INTEGRIERTE ELEKTRONISCHE ANTRIEBSLÖSUNGEN

Innerhalb einer Applikation ist der Antrieb die entscheidende Schnittstelle. Da er die Disziplinen Mechanik, Elektronik und Software vereint, sollte ihm bei der Entwicklung besondere Aufmerksamkeit gelten. Dabei ist unter anderem zu klären, ob er über kundenspezifische oder aber über Standard-Elektronik angesteuert werden soll.

Die Entwickler der Karl Schnurr AG* stehen unter Zeitdruck. Die verbleibenden Tage zur nächsten Messe, an der das medizinische Fachpublikum die «Dosiereinheit 2030» erstmals sehen soll, rinnen nur so dahin. Zwar sind die wichtigsten Parameter und Funktionen der mobilen Infusionspumpe definiert, dennoch ist der Terminplan ambitioniert. Für zusätzlichen Stress sorgt eine unter den beteiligten Ingenieuren entbrannte Diskussion über die Ansteuerung des Antriebs. Ein Teil der Entwickler plädiert für den Einsatz von Standard-Elektronik, der andere pocht vehement auf die Verwendung einer massgeschneiderten Lösung. Da beide Parteien gute Argumente für ihren Ansatz anführen, ist Firmeninhaber Karl Schnurr hin- und hergerissen und scheut eine Entscheidung. Diese Zerrissenheit kostet allerdings wertvolle Zeit.

Standard-Elektronik versus kundenspezifische Elektronik. Solche Konflikte wie bei der Karl Schnurr AG hat Mo Aakti in dieser oder ähnlicher Form schon häufiger mitbekommen. «Das Problem ist», sagt der Leiter Technik bei der ANTRIMON Motion AG, «dass es nicht den einen und richtigen Ansatz gibt. Dieser ist immer situativ.» Was in der einen Anwendung die perfekte Lösung ist, kann in der anderen möglicherweise die denkbare schlechteste sein! Allerdings gibt es Kriterien, die bei der Entscheidungsfindung helfen können. Wenn es beispielsweise schnell gehen muss, ist der Encoder von der Stange sicherlich die richtige Wahl. Er integriert eine Vielzahl von Schnittstellen, sodass er sich problemlos in ein Design integrieren lässt. Ebenfalls empfiehlt sich seine Verwendung bei kleineren Stückzahlen, da sich der Entwicklungsaufwand für eine eigene Lösung erst ab einer bestimmten Menge rechnet. Wie hoch diese Menge ist, kann ein guter Mechatronik-Dienstleister anhand der Konstruktionsdaten übrigens recht exakt bestimmen. Es ist aber nicht allein der Preis, der zählt! Recht anschaulich lässt sich das an der «Dosiereinheit 2030» erklären. Da sie mit einem Gewicht von 1,4 Kilogramm knapp 15 Prozent leichter als das Vorgängermodell sein soll, konzentriert sich ihr Entwurf auf das tatsächlich Notwendige. Alles Überflüssige entfällt und spart so am Ende Gramm um Gramm, bis das Wunschgewicht erreicht ist. «Ich nehme einen ASIC und baue einen Magneten an die Motorachse», beschreibt Mo Aakti sehr vereinfacht die Umsetzung einer kompakten und kundenspezifischen Motion-Control-Lösung. Bei der mobilen Infusionspumpe ist lediglich noch eine serielle Schnittstelle für das Display hinauszuführen. So lässt sich später im Klinikeinsatz anhand der Motorlage beziehungsweise der Kolbenposition die Dosierung sehr einfach und ohne grossen Aufwand visualisieren.

Wann macht Integration der Elektronik in den Antrieb Sinn?

Beim Einsatz von Standard-Elektronik bezahlt der Anwender für viel Funktionalität, die er unter Umständen überhaupt nicht benötigt! Dies ist mittlerweile Karl Schnurr bewusst. Was ihm allerdings bislang nicht so richtig klar ist, wann die Integration der Elektronik direkt in den Antrieb Sinn macht? Er weiss zwar von anderen Projekten, dass es einen richtigen Kabelsalat geben kann, wenn bei bürstenlosen Motoren neben der Kommutierung auch noch Feedbacksysteme, beispielsweise für Drehzahloder Positionsanwendungen, anzubinden sind, tut sich aber mit der Adaption auf das aktuelle Projekt schwer. Spart er damit Platz? Welche Vorteile bringt ihm generell eine integrierte Lösung? Und was kostet diese im Vergleich zu einer separierten? «Wenn man Antrieb und Steuerung für sich alleine betrachtet, ist eine separierte Lösung unter Umständen günstiger», meint Mo Aakti zur letzten Frage von Karl Schnurr. Vor allem lässt sichmit ihr sehr kompakt bauen, da die Platine ausserhalb platziert wird. Ihr Absetzen empfiehlt sich ebenfalls bei starken Vibrationen, hohen Temperaturen oder anderen widrigen Umgebungsbedingungen. Fertigte die Karl Schnurr AG Stellantriebe für Turbokompressoren, riet ihr Mo Aakti auf jeden Fall zur separierten Lösung: «Die heissen Abgase erwärmen die Umgebung so stark, dass eine gute und sichere integrierte Lösung mit sehr hohem Aufwand verbunden wäre.»

Wo empfiehlt sich nun aber die Verwendung einer integrierten Lösung?

Als Beispiel nennt der Leiter Technik Modulkonzepte, in der diese eine übergeordnete Steuerung ersetzt. Interessant ist diese auch, wenn ein Anwender über Prozesswissen verfügt, ihm aber das Antriebs-Know-how fehlt. So relevante Fragen, beispielsweise wie kommutiere ich den Motor, kann er so getrost aussen vor lassen. Und wie sieht es bei der «Dosiereinheit 2030» aus? Mo Aakti hält bei ihr den integrierten Ansatz für die bessere Lösung. «Hier muss garantiert sein, dass die Signale so ankommen, wie sie benötigt werden», sagt er. Gerade im Klinikalltag, wo es viele Störquellen gibt, sei das nicht immer garantiert. Als Beispiel nennt er MRIUntersuchungen von Notfall- oder Intensivpatienten. Hier müsste sichergestellt sein, dass die magnetischen Felder nicht zu EMV-Problemen führten.

*Firmen- und Produktname geändert

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SALVATORE CORONITI
Head of Sales Motion Products

THE ANTRIMON GROUP TURNS MECHATRONICS INTO SUCCESS

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