Hallo,
mal eine Frage:
Was macht ihr, wenn ihr eine Schaltung simulieren sollt und dabei auf
Bauteile wie ASICs oder Mikrocontroller oder Sensoren, stoßt die
schlichtweg als fertiges Model nicht verfügbar sind...?
Wie simuliert ihr einen Eingang, wie einen Ausgang, wie werdet ihr der
Temperaturabhängigkeit gerecht, wie einer frequenzabhängigen Impedanz,
wie implementiert ihr unterschiedliche Rise-/Fall-Times,... etc.pp.
Geht man dann noch weiter zu sensorischen Elementen (LED / Fotodiode,
Fototransistor, Thermosensor, kapazitive Touch-Sensoren...) kommen noch
sooo viele andere Parameter hinzu, die allesamt irgendwie schwanken
können und so derart schwer zu simulieren sind.
Was macht ihr in solchen Fällen?
Die Schaltung in kleine funktionale Gruppen aufteilen.
Nur das simulieren, was man simulieren kann weil ein Modell dazu
existiert oder erstellt werden kann.
Eine Simulation ist nicht die Wahrheit, es ist nur eine Schritt um
frühzeitig Fehler zu erkennen und auszusortieren.
Noch was:
Eine Simulation nützt nur was, wenn man die Funktionsweise der Schaltung
versteht und die Grenzen der Simulation kennt und abschätzen kann wann
die Simulation Blödsinn liefert.
DIe Simulation ersetzt definitiv NICHT das Verständnis der
Zusammenhänge, und dabei ist es egal ob das jetzt eine Simulation von
Elektronik, von Wetter, dem Klima oder einer gesteuerten Kernfusion ist.
Tja,
die bei uns verwendeten ASICs besitzen kein Simulationsmodell. Der
Hersteller hat auf Nachfrage auch klar gestellt, dass er niemals Modelle
raus gibt, trotz 7-stelliger Abnahmemenge.
Nicht aus Bosheit, sondern weil die Konkurrenz aus einem Modell
entnehmen könnte, wie der Chip intern aufgebaut wäre.
Warum willst du das Asic simulieren? Du kaufst ein Asic vom Hersteller
nach deinen Specs.
Also hast du doch die Eingangs und Ausgangs Signalcharakteristik von dem
Asic.
Deshalb simulierst du die Schaltungsteile "vor" und "nach" dem Asic mit
den spezifizierten Signalverläufen als Ein oder zu prüfende
Ausgangssignale.
Das das Asic den Specs entspricht sollte matürlich durch eine
entsprechende QM verifiziert werden, aber da hilft dir Simulation nix,
sondern nur messen.
Simulant schrieb:> Tja,
Selber Tja!
> die bei uns verwendeten ASICs besitzen kein Simulationsmodell.
Etwas, von dem man kein Modell besitzt, kann man schlicht weg nicht
simulieren. Wenn es vom Herstellen kein Modell gibt, hast Du aus meiner
Sicht nur zwei Möglichkeiten:
1. Du bildest Dir Dein Modell selber.
2. Du verzichtest auf die Simualtion dieses Teilsystems.
Simulant schrieb:> Was macht ihr in solchen Fällen?
Einfach weiter arbeiten. Was sehr einfach funktioniert, wenn man nicht
der 'Religion der Vollständigen Simulation' anhängt.
Gut,
gehen wir mal von dem ASCI weg und hin zu einem sensorischen Element.
Beispiel Lichtschranke mit IR-Diode und Fototransistor im Abstand von
zunächst 1m in einem Türbereich.
Was kann hier alles schiefgehen:
1. Abweichungen der abgestrahlen Bandbreite
2. Abweichung Sensitivität für die empfangenen Bandbreite
3. Winkelfehler des Chips innerhalb der Gehäuse / falsche
Abstrahlrichtung
4. Winkelfehler im eigentlichen Einbau im Türbereich
5. Messfehler betreffend den Abstand der Sensoren / Einbaufehler
6. Unterschiedliche Transmissionen von verwendeten Glasabdeckungen
7. Temperaturabhängigkeit beider Bauteile
8. ...
Jeder dieser Parameter ist für sich genommen durchaus "einfach" zu
verstehen. Empfangene und abgestrahlte Lichtstärke schon deutlich
schwieriger zu simulieren und das Gesamtpaket kaum noch zu handeln.
Dennoch erachte ich eine Simulation für sinnvoll, weil es erlauben würde
abzuschätzen, wie weit man die beiden Sensorpaare denn nun entfernt
voneinander positionieren könnte.
Insbesondere die quadratische Abnahme der Signalstärke mit dem Abstand,
als auch die umso größere Auswirkung von Winkelfehlern bei höherem
Abstand würden mich eine Simulation als sinnvoll erachten lassen.
