu przyczyny. Artykuł przedstawia fundamentalne techniki rozwiązywania problemów układowych z wykorzystaniem najnowszych funkcji oscyloskopowych, zgodnie z zasadą „jeśli nie zaobserwujesz problemu, również go nie rozwiążesz”. ciąć. W efekcie tego, na ekranie zostaną wyświetlone jedynie przebiegi zgodne z tymi kryteriami. Na rysunkach 2 i 3 widoczny jest glitch wyizolowany za pomocą trybu Infi niiScan Zone z przykładowego sygnału. Ponieważ Infi niiScan Zone, występujący w oscyloskopach 6000 X-Series jest trybem sprzętowym, zapewnia on skanowanie przy szybkości wynoszącej nawet 160 000 przebiegów na sekundę. Dla porównania, programowe tryby wyzwalania zone trigger zapewniają skanowanie z szybkością jedynie ok. 1000 przebiegów na sekundę. Tego typu układ sprzętowy jest nieoceniony w przypadku, gdy konieczne jest wyizolowanie rzadko pojawiających się anomalii. Jeśli podejrzewasz występowanie anomalii sygnałowych w swoim projekcie, zarówno na etapie projektowania urządzenia, walidacji projektu czy też analizy błędów po pierwsze musisz je odnaleźć. Na rysunku 1 przedstawiono nieokresowy impuls typu „glitch” pojawiający się wśród poprawnych przebiegów. Prowadzi on do sporadycznego występowania błędów. W przy- padku tradycyjnego oscyloskopu cyfrowego DSO o małej szybkości aktualizacji mierzonego sygnału, pierwszy etap polegający na identyfi kacji wizualnej może zająć dużo czasu. Najnowsze oscyloskopy o dużej szybkości aktualizacji, takie jak Infi niiVision DSO/MSO 6000 X-Series (450 000 przebiegów na sekundę) pozwalają na natychmiastową identyfi kację tego rodzaju impulsów. Porównajmy tu parametry czasowe. Oscyloskop pracujący z szybkością aktualizacji 450 000 wfms/s potrzebuje zaledwie 10 sekund na wyświetlenie pierwszego glitcha, natomiast w przypadku oscyloskopu o szybkości aktualizacji 1 000 wfms/s zajmuje to 75 minut! Drugim etapem jest wyizolowanie glitcha z sygnału poprawnego. W nowoczesnych oscyloskopach najczęściej wykorzystuje się do tego celu zaawansowane tryby wyzwalania. Wykorzystanie tej funkcji wymaga jednak dużego doświadczenia i może być prawdziwym wyzwaniem w zależności do złożoności anomalii, którą próbujemy wyizolować. W oscyloskopach 6000 X-Series z pomocą przychodzi sprzętowy tryb wyzwalania Infi niiScan Zone. Zadaniem użytkownika jest tu jedynie obrysowanie palcem na ekranie dotykowym prostokątnego obszaru występowania anomalii i wybór jednej z dwóch opcji, „must intersect” – musi przeciąć lub „must not intersect” – nie może prze- Rys. 1. Rys. 2. Rys. 3. N Identy kacja iwyizolowanie anomalii Zebranie parametrów pomocniczych do zidenty kowania przyczyny anomalii Po wyizolowaniu anomalii nadchodzi czas na zebranie i przeanalizowanie informacji uzupełniających, mogących wskazać na przyczynę jej występowania. Podwójny kursor na wielopunktowym ekranie dotykowym jest prostym w użyciu narzędziem pozwalającym określić wymiary glitcha. Jak widać na rysunku 4, jego szerokość wynosi około 40 ns. Znając ten parametr, można wyizolować glitch jeszcze w inny sposób. Potrzebną informacją jest to, czy glitch występuje tylko raz, a jeśli nie to jak często. Elektronik Maj 2014 61 Technika Zastosowanie podgrzanego azotu wprocesie lutowania na fali Stosowanie osony azotu wprocesie lutowania stale zyskuje na popularnoci, zarówno