Innovationen durch Hardware und Software

Die sogenannten Embedded Systems – also die speziellen, maßgeschneiderten Computersysteme aus moderner Hardware und Software, sind die Innovationstreiber der kommenden Dekaden und das Fundament jedes Cyber-Physical Systems. Darin ist sich die Branche einig. Diese intelligenten Systeme unterstützen uns Menschen heute ganz selbstverständlich. Man bemerkt sie oft erst dann, wenn sie fehlen.

Denn ohne eingebettete Systeme fliegt kein Flugzeug, fährt kein Auto, funktioniert kein Mobiltelefon, keine elektrische Zahnbürste oder Waschmaschine und kein Herzschrittmacher oder Computertomograph.

Die Embedded Systems steuern all diese Geräte unserer Digitalen Welt durch die integrierte Elektronik und Software. Sie sind die speziellen «Mini-Computer» in diesen Systemen (ähnlich einem Raspberry Pi), die eine bestimmte Aufgabe hochzuverlässig erledigen müssen – vom Autoschlüssel bis zum Assistenzsystem im Auto, von der Home-Automation bis zur Robotersteuerung in der Industrie, vom Blutdruckmesser bis zum Computertomographen, vom intelligenten Fußballschuh bis zur Smartwatch.

Sehen Sie hier einen Streifzug durch das Reich der Ideen und Innovationen, die ohne Software, Elektronik und Chip-Design mit FPGA und ASIC und das erforderliche Know-how so nicht denkbar wären.

Zahlreiche Absolventinnen und Absolventen vom Studium Hardware-Software-Design (HSD) aus Hagenberg und dem darauf aufbauenden Masterstudium Embedded Systems Design (ESD) sind in den angeführten Bereichen tätig. Mit besonderem Engagement und kreativen Ideen setzen sie sich für die Bedürfnisse der Menschen ein.

NFC (Near Field Communication) ermöglicht die einfache und schnelle Kommunikation zwischen elektronischen Geräten über kurze Entfernungen. Damit wird das Smartphone mit nur einer Handbewegung zu Fahr-, Park- oder Lottoschein und vielem mehr. Aber auch die sog. NFC-Tags eröffnen viele interessante Möglichkeiten.
Der Studiengang Hardware-Software-Design (HSD) forscht und entwickelt seit vielen Jahren in diesem Bereich in seinem NFC Research Lab in Hagenberg.
(c) A1 Telekom Austria

Ein Leben ohne Internet oder Mobiltelefon? Für viele heute nicht mehr vorstellbar. Die moderne Elektronik und Software serviciert uns heute mit so vielen Diensten, die man nicht mehr missen möchte. Die Geräte haben heute Lifestyle-Charakter erreicht – allen voran geht hier Apple mit seinen Innovationen wie iPhone und iPad wie auch Google mit seinem Open-Source-Betriebssystem Android.

Musik hören, Fotos und Videos aufnehmen, Fernsehen am Smartphone, Navigieren mittels GPS-Satelliteninformation, Fahr- und Flugpläne abrufen, E-Mails versenden oder im Internet surfen und dort Portale wie Facebook und Twitter nutzen – zu jeder Zeit an jedem Ort. Heute alles eine Selbstverständlichkeit, die ohne Hardware, Software und Kommunikationstechnik nicht denkbar wären.
(c) A1 Telekom Austria

Von der Natur zu lernen und technische Herausforderungen damit zu lösen, das ist das Wesen der Bionik. Hinter den Begriff Bionik versteckt sich die Biologie und die Technik. Sie beschäftigt sich damit, Erkenntnisse aus der Biologie zu nutzen und diese in technischen Anwendungen umzusetzen. Denn Viele Dinge lassen sich von den "Erfindungen" der Natur ableiten.

So auch in der Robotik, wenn es darum geht, sich in unwegsamen Gelände sicher fortzubewegen - und dabei gleichzeitig den Boden nur minimal zu strapazieren. Die Natur verwendet Beine, während die Technik hier zu Rädern oder Ketten greifen würde.