Simulant schrieb:> Dennoch erachte ich eine Simulation für sinnvoll, weil es erlauben würde> abzuschätzen, wie weit man die beiden Sensorpaare denn nun entfernt> voneinander positionieren könnte.
Für die meisten Probleme gibt es Simulationsprogramme. In diesen kann
man natürlich simulieren. Für mich klang die Frage nach
Schaltplansimulation.
Allgemein baut man sich ein Modell, das ausreichend genau ist und
simuliert damit. Auf deine Frage bezogen heißt das, für die
Lichtschranke nimmt man ein Physiksimulationsprogramm, für Schaltungen
Spice, für digitale Bausteine Modelsim und so weiter. Manche Programme
haben auch Schnittstellen zur Kommunikation mit anderen Programmen. JMAG
kann zum Beispiel in Simulink eingebunden werden. Dann simuliert jedes
Programm seinen Spezialbereich.
> das ausreichend genau ist
Genau das ist der zentrale Punkt. Wer beurteilen kann, ob das Modell
genau genug ist, weiß auch, welche Teilbereiche er simulieren muss.
Versucht gar nicht mehr, die ganze Anlage zu simulieren.
Simulant schrieb:> Empfangene und abgestrahlte Lichtstärke schon deutlich> schwieriger zu simulieren
Aus Sicht eines Elektronikers vielleicht. Die Optiker tun sich damit
deutlich weniger schwer. Guck dir mal irgendwelche Kameraobjektive oder
Kfz-Beleuchtungssysteme an. Du darfst aber nicht erwarten, das LTSpice
o.ä. soetwas direkt mit abdeckt.
Simulant schrieb:> Dennoch erachte ich eine Simulation für sinnvoll, weil es erlauben würde> abzuschätzen, wie weit man die beiden Sensorpaare denn nun entfernt> voneinander positionieren könnte.
Die Komplexität, diese gemischt optische-mechanische-elektrische
Simulation zu bewerkstelligen halte ich für zu groß. Wie schon gesagt:
partitionieren. Ich denke, dass das keine Firma mit der ausreichenden
Genauigkeit in einem vernünftigen Zeitraum zu vernünftigen Kosten
leisten kann.
Für was ist die Frage überhaupt: Studienarbeit?
rgds
6a66 schrieb:> Simulant schrieb:>> Dennoch erachte ich eine Simulation für sinnvoll, weil>> es erlauben würde abzuschätzen, wie weit man die beiden>> Sensorpaare denn nun entfernt voneinander positionieren>> könnte.>> Die Komplexität, diese gemischt optische-mechanische-elektrische> Simulation zu bewerkstelligen halte ich für zu groß.
Hmm. Wirklich erschreckend an der Ursprungsfrage finde ich,
dass der Fragesteller keine andere Möglichkeit für die
gewünschte Abschätzung zu kennen scheint, als die Zahlen
in einen Computer zu werfen und auf "Start" zu clicken.
Die Idee der ingenieurmäßigen Modellbildung, also
- Vereinfachung der Konfiguration,
- Beschreibung der Teilsysteme über die Grundgleichungen,
- Kombination, Umformung, Vereinfachung und Auswertung der
Gleichungen,
- kritische Interpretation der Resultate,
- Fehlerbetrachtung
scheint nicht mehr existent zu sein.
Simulationen gut und schön aberrr....
wie wäres es im allgemeinen mal sein Gripps anzustrengen siehe
Possetitjel schrieb:> Die Idee der ingenieurmäßigen Modellbildung, also>> - Vereinfachung der Konfiguration,> - Beschreibung der Teilsysteme über die Grundgleichungen,> - Kombination, Umformung, Vereinfachung und Auswertung der> Gleichungen,> - kritische Interpretation der Resultate,> - Fehlerbetrachtung>> scheint nicht mehr existent zu sein.
auch wenn man kein Ing ist, trifft dies auch auf normale nutzer der
Elektronik zu. Vllt mit mehr Praxis zum testen und ein wenig mehr Zeit.
Possetitjel schrieb:> Hmm. Wirklich erschreckend an der Ursprungsfrage finde ich,> dass der Fragesteller keine andere Möglichkeit für die> gewünschte Abschätzung zu kennen scheint, als die Zahlen> in einen Computer zu werfen und auf "Start" zu clicken.
DAS ist auch meiner Meinung nach der entscheidende Punkt.
wendelsberg
chris schrieb:> auch wenn man kein Ing ist, trifft dies auch auf normale nutzer der> Elektronik zu.
Das trifft leider auch auf einen Großteil der normalen Bevölkerung zu
und ist nicht an die Elektronik gebunden.
