Inhalt - Projekte

Projekte

Datenkommunikation

Industrie

Raumfahrt

Datenlogging & Tracking

Medizinelektronik

... und viele mehr!

Datensicherheit

Optoelektronik

 

 

 

Hier ist eine Auswahl von Kundenprojekten,

viel Spaß beim Stöbern...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Datenkommunikation

2.4GHz Satelliten-Schalter

Kunde: Hirschmann Electronics GmbH & Co. KG

Acht Satellitenkanäle und ein terrestrischer Kanal werden individuell zu vier Empfängern mit automatischer Kanalwahl entweder über analoge Signale oder über das digitale DiSEq-Protokoll geschaltet. Im Rahmen des Forschungsprogramms «LAP» wurden erste Prototypen auf einem Dünnfilmsubstrat auf Keramikträgern mit integriert passiven Komponenten entwickelt.

Ein kommerzielles System wurde mit einem zusätzlichen Laminatträger und vier Controller-ICs für das digitale Vermittlungsprotokoll mit einem Sequential Build-Up (SBU) Laminat realisiert.

Vorteile
  • erhöhte Funktionalität und Effizienz
  • Reduzierung der Komplexität der Hauptplatine
  • Reduktion der Herstellungskosten (Beseitigung der Notwendigkeit für ein ASIC-Design)

«ASAP» Güterüberwachung und Schutz

Kunde: EU-Kommission, 5. Forschungsrahmenprogramm (FP5)

Das Ziel des Projektes «ASAP» war, in Europa ein neues Konzept für ein kostengünstiges, genaues und benutzerfreundliches Überwachungs- u. Schutzsystem für Container einzuführen. Die wissenschaftlichen und technischen Herausforderungen waren Entwicklung und Evaluation eines drahtlosen Mobilitätsinformationssystems, bestehend aus einer System-Infrastruktur, einer Datenbank und den Endgeräten mit Sensoren.

«ASAP» stellt ein umfassendes Smart-Tracking- und Schutzsystem zur Verfügung. Dies wird durch die Integration von bestehenden Informationsdatenbanken der Transportunternehmen erreicht; so dass der Benutzer alle Arten von Fracht, wie Gefahrenstoffe, in Echtzeit verfolgen, lokalisieren und überwachen kann, während diese durch ganz Europa transportiert werden. Zur Onlineüberwachung des Zustands der Fracht umfassen die «ASAP»-Endgeräte Sensoren für verschiedene Anwendungen, wie beispielsweise Temperatursensoren für Gefrierbehälter, Gassensoren für Brom-Gas-Transporter und Sensoren zur Überwachung der Containertüren.

Ein Echtzeitzugriff kann für Kunden, Transportbetriebe, Versicherungsgesellschaften und andere Beteiligten bereitgestellt werden, um Standort- und Status-Informationen über das Internet oder von mobilen Endgeräten abzufragen.

Unser Beitrag
  • unauffälliges, installierbares, IP65-fest Gehäuse
  • Sensoren und ihre Schnittstellen mit Kommunikationseinheit

BTnode

Kunde: ETH Zürich [TIK]

Basierend auf einem Bluetooth-Funk-Modul und einem Mikrocontroller, stellt der BTnode eine autonome drahtlose Kommunikation und Computing-Plattform dar, die als Demonstrationsplattform für die Forschung im Bereich der mobilen und Ad-hoc-Netzwerke (MANETs) sowie der verteilten Sensornetzwerke dient.

Der BTnode wurde gemeinsam an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH, Zürich) durch das Institut für Technische Informatik und Kommunikationsnetze (TIK) und der Forschungsgruppe 'Verteilte Systeme' entwickelt. Der BTnode wird derzeit in zwei grossen Forschungsprojekten NCCR MICS und Smart-Its eingesetzt.

Unser Beitrag

Art of Technology war für die Industrialisierung des ETH-Prototyp-Designs und die anschließende Produktion von kleinen bis mittleren Stückzahlen verantwortlich.

Permafrost Messungen in den Alpen

Kunde: ETH Zürich [TIK]

Permafrost ist ein thermisches Untergrundphänomen bestehend aus Gestein, Erde und Schutt, die das ganze Jahr über im steilen Felsuntergrund eingefroren sind. Nicht sichtbar an der Oberfläche, taut Permafrost in den Sommermonaten, was die Hangstabilität ernsthaft beeinträchtigen und zu Naturgefahren führen kann, die den sicheren Betrieb der Infrastruktur in der Umgebung gefährden könnten.

Herausforderung

PermaSense-Geräte werden in grosser Höhe in den Bergregionen mit Permafrost-Umgebung installiert und betrieben. Als solches muss das System und alle seine Komponenten bei niedrigen Temperaturen zuverlässig laufen und in der Lage sein, grossen täglichen Temperaturschwankungen (über 40°C), je nach Sonneneinstrahlung, Wind und Schnee, zu widerstehen. Aufgrund der Tatsache, dass die PermaSense-Geräte nur im Sommer mit Hubschrauber erreichbar sind, macht einen für 2 - 3 Jahre wartungsfreien Betrieb zwingend erforderlich. Um einen langfristigen Betrieb zu gewährleisten, musste die Gestaltung des Systems Folgendes ebenfalls berücksichtigen:

  • extreme tägliche Wetterveränderungen
  • Gefahr durch Blitzschlag, Lawinen, Steinschlag, Frost, Eis und Schnee
  • begrenzte Batterieleistung verfügbar
  • eingeschränktes Platzangebot für die Elektronik (und Batterie)
  • niedrige Produktionsvolumen
  • kurzer Zeitrahmen

Lösung

Die Daten werden über ein flexibles, verteiltes drahtloses Sensornetzwerk (WSN) gesammelt, das speziell auf die geophysikalischen Sensoren angepasst ist, wodurch zuverlässige und hochwertige Messungen in extremen Umgebungsbedingungen ermöglicht werden. Zusätzlich zum im Mast integrierten GPS-Empfänger und einer Antenne, einem 2-Achsen-Neigungssensor, der gesamten Elektronik und Kabel und einer 12V-Photovoltaikanlage, umfasst das entwickelte System Folgendes:

