Hardwareentwicklung für Steuergeräte und elektronische Systeme
Elektronische Hardware für anspruchsvolle Anwendungen entwickeln
Eine Schaltung muss unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen zuverlässig funktionieren. Bauteile müssen elektrisch und thermisch passend ausgelegt sein. Die Leiterplatte muss sich in Bauraum und Gehäuse integrieren lassen. Schnittstellen verbinden die Elektronik mit Sensoren, Aktoren und weiteren Systemkomponenten und bilden die Grundlage für das Zusammenspiel mit der Embedded Software.
Silver Atena entwickelt elektronische Hardware für Steuergeräte und andere anspruchsvolle Systeme. Wir erarbeiten Schaltungskonzepte, wählen Bauteile aus, begleiten das Leiterplattendesign und nehmen Prototypen in Betrieb. Dabei berücksichtigen wir früh, wie sich die Hardware in das Produkt integrieren, prüfen und später fertigen lässt.
Herausforderungen der Hardwareentwicklung: Bauraum, EMV und Thermik
Bauraum, Kosten, Bauteilverfügbarkeit, Verlustleistung und elektromagnetische Verträglichkeit beeinflussen dieselben Designentscheidungen. Ein Bauteil kann elektrisch geeignet sein und zugleich Wärme erzeugen, für die im Gehäuse kaum Platz zur Abfuhr bleibt. Eine geänderte Position auf der Leiterplatte kann wiederum Auswirkungen auf Signale oder Schnittstellen haben.
Hinzu kommen Anforderungen an Diagnose und Sicherheit. Schutzfunktionen lassen sich nur umsetzen, wenn die notwendige Hardware dafür vorgesehen ist. Fehler bei der Auswahl oder Auslegung von Bauteilen können sich deshalb weit über eine einzelne Schaltung hinaus auswirken.
Hardwareentwicklung muss diese Bedingungen gemeinsam betrachten – vom ersten Konzept bis zu den Messungen am aufgebauten Prototyp.
- Elektrische Funktion
Schaltungen und Bauteile werden für die geforderten Funktionen und Betriebsbedingungen ausgelegt. - Platz und Wärme
Bauraum, Anordnung der Komponenten und thermische Belastung beeinflussen sich gegenseitig und müssen mit der Mechanik abgestimmt werden. - Störungen und Schnittstellen
Kommunikations-, Sensor- und Leistungsschnittstellen müssen im Gesamtsystem funktionieren. EMV-Anforderungen werden deshalb früh berücksichtigt. - Fertigung und Prüfung
Ein Design muss sich nicht nur entwickeln, sondern auch aufbauen, in Betrieb nehmen und prüfen lassen.
Unsere Leistungen in der Hardwareentwicklung
Silver Atena entwickelt analoge und digitale Elektronik sowie die elektronische Basis kundenspezifischer Steuergeräte. Dazu gehören Mikrocontroller, Kommunikations- und Sensorschnittstellen, Stromversorgung sowie Schutz-, Mess- und Diagnosefunktionen. Je nach Produkt kommen leistungselektronische Schaltungsteile hinzu.
Die Hardware entsteht in Abstimmung mit Systementwicklung, Embedded Software, Mechanik, Safety und Test. So kann beispielsweise eine Anforderung an eine Diagnosefunktion bereits bei der Schaltungsauslegung berücksichtigt werden, während die mechanische Konstruktion Platz und Wärmeabfuhr mitplant.
Hardwarekonzept und Schaltungsentwicklung
Aus den System- und Hardwareanforderungen leiten wir ein elektronisches Konzept ab. Wir legen fest, welche Schaltungen und Schnittstellen die geforderten Funktionen ermöglichen, und entwickeln daraus die Details der Hardware.
Bauteilauswahl, Berechnung und Simulation
Mikrocontroller, Halbleiter und weitere Komponenten werden passend zur jeweiligen Aufgabe ausgewählt. Berechnungen und Simulationen unterstützen die Auslegung. Dabei spielen neben der elektrischen Funktion auch Toleranzen, thermische Belastung und Bauteilverfügbarkeit eine Rolle.
