Forum: Offtopic Welche Elektronik wird in Flugzeugen verwendet?


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von rotax (Gast)


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Hallo,

Welche Elektronik wird eigentlich in Flugzeugen verwendet?

Handelt es sich dabei um spezielle Chips (asics ?)?
Oder kommen auch handelsübliche Chips zum Einsatz?

Man könnte doch z.B. eine Quadcoptersteuerung auf einen uC basieren 
welcher auch in Flugzeuge verwendung findet. Somit hätte man schon einen 
großen Gewinn an funktionaler Sicherheit.

Oder ist solche Elektronik nicht erwerblich als Privatmensch?

mfg

: Verschoben durch Moderator
von Nick S. (c0re)


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rotax schrieb:
> Oder ist solche Elektronik nicht erwerblich als Privatmensch?

Wenn dir die Kosten egal sind...

von Pandur S. (jetztnicht)


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Die Elektronik is speziell veraltet. Denn der lange und teure 
Zertifizierungsprozess verhindert Innovation. Der Flugfunk zwischen den 
fliegern und dem Tower ist AM moduliert, in einer grauenhaften 
Qualitaet.
Wenn du mal eine Buechse zertifizieren konntest, wirst du sie die 
naechsten 20 Jahre produzieren wollen.
Abgesehen davon sind groessere Strukturbreiten weniger empfindlich fuer 
Strahlung.

Vereinfacht : Du wuerdest die Elektronik nicht wollen.

von 1N 4. (1n4148)


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> Man könnte doch z.B. eine Quadcoptersteuerung auf einen uC basieren
> welcher auch in Flugzeuge verwendung findet. Somit hätte man schon einen
> großen Gewinn an funktionaler Sicherheit.

Wird dann aber ein großer Quadcopter. Airbus verwendet m.W. in der 
Flugsteuerung 3 verschiedene Systeme verschiedener Hersteller aus der 
dann per Mehrheitsentscheid gesteuert wird.

von Nop (Gast)


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rotax schrieb:

> Welche Elektronik wird eigentlich in Flugzeugen verwendet?

Kommt drauf an, wie kritisch das System ist. Für z.B. Engine-Controller 
muß man sich Gedanken machen, ob etwa durch Höhenstrahlung Bitkipper im 
Speicher vorkommen könnten, das muß abgefangen werden.

Für weniger kritische Sachen findet man alles Mögliche wie etwa 8051, 
ARM7TDMI oder auch Cortex-M.

> Handelt es sich dabei um spezielle Chips (asics ?)?
> Oder kommen auch handelsübliche Chips zum Einsatz?

Der Vorteil von handelsüblichen, gut abgehangenen Chips ist der, daß die 
Errata bekannt sind.

> Man könnte doch z.B. eine Quadcoptersteuerung auf einen uC basieren
> welcher auch in Flugzeuge verwendung findet. Somit hätte man schon einen
> großen Gewinn an funktionaler Sicherheit.

Das Problem ist nicht so sehr der Controller, sondern daß die Software 
nach entsprechenden Standards entwickelt, reviewed und getestet werden 
muß. DEN Aufwand macht keiner für eine Spielzeugdrohne, weil das viel zu 
teuer wäre. Ach ja, und die Hardware muß natürlich auch ernsthafte 
EMI-Tests bestehen, was privat niemand bezahlen würde.

In Opensource-Projekten wird das erst recht nicht gemacht, weil 
OSS-Projekte normalerweise ohnehin schlecht dokumentiert sind. Doku 
schreiben macht halt keinen Spaß, anders als hacken, weswegen Leute eben 
unbezahlt in ihrer Freizeit keine Doku schreiben.

von Robby D. (nightflight_1)


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Hallo Rotax!
Treffender Name!!! :-)


Kommt wohl drauf an, von welchen Flugzeugen Du redest.

In kleinen Sportmaschinen, ULs, Segelflieger, Motorsegler etc. ist ganz 
normale, konventionelle Elektronik im Einsatz.