  • Drahtlos-System mit geringer latenter Datenübertragung
  • Temperaturmessungen mit Sensor Bars und Thermistor-Ketten
  • Sensorknoten mit 'Riss-Meter'
  • 2-dimensionale Messung der Spaltbewegung
Unser Beitrag: miniaturisierte Funksensoren
  • Design und Industrialisierung auf Basis funktioneller Modelle (HW)
  • Entwicklung eines Wireless-GPS-Systems (HW)
  • spezialisierte Sensorik und Elektronik in einem robusten Paket
  • niedrige Abtastraten (1-60 Min.)
  • Batteriebetrieb (3 Jahre Lebensdauer)
  • vernetzte Geräte mit drahtloser Datenübertragung
  • Produktion von Kleinserien aller Produktvarianten
  • vom Konzept bis zur ersten Produktionscharge (in nur 6 Monaten)

 

 

 

 

 

Datenlogging & Tracking

GPS-Datenlogger (OEM)

Kunde: Art of Technology AG (internes Projekt)

Da der GPS-Anwendungs-Markt ständig wächst und sich entwickelt ist es äusserst schwierig geworden, die Anforderungen der künftigen GPS-Logger vorherzusagen. Vor allem im Hinblick auf die sehr breite Palette von Anwendungen und Kundenwünschen.

Kostengünstige kundenspezifische Anwendungen

Der OEM GPS-Datenlogger ist als Baustein konzipiert und dient als Grundlage für mehrere Anwendungen mit anpassungsfähigem Basissystem, Erweiterungsschnittstellen, einem einzigen Board-Design, kundengerechter Gehäusetechnik, erweiterbarem Software-Framework und anspruchsvoller Energieverwaltung.

Der OEM GPS-Datenlogger ist eine vielseitige Plattform, die für Testzwecke verwendet werden kann um besondere Anpassungen, die für das Endprodukt erforderlich sein können zu überprüfen; entweder unter Verwendung identischer Hardware oder des bestehenden Designs mit geringfügigen Änderungen. Dieser Ansatz ermöglicht die Implementierung von kundenspezifischen Lösungen... zu einem attraktiven und erschwinglichen Preis.

GPS-Datenlogger (Taube)

Kunde: Universität Zürich (Anatomisches Institut)

Dieses kleine, leichte Datenprotokollierungsgerät (nur 28 Gramm) mit niedrigem Batterieverbrauch bringt aussergewöhnliche Leistung für Anwendungen, die extrem hohe Mobilität erfordern. Der Miniatur GPS-Datenlogger zeichnet Daten auf, die nachher über USB ausgelesen und grafisch in Google™Earth angezeigt werden können.

Der Tauben-Datenlogger kann als Standardgerät oder als semi-kundenspezifische Version mit zusätzlichen Funktionen geliefert werden, wie z.B.:

  • Kommunikation (Bluetooth, ISM, GSM, ZigBee)
  • Sensoren (Bewegung, Temperatur, Feuchtigkeit)
  • grössere Batterie
  • kundenspezifische Software

GPS-Datenlogger mit massgefertigtem, robustem Gehäuse

GPS-Datenlogger (ZHAW)

Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften

Unter der Leitung der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften erfasst und modelliert das Forschungsprojekt «mafreina» die Bedürfnisse und Verhaltensweisen von Erholungssuchenden in der Natur (z.B. in der 'Biosfera Val Müstair', Naturschutzgebiet, Graubünden, Schweiz).

Basierend auf Hard- u. Software des OEM GPS-Datenloggers, einem unserer bestehenden Semi-Custom-Geräte, verfügt der ZHAW GPS-Datenlogger über einen grossen Datenspeicher und beendet, um Strom zu sparen die Protokollierung, wenn er nicht in Bewegung ist, was eine 7-Tage-Aufzeichnungskapazität bietet. Für das Gehäuse wurde eine spezielle Herstellungstechnik verwendet, die sich besonders für geringe Mengen eignet, was die Notwendigkeit für teure Werkzeuge vermeidet.

Unser Beitrag
  • Einsatz vorhandener Semi-Custom GPS-Datenloggern (OEM)
  • Integration eines Low-Power-Bewegungssensors
  • Nutzung vorhandener Teile, um tragbare Kosten zu erzielen
  • massgefertigtes, robustes Gehäuse

NeuroLogger

Kunde: New Behaviour AG

Der kleine und leichte NeuroLogger (nur 2,5 g inkl. Batterie) ist eine einzigartige und elegante Lösung für die drahtlose Erfassung der EEG-Aktivität bei sich frei bewegenden Tieren.

500 EEG-Signale werden pro Sekunde über einen Zeitraum von 36 Stunden aufgezeichnet und in den nichtflüchtigen Speicher (NVM) abgelegt, so dass die Daten, selbst wenn das Gerät nicht mit Strom versorgt ist, ausgelesen und ausgewertet werden können.

Der NeuroLogger deckt eine Vielzahl von Verhaltensparadigmen im Bereich der Tiermodelle für Epilepsie und Schlafstörungen ab. Er kann zusammen mit Phänotypisierungsplattformen verwendet werden und ermöglicht somit eine vollständig automatisierte und perfekt synchronisierte Metabolismus-, Verhaltens- u. physiologische Überwachung, z.B.:

  • indirekte Gas-Kalorimetrie
  • Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme
  • Bewegungsaktivität, Übungen, Erlernung und Gedächtnis
  • Blutdruck, Herzfrequenz und Biospannungen

 

 

 

 

 

Datensicherheit

POKEN® - die elektronische Visitenkarte

Kunde: Poken SA

Haben Sie sich jemals gewünscht, Ihr soziales Netzwerk mit einer Handbewegung erweitern zu können oder sich eine Zeitachse von Personen anzusehen, die Sie zu Ihrem Netzwerk hinzugefügt haben? Sammeln und Austauschen von digitalen Inhalten off-line; POKEN® nutzt Nahbereichskommunikations-Technologie, um Ihre Kontaktdaten auszutauschen oder digitale Inhalte zu sammeln, die in speziellen Aufklebern sogenannten 'Tags' gespeichert sind.

