Entwickler-Interview Modellbasierte Sensorentwicklung

Dr. Benjamin Schwabe (links) und Andrea Hollenbach (rechts) entwickeln bei Infineon Sensoren im Kontext der jeweiligen Applikation.
Dr. Benjamin Schwabe (links) und Andrea Hollenbach (rechts) entwickeln bei Infineon Sensoren im Kontext der jeweiligen Applikation.

Applikationsspezifische Sensorik stellt eine moderne, vielfältige Entwicklungsaufgabe: Ein Interview über die Vorteile des modellbasierten Arbeitsflusses und das Verhältnis von Sensor- zu Mikrocontrollermarkt.

DESIGN&ELEKTRONIK: Frau Hollenbach, Herr Schwabe, Sie sind bei Infineon für Systemlösungen zuständig. Wie ist dabei ihr Beitrag für die Sensorentwicklung?

SCHWABE: In unserer Division Power Management und Multimarket (PMM) besitzt die Abteilung Systems eine Zentralfunktion, die unter anderem zusammen mit den einzelnen Geschäftsbereichen Konzepte für Systemlösungen erarbeitet. Wir betrachten also den Sensor in der jeweiligen Applikation.

Zuerst versuchen wir zu verstehen, wie die gewünschte Funktion realisiert werden kann. Dafür erstellen wir abstrakte Modelle, welche uns helfen, die entsprechenden Systeme als Konzept zu definieren. Dabei befinden wir uns im konstanten Austausch mit vielen Kollegen, etwa aus dem entsprechenden Marketing oder Applikation Engineering. Die eingesetzten Methoden sind hier unabhängig von der jeweiligen Anwendung: Wir greifen etwa für die Sensorthemen auch auf Methoden der Kollegen aus dem Bereich Power zurück.

Die eingesetzten Werkzeuge hängen jedoch stark von der entsprechenden Aufgabe ab. Diese können dann MATLAB/Simulink sein, oder SystemC oder etwas ganz anderes. Mit Hilfe der dabei erarbeiteten Modelle beantworten wir die Frage nach dem konzeptionell Machbaren und liefern den ersten Ansatz.

Wie muss ich mir das konkret vorstellen?

HOLLENBACH: Ein Beispiel hierfür ist der digitale Drucksensor von Infineon: Setzt unser Kunde diesen in einem Multikopter als Höhenmesser ein, interessiert er sich nicht wirklich für Druckwerte. Denn für die Steuerung des Fluggeräts braucht er Angaben zur Höhendifferenz, die ein solcher Sensor indirekt liefern kann. Im konkreten Fall muss der Druckwert mit Hilfe der barometrischen Höhenformel umgerechnet werden.

Aktuell würde ein Kunde dafür einen Mikrocontroller mit entsprechender Firmware benötigen oder einen dedizierten IC. Aus Applikationssicht spricht aber einiges dafür, den Umrechnungsprozess in den Sensor zu integrieren. Auch hier haben wir die Wahl zwischen einem reinen Hardware-Ansatz oder einem Mikrocontroller mit Firmware. Der Entwurf kreativer Lösungen ist dabei aber nur die halbe Miete – danach folgt dann das applikationsspezifische Debuggen.

Soviel Aufwand für eine Applikation, lohnt sich der ganze Aufwand?

HOLLENBACH (lacht): Es gibt neben dieser Applikation natürlich noch eine Vielzahl anderer. Die Sensorik ist der zentrale Punkt, wenn es um die Verknüpfung der Welt der Dinge mit der Welt der Daten geht. Mit der zunehmenden Integrationsdichte im Internet-der-Dinge wird das Konzept der smarten  Sensoren immer wichtiger. Hiermit stellt sich nicht nur mehr die Frage „Was misst ein Sensor?“, sondern „Welche Information erfordert die Applikation tatsächlich?“. Damit bewegen wir uns weg vom reinen Produktentwurf hin zum Systementwurf.

Technisch gesehen kann man Sensoren dann als smart bezeichnen, wenn sie nicht mehr nur analoge Signale liefern, sondern bereits interpretierte, digitale Zahlenwerte.