Wie es im Bereich der großen kommerziellen Luftfahrt ausschaut, da muss 
ich passen. Ich weiß nur, dass wichtige Systeme (Stromversorgung, 
Datenbusse etc.) redundant aufgebaut sind. OB diese Elektronik jedoch 
eine spezielle für Avionik ist bzw eine 100%ige Baumusterprüfung haben, 
entzieht sich meiner Kenntnis.

Fliegergruß


Nighty

von meckerziege (Gast)


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rotax schrieb:
> Handelt es sich dabei um spezielle Chips (asics ?)?
Vermutlich teils-teils.

> Oder kommen auch handelsübliche Chips zum Einsatz?
Natürlich. Die Frage ist nur wo: Im Entertainmentsystem wirst du so 
ziemlich die gleiche Hardware haben wie auch zuhause. Ist nicht so 
sicherheitskritisch.
In der Steuerung etc. gelten dann aber schon wieder andere Regeln!

Zumindest in der Raumfahrt weiß ich, dass ASICs oftmals zum Einsatz 
kommen. Die sonstigen ICs sind auch noch extra geprüft und erfüllen 
höhere Qualitätsanforderungen. Je nach Bedarf sind sie auch in anderen 
Gehäusen, die du als "Normalbastler" vermutlich noch nie gesehen hast.
Bereits auch im Automobilbereich werden ICs bei der Fertigung viel 
ausführlicher und länger getestet als beispielsweise der Atmega8, den du 
beim Reichelt kaufen kannst ;-)

> Man könnte doch z.B. eine Quadcoptersteuerung auf einen uC basieren
> welcher auch in Flugzeuge verwendung findet. Somit hätte man schon einen
> großen Gewinn an funktionaler Sicherheit.
Jein. Theoretisch natürlich schon. Allerdings vergisst du hier 
vollkommen die Software, die dann auch nach hohen Standards geschrieben 
sein muss.
Also nicht nur Implementieren, sondern zuvor erst mal Software Design 
planen, danach dann auch Testen, Testen, Testen und Dokumentieren. Das 
Implementieren an sich nimmt nur einen sehr kleinen Teil des ganzen 
Entwicklungsprozesses ein.

>
> Oder ist solche Elektronik nicht erwerblich als Privatmensch?

Da gibts zwei Probleme:
1. Exportbeschränkungen. (Stichwort ITAR). An US ICs kommst du eventuell 
schlecht als Privatperson heran.
2. Kosten. Zumindest die Raumfahrt-ICs sind Größenordnungen(!) teurer 
als die normalen. Rechne mal mit ein paar hundert Euro für einen OpAmp.
Luftfahrt sollte da wohl auch in der Gegend unterwegs sein preislich (da 
hier mehr Risiko besteht, da nicht nur Elektronik sondern auch Menschen 
transportiert werden)

von Jobst M. (jobstens-de)


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rotax schrieb:
> Somit hätte man schon einen
> großen Gewinn an funktionaler Sicherheit.

Richtig. Damit kann der Quadcopter nicht mehr abheben und bleibt sicher 
am Boden.

Stell Dich auf Backblech-große Boards mit M68030-Systemen ein. 
Mindestens 3 Stück.
Die notwendige Stromversorgung führt zu weiterer Freude.


Gruß

Jobst

von H. K. (spearfish)


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rotax schrieb:
> Man könnte doch z.B. eine Quadcoptersteuerung auf einen uC basieren
> welcher auch in Flugzeuge verwendung findet. Somit hätte man schon einen
> großen Gewinn an funktionaler Sicherheit.

Weißt du was funktionale Sicherheit bedeutet?

Ist es nicht vielleicht so, dass das eigentliche Know-How doch eher in 
der Software liegt und nicht in einem µC, der einen Temperaturbereich 
von -50° bis 200° abdeckt, besonders robust gegen Höhenstrahlung ist und 
für den entsprechende Rahmenbedingungen vom Hersteller garantiert werden 
(z.B. Life Time)?

von Schorsch (Gast)


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Da kommen heute zum teil noch 80286-80486 zu einsatz. Manche sachen 
werden in Logick erschalgen und vieles ist redundant ausgeführt.


