Un occhio affidabile nella tempesta elettromagnetica

Ovunque sia presente corrente elettrica, ci sono sempre impulsi elettromagnetici. Essi possono avere effetti di estremo disturbo, ad es. sui dispositivi elettronici che ci circondano ovunque. Questo è il motivo per cui i produttori di veicoli, tra le altre cose, devono verificare la compatibilità elettromagnetica (CEM) dei loro prodotti. Inoltre, i veicoli stessi sono completamente equipaggiati di elettronica sensibile e vengono testati in laboratori CEM specializzati. I sistemi di telecamere vengono utilizzati per tenere d'occhio tutto durante i test. Mk-messtechnik è specializzata in questo tipo di sistemi. I motori FAULHABER utilizzati nelle teste girevoli assicurano il posizionamento esatto dei moduli telecomandati.

“Tutto è iniziato quando un'autoradio non era più l'unico dispositivo installato in un veicolo”, ricorda il dott. Martin Kull, fondatore e amministratore delegato di mk-messtechnik. “Il numero di dispositivi elettronici è aumentato costantemente nel tempo, dall'ABS e, all'airbag fino alla telefonia mobile e alla navigazione”. I singoli sistemi non devono interferire tra loro né influenzare altri sistemi esterni al veicolo. Inoltre, devono essere il più insensibili possibile agli impulsi provenienti dall’esterno. Già da studente all'Università di Stoccarda, l'ingegnere elettronico aveva iniziato ad eseguire misurazioni nel laboratorio di prova di Daimler. Alcune delle onde elettromagnetiche generate in tali laboratori sono estremamente forti e ben al di sopra dei valori limite applicabili. Per questo motivo, durante i test, le camere di laboratorio sono sigillate ermeticamente. Quello che accade all'interno può essere osservato solo usando telecamere. “ All’epoca erano arrivate le prime richieste in merito alla costruzione di dispositivi di monitoraggio destinati a questo scopo. Tuttavia, la domanda era inferiore a 100 telecamere all'anno, cosa che spinse le grandi aziende a ritirarsi da questo mercato di nicchia”.

Nel 2006 il dott. Kull capì che era il momento giusto per lanciarsi e, insieme a sua moglie, fondò la sua azienda. Inizialmente la coppia si occupava dell'intero processo produttivo e nel 2008 dovette affrontare la sua prima grande sfida, un ordine di un sistema con 20 telecamere da un produttore di veicoli negli Stati Uniti. “Abbiamo saldato e assemblato noi stessi ogni componente ed eravamo molto orgogliosi di rifornire una multinazionale”, ricorda il fondatore. La domanda crebbe e con essa l'azienda. L'anno 2010 ha visto l'assunzione del primo dipendente; oggi l’azienda ne conta più di 60 perché i sistemi di telecamere realizzati dalla mk-messtechnik di Notzingen, nei pressi di Stoccarda, sono utilizzati da quasi tutti i produttori di veicoli per i test CEM.

Seat box o montaggio a parete
Le telecamere possono essere montate permanentemente a parete o fissate su vari treppiedi. mk- messtechnik offre anche un cosiddetto seat box che viene collocato sul sedile del conducente e può ospitare fino a sei telecamere. Esso permette di monitorare l’intera plancia, tutti i display e gli elementi di controllo del veicolo all'interno della camera. La tendenza verso l'elettromobilità rappresenta uno sviluppo positivo per mk- messtechnik, in quanto la compatibilità elettromagnetica nel caso dei veicoli elettrici svolge un ruolo ancora più importante di quanto non faccia per i veicoli con motore a combustione. Inoltre, anche l'elettronica utilizzata nei treni, negli aerei e nelle navi deve essere sottoposta a test CEM.

Il dott. Kull proviene da una famiglia sveva dalla tradizione nel campo dell’invenzione. “Il mio hobby è il modellismo ed è per questo che mi sono sempre occupato di tutto ciò che si muove sulla terra, sul mare o nell'aria. Sebbene il mio campo di specializzazione sia l’elettrotecnica, sono sempre stato estremamente interessato anche agli aspetti meccanici”. mk-messtechnik beneficia di questo doppio talento anche per quanto riguarda lo sviluppo del prodotto: “Dal 2008 abbiamo iniziato a ricevere sempre più richieste per telecamere a parete con telecomando. Le basi per la soluzione ottimale per quanto concerne dimensioni, peso e controllo sono emerse proprio in quel momento”.

