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Instabilities of the interface between two thin liquid films under DC electroosmotic flow are investigated using linear stability analysis followed by an asymptotic analysis in the long-wave limit. The two-liquid system is bounded by two rigid plates which act as substrates. The Boltzmann charge distribution is considered for the two electrolyte solutions and gives rise to a potential distribution in these liquids. The effect of van der Waals interactions in these thin films is incorporated in the momentum equations through the disjoining pressure. Marginal stability and growth rate curves are plotted in order to identify the thresholds for the control parameters when instabilities set in. If the upper liquid is a dielectric, the applied electric field can have stabilizing or destabilizing effects depending on the viscosity ratio due to the competition between viscous and electric forces. For viscosity ratio equal to unity, the stability of the system gets disconnected from the electric parameters like interface zeta potential and electric double-layer thickness. As expected, disjoining pressure has a destabilizing effect, and capillary forces have stabilizing effect. The overall stability trend depends on the complex contest between all the above-mentioned parameters. The present study can be used to tune these parameters according to the stability requirement.
This paper evaluates the implementation of Medium Access Control (MAC) protocols suitable for massive access connectivity in 5G multi-service networks. The access protocol extends multi-packet detection receivers based on Physical Layer Network Coding (PLNC) decoding and Coded Random Access protocols considering practical aspects to implement one-stage MAC protocols for short packet communications in mMTC services. Extensions to enhance data delivery phase in two- stage protocols are also proposed. The assessment of the access protocols is extended under system level simulations where a suitable link to system interface characterization has been taken into account.
Acoustic waves are investigated which are guided at the edge (apex line) of a wedge-shaped elastic body or at the edge of an elastic plate. The edges contain a periodic sequence of modifications, consisting either of indentations or inclusions with a different elastic material which gives rise to high acoustic mismatch. Dispersion relations are computed with the help of the finite element method. They exhibit zero-group velocity points on the dispersion branches of edge-localized acoustic modes. These special points also occur at Bloch-Floquet wavenumbers away from the Brillouin zone boundary. Deep indentations lead to flat branches corresponding to largely non-interacting, Einstein-oscillator like vibrations of the tongues between the grooves of the periodic structure. Due to the nonlinearity of the elastic media, quantified by their third-order elastic constants, an acoustic mode localized at a periodically modified edge generates a second harmonic which partly consists of surface and plate modes propagating into the elastic medium in the direction vertical to the edge. This acoustic radiation at the second-harmonic frequency is investigated for an elastic plate and a truncated sharp-angle wedge with periodic inclusions at their edges. Unlike nonlinear bulk wave generation by surface acoustic waves in an interdigital structure, surface and plate mode radiation by edge-localized modes can be visualized directly in laser-ultrasound experiments.
Oxidation of the nickel electrode is a severe aging mechanism of solid oxide fuel cells (SOFC) and solid oxide electrolyzer cells (SOEC). This work presents a modeling study of safe operating conditions with respect to nickel oxide formation. Microkinetic reaction mechanisms for thermochemical and electrochemical nickel oxidation are integrated into a 2D multiphase model of an anode‐supported solid oxide cell. Local oxidation propensity can be separated into four regimes. Simulations show that the thermochemical pathway generally dominates the electrochemical pathway. As a consequence, as long as fuel utilization is low, cell operation considerably below electrochemical oxidation limit of 0.704 V is possible without the risk of reoxidation.
Multi-phase management is crucial for performance and durability of electrochemical cells such as batteries and fuel cells. In this paper we present a generic framework for describing the two-dimensional spatiotemporal evolution of gaseous, liquid and solid phases, as well as their interdependence with interfacial (electro-)chemistry and microstructure in a continuum description. The modeling domain consists of up to seven layers (current collectors, channels, electrodes, separator/membrane), each of which can consist of an arbitrary number of bulk phases (gas, liquid, solid) and connecting interfaces (two-phase or multi-phase boundaries). Bulk and interfacial chemistry is described using global or elementary kinetic reactions. Multi-phase management is coupled to chemistry and to mass and charge transport within bulk phases. The functionality and flexibility of this framework is demonstrated using four application areas in the context of post-lithium-ion batteries and fuel cells, that is, lithium-sulfur (Li-S) cells, lithium-oxygen (Li-O) cells, solid oxide fuel cells (SOFC) and polymer electrolyte membrane fuel cells (PEFC). The results are compared to models available in literature and properties of the generic framework are discussed.
The lifetime and performance of solid-oxide fuel cells (SOFC) and electrolyzer cells (SOEC) can be significantly degraded by oxidation of nickel within the electrode and support structures. This paper documents a detailed computational model describing nickel oxide (NiO) formation as a growing film layer on top of the nickel phase in Ni/YSZ composite electrodes. The model assumes that the oxidation rate is controlled by transport of ions across the film (Wagner's theory). The computational model, which is implemented in a two-dimensional continuum framework, facilitates the investigation of alternative chemical reaction and transport mechanisms. Model predictions agree well with a literature experimental measurement of oxidation-layer growth. In addition to providing insight in interpreting experimental observations, the model provides a quantitative predictive capability for improving electrode design and controlling operating conditions.
The formation of secondary phases in the porous electrodes is a severe mechanism affecting the lifetime of solid oxide fuel cells (SOFC). It can occur via various chemical mechanisms and it has a significant influence on cell performance due to pore clogging and deactivation of active surfaces and triple-phase boundary (TPB). We present a modeling and simulation study of nickel oxide formation (reoxidation) and carbon formation (coking) within the SOFC anode. We use a 2D continuum model based on a multi-phase framework [Neidhardt et al., J. Electrochem. Soc., 159, 9 (2012)] that allows the introduction of arbitrary solid phases (here: Ni, YSZ, NiO, Carbon) plus gas phase. Reactions between the bulk phases are modeled via interface-adsorbed species and are described by an elementary kinetic approach. Published experimental data are used for parameterization and validation. Simulations allow the prediction of cell performance under critical operation conditions, like (i) a non-fuel operation test, where NiO formation is taking place (Figure 1a), or (ii) an open circuit voltage (OCV) stability test under hydrocarbon atmosphere, where solid carbon is formed (Figure 1b). Results are applied for enhanced interpretation of experimental data and for prediction of safe operation conditions.
