Hardware Entwicklung kundenspezifischer elektronischer Flachbaugruppen

Bei der Glück-Engineering GmbH steht die Flachbaugruppe im Mittelpunkt (fast) jeder Entwicklungsleistung. Unser Kerngeschäft ist die Entwicklung kundenspezifischer elektronischer Flachbaugruppen mit unterschiedlicher Komplexität.

In unserem Dienstleistungsportfolio finden Sie zwar fast jede Art von Teilentwicklung, die auf den ersten Blick nicht mit einer Hardware in Verbindung gebracht wird, wie z.B. eine Machbarkeitsstudie, ein FPGA-Design, eine embedded-SW-Entwicklung oder eine EMV-Messung, aber am Ende dreht sich doch alles um eine Flachbaugruppe, sei sie von Uns oder von einem Dritten entwickelt.

Es ist daher auch kein Wunder daß Sie im Entwicklungsteam der Glück-Engineering GmbH niemanden finden werden der nicht wenigstens über Grundkenntnisse der Hardwareentwicklung verfügt. Das gilt für unsere Mechanikentwickler gleichermaßen wie für die Softwareentwickler.

Zu unserer Entwicklungsphilosophie gehört es keine sogenannten „Fachidioten“ auszubilden. Jeder hat seine Stärken und Kernkompetenzen für die Effizienz hat es sich aber bewährt das wir den Universalisten fördern. So müssen z.B. bei uns komplexe Problemstellungen in Teammeetings nicht bis zur Grundlage heruntergebrochen werden oder wenn z.B. ein IC getauscht werden muß, schafft das auch der SW-Ingenieur.

Konzept und Prozess

Zum Hardwaredesign einer neuen Flachbaugruppe gehört zunächst ein für Ihre Stückzahl, Ihre Anforderungen und Ihr Unternehmen individuell zugeschnittenes Konzept inkl. dem dazu passenden Entwicklungsprozess.

Zu unserer Philosophie gehört das Zuhören. Wir erfassen alle Ihre Anforderungen inkl. dem Termin- und Kostenvorstellungen und stellen Ihnen dann ein passendes Konzept zur Diskussion vor.

Bewährte Funktionsgruppen (snippets)

Über 2 Jahrzehnte Elektronikentwicklung haben wir nicht nur umfangreiche Erfahrungen in unterschiedlichsten Branchen und Applikationen in der kompletten Bandbreite der Elektronik gesammelt, sondern auch einen einzigartigen Pool, eine Bibliothek mit erprobten Funktionsgruppen (snippets) geschaffen.

Bei der Entwicklung von Hardware ist es wie bei der Entwicklung von Software, vieles wiederholt sich von Produkt zu Produkt bzw. im Laufe eines Entwicklerlebens. Die Herausforderung ist es, zum einen eine Bibliothek mit wieder verwendbaren Funktionsgruppen oder Modulen zu schaffen und zum anderen diese auch wieder zu finden wenn ein neu zu entwickelndes Produkt ansteht.

Von unserer Funktionsgruppen Bibliothek profitieren unsere Kunden.

Wenn Sie als Projektmanager vor der make or buy Frage stehen und die Option haben, für ein neues Projekt, entweder ein eigenes Entwicklungsteam zu rekrutieren oder einen externen Entwicklungsdienstleister zu beauftragen, müssen Sie sich mit dem Thema Erfahrung der möglichen Kandidaten des eigenen Teams im Vergleich zur Erfahrung mit dem externen Entwicklerteam beschäftigen. Im schlimmsten Fall könnte das für Sie bedeuten, dass Ihr neu zusammengestelltes Team eine „Neuentwicklung“ einer Funktionsgruppe durchführt, die wir „nur“ aus der Schublade ziehen, bzw. leicht modifizieren müssen.

