• Life Cycle Engineering
  

  Aufgabe ist die Bearbeitung von Complaints. Aufgrund von Fehlerbeschrei-
  bungen ist bei den bemängelten Geräten und Modulen der Fehler im Labor
  nachzuweisen und die Fehlerursache herauszufinden. Es ist zu untersuchen,
  ob es sich um zufällige oder um systematische Fehler handelt. Abschließend
  ist jeweils ein Untersuchungsbericht anzufertigen.
  

• R&D Medical Devices
  

  Zwei Jahre Aufgaben in der Geräte-Neuentwicklung.
  

  Hilfsmittel: Word und Excel, Laborgeräte wie z. B. Multimeter, Oszilloskop
  

Projektdauer 6 Monate (2018) + 4 Jahre (2020, 2021, 2022, 2023).

• Audio-DSP für ein Infotainment-System
  

  Aufgabe war das Ersetzen eines digitalen Signalprozessors durch einen
  leistungsfähigeren neueren Typ. Hierzu mussten die Datenblätter analysiert
  und die Anschlüsse neu zugeordnet werden. Erstellt wurde in diesem
  Zusammenhang eine umfangreiche Portliste.
  

  Im zweiten Arbeitspaket waren Timing-Spezifikationen für die Peripherie des
  DSP zu erstellen (ADCs, DACs, MOST, I2S, I2C). Dann war die Aufgabe, eine
  Head-Unit mit neuem Musterstand in Betrieb zu nehmen und hier die Audio-
  Signale zu messen, entsprechend den Spezifikationen zu bewerten und
  gegebenenfalls die Hardware EMV-gerecht anzupassen. Auch ein Kurzschluss-
  Schutz war in diesem Zusammenhang zu entwickeln.
  

  Hilfsmittel: Word und Excel, Mentor Graphics PADS, PCB-Viewer, DxDesigner,
  FirmwareHubEmulator, BIOSControl
  

• Designchecks Bereich Telematik
  

  Designcheck Antennen-Diagnose-Schaltung: Eine kurzschlusssichere Speise-
  schaltung für eine Aktiv-Antenne war im Klimaschrank hinsichtlich aller mög-
  lichen Zustände zu testen und Worst-Case-Betrachtungen waren anzustellen.
  Problemlösungen wurden ausgearbeitet.
  

  Designcheck Audio-Bus: Die Signalqualität eines I2S-Busses war zu testen
  und zu bewerten. Hierzu war es notwendig, einen Testaufbau zu realisieren,
  bei dem die zu messenden Signale generiert werden. Geeignete Software
  und Scripte waren zu beschaffen und aufzuspielen.
  

  Designcheck Stromversorgung: Die verschiedenen DC-Wandler einer Head-Unit
  waren nach Worst-Case-Gesichtspunkten zu belasten und zu untersuchen.
  

  Hilfsmittel: Word und Excel, Mentor Graphics DxDesigner, Laborgeräte wie
  z. B. Multimeter, Oszilloskop, Klimaschrank, Testaufbau mit Head Unit und HMI.
  

Projektdauer 6 Monate (2017) + 6 Monate (2018/2019).

• Neuentwicklung eines Erodiergerätes in interdisziplinärer Zusammenarbeit
  von der Idee bis zur Serienreife.
  

  Das Gerät sollte das Entfernen abgebrochener Gewindebohrer, Wendelbohrer,
  Zentrierbohrer und Reibahlen aus HSS und Hartmetall ermöglichen.
  Eine robuste Steuerung sollte einen Stromsensor überwachen und durch
  eine neuartige Wirkungsweise kurze Erodierzeiten gewährleisten.
  Neben der Entwicklung und dem Layout der Steuerplatine waren verschiedene
  Bauteile der Leistungselektronik wie Trafos, Leistungsschalter und Gleichrichter
  zu dimensionieren und Versuchsaufbauten zu realisieren. Die Nullserie der
  Steuerung und die elektrischen Teile des Erodierkopfes wurden geliefert.
  Unterstützung bei der Bauteilebeschaffung und der CE-Kennzeichnung
  wurde geleistet.
  

