Intelligente Sensorik und Aktorik

Elektronische Komponenten werden immer günstiger und leistungsfähiger. Schlüsselgebiete wie Smartphones treiben mit ihren Anforderungen und Stückzahlen die Entwicklung voran – dies kann man auch für Anwendungen mit kleineren Stückzahlen ausnützen!

Das Institut ESA bietet Erfahrung in den folgenden Kompetenzbereichen:

  • 2D Kantenerkennung im µm Bereich mit günstigen Handy-Kameras: Dazu verwendeten wir kleine Kameramodule mit 3 mm x 3 mm x 3 mm Grösse für weniger als 1 Fr./Stück und betreiben diese absichtlich im unscharfen Bereich. Durch «Curve fitting» des Helligkeitsverlaufes über viele Zeilen können wir die exakte Position einer schwarz-weiss Kante im tiefen Sub-Pixel Bereich genau erfassen.
  • Preisgünstige Datenkommunikation über LEDs zum Handy: Für einen Langzeit-Sensor mit Materialkosten von weniger als 2.- Fr. durften wir eine Kommunikation zu Smartphones realisieren. Dazu wären USB, NFC, WLAN oder Bluetooth viel zu teuer. Wir verwenden 3 LEDs (Stück 0.02 Fr.) mit einer intelligenten PWM-Ansteuerung ins ASIC implementiert, um 80 Byte Daten mit mehrfacher Fehlerkorrektur in weniger als 7 Sekunden zu übertragen.
  • Kraft-Moment-Sensor für Roboter: Zusammen mit dem Institut für Mechatronische Systeme (EMS) entwickelten wir mit 6 induktive Abstandssensoren eine Erfassung von Dreh- und Zugkräften in 3 Achsen. Ergänzt wird dies durch 6 3-Achsen Gyro Sensoren und einer schnellen Auslesung und Datenübertragung ermöglicht es 10'000 Updates/s.
  • RF Feldstärken Sensor für Plasmareaktoren: Das Funktionsprinzip beruht auf der Messung des elektrischen Verschiebungsstroms zwischen einer Elektrode und einer Detektorplatte. Der Sensor hat eine Verstärkung von 52 dB bei 40 MHz und eine relative Vergleichbarkeit 0.1 % (k=1). Durch modernste Halbleiter Bauelemente konnte der Sensor in ein Bauvolumen von Ø 25 mm x 22 mm integriert werden. Wichtige Kompetenzfelder sind RF-Verstärker, Analog Digital Umsetzer, sowie Miniaturisierung. 
  • Power Line Kommunikation und RF-Messtechnik: Ein hochpräziser RF Sensor, realisiert mit einem neuartigen Richtkoppler, wurde über eine innovative Powerline Kommunikation vernetzt. Eine verdrillte galvanisch getrennte Zweidrahtleitung stellt das Verbindungselement zwischen den Sensoren dar. Mit lediglich einer(!) Windung  konnten die Sensoren elektrisch versorgt und eine Datenkommunikation über 800 m realisiert werden. Kernaufgaben sind die Auslegung der Koppelkreise, sowie die Anbindung von Powerline Chips ausserhalb ihrer üblichen Einsatzfelder.