Dieses Projekt köchelte schon ein paar Jahre vor sich hin, jetzt endlich ist die Hardware fertig aus-designed und die Leiterplatten sind bestellt.
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FMEA
Zu meinen Arbeitsaufgaben gehört es unter Anderem FMEA (Risikoanalyse) durchzuführen.
Die grundsätzliche Vorgehensweise bei einer FMEA ist folgende:
Als erstes wird festgelegt, welches Ziel die FMEA haben soll: ist es eine Design-FMEA oder eine Produkt-FMEA.
Dann wird die Systemstruktur festgelegt.
Man beginnt mit den Anforderungen, die an das zu erstellende Produkt oder den durchzuführenden Prozess gestellt werden.
Danach wird überlegt, wie das System gegliedert ist, welche Komponten des Produkts oder welche Arbeitsschritte im Prozess notwendig sind, um die gestellten Anforderungen zu erfüllen. An diesen Komponenten hängen dann Funktionen und weitere Unter-Komponenten mit ihren Funktionen.
Über die Anforderungen und die Funktionen baut man dann den Funktionsbaum auf.
Über die gewünschten Funktionen findet man dann die Fehlerfunktionen. Im einfachsten Fall ist das die Invertierung der gewünschten Funktion, kann aber auch mehrere unterschiedliche Fehler umfassen.
Durch die Verknüfung der Fehler und den resultierenden Fehlerfolgen ergibt sich dann der Fehlerbaum. Dieser ist dann die Grundlage für das Formblatt, in dem die Bedeutung der Fehlerfolge, die Auftretenswahrscheinlichkeit der Fehlerursache und die Erkennungswahrscheinlichkeit der Fehlerursache oder des Fehlers bewertet wird. Im Formblatt werden dann auch Maßnahmen benannt, um das Auftreten des Fehlers zu minimieren oder den Fehler erkennen zu können.
Für die Durchführung einer FMEA gibt es verschiedene Software-Werkzeuge von unterschiedlichen Herstellern. Diese benötigen aber meist die Anbindung an eine Datenbank, was je nach Netzwerkanbindung an den Server die Arbeit eher zäh erscheinen lässt.
Ich habe für mich festgestellt, dass für die Schritte zum Erstellen der Systemstruktur und der Funktionen und daran hängender Fehler ein einfaches Werzeug wie ein Mind-Manager völlig ausreicht.
Ich habe mich für FreeMind entschieden, da dieser kostenfrei verfügbar ist. Freemind unterstützt auch die Ausgabe in ein über XSLT definiertes XML, was die Ausgabe z.B. in HTML oder auch in XML für andere Softwaretools möglich macht.
Hier ein Beispiel einer System-/Funktions-/Fehlerstruktur, erstellt in Freemind:
Freemind unterstützt durch die Möglichkeit eines grafischen Links auch in gewisser Weise das Darstellen der Abhängigkeit von Fehlern (Fehlerbaum):
Bei vielen Fehlern kann das schnell unübersichtlich werden. Aber dadurch, dass man verschiedene Elemente der MindMap einklappen kann, kann man die Übersichtlichkeit wieder gewinnen:
Weiterhin kann man die Mindmap auch als Flash exportieren, so dass sie im Internet zur Verfügung gestellt werden kann und dort interaktiv auf- und zugeklappt werden kann, wie in FreeMind. Aber auch nach HTML kann man exportieren und bekommt dann eine hierarchiche Liste der erstellten MindMap, wobei eingestellte Textfarben ebenfalls exportiert werden:
Template: Strip grid PCB
For fast prototyping or small circuits strip grid PCBs are ideal.
The components are fast placed, the connections/routes in the one direction are yet there. One only needs to place the wire jumpers or sometimes needs to cut a PCB route.
Here is a template as a PDF file where you can fill in your components the wire jumpers and the cuts to the routes.
Radar: Abtastarten
Es gibt Radar für verschiedene Anwendungszwecke. Das Radar kam aus der militärischen Anwendung und wurde zur Entdeckung von Flugzeugen entwickelt.
Da verschiedene Informationen über die Position eines Flugzeuges nicht mit einem einzigen Radar erfasst werden konnten, waren unterschiedliche Abtastarten erforderlich.
Jede Abtastart hängt auch unmittelbar mit der Abstrahlcharakteristik der Radar-Antenne zusammen.
Die bekannteste Abtastart ist bekannt von den Flughafenradaren. Eine Antenne die sich ständig um sich selbst dreht, also ein rundsuchendes Radar. Dieses Radar hat eine Antenne, die sehr breit aber nicht sehr hoch ist. Dadurch wird die Abstrahlung der Antenne in der Breite sehr stark gebündelt, in der Höhe aber nur schwach gebündelt.
