In het meer dan 125 jarige bestaan van het NIOZ is elektronica een steeds grotere rol gaan spelen in onderzoeksapparatuur. Ruim 35 jaar geleden is een aparte elektronica afdeling opgezet, waaruit het huidige MTE is gegroeid.
MTE is een algemeen ondersteunende afdeling waarvan de activiteiten grofweg in drie delen uiteen vallen:
Elektronische apparatuur van de Marine Research Facility (MRF) pool wordt door MTE onderhouden. Het leeuwendeel hiervan wordt uitgemaakt door de acoustic releases, bakens en motoren van de sedimentvallen. MTE is verantwoordelijk voor het voldoende gereed op voorraad hebben van dit zeegaand materiaal, reserve onderdelen en verbruiksmaterialen. Daartoe wordt een magazijn beheerd. Daarnaast worden batterijpakketten (bollen), videosystemen, bekabelingen en onderwater verbindingen, zowel koper als glasvezel nieuw gebouwd en onderhouden. Voor overige apparatuur in het instituut is MTE vaak het eerste aanspreekpunt en staan de technici van MTE de onderzoekers ter zijde bij technische storingen.
Waar mogelijk -bij kleine mankementen- zal MTE in overleg met de gebruiker van kant en klaar gekochte laboratoriumapparatuur het mankelment verhelpen maar vaak is het verstandiger naar de leverancier te verwijzen, zeker als de oorzaak van een probleem dieper in het apparaat zit. Gespecialiseerde laboratorium apparatuur is vaak vele tientallen jaren doorontwikkeld en kent zorgvuldige kalibratieprocedures om betrouwbare resultaten te produceren. Technici van de leverancier zijn specialisten op deze apparatuur.
Op vrijwel alle vaartochten van de Pelagia, en regelmatig ook op zusterschepen van andere naties, is een technicus van MTE aan boord. Tot de vaste taken aan boord behoren het bedienen van de CTD apparatuur, seismische opnameapparatuur, releases, bakens en indien aangevraagd de videosystemen.
De grootste waarde aan boord heeft een elektronicus echter bij storingen. Apparatuur op zee, welke ook nog vaak naar grote diepte gaat, heeft zwaar te lijden en kan op zee de geest geven. Vele zeegaande jaren ervaring gekoppeld aan groot improvisatievermogen maken dat tot nog toe vrijwel alle storingen aan (meet)apparatuur in elk geval tijdelijk konden worden opgelost en de onderzoeken voortgezet. Vaak ook is een zeegaande expeditie een proeftuin voor de verdere ontwikkeling en vervolmaking van de ontworpen apparatuur en worden aan boord al een aantal modificaties doorgevoerd.
Nieuwe onderzoeken vragen regelmatig om nieuwe en nog niet bestaande onderzoeksmethoden.
De elektronicawereld ontwikkelt zich nog steeds in razend tempo. Onderdelen worden kleiner, complexer en intelligenter en hebben tegelijkertijd steeds minder energie nodig. Dit opent deuren voor onderzoeken die voorheen onmogelijk waren. Er worden onderzoeken gestart die ingegeven zijn door de nieuwe technische mogelijkheden: sensoren voor velerlei parameters en hoge resolutie zoals bijvoorbeeld vogelvolgsystemen of extreem nauwkeurige en energiezuinige temperatuurloggers.
Vaak komt nieuwe apparatuur niet verder dan een eerste versie en blijft daardoor altijd iets van een prototype houden. Bij projecten die langer mogen lopen heeft MTE een aantal producten tot zulke grote hoogte en perfectie weten te brengen, dat NIOZ daarmee toonaangevend in de wereld is geworden.
Bij nieuwbouw werkt de afdeling nauw samen met de onderzoeker die de vraag heeft neergelegd. Dit gaat bijna altijd in samenspraak met de instrumentatie- en mechanische afdeling. Elektronica zonder jasje is niets waard en sensoren staan toch altijd op een of andere manier in verbinding met de buitenwereld. Die buitenwereld is ruw: 6000 meter waterdiepte staat gelijk aan een gewicht van 600 kilo op een vierkante centimeter.
Apparatuur die op het wad geplaatst wordt komt na enkele weken onherkenbaar terug: begroeid met algen, overal scherpe zeepokken op vooral de minst gewenste plekken, en tenslotte zon, zout en water dat alles verweert.
In die omgevingen bewijst de gezamenlijke enorme ervaring van de Mariene Technologie (MTEC) afdelingen zich volledig.