Der abgebildete Hexapod-Laufroboter ist eine Entwicklung des Studiengangs Hardware-Software-Design (HSD) und nach Bionischem Vorbild entstanden. Die Roboterbasis ermöglicht vielfältige Erweiterungen auf Basis von verschiedenen Entwicklerboards wie Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone oder Panda. Neben der Hardware steht die Embedded Software (Programmierung der Mikrocontroller) im Mittelpunkt.

Elektronische Gebäudesicherung ist sehr vielfältig und reicht von intelligenten Alarmanlagen gegen Einbrüche und Diebstähle bis hin zu Brandmeldesystemen mit direktem Anschluss an die Notrufstellen.

Die einfache Bedienung wird durch die graphische Visualisierung auf einem Touch-Panel erreicht, die nötige Flexibilität und Zuverlässigkeit durch die Elektronik und Software.
(c) Robert Bosch GmbH

Elektromobilität ist weltweit ein wichtiges Forschungsthema, ganze Industriezweige arbeiten unter Hochdruck daran und erste Fahrzeuge sind am Markt. Die Emissionsfreiheit der Fahrzeuge ist besonders in Ballungsgebieten vorteilhaft und der Wirkungsgrad eines Elektroantriebs übertrifft jenen des Verbrennungsmotors deutlich.

Bis Elektrofahrzeuge allerdings die Großserienreife erlangen, bedarf es noch der Lösung vieler technischer Aufgaben. Das betrifft nicht nur das Ladeproblem und die Maximierung der Energieeffizienz und -rückgewinnung, sondern in erster Linie den Energiespeicher selbst. Die Batterie ist groß und schwer, was der Fahrdynamik und Ökonomie entgegenwirkt. Schließlich muss die zusätzliche Masse beschleunigt und auch wieder gebremst werden. Hersteller wie BMW setzen auf extremen Leichtbau und wählen hier Kohlefaser-Karosserien zur Gewichtskompensation. Kohlefaser ist extem belastbar und dreimal leichter als Aluminium. Allerdings auch zehnmal teurer als Stahl in der Herstellung und Verarbeitung.

Der Audi e-tron ist einen Sportwagen mit reinem Elektroantrieb. Vier Motoren – je zwei an der Vorder- und Hinterachse – treiben die Räder an. Mit 313 PS und beachtlichen 4.500 Nm Drehmoment beschleunigt der Zweisitzer in 4,8 Sekunden von 0 auf 100 km/h. Der Lithium-Ionen-Akku stellt einen real nutzbaren Energieinhalt von 42,4 Kilowattstunden bereit, was eine Reichweite von über 200 Kilometer erlaubt.

Die Batterie wird hier nicht nur stationär geladen, sondern auch während der Fahrt – und zwar durch Rekuperation der Bremsenergie. Diese Form der Energierückgewinnung und -wiedereinspeisung in die Batterie erhöht zusätzlich die Reichweite.

Zur Optimierung befinden sich an der Hinterachse elektrisch betätigte Bremsen – sie werden per Kabel „brake by wire“ und nicht via Mechanik oder Hydraulik aktiviert. Aufgrund der Entkopplung vom Bremspedal können die Elektromotoren des e-tron die komplette Verzögerungsenergie in elektrischen Strom umwandeln und zurückgewinnen.
(c) Audi AG

Regenerative Energiequellen sind besonders attraktiv: Sie ermöglichen eine umweltfreundliche Energiegewinnung, emittieren zu keiner Zeit Schadstoffe und sind unerschöpflich. Das ist Green Energy.

Während die Wasserkraft schon seit langem erfolgreich genützt wird und mit den Pumpspeicherkraftwerken sogar Energie gespeichert werden kann, erlangt die Erdwärme zunehmende Bedeutung. Einerseits durch die Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern, wo die Energie für das Heizen direkt aus der Erde kommt. Andererseits durch die zunehmende Anforderung der Gebäudekühlung, wo mittels Erdspeicher eine Klimatisierung erreicht werden kann.

Sonnenkraftwerke gewinnen ihre Energie entweder aus Kollektoren in Form von Wärme oder über die Photovoltaik direkt in Form von Strom. In der Photovoltaik wird mittels spezieller Solarelektronik und Wechselrichtern Strom für das konventionelle 240 Volt-Netz erzeugt und eingespeist. Um hohe Wirkungsgrade zu erreichen, werden sog. Tracker-Module mit montierten Solarpanels eingesetzt.