POKEN® macht die Vernetzung einfach und schafft ein einprägsames Erlebnis, um Werbematerial an Veranstaltungen zu sammeln:

  • Berühren Sie es: digitales Austauschen von Kontaktdaten mit anderen Menschen, sammeln Sie digitale Informationen offline (z. B. PDFs, Präsentationen, Broschüren, Videos, Demos, Animationen, Links).
  • Holen Sie es: schließen Sie Ihren POKEN® an den USB-Anschluss des Computers an, erstellen Sie ein Konto auf dem MemberHUB und synchronisieren Sie Ihren POKEN, um Zugang zu allen gesammelten Dokumenten und Kontaktangaben zu haben.
  • Teilen Sie es: Sammeln Sie Ihre Kontakte und digitalen Dateien auf einer Zeitachse, laden Sie sie auf Outlook, Salesforce oder ein anderes Format. Halten Sie Ihr Profil aktualisiert mit Ihren sozialen Netzwerken und teilen Sie Ihre Erfahrungen mit anderen.
Unser Beitrag

Eine Reihe von technischen Herausforderungen mussten überwunden werden, um ein kleines, batteriebetriebenes drahtloses Gerät für sichere Datenkommunikation über sehr kurze Distanzen zu entwerfen, entwickeln und zu fertigen, z.B.

  • niedrige Betriebsspannung und niedriger Stromverbrauch
  • USB-Unterstützung auf einem kleinen Gerät (begrenzte Anzahl von Prozessoren mit full speed USB)
  • MSD on-the-fly Generierung von Inhalten
  • Kompatibilität mit PC-Massenspeichergerät-Spezifikationen (MSD)
  • starker Verschlüsselungsalgorithmus auf kleinem Embedded-Prozessor
  • Softwareentwicklung mit dem Kunden
  • Komponenten gemäss Preis und Verfügbarkeit für hohe Produktionsvolumina gewählt
  • Standard-SMD-Design mit entspannter Bauteilgrösse, um die Produktion zu vereinfachen
  • Testkonzept für die Massenproduktion
  • Einzel-Design für schnelle Prototypenherstellung und kleine Produktionsmengen, das auch für grosse Mengen verwendet werden kann, um den Bedarf an einem Re-Design zu vermeiden

 

 

 

 

 

Industrie

Optisches Auslesegerät

Kunde: Aquametro AG

Der Aquareader® ist ein optisches Auslesegerät für Wasserzähler, das auf Anforderung den aktuellen Zählerstand, die Zählernummer, Nenngrösse und das Medium über M-BUS oder CS-Schnittstelle automatisch liest. Anschliessend kann es wieder vom BUS getrennt werden.

Das Modul konfiguriert sich selber innerhalb von 30 Sekunden nach Installation anhand der Daten des im Deckel angebrachten RFID-Chips und benötigt keine Batterie, da es beim Anschluss an einen BUS mit Energie versorgt wird.

Der Aquareader® steht in drei Anschluss-Varianten zur Verfügung: zwei Steckervarianten für BKW und Volag, sowie einer Version mit Kabelverschraubung für den Anschluss eines Kabels (ermöglicht IP68).

Waschmaschinen-Zähler-Umschalter

Kunde: SIPA Verteilanlagen AG

Der SIPA Waschmaschinen-Zähler-Umschalter (WZU) besteht aus zwei Komponenten: einem Steuergerät, das im Stromverteiler installiert wird und einem Kartenleser, der neben den Wascheinrichtungen für den Benutzer zugänglich angebracht wird. Bedient wird der SIPA WZU über den Mietern fest zugeteilte Schlüssel in Form einer Kreditkarte.

WZU-Kontaktlos-System

Das Steuergerät, eigentlich das Herzstück des Systems, wird beim Verteiler installiert und leistet die Umschaltarbeit. Wird die Waschmaschine über den Kartenleser im Waschraum aktiviert, schaltet der Zähler auf den korrekten Wohnungszähler um und belastet so die Stromrechnung der entsprechenden Partei.

Kartenleser & Schlüssel

Der Schlüssel kommt in Form einer stabilen Karte, die weder manipuliert noch kopiert werden kann und verunmöglicht dadurch die Benutzung des Systems durch Unbefugte. Geht eine Karte verloren, kann sie problemlos gesperrt und ersetzt werden.

Die Inbetriebnahme durch den Strombezüger ist auf Anhieb verständlich: die Karte in den Kartenleser stecken und nach dem Waschgang wieder entfernen.

 

 

 

Medizinelektronik

ALFApump® ist ein eingetragenes Warenzeichen von Sequana Medical AG

ALFApump®

Kunde: Sequana Medical AG

Patienten mit einer Lebererkrankung, kongestivem Herzversagen und bestimmten Krebsarten können an Aszites leiden. Aszites ist eine Ansammlung Flüssigkeit in der Bauchhöhle. Die im Jahr 2011 zertifizierte ALFApump® ist eine implantierbare Pumpe, die automatisch und kontinuierlich die überschüssige Flüssigkeit sammelt und in die Blase pumpt (bis zu 2,5 Liter pro Tag). Von dort verlässt die Flüssigkeit den Körper auf normalem Weg.

Die ALFApump® und ihr intelligentes, kabelloses Ladegerät reduzieren die Zahl der erforderlichen Krankenhausaufenthalte auf ein Minimum und setzen Krankenhausbetten und Personal frei. Sie verringern auch das Risiko einer Infektion und bieten dem Patienten ein neues Mass an Freiheit und eine signifikant verbesserte Lebensqualität.