Bei den kleinen µCs in den Quadrocoptern würde schon ein Watchdog eine 
verbesserung sein.

von Mark B. (markbrandis)


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Nop schrieb:
> Kommt drauf an, wie kritisch das System ist. Für z.B. Engine-Controller
> muß man sich Gedanken machen, ob etwa durch Höhenstrahlung Bitkipper im
> Speicher vorkommen könnten, das muß abgefangen werden.

Spricht etwas dagegen, die Elektronik einfach mit entsprechenden 
Metallgehäusen abzuschirmen? Okay, das zusätzliche Gewicht vielleicht.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Mark B. schrieb:
> mit entsprechenden Metallgehäusen

Also Blei.


Mark B. schrieb:
> Okay, das zusätzliche Gewicht vielleicht.

Eben.


Gruß

Jobst

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo nop.

Nop schrieb:

> Das Problem ist nicht so sehr der Controller, sondern daß die Software
> nach entsprechenden Standards entwickelt, reviewed und getestet werden
> muß.

Trozdem geht immer noch gelegentlich was schief:
https://de.wikipedia.org/wiki/Ariane_V88
https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_Climate_Orbiter
Ein interessanter Fall in der terrestischen Luftfahrt könnte auch dieser 
sein: http://www.havkom.se/assets/reports/SRL-2016_01e.pdf Allerdings 
wird ein endgültiges Ergebnis erst nächsten Monat erwartet.

Zusätzlich sollten mehrere paralelle Systeme verwendet werden, deren 
Software nicht identisch ist, und am besten noch unterschiedliche 
Hardware mit unterschiedlicher Architektur. Damit der gleiche Bug nicht 
gleichzeitig in allen Systemen auftreten kann.

> In Opensource-Projekten wird das erst recht nicht gemacht, weil
> OSS-Projekte normalerweise ohnehin schlecht dokumentiert sind. Doku
> schreiben macht halt keinen Spaß, anders als hacken, weswegen Leute eben
> unbezahlt in ihrer Freizeit keine Doku schreiben.

Das ist ein Gerücht. Ich denke, das Open Source in punkto Doku über 
alles gemittelt genauso gut oder schlecht ist wie kommerzielle Software. 
Lediglich die Schwerpunkte werden bei kommerzielle Software etwas 
verschoben. Schliesslich muss ja der Chef überzeugt werden, der den Kram 
kauft und nicht der Anwender der damit arbeiten muss. ;O)

Ein Gegenbeispiel zu Deiner These wäre die Wikipedia. Die ist 
genaugenommen nur Doku. Eine Enzyklopäedie ist selber von der Idee her 
ein kommentierter Katalog über die Dokumentation von vielen 
verschiedenen Dingen, und die Wikipedia wird von vielen Freiwilligen 
ohne Entgelt geschrieben.

Abgesehen davon bedeutet Open Source keinen unbedingten Widerspruch zu 
Kommerzialität. Open Source bedeutet zuerst einmal, dass der Quellcode 
offengelegt ist, so dass er von jedem kontrolliert und bewertet werden 
kann.
Schau Dir doch als Beispiel einmal QNX an:
https://de.wikipedia.org/wiki/QNX

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

: Bearbeitet durch User
von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Jobst.

Jobst M. schrieb:

>> mit entsprechenden Metallgehäusen
>
> Also Blei.

Ich habe mal vor über 25 Jahren sowas in der Hand gehabt, und da war auf 
jedem IC ein Stück Blech aufgeklebt. Wegen der bunten Anlauffarben 
vermute ich mal Titan.

Genaueres wollte oder konnte mir damals keiner sagen.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

: Bearbeitet durch User
von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo.

Für die, die es interessiert, hier ein paar Links:

http://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/files/manuals/igbt_ltds_note_e.pdf 
Nach diesem Artikel sind bei Leistungshalbleitern vor allem Neutronen 
die Ursache von Defekten.

