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Steckverbinder mit integrierten EEPROMs

Großes Potenzial in der Medizintechnik

1. Oktober 2019, 9:00 Uhr | Anja Zierler

Im Inneren des Steckverbinders und versiegelt im Gehäuse befindet sich der Mikrochip. Durch einen zusätzlichen Pin ist die Kommunikation mit und vom Stecker möglich.

Den Verbindungsstatus in Echtzeit abrufen oder die Anzahl der Steckzyklen zählen – Steckverbinder mit integriertem Mikrochip machen es möglich. Auch in der Medizintechnik lassen sich so Platz, Zeit und Kosten sparen.

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»Internationale Regulierungen wirken sich im Medizinmarkt bis hinunter auf die Komponentenebene aus«, erklärt Rudolf Weidenspointner, Produktmanager für Kabelkonfektionierung bei ODU. »Deswegen wählen Entwickler von Medizinprodukten heutzutage ihre Materialien und Komponenten mit viel mehr Weitsicht aus, um die Produktleistung, Sicherheit und Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu gewährleisten.« Risikomanagement und -dokumentation seien deshalb mittlerweile Pflicht. Dahinter steckt ein zunehmender Aufwand, schon am Anfang der Produktgestaltung müssen etwa die richtigen Konfigurationen, ein möglicher Austausch von Komponenten und deren rechtzeitige Entsorgung am Ende der Lebensdauer mitbedacht werden.

Unterstützen sollen hierbei Steckverbinder mit integrierten EEPROMs (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), sogenannten nichtflüchtigen Speichern. »Steckverbinder mit integrierten Speichern unterstützen den Wandel zu sichereren und intelligenteren Produkten«, betont Weidenspointner. »Das Thema Sicherheit kann so auf die nächste Ebene gehoben werden.« Möglichkeiten gäbe es viele, so könnten etwa mittels Chip abgelaufene und ungültige Produkte einfach identifiziert und Fehlkonfigurationen vermieden werden. Basierend auf bereits umgesetzten kundenspezifischen Projekten bietet ODU solche Systeme an.

Die technischen Aspekte

Im Inneren dieser Steckverbinder befindet sich ein einzelner Mikrochip, der sicher vergossen und im Steckergehäuse versiegelt ist. Mittels eines zusätzlichen Pins kommuniziert der Chip mit und von dem Stecker aus. Die Stromversorgung des Mikrochips erfolgt über die Signalleitung. Durch dieses Konzept, die sogenannte parasitäre Leistungsübertragung, lässt sich zusätzliches Gewicht und die Größe auf ein Minimum reduzieren. Die verwendeten Busprotokolle zur Kommunikation mit den Mikrochips ähneln dem I2C-Protokoll, allerdings mit niedrigeren Datenraten und nur einer gemeinsamen Daten- und Stromleitung. Ein 64-bit-ROM ist permanent auf den Mikrochip gelasert. Zusätzlich können 1 bis 4 kbit Speicherplatz genutzt werden, um gerätespezifische Daten zu speichern. Speichern lassen sich dabei zum Beispiel Informationen über die Art des angeschlossenen Gerätes, Kalibrierdaten für angeschlossene Sensoren und Messsysteme oder auch Weblinks zu Handbuch- und Ersatzteilbestellungen. Auch zusätzliche Sicherheitsfunktionen, wie Schreibschutz oder EEPROM-Emulationsmodus, sind verfügbar.

Die zentrale Steuereinheit der Anwendung – ein Mikrocontroller, ein Industrie-PC, eine Industriesteuerung oder ähnliches – adressiert den Stecker über eine digitale Standard-E/A-Leitung. Die Lese- und Schreibspannungen reichen von 2,8 bis 5,25 V. Standardbibliotheken sind verfügbar und lassen sich in bestehende Software integrieren.

Des Weiteren sind verschiedene Einsatzmöglichkeiten denkbar:

Identifikation – Die Identifizierung erfolgt durch das Lesen der 64-bit-ID des Steckverbinders. Diese ID kann mit Listen von zugelassenen Produkten verbunden, lokal auf dem Gerät oder über die IoT-Konnektivität mit Echtzeitdaten bereitgestellt (gespeichert) werden.
Produktverfolgung – Durch die Verknüpfung der ID mit Online-Daten lässt sich ein Echtzeitstatus des jeweiligen Steckverbinders ermitteln. Angereichert mit weiteren Daten aus dem Applikationsgerät können Produkte so rund um den Globus verfolgt oder die anwendungsspezifische Nutzung von Geräten aufgezeichnet werden.
Produktfreigabe und -status in Echtzeit – Der Produktstatus kann direkt an das Gerät gesendet werden. So lässt sich zum Beispiel eine Rückrufaktion auf dem Anwendungsgerät anzeigen und auf betroffene Produkte beschränken.
Produktpiraterie – IDs können auch verwendet werden, um Produktpiraterie zu verhindern oder zumindest aufzudecken.
Dokumentation – Indem die IDs der angeschlossenen Geräte ausgelesen werden, ist es möglich, eine Systemkonfiguration automatisiert zu dokumentieren.

Dem Experten zufolge lässt sich ein solcher Mikrochip in den Großteil der ODU-Produktpalette integrierten. Wegen der geringen Größe des EEPROM und der Notwendigkeit eines zusätzlichen Pins ändert sich an der Größe des Steckverbinders nichts.

Whitepaper zum Downloaden

In einem aktuellen Whitepaper zeigt Rudolf Weidenspointner, Produktmanager für Kabelkonfektionierung bei ODU, wie Steckverbinder mit integrierten Mikrochips dazu beitragen, den steigenden Anforderungen in Bezug auf Sicherheit, Leistung, Dokumentation und Benutzerfreundlichkeit entgegenzutreten. Dabei geht er auf Anwendungsfelder und Zielmärkte ein und erklärt die Funktion der Steckverbinder. Das englischsprachige Whitepaper ist auf www.odu.de als Download verfügbar. Weitere Information können auch über whitepaper@odu.de angefordert werden.