Software-Algorithmen lassen dabei die Photovoltaikmodule mit ihren beweglichen Trägern exakt der Sonne folgen. Das Steuersystem von Siemens beruht auf astronomischen Berechnungen und korrigiert damit die Position der Module nicht nur der Tageszeit entsprechend, sondern stimmt sie auch mit der Jahreszeit und dem Standort der Photovoltaikanlage ab. Dadurch liegt die Energieausbeute um mehr als 35 Prozent höher als bei feststehenden Anlagen.

Windkraftanlagen mit ihren Windrädern werden vorwiegend an Orten wie dem Offshore-Bereich eingesetzt. Hier sind am ehesten relativ konstante Bedingungen zu erwarten was ein weitgehend gleichbleibendes und abschätzbares Energiequantum bedeutet.

Die erheblichen Schwankungen von Sonnen- und Windenergie sind eine besondere Herausforderung für die Versorgungsbetriebe, die Stromangebot und Nachfrage im Netz abstimmen müssen. Überschüssige Energie muss gespeichert werden, was heute vorwiegen mit Pumpspeicherkraftwerken passiert. Weltweit stehen Speicher mit einer Kapazität von 100 Gigawatt zur Verfügung. Software und Elektronik steuert diese Smart Grids und sichert die Versorgung.

Der rasante Ausbau der grünen Energie erfordert aber neue Speicher. Hier sind Druckluftspeicher in Erprobung, wo Luft komprimiert und in Salzstöcken gepresst wird. Bei Energiebedarf wird die Luft abgelassen und eine Turbine angetrieben. Weiters werden von Konzernen wie Evonik auch Megabatterien entwickelt. Diese Stromspeicher sollen eine Leistung von bis zu 10 MW haben und so die Netzschwankungen abfangen können.
(c) Siemens

Auch im Gesundheitsbereich findet die Elektronik und Computertechnologie immer mehr Anwendung. In der Prothetik hat die Firma Otto Bock am Forschungsstandort in Wien Pionierarbeit geleistet, beispielsweise mit dem Beinprothesensystem C-Leg. Ein Mikroprozessor wird hier zur Steuerung der Schwungphase des Kniegelenks eingesetzt.

Durch Anwendung der entwickelten Technologie erkennt das C-Leg permanent, in welcher Phase des Gehens sich der Träger gerade befindet, und stellt sich in Echtzeit darauf ein. Der Kniewinkelsensor liefert die Informationen für die dynamische Regelung der Schwungphase in Abhängigkeit von der jeweiligen Schrittlänge und Schrittfrequenz. Selbst Skilanglauf oder Fahrradfahren sind möglich. Durch die integrierte Yielding-Funktion kann ein nahezu physiologisches Gangbild erzielt werden, was für die Akzeptanz des Trägers entscheidend ist.

Die Elektronik sitzt geschützt im oberen Teil des Rahmens. Der integrierte Mikroprozessor koordiniert alle Mess- und Regelprozesse im gesamten Sensorsystem. Ein Embedded System der besonderen Art - mit dem guten Gewissen, Menschen mit Handikap durch moderne Technik eine höhere Lebensqualität zu geben.
(c) Otto Bock

Der US-Konzern General Electric (GE) Medical System entwickelt innovative Geräte für die Ultraschall-Diagnostik in der Humanmedizin. Die 3D/4D-Ultraschall-Geräte werden in erster Linie für Untersuchungen während der Schwangerschaft eingesetzt. Hier kommt eine spezielle Software zum Einsatz, wo aus den schemenhaften Ultraschallaufnahmen äußerst ansprechende dreidimensionale Modelle errechnet werden. Dabei lassen sich die Bewegung des Kindes im Mutterleib in Echtzeit mitverfolgen (4D-Funktion).
 

Mit modernen CTs ist eine „molekulare Computertomographie“ möglich. Dabei handelt es sich um einen CT zur molekularen Bildgebung und gleichzeitig um ein PET-System (Positronen-Emissions-Tomographie) mit den umfassenden Möglichkeiten der Computertomographie. Neben höherer Wirtschaftlichkeit fördert es die enge Kooperation zwischen den diagnostischen Disziplinen Radiologie und Nuklearmedizin.

