Konzeption & Forschung

Entwicklung eines Gleichstromstimulationsgerätes. Der Einsatzbereich erstreckt sich vom Patientengerät zur individuellen eigenen Behandlung, über Behandlungen im stationären Bereich, bis hin zu Studienzwecken. Das Gerät basiert auf einer 32bit Mikrocontroller Lösung und verfügt über einen dualen 60V Impulsausgang, eine online Hautwiderstandsmessung, USB Ladeeinrichtung für 3,7 Lithium Polymer Akkus, 3,2 Zoll (ca. 8 cm) TFT Display mit Touch und 5V Spannungsversorgung. Eine PC-Software dient der Konfiguration des Stimulationsgerätes und des Auslesens einer Behandlungshistorie durch den behandelnden Arzt oder Studienleiter.

Ziel des Projektes war die Entwicklung einer Elektronik für die Zellwiderstandsmessung bestehend aus Messtechnik, Prozesstechnik für den 2-Kanal Patch Chip für das Patch Clamp von spannungsgesteuerten und ligandengesteuerten Ionenkanälen. Die Verstärkertechnik wurde mit innovativer Technologie für Current Clamp erweitert. Der Innovationsgrad der Neuentwicklung des automatisierten Patch Clamp Verstärkersystems lag darin, dass neben dem reinen Konzept eines Patch Clamp Verstärkers zusätzliche Kommunikationspfade zu externen elektronischen Komponenten und Messsystemen umgesetzt wurden.

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• - paralleles DSP Interface
• - 4 stufiges Kompensationsnetzwerk
• - Messbereich 1pA/V...100mA/V
• - automatische Offsetkorrektur
• - über digitale Potenziometer zuschaltbare Störspannungskompensation.
• - Transimpedanz-Vorverstärker mit kleinem Eingangsruhestrom
• - 8 poliges Tiefpass-Besselfilter zur Rauschunterdrückung
• - offene CPLD-Flexibilität
• - Softwareunterstützung pironex-API

Bis zur Produktion wurde die Entwicklung des Laborgerätes „Labormischer“ begleitet. Es wurden Schaltungsteile wie das Ladegerät, Motorsteuerung, Mikrocontroller-Einheit und Tastaturinterface auf extrem niedrigen Energieverbrauch optimiert.

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• - XMOS Systemmodul
• - Schrittmotorcontroller
• - Gleichstrommotoransteuerung
• - flexibles CAN Interface
• - Multifunktionales IO Konzept
• - Stromsparsystem
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Eine weitere Applikation war die Entwicklung einer Spritzenpumpe. Diese verfügt über zwei Schrittmotoren und dient der Drehung eines Ventils. Eine weitere Pumpe bewegt über einen Kugelumlauf einen Spritzenkolben. Zur Erkennung von Ventilposition wurde ein Drehencoder verwendet. Die aktuelle Position der  Spritze wird über einen magnetischen Wegsensor aufgenommen. Zur Referenzierung der Spritze dient eine Lichtschranke. Das System verfügt über CAN Interface, RS485, zweifache Schrittmotoransteuerung, Drehencoderauswertung und ermöglicht flexible Programmierung.

Es wurde ein für den stationären Einsatz bestimmtes Produkt zur Linderung lagebedingten Schnarchens konzipiert und in Form eines Funktionsmusters realisiert. Die wesentlichen Komponenten der Lösung sind ein Steuerungssystem und eine Fernbedienung. Das Steuerungssystem enthält elektronische und pneumatische Komponenten. Die Aufgabe der Steuerung des Systems wird von einem Mikrocontroller übernommen.

• - 32-Bit Mikrocontroller Atmel AT32UC3A3256
• - digitale I²C Drucksensoren
• - Infrarot-Empfänger für die Fernbedienung
• - 4-Bit-µSD Karte
• - JTAG – Schnittstelle zum Programmieren und Debuggen
• - Mini USB-Schnittstelle (Device)
• - Temperaturmessung

Für eine Gerätefamilie im medizinischen Bereich wurde ein beliebig skalierbar optischer Lichtvorhang benötigt (Sender: Abstrahlwinkel 3%, Emissionswellenlänge 850 nm, Empfänger: Fototransistoren). Dieser wird an der offenen Front des Gerätes befestigt. Sobald der Benutzer in das Gerät greift, werden bewegliche Teile im Geräteinneren stillgelegt. Dieser Mechanismus dient als Komfort- und Sicherheitsfunktion, da der Abstand zwischen Vorhang und bewegten Teilen sehr klein ist und die Maschine schnell genug gestoppt werden kann.