Durch den technischen Fortschritt werden sowohl die diagnostischen, als auch die therapeutischen Medizinprodukte immer komplexer. Gleichzeitig steigt auch der Funktionsumfang an, wodurch Krankheiten besser erkannt und behandelt werden können. Dabei muss das Gerät nicht nur funktional effektiv und sicher sondern auch einfach und intuitiv zu bedienen sein.
Aus diesem Grund muss beim Hersteller als letztes Glied des Entwicklungsprozesses die Produktvalidierung erfolgen. Um diese nach der erfolgreichen Verifizierung vollständig und effizient durchzuführen, wird in dieser Thesis zunächst die Datenanalyse der klinischen Bewertung aufgezeigt. Anschließend werden die Aufgabenanalyse und der Gebrauchstauglichkeitstest mit der Bewertung durch einen Fragebogen als Methoden der Usability-Validierung vorgestellt. Außerdem schließt die Produktvalidierung die Validierung der Lastenheftanforderungen mit ein, was mit Hilfe einer Dokumentenanalyse abgeprüft wird. Abschließend wird die Produktvalidierung in einem Dokument zusammengefasst und die Validität erklärt.
Zur Umsetzung der Validierungen werden am Beispiel eines mobilen EKG-Systems regularienkonforme Validierungsdokumente erörtert.
Microservice- und andere service-basierte Architekturen wurden im Laufe der Jahre immer beliebter und große Unternehmen steigen zunehmend auf solche Architekturen um. Einige Unternehmen scheitern aber an der Entwicklung und Umsetzung dieser Architekturen, da zu wenig Zeit investiert wird.
Das Ziel dieser Thesis ist es, ein Konzept zur Umsetzung einer Microservice Architektur für ein Ticketsystem mit .Net Core zu entwickeln. Dabei liegt der Fokus auf der Konzeption der Architektur des Ticketsystems anhand der im Unternehmen herrschenden Rahmenbedingungen. Damit soll gezeigt werden, wie eine solche Architektur umgesetzt werden kann und welche Kompromisse gegebenenfalls eingegangen werden müssen.
Um herauszufinden welche Architektur geeignet ist, wurde zunächst eine Analyse der Microservice Architektur und der service-orientierten Architektur (SOA) durchgeführt und die Ergebnisse gegenübergestellt. Dabei stellte sich schnell heraus, dass im Fall des Unternehmens eine Microservice Architektur besser geeignet ist, aber gewisse Eigenschaften nicht so umgesetzt werden konnten, wie sie im Idealfall umgesetzt werden sollten. Durch einige Anpassungen konnte ein Konzept für eine Microservice Architektur entwickelt werden, welches über einen Prototyp auf Umsetzbarkeit geprüft wurde.
Auf dieser Grundlage ist es empfehlenswert, vor der Umsetzung einer neuen Architektur,ein Konzept zu erstellen und verschiedene Optionen abzuwägen. Eine Microservice Architektur ist dabei für web-basierte Anwendungen geeignet, bei denen die einzelnen Services klein gehalten werden können. Außerdem ist die Verwendung einer Microservice Architektur in Kombination mit Montainertechnologien empfehlenswert, um die einzelnen Services besser voneinander zu trennen.
Beschrieben wird die Kombination Gold/Titan als Edelmetall-Legierung die sich durch die hohe Biokompatibilität im Vergleich zu anderen Legierungsmetallen bei der Implantatprothetik auszeichnet. Motiviert wird die Anwendung durch die Tatsache, daß einzelne der in aufbrennfähigen Edelmetallegierungen vorhandenen Komponenten vermehrt zu Unverträglichkeitsreaktionen bei Patienten Anlaß gaben. Ziel ist mit möglichst nur einer Legierung einen möglichst breiten Indikationsbereich abzudecken. Dies läßt die Verwendung von Titan als Bestandteil hochgoldhaltiger Legierungen erstrebenswert erscheinen. Anhand eines Patientenfalles wird der Einsatz der Goldbasislegierung 'Esteticor Vision' der Firma Cendres & Metaux dargestellt. Die Legierung setzt sich zusammen aus 98.2 % Gold, 1,7 % Titan, 0,1 % Iridium. Die technischen Daten erlauben eine universelle Einsetzbarkeit. Präpariert wurde ein Langzeitprovisorium nach Knochenaufbau im Bereich der atrophierten Alveolarfortsätze. Das Aufschmelzen der Legierung erfolgt unter Schutzgas in Graphittiegeln um Oxidbildung zu vermeiden. Die guten Fließeigenschaften ermöglichen die Ausbildung selbst filigranster Bereiche der Restauration was zu einem in Form und Funktion gelungenen Ergebnis führt. Biokompatibilität, Sicherheit, Kosten/Nutzen-Verhältnis und der Wunsch nach einer einzigen goldfarbenen Legierung für möglichst viele Indikationen werden nach Meinung des Autors durch die beschriebene Legierung erfüllt.
Die Arbeit beinhaltet die Konzeption und den Aufbau eines Prüfstandes für den Elektromotor sowie den Antriebsstrang des Hocheffizienzfahrzeugs "Schluckspecht S6" der Hochschule Offenburg. Neben Beschreiben des Vorgehens bei dem Entwerfen von benötigten CAD-Modellen wird auch auf die Auswahl und Implementierung elektronischer Komponenten sowie die Programmierung des verwendeten Mikrocontrollers eingegangen. Die Ergebnisse eines ersten Tests des Prüfstandes werden außerdem aufgezeigt und diskutiert.
Im Rahmen dieser Studie sollen Struktur und der Ablauf internationaler Carve-Out-Transaktionen dargestellt werden. Der Fokus liegt hierbei auf den rechtlichen Aspekten solcher Transaktionen. Nichtsdestotrotz, da internationale Carve-Out-Transaktionen gerade eine sehr enge und komplexe Verflechtung rechtlicher, organisatorischer und strategischer Aspekte ausmacht, soll die internationale Carve-Out-Transaktion als Ganzes beleuchtet werden.
Kurzfassung
Hintergrund: Eine Methode, mit der Richtungswechsel (COD) im Sport erkannt und quantifiziert werden können, kann eine weitere wichtige Variable bei der Überwachung von Belastungen sein und so Einfluss auf die Belastungssteuerung nehmen.
Zielsetzung: Die Überprüfung der Genauigkeit und Übereinstimmung einer GNSS-Trackingeinheit (Catapult OptimEye S5) bei vorgegebenen CODs im Bereich zwischen 45° und 180° nach links und rechts im Vergleich zu einem Bewegungserfassungssystem.