Die neuen CT-Generationen ist Dank moderner Technik weniger belastend und zudem deutlich schneller. Damit brauchen die Patientinnen und Patienten während einer Thorax-Untersuchung nicht mehr wie bisher den Atem anzuhalten. Gleichzeitig arbeitet sie mit einer extrem verminderten Strahlendosis. Zum Beispiel kann ein Herz-Scan mit weniger als einem Milli-Sievert (mSv) durchgeführt werden, während die durchschnittliche effektive Dosis dafür üblicherweise zwischen 8 und 40 mSv beträgt.
(c) Siemens

In der Formel 1 können Hardware und Software über Sieg oder Niederlage entscheiden. Entsprechend intensiv wird hier versucht, sich mit modernster Technik im Rahmen des Reglements Vorteile zu verschaffen. Und tatsächlich ist so ein Auto aus der Formel 1 ein fahrender Computer. Der Anteil an Software und Elektronik ist beachtlich: Ob Instrumente und elektronische Anzeigen für den Fahrer, das Motormanagement und die Steuerung und Überwachung technischer Komponenten wie der Bremskraftregelung, oder der Telemetrie, mit der das Team an der Box das Auto permanent technisch unter Beobachtung hat.

Wer in der Formel 1 arbeitet merkt schnell, dass Kosten und Wirtschaftlichkeit in dieser Liga untergeordnete Bedeutung haben, was die Entwicklung neuer Technologien beschleunigt. Und so kostet alleine das Lenkrad mit der vielen Elektronik soviel wie ein Oberklassefahrzeug.
(c) Siemens / Red Bull Racing

Heute verfügt ein Fahrzeug über viele verschiedene Sicherheitssysteme. Grob lässt sich in aktive und passive Sicherheit einteilen: Die aktive Sicherheit umfasst Antiblockiersysteme (ABS) und Elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) zur Fahrzeugstabilisierung in Grenzbereichen sowie Fahrerassistenzsysteme. Die passive Sicherheit widmet sich dem Insassenschutz durch Airbags sowie dem Fußgängerschutz.

Die Vernetzung all dieser Embedded Systeme ermöglicht neue Funktionen. Durch die Verbindung von ESP mit der Airbagsteuerung lassen sich Rückhaltesysteme noch exakter auslösen und die Insassen vor den großen Belastungen noch besser schützen. (Im Bild: ESP-System mit integrierten Sensoren zur Messung der Querbeschleunigung und Drehrate)
(c) Robert Bosch GmbH

Damit der Airbag im Fahrzeug zum richtigen Zeitpunkt öffnet, wird dieser über eine Elektronik angesteuert. Zuverlässigkeit und kurze Reaktionszeit sind von zentraler Bedeutung. In modernen Airbag-Steuergeräten sind sog. Inertialsensoren des Elektronischen Stabilitätsprogramm ESP integriert, also die Sensoren zur Messung von Drehrate und Querbeschleunigung. Diese Sensorwerte sind für die Beurteilung des Auslösezeitpunkts entscheidend.
(c) Robert Bosch GmbH

Heute wird jeder Verbrennungsmotor mit einer elektronischen Motorsteuerung betrieben. Diese Steuerung ermittelt aus Umgebungsparametern wie der Lufttemperatur, Motortemperatur, Drehzahl, Gaspedalstellung, Abgaszusammensetzung, etc. die erforderliche Treibstoff-Einspritzmenge und den Zündzeitpunkt (Ottomotoren) aus speziellen Kennfeldern. Erst mithilfe dieser Motorsteuerungen ist es möglich, den Treibstoffverbrauch zu senken und die strengen Emissionsgrenzen einzuhalten, bei oftmals gleichzeitiger Leistungssteigerung.
(c) Robert Bosch GmbH

Ein konventioneller Tempomat hält die eingestellte Geschwindigkeit konstant und überlässt es den Piloten, bei Bedarf zu Bremsen oder zu Beschleunigen. Neue Systeme reagieren adaptiv auf das voranfahrende Fahrzeug, in dem sie mittels moderner Elektronik und Software zusätzlich Radar- und Videoinformationen heranziehen.