______________________________________________________________________________________________
In vrijwel alle nieuw ontwikkelde elektronische apparatuur van het NIOZ zitten microcontrollers, kleine autonoom opererende besturingscomputers. Het is voor MTE onmogelijk om de honderden bestaande microcontrollers allemaal te beheersen, en dat is ook vooral niet nodig. Nadat een aantal families van processoren bij het NIOZ de revue is gepasseerd, is de MSP430 (TI) voor veel toepassingen het meest gebruikte werkpaard geworden. Deze familie heeft zich bewezen in betrouwbaarheid, nauwkeurigheid en gering energiegebruik. Voor deze familie onderhoudt MTE een eigen bibliotheek aan ontwikkelblokken. Dit maakt het snel implementeren van nieuwe toepassingen mogelijk.
Daarnaast blijft MTE ook ervaring en know-how actueel houden voor specifieke toepassingen op andere processorplatformen. Bij ieder nieuw project wordt opnieuw gekeken naar de beste keuze gebaseerd op technische specificaties, beschikbare ontwikkeltools en het gemak waarmee er mee aan de gang kan worden gegaan. Zo wordt voor de nieuwe generatie multifunctionele dataloggers bijvoorbeeld waarschijnlijk gekozen voor een goed uitgebalanceerde combinatie van MSP en ARM processor.
In moderne elektronicaontwikkeling gaat grofweg de helft van de tijd zitten in het schrijven van software. Onze embedded software wordt voornamelijk geschreven in C. Voor interfacing, minder kritische toepassingen of behoefte aan meer ‘luxe’ interfacing of bediening ook voor Visual (.) of LabVIEW. Deze verschuiving van klassieke elektronica, zonder ingebouwde intelligentie, naar moderne elektronica, die altijd voorzien is van intelligentie, vereist ook een verschuiving in de capaciteiten van de werknemers. Recent is het team dan ook uitgebreid met een tweede 'embedded software'-programmeur. Het elektronicateam bestaat nu uit ervaren technici met een mix aan vaardigheden waarmee een volledig ontwikkeltraject in huis kan worden doorlopen.
Het Cornell Lab voor ornithologie in Ithica (VS) heeft een geavanceerd radio-zender-systeem ontwikkeld voor het volgen van wilde dieren in real-time. In nauwe samenwerking met het Koninklijk NIOZ is het systeem verder ontwikkeld voor een grootschalige toepassing om Kanoetstrandlopers te volgen op de Nederlandse Waddden Zee. De plaats van gezenderde vogels werd bepaald door middel van geavanceerde TDOA (Time Difference of Arrival) technieken. Hiermee konden 50 vogels tegelijkertijd in een gebied van meer dan 100 km2 worden gevolgd.
Dit voertuig is door het NIOZ ontworpen en gebouwd. Gedurende een periode van 9 maanden kan het tot een maximale diepte van 6 km 30 stations bezoeken en bemonsteren. Het is uitgerust met 12 verschillende modules voor het uitvoeren van verschillende metingen, waaronder zuurstof in het water en in de bodem, troebelheid, fluorescentie, stromingen in 3 richtingen, video druk, zoutgehalte en temperatuur. Daarnaast kan een oppervlak van de zeebodem worden afgesloten voor het verrichten van experimenten en kunnen er watermonsters worden genomen en worden opgeslagen. Het totale gewicht bedraagt ca 1800 kg.
Dit betreft een meetmodule voor het mobiele meetplatform MOVE! waarmee via een optisch principe de zuurstofconcentratie in het sediment kan worden gemeten. Daartoe wordt een klein titanium statief met een arm vooruit geschoven en langzaam op onverstoorde bodem neergelaten. Vanuit dit statief wordt een aantal chemisch bewerkte optische fibers in stapjes van 0,1 mm in de bodem geduwd en wordt de zuurstofconcentratie geregistreerd.
Voor de inzet van de KM3 Net onderzeese neutrino telescoop was het noodzakelijk om de beweging van een enkele keten te meten en te visualiseren. Een testketen werd geplaatst met behulp van een speciaal door het NIOZ ontworpen frame, de zogenaamde Launcher Optical Module (LOM). Voor het vastleggen en visualiseren van de bewegingen van de testketen werd een systeem bedacht dat is gebaseerd op 3D-acceleratie en 3D-magnetische vectoren. Dit project kon snel worden uitgevoerd door gebruik te maken van een bestaande type datalogger.
Dit waterbad is ontworpen om met een hoge nauwkeurigheid (1 mK) en een extreem laag ruisnivo (0,1 mK) thermistoren te ijken in een bereik van -2 to +30 graad Celsius.
For more information and a personal account on these projects, please check out John Cluderay's pages, electronic's technician at NIOZ.