Von Entwicklern - sei es Ing oder Bachelor oder Master oder nur Meister
- sollte man fordern können abzuschätzen ob der Weg ans Ziel führt. Und
dann behelfsmäßig an den kritischen Punkten zu vertiefen. Ich hab's an
anderem Platze schon mal gesacht: Die Fotografielinsen der 70er Jahre
wurden großteils von Hand gerechnet und manche dieser Objektive gehören
heute zu den Meisterstücken der Optik
http://www.company7.com/library/nikon/0300t2.2altar.html.
Ich denke aber so unbedarft und hochtheoretisch wie die Fragestellung
gestellt war kommt sie IMHO nicht aus der Praxis.
rgds
6a66 schrieb:> Ich denke aber so unbedarft und hochtheoretisch wie die Fragestellung> gestellt war kommt sie IMHO nicht aus der Praxis.
Was da mit rein spielt ist mangelnde Erfahrung. Sowas habe ich schon in
der Praxis gesehen. Ich hätte mich nicht gewundert, wenn mir die Frage
von einem frischen Bachelor gestellt worden wäre. Was man nicht
ergoogeln kann oder wofür es nicht ein Programm gibt, dass gibt es für
die nicht, das kann gar nicht sein.
Bevor hier jedoch das in diesen Tagen so moderne Gejammer auf
mikrocontroller.net kommt, dass wir nicht hilfreich sind, helfen wir mal
mit dem Googeln:
Wenn der Fragesteller sich wirklich mit einer komplizierten Simulation
austoben möchte, dann kann er gerne mal "federated simulation" googeln.
Am oberen Ende wird er schnell bei den ganz großen Tieren landen, wie
dem amerikanischen Militär, die aufwendige Simulationen zur Funktion und
Wirkung gewisser "Knallkörper" machen.
Die Technologie ein bisschen Downsizen und er hat eine komplette
Simulation für sein Problem -- in zehn Jahren, für viele $$$.
Das Problem mit Simulationen ist doch dass Simulationsprogramme wie
SPICe mit den Anwednern und Anwendungen mitgewachsen sind.
Will sagen, LEute die eine spezielle Sache über 10 Jahre und länger
verfolgen haben sich immer realistischer Modelle erzeugen können und
diese an genau ihren Fall anpassen können, eben über die Jahre.
Und die richtig guten haben natürlich auch verstanden dass man erst die
Schaltung verstehen und danach simulieren kann um einige Spezialfälle
abzuprüfen.
Wenn man jetzt selber simuliert, muss einem bewusst sein dass aller
Start sehr wahrscheinlich ganz weit an der Realität vorbeigeht, und man
sich eben peu a peu an die Wirklichkeit herantastet.
Der Andere schrieb:> Eine Simulation nützt nur was, wenn man die Funktionsweise der Schaltung> versteht
Nö, gerade eine Simulation hilft eine Schaltung besser zu verstehen. Das
sagt selbst Mike Engelhardt der LT-Spice mitentwickelt hat.
Gästchen schrieb:> Der Andere schrieb:>> Eine Simulation nützt nur was, wenn man die Funktionsweise der Schaltung>> versteht>> Nö, gerade eine Simulation hilft eine Schaltung besser zu verstehen. Das> sagt selbst Mike Engelhardt der LT-Spice mitentwickelt hat.
Herr Engelhardt ist nicht gerade neutraler Beobachter.
Übrigens, wenn du nach der genauen Bedeutung und Definition eines von
LTSpice berechneten Wertes fragst, dem Herr Engelhardt eine Bezeichnung
gegeben hat, die zumindest in Deutschland in meiner Ingenieursgeneration
anders definiert wurde, dann erhältst du als Antwort, dass man LTSpice
nicht verwenden sollte wenn man es nicht versteht.
Nunja danke für die Antworten.
Dass SPICE Probleme bereiten wird, wenn man mehrere physikalische Größen
in einem Modell koppeln will, habe ich mir schon gedacht, allerdings
wäre es gerade für die ganzen optischen Komponenten überaus sinnvoll,
wenn man die gegenseitigen Einflüsse irgendwie darstellen kann.
Ich meine, SPICE ist ja z.B. auch in der Lage, die Temperatureinflüsse
berücksichtigen zu können und somit eine MonteCarlo Analyse zu
erstellen.
Für mich ist da die Frage naheliegend, ob man nicht irgendwie auch eine
Kopplung einer Lichtemission (LED) mit einem photoabsorbieren Element
darstellen kann? Die Abhängigkeit ergibt sich ja aus dem Abstand, der
jeweiligen Sensitivität sowie dem Bestahlungswinkel, wobei eben jede der
Größen fehlerbehaftet sein kann...