Adaptive Cruise Control "Full Speed Range" (ACC FSR) von Bosch ermöglicht das automatische Anfahren ohne Fahrerbestätigung, wenn das vordere Fahrzeug wieder anfährt - beispielsweise im Stau. Dazu werden die Signale des ACC-Radarsensors mit denen eines Videosensors kombiniert. Auch für vorausschauende Sicherheitssysteme, die bei einem unvermeidbaren Unfall automatisch bremsen, ist diese Vernetzung unerlässlich.
(c) Robert Bosch GmbH

Navigationssysteme liefern wertvolle Informationen, die in Verbindung mit den übrigen Sonsoren des Fahrzeuges ein gewisses Vorausblicken erlauben – einen dynamischen Horizont.

Informationen über den Straßenverlauf – wie Kurven und Kreuzungen oder Stadt- und Autobahnfahrten – lassen sich vielfältig nutzen. Nähert sich ein Fahrzeug einer Kurve, kann ein Fahrerassistenzsystem bei überhöhter Geschwindigkeit warnen. Oder die elektronische Lichtsteuerung kann durch Auswertung der Sensordaten mittels Software das Frontlicht ansteuern und so dem Straßenverlauf optimal folgen oder Gefahrenbereiche ausleuchten.

Damit leistet die Navigation einen wesentlichen Beitrag, da sie die Strecke, die Verkehrslage und Gefahrenpunkte wie Kindergärten, Schulen oder Seniorenheime frühzeitig erfasst.
(c) Robert Bosch GmbH

In kritischen Situationen warnt und unterstützt das System den Fahrer. Lässt sich ein Unfall nicht mehr vermeiden, reduziert eine automatische Vollbremsung die Unfallschwere.

Die modernen Systeme setzen auf ein Zusammenspiel von Radar- und Videodaten, um Verkehrssituationen bestmöglich zu erfassen. Bei Audi kommen erstmals zwei Fernbereichs-Radarsensoren zum Einsatz, die links und rechts im vorderen Stoßfänger untergebracht sind. Die Sensoren erkennen Objekte innerhalb eines Öffnungswinkels von rund 40 Grad bis zu einer Entfernung von 250 Metern und können deren Abstand und Geschwindigkeit sehr genau ermitteln. Die Videokamera ist in Höhe des Rückspiegels hinter der Frontscheibe angebracht. Sie hat einen Blickwinkel von 42 Grad. Vorteil der Videotechnik ist der hohe Kontrastumfang, durch den sich Gegenstände wie Personen, Fahrzeuge oder Verkehrsschilder sehr gut identifizieren lassen, sowie die genaue Winkeldetektion der Objekte. Die Radarsignale liefern präzise Daten über Abstand und Geschwindigkeit der Objekte. Fügt man beide Informationen über leistungsfähige Software zusammen, können Muster und Bewegungen schnell erkannt und so die Situation interpretiert werden.
(c) Robert Bosch GmbH

Mit neuen aktiven Infrarot-Nachtsichtsystemen (Night Vision) wird das Autofahren in der Nacht komfortabler und sicherer. Fahrzeugpiloten können damit den Streckenverlauf besser erfassen und andere Verkehrsteilnehmer oder mögliche Hindernisse bis in etwa 150 Meter Entfernung wahrnehmen.

In der Mercedes S-Klasse bilden ein Kombiinstrument und Zentraldisplay gemeinsam ein fahrerorientiertes Informationssystem. Dabei sind in diesem neuen Anzeigesystem ein Rundinstrument sowie verschiedene grafische Darstellungen im Wechsel sichtbar. Wird das Night-Vision-System im Kombiinstrument angezeigt, erscheint der Tacho als Bandanzeige am unteren Bildrand. Dies kommt den Piloten vor allem bei widrigen Sichtverhältnissen zugute.
(c) Robert Bosch GmbH

Der Regensensor basiert auf einem optischen Funktionsprinzip. Eine Leuchtdiode emittiert Licht, und zwar so, dass bei trockener Scheibe nahezu die gesamte Lichtmenge auf einen Lichtsensor reflektiert wird. Ist die Scheibe benetzt, ändert sich das Reflexionsverhalten: Je mehr Wasser sich auf der Oberfläche befindet, desto weniger Licht wird reflektiert. Heute kommt infrarotes Licht statt des früher üblichen sichtbaren Lichts zum Einsatz. Dadurch kann der Sensor im geschwärzten Bereich der Windschutzscheibe angebracht werden und ist von außen nicht sichtbar.