wurzdzeniach do lutowania na fali, jak ido lutowania selektywnego. Wykorzystanie azotu wpiecu rozpywowym jest czsto przedmiotem dyskusji, poniewa korzyci woparciu ojako lutów s trudne do oszacowania, ale wagregacie do lutowania na fali nie ma wtpliwoci, e azot poprawia proces. Zastosowanie azotu obnia ilo wytworzonych zgarów, co ma znaczcy wpyw na produkcj, rodowisko izdrowie, a take daje realne oszczdnoci. Dzieje si to przez redukcj utleniania, popraw napicia powierzchniowego, zwilalnoci lutu ijakoci pocze , co wpywa na zmniejszenie liczby wad lutowniczych. Lutowanie na fali – stan obecny Pomimo przewidywanego upadku procesu lutowania na fali, technika ta jest nadal szeroko stosowana i bardzo popularna. Proces ten nie jest nowy, ale w ostatnim czasie znacząco się rozwinął. Nowe technologie montowania podzespołów elektronicznych ewoluują w kierunku mniejszych i bardziej wydajnych urządzeń, ale popyt na montaż przewlekany oraz montaż SMT z wykorzystaniem elementów klejonych na dolnej stronie płytki nadal istnieje. Przy tym wiele produktów nadal nie wymaga użycia elementów SMD, więc dodatkowe koszty i inwestycje w technologię montażu powierzchniowego nie są uzasadnione. Ponadto wyzwania stawiane przez rynek, dotyczące zmniejszenia kosztów i poprawy jakości wytwarzanych podzespołów elektronicznych, zmuszają fi rmy do szukania nowych udoskonaleń. Sam proces lutowania przeszedł Rys. 1. Schemat systemu Alix Inertwave Elektronik Maj 2014 65 Technika Jonizatory rmy Panasonic wprodukcji iserwisie elektroniki Postp, jaki si dokona si w ostatniej dekadzie w miniaturyzacji urzdze elektronicznych, ma swoj ciemn stron, októrej producenci nie zawsze lubi mówi. Jest ni dua wraliwo na wyadowania elektrostatyczne. ESD jest zmor producentów elektroniki, która wzwizku zwysokimi wymaganiami jakociowymi zwiksza koszty produkcji iwymusza cige inwestycje wochron ukadów póprzewodnikowych. Jedn z metod ochrony, a czsto i jedyn dostpn s jonizatory, które pozwalaj walczy zniekontrolowanym przepywem adunków orónych potencjaach. irma Renex, czołowy polski dystrybutor profesjonalnych rozwiązań w dla produkcji i serwisu elektroniki, jako dystrybutor jonizatorów firmy Panasonic – japońskiego giganta branży elektronicznej, wprowadził do oferty urządzenia, które pozwalają zwiększyć jakość pracy linii montażowych oraz działów serwisu, jak również obniżyć koszty związane z uszkodzeniem elementów półprzewodnikowych poprzez wyładowania elektrostatyczne. Oferowane produkty pozwalają zabezpieczyć linie produkcyjne oraz stanowiska pracy przed szkodliwym działaniem ESD, które prowadzi do obniżenia jakości produkowanych elementów elektronicznych, zwiększenia awaryjności i w konsekwencji niezadowolenia klientów. Zasada działania jonizatora polega na rozpraszaniu w atmosferze i neutralizacji dodatnich i ujemnych jonów, które wchodzą w kontakt z naładowanymi powierzchniami. Jonizatory są dobrym, a często jedynym sposobem na rozwiązanie problemu niebezpiecznych ładunków. W ofercie Panasonica są specjalizowane jonizatory do różnej wielkości linii montażowych oraz stanowisk pracy techników i serwisantów. F Seria ER-X dla linii produkcyjnych imontaowych Podczas produkcji i montażu urządzeń elektronicznych z punktu widzenia ekonomicznego na równi z jakością liczy się także szybkość i