Kategorie Innovation & Technologie - 11. Oktober 2015

Wir wollten wissen, wie Computer-Chip-Entwicklung abläuft

„Wir waren einfach an der Materie interessiert und wollten wissen, wie die Entwicklung von Computer-Chips abläuft“, so beschreibt Alexander Ferk – einer der Gewinnerinnen und Gewinner des Wettbewerbs Invent a Chip – seine Motivation mitzumachen.

Einen Computer-Chip selbst entwickeln und während der Schulzeit schon in die Berufswelt von Expertinnen und Experten an der Universität eintauchen: Technikbegeisterte Jugendliche, denen Theorie zu wenig ist, bekommen bei Invent a Chip die Möglichkeit, genau das zu tun. Seit dem ersten Durchgang im Jahr 2010 haben rund 500 Schülerinnen und Schüler die Chance genutzt, im Rahmen von Invent a Chip an ihrer eigenen Chip-Idee zu basteln.

Die von einer Fachjury ausgewählten Gewinnerinnen und Gewinner werden in Workshops an der Johannes Kepler Universität (JKU) bei der Umsetzung ihrer Projekte unterstützt. Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Instituts für Integrierte Schaltungen (RIIC) stehen dabei mit Rat und Tat zur Seite.

Alexander Ferk, Manuel Pölzl und Thomas Schwarz von der HTL Kaindorf aus der Steiermark setzten sich mit ihrer Idee durch und räumten den Hauptpreis ab: „Drive Control – ESC für sensorlose DC Brushless-Motoren“ wird mit einem Wert von 15 000 Euro tatsächlich von der ams AG (austriamicrosystems) verwirklicht.

Im Interview berichtet Alexander Ferk über die persönlichen Eindrücke und Erfahrungen, die er und seine Teamkollegen gemacht haben.

Wie habt ihr von Invent a Chip erfahren?

Durch ein Gespräch mit unseren Vorgängern, die vor drei Jahren mit iLED (intelligente LED), einer busfähigen RGB-Led, gewonnen haben.

Anmerkung: iLED ist eine Leuchtdiode mit integrierter Ansteuerung, die über einen seriellen BUS (Binary Unit System) umgesetzt werden kann. Jede LED ist über das BUS-System individuell ansprechbar. Dadurch können beliebig viele LEDs hinzu- oder weggeschaltet werden.

Welchen Zweck erfüllt euer Chip?

Unser Chip ist eine sensorlose Regelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC). Diese Motoren lassen sich nicht direkt mit Gleichspannung wie zum Beispiel aus einer Batterie betreiben, sondern benötigen eine aufwändigere Ansteuerung.

Ein normaler Gleichstrommotor hat Bürsten, die am Rotor schleifen und den Strom übertragen. Diese Bürsten haben zwar den Vorteil, dass die Ansteuerung erleichtert wird (Ein-Aus), allerdings haben sie einen ähnlichen Effekt wie eine schleifende Fahrradbremse: man kann damit nicht so schnell fahren und die Bremse wird schneller abgenützt.

Ein BLDC hingegen, wie der Name schon sagt, hat keine Bürsten und darum weniger Verschleißteile. Jedoch muss man wissen, in welcher Position sich der Rotor befindet, um den Motor in die richtige Richtung anzutreiben. Dafür sind normalerweise teure Positionssensoren notwendig, die die Position des Motors ermitteln und an die Regelung zurückgeben.

Es gibt aber auch eine sensorlose Variante, welche die Position über die Signale des Motors ermittelt, dadurch aber wiederum aufwändiger ist, nachdem der Motor für kurze Zeitabstände abgeschaltet wird, um messen zu können.

Hier bietet unser Chip eine Lösung. Der ASIC übernimmt den gesamten Regelungsaufwand und kann über eine einfache Schnittstelle gesteuert werden. Er soll bald für eine Drohne mit sechs Propellern, einen Hexakopter, eingesetzt werden.

Wie hast du die Zusammenarbeit mit den Expertinnen und Experten empfunden?

Die Zusammenarbeit mit dem RIIC war sehr interessant, wir haben sehr viele wertvolle Tipps und Hinweise für unsere Arbeit bekommen.

Was kannst du für die Zukunft aus dieser Arbeit mitnehmen?

Einerseits ist das Projekt technisch anspruchsvoll gewesen. Daraus kann ich natürlich die Erfahrung mit der entsprechenden Software sowie einiges an Wissen über den Entwicklungsprozess mitnehmen. Andererseits habe ich auch einiges im Bereich „Projektmanagement“ mitbekommen. Und natürlich habe ich einen besonderen Einblick in ein weites Berufsfeld erhalten, in dem ich persönlich bleiben möchte.

Der neue Wettbewerb wird erstmals durch ein vorgegebenes Thema eingegrenzt: „Invent a Chip goes Medicine“ möchte eine aktuelle Problemstellung aus dem Bereich der Medizintechnik lösen. Der Computer-Chip soll dazu beitragen, die Qualität von lebensrettenden Medikamenten und Transfusionen selbst nach einem längeren Transport zu erhalten und sicher zu stellen.

Am 16. Oktober startet der erste Workshop und somit der Beginn der anspruchsvollen Projektphase. Man kann auf die Einfälle und Ergebnisse der Schülerinnen und Schüler gespannt sein.