Il dott. Kull mira alla massima funzionalità con hardware, software e dispendio in termini di sviluppo minimi. Ad esempio, fa affidamento su parti standard comunemente disponibili come i tubi in alluminio anodizzato che mk-messtechnik utilizza come alloggiamenti. Ciò che sembra semplice è in realtà una soluzione customizzata. É il risultato di un'interazione finemente bilanciata tra i vari componenti: “Nel progettare il PCB, ad esempio, è anche importante tenere conto dell’alloggiamento in modo da evitare la necessità di adattamenti in una fase successiva”.

Programmi, telecomando e infrarossi
L’azienda di Notzingen non teme lavori di montaggio complessi e si occupa lei stessa dell’assemblaggio dei circuiti stampati. “A volte assembliamo più di cento PCB diversi a settimana”, spiega il dott. Kull. “Ciò rende il tempo di preparazione e di riattrezzamento un fattore cruciale. Con i software comunemente in commercio era impossibile raggiungere una velocità accettabile. Pertanto abbiamo sviluppato il nostro programma di elaborazione dati per apparecchiature automatizzate per l’assemblaggio dei componenti. Questo ci ha permesso di ridurre i tempi di preparazione per ogni PCB da alcuni minuti a circa cinque secondi”.

Per semplificare i processi durante il test CEM, sono state aggiunte alla gamma di prodotti telecamere orientabili dotate di telecomando. Inizialmente erano destinate esclusivamente al montaggio a parete. Tuttavia, la richiesta per una variante regolabile per i sistemi mobili è cresciuta rapidamente. “Pertanto abbiamo dovuto affrontare il problema della stabilità meccanica da una prospettiva completamente diversa. I nostri sistemi sono estremamente robusti, ma se cade un supporto con un adattatore per telecamera da 800 grammi o questo adattatore viene ruotato troppo bruscamente, il materiale ne può risentire. Abbiamo risolto questo problema con una sorta di accoppiamento a frizione”.

Le telecamere di mk-messtechnik monitorano non solo l'elettronica del veicolo, ma anche le caratteristiche termiche. La telecamera a infrarossi opto-LWIR è stata sviluppata a questo scopo. I campi elettromagnetici generati durante i test comportano un certo rischio di incendio. Dei campi estremamente forti possono causare il surriscaldamento degli oggetti del test o di parti del sistema. Durante il test dei veicoli elettrici si aggiunge un’ulteriore fonte di calore, spiega il dott. Kull: “Sul banco di prova, i veicoli elettrici ricaricano le batterie mediante recupero. Se le batterie sono completamente cariche, i freni del veicolo vengono attivati. Questi possono surriscaldarsi e, nel peggiore dei casi, possono persino iniziare a bruciare. L'installazione di un banco di prova ammonta a oltre dieci milioni di euro. I prototipi che vengono testati hanno un valore inestimabile. Il monitoraggio mediante telecamere a infrarossi consente di proteggere questi investimenti grazie ad interventi tempestivi”. Per lo sviluppo di questa telecamera, mk- messtechnik è stata nominata per il Premio per l'innovazione della regione di Esslingen 2019.

Micromotori per un allineamento preciso
Per garantire il posizionamento preciso delle telecamere, mk-messtechnik utilizza gli azionamenti di FAULHABER. “Abbiamo sperimentato servomotori e motori utilizzati nel modellismo, ma non erano abbastanza precisi o robusti. Alla FAULHABER abbiamo trovato i motori giusti”.


Nella testa girevole/inclinabile che posiziona la telecamera vengono utilizzati due micromotori DC a spazzole della serie 15/8 con un rapporto di trasmissione di 900:1. “All'inizio abbiamo provato una trasmissione di 500:1, ma è risultata essere troppo veloce; sebbene la testa girevole ruoti più lentamente con la trasmissione di 900:1, può spostare pesi maggiori e offre anche una schermatura elettrica ottimale”. L'alto livello di efficienza è stato un altro motivo per scegliere questo azionamento, in quanto l'energia necessaria per la rotazione è fornita dalle batterie delle telecamere. Con l'eccezione del modulo telecamera effettivo e degli azionamenti, che sono stati dati in outsourcing, mk- messtechnik sviluppa e produce al suo interno l'intero sistema a beneficio dei suoi clienti, come sottolinea il dott. Kull: “Lo sviluppo e la fabbricazione dei prodotti all’interno dell’azienda ci consente di reagire in modo estremamente flessibile quando le attività diventano complesse o sono necessarie modifiche individuali. Per noi la parola “impossibile” non esiste - almeno non entro i limiti della fisica”.

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