Schaltplan und Leiterplattendesign (PCB-Design)
Silver Atena erstellt Schaltpläne und begleitet das Leiterplattendesign. Die Anordnung und Führung elektrischer Verbindungen werden mit Blick auf Funktion, Bauraum, Wärme und EMV-Anforderungen betrachtet.
Die konstruktive Einbindung der Elektronik erfolgt in Abstimmung mit Mechanik- und Gehäuseentwicklung.Schutz-, Mess- und Diagnosefunktionen
Überspannung, Übertemperatur oder fehlerhafte Signale können das Verhalten eines Systems beeinflussen. Je nach Anwendung werden geeignete Mess-, Schutz- und Diagnosefunktionen bereits in der Hardware vorgesehen und mit Software und funktionaler Sicherheit abgestimmt.
Prototypeninbetriebnahme und Hardwaretests
Wenn die ersten Baugruppen vorliegen, prüfen unsere Entwickler die elektrische Funktion durch Messungen und Tests. Abweichungen werden analysiert und fließen bei Bedarf in die weitere Auslegung ein. Wir unterstützen außerdem die Integration der Hardware in das Gesamtsystem sowie die Vorbereitung von Qualifikation und Serienüberführung.
Hardwareentwicklung vom Konzept bis zur Serienüberführung
Der Ablauf hängt vom Produkt und Projekt ab. Bestimmte Fragen kehren jedoch in jeder Hardwareentwicklung wieder: Was muss die Elektronik leisten, wie wird sie aufgebaut und was zeigen die Messungen am realen Gerät?
- Anforderungen in ein Hardwarekonzept übersetzen
Wir prüfen, welche Funktionen die Hardware bereitstellen muss und welche elektrischen, mechanischen und sicherheitsbezogenen Randbedingungen gelten. Daraus entstehen die Hardwarearchitektur und die wesentlichen Schnittstellen. - Schaltungen auslegen
Die benötigten Schaltungen werden entwickelt, Bauteile ausgewählt und kritische Eigenschaften berechnet oder simuliert. Dabei werden auch Toleranzen und mögliche Belastungen betrachtet. - Leiterplattendesign begleiten
Der Schaltplan wird in ein umsetzbares Leiterplattendesign überführt. Entscheidungen zur Platzierung und zum Layout werden mit Anforderungen an EMV, Thermik, Bauraum und Fertigung abgestimmt. - Erste Baugruppen in Betrieb nehmen
Am Prototyp werden Versorgung, Signale, Schnittstellen und weitere Funktionen geprüft. Die Messungen zeigen, wo die Schaltung wie vorgesehen arbeitet und wo Anpassungen erforderlich sind. - Hardware mit dem Produkt integrieren
Die Elektronik wird mit Software, Mechanik und weiteren Komponenten zusammengeführt. Erkenntnisse aus Integration und Tests werden bei der Weiterentwicklung berücksichtigt. - Qualifikation und Serienüberführung unterstützen
Wir überprüfen die Hardware anhand der Projektanforderungen. Erkenntnisse zu Robustheit, Prüfbarkeit und Fertigbarkeit fließen in die Vorbereitung der Serienumsetzung ein.
Technologien, Methoden und Standards der Hardwareentwicklung
Silver Atena entwickelt analoge und digitale Schaltungen für Anwendungen mit Mikrocontrollern sowie Kommunikations-, Sensor- und Leistungsschnittstellen. Zur Auslegung gehören Berechnungen und Schaltungssimulationen. Design Reviews und Worst-Case-Analysen helfen, Entwurfsentscheidungen und kritische Betriebsbedingungen zu überprüfen.
Der normative Rahmen richtet sich nach Produkt und Branche. Für sicherheitsrelevante Automotive-Anwendungen ist ISO 26262 relevant; für bestimmte luftfahrtelektronische Hardware kann die Entwicklungssicherung nach RTCA DO-254 beziehungsweise EUROCAE ED-80 relevant sein. Die konkrete Anwendung richtet sich nach Produkt und Zulassungskontext. Bauteilanforderungen, Layoutvorgaben und weitere projektspezifische Standards werden entsprechend der Anwendung berücksichtigt.