  Hilfsmittel: EAGLE, AutoCAD, MS Office, Digitale Speicher-Oszilloskope, DMM,
  Klimaschrank.
  

• Entwurf, Entwicklung und Fertigung eines Prüfgerätes für ein Erodiergerät.
  

• Entwicklung einer Leuchtbalkenanzeige für den Erodierstrom (Erodiergerät LE)
  Übergabe von Schaltplan, Fertigungsunterlagen, Prüfplan.
  

• Überarbeitung der Elektronik für das Erodiergerät LE.
  

  Ein Simulationsmodell in LTspice (Linear) war für die Schaltungsoptimierung
  zu erstellen. Abgekündigte Bauteile waren zu ersetzen. Optimierungsvorschläge
  wurden eingebracht.
  

Projektdauer insgesamt 2 Jahre (2015, 2006, 1985-1986).

• Entwicklung einer Schutzschaltung für einen Sicherheits-Laserscanner.
  

  Die eigentliche Elektronik des Laserscanners sollte vor Überspannungsimpulsen
  und Verpolung in der Weise geschützt werden, dass der Schutz die Betriebs-
  spannung auf ein bestimmtes Maß begrenzt, bei kurzen Impulsen zu keinen
  Aussetzern führt und bei länger anstehender Überspannung zur Abschaltung
  führt, damit die Schutzschaltung selbst nicht in Mitleidenschaft gezogen wird.
  Darüber hinaus forderte das Pflichtenheft, dass die Schaltung beim Überschrei-
  ten einer bestimmten Leistungsaufnahme wie eine träge Sicherung wirkt.
  

  Umgesetzt wurden die Anforderungen durch die intelligente Kombination
  verschiedener Bausteine (SurgeStopper, Ideal-Diode, Suppressor-Diode,
  IC zur Leistungsbestimmung). Es waren die einschlägigen Normen zu beachten
  und die Schaltung im EMV-Labor zu testen. Die Entwicklungsschritte waren zu
  dokumentieren, Teile der Fertigungsunterlagen zu erstellen, Worst-case-
  Berechnungen anzustellen, Bauteile auszuwählen und die Nullserie zu testen.
  

  Hilfsmittel: Mentor Graphics DxDesigner, LTspice, Digitale Speicher-
  Oszilloskope, DMMs, EAGLE für die PCBs der Laboraufbauten und Prototypen,
  Word und Excel für die Dokumentation, Impulsgenerator für die Surge-Tests.
  

Projektdauer 1 Jahr (2013-2014).

• DLR-Projekt zur Erforschung des erdnahen Weltraums (CONE)
  

  Gefordert war die Weiterentwicklung eines Raketen-Instruments mit einem
  Ionisationsmessgerät zur Messung von feinen Dichtefluktuationen in der
  oberen Atmosphäre zwischen 60 und 120km Höhe. Die Dichte geladener
  Teilchen, freier Elektronen und Ionen sollte bestimmbar sein.
  

  Zunächst wurde von mir ein noch vorhandenes Gerät auseinandergenommen,
  seine Einzelteile analysiert, Verbesserungsvorschläge eingebracht und diese
  dann in die Schaltung integriert. Außerdem mussten abgekündigte Bauteile
  ersetzt werden. Besondere Probleme bereitete ein abgekündigtes FPGA.
  Bei der Entwicklung war wichtig, dass alle potentiellen Störquellen miteinander
  synchronisiert werden und dadurch Ruhephasen für die extrem genauen
  Messungen entstehen (16Bit-ADC).
  

  Hilfsmittel: Protel98 für Schaltplan und Layout, Word und Excel, Digital-
  Speicher-Oszilloskop, DMMs usw.
  

Projektdauer 1 Jahr (2009-2010).

• Zahnarzt-Behandlungseinheit (Arztelement, Assistenzelement)
  

  Zunächst war die Aufgabe, die vorentwickelten, Mikrocontroller-gesteuerten
  Elektroniken (Displayansteuerung, Tastatureingaben, Motorsteuerungen und
  Sensoren auf je einer Platine) in Betrieb zu nehmen, zu testen, die Testergeb-
  nisse mit den Spezifikationen abzugleichen, auf mögliche Schaltungs- und
  Layout-Fehler hin zu untersuchen und Lösungsvorschläge zu unterbreiten.
  

