Hardwareentwicklung

Übersicht der durchgeführten Hardwareprojekte
- Details sind aufgrund von Geheimhaltungsverpflichtungen deutlich reduziert.

Steuergeräte SaCoS_one

Steuergeräte für den Anbau an große Verbrennungsmotoren. Diese Geräte sind Vibrationen und erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Die Anforderungen an Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit erfordern eine sorgfältige Modulauslegung. Die meisten Module sind als Single-Board-Design gestaltet, um die Anzahl an Übergängen und Bauteilen zu minimieren. Größere Designs verwenden mehrlagige Ausführungen mit vibrationsfesten Steckverbindern und integrierten Gehäuselösungen zur Vermeidung von Relativbewegungen. Komponenten wie Jumper oder Potentiometer wurden zugunsten der Ausfallsicherheit weggelassen.
Alle I/Os sind gegen Fehlbedienung und Fehlanschlüsse abgesichert und mit Diagnosen versehen.

Control Module

Nutzung als Motorsteuerung und Sicherheitssystem (zwei Module pro Motor)
Redesign von Starr-Flex auf gestapelte Architektur zur Kosten- und Zuverlässigkeitsoptimierung.

I/O

• 3x CAN-Kommunikation – isolierte Schnittstelle
• 6 Frequenzeingänge
• 32 Digitaleingänge
• 3 Analogausgänge (2-20 mA und 0-200 mA)
• 18 Analogeingänge
• 72 Temperaturmessungen (umschaltbar PT 100 / PT1000 NiCrNi)
• 8 galvanisch getrennte Digitalausgänge
• 25 Leistungsausgänge bis 3A
• Versorgung mit 24V inkl. Erdfehlerüberwachung

Injection Module

Einspritzsteuerung für bis zu 20 Zylinder
Basierend auf einem Automotive-Controller – gestapeltes Design

I/O

• 3 Frequenz-/Positionseingänge
• 10 Stromausgänge zur Ansteuerung von Proportionalventilen
• 20 Injektoren mit hochflexiblem Stromprofil, einstellbar über Software (5 Teileinspritzungen über 180°)

Knock Control Module

Erfassung von Klopfsensordaten und Klopfregelung von bis zu 20 Zylindern anhand charakteristischer Frequenzen.
Synchronisierung der Messung über Frequenz-/Positionseingänge.

SaCoS 5000 System

Ähnliche Spezifikation, höhere Integration und deutlich höhere Leistung durch Integration eines Multicore-Prozessors als Master.
Die Echtzeitverarbeitung wird von einem Coprozessor übernommen.

Aufteilung des Systems in verschiedene Modultypen

Mit einer geringen Anzahl von Platinenvarianten lassen sich verschiedene Auslegungen in angepasste Module kombinieren.

• Control/Input-Module für ein verteiltes Steuerungs- und Sicherheitssystem
• Power Output-Module zur Ansteuerung von Aktuatoren
• Injection Control-Module zur Ansteuerung von Diesel- und Gasinjektoren (bis zu 20 Zylinder, bis zu 4 Module pro Motor bei Einmotorenanlagen mit Gas)
• Gateway-Module zur Verbindung des Motors mit der Schiffsautomation
• Display-Module in zwei Größen zur Visualisierung und Steuerung, geeignet für direkten Anbau am Motor

Schritte eines Designs

Struktur und Konzept

Ein solides Lastenheft bildet die Grundlage, das im Entwicklungsprozess zum Pflichtenheft und schließlich zur Produktspezifikation ausdetailliert wird. Die Schaltungsentwicklung beginnt mit einem Single-Line-Diagram, das die grundlegende Systemstruktur zeigt. Parallel erfolgt eine Kostenabschätzung mithilfe kalibrierter Metriken für Funktionsgruppen.

Schaltplan

Nutzung von Hierarchien, Design-Reuse und Baukasten für Teile und Teilschaltungen.

Grobplatzierung

Erste Platzierung von Bauteilen und Abschätzung des Platzbedarfs. Koordination des Gehäusedesigns.

Platzierung

Finale Platzierung aller Bauteile und Fixierung des Gehäusedesigns als Voraussetzung für ein effizientes Routing mit minimaler Lagenanzahl.

Routing

Versorgung, Leistung, hochfrequente Signale, digitale und analoge Signale. Im Review wird jede Leiterbahn auf Signalfluss und Rückstrom geprüft. Galvanische Inseln werden normgerecht gestaltet und leicht inspizierbar gemacht.

Test

Inbetriebnahme, Funktionsprüfung, Softwareintegration, Funktionstest in der Applikation, Dauertests, HALT, produktionsbegleitende Prüfungen und Fehleranalysen.

Zertifizierung

Alle genannten Produkte sind für CE, UL und führende Marine-Klassifikationsgesellschaften zugelassen. Die Einspritzelektronik in redundanter Ausführung ist für Einmotorenanlagen zugelassen.

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