wydajność pracy linii produkcyjnej. Aby zapewnić jak najwyższe bezpieczeństwo dla wrażliwych układów scalonych, zgodnie z obowiązującymi normami ESD, w połączeniu z bardzo wysoką efektywnością produkcji, konieczne jest zastosowanie jonizatorów o dużej strefie działania i wysokiej wydajności z serii ER-X. W tym obszarze producent proponuje klientom aż pięć modeli, różniących się od siebie szerokością głowicy wynoszącą od 80 do nawet 640 mm. Model o szerokości 640 mm pozwala na produkowanie i montowanie urządzeń w bardzo dużej skali i krótkim czasie. W jego przypadku czas potrzebny do zbalansowania ładunków elektrostatycznych to mniej niż 1 sekunda. Jest to możliwe dzięki bardzo dużej skuteczności eliminacji ładunków niepożądanych zapewnionym przez pracę w pulsacyjnym trybie AC, przy stosunkowo niewielkim ciśnieniu sprężonego powietrza. Każda z głowic pozwala na pracę z doprowadzonym sprężonym powietrzem o ciśnieniu do 5 barów jak również bez niego. Ma to niebagatelne znacznie dla producentów drobnej elektroniki, gdzie nawet najmniejszy strumień powietrza mogłaby spowodować zdmuchnięcie miniaturowych elementów z płytki drukowanej. Niezwykle krótki czas rozładowania ładunków elektrostatycznych pozwala na eliminowanie zagrożenia wyładowaniami, nawet w przypadku szybko przemieszczających się materiałów i już przy ciśnieniu powietrza poniżej 0,5 bara (0,05 Mpa). Zawansowany moduł sterujący umożliwia kontrolę dwóch głowic jednocześnie. Dla każdej z osobna automatycznie dostosowuje on ilość generowanych jonów dodatnich i ujemnych, umożliwiając utrzymanie odpowiedniego balansu jednych i drugich. Wykrycie przez moduł wartości odbiegającej od ustawionej sprawia, że sterownik natychmiast reaguje emitując odpowiednio większą ilość jonów z brakującą polaryzacją dla wyrównania potencjałów. Czytelny wyświetlacz diodowy na sterowniku, pozwala sprawdzić dokładną ilość generowanych przez jonizator jonów, jak również nagromadzonych ładunków wokół samej głowicy. Fot. 1. Jonizator ER-X oduej stree dziaania Elektronik Maj 2014 69 Technika Materiay nanokrystaliczne – wietne parametry przy niewielkiej objtoci elementów Od czasu rozprzestrzenienia si impulsowych zasilaczy, przy wzrocie upakowania elektroniki, znacznemu powikszeniu ulegy oddziaywania elektromagnetyczne pomidzy zespoami urzdze , prowadzc czsto do bdnego ich dziaania. Ztego te powodu urzdzenia elektroniczne musz spenia ostre wymagania standardów dopuszczalnych poziomów emisji elektromagnetycznej jak te wasnej odpornoci na zewntrzne elektromagnetyczne oddziaywania. Wpraktyce nieodczn czci wielu urzdze sta si filtr zbudowany woparciu odawiki skompensowane prdowo ipojemnoci. Wymagane wasnoci tumienia sygnau wejciowego mog by speniane wtych warunkach dziki rozwojowi materiaów magnetycznych a szczególnie materiaowi nanokrystalicznemu – vitroperm. Zasilacz Filtr Sie Rys. 1. Schemat ltru CMC RFI redukujcego wzajemne wpywy urzdze 72 Maj 2014 Elektronik aburzenia EM rozprzestrzeniają się różnymi drogami, poczynając od kabli połączeniowych (np. zasilania czy przesyłania danych) lub przez emitowane pole elektromagnetyczne. Stąd klasyfi kuje się je również jako „przewodzone” i „promieniowane”. Zakłócenia przewodzone mieszczą się zwykle w paśmie sygnałów do 30 MHz, a promieniowane zwykle powyżej