Projekt-Themen des Projekts TI

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Projekt-Themen des Projekts TI"

Carsten Breiner
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Projekt-Themen des Projekts TI Die Projekte der Vertiefungsrichtung Technische Informatik werden gemeinsam mit einer Teilgruppe des Studiengangs Regenerative Energien durchgeführt. Daher finden sich etliche Projekte, die beide Bereiche abdecken. In den vergangenen Semestern ergaben sich so positive Synergieeffekte. Neben den folgenden Projektvorschlägen können beim ersten Termin auch weitere bzw. andere Themen vorgeschlagen werden. Betreuer: Prof. Jürgen Plate, Prof. Dr. Simon Schramm

2 PROJEKT 1: Solar-Tree Der Solartree besteht aus einem Solarpanel mit Ladesteuerung für einen 12-V-Akku. Daran schließt sich eine vandalensichere USB-Ladung mit 5 V (DC-DC-Wandler, mehrere Ausgänge) an. Des weiteren ist eine innovative Feedback-Meldung für die späteren Nutzer zu konzipieren (über den Ladezustand/gewonnene Energie aus PV, entnommene Lademenge über USB etc.). Als Anzeige soll hier ein HDMI-Display dienen. Die Mechanischen Komponenten werden bereitgestellt. Raspberry Pi, ggf. in Kombination mit Arduino Solar-Ladesteuerung 12 V, 5-V-USB-DC-DC-Wandler, Stromüberwachung, Spannungsüberwachung, Schaltungslayout Sensorik für Messung des Ladezustands (U, I, P) Programmieren der Sensorik, Anzeige Kooperation (Messung U, I, P) mit Projekt 2

3 PROJEKT 2: Solarfolger Der Solarfolger besteht aus einem Solarpanel mit Ladesteuerung für einen 12-V-Akku, wobei das Panel in einer Achse drehbar ist (von Ost nach West). Die Ausrichtung nach der Sonne soll auf zwei Arten erfolgen: Nachlaufregelung per Photosensor (Photodiode, Phototransistor, LDR etc.). Die so gewonnene Stellung soll per Software (Berechnung des Sonnenstandes) verifiziert bzw. korrigiert werden. Solar-Ladesteuerung 12 V, Schaltungslayout Sensorik für die Nachlaufregelung sowie für den Ladezustand Ansteuerung des Drehmotors (Schrittmotor) Programmieren der Sensorik, Anzeige Algorithmen für die Berechnung des Sonnenstandes liegen vor Kooperation (Messung U, I, P) mit Projekt 1

4 PROJEKT 3: Überwachung Heizungsanlage (Zwar haben neuere komezielle Anlagen eine USB-Buchse, aber nur für den Service und alles was da rauskommt ist streng geheim). Bei einer (zunächst fiktiven bzw. simulierten) Heizungsanlage sollen folgende Werte ermittelt werden: - Vorlauftemperatur - Rücklauftemperatur - Aussentemperatur - Innentemperatur - Temperatur Heisswasserboiler - Brenner ein/aus Dabei darf kein Eingriff in die Anlage erfolgen (bei den Temperaturen kein Problem, die kann man an den Rohren abgreifen). Beim Boiler muss man nachsehen, wo der Originalsensor ran geht und den eigenen daneben platzieren. Das schwierigste ist wohl die Brennerüberwachung. Da könnte man beispielsweise per Mikrofon den Brenner belauschen und das Signal auswerten. Das Geräusch Pumpe alleine dürfte sich vom Geräusch Pumpe + Brenner unterscheiden. Gleichzeitig sollen mit einigen Sensoren neben den Temperaturen einige Umweltdaten erfasst werden, z. B. Luftfeuchte, CO2-Gehalt usw. Raspberry Pi, ggf. in Kombination mit Arduino Entwurf Schaltung und Board Gehäuse, Stromversorgung Abfrage der Messwerte, Übertragung per WLAN

5 PROJEKT 4: MEMS Thermal Sensor Omron Electronic Components stellt unter der Bezeichnung D6T einen berührungslosen, MEMS-basierten thermischen Sensor vor, der die Anwesenheit von Personen innerhalb eines Überwachungsbereichs zuverlässig erkennt, ohne dass diese sich bewegen müssen. Der Sensor ist eine Alternative zu pyroelektrischen Sensoren oder PIR-Meldern in der Heimautomation, Medizintechnik sowie in Sicherheits- und Industrie-Anwendungen. Der hoch empfindliche Infrarot-Temperatursensor erkennt die Anwesenheit einer Person über die Körperwärme über eine 4 x 4 Matrix. Es ist eine Software zum Auslesen des Sensors und Anzeigen der Matrix im Umfeld zu programmieren. Raspberry Pi Anschluss Sensor Gehäuse, Stromversorgung Abfrage der Daten Darstellung auf einem Grafikdisplay

