(Bild: Rohm)
Zur lückenlosen Überwachung empfindlicher Produkte von der Produktion bis zum Endkunden kommen in der Logistikbranche vermehrt Datenlogger zur Erfassung von Umgebungsbedingungen zum Einsatz, die sich beim Transport auf die Qualität der Waren auswirken. Zu überwachen sind dabei vorrangig Größen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Stöße und Vibrationen. Es wird erwartet, dass die Nachfrage nach Management-Tool wie beispielsweise Datenloggern um mehr als zehn Prozent pro Jahr wächst.
Größe und Kosten geben den Ausschlag bei Einweg-Datenloggern
Bild 1: Die MCUs ML630Q46x von Lapis Semiconductor eignen sich für den Einsatz in Datenloggern zur Überwachung von Temperatur, Feuchtigkeit, Stößen und Vibrationen beim Transport empfindlicher Waren. Rohm
Bild 2: Alle wichtigen Funktionen für einen Datenlogger sind bei den Mikrocontrollern auf einem Chip integriert, weshalb für das System auf der Platine 30 Prozent weniger Platz benötigt wird. Rohm
Bild 3: Mit einem Thermistor und einer Widerstands-Kondensator-Kombination erreicht der A/D-Wandler bei der Temperaturmessung eine Genauigkeit von ±0,5 °C. Rohm
Datenlogger zur Befestigung an Paletten sind in der Regel Einwegprodukte, bei denen es darauf ankommt, durch kleine Batterien und weniger Bauteile die Größe und Kosten des Systems niedrig zu halten. Zusätzlich müssen die Datenlogger den FDA- und GDP-Richtlinien zur präzisen Aufzeichnung der Transportbedingungen genügen und die Ausgabe nicht editierbarer PDF-Dateien ermöglichen. Damit soll ausgeschlossen werden, dass die Aufzeichnungen manipulierbar sind.
Die Mikrocontroller (MCU) ML640Q464/466 für Datenlogger von Lapis Semiconductor enthalten einen 32-Bit-Prozessorkern des Typs ARM-Cortex-M0+ und integrieren alle für USB-Datenlogger benötigten Funktionen. Dazu gehören ein USB-Interface, ein hochfrequenter Taktgeber, ein LCD-Treiber und ein A/D-Wandler mit präzisem RC-Oszillator. Durch die Integration aller Funktionen auf einen Chip reduziert sich die benötigte Leiterplattenfläche um bis zu 30 Prozent. Mit einem Thermistor und einer Widerstands-Kondensator-Kombination erreicht der A/D-Wandler bei der Temperaturmessung eine Genauigkeit von ±0,5 °C.
Herkömmliche Schaltungen zur Temperaturmessung bestehen dagegen aus einem Temperatursensor, einem Thermistor und einer Schaltung zur Erzeugung der Referenzspannung, was die benötigte PCB-Fläche erhöht. Das eingebundene Programm zur PDF-Generierung erzeugt aus einer A4-Seite mit 2500 Messpunkten innerhalb von etwa vier Sekunden eine nicht editierbare PDF-Datei. Die Kombination des kundenseitigen AES-Verschlüsselungsprogramms mit eingebauter AES-Funktion und einem Zufallszahlengenerator ermöglicht zusätzlich die Erzeugung passwortgeschützter Dateien.
Auf der folgenden Seite erfahren Sie, mit welchen Energiesparmaßnahmen der Datenlogger mit einer einzigen Knopfzelle Daten aufzeichnet.
Energiesparmodi für ein Jahr Laufzeit
Bild 4: Vier Energiespar-Modi sorgen dafür, dass das System im Standby nur wenig Strom aufnimmt und dadurch 380 Tage mit einer Knopfzelle auskommt. Rohm
Der Betrieb eines USB-Datenloggers lässt sich in zwei Abschnitte einteilen: Das Erfassen und Aufzeichnen der Sensordaten in vorgegebenen Intervallen und das Generieren einer PDF-Datei, wenn am Ende des Einsatzes eine USB-Verbindung herstellt wird. Die Leistungsaufnahme im Standby-Betrieb hat einen dominierenden Einfluss auf die Batterielebensdauer, da sich Datenlogger während eines Großteils ihrer Einsatzzeit im Standby befinden. Die MCUs von Lapis Semiconductor unterstützen vier Low-Power-Betriebsarten und erzielen damit eine Stromaufnahme von 0,8 µA. Dies erlaubt den Betrieb eines Datenloggers mit einer Knopfzelle des Typs CR2032 für eine Dauer von bis zu 380 Tagen.
Störbeständigkeit ermöglicht Betrieb unter rauen Bedingungen
Um wichtige Datenbestände zur Verifizierung der Paketqualität vor externen Störgrößen zu schützen, bieten die MCUs ML63Q46x die Störimmunitäts-Technologien der Tough-Low-Power-MCU-Serie von Lapis Semiconductor. Die MCUs übertreffen mit mehr als ±30 kV die Messgrenze für die Prüfspannung gemäß Level 4 (± 8 kV indirekte Kontaktentladung) der Norm IEC61000-4-2 der International Electrotechnical Commission. Dies ermöglicht einen stabilen Betrieb der Bausteine auch unter rauen Umgebungsbedingungen.
Referenz-Kit verkürzt Entwicklungszeit für Datenlogger
Für die direkte Entwicklung von Datenloggern mit stellt Lapis Semiconductor ein optionales Referenz-Kit zur Verfügung. Neben Informationen zur Hardware, wie beispielsweise Schaltplänen und BOM-Listen, gehören zum Referenz-Kit auch verschiedene Softwareprogramme für den Betrieb des USB-Flash-Speichers und das Generieren von PDF-Dateien, die gesamte Dokumentation und Einsatzmethoden für das Power-Management und den RC-ADC. Damit wird das Verständnis der Funktionen der MCUs erleichtert und die Entwicklungsarbeit des Kunden beschleunigt.
Der Beitrag beruht auf Material von Rohm Semiconductor.
(na)