Unser Beitrag
  • Redesign der Elektronik und Firmware für eine neue Generation von Pumpen, die in klinischen Studien am Menschen verwendet werden (eine Starrflex-Platine, keine Stecker)
  • Softwareentwicklung für die Motorsteuerung
  • Entwicklung eines Recovery-Algorithmus (bei Ausfall der Hall-Sensoren)
  • Design und Entwicklung des drahtlosen Ladegeräts (erste zwei Generationen)
  • Überarbeitung des drahtlosen Kommunikationsprotokolls
  • Optimierung des Energieübertragungssystems
  • erste technische Dokumentation für die CE-Einreichung
  • fortlaufende Unterstützung (spontan, je nach Bedarf)

Funktionsmuster

«AMON» Alarm & medizinischer MONitor

EU-Kommission, 5. Forschungsrahmenprogramm (FP5)

«AMON» ist ein tragbares medizinisches Überwachungs- und Alarmsystem für stark gefährdete Herz- und Atem-Patienten. Die Hauptziele des «AMON»-Projekts waren die Erforschung, Entwicklung und Auswertung eines persönlichen tragbaren Gesundheitssystems zur Überwachung und Auswertung menschlicher Vitalfunktionen mit Hilfe modernster Bio-Sensoren. Die wissenschaftliche und technologische Herausforderung bestand darin, ein tragbares Überwachungsgerät zu entwerfen, das klein und zuverlässig ist und die notwendigen Daten für einen bevorstehenden medizinischen Notfall aufzeichnet.

Das entwickelte System beinhaltet die kontinuierliche Erfassung und Auswertung dieser Vitalzeichen, eine intelligente multi-parametrische Erkennung medizinischer Notfälle und die Übertragung der Daten per GSM / UMTS zu einem Zentrum für Telemedizin zur weiteren Analyse und zur Notfallversorgung. Die Entwicklung und das Testen des Online-Telemedizinzentrums inklusive Systemtests, Validierung und Beurteilung durch die Endnutzer in Krankenhäusern in Europa wurden parallel durchgeführt. Mit «AMON» sind selbst ältere Risikopatienten sogar ausserhalb von Krankenhäusern in der Lage, ihre Vitalparameter kontinuierlich zu überwachen und zu analysieren, und erhalten Betreuung dann und dort wo sie benötigt wird, was ihre Bewegungsfreiheit und ihre allgemeine Lebensqualität verbessert.

Die am Handgelenk getragene Überwachungseinrichtung die entwickelt wurde, beinhaltet Algorithmen und Sensoren für die Überwachung der menschlichen Vitalparameter wie Herzfrequenz, Herzrhythmus, 2-Kanal-EKG, Blutdruck, SpO2-Blutsättigung, Hautatmung und Körpertemperatur. Durch die Anwendung aggressiver Low-Power-Design-Techniken konnte das ganze System in ein am Handgelenk getragenes Gerät integriert werden, was eine kontinuierliche Langzeitüberwachung ermöglicht, ohne die täglichen Aktivitäten der Patienten oder ihre Mobilität einzuschränken.

Unser Beitrag
  • Systemdesign & Sensor Steuerkarte
  • Integration der von Partnern gelieferten Subsysteme & Sensoren in die Hauptplatine.

«EMERGE»ncy Monitoring & Prävention

EU-Kommission, 6. Forschungsrahmenprogramm (FP6)

Die demografischen Entwicklungen in den meisten europäischen Ländern prognostizieren eine massive Zunahme der älteren Bevölkerung und einen dramatischen Anstieg von Notfallsituationen. Ältere Menschen, die allein leben sind insbesondere gefährdet, da Verzögerungen bei der Alarmierung der Rettungsdienste oft zu verlängerten Krankenhausaufenthalten führen, was wiederum die Zahl älterer Menschen im Pflegeheim erhöht und zu erheblichen zusätzlichen Kosten sowie einer unnötigen Verschlechterung ihrer Lebensqualität führt. Tägliche Aktivitäten spielen eine wichtige Rolle für den funktionalen Gesundheitszustand. Diese werden oft von Gewohnheiten, dem Wochentag, der Jahreszeit, der Kultur und dem Alter beeinflusst. Aktivitäten wie Schlaf, Toilettengang, Zubereitung von Mahlzeiten und allgemeine Mobilität folgen bestimmten Mustern, die empfindlich auf Veränderungen in der täglichen Routine reagieren.

Das «EMERGE»-Projekt wurde beauftragt zu erforschen, wie die Unterstützung älterer Menschen mit innovativen Notfall-Detektions- und Präventions-Systemen verbessert werden kann. Die Hauptziele des Projekts waren:

  • sofortige Erkennung von Notfällen, ermöglicht verkürzte Reaktionszeiten und frühzeitige Einleitung der Hilfe
  • frühzeitige Erkennung der Ursache und des Grades eines Problems, dies ermöglicht eine angemessene mehrstufige Reaktion des sozialen Umfelds, der Betreuer, der Alters- und Pflegeheime und der Notärzte
  • Prävention von Notfällen durch eine frühzeitige Erkennung von Veränderungen in den Verhaltensmustern; die Analyse des Nutzerverhaltens ermöglicht die Erkennung von kritischen Abweichungen, was auf eine Verschlechterung des Gesundheitszustands hinweisen kann und hilft, mögliche Notfälle vorherzusehen
  • minimale Auswirkung auf den Lebensstil der älteren Benutzer, die eingesetzte Technologie integriert sich unauffällig in die Umgebung, was zu einer höheren Benutzerakzeptanz führt
Wie funktioniert das «EMERGE» System?

Das System sammelt und analysiert kontinuierlich Daten aus verschiedenen Quellen, z.B.:

  • unauffällige Sensoren, die Umgebungsinformationen aufzeichnen (u.a. Temperatur, Feuchtigkeit und Lichtintensität)
  • Aktivitätsinformationen (z.B. Detektion der Benutzung von Objekten im Haushalt durch Verwendung von Drucksensoren und Kontaktschaltern, sowie der Verwendung von elektrischen Geräten durch die Messung des Stromverbrauchs)
  • Positions- und Bewegungs-Informationen durch aktive und passive Sensorsysteme (z. B. RFID Teppiche, Ultra Wide Band (UWB) Sensoren, Ultraschall und Infrarot-Präsenzsensoren)
  • Vitalparameter wie Pulsfrequenz und Hauttemperatur werden mit in einer im Handgelenk getragenen Vorrichtung gemessen
  • Einzelgeräte, die Blutdruck und Körpergewicht messen, können ebenfalls in das System integriert werden

Funktionsmuster

EMERGE Leiterplatte

«EMERGE» SensoWatch

EU-Kommission, 6. Forschungsrahmenprogramm (FP6)

Die während des «EMERGE»-Projekts entwickelte SensoWatch ist eine wichtige Komponente des Systems. Sie ist ein automatisches Überwachungsgerät, das mehrere Sensoren in einem einzigen Gerät am Handgelenk integriert, so dass eine kontinuierliche Überwachung mehrerer wichtiger Vitalparameter möglich ist, wie z.B.