Das hat seinen Grund darin, dass Silizium Kerne von den Neutronen 
getroffen werden, und das erhebliche Sekundäreffekte hat. Insbesonders 
auch sekundäre Alphastrahlung direkt im Material:
http://www.ewh.ieee.org/r6/scv/rl/articles/ser-050323-talk-ref.pdf

Zusammenstellungen von ABB zu dem Thema:
https://library.e.abb.com/public/ebc756e9c6e744a1b7414fea7491f1a4/Failure%20of%20IGBT%20module%20due%20to%20cosmic%20rays5SYA%202042-05.pdf
https://library.e.abb.com/public/bd768e775889ce19c125707400347c7d/Failure%20rates%20of%20IGCTs%20due%20to%20cosmic%20rays_5SYA%202046-03.pdf
https://library.e.abb.com/public/4222640f8a1199eac12579aa00353715/Failure%20rates%20of%20FRD%20due%20to%20cosmic%20rays_5SYA%202061.pdf

Hier wird der Effekt als SEB "Single Event Burnout" bezeichnet.
http://powerelectronics.com/site-files/powerelectronics.com/files/archive/powerelectronics.com/mag/709PET21.pdf

Xilinx widerum nennt das SEE ""Single Event Effect".
http://www.xilinx.com/support/documentation/white_papers/wp402_SEE_Considerations.pdf


http://www.hfsjg.ch/wordpress/reports/1999_2000/23.pdf

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

von Rick M. (rick-nrw)


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rotax schrieb:
> Oder ist solche Elektronik nicht erwerblich als Privatmensch?

Wofür?

Um Flugzeuge zu konstruieren?

Für Privatmenschanwendungen sind die Anforderungen für den zivilen 
Luftverkehr überflüssig.

Bei Quadcoptern liegt das Problem nicht an der Elektronik, sondern an 
dem, der das Ding steuert.

von Michael K. (Gast)


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> Welche Elektronik wird eigentlich in Flugzeugen verwendet?
Kochen alle nur mit Wasser und man nimmt an Bauteilen was eben 
langzeitverfügbar ist.

Die Auslegung ist nicht am Rand der Tasse sondern kann mit einem weiten 
Temperaturbereich und harschen Umgebungsbedingungen umgehen.
Flugkritsche Systeme sind redundant aufgebaut und wie bereits erwähnt 
wurde, verhindert das komplexe und exorbitant teure Zulassungsprocedere 
eine schnelle Produktevolution.

Ein Quadcopter ist aufgrund seiner Konzeption sowas von nicht redundant 
das es schlichtweg nichts bringt ordentlich Zusatzmasse an hochgradig 
reduntanten Systemen mitzuschleppen wenn dann der Ausfall eines von 4 
Antrieben ausreicht um das Teil binnen Sekunden in den Boden zu bohren.

von Anja Zoe C. (zoe)


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Michael K. schrieb:

> Ein Quadcopter ist aufgrund seiner Konzeption sowas von nicht redundant
> das es schlichtweg nichts bringt ordentlich Zusatzmasse an hochgradig
> reduntanten Systemen mitzuschleppen wenn dann der Ausfall eines von 4
> Antrieben ausreicht um das Teil binnen Sekunden in den Boden zu bohren.

Deswegen gibt es ja auch z.B. Octocopter :-)

von (prx) A. K. (prx)


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Anja zoe C. schrieb:
> Deswegen gibt es ja auch z.B. Octocopter :-)

Gibts die auch mit redundanter Elektronik?

von Anja Zoe C. (zoe)


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A. K. schrieb:
> Anja zoe C. schrieb:
>> Deswegen gibt es ja auch z.B. Octocopter :-)
>
> Gibts die auch mit redundanter Elektronik?

Zumindest bei den Empfängern ist es üblich, Redundanz einzubauen (also 
zwei Empfänger, doppelte Stromversorgung etc). Wie es mit der Steuerung 
(Kreisel, GPS etc) aussieht weiß ich allerdings nicht. Zumindest der 
Ausfall eines Motors ware bei einem octo abgesichert.

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