Stichprobe: 20 junge und zum Zeitpunkt der Messung gesunde Fußballer (10 Männer/10 Frauen; Alter: 25.3 ± 3.5 Jahre; Größe: 173 ± 8.5 cm; Gewicht: 66 ± 9.3 kg)
Methodik: Gleichzeitige Aufnahme von Positionsdaten (Catapult OptimEye S5) und Bewegungserfassungsdaten (Theia3D Markerless Motion-Capture) während je drei aufeinanderfolgenden Läufen pro vorgegebenen Winkel (180°, 135°, 90°, 45°) in beide Richtungen.
Ergebnisse: Eine gute Genauigkeit ist für 180°-CODs in beide Richtungen ermittelt worden. Deutlich unterschätzt sind die 45°-CODs in beide Richtungen und der 90°-COD nach links, weniger unterschätzt ist der 90°-COD nach rechts. Der 135°-COD ist für beide Richtungen deutlich nach oben verzerrt. Die Übereinstimmung ist für beide 180° Winkel und die 135°- und 45° Winkel nach links zufriedenstellend. Alle Ergebnisse werden über den Mittelwert ± Standardabweichung und der Bland-Altman 95%-Grenzen dargestellt.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass die GNSS-Technologie bei CODs an ihre Grenzen stößt. Dennoch können mit einem Kompromiss in Bezug auf die Genauigkeit, unterschiedliche Winkel bei CODs bestimmt werden.
In this report, we have studied field-effect transistors (FETs) using low-density alumina for electrolytic gating. Device layers have been prepared starting from the structured ITO glasses by printing the In 2 O 3 channels, low-temperature atomic layer deposition (ALD) of alumina (Al 2 O 3 ), and printing graphene top gates. The transistor performance could be deliberately changed by alternating the ambient humidity; furthermore, ID,ON/ID,OFF-ratios of up to seven orders of magnitude and threshold voltages between 0.66 and 0.43 V, decreasing with an increasing relative humidity between 40% and 90%, could be achieved. In contrast to the common usage of Al 2 O 3 as the dielectric in the FETs, our devices show electrolyte-typegating behavior. This is a result from the formation of protons on the Al 2 O 3 surfaces at higher humidities. Due to the very high local capacitances of the Helmholtz double layers at the channel surfaces, the operation voltage can be as low as 1 V. At low humidities (≤30%), the solid electrolyte dries out and the performance breaks down; however, it can fully reversibly be regained upon a humidity increase. Using ALD-derived alumina as solid electrolyte gating material, thus, allows low-voltage operation and provides a chemically stable gating material while maintaining low process temperatures. However, it has proven to be highly humidity-dependent in its performance.
Printed systems spark immense interest in industry, and for several parts such as solar cells or radio frequency identification antennas, printed products are already available on the market. This has led to intense research; however, printed field-effect transistors (FETs) and logics derived thereof still have not been sufficiently developed to be adapted by industry. Among others, one of the reasons for this is the lack of control of the threshold voltage during production. In this work, we show an approach to adjust the threshold voltage (Vth) in printed electrolyte-gated FETs (EGFETs) with high accuracy by doping indium-oxide semiconducting channels with chromium. Despite high doping concentrations achieved by a wet chemical process during precursor ink preparation, good on/off-ratios of more than five orders of magnitude could be demonstrated. The synthesis process is simple, inexpensive, and easily scalable and leads to depletion-mode EGFETs, which are fully functional at operation potentials below 2 V and allows us to increase Vth by approximately 0.5 V.
Chancen und Risiken der Digitalisierung - Fallstudie Medientechnik - Brennweite dünner Linsen
(2021)
Diese Bachelorarbeit thematisiert die Chancen und Risiken der Digitalisierung von Lerninhalten. Hierfür sind zwei Laborversuche als Videoprojekt umgesetzt worden. Um diese Umsetzung sinnvoll zu gestalten, wird auf die allgemeinen didaktischen, digitalen, versuchs-theoretischen und video- technischen Hintergründe eingegangen. Die Didaktik in dieser Arbeit umfasst eine kurze geschichtliche Einbettung und eine anschließende Auseinandersetzung mit den didaktischen Modellen, die bei der Erstellung digitaler Inhalte von Bedeutung sind. Der Teil der Digitalisierung gibt zuerst einen allgemeinen Überblick über die Digitalisierung in Deutschland, um die aktuelle Lage zu betrachten. Anschließend werden diverse relevante digitale Formate thematisiert, mit welchen Lerninhalte vermittelt werden können. Der Abschluss des Themenfeldes bildet eine allgemeine Zusammenfassung der Chancen und Risiken, welche durch die Digitalisierung im akademischen Bereich entstehen können. Da sich die beiden Laborversuche mit dem Thema von Abbildungen durch Linsen beschäftigen und damit optische Versuche sind. Wird in dieser Abschlussarbeit auf optische Grundlagen eingegangen, die für die Versuchsdurchführung und Dokumentation relevant sind. Den Abschluss dieser Bachelorarbeit bilden die Durchführung des Videoprojekts und die damit verbundenen theoretischen Grundlagen.
