AMAC

ASIC- und Mikrosensoranwendung Chemnitz

Laufende Projekte

AM-Nonius




Projekttitel


Entwicklung eines ASICs zur Noniusinterpolation für Absolut-Encoder


Projektlaufzeit


01.06.2021 - 30.11.2022


Förderer


Gefördert durch die Sächsische AufbauBank (SAB) aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)






Projektbeschreibung


Inkrementale Messsysteme finden in der Weg- und Winkelmesstechnik sehr breite Anwendung. Sie haben jedoch den Nachteil, dass nach dem Einschalten zunächst eine Referenzfahrt erforderlich ist, um dem Messsystem eine reale Position zuzuordnen. Absolute Messsysteme haben diesen Nachteil nicht, ihre Realisierung ist jedoch durch die Notwendigkeit einer größeren Anzahl von Sensoren zum Ermitteln der Absolutposition mit größerem Aufwand verbunden. Einen interessanten Kompromiss bildet die Anwendung einer Noniusinterpolation mit lediglich zwei versetzten Spuren.  
Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung eines völlig neuen Noniusinterpolationsschaltkreises. Dazu sind anspruchsvolle Designs erforderlich, die die Möglichkeiten der verfügbaren Halbleitertechnologie bis an die Grenzen nutzen, um die angestrebten Parameterwerte bei gleichzeitiger Optimierung der Gesamtperformance des Schaltkreises zu erreichen. Um das gewünschte Systemverhalten zu erreichen, ist für jede Komponente bzw. jeden Schaltungsteil eine entsprechende Neuentwicklung bzw. Überarbeitung erforderlich, um die technologischen Möglichkeiten einer ASIC-Integration voll auszunutzen.










Abgeschlossene Projekte

LVDT-ASIC




Projekttitel


Entwicklung eines ASICs zur Ansteuerung und Messsignalauswertung für LVDT


Projektlaufzeit


01.04.2019 - 31.03.2021


Förderer


Gefördert durch die Sächsische AufbauBank (SAB) aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)






Projektbeschreibung


Messtaster kommen vor allem in CNC-Werkzeugmaschinen und Koordinatenmessmaschinen zur Anwendung; bei dem größten Teil von ihnen handelt es sich um sogenannte Induktiv-Taster auf LVDT-Basis. Projektziel ist die Entwicklung eines ASICs, der direkt in das relativ kleine Gehäuse eines solchen LVDT-Messtasters integriert werden kann. Durch die geringe Baugröße der LVDT-Taster ist eine Integration dieser Elektronik in die Taster zur Zeit kaum möglich; die meisten LVDT-Taster werden mit externen Ansteuer- und Auswerteelektroniken in einem Schaltschrank betrieben. Durch den Einsatz des zu entwickelnden LVDT-ASICs wird in das Messtastergehäuse eine Messelektronik so integriert, dass sie die gleiche Qualität wie ein heute in einem Schaltschrank untergebrachter LVDT-Messverstärker liefert. Zusätzlich wird eine digitale Schnittstelle (SPI) integriert, die eine störsichere Übertragung sowie eine einfache Weiterverarbeitung der Messwerte in einer übergeordneten Steuerung ermöglicht.










SafeSpindle




Projekttitel


Eurostars-Projekt E!10091 SafeSpindle: Modulares, Cloud-basiertes Zustandsüberwachungssystem mit speziellem Fokus auf Spindeln von Werkzeugmaschinen, Teilprojekt AMAC: Sensorsysteme und lokale CM-Komponenten (FKZ: 01QE1653A)


Projektlaufzeit


01.11.2016 – 30.04.2020 (Laufzeit Gesamtprojekt bis 31.10.2020)