  • Puls, Hauttemperatur
  • Bewegungsmessung in allen 3 Dimensionen, Bewegungsmangel, Gesamtaktivität
  • Beschleunigung (Aufprallerkennung gefolgt von Bewegungslosigkeit löst einen Alarm aus)

 

Das medizinische Personal wird im Falle einer unerwarteten (oder starken) Abweichung sofort benachrichtigt, so dass sie angemessen und schnell reagieren können. Die kontinuierliche Messung und Auswertung ermöglicht das Auslösen eines Alarms im Falle einer potenziellen Hilflosigkeit (z. B. nach einem Sturz oder einem Bewusstseinsverlust) ohne aktives Einschreiten des Benutzers. Auch bei der Abwesenheit eines Aufpralls wird ein Ruhealarm ausgelöst, wenn die Person hilflos ist. Es wird kein Alarm ausgelöst wenn die Person nach dem Fall sofort wieder aufsteht. Dies ermöglicht jeden Fall zu erkennen und gleichzeitig Fehlalarme zu vermeiden.

Die SensoWatch wird wie eine normale Alltagsarmbanduhr getragen. Sie überträgt kontinuierlich Daten zu einer Basisstation und (falls nötig) einen Hilferuf, ohne jedoch dabei die Mobilität des Trägers zu beeinträchtigen. Dies erhöht die Möglichkeiten für den Träger, auch weiterhin ein aktives Leben zu führen. Die rechtzeitige Bereitstellung von Informationen an das Pflegepersonal in Notfällen oder in Fällen langfristiger Abweichungen oder Widersprüchen in den aufgezeichneten Daten ist eine wesentliche Voraussetzung für ein unabhängiges Leben älterer Menschen in ihrer bevorzugten Umgebung - zu Hause!

Vorteile für den Benutzer
  • Alarmtaste, die vom Benutzer aktiviert werden kann, um Hilfe zu rufen
  • 'Vergiss mich nicht' Alarm (falls im Laufe des Tages nicht getragen)
  • Batteriealarm, interne wieder aufladbare Batterie
  • kompakte Bauweise (aktuelles Gewicht ist nur 46g)
  • kontinuierliche unauffällige Messungen
  • USB-Anschluss (für Konfiguration über den PC)

Lenz - intelligentes Antischnarchsystem

Kunde: Earsonic GmbH

Wenn wir wach sind halten die Kehlmuskeln die Kehle offen, so dass die Luft beim Atmen reibungslos strömen kann. Während des Schlafes entspannen sich diese Muskeln, das Gaumensegel flattert und verursacht Luftverwirbelungen.

Mögliche Ursachen des Schnarchens:
  • übermässiges Essen, mangelnde Bewegung
  • Alkohol, Schlaftabletten, Rauchen
  • Allergien, Nasenverstopfung, kleine oder verengte Nasenlöcher
  • Schlafposition, Mundatmung oder Zungengrund-Vibration

 

Der Lenz ist eine patentierte Anti-Schnarchhilfe, die eigens für die Anwendung im Ohr digitalisiert und miniaturisiert wurde. Das Hightech-Gerät reagiert auf Ihr Schnarchen mit einem sanften Signalton... Sie bewegen sich und hören auf zu schnarchen, ohne aufzuwachen und ohne Nebenwirkungen. Der Lenz ist komfortabel zu tragen und praktisch unsichtbar. Sie und Ihr(e) Partner(in) können ruhig und ungestört schlafen.

Unser Beitrag
  • Entwicklung des Funktionsprinzips und der Algorithmen
  • Design & Entwicklung der Prototypen (Hard- u. Software)
  • Redesign der Software auf dem OEM-Gerät
  • umfangreiche Tests, Verifizierung und Validierung des Geräts
  • erstellen der Produktionstests
  • Unterstützung bei der CE-Zulassung

«PHOCNOSIS»

EU-Kommission, Horizon 2020 Projekt

Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) ist die häufigste Todesursache in der Europäischen Union mit 1,9 Millionen Todesfälle jährlich, d.h. 40% aller Todesfälle in der EU. Trotz Kosten von fast €196 Milliarden pro Jahr, kann CVD wenn früh erkannt erfolgreich behandelt werden.

Das Ziel des «PHOCNOSIS» Projekts ist die Entwicklung und präklinische Validierung eines Point-of-Care-Testing (POCT) Analysegeräts für die schnelle und frühzeitige Diagnose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Unser Beitrag

Art of Technology ist für das Design und die Entwicklung der Elektronik, Software und Mechanik des POCT-Geräts verantwortlich. Mit diesem soll es möglich sein, anhand von 2-3 Tropfen Blut des Patienten in weniger als 10 Minuten die Konzentrationswerte von verschiedenen Markern zu messen und auszuwerten.

Das Konsortium umfasst:
Polytechnic University of Valencia (ES) University of Twente (NL)
Bionos Biotech SL (ES) University of Aalborg (DK)
Genera Biotech SL (ES)EV Group E. Thallner GmbH (AT)

Fraunhofer-Institut IZM (DE)

St. George's University of London (UK)
CDA GmbH (DE) Art of Technology AG (CH)

 

 

 

 

 

Optoelektronik

3D-MID Kamerasystem

Kunde: unter NDA

Art of Technology war für die Beurteilung von Materialien, Techniken und Herstellungsverfahren, sowie für die Gestaltung und die Entwicklung eines hochintegrierten Multi-Sensor-Array Abbildungssystems (6 x 2) mit einem extrem großen Betrachtungswinkel auf einem gekrümmten Substrat verantwortlich, einschliesslich:

Phase IPhase II
Systemanalyse & KonzeptstudieDesign & Entwicklung von Demonstratoren
Technologiestudie & Verpackungsoptionenoptisches Layout Design
Definition der Verpackungsform Bildverarbeitung und Bildbetrachtungsgerät
Auswahl der MontagetechnikDefinition von FPGA-Anforderungen
Herstellung von DemonstratorenProduktion & Test der Demonstratoren
ZuverlässigkeitsprüfungZuverlässigkeitsprüfung
Systemdemonstration

PANONO - Die Panorama-Wurfkamera

Kunde: PANONO GmbH

Nehmen Sie mehr als nur ein Bild mit der Panono-Kamera auf und entdecken Sie eine ganz neue Erfahrung. Werfen Sie Ihre Panono in die Luft... was sie nach unten bringt wird Sie absolut begeistern!