Eingebettete Systeme werden immer komplexer.Dabei werden System-on-Chips (SoC) eingesetzt und spielen eine sehr wichtige Rolle. Unter SoC versteht man „die Integration aller oder eines großen Teils der Funktionen eines Systems auf einem Chip“ [G]. SoCs haben sehr viele Vorteile. Vor einigen Jahren gab es noch riesige Leiterplatten mit Schaltungen, die aus mehreren Schaltkreisen aufgebaut wurden. Heute werden diese auf einem einzigen Chip realisiert. SoCs sind nicht nur sehr kompakt, sondern verbrauchen auch weniger Energie, da einerseitsdie Bauteile näherbeieinander sind, sie andererseits mit besseren Technologien ausgerüstet sind. Heutige SoCs sind so gebaut, dass sie wiederverwendet werden können. Sie bestehen aus mehreren einzelnen Systemkomponenten, um sowohl Kosten, als auch Entwicklungszeit zu sparen. Neben SoCs sind FPGAs (Field Programmable Gate Array) und CPLDs (ComplexProgrammableLogic Devices)sehr beliebte programmierbare Logikbauelemente, die in der Digitaltechnik ihren Einsatz finden. Sie sind die zwei wesentlichen Gruppen von ProgrammableLogic Devices (PLDs), dieexistieren. Sie bestehen hauptsächlich aus FlipFlops, CPLDs weisen sie aber vergleichsweise weniger auf. FPGAs sind komplexer als CPLDs. In der Hardware wird die Implementierung von arithmetischen Funktionen wie Addierern, Subtrahierern und Multiplizierern teilweise unterstützt. FPGAs sind aus diesem Grund die passenden Bauelemente zur Realisation von Anwendungen wie digitalen Signalverarbeitungssystemen oder Mikroprozessorsystemen.Die größten Hersteller von FPGAs sind Altera und Xilinx. Ein anderes aktuelles Thema sind die Bussysteme in Chips. Aufgrund der Komplexität der oben beschriebenen System-on-Chips, bestehen sie auch aus immer komplexeren Baugruppen, wie Prozessoren, Speichern oder auch Interfacecontrollern. Bussysteme werden zur Verbindung dieser Baugruppen eingesetzt. Je nach Baugruppe-Interfaces werden unterschiedliche Bussystem verwendet. Diese Bussysteme sind mit speziellen Spezifikationen dotiert, die aus diversen Anforderungen folgen. Einheitliche Standards sind daher wichtig. Unter anderen sind Bussysteme wie AMBA, Wishbone und CoreConnect häufig in FPGAs eingesetzt. Ihr Vorteil liegt an Ihren standardisierten Schnittstellen. Auf diese Bussysteme wird ins Detail in Kapitel 2.1 eingegangen. Zu der Familie von AMBA-Bussen gehört der AXI-Bus.Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem AufbaueineswiederverwendbarenMasters, der aufAXI4-Protokoll basiert ist. Dieser sollte zunächst als Ethernet-Master eingesetzt werden, um Burst-Transaktionen zwischen dem Ethernet MAC und einemSpeicher zu ermöglichen, wird aber in anderen Projekten wiederverwendet.
Wireless sensor networks have recently found their way into a wide range of applications among which environmental monitoring system has attracted increasing interests of researchers. Such monitoring applications, in general, don way into a wide range of applications among which environmental monitoring system has attracted increasing interests of researc latency requirements regarding to the energy efficiency. Also a challenge of this application is the network topology as the application should be able to be deployed in very large scale. Nevertheless low power consumption of the devices making up the network must be on focus in order to maximize the lifetime of the whole system. These devices are usually battery-powered and spend most of their energy budget on radio transceiver module. A so-called Wake-On-Radio (WoR) technology can be used to achieve a reasonable balance among power consumption, range, complexity and response time. In this paper, some designs for integration of WOR into IEEE 802.1.5.4 are to be discussed, providing an overview of trade-offs in energy consumption while deploying the WoR schemes in a monitoring system.
Environmental Monitoring is an attractive application field for Wireless Sensor Network (WSN). Water Level Monitoring helps to increase the efficiency of water distribution and management. In Pakistan, the world’s largest irrigation system covers 90.000 km of channels which needs to be monitored and managed on different levels. Especially the sensor systems for the small distribution channels need to be low energy and low cost. The distribution presents a technical solution for a communication system which is developed in a research project being co-funded by German Academic Exchange Service (DAAD). The communication module is based on IEEE-802.15.4 transceivers which are enhanced through Wake-On-Radio (WOR) to combine low-energy and real-time behavior. On higher layers, IPv6 (6LoWPAN) and corresponding routing protocols like Routing Protocol for Low power and Lossy Networks (RPL) can extend range of the network. The data are stored in a database and can be viewed online via a web interface. Of course, also automatic data analysis can be performed.
Wireless sensor networks have found their way into a wide range of applications among which environmental monitoring systems have attracted increasing interests of researchers. The main challenges for the applications are scalability of the network size and energy efficiency of the spatially distributed motes. These devices are mostly battery-powered and spend most of their energy budget on the radio transceiver module. A so-called Wake-On-Radio (WOR) technology can be used to achieve a reasonable balance among power consumption, range, complexity and response time. In this paper, a novel design for integration of WOR into IEEE802.1.5.4 is presented, which flexibly allows trade-offs in energy consumption between sender and receiver station, between real-time capability and energy consumption. For identical behavior, the proposed scheme is significantly more efficient than other schemes, which were proposed in recent publications, while preserving backward compatibility with standard IEEE802.15.4 transceivers.
„Was ich in der deutschen Debatte nie verstehen werde, ist, warum am Ende so viel mehr Bereitschaft da ist, Apple, Google, Facebook oder auch Alibaba die eigenen persönlichen Daten jeden Tag zur Verfügung zu stellen, als dann, wenn der eigene Staat einen Rahmen dafür setzt, Daten zum Wohle des Einzelnen - anonymisiert oder pseudonymisiert - zur Forschung und zum Mehrwert für alle Patientinnen und Patienten zu nutzen. Dann gibt es so ein Grundmisstrauen. Solange das so ist und es ein Grundvertrauen in amerikanische Großkonzerne und ein Grundmisstrauen in den eigenen Staat gibt, werden wir in der Digitalisierung nicht vorankommen.“ Mit diesem Appell warnte der Bundesgesundheitsminister Jens Spahn am 3. Juli 2020 vor dem Setzen falscher Prioritäten beim Datenschutz, im Rahmen der von ihm forcierten Digitalisierung im Gesundheitswesen. Diese von ihm kritisierte Inkonsequenz betrifft in Teilen auch den Autor dieser Arbeit. So hat dieser bei seinem letzten Arztbesuch die ausgehändigte „Patienteninformation zum Datenschutz“ erstmals kritisch beäugt und sich Gedanken darüber gemacht, ob der Arzt den alten Praxiscomputer ausreichend vor unberechtigtem Zugriff auf seine Daten schützt. Weniger Bedenken hingegen hat er, während er im Wartezimmer am Smartphone durch die sozialen Netzwerke stöbert und hierbei seine persönlichen Daten in sozialen Netzwerken preisgibt, deren Firmensitze teilweise sogar im Ausland liegen. Dass nicht nur der Autor von der Datenverarbeitung im digitalen Zeitalter betroffen ist, zeigt die „ARD/ZDF-Onlinestudie 2020“, nach der mittlerweile über 90% der deutschen Bevölkerung online sind und ein Viertel der Gesamtbevölkerung regelmäßig soziale Netzwerke nutzt. Doch nicht nur beim Arztbesuch, sondern auch im alltäglichen Leben gewinnt das Thema Datenschutz im E-Health-Bereich eine immer bedeutender werdende Rolle. Im pandemiegeprägten Jahr 2020 wurde zur Einführung der Corona-Warn-App über die digitale Datenverarbeitung im Gesundheitswesen kontrovers diskutiert. Kritiker bemängelten die staatliche Kontrolle, während Befürworter die Effektivität der App zur Pandemiebekämpfung mittels Nachverfolgung sowie die hohen Datenschutzstandards hervorheben.