Dieses Radar hat eine hohe Trennschärfe in der Horizontalen, aber eine sehr geringe Auflösung in der Vertikalen. Dieses Radar kann also sehr genau erkennen in welcher Richtung sich ein Objekt befindet, aber nicht in welcher Höhe.
In bestimmten geographischen Gegebenheiten ist es nicht sinnvoll, ein rundsuchendes Radar einzusetzen, zum Beispiel wenn sich hohe Berge in einer Richtung befinden, wo die Funkwellen durch die Berge abgeblockt werden. Dort setzt man dann ein Radar ein, dass nur einen (Kreis-)Sektor absucht. Die Radarantenne ist genauso geformt wie bei einem rundsuchenden Radar.
Aus den Eigenschaften des rundsuchenden Radars ergibt sich die Notwendigkeit eines Höhensuchers. Dieses Radar hat eine Antenne, die sehr hoch und schmal ist. Dadurch ist Auflösung in der Vertikalen sehr gut, in der Horizontalen aber sehr gering. Dadurch kann mit diesem Radar die Höhe eines Objektes sehr gut bestimmt werden (über den vertikalen Winkel der Antenne). Die Richtung eines Objektes kann aber nur sehr grob bestimmt werden.
Diese beiden Radarformen reichen aus um ein Objekt in der Richtung und der Höhe bestimmen zu können. Es gibt noch ein paar weitere Abtastarten, die vor allem darauf abzielen, Objekte zu verfolgen. Zum Suchen der Objekte wird also ein Radar für die Rundumsuche und ein Radar für die Höhenbestimmung benötigt.
Wenn ein Objekt genauer verfolgt werden soll, gibt es Radars, die eine allseitig scharf gebündelte Abstrahlung haben. Diese Abstrahlungsart wird im Englischen als “pencil beam” bezeichnet.
Die Antenne für ein solches Radar ist wie die typische “Satellitenschüssel” geformt, also eine runde Antenne mit stark ausgeformtem Reflektor.
Die Bewegung der Antenne während der Abtastung kann verschieden erfolgen. Es gibt Radars, die eine kreisförmige oder spiralförmige Abtastung eines kleinen Bereiches machen. Andere haben verschiedene Strahler auf der gleichen Antenne angeordnet, die dann nacheinander durchgeschaltet werden.
Das Funktionsprinzip ist dabei immer das gleiche: Die Antenne wird so nachgeführt, dass sich das Ziel immer im Zentrum des Abtastbereiches des Radars befindet. Aus der Position der Antenne kann dann die Richtung und Höhe des Ziels errechnet werden. Die Entfernung wird aus dem reflektierten Signal errechnet.
Moderne (militärische) Radaranlagen basieren nicht mehr auf sich bewegenden Radarantennen. Dort wird durch elektronische Beeinflussung (Phasenverzögerung) vieler kleiner Antennenstrahler eine Bewegung der “Radarkeule” im Raum erzielt.
Diese Radars haben eine große, flache Antenne, die auf Grund der Phasenverzögerungstechnik und der vielen kleinen Antennenstrahler als “Phased Array” bezeichnet werden. Diese “Phased Arrays” bieten weiterhin den Vorteil, dass nur noch eine Radaranlage erforderlich ist, da mehrere verschiedene Abtastungen gleichzeitig durchgeführt werden können.
Dadurch dass diese Arrays starr montiert sind, haben sie nur einen begrenzten Winkel, den sie abtasten können. Um diesen Nachteil zu beheben, müssen mehrere Arrays aufgestellt werden, wenn eine 360° Abdeckung erreicht werden soll.
Radar: Funktionsprinzip
Das ist der erste Teil einer Artikelserie, die sich mit dem Funktionsprinzip der Radaraufklärung befasst.
RADAR ist eine Abkürzung aus dem Englischen und steht für [RA]dio [D]etection [A]nd [R]anging, zu Deutsch Funkerkennung und Entfernungsmessung.
Das einfachste Radar ist ein Pulsradar.
Ein Pulsradar ist ein Radar, dass gepulste Funkwellen aussendet. Im einfachsten Fall werden die Pulse in regelmäßigen Abständen gesendet.
Die Funkwellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Treffen sie auf ein metallisches Objekt, werden die Funkwellen dort reflektiert und zurückgeworfen.
Aus der Zeit, die zwischen dem Aussenden der Funkwellen und dem Empfangen der reflektierten Funkwellen liegt, kann dann die Entfernung zwischen Radar und dem Objekt berechnet werden.
l=c*t/2
c = 299,7*10^6 m/s; t = Laufzeit in Sekunden