Ein Beschleunigungsmesser im Inneren der Kamera misst die Abschussbeschleunigung, um zu berechnen wann die Kamera am höchsten Punkt ist. In diesem Moment werden 36-Kameras gleichzeitig ausgelöst und alles in jeder Richtung wird erfasst, in einem hochauflösenden 360° x 360° vollsphärischen Panoramabild.

Unser Beitrag

Design- und Entwicklungsdienstleistungen sowie umfassende Betreuung von der Konzeption bis zur Markteinführung, einschließlich:

  • Designstudie, Systemanalyse,
  • Hardware-Design & Entwicklung
  • Design & Entwicklung von Mikro-Controller-Software
  • Design & Entwicklung von Embedded-Linux-Software
  • Entwicklung von Prototypen
  • Industrialisierung

 

 

 

 

 

Raumfahrt

Chinas zweites Weltraumlabor "Tiangong-2" startete am 15. September 2016 mit «POLAR», dem einzigen nicht-chinesischen Experiment an Bord.

 

 

 

«POLAR» im Weltraum

«POLAR» erstes Foto an Bord "Tiangong-2"

«POLAR» Low Voltage Power Supply (LVPS)

«POLAR» Hgh Voltage Power Supply (HVPS)

«POLAR» Gamma Ray Burst Polarimeter

Kunde: European Space Agency (ESA)

Obwohl 1960 entdeckt, sind Gamma Ray Bursts (GRBs) immer noch voller Geheimnisse und der Entstehungsmechanismus dieser sehr intensiven Explosionen ist weiterhin unbekannt. Um bestehende Modelle zu validieren oder auszuschließen, ist eine genaue Messung der Polarisation des GRB erforderlich.

«POLAR» ist ein hochempfindlicher Detektor der den Compton-Streuungs-Effekt nutzt, um die Polarisation der einfallenden Photonen zu messen. Mit seinem großen Sichtfeld und einer Detektionsenergie bis 500 keV wird er eingesetzt, um die Polarisation der GRB-Emissionen mit Hilfe von niedrigen Z-Material Kunststoff-Szintillatoren, Multimode-Photomultiplier und Multi-Channel-ASIC-Front-End-Elektronik zu messen.

«POLAR» sollte zwei bis drei Jahre im Betrieb sein, während derer eine große Anzahl von GRBs gemessen werden soll.

Unser Beitrag

Der Bau des «POLAR» Detektors, dem einzigen nicht-chinesischen Experiment an Bord des chinesischen Raumlabors "Tiangong-2", wurde von einem internationalen Kooperationsprojekt durchgeführt mit Beiträgen aus China, Frankreich, Polen und der Schweiz. Der Aufgaben- u Verantwortungsbereich von Art of Technology umfasst insbesondere:

  • Machbarkeitsstudie: die Untersuchung des Designs der vorhandenen Frontend-Elektronik in Bezug auf Fragen im Zusammenhang mit Raumfahrtanwendungen, um mögliche Konstruktionsfehler oder Schwachstellen zu identifizieren und Empfehlungen, um die Zuverlässigkeit der Herstellung und des Gesamtsystems zu erhöhen.
  • Hochspannungs-Stromversorgung (HVPS): System Reverse Engineering von Breadboard, System Re-Design, Entwicklung und Herstellung der Hochspannungsversorgung mit 26 einstellbaren Stromquellen auf 3 Prints mit 300 bis 500 Komponenten pro Platte (300 mm x 60 mm, 6 Lagen ).
  • Niederspannungs-Stromversorgung (LVPS): System Machbarkeitsstudie, Design, Entwicklung und Herstellung von Niederspannungsstromversorgung (LVPS) mit 82 schaltbaren Stromquellen auf 2 Prints mit 800 - 1'300 Komponenten pro Platte (300 mm x 60 mm, 8 Lagen).
  • Component Beschaffung und Produktion der EQM, QMs und FM.

NETLANDER™ in entfalteter Konfiguration

NETLANDER™ SEISmometer

«SEIS-EL» Seismometer-Elektronik

Kunde: Contraves AG

Die NETLANDERTM Mission plante vier identische Lander zur Oberfläche des Mars zu schicken, um simultane Messungen der inneren Struktur des Mars, dessen Untergrund und Atmosphäre durchzuführen.

Um die Missionsziele in Bezug auf innere Struktur, Untergrund, Atmosphäre und Ionosphäre des Mars zu erfüllen, wurde jeder der 4 Lander mit einer Nutzlast von neun Instrumenten ausgerüstet. Mit einer Masse der Lander beschränkt auf 22 kg (davon nur 5,2 kg für wissenschaftliche Instrumente) war das Ziel, mögliche Senkungen (Masse, Volumen und Kosten) zu schätzen und eine Empfehlung für den am besten geeigneten Ansatz und die beste Technologie zu liefern.

Unser Beitrag

Die Seismometer-Elektronik steuert die Beine der Messkugeln, die internen seismischen Instrumente und eine Vielzahl von Sensoren. Art of Technology untersuchte in einer Machbarkeitsstudie und technologischen Auswertung die Haupt- und Hilfssteuerungen und die Motorantriebselektronik für die Seismometer-Elektronik, einschliesslich:

  • SEIS-MC- u. SEIS-AC-Module einschliesslich Systemanalyse
  • Rezension der kritischen Eigenschaften
  • Bewertung der High Density Packaging (HDP) Technologien
  • Miniarturisations-Potenzial & Komponentenverfügbarkeit prüfen
  • ASIC Technologien für die Implementierung (digitaler) Schaltkreise
  • erreichbare Masse, Volumen & Energie für die FM-Schaltungen
  • Analyse der Entwicklungs- u. Qualifizierungskosten für FM-Modelle

Der Solar Orbiter bietet Platz für In-situ- und Fernerkundunginstrumente mit einer Gesamtnutzlastmasse von 180 kg.