Das Projekt Yaffa "Yeast Analysis by Field Flow Fractionation" ist ein Verbundprojekt der Hochschule Offenburg und der Hochschule Wiesbaden in Kooperation mit der Forschungsanstalt Geisenheim, der Université Limoges, mehreren Industriepartnern der Weinbaubranche sowie der Postnova Analytics GmbH. Ziel ist es, für die Weinherstellung ein praxistaugliches und wirtschafltiches Analyseverfahren mit Feldflussfraktionierung zu entwickeln. Das Analyseverfahren soll zur Qualitätsüberwachung des Weinfermetationsprozesses eingesetzt werden, wodurch z. B. Gärstörungen rechtzeitig erkannt und geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
Der Fernsehmarkt im Bereich Live-Sport hat sich in den letzten Jahren verändert. Wir erleben das Vordringen eines neuen Mediums in den Sportsektor. Streaming-Plattformen etablierten sich bereits in den frühen 2010er Jahren in der Gesellschaft. Online-Plattformen, mit Fokus auf Unterhaltungsformate wie Filmen und Serien, stellen eine moderne Form der heutzutage bereits fast ausgestorbenen Video-Mediatheken dar. Doch auch der Sport und vor allem der Fußball erweist sich als interessantes Produkt für die Online-Streaming-Anbieter. Fußball wird in der heutigen Zeit nicht mehr nur im klassischen, linearen Fernsehen konsumiert, sondern auch im Internet. Dabei zeichnen sich signifikante Unterschiede zwischen den beiden Medienkanälen ab. Im Laufe der Zeit kommt es vor, dass ein altes Medium von einem neuen Medium komplett verdrängt oder in den Hintergrund gerückt wird. Das Radio nimmt beispielsweise in der heutigen Zeit eine komplett andere Rolle ein als noch vor 80 Jahren. Es wird in gewisser Weise vom Fernsehen abgelöst und muss sich neu positionieren. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Frage zu klären, ob eine ähnliche Entwicklung auch für den Sport- Fernsehmarkt denkbar ist. Außerdem soll die aktuelle Marktsituation analysiert und das Konsumverhalten der Menschen erleuchtet werden. Hinzu kommt eine qualitative Befragung, die neue Aspekte zur Forschung liefern soll. Basierend auf dieser Analyse und auf einer empirischen Datenerhebung, soll eine Prognose für die Zukunft getroffen werden.
Leadgenerierung durch Marketing Automation im Vorfeld einer Messe am Beispiel der Firma SensoPart
(2023)
This master’s thesis presents a comprehensive report on a research project carried out in collaboration with SensoPart, a prominent manufacturer of sensors for industrial automation processes. The study focuses on the strategic planning, execution and analysis of a targeted lead generation campaign to support SensoParts participation in a major automation themed trade show. The decision-making process and different approaches used throughout the project are explained in a well-founded way, allowing the reader to understand the underlying thoughts and strategies. In addition, the elements of the campaign, including visuals such as images, graphs and key statistics, are presented to enhance understanding.
An international study summarizes the threat situation in the OT environment under the heading "Growing security threats" [1]. According to this study, attacks on automation systems are likely to increase in the future. Accordingly, an automation system must be able to protect the integrity of the transmitted information in the future. This requirement is motivated, among other things, by the fact that the network-side isolation of industrial communication systems is no longer considered sufficient as the sole protective measure. This paper uses the example of PROFINET to show how the future requirements for a real-time communication protocol can be met and how they can be derived from the IEC 62443 standard.
We have developed a methodology for the systematic generation of a large image dataset of macerated wood references, which we used to generate image data for nine hardwood genera. This is the basis for a substantial approach to automate, for the first time, the identification of hardwood species in microscopic images of fibrous materials by deep learning. Our methodology includes a flexible pipeline for easy annotation of vessel elements. We compare the performance of different neural network architectures and hyperparameters. Our proposed method performs similarly well to human experts. In the future, this will improve controls on global wood fiber product flows to protect forests.
A prototype multiwavelength sensor able to characterise soot emissions in Diesel exhaust in terms of size and concentration has been tested against other methods for diesel particle measurements like electrical mobility sizing (SMPS) and raw exhaust gravimetric sampling (RES). Measurements carried out with the prototype sensor were correlated with the SMPS by assuming spherical and/or fractal aggregate morphology of the particles. Correlation of RES gravimetric data against the sensor and the SMPS led to the calculation of the solid density for soot particles to be 2.3 gr/cm3.
We propose secure multi-party computation techniques for the distributed computation of the average using a privacy-preserving extension of gossip algorithms. While recently there has been mainly research on the side of gossip algorithms (GA) for data aggregation itself, to the best of our knowledge, the aforementioned research line does not take into consideration the privacy of the entities involved. More concretely, it is our objective to not reveal a node's private input value to any other node in the network, while still computing the average in a fully-decentralized fashion. Not revealing in our setting means that an attacker gains only minor advantage when guessing a node's private input value. We precisely quantify an attacker's advantage when guessing - as a mean for the level of data privacy leakage of a node's contribution. Our results show that by perturbing the input values of each participating node with pseudo-random noise with appropriate statistical properties (i) only a minor and configurable leakage of private information is revealed, by at the same time (ii) providing a good average approximation at each node. Our approach can be applied to a decentralized prosumer market, in which participants act as energy consumers or producers or both, referred to as prosumers.