6 PROJEKT 5: Zufallsgenerator Zufallsgeneratoren im Computer erzeugen nur Pseudo-Zufallszahlen. Für eine echte Zufälligkeit benötigt man externe Hardware, die ähnlich dem Gerät zur Ermittlung der Lottozahlen solche Zufallszahlen erzeugt. Im Projekt soll ein System entwickelt werden, das mechanisch einen Zufallswert zwischen 0 und 9 erzeugt. Wie z. B. Beim Lotto mit der sich drehenden Hohlkugel, in der sich nummerierte Tischtennisbälle befinden oder durch eine Druckluftdüse oder Rotation des Gehäuses 10 unterschiedlich gefärbte Tischtennisbälle durcheinanderwirbelt. Bei der Ziehung wird dann die Farbe des Balls über einen Sensor ermittelt und der Ball zurückgelegt. Es ist aber auch jede andere Methode möglich, die eine Zufallszahl zwischen 0 und 9 liefert. Raspberry Pi Mechanik des Generators Elektronik zur Steuerung der Ziehung Auswerten des Farbsensors, Senden der Daten

7 PROJEKT 6: Sonnensimulator Wenn öfter mit Solarzellen experimentiert wird, ist für Messungen ein Lichtkasten (rechteckiger Rahmen mit Boden, der mit LEDs bestückt ist) als Sonnensimulator für die Aufnahme von Kennlinien sinnvoll. Entwickelt werden soll eine Ansteuerung von LED-Treibern, die das Dimmen per PWM erlaubt und einstellbar macht. Dazu gehört ein einfaches Interface mit wenigen Tasten (Ein/Aus, Heller/Dunkler). Dazu gehört natürlich auch die Messung der Helligkeit bzw. der LED-Leistung und die Anzeige per Siebensegment-Display (0% 100 %). Wichtig ist zudem die Auswahl der LED in Bezug auf die Farbtemperatur hier ist möglicherweise die Kombination verschiedener Typen/Farben notwendig, um ein sonnenähnliches Spektrum zu erzielen. LED-Treiber, Benutzerinterface, Schaltung, Platine Auswerten der Bedientasten und des Lichtsensors, Steuern der LEDS, Anzeige

8 PROJEKT 7: Bienenstockwaage Die Waage ermittelt das Gewicht eines Bienenstocks (Kiste, in der Bienen wohnen). Der Aufbau der Mechanik (wird gestellt) ist ähnlich wie im Bild unten. In der Mitte sehen Sie den Wägesensor, der eine Brückenschaltung aus Dehnmessstreifen enthält. Voraussichtlich kann die Brücke direkt an den Arduino angeschlossen werden, notfalls ist noch ein integrierter Instrumentenverstärker notwendig. Der Arduino soll den Sensor auslesen und die Werte in eine Gewichtsangabe umrechnen. Die Daten werden über die serielle Schnittstelle weitergegeben, wobei hier eine Umwandlung des Signals von 0/5 V in RS485-Pegel erfolgen soll, damit mehrere Wägesensoren an einer Leitung betrieben werden können. Anschluss Wägesensor RS485-Interface, ggf. Gehäuse, Stromversorgung Abfrage der Daten Entwicklung eines Übertragungsprotokolls für die serielle RS485-Schnittstelle (mit dem Betreuer abzusprechen)

9 PROJEKT 8: Laufroboter-Steuerung Der unten abgebildete Laufroboter Typ AREXX Yeti YT-3000 soll mit dem Arduino so gesteuert werden, dass er sich relativ autark im Raum bewegt (keine Fernsteuerung). Das bedeutet, dass er Hindernissen ausweichen muss und wahlweise eine bestimmte Richtung einhält oder auf einem zufälligen Weg durch den Raum läuft. An Sensorik sind als Basisausstattung Ultraschall-Entfernungssensoren vorgesehen. Daneben bzw. alternativ soll er auch mit optischen Abstands-Sensoren ausgerüstet werden (z. B. Sharp Distanz-Sensor GP2Y0A41SK0F). Anschluss Roboter-Sensorik und -Aktorik Gehäuse, Stromversorgung Abfrage der Ultraschall-Sensoren Autarke Steuerung des Roboters

Ähnliche Dokumente

PROJEKT 1: Modbus-Interface

PROJEKT 1: Modbus-Interface Das Modbus-Protokoll ist eine einfache, standardisierte Form des Datenaustausches zwischen Mess-, Regel- und Steuerungskomponenten. Es ähnelt früher in der Datenkommunikation