  Im nächsten Schritt wurden die Vorschläge in den Schaltplan eingepflegt, im
  Labor auf Funktionsfähigkeit hin untersucht, Simulationen durchgespielt und
  dann als ReDesign in Auftrag gegeben. Beim ReDesign mussten dann nach
  einem ausgiebigen Test in der Halle noch EMV-Maßnahmen getroffen werden.
  Die Ergebnisse wurden jeweils entwicklungsbegleitend dokumentiert, bei der
  Entflechtung der Leiterkarten Unterstützung geleistet (Zuken) und
  Testpläne/Testreports erstellt.
  

  Die Aufgaben im Speziellen: Motor-Regler dimensionieren, EA-Kanäle für
  Aktoren und Sensoren auf Kurzschlussfestigkeit hin testen, EMV-Maßnahmen
  treffen, Wärmetests, CAN-Funktionalität prüfen, 16/32-Bit-Mikrocontroller
  testen, Schaltungsentwicklung.
  

  Hilfsmittel: Word und Excel für die Dokumentation, NI Multisim für die
  Schaltplan-Simulation, Digital-Speicher-Oszilloskop, DMMs, Spektrum-
  Analysator, Equipment von Langer-EMV.
  

• Operationsleuchte auf LED-Basis
  

  Eine bestehende, aufwändig gestaltete Schaltung sollte zu einer kosten-
  günstigen Variante umentwickelt werden. Hierzu wurde der Controller und
  andere Schaltungsteile gestrichen und durch geeignete Logikbausteine,
  kombiniert mit analoger Technik ersetzt.
  

  Zur Aufgabe gehörte das Erstellen der HW-Spezifikation, die Schaltungs-
  entwicklung, die Schaltplanerstellung, die Layout-Betreuung (Zuken), später
  auch die Inbetriebnahme der fertigen Schaltung sowie das Erstellen des
  Testplans.

  Hilfsmittel: Word und Excel, AutoCAD, Digital-Speicher-Oszilloscop, DMMs,
  NI Multisim, Lux-Messgerät.
  

• Kapazitiver Sensor (Bedienelement)
  

  Aufgabe war die Neuentwicklung eines nach Erde hin messenden kapazitiven
  Sensors, der geeignet ist, die Berührung eines Handgriffs zu erfassen und der
  gegenüber Flüssigkeiten wie Desinfektionsmittel unempfindlich ist. Die
  erforderliche Hardware musste von mir spezifiziert, die Machbarkeit zuvor
  geprüft werden. Es war sicherzustellen, dass der Sensor weltweit, auch in
  vorwiegend aus Holz gefertigten Häusern, einwandfrei funktioniert. Dazu
  waren viele theoretische Überlegungen und Berechnungen notwendig.
  

  Nach der Schaltplanerstellung und der Layoutbetreuung (Zuken) wurde der
  fertige Sensor in einem speziell hergerichteten Raum mit definierten Verhält-
  nissen in Betrieb genommen und auf die Spezifikation hin getestet.
  Ein Testplan und die Fertigungsunterlagen wurden erstellt.
  

  Hilfsmittel: Word und Excel, Digital-Speicher-Oszilloscop, DMM, speziell ent-
  wickelte Testumgebung mit motorgesteuertem pF-Plattenkondensator und
  definierten räumlichen Verhältnissen.
  

Projektdauer insgesamt 4 Jahre (2011, 2007-2009).

• Zündmodul für den Kfz-Bereich
  

  Aufgabe war die Inbetriebnahme, Test, Verifikation und die Schaltungsopti-
  mierung eines neu entwickelten Zündmoduls für den Kfz-Bereich. Mit dazu
  gehörten Tests hinsichtlich Temperaturbeständigkeit (...150°C), die Durch-
  führung der FMEA und das Erstellen der Fertigungsunterlagen sowie das
  Beachten der einschlägigen Richtlinien und Normen (ISO7637, GMW3097).
  

  Hilfsmittel: Word und Excel. Digital-Speicher-Oszilloskop, Temperaturschrank,
  NI Multisim für die Simulation, DMMs und hauseigene, spezielle Laborausstat-
  tung von BERU.
  