In this study, a high-performance controller is proposed for single-phase grid-tied energy storage systems (ESSs). To control power factor and current harmonics and manage time-shifting of energy, the ESS is required to have low steady-state error and fast transient response. It is well known that fast controllers often lack the required steady-state accuracy and trade-off is inevitable. A hybrid control system is therefore presented that combines a simple yet fast proportional derivative controller with a repetitive controller which is a type of learning controller with small steady-state error, suitable for applications with periodic grid current harmonic waveforms. This results in an improved system with distortion-free, high power factor grid current. The proposed controller model is developed and design parameters are presented. The stability analysis for the proposed system is provided and the theoretical analysis is verified through stability, transient and steady-state simulations.
Das Thema Elektromobilität wird immer wichtiger, was unter anderem durch den Ausbau eines kabelgebunden Ladenetzes deutlich wird. Aber auch die Entwicklung berührungsloser Ladetechnologien schreitet voran. So existieren bereits zahlreiche Projekte, die das Laden von Elektrofahrzeugen untersuchen. Untersucht wird hierbei das induktive statische sowie induktive dynamische Laden. In Norwegen, als einer der am schnellsten wachsenden Märkte in Bezug auf die Elektromobilität, wurde im Rahmen dieser Entwicklungsarbeit im Jahr 2020 ein Projekt initiiert, welches das berührungslose Laden mittels Induktion in der Praxis untersucht.
Da die Elektromobilität auch regional ein wichtiges Thema ist und weiter voran gebracht wird, brachte das Induktionsprojekt aus Norwegen den Anstoß, ein derartiges Vorhaben in Offenburg zu initiieren. Ziel des Vorhabens ist dabei, an Taxiständen am Offenburger Bahnhof eine Infrastruktur für induktiv ladbare Taxen aufzubauen, damit Elektro-Taxen während sie auf Kunden warten, kabellos aufgeladen werden können. Da die Durchführung eines solchen Projekts möglicherweise sehr teuer ist, ist es sinnvoll zunächst zu überprüfen, ob einem derartigen Vorhaben etwas im Wege steht.
Daher ist das Ziel der vorliegenden Arbeit im Rahmen einer vorläufigen Machbarkeitsstudie die Frage zu erörtern, ob das Induktionsprojekt am Standort Offenburg eine detaillierte Machbarkeitsstudie rechtfertigt oder nicht und aufzuzeigen, welche noch zu klärenden Punkte es gibt.
Aus diesem Grund wurden sechs Bereiche einer Machbarkeitsstudie zur Analyse ausgewählt. Dabei wurden unter anderem die Themen Standortanalyse, Stakeholderanalyse oder die Technische Machbarkeit bearbeitet. Zur Veranschaulichung des Schwerpunkts des jeweiligen Analysebereichs, wurde zu Beginn jeden Analysebereichs eine oder mehrere Leitfragen gestellt. Weiterhin erfolgte eine Maßnahmenplanung, die den Erfolg des Projekts fördern könnte.
Das Ergebnis der vorläufigen Machbarkeitsstudie zeigt, dass keine Notwendigkeit zu einer detaillierten Machbarkeitsstudie besteht. Stattdessen könnte das Projekt direkt in die Projektvorbereitungs- bzw. Planungsphase übergehen, da über die wichtigsten Analysebereiche ausreichend Informationen gewonnen werden konnten und zu klärende Fragen aufgezeigt wurden. In einem nächsten Schritt könnte nun die konkrete Öffentlichkeitsarbeit und die Umsetzung der Maßnahmen durchgeführt werden.
Die Analytik von Pflanzenkohle ist besonders im Hinblick auf einen möglichen Einsatz in der Landwirtschaft als Düngemittel Ersatz wichtig, da bei der Herstellung krebserregende polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) entstehen. Die PAK-Analytik bietet die Möglichkeit zu überprüfen und zu kontrollieren, wie viel belastetes Material auf diese Weise in die Umwelt eingeführt wird. In dieser Arbeit werden mögliche Methoden zur Extraktion und Analyse im Hinblick auf einen Schnelltest mit der bestehenden Methode bestehend aus Soxhlet-Extraktion und GC-MS Analyse verglichen. Untersucht werden die 16 EPA-PAK. Ein Schnelltest würde den Herstellern von Pflanzenkohle eine günstigere und engmaschigere Überwachung ihrer Produkte bieten.
Für die Extraktion wurden Ultraschallbad, Schüttler und Mikrowelle getestet, sowie verschiedene grüne Lösemittel als mögliche Alternativen zum momentan verwendeten Toluol. Die Extraktion mit 6 h Ultraschallbad hat mit 64% im Verhältnis zur Soxhlet am besten abgeschnitten. Bei dem Vergleich zweier Ultraschallbad-Extrakte mit den Soxhlet-Referenzen wurden jedoch 43 % und 93 % für die Summe der 16 EPA PAK gemessen. Die Methode bedarf also weiterer Untersuchungen.
Für die Analyse wurde HPTLC mit RP-18 Platten und einem Acetonitril-Wasser-Gemisch als mobile Phase getestet. Es wurden drei mögliche Methoden für die Gestaltung eines Schnelltestes getestet, ein Summenpeak mit allen 16 EPA-PAK und Naphthalin oder Benzo[a]pyren als Indikatorsubstanz. Aus diesen Versuchen geht das Standard-Additionsverfahren mit Benzo[a]pyren erfolgreich hervor, da die Ergebnisse durch die GC-MS-Analyse der gleichen Extrakte bestätigt werden konnten. Die Bestimmung von LOD und LOQ bestätigt, dass die Methode empfindlich genug ist, um den nötigen Messbereich erfassen zu können. Es wurden auch Versuche mit Coffein imprägnierten Platten durchgeführt. Diese Methode ist jedoch wegen der notwendigen Zweifachentwicklung deutlich aufwendiger und wurde daher nicht für die quantitativen Versuche gewählt.
Die Auswirkungen der Entlüftung auf den Spritzgießablauf, das Formteil sowie das Verhalten bei teilevakuierter Kavität wurden im Rahmen einer Diplomarbeit untersucht. Die negativen Folgen für Formteil, Werkzeug und Spritzgießablauf, die aus einer ungenügenden Werkzeugentlüftung resultieren, werden aufgezeigt. Die grundsätzlichen Gestaltungsmöglichkeiten von Werkzeugentlüftungen sind zusammengestellt. In Versuchsreihen wurde das Entlüftungsverhalten bei teilevakuierter Kavität bei konstantem Einspritzdruck untersucht sowie der Einfluß der Werkzeugentlüftung bei unterschiedlichen Spalttiefen des Entlüftungskanals ermittelt. Die wichtigsten Resultate und konstruktiven Auslegungskriterien bezüglich der Entlüftungselemente, des Einspritzens unter teilevakuierter Kavität und des Einflusses der Werkzeugentlüftung, welche aus den Untersuchungen im Rahmen der Diplomarbeit hervorgehen, sind zusammengefaßt.
