Hardware Entwicklung
Mit Hardware bezeichnen wir alle elektronische Baugruppen, Displays, Tastaturen
und sonstige elektrische und elektronische Komponenten zum Messen, Steuern und
Regeln, Anzeigen, zur Kommunikation und Datenverarbeitung.
Eine elektronische Baugruppe besteht aus einer Leiterplatte, auf der
elektronische Bauteile, Stecker usw. aufgelötet sind. Durch den Einsatz eines
programmierbaren Mikrocontrollers und mit der entsprechenden Software wird das
ganze zu einem „Embedded System“.
Ein Schwerpunkt der Altotec Leistungen liegt in der Entwicklung von
kundenspezifischen elektronischen Baugruppen und kompletten „Embedded Systems“
wie z.B. Bedieneinheiten mit Tastatur, Display, Schnittstellen zu anderen
Geräten oder PCs und natürlich den verschiedensten Steuerungs- und
Regelungsaufgaben. Das Herz dieser Entwicklungen ist meistens ein
programmierbarer Mikrocontroller, für den dann auch die entsprechende Software
(Firmware) entwickelt wird.
Zur Erstellung einer elektronischen Baugruppe sind folgende Arbeitsschritte
nötig:
Konzeptphase
Die kreative Phase eines Projektes, die in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden
durchgeführt wird.
Zum Beispiel werden in mehreren Meetings Ideen zusammengetragen, wieder
verworfen, auf Schmierzettel Bedienungspanels gezeichnet, Ein- und Ausgänge
festgelegt, Stecker ausgesucht, die Funktionsweise besprochen usw...
Irgendwann stehen das Pflichtenheft und ein Grobentwurf. Jetzt kann die
Detailkonzeption beginnen.
Bevor ein Prototyp zusammengebaut werden kann, stehen die folgenden Phasen an,
die von effektiven Werkzeugen unterstützt werden.
Bauteilsuche
Mit den im Grobkonzept festgelegten Anforderungen im Hinterkopf werden passende
Bauteile und Komponenten ausgesucht. Es kann auch erforderlich sein, dass
kritische Bauteile zunächst in einer Versuchsschaltung ausgetestet werden
müssen.
Heute werden die meisten Mess-, Steuerungs- und Regelaufgaben nicht mehr in der
Elektronik "fest verdrahtet", sondern mit Hilfe von programmierbaren Bausteinen
werden Algorithmen über Software realisiert.
Besonders wenn ein Bedienpanel mit Display und Tastatur Verwendung findet, ist
sehr oft ein Mikrocontroller im Einsatz, für den Software vorzugsweise in einer
höheren Programmiersprache erstellt werden kann.
Schaltplanerstellung
Im Schaltplan werden alle Bauteile angeordnet, dimensioniert und elektrischen
Verbindungen zwischen den Anschlüssen hergestellt. Mit zusätzlichen Werkzeugen
können zumindest Teile der Schaltung simuliert werden und dadurch auf
Funktionstauglichkeit überprüft werden, bevor ein Prototyp zur Verfügung steht.
Die Schaltplanerstellung ist bei modernen CAD-Systemen eng mit der
Layouterstellung verknüpft.
Layouterstellung
Bei der Layouterstellung kommt es zunächst auf die richtige Platzierung der
Bauteile auf einer Leiterplatte an, für die die Außenkontur und die Position
bestimmter Bauteile wie Steckverbinder fest vorgegeben sind. Die Leiterbahnen
zwischen den Bauteilen sollten immer möglichst kurz sein. Je nach Bauteildichte,
Stromversorgung und EMV-Anforderungen kann eine Leiterplatte zwischen 1 und 16
Lagen mit Kupferbahnen besitzen.
Aufbau eines Prototyps und Test
Sobald ein Layout der Leiterplatte erstellt ist, werden oft im Eilverfahren ein
bis fünf Prototypen im Elektroniklabor erstellt. Diese dienen dann zum Test, der
mit dem Schaltplan festgelegten Funktionen und, wenn programmierbare Bausteine
vorgesehen sind, auch zum Test der entsprechenden Software.
Entwicklungszyklen bis zur Serienreife
Wenn alles gut läuft, dann können meist nach kleinen Änderungen die
Fertigungsdateien für die erste Serienproduktion vorbereitet werden. Es kann bei
komplexen Anforderungen aber auch vorkommen, dass mehrere Entwicklungszyklen mit
Schaltplanänderung, Layoutänderung, Prototypenaufbau und Tests nötig sind, bis
die gewünschte Serienreife erreicht wird. Die gesamte Entwicklung wird durch das
QM-System begleitet, das zur internationalen Norm ISO 9001:2000 konform ist.
Serienfreigabe
Der Abschluss einer Hardware-Entwicklung ist immer mit einer Freigabe zur
Serienfertigung verbunden. Das letzte Wort hat hierbei immer der Kunde, der die
Tauglichkeit der Elektronik gemäß den festgelegten Anforderungen bestätigen
muss.
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