Zielstellung der Entwicklung eines Doppelprozessorsystems war es, für moderne Generationen von Dialysegeräten eine neue Steuer- und Überwachungselektronik zu entwickeln. Das Gesamtsystem - bestehend aus einem Doppelprozessorsystem mit PC-Schnittstelle und einem Verteiler-Board - wurde im Projektverlauf entwickelt und verfügt über IIC, CAN, USB-Schnittstellen und diverse Sensoren und Aktoren.

GPS-Datentracker für mobile Anwendungen zum Betrieb an Pedelecs, E-Bikes, Fahrrädern oder auch Rollern. Geeignet für den mobilen und stationären Einsatz als Diebstahlschutz, Zugangssystem, Datenlogger oder für die Fahrzeugverwaltung im Rahmen öffentlicher Verleihsysteme. Die Tracker sorgen für die Echtzeitübermittlung von Positionsdaten von Fahrrädern / LEVs über das Mobilfunk- oder Nahbereichsnetz.

Die miniaturisierte und energiesparende Elektronik wird in das LEV integriert und verfügt über BT 4.0 Low Energy, womit die Steuerung (z.B. Ein-/Ausschalten des Alarms) mithilfe einer dazugehörigen Handy-App ermöglicht wird. Im Falle eines Ereignisses (z.B. Diebstahls) sendet das Modul Alarm-Meldungen und aktuelle Positionsdaten des zu überwachenden Objektes. Die gesendeten Daten werden auf einem Server zwischengespeichert und sind über mobile Apps oder über den Web-Browser jederzeit aufrufbar.

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• - GPS Positionserfassung (kontinuierlich oder ereignisgesteuert)
• - GSM Modul 2G /3G / 4G
• - externe GSM / GPRS Antenne
• - 2 TTL Input / Output
• - Spannungsversorgung 5-48V
• - wahlweise Akkubetrieb (3.6V)
• - integriertes, temperaturgesteuertes Ladegerät

Die akkubetriebenen Tracking-Lösungen zur Container- und Baumaschinenortung dienen der Positionsbestimmung mittels GPS und Übermittlung der Positionsdaten per GSM / GPRS / SMS. Der integrierte stromsparende Mikrocontroller ermöglicht eine extrem lange autarke Betriebsdauer im Akkubetrieb.

Durch einen integrierten Beschleunigungssensor lassen sich Standortwechsel des zu überwachenden Systems erkennen, auswerten und protokollieren. Durch zusätzliche Sensorik bekommt man die Möglichkeit unter anderem den Zugriff (Öffnungssensor) oder die Temperatur der Container zu überwachen.

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• - GSM / GPRS / GPS-Modul
• - Akkubetrieb
• - integrierte Lithium Akkulader
• - Batterieüberwachung
• - 3 Achsen Beschleunigungssensor
• - 2 Status-LEDs
• - 2 Tastenanschlüsse
• - Signal Summer
• - integrierte GPS / GSM Antenne
• - IP65 Gehäuse

In diesem Projekt wurde ein GPS System für LKWs entwickelt. Der Schwerpunkt lag nicht nur in der Erfassung der GPS-Positionsdaten, sondern auch in dem Erfassen und der Analyse der CAN Nachrichten des Fahrzeugs:

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• - 2 CAN-Bus Schnittstellen
• - Datenaustausch über einen GPRS-Kanal
• - GPS Koordinatenbestimmung GNNS Modul
• - Versorgung über 12...24V Bordspannung
• - Odometrie- und IO-Signal Interface

Die CAN, CANopen und EnergyBus Datenlogger der pironex GmbH sind für die zuverlässige Erfassung und Speicherung der Messdaten konzipiert. Von der einfachen Lesekonfiguration über die konfigurierbare Speicherung, Datenreduktion bis hin zur Übertragung der Daten an übergeordnete Systeme, erfüllen die Logger alle gestellten Anforderungen.