częstotliwości 30 MHz. Niniejsze opracowanie ogranicza się do omówienia problemów związanych z zaburzeniami przewodzonymi. Zasilacze impulsowe ze względu na sposób działania generują zwykle sygnały wąskopasmowe z dyskretnymi częstotliwościami wynikającymi z częstotliwości ich kluczowania, typowo mieszczącymi się w zakresie 20–200 kHz, czasami uzupełnio- Z Technika ISD9160 – system audio w pojedynczym chipie Ukady scalone do bezporedniego zapisu iodtwarzania dwiku s znane od dawna ido dzisiaj zpowodzeniem stosowane wurzdzeniach przemysowych i konsumenckich wykorzystujcych dwikowy interfejs uytkownika. Przykadem moe by znana seria ISD ohandlowej nazwie ChipCorder, produkowana przez firm Nuvoton, a wczeniej przez jej firm matk – Winbond. kłady ISD ewoluowały na przestrzeni lat od układów wykonywanych wyłącznie w technologii MLS (Multilevel Storage Technology – technologia pamięci wielopoziomowej), poprzez układy cyfrowe z pamięcią Flash aż do bardzo rozbudowanych układów SoC łączących funkcje standardowego mikrokontrolera ARM i procesora dźwiękowego. Przykładem tego ostatniego rozwiązania fi rmy Nuvoton jest układ dźwiękowy ISD9160, który jest pierwszym ChipCorder'em wyposażonym w 32-bitowy rdzeń ARM Cortex-M0. Na rysunku 1 przedstawiono jego budowę blokową, z której wynika, że właściwie jest to specjalizowany mikrokontroler ARM Rys. 2. Zastosowania ukadu ISD9160 wyposażony w cyfrowy tor audio i liczne peryferie. Ten zoptymalizowany pod kątem niskiego poboru mocy fejsu dźwiękowego człowiek-maszyna, bezprzewodowe systei małej liczby niezbędnych elementów zewnętrznych, układ jest my monitorowania ze sprzężeniem dźwiękowym, przenośne przeznaczony do szerokiego zakresu aplikacji dźwiękowych re- urządzenia medyczne wykorzystujące powiadomienia dźwięalizujących nagrywanie i odtwarzanie dźwięku. Z powodze- kowe w formie informacji dla pacjentów lub instruktażu dla niem znajduje zastosowanie w takich obszarach, jak urządze- operatora oraz systemy zabezpieczeń z alarmami dźwiękowynia przemysłowe i konsumenckie, gdzie pełni funkcję inter- mi. Ze względu na niski pobór mocy jest szczególnie przydatny w urządzeniach zasilanych bateryjnie. Przykładowe zastosowania układu ISD9160 pokazano na rysunku 2. 32-bitowa architektura procesora umożliwia projektantom tworzenie skomplikowanych algorytmów, takich jak np. rozpoznawanie mowy, konwersja tekstu na mowę czy obsługa pojemnościowych paneli dotykowych. Dzięki temu jest możliwa prosta realizacja powyższych funkcji jako urządzenia high-end, które w innych przypadkach wymagałyby zastosowania niezależnego procesora ARM, oddzielnego toru audio czy sterownika czujników pojemnościowych. Układ ISD9160 jest procesorem bazującym na rdzeniu ARM Cortex-M0, taktowanym do 50 MHz, pracującym w szerokim zakresie napięcia zasilania 2,4–5,5 V. W ramach podstawowego wyposażenia zawiera: • 145 KB wewnętrznej pamięci Flash programowanej w trybach ISP i ICP oraz 12 KB pamięci SRAM, • 24 wielofunkcyjne końcówki I/O, z których 8 może pracować w trybie analogowym, • dwa 24-bitowe układy czasowe z 8-bitowym preskalerem, watchdog, zegar czasu rzeczywistego (RTC), • dwa 16-bitowe generatory PWM, interfejsy: UART, SPI, I2C i I2S, • opcjonalne interfejsy pamięci zewnętrznej (SPI Flash, karty SD). Rys. 1. Schemat blokowy ukadu ISD9160 