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2-2014

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PC & Industrie 2/2014

Bauelemente Schnell

Bauelemente Schnell gestapelt: PICMA Stack Multilayer Ringaktor P-080 Mit dem neuen Ringaktor aus runden PICMA Chip Multilayer-Piezoaktoren von PI Ceramic sind Abmessungen und Stellwege flexibel skalierbar. Für eine Erstbemusterung oder kleine Stückzahlen bietet PI Ceramic Multilayer-Aktoren, die aus PICMA Chip-Aktoren aufgebaut sind. Die Miniatur-Piezoaktoren, die in zahlreichen Abmessungen und Geometrien vorhanden sind, werden je nach geforderten Abmessungen bzw. Stellwegen aufeinander geklebt. Dadurch können Sonderlängen der PICMA Multilayer- Aktoren schnell flexibel skaliert werden - mit entsprechend kurzen Lieferzeiten. Die hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der PICMA Aktoren werden durch das Klebeverfahren nicht beeinträchtigt. Erstes Katalogprodukt ist der Ringaktor P-080, der aus runden PICMA Chip-Aktoren aufgebaut ist. Bei 36 mm Länge bietet er einen Stellweg von 25 µm. Die Ringaktoren erreichen ihre maximale Auslenkung bereits bei niedrigen Betriebsspannungen von nur 100 V. Dabei ist die Resonanzfrequenz mit 40 kHz sehr hoch, und der Aktor für hochdynamische Prozesse sehr gut geeignet. Wie alle PICMA Multilayer-Aktoren bieten auch die P-080 µs-Ansprechzeit und Sub-Nanometer-Auflösung. Die Integration: Eine runde Sache Der runde Außenquerschnitt passt z.B. in vorgefertigte Gehäusebauteile aus Rohrhalbzeug. Die Innenbohrung dient als Apertur für optische Anwendungen oder kann zum Aufbringen einer Vorspannung für dynamische Anwendungen genutzt werden. Der Außendurchmesser des P-080 beträgt 8 mm bei 4,5 mm Durchmesser der Innenbohrung. Design und Fertigung sind sehr flexibel, denn alle runden PICMA Chip-Aktoren mit den Durchmessern 5, 8 und 15 mm können für den Aufbau von Ringaktoren verwendet werden. Damit bieten sich die Hochleistungsaktoren besonders für den Einsatz in den Bereichen Lasertuning, Mikrodosierung und Life-Sciences an. • Physik Instrumente PI www.pi.de Piezo-Kompositwandler DuraAct Power mit Multilayer-Keramik nutzt den d 33 -Effekt Der neue Piezoflächenwandler P-878 DuraAct Power von PI Ceramic verwendet eine Betriebsspannung von nur -20 bis 120 V und ist damit laut Herstellerangaben auf dem Weltmarkt einzigartig. Wie alle DuraAct-Wandler kann der P-878 als Aktor, Sensor oder für Energy Harvesting eingesetzt werden. Die aktive Schicht des Flächenwandlers besteht aus einem Multilayer-Piezoelement, das nach einem patentierten Verfahren in faserverstärkten Kunststoff eingebettet ist. Bei der Auslenkung nutzt der DuraAct Power den. d 33 -Effekt. Die Herstellung der Komposite erfolgt durch ein. blasenfreies Injektionsverfahren. Die Polymerummantelung dient gleichzeitig als elektrische Isolierung und als mechanische Vorspannung, so dass der P-878 biegsam ist. d33-Effekt: Was steckt im DuraAct Power? Bisherige vollkeramische Wandler erfordern hohe Ansteuerspannungen von 250 bis zu 1000 V. Sie nutzen die laterale Kontraktion des Piezoelements beim Anlegen einer elektrischen Spannung, den sogenannten Transversal- oder d 31 -Effekt. Die Multilayer-Flächenwandler nutzen dagegen den Longitudinaloder d 33 -Effekt, bei dem die Auslenkung parallel zum elektrischen Feld E und der Polarisationsrichtung des Piezoaktors erfolgt. Die piezoelektrischen Deformationskoeffizienten d 33 für den longitudinalen Effekt sind deutlich höher als für den transversalen Effekt; die erreichbaren Auslenkungen sind somit dementsprechend größer. 52 PC & Industrie 2/2014