Die Aufzeichnung von Leistungsdaten erfolgt über ein in die Maschine voll integriertes Messmodul.

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• - Smart Meter für 230V und 110V
• - permanente Erfassung der Verbrauchsdaten
• - Datenspeicherung:
  • aktuelle Zeit
  • RMS Strom über Zeit
  • RMS Spannung über Zeit
  • Wirkleistung über Zeit
  • Betriebszustand
• - umfangreiche Auswertesoftware
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Den Kundenwünschen entsprechend statten wir Fahrzeuge wie z.B. Fahrräder mit intelligent vernetzten Systemen aus. Dabei wird in das Fahrzeug eine miniaturisierte Elektronik eingebunden und über mobile Smartphone Apps oder WEB-Systeme ausgelesen oder gesteuert. So können Parameter des Antriebes direkt eingestellt oder die Betriebsparameter der Batterie ausgelesen und visualisiert werden.

Assistenzfunktionen moderner E-Bikes basieren auf vernetzten Bordcomputer der pironex GmbH.

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• - Versorgungsspannung: 6,5-55V DC / Dynamospannung 6V
• - Akku: internes wiederaufladbares Stütz-Akku
• - Kühlung: passive und lüfterlose Kühlung
• - Antenne: interne oder externe GSM/GPS Antenne (optional)
• - Temperaturbereich: -10 bis +60°C
• - CAN-Bus
• - LIN Master /Slave
• - 4.1 BT Low Energy

Redesign einer LED Wagenanzeige im Rahmen der Ersatzteilbeschaffung für die Bahn. Dieses Entwicklungsprojekt wurde mit nachfolgenden Eigenschaften komplett übergeben: 9216 Bildpunkte, robustes Controllerinterface, zertifiziert für Bus und Bahn, Hintergrundausblendung. - Anzeigetafel für Bus und Bahn zertifiziert nach ISO

Es wurden laut Vorgabe des Auftraggebers die Baugruppen BR221 entwickelt und die für den Demoaufbau notwendigen Komponenten geliefert. Entsprechend den Absprachen verfügten die Lösungen über folgende Eigenschaften: Mikrocontroller Lösung, USB Interface, LED Ansteuerung (dimmbar), resistives Sliderinterface, 4 Kanal Schrittmotorinterface, 5V Spannungsversorgung.

Der entwickelte Datenrecorder ist ein auf der Cortex™-A8 ARM® 32-Bit RISC Architektur basierender Fahrzeugcomputer, mit vielfältiger Peripherie- und Industrieschnittstellenunterstützung sowie geringem Platzbedarf.

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• - IBIS Datenbus
• - 2 x 10/100 Mbps Ethernet
• - Speicherkarte microSD/microSDHC
• - USB 2.0, USB micro (slave) für Servicezwecke
• - RS485 ±25 V RX / ±5 V TX
• - CAN 2 x CAN Transceiver
• - Quad-Band GSM 850/900/1800/1900MHz, GPRS, GPS, GPS
• - SMA Buchse, GSM: FMA Stecker
• - WLAN/BT4+LE, 802.11b/g/n compliant
• - BT v4.0
• - Antennenanschluss HF-Steckverbinder SMA
• - digitale IOs
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Der Datenrecorder zeichnet während des Fahrbetriebes neben den Ortsdaten, wesentliche Betriebs- und Wartungsparameter auf. Diese Daten werden analysiert und über den Mobilfunk an das Hintergrundsystem übertragen.

Es bestand die Zielsetzung eine Sensor Image Elektronik zu realisieren. Es wurde entsprechend der Produktspezifikation eine Elektronikbaugruppe entwickelt und die notwendige FPGA- und PC-Software entwickelt. Zuverlässige Informationen zu Fahrgastzahlen und Verkehrsnetzauslastung sind für die Planung der Mobilität in den Städten nötig.

Im Rahmen der betriebenen Entwicklung wurden nachfolgende Arbeitsschritte durchlaufen: Funktionsdefinition der Baugruppe; Komponentenauswahl; Entwicklung der Schaltungstechnik; Entflechtung des Layouts Hardware; Organisation und Begleitung der Bestückung; Fehlersuche Hardware; Anpassung der FPGA-Software; Neuentwicklung FPGA-Software; Entwicklung der PC Steuer- und Auslesesoftware.