System zegarowy składa się z 3 oscylatorów: U 76 Maj 2014 Elektronik Technika Kalibracja ekranu rezystywnego zuyciem trzech punktów kalibracyjnych Ekrany rezystywne s obecnie wypierane zrynku na rzecz nowszych technologii, cigle jednak ciesz si popularnoci ze wzgldu na prostot swojej budowy idziaania. Proponuj bowiem rozwizania ta sze wstosunku do nowszych technologii oraz zuywaj mniej energii. omimo wielu zalet taki rodzaj ekranów prawie zawsze wymaga, aby pierwszą czynnością przy pracy z nowym urządzeniem było wykonanie kalibracji. W wyniku użytkowania urządzenia następuje zużycie części mechanicznych, co również wpływa na potrzebę kalibracji. Czynność ta jest konieczna, aby minimalizować rozbieżności pomiędzy wprowadzanymi współrzędnymi na ekranie dotykowym a wyświetlanym punktem. Jeśli przycisk lub inny aktywny element ma działać poprawnie, współrzędne dotkniętego obszaru muszą leżeć dostatecznie blisko adekwatnych współrzędnych na wyświetlaczu. W niniejszym artykule zaproponowano algorytm kalibracji oporowego ekra- P Rys. 1. Porównanie wywietlanego obiektu iodpowiadajcego mu znieksztaconego zbioru punktów generowanego przez ekran dotykowy 78 Maj 2014 Elektronik nu dotykowego. Algorytm ten został opracowany po identyfi kacji źródeł błędów ekranu dotykowego, w wyniku czego opracowano optymalną metodę przekształcania współrzędnych rejestrowanych przez ekran dotykowy na współrzędne wyświetlane na ekranie. W metodzie tej wykorzystywane są trzy punkty wzorcowe, które służą do ustalenia indywidualnych współczynników kalibracji ekranu. Współczynniki te są następnie używane do przekształcania współrzędnych ekranu dotykowego na współrzędne wyświetlacza. Budowa ekranu iróda bdów W celu dokonania analizy źródeł błędów należy przedstawić budowę i zasadę działania ekranu oporowego. Ekran tego typu składa się ze szklanej płytki oraz płytki wykonanej z odpornego na zadrapania plastiku. Obie płytki ustawione są względem siebie równolegle w niewielkiej nominalnej odległości, którą zapewniają separatory. Po wewnętrznych stronach obu powierzchni znajdują się cienkie warstwy elektrody. Wykrycie punktu dotyku odbywa się przez wykrycie styku ekranów, pod wpływem nacisku palca lub rysika. Czułość ekranu rezystywnego zależy od nominalnej szerokości szczeliny. W wyniki styku obu ekranów następuje zwarcie, które zmienia wartości oporów pionowego i poziomego. Pomiar tych wielkościach interpretowany jest jako miejsce styku. Zasada działania układu jest podobna do działania potencjometru: kontroler ekranu dotykowego dostarcza napięcia do krańca jednej z warstw przewodzących, podczas gdy druga warstwa na przeciwległej powierzchni odgrywa rolę ślizgacza potencjometru. Napięcie wyjściowe odczytywane przez przetwornik zależy od tego, w którym punkcie nastąpiło ugięcie ekranu i styku powierzchni. Następnie sterownik przekształca zarejestrowane napięcie na odpowiadającą jej wartość cyfrową reprezentującą współrzędną dotkniętego punktu. Napięcie jest następnie dostarczane na krawędź drugiej powierzchni, w tym czasie pierwsza powierzchnia pełni funkcję ślizgacza. Otrzymana wartość jest reprezentacją drugiej współrzędnej. Kontrolery mogą zbierać nawet dwieście lub więcej próbek na sekundę. Częstotliwość próbkowania zwykle zależy od szumów tła i jakości