Projektdauer 3 Monate (2012).

• Umrichter-Steuerung für Härte- und Schmelzanlagen (100kW ... 5MW)
  

  Es sollte zunächst untersucht werden, durch welche Maßnahmen und
  Schaltungsänderungen bestimmte Mängel beseitigt werden können.
  Unter anderem führten schnelle Änderungen im Schmelzgut (Curie-
  Temperatur) und die unkontrollierte Umwälzung im Schmelzgut zu
  Ausfällen des Umrichters während des Schmelzvorgangs.
  

  Mein Vorschlag, die Regelung in einer bestimmten Weise anzupassen,
  wurde eingebracht und bei mehreren Kunden im Feld erfolgreich getestet.
  Darüber hinaus wurden noch andere Vorschläge verwirklicht und in die
  Fertigungsunterlagen eingepflegt. Bei Umrichtern ist es so, dass die
  Leistungsschalter (IGBTs) immer im Stromnulldurchgang schalten, um
  Verluste und Störungen gering zu halten. Bei Änderungen im Werkstück,
  das die Eigenschaften der Lastkreis-Induktivität mit bestimmt, kommt es
  aber u. U. zu schnellen Frequenzänderungen, was an die Regelung des
  Umrichters hohe Anforderungen stellt.
  

• Zuverlässigkeit von IGBTs
  

  Die am Markt erhältlichen IGBTs eines bestimmten Typs sollten auf ihre
  Zuverlässigkeit hin untersucht und eine Einkaufsempfehlung ausgesprochen
  werden.
  

  Zu diesem Zweck wurden von mir über Wochen hinweg aufwändige
  Lastversuche an einem Umrichter getätigt, die bis zur Zerstörung des
  jeweiligen Halbleiters betrieben wurden. Die Parameter sowie Temperaturen
  an verschiedenen Punkten, Ströme und Spannungen wurden protokolliert
  und hinterher ausgewertet. Die defekten IGBTs wurden geöffnet und
  begutachtet.
  

• Neuentwicklung eines Hochfrequenz-Umrichters (100...400kHz, 100kW)
  

  Aufgabe war zunächst, eine Machbarkeitsstudie zu betreiben, Patentrecher-
  chen zu tätigen und ein Konzept für die Verwirklichung zu erarbeiten. Auf
  diesem Weg wurden mehrere eigene Patente angemeldet (WO2005/062448A2).
  

  Im nächsten Schritt galt es, alle notwendigen speziellen Bauteile zu beschaffen
  bzw. fertigen zu lassen (IGBT-Treiber, Stromsensoren, Lastkreis-Kabel- und
  Trafos). Auch spezielle Software und Messmittel wurden angeschafft. Für die
  zu fertigenden Teile wurden von mir Lastenhefte erstellt. Die Anforderungen
  an die zu entwerfende Umrichter-Steuerung legte ich in einem Pflichtenheft
  nieder.
  

  Die Entwicklung der Umrichtersteuerung bis hin zum funktionsfähigen Proto-
  typen dauerte 2 Jahre. Während dieser Zeit hatte ich die Projektverantwortung
  und war auch für das Auslegen der mechanischen Bauteile zuständig. Der Pro-
  totyp funktionierte mit dem gewählten (zum Patent angemeldeten) Prinzip
  verlustarm und störungsfrei bis 300kHz.
  

  Hilfsmittel: NI Multisim, AutoCAD, Word und Exel, Digital-Speicheroszilloskop,
  DMMs, Stromzangen, niederinduktive Strom-Shunts, Labview, Temperatur-
  sensoren, leistungsstarke Netzgeräte, Kollegen für die PCBs, die Messreihen,
  die Mechanik und den Einkauf.
  

Projektdauer 4 Jahre (2002-2006).

• Leiterplatten-Layouts für Control Panels
  

  Leiterplatten für verschiedene Anwendungen mussten entflochten werden
  und die Fertigungsunterlagen waren zu erstellen.
  

  Hilfsmittel: EAGLE, AutoCAD, Word und Exel
  

Projektdauer 1 Jahr (2000-2001).