Das STIX-Röntgenteleskop bestehend aus dem "Imager" (links) und dem Detektormodul (rechts). (Bild: FHNW)

«STIX» Detektor-Elektronikmodul

Kunde: Almatech Sàrl

Art of Technology hat zusammen mit dem Hauptauftragnehmer Almatech einen Vertrag der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) für die Konzeption, Entwicklung, Herstellung und Lieferung eines Detektor-Elektronikmoduls (DEM) erhalten. Dieses Modul wird in einem Spectrometer-Teleskop für Röntgenstrahltomographie «STIX» verwendet, ein Schweizer Experiment (eines von zehn) an Bord des Solar Orbiters, dessen Start in 2018 geplant ist.

Die Solar Orbiter-Mission soll die zentrale Frage der Heliophysik beantworten: Wie erzeugt und steuert die Sonne die Hemisphäre?

Die Raumsonde wird sich der Sonne bis auf 45 Millionen Kilometer nähern (¼ der Entfernung zwischen Erde und Sonne) näher als jede andere zuvor und wird sich mit der Sonne drehen, wodurch ein bestimmter Teil der Oberfläche für längere Zeiträume ohne Unterbrechung beobachtet werden kann. Dies ermöglicht neue Einblicke in die Aktivitäten der Sonne und ihre Auswirkungen auf die Erde, z.B. bessere Vorhersage der hochenergetischen Teilchen, die Anlagen wie Radio- und Satelliten-Kommunikation auf der Erde stören können.

Das Röntgenteleskop «STIX», entwickelt und unter der Leitung der Fachhochschule Nordwestschweiz gebaut, wird Beobachtungen der Sonne mit bisher unerreichter Schärfe und direkte Messungen der Sonnenwinde und geladenen Teilchen in der Nähe ihres Entstehungsorts ermöglichen. Die neue Umlaufbahn erlaubt zum ersten Mal, die Polarregionen der Sonne zu studieren.

Ziel des «STIX» Experiments ist, zum Verständnis der Mechanismen hinter der Beschleunigung von Elektronen an der Sonne und deren Transport in den interplanetaren Raum beizutragen.

Das STIX-Instrument spielt eine Schlüsselrolle bei der Verknüpfung von Fernerkundungs- und In-situ-Beobachtungen im Solar Orbiter mit Imaging-Spektroskopie von thermischer und nicht-thermischer Röntgenstrahlung der Sonne. Diese geben quantitative Informationen über den Zeitpunkt, den Ort, die Intensität und das Spektrum beschleunigter Elektronen und Hochtemperatur-Plasmen, die meist mit Flares oder Mikro-Flares in der Sonnenkorona und Chromosphäre in Verbindung stehen.

 

 

 

 

 

Diverses

Pentium®-basiertes Multi-Chip-Modul, gleiche Funktionalität... aber 4x kleiner

«EUROPRACTICE MCM»

EU-Kommission, 4. Forschungsrahmenprogramm (FP4)

Der sich rasch verändernde Markt für eingebettete und tragbare Computer resultiert aus der stetig wachsenden Nachfrage nach verbesserter Zuverlässigkeit und zunehmender Verarbeitungsleistung in immer kleineren Formfaktoren.
 Ein Pentium®-basiertes Multi-Chip-Modul (MCM) wurde während des 4. europäischen Forschungsprojekts «EUROPRACTICE MCM» entworfen und hergestellt. Die wichtigste wissenschaftliche und technische Herausforderung des Projektes war, einen Technologie-Demonstrator zu entwickeln, um das Potenzial der High Density Packaging (HDP) Technologien zu zeigen.

Vorteile der MCM-basierten Lösungen
  • Vereinfachung des Systemdesigns
  • Verringerung des Stromverbrauches und des Überschwingens dank interner Verdrahtung aller High-Speed-Host-Bus-Signale
  • hohe Frequenzen und kritische Signale bleiben im MCM
  • einfache Standardschnittstellen (PCI, DRAM)
  • Reduzierung der Anzahl der Signallagen auf der Hauptplatine
  • weniger aggressive Board-Design-Regeln
  • Verkleinerung der Fläche auf der Hauptplatine
  • deutliche Verkleinerung (ein Viertel der Originalgrösse)
  • Reduzierung des Gesamtgewichts
  • leicht aktualisierbar (neue Prozessoren / Chipsätze)
  • Verkürzung der Markteinführung (keine Änderungen der Hauptplatine erforderlich)

  • verbesserte EMV und thermische Performance
  • Endanwender benötigt kein Pentium® Wissen
Resultate

Das Pentium® MCM wurde am thermisch optimierten Kunststoff-Stud-Grid-Array (PSGA) montiert, eine Verpackungstechnik mit Kunststoffbolzen auf dem Körper der Verpackung anstelle von grossen Lötkugeln, was eine zuverlässige und kostengünstige Verpackung hoher Pin-Count-Geräte bietet. Ein vorhandener Pentium® Modul-Chipsatz mit Level 2-Cache (9 Chips und SMD-Bauteile), DRAM-Interface und PCI-Host-Brücke wurde mit Dünnschicht auf Silizium in einem PSGA Gehäuse verwendet, das wesentlich kleiner als das Original war, d.h. 25% des ursprünglich verpackten Pentium® Prozessors.

Das SP5MX1 ist eine miniaturisierte Version des Kerns eines Pentium® Prozessor Multichip-Moduls (MCM), das als Prozessor-Subsystem für den Einsatz in mobilen und Embedded-Systemen bestimmt ist. Erste Tests wurden erfolgreich mit Windows NT ausgeführt und einige Benchmark-Programme mit einer Taktfrequenz von 100 MHz durchgeführt.

