UNIVERSITÄTSBIBLIOTHEK

Ein universelles und dynamisch rekonfigurierbares Interface für eingebettete und intelligente Multi-Sensor-Systeme mit Self-x Eigenschaften

  • Seit Aufkommen der Halbleiter-Technologie existiert ein Trend zur Miniaturisierung elektronischer Systeme. Dies, steigende Anforderungen sowie die zunehmende Integration verschiedener Sensoren zur Interaktion mit der Umgebung lassen solche eingebetteten Systeme, wie sie zum Beispiel in mobilen Geräten oder Fahrzeugen vorkommen, zunehmend komplexer werden. Die Folgen sind ein Anstieg der Entwicklungszeit und ein immer höherer Bauteileaufwand, bei gleichzeitig geforderter Reduktion von Größe und Energiebedarf. Insbesondere der Entwurf von Multi-Sensor-Systemen verlangt für jeden verwendeten Sensortyp jeweils gesondert nach einer spezifischen Sensorelektronik und steht damit den Forderungen nach Miniaturisierung und geringem Leistungsverbrauch entgegen. In dieser Forschungsarbeit wird das oben beschriebene Problem aufgegriffen und die Entwicklung eines universellen Sensor-Interfaces für eben solche Multi-Sensor-Systeme erörtert. Als ein einzelner integrierter Baustein kann dieses Interface bis zu neun verschiedenen Sensoren unterschiedlichen Typs als Sensorelektronik dienen. Die aufnehmbaren Messgrößen umfassen: Spannung, Strom, Widerstand, Kapazität, Induktivität und Impedanz. Durch dynamische Rekonfigurierbarkeit und applikationsspezifische Programmierung wird eine variable Konfiguration entsprechend der jeweiligen Anforderungen ermöglicht. Sowohl der Entwicklungs- als auch der Bauteileaufwand können dank dieser Schnittstelle, die zudem einen Energiesparmodus beinhaltet, erheblich reduziert werden. Die flexible Struktur ermöglicht den Aufbau intelligenter Systeme mit sogenannten Self-x Charakteristiken. Diese betreffen Fähigkeiten zur eigenständigen Systemüberwachung, Kalibrierung oder Reparatur und tragen damit zu einer erhöhten Robustheit und Fehlertoleranz bei. Als weitere Innovation enthält das universelle Interface neuartige Schaltungs- und Sensorkonzepte, beispielsweise zur Messung der Chip-Temperatur oder Kompensation thermischer Einflüsse auf die Sensorik. Zwei unterschiedliche Anwendungen demonstrieren die Funktionalität der hergestellten Prototypen. Die realisierten Applikationen haben die Lebensmittelanalyse sowie die dreidimensionale magnetische Lokalisierung zum Gegenstand.

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Metadaten
Verfasserangaben:Robert Freier
URN (Permalink):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-39669
Betreuer:Andreas König
Dokumentart:Dissertation
Sprache der Veröffentlichung:Deutsch
Veröffentlichungsdatum (online):16.01.2015
Jahr der Veröffentlichung:2015
Veröffentlichende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Titel verleihende Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Datum der Annahme der Abschlussarbeit:18.12.2014
Datum der Publikation (Server):16.01.2015
Seitenzahl:IX, 176
Fachbereiche / Organisatorische Einheiten:Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
DDC-Sachgruppen:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Lizenz (Deutsch):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vom 28.10.2014