Die Folgen ungenügender Entlüftung wurden durch Umfragen bei Konstrukteuren und Werkzeugmachern aus sechs Betrieben ermittelt und sind für Formteil, Werkzeug, Spritzgießprozeß ebenso tabellarisch wie die Gestaltungsmöglichkeiten von Entlüftungen (in der Trennebene und Kavität) dargestellt. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurden mit Hilfe eines speziellen Versuchswerkzeuges die Auswirkungen der Entlüftung auf den Spritzgießablauf, das Formteil und das Verhalten bei teilevakuierter Kavität (der Einfluß des Evakuierungsgrades auf die gemittelte Füllhöhe wird anhand einer Kurve erläutert) untersucht. Die Konstanz der Werkzeuginnendrücke, die Berechenbarkeit der Druckabfälle (Tabelle mit Druckabfällen in Abhängigkeit der Entlüftungsspaltgeometrie), die Entlüftungselemente (bewegliche haben den Vorzug der Selbstreinigung) und das Einspritzen unter teilevakuierter Kavität werden beschrieben. Der Einfluß der Werkzeugentlüftung umfaßt die Spalttiefe des Entlüftungskanals, die Größe des Expansionsraumes und den Anschluß an die Dichtkante des Expansionsraumes.
Time Sensitive Networking (TSN) provides mechanisms to enable deterministic and real-time networking in industrial networks. Configuration of these mechanisms is key to fully deploy and integrate TSN in the networks. The IEEE 802.1 Qcc standard has proposed different configuration models to implement a TSN configuration. Up until now, TSN and its configuration have been explored mostly for Ethernet-based industrial networks. However, they are still considered “work-in-progress” for wireless networks. This work focuses on the fully centralized model and describes a generic concept to enable the configuration of TSN mechanisms in wireless industrial networks. To this end, a configuration entity is implemented to conFigure the wireless end stations to satisfy their requirements. The proposed solution is then validated with the Digital Enhanced Cordless Telecommunication ultra-low energy (DECT ULE) wireless communication protocol.
Low latency communication is essential to enable mission-critical machine-type communication (mMTC) use cases in cellular networks. Factory and process automation are major areas that require such low latency communication. In this paper, we investigate the potential of adopting the semi-persistent scheduling (SPS) latency reduction technique in narrowband LTE (NB-LTE) networks and provide a comprehensive performance evaluation. First, we investigate and implement SPS in an open-source network simulator (NS3). We perform simulations with a focus on LTE-M and Narrowband IoT (NB-IoT) systems and evaluate the impact of the SPS technique on the uplink latency of these narrowband systems in real industrial automation scenarios. The performance gain of adopting SPS is analyzed and the results is compared with the legacy dynamic scheduling. Our results show that SPS has the potential to reduce the latency of cellular Internet of Things (cIoT) networks. We believe that SPS can be integrated into LTE-M and NB-IoT systems to support low-latency industrial applications.
Enabling ultra-low latency is one of the major drivers for the development of future cellular networks to support delay sensitive applications including factory automation, autonomous vehicles and tactile internet. Narrowband Internet of Things (NB-IoT) is a 3 rd Generation Partnership Project (3GPP) Release 13 standardized cellular network currently optimized for massive Machine Type Communication (mMTC). To reduce the latency in cellular networks, 3GPP has proposed some latency reduction techniques that include Semi Persistent Scheduling (SPS) and short Transmission Time Interval (sTTI). In this paper, we investigate the potential of adopting both techniques in NB-IoT networks and provide a comprehensive performance evaluation. We firstly analyze these techniques and then implement them in an open-source network simulator (NS3). Simulations are performed with a focus on Cat-NB1 User Equipment (UE) category to evaluate the uplink user-plane latency. Our results show that SPS and sTTI have the potential to greatly reduce the latency in NB-IoT systems. We believe that both techniques can be integrated into NB-IoT systems to position NB-IoT as a preferred technology for low data rate Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) applications before 5G has been fully rolled out.
Digital networked communications are the key to all Internet-of-Things applications, especially to smart metering systems and the smart grid. In order to ensure a safe operation of systems and the privacy of users, the transport layer security (TLS) protocol, a mature and well standardized solution for secure communications, may be used. We implemented the TLS protocol in its latest version in a way suitable for embedded and resource-constrained systems. This paper outlines the challenges and opportunities of deploying TLS in smart metering and smart grid applications and presents performance results of our TLS implementation. Our analysis shows that given an appropriate implementation and configuration, deploying TLS in constrained smart metering systems is possible with acceptable overhead.
Die Firma HYDRO Systems KG ist ein weltweit anerkanntes Unternehmen für Luftfahrt-Bodengeräte. Um im Wettbewerb mithalten zu können und die weltweit führende Position im Bereich der Luftfahrt-Bodengeräte weiter ausbauen zu können, muss die Firma HYDRO Systems KG ihre Produkte ständig verbessern und ausbauen. Dazu zählt auch eine Neuentwicklung des Hebeadapters zur Anwendung bei dem Triebwerkswechselsystem COBRA.
Hebeadapter dienen als Verbindungsglied zwischen dem Hubsystem COBRA und den Trieb-werksständen. Sie sind zwingend notwendig um die Triebwerksstände für den Ein- und Ausbau der Triebwerke anheben zu können. Aktuell reicht die Vielfalt von Einschiebe-Adaptern über mehrteilige Adapter-Kits bis hin zu klappbaren Lösungen. Für viele Triebwerksstände gibt es bereits Lösungen, mit denen das Hubsystem COBRA mit dem Triebwerksstand verbunden werden kann. Jeder Hebeadapter kann für mehrere Kombinationen zwischen Triebwerk und Triebwerkstand benutzt werden, jedoch betrifft dies nur eine geringe Anzahl von Kombinationen pro Hebeadapter. Um diese Vielfalt einzugrenzen, muss eine Universallösung gefunden werden. Die Universallösung soll auch als Anreiz für Kunden dienen, da mit ihr sowohl die Familie A320 von Airbus, wie auch die Familie B737 von Boeing bedient werden können, die aktuell das Duopol im Bereich der Narrow-Body-Flugzeugtypen haben.