Der Regensensor bietet heute aber noch weitere Möglichkeiten. So lässt er sich beispielsweise zum automatischen Schließen von Fenstern und Schiebedach nutzen. Ausgestattet mit einem zusätzlichen Lichtsensor kann er sogar das Fahrlicht steuern: Es wird bei Dunkelheit oder der Einfahrt in einen Tunnel ohne Zutun des Piloten eingeschaltet.
(c) Robert Bosch GmbH

Nach Halogen und Xenon kommt nun die LED im Fahrzeugscheinwerfer zum Einsatz. Die neuen Lichtquellen übernehmen alle Funktionen: Abblend-, Fern- und Tagfahrlicht sowie Positionslicht und Seitenmarkierungsleuchte.

Leuchtdioden haben einen geringen Stromverbrauch und eine lange Lebensdauer. Sie ersetzen nicht nur Autoscheinwerfer, sondern immer häufiger Glühlampen in Ampeln sowie in Raum- und Gebäudebeleuchtungen.
(c) Siemens

Beim Seitenaufprall ist die Reaktionszeit wesentlich kürzer als beim Frontalaufprall. Um hier wertvolle Zeit zu gewinnen, sind Systeme in Entwicklung, welche aufgrund vom Fahrzeugverhalten die Erkennung eines drohenden Aufpralls ermöglicht.

Solche Pre-Crash-Detection-Systeme versorgen die Airbag-Steuerung mit den erforderlichen Daten des Elektronischen Stabilitätsprogrammes, womit das Steuergerät nach einer deutlich kürzeren Plausibilitätsprüfung den Insassenschutz auslösen kann. Die gewonnenen Millisekunden helfen, die Insassen noch besser vor der großen Belastung während des Unfalls zu schützen.
(c) Robert Bosch GmbH

Fahrerassistenzsysteme sind heute in der Lage, aus den Informationen von im Fahrzeug montierten Videokameras Verkehrszeichen zu erkennen. Dabei wird mittels spezieller Bildverarbeitungs-Software aus einzelnen Kamerabildern auf das typische Aussehen der Verkehrszeichen geschlossen.

Diese Informationen werden genützt, um die Piloten zu unterstützen, etwa um ihn auf eine Geschwindigkeitsüberschreitung hinzuweisen.
(c) Robert Bosch GmbH

Hochsichere Systeme aus Hardware und Software sind in der Flugzeugbranche Pflicht. Die Avionik schreibt sehr strenge Standards vor, wie etwa den Standard RTCA/DO-178B, der die Anforderungen an die Software-Entwicklung in der zivilen Luftfahrt definiert.

Charakteristisch sind hierin die sehr hohen Testanforderungen. Die Sicherheitseinstufung der Software erfolgt über sogenannte Software-Levels von A bis E, wobei das Level A das kritischte Level ist. Level A wird bei Software angewandt, wo Fehlfunktionen eine katastrophale Ausfallwirkung für das Flugzeug bedeuten würde. Die Levels darunter sind für unkritische Ausfallwirkungen vorgesehen.

Der Standard verlangt bei den Software-Tests ein Mindestmaß an Testüberdeckung (Code-Coverage), bei Level A wird hier explizit eine vollständige Überdeckung nach bestimmten Kriterien gefordert, um die nötige Sicherheit zu garantieren.

Das im Airbus A380 verwendete CIDS (Cabin Intercommunication Data System) ist verantwortlich für das Management des Kabinensystems. Es ist ein Mikroprozessor-gesteuertes Bus-System und übernimmt wichtige Funktionen wie die Anzeige von Statusinformationen für Passagiere und Besatzung, der Beleuchtung und Klimatisierung oder der Rauchdetektion und andere sicherheitsrelevante Funktionen.