Hardwareentwicklung für Automotive, Aerospace und Defence
Automotive
Steuergeräte und elektronische Komponenten im Fahrzeug müssen innerhalb vorgegebener Kosten- und Bauraumgrenzen entwickelt werden. Für die Hardware sind unter anderem elektrische Belastung, Temperatur, EMV und die Eignung für eine reproduzierbare Serienfertigung relevant.
Aerospace
Elektronische Hardware für Luftfahrtanwendungen wird unter hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Nachweisführung entwickelt. Neben Funktion und Schnittstellen können Gewicht, Leistungsdichte und lange Produktlebenszyklen die Auslegung beeinflussen.
Defence
Bei Hardware für Defence-Anwendungen müssen die vorgesehenen Einsatzbedingungen berücksichtigt werden. Dazu können erhöhte Anforderungen an Temperaturverhalten, Vibration, Schock und elektromagnetische Verträglichkeit gehören. Die relevanten Belastungen werden entsprechend dem projektspezifischen Prüfplan in der Umwelterprobung und Qualifikation untersucht.
Ihr Nutzen durch eine systemnahe Hardwareentwicklung
- Konflikte vor dem Prototyp erkennen
Berechnungen, Simulationen und Reviews helfen, kritische Designentscheidungen zu überprüfen, bevor die erste Baugruppe aufgebaut wird. - Integration vorbereiten
Wenn Schnittstellen zu Software, Mechanik und weiteren Komponenten früh abgestimmt sind, lassen sich offene Fragen gezielter bearbeiten. - Prototypen systematisch verbessern
Messungen und Fehleranalysen zeigen, ob die reale Schaltung die Anforderungen erfüllt und wo Anpassungen nötig sind. - Die spätere Umsetzung mitdenken
Die Berücksichtigung von Prüfbarkeit, Bauteilverfügbarkeit und Fertigung schafft eine bessere Grundlage für die Überführung in die Serie.
Hardwareentwicklung im Zusammenspiel mit Software, Mechanik und Test
Die Systemarchitektur legt fest, welche Funktionen die Hardware im Gesamtsystem übernimmt und welche Schnittstellen sie bereitstellt. Das Requirements Engineering beschreibt die Anforderungen, an denen sich ihre Entwicklung und Prüfung orientieren.
Mit Embedded Software wird abgestimmt, wie Mikrocontroller, Treiber und elektronische Schnittstellen zusammenarbeiten. Mechanik- und Gehäuseentwicklung berücksichtigt Einbauraum, Befestigung und Wärmeabfuhr. Fragen der elektromagnetischen Verträglichkeit und des Temperaturverhaltens werden mit EMV und Thermomanagement bearbeitet.
Bei sicherheitsrelevanten Funktionen kommt die Abstimmung mit Funktionaler Sicherheit und Cyber Security hinzu. Test und Validierung sowie Umwelterprobung und Qualifikation liefern Erkenntnisse über das Verhalten der Baugruppe unter den geforderten Bedingungen. Für den Übergang vom Prototyp zur Fertigung ist Industrialisierung und Serienüberführung eingebunden.
Warum Silver Atena für Hardwareentwicklung?
Silver Atena entwickelt die Hardware im Zusammenhang mit dem elektronischen Produkt, in dem sie eingesetzt wird. Unsere Hardwareteams arbeiten mit Systementwicklung, Software, Mechanik, Safety und Test zusammen. Entscheidungen zu Schaltung und Bauteilen können so mit Fragen der Integration und Absicherung abgestimmt werden.
Wir entwickeln kundenspezifische Steuergeräte und Leistungselektronik für Automotive- und Aerospace-Anwendungen und verbinden die Hardwareentwicklung mit dem Weg zur Qualifikation und Serienreife. Auch für Defence-Anwendungen entwickelt Silver Atena elektronische Systeme. Welche Schwerpunkte eine konkrete Hardwareentwicklung setzt, bestimmt das jeweilige Produkt.
Hardwareprojekt und Elektronikkonzept besprechen
Benötigen Sie Hardware für ein Steuergerät oder ein anderes elektronisches System? Silver Atena unterstützt Sie bei Schaltungskonzept, Bauteilauswahl und Prototypeninbetriebnahme und stimmt die Elektronik auf die Anforderungen des Gesamtsystems ab.