kontrolera. Inteligentny kontroler może także być wyposażony w dodatkowe funkcje, takie jak: zdolność do wymuszania przerwania w chwili wykrycia dotyku oraz przejście w stan uśpienia, gdy ekran nie jest dotykany. Kilka źródeł błędów, wpływających na odczytywanie współrzędnych X i Y, generowanych jest przez sam kontroler, a głównym ich źródłem są szumy elektryczne. Ponadto błędy wywoływane są przez przemieszczenia mechaniczne i czynniki skalowania. Indywidualne ce- Technika Minimalizacja dryfu czstotliwoci rezonatorów kwarcowych Dokadne odmierzanie czasu jest podstaw niezawodnoci dziaania urzdze cznoci zewntrznej, wewntrznej iprzemysowej, zarówno do synchronizacji, jak ido podtrzymywania poprawnoci czasu wsystemie. Rezonatory zmonokrysztaów kwarcu s tanie iatwe wstosowaniu, s wic chtnie uywane do generowania stabilnych czstotliwoci w bardzo licznych zastosowaniach. w zależności od temperatury wyraża się zależnością: gdzie f0 – oznacza częstotliwość w temperaturze odniesienia, T0 – temperaturę odniesienia, zwykle 25°C, k = 0,035. Zatem od –40°C do + 85°C częstotliwość może zmienić się o 100 ppm. Zegar utrzymywany w tej granicznej temperaturze 85°C spóźnia się około 4,5 min na miesiąc. Jak naley rozumie dryf? tabilność tych generatorów jest wysoka, ale ma swoje ograniczenia. Niestabilność urządzeń wyznaczających czas jest wyrażana przez dryf i jitter. Jitter oznacza fluktuacje nominalnej częstotliwości, a dryf jej powolne zmiany, wywoływane różnymi czynnikami. Wielkości te podaje się w ppm (parts per million). Na przykład stabilność kwarcu 32 kHz o małych fluktuacjach S 80 Maj 2014 Elektronik Przy projektowaniu trzeba pamiętać, że urządzenie może zacząć wykazywać wadliwe działanie dopiero po kilku latach. Po roku zmiana częstotliwości oscylatora o dryfie 4 ppm może nie wywoływać żadnych trudności. Ale po kilku latach błąd ten może w istotny sposób pogorszyć, a nawet uniemożliwić działanie układu. Dryf wpływa na systemy w różny sposób. W systemach łączności jego znaczenie jest duże. Gdy na przykład w telefonie komórkowym, tablecie czy wbudowanym czujniku dryfująca z czasem częstotliwość przemieści się do sąsiedniego kanału, stracą one synchronizację w łączności i wywołają interferencje, co obniża ich użyteczność i niezawodność. Mogą nawet przestać spełniać wymagania norm. Mogą przesuwać sygnał poza granice dozwolonego pasma, stwarzając sytuacje trudne do rozwiązania i kosztowne. W tego rodzaju aplikacjach utrzymywanie stałej częstotliwości jest nieodzowne, co wymaga ograniczania dryfu poniżej 1 ppm. Podobne trudności powstają w taktowanej przez dryfujący zegar magistrali systemowej, a wywołane błędy synchronizacji skutkują z upływem czasu utratą danych i niezawodności systemu. W układach informujących o dokładnym czasie i dacie skutki dryfu zależą od sposobu korzystania z tych informacji. Gdy czas jest wyświetlany, jego błędy są natychmiast zauważalne. Jeśli czas jest potrzebny do logowania, na przykład do urządzenia medycznego albo wbudowanego węzła czujnikowego, wpływ dryfu zależy od tego, jaka dokładność logowania jest wymagana. Technika Aplikacje Konstrukcje Parametry Optoizolatory Optoizolatory (transoptory) to elementy elektroniczne, które zapewniaj sprzenie optyczne midzy dwoma, galwanicznie odizolowanymi obwodami. Zbudowane s ze