Förderer




Projektbeschreibung


Ziel des gemeinsam durch AMAC Chemnitz und Fraunhofer IIS/EAS Dresden sowie den Schweizer Partnern StepTec AG Luterbach, Telma AG Seftigen und Mikron Agie Charmilles Nidau durchgeführten SafeSpindle-Projektes war die Entwicklung eines innovativen modularen Condition-Monitoring-Systems (CMS) für Spindeln mit der Option der Einbindung zusätzlicher Überwachungsaufgaben für die gesamte Werkzeugmaschine. Für Langzeitanalysen und Datenspeicherung war eine Cloudanbindung vorgesehen. Im Ergebnis wurde ein CMS mit einer offenen und flexiblen Architektur sowie verteilter Systemintelligenz entwickelt, das den Anforderungen von Industrie 4.0 und des zunehmend an Bedeutung gewinnenden Internet of Things gerecht werden kann.
Die Aufgaben der AMAC im Verbundprojekt bestanden im Wesentlichen in der Erarbeitung des Systemkonzeptes, in der Entwicklung des mikrosystembasierten intelligenten Sensormoduls (ISM) mit einem ASIC als Kern-komponente sowie gemeinsam mit den Projektpartnern in der Entwicklung und Umsetzung der weiteren lokalen Condition-Monitoring-Komponenten, d. h. einem Spindeldiagnosemodul (SDM) und einem Condition Monitoring Modul (Advanced Modul) für die gesamte Werkzeugmaschine.
Der von AMAC entwickelte ISM mit seinem integriertem dreiachsigen Schwingungssensorsystem ist eine der Hauptkomponenten des CMS. Die Arbeiten in diesem Arbeitspaket gliederten sich in drei Komplexe:

  • Entwicklung der mikromechanischen Sensorelemente
  • Entwicklung und Präparation des Signalverarbeitungs-ASICs als Kernkomponente des ISM
  • Integration der Einzelkomponenten zum intelligenten Sensormodul mittels einer zugeschnittenen Auf-bau- und Verbindungstechnik (AVT).

In Auswertung der durchgeführten Tests konnte festgestellt werden, dass die Sensor-ASICs und die damit mon-tierten ISM den Anforderungen entsprechen. Die ISM werden somit die Produktlinie Schwingungssensoren der AMAC erfolgreich ergänzen.










AM-IP4000




Projekttitel


Werbung und Herstellung von Serienmustern zur internationalen Markteinführung eines Interpolationsschaltkreises „AM-IP4000“


Projektlaufzeit


01.11.2018 bis 14.12.2019


Förderer


Gefördert durch die Sächsische AufbauBank (SAB) aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)






Projektbeschreibung


Integrierte Interpolationsschaltkreise ermöglichen in Steuerungs- und Positionssystemen eine Erhöhung der Auflösung der Messsysteme und damit die genauere Bestimmung von Positionen, Wegen oder Winkeln. Die Einbeziehung leistungsfähiger serieller Schnittstellen schafft gleichzeitig die Voraussetzungen für eine optimale Integration der Sensoren im Rahmen von Industrie 4.0. Anwendungsfelder für integrierte Interpolations-ICs liegen in nahezu allen Industriebereichen, vor allem im Maschinen- und Fahrzeugbau, dem verarbeitenden Gewerbe, aber auch in der Medizintechnik oder der Energiewirtschaft.

Der AM-IP4000 wird als neuer Schaltkreis die Familie der Interpolationsschaltkreise mit deutlich verbesserten Eigenschaften ergänzen. Schaltkreise mit diesen Eigenschaften, wie insbesondere der hohen Eingangsfrequenz von 220 kHz bei einer hohen Interpolationsrate von 4096fach, einer konstanten Verzögerungszeit für alle Auflösungen, der automatischen Regelung der Eingangssignale und der Signalformkorrektur, stellen gegenüber unseren bisher verfügbaren Interpolationsschaltkreisen einen deutlichen Innovationshub dar.
Erste Musterschaltkreise wurden im Vorfeld des Projektes entwickelt und bei einigen repräsentativen Kunden weltweit getestet. Die Anwendertests zeigten positive Resultate und großes potenzielles Interesse an den Schaltkreisen, aber auch die Notwendigkeit eines Redesigns. Die Überarbeitung des Schaltkreises bezog sich sowohl auf die funktionelle Optimierung als auch auf die Einbeziehung weiterer Funktionen. In Verbindung mit dem Vorhaben wurde das ASIC-Layout überarbeitet und zur Fertigung der Wafer beim Halbleiterproduzenten X-Fab eingespeist. Im Ergebnis des Projektes liegen Nullserienmuster des AM-IP4000 vor.










SmartSensors




Projekttitel


Technologieentwicklung zur strukturdiskreten Integration von Smart Sensors in crashbelastete Faserverbundstrukturen in der Elektromobilität


Projektlaufzeit


01.07.2015 - 31.10.2018


Förderer


Gefördert durch die Sächsische AufbauBank (SAB) aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)








Projektbeschreibung