«LAP» Großflächenplattenbearbeitung

EU-Kommission, 4. Forschungsrahmenprogramm (FP4)

Dünnschicht-High-Density-Integration (HDI) bietet die ultimative Lösung für viele bestehende und neue Anwendungen, die eine hohe elektrische Leistung oder kleinere Größe oder beides benötigen. Jedoch sind die Kosten für diese Arten von Substraten bisher unerschwinglich gewesen. Das EU-Konsortium wurde gebildet, um die Kosten für die Dünnschichtsubstraten zu reduzieren; das Hauptziel des Projektes war die Entwicklung und Demonstration der kostengünstigen, hochdichten Substratfertigungstechnologie für die erste Ebene von Chip-Bestückungen, d.h.:

  • high-density / low-cost Substrattechnologie
  • Hochleistungs-MCM-D-Technologie (50µm Strukturgrösse, 50µm Via)
  • Überprüfung durch Prototypen auf einer LAP Pilotlinie
  • Kompatibilität der LAP-Technologien von 3 Herstellern
  • Überprüfung der LAP-Technologien mit 3 Vorführmodellen
Vorteile der LAP-Technologie

Die entwickelten Substrat-Technologien erlauben eine Vielzahl von Verpackungsoptionen von in Transfer-Modulen eingefügten Substraten bis zu integrierten MCM-L/D und MCM-M/D (M = Metall) Area-Array-Packages. Der anhaltende Trend zur Miniaturisierung, höherer Funktionalität und höheren Frequenzen bringt mehrere Herausforderungen mit sich, z.B.:

  • erhöhte Funktionalität erfordert höhere Integration
  • Hochfrequenzanwendungen erfordern eine hohe Signalintegrität
  • erhöhte durchschnittliche I/O-Dichte der Komponenten erfordern noch höhere Verbindungsdichten
  • der direkte Anschluss von Chips am Bord (COB) nimmt zu, da dies zu kleinsten Induktivitäten und geringstem Rauschen, verbunden mit höchster I/O-Dichte, führt
  • die Entwicklung von mehreren Chips in einem Gehäuse (MCM) oder sogar von Systemen in einem Gehäuse (SIP) wird durch erhöhte Funktionalität, reduzierter Größe und niedrigeren Kosten gefördert

 

Die Eignung der LAP-Technologie wurde mit der kommerziellen Realisierung einer 9:4 Satelliten-Schalter gezeigt, die bis zu 2,4 GHz arbeitet.

 

«SMM» Lötbares Speichermodul

Kunde: Art of Technology AG (internes Projekt)

Eine elegante Lösung für industrielle und medizinische Anwendungen, ist dieses kompakte Speichermodul mit einer elektrischen SD / MMC-Schnittstelle, welches direkt auf eine Leiterplatte gelötet wird.

Mit einer Grösse von 24 x 20 mm2 und einem Abstand von nur 1.27 mm, ist es deutlich kleiner als eine Standard-SD / MMC-Karte, hat weniger Anforderungen an das Board-Design und kann eingesetzt werden, wo immer Platz kritisch ist. Zudem durch seine kontrollierte Stückliste (BOM) sind Probleme aufgrund von Hardware- und Firmware-Änderungen am NAND-Flash-Controller eine Sache der Vergangenheit.

Zusätzliche kundenspezifische Funktionen wie Passwortschutz und Notfallstornierung können ebenfalls realisiert werden. Mit seinem kleinen Formfaktor ist das SMM die ideale Wahl für eingebettete Systeme in extrem anspruchsvollen Anwendungen.

Das Herz des «QBIC» ist eine Intel Xscale-CPU

«QBIC» ist ein vollwertiger Computer, der in einem Alltags-Accessoire integriert ist: einem Gürtel!

«QBIC» Gürtel-integrierter Computer

Kunde: ETH Zürich (IfE)

Entwickelt um komfortabel zu tragen zu sein, ohne dass dabei seine Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird, ist der «QBIC» nicht nur ein tragbarer Computer – er dient auch seiner klassischen Funktion... er hält die Hose oben!

Das Herz des «QBIC» ist ein Intel Xscale-CPU (Intel PXA263B1C400), der mit einer variablen Geschwindigkeit von bis zu 400 MHz läuft. Das Band enthält eine Batterie, eine Echtzeituhr und eine Systembus-Erweiterung für Peripheriegeräte. Darüber hinaus bietet der Gurt Stecker für USB und serielle (RS-232) Geräte, einen VGA-Anschluss und einen Stromanschluss, der entweder für den Anschluss an das Stromnetz oder für eine zusätzliche am Gürtel montierbare Batterie verwendet werden kann. Die Schnalle, die vom Riemen entfernt und auf ein Entwickler-Board für komfortable Programmierung gesteckt werden kann, enthält zwei Leiterplatten:

  • eine Hauptplatine mit CPU, SDRAM und Stromversorgung
  • eine Erweiterungskarte mit Bluetooth-Gerät, USB-Controller und MMC-Kartensteckplatz
Eigenschaften
  • XScale Prozessor (400 MHz skalierbar, 32 MB Flash-Speicher)

  • 256 MB SDRAM
  • MMC-Kartensteckplatz (bis zu 2 GB Flash)
  • 2 x USB Host Ports, 2 x RS-232, 1 x VGA: 640x480
  • Bluetooth
  • Hot-Plug-Batteriewechsel

 

Obwohl der QBIC ursprünglich als Forschungsplattform zur Sammlung und Auswertung von Sensordaten zur medizinischen Überwachung und Kontexterkennung entwickelt wurde, kann er für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, z.B.:

  • Erkennung & Überwachung der täglichen Aktivitäten
  • Überwachung von Vitalparametern kritischer Patienten
  • Überwachung von Benutzeraktionen in Arbeitsabläufen
  • Sammlung & Analyse von Daten von Rehabilitationspatienten
  • Erfassung & Analyse der Daten von Tanzbewegungen
  • Computer für Reality-Spiele
  • Standort-Tracking
  • Reiseführer für Touristen und Reisende

 

Projekte und Gruppen, die QBIC einsetzen
MyHeartgegen Herz-Kreislauferkrankungen
WearIT@WorkSkoda Automobilproduktion
WearIT@Workgespag Krankenhausmanagement
WearlabTZI, Universität Bremen, Deutschland
Embedded Systems LabUniversität Passau, Deutschland