róda wiata oraz jego odbiornika umieszczonych we wspólnej obudowie. To pierwsze to zwykle dioda LED emitujca promieniowanie wzakresie podczerwieni. Odbiornikiem tego ostatniego mog by natomiast róne komponenty elektroniczne. rzykładowe konstrukcje optoizolatorów przedstawiono na rysunku 1. Funkcję fotodetektora pełnią w nich: fotodiody, fototranzystory (rys. 1a), fototranzystory w układzie Darlingtona (rys. 1b) albo fototyrystory (rys. 1c). Diodę od fotodetektora dzieli bariera w postaci izolatora elektrycznego przepuszczającego promieniowanie. Dobór tego ostatniego oraz sposób wykonania całego układu decydują o jakości sprzężenia optycznego sygnałów z wejścia na wyjście oraz o wytrzymałości izolacji. Na rysunku 2 przedstawiono przykładowe realizacje optoizolatorów. W pierwszych dwóch konstrukcjach (rys. 2a-b) nadajnik oraz odbiornik promieniowania są umieszczone naprzeciwko siebie – dokładność ich nakierowania na siebie jest bardzo istotna. W trzecim optoizolatorze (rys. 2c) sprzężenie optyczne nie jest z kolei bezpośrednie. Ponieważ dioda i fotodetektor leżą w tej samej płaszczyźnie, ten drugi odbiera promieniowanie odbite. P Aby to umożliwić, przezroczysty materiał, w który wbudowuje się diodę i detektor, jest pokryty od zewnątrz warstwą odblaskową. Alternatywą jest konstrukcja warstwowa, której przekrój poprzeczny pokazano na rysunku 3. Optoizolatory zbudowane w taki sposób ma w swojej ofercie m.in. fi rma Avago Technologies. Ukady warstwowe iinnowacje LED Na fotodetektorze zostają w nich naniesione dwie przezroczyste warstwy: pierwsza izolacyjna z SiO2 oraz kolejna z poliimidu. Dioda jest natomiast połączona z detektorem bezpośrednio, przez dodatkową warstwę przepuszczającą promieniowanie. Ta konstrukcja w porównaniu do tych przedstawionych wcześniej ma kilka zalet. M.in. proces technologiczny jest mniej złożony (składa się na niego mniejsza liczba etapów), dzięki czemu produkcja jest wydajniejsza oraz pozwala na tworzenie cieńszych i mniejszych układów. Ponadto łatwiejsza jest w tym wypadku realizacja kilku transoptorów w jednej obudowie, w tym tych dwukierunkowych. Takie układy są szczególnie użyteczne, gdy trzeba ograniczyć koszty oraz zoptymalizować zajętość powierzchni płytki drukowanej oraz uprościć jej projekt. W klasycznych konstrukcjach jest to utrudnione m.in. z powodu wzajemnego zakłócania się kanałów optoizolatorów. a) b) c) Rys. 1. Przykadowe realizacje optoizolatorów: a) ib) zodbiornikiem wpostaci fototranzystorów, c) fototyrystora Elektronik Maj 2014 83 Elektronik poleca Nowe produkty | Podzespoy czynne Programowalne oscylatory VCXO Any-Rate na zakres 50…800 MHz Sterownik jednofazowych silników BLDC oparametrach wyjciowych 3,5...16 V/1 A Firma Seiko Epson wprowadza do oferty dwa programowalne oscylatory VCXO Any-Rate umożliwiające programowanie częstotliwości wyjściowej w szerokim zakresie od 50 do 800 MHz. Zapewniają one najmniejszy jitter wśród tej klasy układów, wynoszący 0,27 ps dla częstotliwości wyjściowej 622,08 MHz. Drugą zaletą jest mały pobór prądu ze źródła zasilającego, wynoszący 70 mA @ 3,3 V. VG7050EAN i VG7050ECN umożliwiają obsługę wielu protokołów i szybkości transmisji w optycznych systemach transmisyjnych za pomocą pojedynczego oscylatora. Dotychczas w tego typu systemach zmiana częstotliwości