In folgenden Schlüsseltechnologien hat die Glück-Engineering GmbH beim HW-Design Entwicklungsprojekte durchgeführt und Erfahrungen und Kompetenzen für unterschiedliche Branchen aufgebaut:

RFID Design
Induktives Laden
LiIOnen Battery Management Systeme (BMS)
Supercapacitor Management Systeme (SCMS)
Ultra low power, Energy Harvesting
Motorsteuerungen
Miniaturisierung
Elektrische Sicherheit
Funktionale Sicherheit
Hochspannungsanwendungen (>10kV)
Hochstromanwendungen (>1kA)
Telemetriesysteme
Leuchten (automotive)
Meßtechnik
Industriesteuerungen
Internet of Things (IoT)
Smart electronic devices
wearables

Dabei wurden unter anderem folgende Funktionsgruppen entwickelt:

Sensorinterfaces

pH, Redox, Druck, Temperatur Thermoelemente, PT100 2L/4L, DMS, Beschleunigungssensoren, Lichtsensoren, Bildsensoren CCD, CMOS, Hall-Sensoren, MagnetRogowski-Spule, Current-Transducer, Energymetering,…

AD/DA Wandler (ext.)

Oszillatoren

Lineare und nichtlineare Regelschaltungen mit Operationsverstärkern

Spannungsversorgungen

AC/DC Netzteile (ca. 5W-100W), Lineare Spannungsregler DC/DC, DC/DC-Schaltregler in unterschiedlichen Topologien: Abwärtsregler (Buck-Converter), Aufwärtsregler (Boost Converter), Buck-Boost-Converter, Inverter, SEPIC-Converter, synchronous Buck-Boost-Converter, Mehrphasenwandler (Multiphase Converter); Sperrwandler (Flyback Converter); Resonanzwandler, Durchflusswandler

Motoransteuerungen

Leistungselektronik

Interfaces

µC-Schaltungen

FPGA

Altera, Xilinx, Lattice, Actel,…

Feldbusse

Wireless

Weiteres

ECAD-Systeme

Schaltplan

Gute Lesbarkeit und Übersichtlichkeit sind unserer Ansicht die Grundvoraussetzung für eine geringe Fehlerquote und somit für Hohe Qualität. Unsere Schaltpläne sind daher immer gut strukturiert und bei komplexen Schaltungen prinzipiell hierarchisch aufgebaut. Sie enthalten eindeutige Zeichnungsnummern und Unterliegen dem Änderungsdienst unseres Dokumenten Managementsystems.

PCB-Layout Service (Entflechtung)

Die Leiterplatte ist die Basis jeder Flachbaugruppe. Der PCB-Layout Service, auch bezeichnet als Leiterplattenentflechtung, ist unser ältester Geschäftszweig.

Das PCB-Layout bzw. die Leiterplattenentflechtung stellt das Rückgrat jeder Flachbaugruppe dar. Hier können sich die meisten versteckten Fehler einschleichen. Deshalb stellt das PCB Design bei uns eine exponierte, besonders wichtige Position dar.

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3D-Modell

Zum Stand der Technik gehört die Darstellung einer Flachbaugruppe in 3 dimensionaler Darstellung.

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Mechanik Konstruktion

Als Ergänzung zu unseren Elektronikdienstleistungen konstruieren wir auch weniger komplexe mechanische Teile wie Gehäuse oder Gehäuseteile. Dazu gehören Kühlkörper und Frontplatten genauso wie Kunststoffgehäuse die wir zunächst im Rapid Prototyping Verfahren herstellen.

Simulation Berechnungen

Bei der Entwicklung einer neuen elektronischen Flachbaugruppe werden oft bewährte, erprobte Funktionsgruppen mit möglichst wenig neuen Funktionsgruppen ergänzt.

Neue Funktionsgruppen unabhängig ob analog oder digital werden bei uns vor der Umsetzung im Schaltplan berechnet und/oder simuliert. Es werden dabei unterschiedliche Eigenschaften der neu zu entwickelnden Funktionsgruppe betrachtet. Das kann z.B. eine mixed mode Simulation eines Schaltreglerdesigns mit AD-PSPICE, eine Signal Integritäts Analyse mit Altium Designer oder eine einfache Dimensionierung eines Filters oder Spannungsreglers mit Microsoft Excel sein.

