Server, HMI’s, Box-PCs oder Boards, viele Lösungen gibt es von der Stange oder als kundenspezifische Entwicklungen mit einer kleinen zentralen Steuereinheit.
Ebbs, 01. Oktober 2024 – Andreas Schlaffer, Head of R&D der Kontron Austria GmbH, erläutert uns im Gespräch, was sich hinter dem Begriff „Deeply Embedded“ verbirgt. Darüber hinaus geht er auf die Vorteile dieser Lösung ein, zeigt uns auf, wie sie sich erfolgreich einsetzen lässt, wo ihre Grenzen sind, und erläutert einige Applikations-Beispiele.
Zuerst möchten wir natürlich wissen: Was ist „Deeply Embedded“?
„Deeply Embedded“ bezieht sich auf maßgeschneiderte Entwicklungslösungen für unsere Kunden, die von hoch effizienten Mikrocontrollern gesteuert werden. Wir verwenden überwiegend minimale Echtzeit Betriebssysteme wie FreeRTOS, die ideal für eingebettete Systeme sind und auf einer Mikrokernel-Architektur basieren. Unsere Systemarchitektur ist deterministisch, das heißt es handelt sich um definierte, reproduzierbare Zustände. Jede Eingabe erzeugt unmittelbar ein Ergebnis. Ein Beispiel für nicht deterministisches Verhalten ist beispielsweise das Öffnen einer Computerdatei, bei dem die Wartezeit variiert. Solche Schwankungen sind für viele Anwendungen unerwünscht. Unser Ansatz ermöglicht Echtzeitverarbeitung, wobei definierte Daten innerhalb eines festgelegten Zeitrahmens zuverlässig verarbeitet werden.
Wenn Sie von maßgeschneiderten Kundenlösungen sprechen, wie ist das zu verstehen?
Das kann von Entwicklungsprojekt zu Entwicklungsprojekt variieren. Wir unterstützen unsere Kunden bei der Weiterentwicklung ihrer Applikationen, übernehmen klar definierte Teile eines Projekts oder kümmern uns um die gesamte Anwendung, zum Beispiel in den Bereichen Industrie, Sicherheit und Medizin. Dank unseres Know-hows und der notwendigen Zertifizierungen (Safety Application EN 19353, Medical Application EN 13485, Ex-critical Application EN 60079) bieten wir umfassende Lösungen an.
Welche Vorteile bieten Sie den Kunden mit Ihrer Lösung?
„Deeply Embedded“-Lösungen umfassen sehr kleine Systeme mit geringer oder keiner Bootzeit, hoher Energieeffizienz und niedriger Wärmeentwicklung. Geringe Abwärme spart Platz und Kosten, da keine Kühlkörper benötigt werden. Diese Lösungen sind ideal für kostensensitive Anwendungen mit hoher Stückzahl und hoher Qualität oder Anwendungen, die eine lange Batterielaufzeit erfordern.
Welche Nachteile möchten Sie nicht unter den Teppich kehren?
„Deeply Embedded“ eignet sich nicht für hochauflösende Multimedia-Anwendungen wie Digital Signage, Netzwerkspeicher, Cloud Computing, komplexe Datenbankanwendungen sowie Windows- oder Linux-Applikationen. Dennoch gibt es zahlreiche Anwendungsfelder, auf die ich gerne eingehe.
Können Sie uns Beispiele geben?
Ein Beispiel ist die Entwicklung einer Wärmebildkamera, die komplett bei uns im Haus entwickelt und getestet wurde. Diese explosionsgeschützte Kamera musste leicht und kompakt sein, bei minimaler Eigenerwärmung und effizientem Energiemanagement. Die Übertragung der Bilder erfolgt in Echtzeit und die Kamera ist sofort nach dem Einschalten einsatzbereit. Wärmebildkameras finden Anwendung in der Energieberatung sowie bei Polizei und Feuerwehr zur Orientierung oder Personenrettung.
Ein weiteres Beispiel für „Deeply Embedded“ ist die Entwicklung einer Feuerlöschanlage mit der Sicherheitszertifizierung EN 19353 für den Brandschutz im Bereich Maschinensicherheit. Hierbei bestand die erste Herausforderung in der Erstellung und Abstimmung des Sicherheitskonzeptes, welches die normativen Anforderungen erfüllt. Erst danach konnten wir die entsprechende Hard- und Software erstellen. Mittels enger Zusammenarbeit zwischen dem Prüfinstitut und uns wurde die erste baumustergeprüfte Feuerlöschsteuerung entwickelt. Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen wurde eine Zwei-Platinenlösung erarbeitet, welche sich in Bedieneinheit und Sicherheitsplatine aufteilt. Wichtig war bei diesem Projekt weiterhin, dass die Kommunikation zwischen den beiden Platinen zu jeder Zeit eindeutig, sicher und reproduzierbar ist. Die Systeme werden im industriellen Umfeld 24/7 eingesetzt. Daher durfte es zu keiner Wärmerzeugung kommen und das Echtzeit Booten war Voraussetzung.
Zum Schluss möchte ich die Entwicklung einer Muttermilchpumpe erwähnen. Diese Pumpe arbeitet mit einem Unterdruck, der über das „Deeply Embedded System“ geregelt wird. Sie startet ohne Bootzeit und ist sofort einsatzbereit. Dies geschieht über das integrierte Touchdisplay oder eine angeschlossene Fernbedienung. Als Besonderheiten sind hier das vordefinierte Design des Auftraggebers und der sich daraus ergebende geringe Platzbedarf zu nennen. Die Brust-Milchpumpe wurde als Medizinprodukt Klasse 2a zugelassen.
Fazit
Viele Geräte des Internet of Things (IoT) sind “Deeply Embedded Devices”. Dank ihrer herausragenden Eigenschaften wie Instant On, Low Power, geringe Wärmeentwicklung, lange Batterielaufzeit und Echtzeitfähigkeit sind diese ideal für das Sammeln von Daten und für das Steuern kritischer Applikationen.
Möchten Sie noch tiefer in die Welt der „Deeply Embedded“-Technologie eintauchen?
Besuchen Sie uns vom 12. bis 15. November in München auf der electronica 2024 und entdecken Sie, wie unsere maßgeschneiderten Technologien auch Ihr Unternehmen voranbringen können.
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Über Kontron
Die Kontron AG (www.kontron.com, ISIN AT0000A0E9W5, WKN A0X9EJ, KTN) ist ein führendes IoT-Technologieunternehmen. Seit mehr als 20 Jahren unterstützt Kontron Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen dabei, mit intelligenten Lösungen wirtschaftliche Ziele zu erreichen. Von automatisierten industriellen Abläufen, intelligenterem und sicherem Transportwesen bis hin zu fortschrittlichen Kommunikations-, Konnektivitäts-, Medizin- und Energielösungen bietet das Unternehmen seinen Kunden wertschöpfende Technologien. Mit der Übernahme der Katek SE Anfang 2024 stärkt Kontron das Portfolio durch die neue Division GreenTec mit den Bereichen Solarenergie und eMobility maßgeblich und beschäftigt rund 8.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in mehr als 20 Ländern weltweit. Kontron ist im SDAX® sowie TecDAX® der Deutschen Börse gelistet.
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