taktowania wiązała się z koniecznością wymiany modułu oscylatora lub montażu wielu oscylatorów o różnych częstotliwościach wyjściowych, co z kolei zwiększało rozmiary obwodu drukowanego i koszt elementów. Firma Epson rozwiązała te problemy, projektując nową linię oscylatorów VCXO zawierających rezonator pracujący na wysokiej częstotliwości podstawowej (HFF), przekraczającej 100 MHz oraz n-ułamkową pętlę PLL o małym błędzie jitteru. Technologia HFF zapewnia większą niezawodność niż rezonatory pracujące na 3. częstotliwości nadpodstawowej, a także mniejsze szumy fazowe i mniejszy błąd jitteru niż w przypadku rezonatorów pracujących na niskiej częstotliwości podstawowej. VG7050EAN i VG7050ECN zapewniają najmniejsze szumy (0,27 ps) spośród wszystkich dostępnych obecnie programowalnych oscylatorów VCXO dla aplikacji SONET (622,08 MHz) i Ethernet (156,25 MHz). Są produkowane w obudowach o wymiarach 7×5×1,5 mm. Zapewniają stabilność ±50×10 –6. Mogą pracować w przemysłowym zakresie temperatur otoczenia. AM4961A to sterownik jednofazowych silników BLDC stanowiący rozszerzenie układów rodziny AM496x. Pracuje z napięciem zasilania od 3,5 do 16 V, pobierając typowo 8 mA prądu. Jego wydajność prądowa wynosi 1 A. Dla zapewnienia maksymalnej elastyczności szybkość obrotowa silnika może być SE Spezial-Electronic, tel. 22 840 91 21, www.spezial.pl w przypadku AM4961A kontrolowana zewnętrznym sygnałem napięciowym lub sygnałem PWM, a ponadto istnieje możliwość zaprogramowania minimalnej prędkości obrotowej. Ze względu na to, że w układach napędowych kluczowe jest zapewnienie bezpieczeństwa uzwojenia silnika, AM4961A został wyposażony w zabezpieczenie termiczne i programowalny układ wykrywający zatrzymanie wirnika. Ponadto jego linie sygnalizacyjne z otwartym kolektorem RD (Rotor Lock Detect) i FG (Frequency Generator) wyposażono w wewnętrzne rezystory 25 zabezpieczające przed uszkodzeniem wskutek przypadkowego kontaktu z masą. AM4961A jest produkowany w obudowach TSSOP-14EP i SSOP-16. www.diodes.com Najmniejsze na rynku tranzystory MOSFET wobudowach owymiarach 0,6×0,4×0,36 mm Firma Rohm zaprezentowała nową serię tranzystorów MOSFET produkowanych w obudowach o wymiarach 0,6×0,4 ×0,36 mm, będących według zapewnień producenta najmniejszymi obecnie tego typu elementami dostępnymi na rynku. Charakteryzują się one dwukrotnie mniejszą powierzchnią montażową niż konwencjonalne wersje, zredukowaną do 0,24 mm2. Nowa oferta obejmuje 5 tranzystorów n-kanałowych i 3 tranzystory p-kanałowe, produkowane na zakres napięć prze- bicia od 20 do 60 V. Mogą one przewodzić prąd drenu o natężeniu do 0,7 A. W stosunku do wcześniejszej serii VML0805 nowe tranzystory VML0604 zapewniają mniejszą nawet o ponad 80% rezystancję R DS(on) wynoszącą od 0,25 Ω przy napięciu sterowania 4,5 V. Tabela. Najmniejsze na rynku tranzystory MOSFET Oznaczenie RV3L003GN RV3J001YN RV3G006GN RV3E007AJ RV3C002UN RV3E005AT RV3C006BC RV3C001ZP 86 Maj 2014 Kana N P VDSS (V) 60 50 40 30 20 –30 –20 Elektronik ID (A) 0,3 0,1 0,6 0,7 0,15 –0,5 –0,6 –0,1 0,9 – 11 – – – – – – 1,2 – 8,3 – – 3,8 – – 10 typ. RDS(on) () VGS (V) 1,5 2,5 – – 7,5 6,4 – – – 0,36 2,7 1,7 – – 0,72 0,5 6,0 3,4 VGS (V) 4,5 2,6 5,6 1,1 0,25 1,4 0,9 0,39 2,5 10 1,8 – 0,8 – – 0,62 – – 4,5 0,9 4,5 2,5 1,2 4,5 1,5 1,2 www.rohm.com
