Mess- und Prüftechnik / Laborinterview
Low-Power-Validierung von IoT-Komponenten
Der Betriebsstrom-Analysator CX3300 löst die Stromdynamik bis 100 pA im Nanosenkundenbereich auf. Damit kann der Stromumsatz von Mikrocontrollern und Sensorik in autonomen Sensor- wie Steuerungsapplikationen genauer unter die Lupe genommen werden.
Der Wortschöpfer des »Internet der Dinge« Kevin Ashton postulierte 2009 im RFID Journal: »Eine Basis für selbstorganisiertes, ressourcenoptimiertes Management elektrotechnischer Infrastruktur und ihrer Applikationen im Logistik- und Transportwesen sowie darüber hinaus in allgemeinen ökonomischen Problemen, bildet das eigenständige Sammeln und Auswerten sämtlicher Informationen in einer Internet-Struktur.«
Angesichts der mathematischen Theorie dynamischer Systeme vielleicht ein zu starkes Statement: Chaotische Systeme wie Chuas Diodenschaltung [1] werden auch unter beliebig hoher Auflösung nicht vorhersagbar. Für viele industrielle Fertigungsprozesse ist die Aussage aber zutreffend, das Schlagwort ist der Six-Sigma-Prozess [2].
Daher muss der Sinn einer IoT-Anwendung letztendlich am Use-Case verifiziert
werden. Und dieser Use-Case wohnt offenbar seit 2017 in München. In der Münchner
IoT-Wirtschaft öffneten Fujitsu, IBM und Microsoft eigene IoT-Büros und mit dem Siemens-MindSphere-Universum sind mindestens vier Global-Player regelmässig
in den Tagesfeuilletons vertreten [3]. In der bayerischen Elektroindustrie scheint
die IoT-Technologie, zumindest in der Zustandsüberwachung, anzukommen.
Für die deskriptive wie präskriptive Statistik im Internet-der-Dinge werden möglichst autonome Dinge notwendig: Es nützt nichts, wenn am Ende des Tages die Sensorik genauso oft gewartet werden muss, wie die damit dargestellten Maschinen. Bei Energie- und Informationsversorgung aus einer Quelle mit den observierten Maschinen, erbt die Sensorik letztendlich deren Fehleranfälligkeit. Damit wird Energiemanagement auf Schaltungsebene zum Thema, die profane Messtechnik zur Entwicklung von Verbraucher- wie stationärer Elektronik, ist aber eher auf Evaluation höherer Lasten, wie Displays oder Antennentechnologie ausgelegt.
Low Power bei Dingen wie Sensoren oder Mikrocontrollern wird vor allem in zwei Themen dividiert: Im »Low Power Design« wird der Stromumsatz reduziert, hier sind Ruheströme im Bereich unterhalb der Mikroampereskala und Betriebsströme im Bereich 10 mA Gegenstand der Messaufgabe.
»Low-Power-Device«-Charakterisierung bedeutet im Wesentlichen, die Stromwellenformen zu messen. Bei niedrigen Strömen mit hoher Dynamik und Prozessen, die sich auf Zeitskalen im ns- und μs-Bereich abspielen sind vor allem Bandbreite und Rauschen hemmender Messfaktor.
Für solche Messaufgaben bietet Keysight den einzigartigen Betriebsstrom-Analysator CX3300. Mit 200 MHz Bandbreite und maximal 1 GHz Samplingrate und 14-/16-Bit-A/D-Wandler werden Ströme bis 100 pA im Nanosekundenbereich auflösbar.
DESIGN&ELEKTRONIK besuchte Dr. Christian Miesner, Senior Expert Power Electronics bei Keysight, in seinem Münchner Labor, der gerade mit diesem Gerät an der Evaluierung eines »Motorsteuerungscontrollers« arbeitete.
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