Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore Humanoider Roboter – Poppy Poppy ist eine offene Plattform eines humano‐ iden Roboters, an dem ein mechatronisches System sowohl hardware‐ als auch software‐ seitig erforscht, aufgebaut und weiterentwik‐ kelt werden kann. Die Plattform liegt aktuell als vollständiger Bausatz vor. Aufgabe ist das Kennenlernen der einzelnen Komponenten und der grundlegenden Funk‐ tionalitäten der Plattform. Darauf folgend soll die Plattform aufgebaut und in Betrieb genom‐ men werden. Im Anschluss daran sollen dem humanoiden Roboter mittels Programmierung zusätzliche Funktionen implementiert werden. Crazyflie 2.0 – Nano Quadrocopter Crazyflie 2.0 ist eine offene Plattform eines miniatu‐ risierten Quadrocopters, an dem ein mechatroni‐ sches System sowohl hardware‐ als auch software‐ seitig erforscht, aufgebaut und weiterentwickelt werden kann. Die Plattform liegt aktuell als vollstän‐ diger Bausatz vor. Aufgabe ist das Kennenlernen der einzelnen Kompo‐ nenten und der grundlegenden Funktionalitäten der Plattform. Darauf folgend soll die Plattform aufge‐ baut und in Betrieb genommen werden. Im An‐ schluss daran soll der Quadrocopter insbesondere inklusive seiner Flugeigenschaften intensiv charakte‐ risiert werden. 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore ELEV‐8 V2 – Multicopter ELEV‐8 V2 ist eine Plattform eines Multicopters, an dem ein mechatronisches System sowohl hardware‐ als auch softwareseitig erforscht, aufgebaut und weiterentwickelt werden kann. Die Plattform liegt aktuell als vollständiger Bau‐ satz vor. Aufgabe ist das Kennenlernen der einzelnen Komponenten und der grundlegenden Funktio‐ nalitäten der Plattform. Darauf folgend soll die Plattform aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Im Anschluss daran soll der Multi‐ copter insbesondere inklusive seiner Flugeigen‐ schaften intensiv charakterisiert werden. Ansteuerung von Luftklappen per Schrittmotor mit dem Raspberry Pi In der Gebäudeautomatisierung kommen häufig Luftklappen zur Klimasteuerung zum Einsatz. Diese Luftklappen können z.B. mittels Schrittmotor be‐ darfsgerecht gesteuert werden. Ein erster Prototyp hierzu ist bereits vorhanden und per Raspberry Pi prinzipiell ansteuerbar. Die Aufgabe besteht in der individuellen Ansteue‐ rung mehrerer Lufklappen (ca. 20 Stück) mittels des Raspberry Pi. Hierzu muss eine geeignete elektrische Schnittstellenschaltung zur Ansteuerung mehrerer Luftklappen entwickelt, aufgebaut und charakteri‐ siert werden. 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore Entwicklung eines Funkmoduls zur Energiemessung in Steckdosen Es soll eine Schaltung zur Energiemessung in Steck‐ dosen entwickelt werden. Die Kommunikation soll per Enocean‐Funkstandard realisiert werden, um eine Einbindung in eine Smart‐Home Umgebung (z.B. FHEM‐Server auf einem Raspberry Pi) zu er‐ möglichen. Das Modul soll darüber hinaus auch als Aktor fungieren, also angeschlossene elektrische Verbraucher per Funk zu‐ oder abschalten können. Die Aufgabe besteht in der Schaltungsentwicklung, dem Aufbau und der Charakterisierung des Moduls zur Energiemessung. Das standardisierte Enocean‐ Funkmodul ist vorhanden und muss lediglich inte‐ griert werden. Entwurf und Modellierung einer autarken Energieversorgung für ein Einfamilienhaus Insbesondere im Bereich von Gebäuden geht der Trend hin zur autarken Energieversorgung. Im Einfamilienhaus muss Elektrizität und Wärme zur Verfügung gestellt werden. Hierzu kann die Energie der Umwelt direkt „angezapft“ werden (Sonnen‐ licht, Wärme, Wind). Es soll ein Modell (Matlab/Simulink) entwickelt werden, welches basierend auf den Eingangs‐ (z.B. Sonne) und Ausgangsgrößen (elektrischer und ther‐ mischer Verbrauch) den notwendigen Energie‐ wandler‐ (z.B. Solarzellen, Kollektoren) und Ener‐ giespeicherbedarf (z. B. Wäremspeicher, Akkumula‐ toren) abschätzt. 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore Entwurf einer energieautarken elektrischen Gebäudeautomatisierung Insbesondere im Bereich von Gebäuden geht der Trend hin zur energieautarken elektrischen Auto‐ matisierung. In Bürogebäuden werden zuneh‐ mend autarke Schalter, Sensoren und Aktoren verbaut, die ein deutliches Plus an Flexibilität und an Kosteneinsparung garantieren sollen. Die Aufgabe besteht im Entwurf und im exem‐ plarischen Aufbau einer entsprechenden Gebäu‐ deautomatisierung. Der Aufbau soll so flexibel realisiert werden, dass er auch als zukünftiger Laborversuch für Studenten geeignet ist. Entwicklung eines automatischen Sonnenstand‐Nachführsystems für ein Solarpanel Die Ausrichtung eines Solarpanels nach der Sonne ist u.a. entscheidend für die Effizienz der Energieum‐ wandlung. Eine automatische Nachführung des Solarpanels zum aktuellen Sonnenstand (also fort‐ währender senkrechter Lichteinfall) ist eine Mög‐ lichkeit die Effizienz zu maximieren. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines auto‐ matischen Sonnenstand‐Nachführsystems für ein Solarpanel. Basierend auf einer zu erarbeitenden Modellbeschreibung des Sonnenstandverlaufs (z.B. mittels Matlab/Simulink) soll eine gesteuerte Mech‐ anik realisiert werden . 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore Entwicklung einer autarken Fußgänger‐Bodenplatte zur elektrischen Energieversorgung Es soll eine Fußgänger‐Bodenplatte zur elektrischen Energieversorgung entwickelt werden. Die mechani‐ sche Energie beim Laufen soll möglichst effizient in elektrische Energie gewandelt werden und kann damit für beliebige elektrischer Verbraucher verfüg‐ bar gemacht werden (z.B. Beleuchtung, Audioanla‐ ge). Die Energiewandlung kann klassisch nach dem induktiven Prinzip realisiert werden, es sind aber auch andere Konzepte denkbar. Die Aufgabe besteht in der Konzeptfindung, der Mo‐ dellierung, der Realisierung und der Charakterisie‐ rung einer solchen Bodenplatte. Entwicklung eines Meißner‐Oszillators für eine Energiemanagementschaltung Es soll ein Meißner‐Oszillator für eine Energiema‐ nagementschaltung entwickelt werden. Diese Art von Schaltung ermöglicht es geringe Spannungspe‐ gel (einige 10mV), wie sie z.B. von thermoelektri‐ schen Generatoren geliefert werden, auf deutlich höhere Spannungspegel (z.B. 3V) zu transformieren. Die ist z.B. notwendig um energieautarke Sensoren mit nutzbarer elektrischer Energie zu versorgen. Die Aufgabe besteht in der Untersuchung, der Mo‐ dellierung (z.B. mittels LTspice), dem exemplari‐ schen Aufbau und der Charakterisierung eines Meiß‐ ner‐Oszillators. 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore Aufbau, Programmierung und Charakterisierung einer Druckregelung für ein Vakuumsystem Im Labor Technologien der Mikroenergiegewinnung und ‐speicherung soll ein geregeltes Vakuumsystem aufgebaut werden. Mit diesem Vakuumsystem soll es zukünftig möglich sein, verschiedene Bauteile (z.B. Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren) druckabhängig charakterisieren zu können. Die Aufgabe besteht im Auf‐ bzw. Zusammenbau der Hardware (Drucksensoren, Ventile, Controller) und in der Programmierung einer kompletten An‐ steuerung des Vakuumsystems in LabView. Im An‐ schluss soll das System vollständig charakterisiert werden (z.B. Regelcharakteristik, Leckraten). Ansteuerung eines Schwingregelsystems mittels LabView Im Labor Technologien der Mikroenergiegewinnung und ‐speicherung soll ein Schwingregelsystem mit‐ tels LabView angesteuert werden. Ein Schwingregel‐ system stellt definierte Beschleunigungen für die Charakterisierung von Inertialsensoren zur Verfü‐ gung. Die Aufgabe besteht in der Programmierung einer kompletten Ansteuerung des Schwingregelsystems in LabView. Im Anschluss soll das System vollständig charakterisiert werden (z.B. Frequenzverhalten, Auf‐ nahme von Sensordaten). 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore Entwicklung einer Schwingkondensatoranordnung zur Vermessung von Austrittsarbeiten verschiedener Materialien Ein Schwingkondensator ist eine Anordnung, deren Kapazität sich über die Variation des Elektrodenab‐ standes periodisch verändert. Sie findet bei der zerstörungsfreien Messung der Austrittsarbeit (Energie, die mindestens aufgewandt werden muss, um ein Elektron aus einem ungeladenen Festkörper zu lösen) von Materialien Anwendung. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines sol‐ chen mechanischen Aufbaus. Neben der Konzept‐ findung soll der Schwingkondensator aufgebaut und exemplarisch charakterisiert werden. Evaluierung magnetischer und elektrostatischer Lager für rotierende Komponenten Insbesondere bei kleinen rotierenden Bauteilen kommt es aufgrund von Reibung innerhalb mechanischer Lager zu einem hohen Verschleiß. Alternativ dazu wird versucht magnetische oder elektrostatische und damit berührungslose bzw. verschleißfreie Lager zu entwickeln. Die Aufgabe besteht in der Evaluierung bestehen‐ der magnetischer und elektrostatischer Konzepte. Es soll herausgearbeitet werden, welche Konzepte existieren und wo hier die Chancen aber auch Grenzen (Stichwort: Earnschaw‐Theorem) dieser Lager liegen. 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Abschlussarbeiten / Projektlabore Entwicklung eines geregelten Langhubshakers Ein Langhubshaker ermöglicht es definierte, nie‐ derfrequente (<20Hz), harmonische Bewegungen großer Amplitude und damit auch relativ hoher Beschleunigungen zu erzeugen. Eine solche An‐ ordnung wird z.B. für die Charakterisierung von Beschleunigungssensoren benötigt. Die Aufgabe besteht in der Konzeptfindung, Modellierung und dem Aufbau eines solchen Langhubshakers. Darüber hinaus soll mittels LabView eine komp‐ lette Ansteuerung inklusive einer einfachen Rege‐ lung realisiert werden. Entwicklung eines Messplatzes zur Charakterisierung des Lade‐ und Entladeverhaltens verschiedener Energiespeicher Im Labor Technologien der Mikroenergiegewinnung und ‐speicherung sollen zukünftig verschiedene En‐ ergiespeicher (z.B. Akkumulatoren, SuperCaps) be‐ züglich ihres Lade‐ und Entladeverhaltens charak‐ terisiert werden. Die Aufgabe besteht in der Konzeptfindung und im Aufbau eines entsprechenden Messplatzes. Der Messplatz soll so realisiert werden, dass er auch als Laborversuch für Studenten geeignet ist. Darüber hinaus kann die Vermessung von Energiespeichern auch mittels LabView automatisiert werden. 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne Prof. Dr.‐Ing. Ingo Kühne Professor für Mikrosystemtechnik Kontakt: Raum: E025 Tel.: 07940 / 1306‐318 Email: ingo.kuehne@hs‐heilbronn.de Entwicklung eines Liegefahrrads (Dreirad) inklusive Energierückgewinnung mittels einer Rekuperationsbremse Bisher wird beim Bremsen die Energie meist in Wärme umgesetzt und steht damit nicht mehr zur Verfügung. Eine entsprechende Energierückgewin‐ nung beim Bremsen könnte das anschließende Be‐ schleunigen (z.B. Anfahren an einer Kreuzung) sinn‐ voll unterstützen. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung eines Liege‐ fahrrads (Dreirad) inklusive einer Rekuperations‐ bremse. Hierzu muss insbesondere ein Konzept der Energierückgewinnung und ‐speicherung erarbeitet werden. 12.04.2016 http://www.hs‐heilbronn.de/ingo.kuehne
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