Die Kabinensteuerung mit dem Flight Attendant Panel arbeitet mit einem Touch-Display und einem Intel-Pentium-System mit den Echtzeitbetriebssystem VxWorks. Die Software-Implementierung ist in ANSI-C und Java realisiert und folgt dem strengen Standard RTCA/DO-178B nach Level C und D.

Erst durch spezielle Elektronik erreicht ein Mikrofon ein besonders schönes und weiches Klangbild. Egal ob in Vokal- oder Instrumentalabnahmen, ob bei Aufnahmen im Studio oder auch bei rückkoppelungsarmen Beschallungsaufgaben in Livesituationen.

Das AKG C 3000 B hat eine nierenförmige Richtcharakteristik und einen Übertragungsbereich von 20 Hz bis 20 kHz. Neben rauscharmer Elektronik und hoher Übersteuerungsfestigkeit weist es eine integrierte Kapsellagerung auf, welche mechanische Vibrationen über Kabel und Stativ verhindert.

Der schaltbare 10 dB Vorabschwächungsfilter erhöht den Grenzschalldruckpegel um 10 dB und ermöglicht die Abnahme sehr lauter Instrumente wie Blechblasinstrumente und Gitarrenverstärker. Der Bassabschwächungsschalter setzt bei 500 Hz mit einem Abfall von 6 dB/Oktave ein und kompensiert den Nahbesprechungseffekt bei Nahfeldmikrofonierung.
(c) AKG Acoustics GmbH

Mit modernen Bussystemen lassen sich im eigenen Haus die Verkabelungsaufwände stark reduzieren und im Gegenzug viele komfortable Funktionen auf Tastendruck ausführen. Die Regelung der Beleuchtung mit interessanten Szeneneffekten, oder die Steuerung der Audio- und Video-Anlage, oder die Integration von Info-Terminals und Türsprechanlagen sind nur einige Beispiele.

Türkommunikationssysteme können mit biometrischen Sicherheitseinrichtungen ausgestattet werden, etwa mit dem schlüsselosen Fingerscan. Video-Gegensprechanlagen sind heute meist schon Standard. Die individuelle Fernbedienung mittels Smartphone zur Steuerung von Lampen, Jalousien oder Steckdosen ist heute ebenso realisierbar wie die Einblendung von Kamerabildern aus der eigenen Alarmanlage.

Die Steuerung der Heizung und das Verfolgen der Energiebilanz bei Photovoltaikanlagen oder der Solarthermie mit einer grafischen Anzeige des Temperaturverlaufes ist mit den modernen Home-Automation-Systemen einfach möglich.

Sicherheitseinrichtungen wie Bewegungsmelder oder Brandwarneinrichtungen schützen vor ungebetenen Gästen oder warnen rechtzeitig vor gefährlichem Rauch oder Bränden. Dank Elektronik und Software ist das Wohnen in den eigenen vier Wänden nicht nur komfortabler, sondern auch wesentlich sicherer geworden.
(c) Gira GmbH

Heute ist ein Haus mitsamt seiner Geräte wie zum Beispiel Heizungspumpe, Kühlschrank oder Unterhaltungselektronik in der Regel ein Stromverbraucher. Dank intelligenter Vernetzung und Steuerung mit Elektronik und Software aber wird es möglich, den Stromfluss umzukehren. Schon heute speisen Photovoltaikanlagen Strom ins Versorgungsnetz. Künftig kann auch das Elektroauto zum Energielieferanten werden.

Die Idee: Wenn Strom in großen Mengen zur Verfügung steht, lädt der Akku im Fahrzeug auf. Steigt der Stromverbrauch, beispielsweise in den frühen Abendstunden, kehrt sich der Fluss um. Das Auto speist Strom ins Netz. Wenn in Zukunft Millionen von Elektroautos ans Stromnetz gekoppelt sind, können sie sogar das schwankende Angebot aus Sonnen- und Windstrom abpuffern. Statt separate Stromspeicher zum Abfedern der Stromschwankungen zu bauen, liefern die Autos mitsamt ihren Akkus ganz nebenbei Speicherkapazität.
(c) Siemens