Ist es möglich, neben der Temperatur weitere Koppelgrößen einfließen zu
lassen und die Modelle soweit zu verbessern, dass ebenjene Simulationen
möglich werden?
Und dann hätte ich hier noch eine weitere unabhängige Frage:
Kann Spice die Ausbreitung von Wellen auf Leiterzügen berechnen, wenn
man es in einem EDA-Tool wie zum Beispiel dem Altium Desinger verwendet
und damit LT Spice das Wissen über den Aufbau und die Lage der
Leiterzüge besitzt? Kann Spice die Streu und Koppelinduktivitäten /
Kapazitäten aus den Leiterzügen berechnen und berücksichtigen?
Simulant schrieb:> Kann Spice die Streu und Koppelinduktivitäten /> Kapazitäten aus den Leiterzügen berechnen und berücksichtigen?
Das klingt schon alles einen Schritt zu weit gedacht, es ehrt dich zwar
daran zu denken, aber wenn die Schaltung an und für sich noch nicht
aufgebaut ist und zumindest die Funktionsweise bestätigt ist, muss mans
ich über die Feinheiten eher noch keine Gedanken machen,
außer du hast schon 10 JAhre Erfahrung und bist wirklich auf der Suche
nach Lösungen, dann nehme ich alles zurück.
Aber ansonsten ist es meisten einfacher mit simplen Sachen zu beginnen
und dann immer komplizierter zu werden, als umgekehrt.
Stichwort: multi physics simulation
Z.B. mit COMSOL kann man wunderbare Dinge machen, aber neben dem Preis
für die Lizenz braucht man vor allem Know-How. Die Leute machen dann
nichts anderes als Simulation (und zwar mit dem Programmpaket eines
Herstellers).
Gästchen schrieb:> Der Andere schrieb:>> Eine Simulation nützt nur was, wenn man die Funktionsweise der Schaltung>> versteht>> Nö, gerade eine Simulation hilft eine Schaltung besser zu verstehen. Das> sagt selbst Mike Engelhardt der LT-Spice mitentwickelt hat.
Zwischen beiden Aussagen ist kein Widerspruch. Im Gegenteil bestätigt
Herr Engelhardt die ursprüngliche Aussage sogar: denn er kennt ja
offensichtlich nicht nur die Funktionsweise von Elektronik (wie könnte
er sonst einen Simulator schreiben) als auch die speziellen Haken und
Ösen (ließ: Beschränkungen) von Spice (weil er es ja geschrieben hat).
Und deswegen kann er auch einen Nutzen aus der Verwendung des
Simulators ziehen. Jemand der nicht wenigstens grundlegende Kenntnisse
der Elektronik im allgemeinen und der Funktionsweise von Simulatoren
a'la Spice im Besondere hat, wird gnadenlos in jede Falle tappen.
Das sind dann die Leute die hier aufschlagen mit Fragen wie "mein
Oszillator schwingt in Spice gar nicht" oder "als ich mit dem BC548 325V
und 5A schalten wollte, ist der in Rauch aufgegangen. In der Simulation
funktioniert doch aber?"
physiker schrieb:> mit COMSOL kann man wunderbare Dinge machen,
Naja, für mich ist das eher ein rotes Tuch. Wir hatten das im Studium
mal und dafür gab es mehrere Seiten Anleitung, um die Geometrie eines
Elektromotors mit sechs Wicklungen zu erstellen.
Die Simulation ging dann aber problemlos. Mit einem besseren
Geometrieeditor wäre das ein sehr gutes Programm, aber so lasse ich
lieber die Finger davon.
Im Allgemeinen sind aber Simulationen schon gut. Ich habe auch mal einen
Magneten simuliert. Als Ergebnis kam eine Flussdichte von 7,8 MT raus,
das war für meine Zwecke mehr als ausreichend und ich war zufrieden ;-)
> Naja, für mich ist das eher ein rotes Tuch. Wir hatten das im Studium> mal und dafür gab es mehrere Seiten Anleitung, um die Geometrie eines> Elektromotors mit sechs Wicklungen zu erstellen.
Selber habe ich es auch nie benutzt, nur von anderen gehört. Die haben
aber wohl eigenen Code dafür geschrieben um bestimmte Interaktionen zu
beschreiben.
Dussel schrieb:> Im Allgemeinen sind aber Simulationen schon gut. Ich habe auch mal einen> Magneten simuliert. Als Ergebnis kam eine Flussdichte von 7,8 MT raus,> das war für meine Zwecke mehr als ausreichend und ich war zufrieden ;-)
Und der Magnet war dabei auf einem Neutronenstern platziert? Würde
zumindest von der Größenordnung passen.