Bauelemente Step Down PWM Controller mit weitem Eingangsspannungsbereich Der kürzlich vorgestellte Abwärtswandler ISL8115 von Intersil (Vertrieb SE Spezial-Electronic) ist ein synchroner Abwärts-PWM Controller mit integriertem Gatetreiber für eine Ausgangsspannung bis 5,5 V und einen Ausgangsstrom bis 30 A. Zur Erzielung eines höheren Ausgangsstroms und zur Reduzierung der Welligkeit von Eingangsund Ausgangsstrom können bis zu sechs Bausteine auf einfache Weise parallel geschaltet werden. Der Controller verfügt über eine interne Spannungsreferenz von 0,6 V, die mit einer Toleranz von nur ±1% eine besonders präzise Regelung der Ausgangsspannung im gesamten Temperaturbereich (-40 bis +125 °C) ermöglicht. Die einstellbare Taktfrequenz (150 kHz bis 1,5 MHz) erlaubt eine Anpassung an bestimmte EMV-Anforderungen. Eine ausgereifte Voltage Mode Technologie und eine schnelle nichtlineare Regelung sorgen für ein erstklassiges Verhalten bei Transienten am Eingang und bei Lastsprüngen am Ausgang. Mit seinem weiten Eingangsspannungsbereich (2,97 V bis 36 V) eignet sich der Controller ISL8115 für viele POL-Anwendungen in den Bereichen Industrie und Kommunikation. Sehr nützlich für diese Einsatzfälle dürfte auch die reichliche Ausstattung mit Schutzfunktionen sein: OVP, UVP, OCP (Ausgang), UVLO (Eingang) und OTP (Temperatur). Der ISL8115 wird in einem 24-poligen QFN-Gehäuse mit Abmessungen von 4 x 4 mm geliefert. Zwei Evaluation Boards stehen für Erprobungen zur Verfügung: ISL8115EVAL1Z (Ausgang 1,5 V/ 30 A, Eingang 12 V) und ISL8115EVAL2Z (Ausgang 5 V/ 20 A, Eingang 28 V). • SE Spezial-Electronic AG www.spezial.com 6-Kanal RS-422-Treiber mit Encoder Link Der Baustein iC-HF bietet sechs RS-422 Leitungstreiber für 3…5,5 V Encoder-Anwendungen. Durch die integrierte Encoder-Link-Funktion sind Leitungstreiber deaktivierbar und analoge/ digitale Signale können über die Pins der Leitungstreiberausgänge direkt zugänglich gemacht werden. Für den differentiellen RS-422 Leitungsbetrieb sind die sechs differentiellen Treiberstufen komplementär ausgeführt. Die Push-Pull-Endstufen sind für eine hohe Treiberleistung von je maximal 65 mA bei 5 V ausgelegt und arbeiten bis 10 MHz Ausgangsfrequenz bei RS-422-Terminierungen. Die Treiberstufen sind strombegrenzt, kurzschlussfest und durch Übertemperaturabschaltung geschützt. Die Strombegrenzung reduziert zusätzlich die EMV-Belastung. Der iC-HF beinhaltet zur Versorgung von Sensorstrukturen einen Verpolungsschutz, der sensorseitig bis 60 mA belastbar ist. Der iC-HF ist über Pins konfigurierbar und unterstützt die Aktivierung der Encoder-Link-Funktion durch eine sichere, extern stimulierte Signalsequenz an zwei komplementären Leitungstreiberausgängen. Mit dem Encoder Link Zustand sind insgesamt neun Pins sensorseitig mit der Feldseite verbunden. Über dieses niederohmige Bypassing können sowohl analoge Sensorsignale als auf digitale Kommunikationssignale, wie z.B. BiSS, SPI, I²C, an vorhandene Ausgangstreiber-Pins geschaltet werden. Mit der Encoder-Link-Funktion können Sensoren über herkömmliche RS-422 Ausgänge zu Kalibrierung oder Programmierung zugänglich genutzt werden, ohne zusätzliche Kontakte, Steuerleitungen oder Stimuli vorhalten zu müssen. Auch nach der Fertigung können hiermit Systeme ohne Öffnung eines Gehäuses zugänglich gemacht werden. Der Baustein iC-HF ist im QFN32 5 x 5 mm Gehäuse mit Thermal Pad Ausführung erhältlich. Der Betriebstemperaturbereich beträgt -40…+125 °C. Weitere Informationen sind unter http://www.ichaus.de/iC-HF zu finden. • iC-Haus GmbH, www.ichaus.de PC & Industrie 2/2014 53

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel