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In meiner Bachelorarbeit habe ich mich mit der Erstellung von Beispielsapplikationen für eine mBot Ranger auseinandergesetzt. Das Ziel meiner Arbeit ist es, diese Beispielsanwendungen für mBot Ranger durch das Prüfen von Sensoren mit verschiedenen Aufgaben und die Programmierung von Software (mblock5 und Arduino ) zu realisieren. Das Endergebnis dieser Arbeit ist ein mBot Ranger, der mit Hilfe verschiedener Sensoren unterschiedliche Applikationen ausführen kann, wie z.B. Hindernissen ausweichen, einer Linie folgen, in die Richtung des lautesten Geräusch es fahren, nach Norden zeigen, im Gleichgewicht stehen und einen Mindestabstand auf beiden Seiten einhalten.
In diesem Entwurf wurde das Sensordatenbankmodell auf der Grundlage umfangreicher Forschungen zur Sensortechnologie und eines Vergleichs verschiedener Klassifizierungsmethoden weitgehend fertiggestellt. Das ER-Modell, das auf den Merkmalen der Sensortechnologien und den Verbindungen zwischen den Merkmalen aufbaut, kann auf Sensordatenbanken für die meisten physikalischen Größen angewandt und mit der Erweiterung des Anwendungsspektrums angepasst und verfeinert werden.Das ER-Modell und das relationale Modell wurden erstellt, um die Grundlage für den nächsten Schritt bei der Programmierung von Sensordatenbanken zu schaffen.
Die vorliegende Bachelorarbeit widmet sich bedeutenden Aspekten im Bereich des Ingenieurwesens. Im Fokus steht die Untersuchung des Verhaltens von Mikrovibrationssensors. Zudem wird ein Prototyp eines automatisierten Auswertesystems, für diese Sensoren konzipiert und umgesetzt. Die erfolgreiche Durchführung dieser Arbeit erfordert nicht nur theoretische Kenntnisse, sondern auch praktische Fähigkeiten und den Einsatz von Tools wie Bash-, C- und Python-Programmierung sowie PCB- und CAD-Design.
Der technologische Fortschritt hat die Automatisierung und Intelligenz in unserem Leben stark gefördert. Im täglichen Leben existieren Türen in den unterschiedlichsten Lebenswelten als Durchgänge, durch die Menschen gehen müssen. Die Steuerungsanforderungen für Türen sind vielfältig, einschließlich der Notwendigkeit, dass Sicherheitsschleusen einer komplexen Authentifizierung unterzogen werden müssen, um einen Alarm zu öffnen oder auszulösen. Die automatischen Sensortüren in der Mall können die Ankunft von Personen automatisch erkennen und sich automatisch öffnen, während die Kühlhaustüren die Funktion haben, sich automatisch zu öffnen und zu schließen. Mit der zunehmenden Automatisierung können Menschen den Zustand der Tür, d.h. offen oder geschlossen, genau bestimmen, was zu einem Trend zur Diversifizierung der Nachfrage nach Türsteuerung führt. Darüber hinaus gibt es im Kontext globaler Epidemien ein klareres Verständnis für die Bedrohung durch Infektionskrankheiten. Daher ist es in dieser besonderen Zeit besonders wichtig geworden, den Zustand der Tür zu überwachen und die Anzahl der Personen zu erfassen, die durch die Tür gehen. Wenn ein Feuer ausbricht, kann ein System, das automatisch die Anzahl der Personen aufzeichnet, dabei helfen, festzustellen, wie viele Personen sich noch im Raum befinden. Daher kann der Einsatz automatisierter Systeme anstelle herkömmlicher manueller Registrierungsmethoden diesen Prozess erleichtern.
Schönes Wetter kann Menschen sich glücklich fühlen, aber schlechtes Wetter wird viele Unannehmlichkeiten verursachen. Vielleicht ist das Wetter jetzt gut und der Himmel klar. Aber niemand kann garantieren, dass es nach einer Weile regnen oder sogar hageln wird. Vielleicht können die Leute die lokalen Wetterberichte im Internet über ihr Smartphone überprüfen. Die Wetterstation ist jedoch möglicherweise weit von Ihrem aktuellen Standort entfernt, sodass der Bericht nicht in Echtzeit angezeigt wird. Intelligente Wetterstationen können als Sensor für intelligente Häuser verwendet werden. Durch die Erfassung und Analyse der aktuellen Umgebung durch Intelligente Wetterstationen können andere Smart Möbel entsprechende Vorgänge ausführen.
Wenn beispielsweise die Raumtemperatur sinkt und die Luftfeuchtigkeit sinkt, sammelt der Hauptregler Informationen und steuert dann den Kühler und den Luftbefeuchter, um sie einzuschalten. Dies kann den Komfort im Haus erheblich verbessern.
Von daher soll man die Wetterbedingungen rechtzeitig kennen, um aktiv auf verschiedene Situationen reagieren zu können. Um die aktuellen Wetterbedingungen schneller und genauer zu erfassen, habe ich diese Wetterstation mit Hilfe des Arduino Board entworfen.
Es kann Informationen sammeln, Daten verarbeiten und speichern im Vergleich zu früheren Methoden können intelligente Wetterstationen Klimadaten in Echtzeit genauer und wahrheitsgemäßer wiedergeben.
Die Wetterstation sammelt Informationen durch fünf Sensoren (Temperatursensor, Feuchtigkeitssensor, Luftdrucksensor, Regensensor, Windgeschwindigkeitssensor) und sendet relevante Signale zur Datenverarbeitung an den Mikrocontroller. Nachdem das Signal verarbeitet wurde, werden die Wetterdaten auf LCD1602 angezeigt, damit die Benutzer die Informationen lesen können. Dies kann Menschen dabei helfen, verschiedene Methoden angemessen anzuwenden, um unterschiedlichen Umgebungen zu begegnen.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines mobilen Warnsystems für Werkarbeiter. Das System wird in eine Arbeitsweste integriert. Dabei messen Radar-Sensoren und eine ToF-Kamera den Bereich außerhalb des Gesichtsfeldes zur Detektion von Objekten. Nach einer Auswertung der Sensordaten und einer Gefahrenanalyse wird über ein taktiles Feedback mit Hilfe von integrierten Vibrationsmotoren in der Arbeitsweste der Werkarbeiter vor potenziell gefährlichen Objekten gewarnt.
Ziel der Bachelorarbeit ist die prototypische Entwicklung eines Abstands- und Geschwindigkeitsmesssystems auf der Basis des Mikrowellen-Sensormoduls IPM-165 mit einem Arbeitsbereich von 1 m bis 4 m. Dafür ist eine prototypische Schaltung, bestehend aus der Sensorik, ggf. notwendiger Zusatzelektronik sowie dem Mikrokontroller zu entwickeln und aufzubauen sowie die notwendige Software für grundlegende Messungen zum Nachweis der Funktion zu programmieren.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Kombination aller drei Sensoren bei der Entfernungsmessung und Geschwindigkeitsmessung. Das Hauptziel ist aber, dass man die Vorteile und Nachteile von den Sensoren kennt und nach ihre Vor - und Nachteile wählt man den geeigneten Sensor, die Arbeitsaufgaben zu erreichen.
Entwurf, Fertigung und Programmierung einer Mikrotiterplatte mit integrierter Impedanzsensorik
(2018)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den verschiedenen Prozessen zur Erzeugung eines Bioimpedanzsensors. Ziel ist es, einen Sensor zu schaffen, der die Impedanz messen kann, um so die Biomasse zu bestimmen. Der Sensor soll in realen Anwendungen eingesetzt werden, da er in eine Mikrotiterplatte integriert ist. Im Projekt werden verschiedene Aspekte bearbeitet, wie Biotechnologie, Elektronik und CAD-Design. Alle Schritte werden vom ersten Computerdesign bis zum aktuellen Sensor angezeigt.
Entwicklung einer Mähstrategie für einen Rasenroboter auf Basis des Begrenzungsschleifensensor
(2018)
In der durch Kevin Buckenauer im Jahr 2017 verfassten Bachelorthesis „Inbetriebnahme der drehzahlgeregelten Antriebe eines Rasenroboters mit Allradantrieb für Steigungen bis 55%“ wurde eine allradgetriebene Mähroboterplattform entwickelt. Diese Mähroboterplattform bildet die Basis der hier vorliegenden Bachelorarbeit. Dabei wird auf der Fortentwicklung der Elektronik und Software eingegangen sowie als weitere Schwerpunkte die notwendige Sensorik sowie die Entwicklung rasenschonender Mähstrategien eingegangen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema der Mensch-Maschine Interaktion, mit dem Ziel der Implementierung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle sowie externer Sensorik in einen Versuchsstand. Zur Realisierung dieses Vorhabens wurde ein Versuchsstand zur Montage individualisierter Produkte verwendet. Dieser besteht aus einem kollaborierenden Leichtbauroboter und einem externen Rechner. Ziel ist es, ein Bedienfeld bestehend aus Tastern und Schaltern zur Steuerung des Systems zu integrieren. Weiterhin soll mittels Ultraschallsensor eine Positionsbestimmung des platzierten Bauteils erfolgen. Das Bedienfeld wurde in den Versuchsaufbau integriert und der Ultraschallsensor wurde am Roboter befestigt, anschließend erfolgte der direkte Anschluss an die Robotersteuerung. Die Sensorwerte werden an den externen Rechner übermittelt, anschließend ausgewertet und für die Prozesssteuerung genutzt. Somit konnte die Steuerung eines kooperativen Prozesses über externe Sensorik umgesetzt werden.
Entwicklung von schnellen Pyrometern mit thermoelektrisch
gekühlten PbS- und PbSe-Infrarotsensoren
(2015)
Ziel der Diplomarbeit ist es, TEC-gekühlte PbS- und PbSe-Sensoren in gechopperte Pyrometer einzusetzen. Damit soll ein erweiterter Umgebungsbereich bis 70°C erreicht werden. Zusätzlich soll die rauschäquivalente Temperaturauflösung des Messsignals verbessert werden. Diese Arbeit erläutert zunächst die Grundlagen einiger Sensorparameter. Weiterhin wird anhand von Herstellerangaben und eigenen Untersuchungsergebnissen die Temperaturabhängigkeit von Sensoreigenschaften beschrieben. Danach folgt eine detaillierte Beschreibung der neu entwickelten Pyrometer-Hard- und Software. In einem weiteren Kapitel wird die Pyrometerkalibrierung vorgestellt. Das letzte Kapitel befasst sich mit der messtechnischen Ermittlung und
Auswertung der Geräteeigenschaften.
4K und mehr : die Zukunft des hochauflösenden digitalen Kinos am Beispiel des RED Dragon Sensors
(2014)
4K-Auflösung, also „vierfaches HD“, ist im professionellen Kamerasegment schon relativ weit verbreitet. Die Hersteller von Unterhaltungselektronik sehen in 4K die nächste große Innovation. Kaum dass sich Full HD etabliert hat, wird es anscheinend schon wieder abgelöst. Der Kamerahersteller RED ist sogar der Meinung, dass selbst die 4K-Auflösung nicht genug sei: er brachte Ende 2013 eine 6K-fähige Kamera auf den Markt. Dabei hat sich selbst 4K bis dato noch nicht wirklich etabliert.
Die Computertomographie (CT) ist eine nichtinvasive Möglichkeit zur Untersuchung der Koronararterien. Um bei den Aufnahmen Bewegungsartefakte zu vermeiden, ist es notwendig Bilder zu einem gemessen am Herzzyklus zeitlich invarianten Zeitpunkt zu generieren. Dazu wird die CT-Aufnahme standardmäßig mittels eines Elektrokardiogramms (EKG) mit der Herzaktivität synchronisiert. Die Verwendung kontaktloser bzw. kontaktarmer Verfahren zur Erfassung der Herzaktivität bietet im Vergleich zur derzeitigen Methode Vorteile, beispielsweise eine Einsparung der Patientenvorbereitung und somit eine Zeitersparnis sowie eine Erhöhung des Patientenkomforts. Ziel dieser Masterarbeit ist es, verschiedene kontaktarme Verfahren bezüglich ihrer Eignung für die Synchronisation von CT-Aufnahmen zu untersuchen und Ansätze zur Fusion der einzelnen Signale umzusetzen. Als kontaktlose bzw. -arme Verfahren standen die kapazitive Elektrokardiographie (kEKG), die Ballistokardiograaphie (BKG), die Phonokardiographie (PKG), die Photoplethysmographie (PPG) am Rücken sowie die Erfassung der Herzaktivität mittels Dopplerradar zur Verfügung. Umgesetzt wurden zwei Fusionsansätze. Eine Fusionsmethode basierte dabei auf einer gewichteten Mittelwertbildung. Diese Methode wurde in drei Signalkombinationen untersucht. Der zweite Fusionsansatz stellte eine ODER-Verknüpfung unter Nutzung von Vorwissen aus dem kEKG und dem PPG dar. Die kapazitive Elektrokardiographie sowie die Photoplethysmographie zeigen im jetzigen Stand einzeln genutzt bei der Triggerung die besten Ergebnisse. Durch die Nutzung beider Signale mit Hilfe der zweiten Fusionsmethode konnte im Mittel eine Verbesserung bezüglich der Zuverlässigkeit der Triggerung gegenüber der Nutzung der einzelnen Signale erreicht werden
Der Prozess des Bierbrauens beruht bisher auf Erfahrungswerten. Mit vorliegender Arbeit wird dieses Verfahren im Modellmaßstab anhand mehrerer relevanter Parameter untersucht und charakterisiert. Verschiedene elektrochemische Elektroden und Sensoren werden zur simultanen Messung eingesetzt. Die Zusammenhänge zwischen pH-Wert, Redoxpotential, O2-, CO2-Konzentration sowie Hefevitalität und fertigem Produkt werden untersucht und näher beschrieben. Es soll ein Einstieg in die In-situ-Messung während des Brauens gegeben werden. Dafür werden die Reaktionsbedingungen auf unterschiedlichste Weise verändert. Variiert werden z.B. die Reaktionstemperatur, das Reaktionsmedium, die Hefeart sowie die Form des Reaktionsgefäßes. Die Elektroden und Sensoren werden anhand der Ergebnisse bewertet. Abschließend wird der Einsatz dieser in einem Bauteil zur multiparametrischen Messung im Produktionsmaßstab beurteilt.