Die Verwendung von Onlinesimulationen der verschiedenen Halbleiterhersteller wie z.B. der WEBENCH Design Center von TI können ebenfalls sinnvolle Werkzeuge bei der Schaltungsentwicklung sein und werden von GEG ggf. eingesetzt.

Folgende Simulationsprogramme gehören zu unseren ständigen Werkzeugen:

Excel
Altium Designer PSPICE
Altium Designer Signal Integrity analysis
LTSPICE IV
Matlab
Octave
Mathcad
TI WEBENCH

Thermische Simulation

Wir verfügen über große Erfahrung im thermischen Design von Baugruppen.

Einfache Thermische Berechnungen auf Basis von Wärmewiderständsberechnungen werden über Excel gelöst. Einfachere thermische Simulationen führen wir, wenn es Ihre Anwendung zuläßt mit PSPICE durch. Hierfür nutzen wir die thermisch- elektrische Analogie (Spannung = Temperatur; Elektrischer Strom = Wärmestrom; RTH=REL und CTH = CEL).

Wenn es in Ihrem Produkt aber wirklich drauf ankommt, wenn also komplexe Kühlsituationen oder höchste Leistungsdichten zu Ihren Anforderungen gehören ist eine CFD (computational fluid dynamics) Simulation unumgänglich Hierfür arbeiten wir mit spezialiserten Partnerunternehmen. Üblicherweise kommen hier Programme wie 6SimaET zum Einsatz.

Bauteil- und Applikationsrecherche

Technik im allgemeinen und Elektronik im besonderen, sind ein schnelllebiges Geschäft. Die Integrationsdichte und Komplexität von Chips (ICs, integrierte Schaltkreise) entwickelt sich bekanntlich nach dem Mooerschen Gesetz, das eine Verdopplung alle 12-24 Monate beschreibt. Für die Wettbewerbsfähigkeit unsere Kunden ist es daher entscheidend dass die Entwicklungsdienstleistung immer am Puls der Zeit ist. Was wäre schlimmer, als wenn sich herausstellt, dass nach Abschluß einer Produktneuentwicklung, diese sich als veraltet und deshalb zu teuer herausstellt. Unsere erfahrenen Ingenieure sind daher permanent und engagiert mit der Recherche neuer innovativer Bauteile, Komponenten, Applikationen und Verfahren beschäftigt um dem Anspruch unserer Kunden und der eigenen Unternehmensphilosophie der Glück-Engineering GmbH, als Lieferant von Spitzentechnologie im Bereich des Designs elektronischer Baugruppen zu erfüllen.

Oft sind es aber nicht allein neue Bauteile und Komponenten, mit denen eine Entwicklung zur Spitzenleistung wird, sondern es können z.B. auch ältere pfiffige Schaltungsideen sein, die erst durch den Einsatz neuer Bauteile zu neuem Glanz erwachen.

Bei der Entwicklung einer neuen elektronischen Schaltung greifen wir zunächst auf unsere bewährte Bibliothek (Snippets) von Funktionsgruppen zurück. Darüber hinaus versuchen wir Applikationen und Referenzdesigns von Halbleiterherstellern in die Schaltung zu integrieren. Bei der Recherche von Applikationen und Referenzdesigns bedienen unsere Ingenieure als Ergänzung zum Internet auch gerne in unserer eigenen umfangreichen Bibliothek aus Daten- und Fachbüchern. Die so gewonnenen Schaltungsvorlagen müssen dann im nächsten Schritt noch dimensioniert, simuliert und verifiziert / validiert werden.

Wenn sich gar keine passende Vorlage findet dienen die Recherchen hoffentlich als Ideengeber für eine komplett selbst entworfene Schaltung.