Mit leistungsfähiger Software können Videoströme von Kameras heute bei Bedarf digital beobachtet werden und so das Sicherheitspersonal auf Besonderheiten hingewiesen werden. Diese forensische Funktion unterstützt die Sicherheitstechnik speziell in hochsicheren Bereichen.
(c) Robert Bosch GmbH

Mit einer besseren Vernetzung von Autos untereinander und mit Ampelanlagen oder Hinweisschildern soll der Straßenverkehr effizienter werden. Der Austausch von Daten über Verkehrsdichte, Straßenzustand oder Ampelschaltzeiten macht den Verkehr flüssiger und auch sicherer.
Für das optimale Energiemanagement von Elektroautos sind diese Informationen besonders wichtig. Bei der so genannten Car2X-Kommunikation verständigen sich Fahrzeuge entweder mit anderen Fahrzeugen (Car2Car) oder mit der Verkehrsinfrastruktur (Car2Infrastructure). Siemens und BMW haben ein System vorgestellt, das Daten zwischen Ampel und Fahrzeug übermittelt, um die Motor-Start-Stopp-Automatik zu optimieren und bei der Ampelanfahrt die Bremsenergierückgewinnung ideal anzusteuern.
(c) Siemens

Im Stadtgebiet trägt ein Verkehrssteuerungssystem entscheidend dazu bei, Verkehrsstaus zu vermeiden und die Emissionen und Schadstoffbelastungen gering zu halten. Darunter fallen Parkleitsysteme mit Stellplatzanzeigen, aber auch adaptive Ampelsteuerungen, die je nach Tageszeit und Verkehrsaufkommen regeln bzw. auf Wetterinformationen berücksichtigen.

Weiters ermöglicht die Einbindung von Straßenbahnen und Buslinien ins Gesamtsystem eine bessere Abstimmung von Indivualverkehr und öffentlichem Verkehr.
(c) Siemens

Automatisierte Zufahrtskontrollsysteme mit Kfz-Kennzeichenerfassung können mit spezifischen Berechtigtenlisten konfiguriert werden, auf deren Basis Fahrzeuge, mit denen sich eine Person Zufahrt zu einem gesicherten Standort verschaffen möchte, zurückgewiesen oder eingelassen werden können. Es stellt eine flexible, benutzerfreundliche Lösung für eine Vielzahl von Zufahrtskontrollanwendungen dar, beispielsweise für Privatwege, Parkplätze, geschlossene Wohnanlagen, Fabriken, Lagerhäuser, Häfen, Büros, Krankenhäuser und Schulen.

Produktpiraten stehen schlechte Zeiten bevor. Mit einem fälschungssicheren Funkchip können Waren aller Art auf ihre Echtheit geprüft werden. Ähnlich dem Prinzip der digitalen Signatur kann dabei die Echtheit des am Produkt angebrachten Chips und somit die des Produkts nachgewiesen werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit Daten wie Herkunftsbezeichnungen und Seriennummern zu speichern. Unbefugtes Abhören der Daten und Kopieren der Chips sind somit nicht mehr möglich. (c) Siemens

Einfach – aber sehr hilfreich: Ein winziger Sensor auf opto-mechanischer Basis erkennt senkrechte oder waagrechte Kipprichtungen. Eine Digitalkamera „weiß“ damit automatisch, ob ein Bild im Hoch- oder Querformat aufgenommen wird. Der Nutzer muss beim Betrachten der Fotos die Kamera nicht mehr hochkant stellen.

Auch das meist zeitaufwändige Drehen der Fotos am Computermonitor nach dem Überspielen fällt weg. Der Kippsensor wurde speziell für Anwendungen in mobilen Geräten wie Tablets, Smartphones, MP3-Spielern oder digitalen Kameras entwickelt und ist heute längst Standard.
(c) Siemens

Integrierte Projektorsysteme können eine vollständige Tastatur oder das Display des Geräts auf eine Oberfläche projiziert werden. Mit einem besonderen Stift können Anwender auf der virtuellen Tastatur schreiben oder die Telefonfunktionen bedienen. (c) Siemens

Die Studiengänge Hardware-Software-Design (HSD) und Embedded Systems Design (ESD) aus Hagenberg bedanken sich an dieser Stelle recht herzlich bei ihren Industriepartnern für die freundliche Unterstützung.