Diese Bachelor-Thesis beschäftigt sich deshalb mit der Entwicklung und Konstruktion eines universellen COBRA-Hebeadapters zur Anwendung an möglichst allen Flugzeugen des Typs Narrow-Body. Zur Beschreibung der Anforderungen an den Hebeadapter werden im Rahmen der Ausarbeitung Normen analysiert und dokumentiert, woraus wiederum eine Anforderungs-liste (Compliance Matrix) erstellt wird. Mithilfe der VDI-Richtlinie 2225 wird eine Variantenbewertung zu den Konzepten durchgeführt. Dadurch lässt sich die Beste der gefundenen Lösungen ermitteln. Ebenfalls wird eine Auswertung zur Universalität des Hebeadapters gefahren. Im Rahmen der Auswertung werden auch Kollisionsprüfungen aufgezeigt.
Diese Arbeit beschreibt darüber hinaus nicht nur das Ergebnis der Ausarbeitung; auch die nötigen Grundlagen werden erläutert, z. B. wie das Hubsystem COBRA funktioniert oder was Flugzeuge des Typs Narrow-Body ausmachen.
We consider the local group of agents for exchanging the time-series data value and computing the approximation of the mean value of all agents. An agent represented by a node knows all local neighbor nodes in the same group. The node has the contact information of other nodes in other groups. The nodes interact with each other in synchronous rounds to exchange the updated time-series data value using the random call communication model. The amount of data exchanged between agent-based sensors in the local group network affects the accuracy of the aggregation function results. At each time step, the agent-based sensor can update the input data value and send the updated data value to the group head node. The group head node sends the updated data value to all group members in the same group. Grouping nodes in peer-to-peer networks show an improvement in Mean Squared Error (MSE).
We consider large scale Peer-to-Peer Sensor Networks, which try to calculate and distribute the mean value of all sensor inputs. For this we design, simulate and evaluate distributed approximation algorithms which reduce the number of messages. The main difference of these algorithms is the underlying communication protocol which all use the random call model, where in discrete round model each node can call a random sensor node with uniform probability.The amount of data exchanged between sensor nodes and used in the calculation process affects the accuracy of the aggregation results leading to a trade-off situation. The key idea of our algorithms is to limit the sample size using the Finite Population Correction (FPC) method and collect the data using a distribution aggregation using Push-Pull Sampling, Pull Sampling, and Push Sampling communication protocols. It turns out that all methods show exponential improvement of Mean Squared Error (MSE) with the number of messages and rounds.
The interaction between agents in multiagent-based control systems requires peer to peer communication between agents avoiding central control. The sensor nodes represent agents and produce measurement data every time step. The nodes exchange time series data by using the peer to peer network in order to calculate an aggregation function for solving a problem cooperatively. We investigate the aggregation process of averaging data for time series data of nodes in a peer to peer network by using the grouping algorithm of Cichon et al. 2018. Nodes communicate whether data is new and map data values according to their sizes into a histogram. This map message consists of the subintervals and vectors for estimating the node joining and leaving the subinterval. At each time step, the nodes communicate with each other in synchronous rounds to exchange map messages until the network converges to a common map message. The node calculates the average value of time series data produced by all nodes in the network by using the histogram algorithm. The relative error for comparing the output of averaging time series data, and the ground truth of the average value in the network will decrease as the size of the network increases. We perform simulations which show that the approximate histograms method provides a reasonable approximation of time series data.
Im Beitrag wird gezeigt, wie sich die Ackermann’sche Formel zur Polvorgabe bei zeitkontinuierlichen
Ein- und Mehrgrößenzustandsregelungen in einfacher
Weise auf nicht vollständig steuerbare Regelstrecken
erweitern lässt. Das vorgestellte Verfahren basiert
auf einer teilsystemorientierten Zustandstransformation
in Verbindung mit der Einführung zusätzlicher fiktiver Stellgrößen, über die nichtsteuerbare Streckeneigenwerte
formal beeinflusst werden könnten, aber durch Nullsetzen
dieser Stellgrößen nicht beeinflusst werden. Dem
Reglerentwurf vorausgehende Maßnahmen zur Elimination
von nicht steuerbaren Anteilen aus dem Streckenmodell
sind daher nicht erforderlich. Im Vergleich zum Fall
einer vollständig steuerbaren Regelstrecke erfordert die
Anwendung des vorgestellten Verfahrens kaum Mehraufwand,
was am Beispiel eines Eingrößen- und eines Mehrgrößensystems
illustriert wird.
In this paper, the performance of different continuous-time and discrete-time models of the electrical subsystem of induction machines and permanent-magnet synchronous machines as well as methods based on them for decoupling the direct and
quadrature axis components of the stator current are investigated and compared. The focus here is on inverter-fed, pulse width modulated drives when operated with a relatively large product of stator frequency and sampling time, where significant
differences between the models and decoupling methods used come to light. Recommendations for a discrete-time model to be used uniformly in the future are made, as well as statements on whether feedforward or feedback decoupling structures are better suited and whether state controllers improve decoupling measures for very steep speed ramps. Simulation studies and measurement results support the statements made above.
The paper compares different anti-windup strategies for the current control of inverter-fed permanent magnet synchronous machines (PMSM) controlled by pulse-width modulation. In this respect, the focus is on the drive behavior with a relatively large product of stator frequency and sampling time. A requirement for dynamically high-quality anti-windup measures is, among other things, a sufficiently accurate decoupling of the stator current direct axis and quadrature axis components even at high stator frequencies. Discrete-time models of the electrical subsystem of the PMSM are well suited for this purpose, of which the method found to be the most accurate in a preliminary investigation is used as the basis for all anti-windup methods examined. Simulation studies and measurement results document the performance of the compared methods.
Das fortwährende Streben nach Steigerung der Genauigkeit und Effizienz von industriellen Bearbeitungs- und Prüfprozessen führt bei elektrischen Antrieben zu immer höheren Forderungen an ihre dynamischen Eigenschaften. Hierbei kommt dem Stromregelkreis als dem am weitesten unterlagerten Regelkreis eines elektrischen Antriebs eine entscheidende Bedeutung zu. Mit zunehmender Dynamikerhöhung des Stromregelkreises treten jedoch aufgrund von Parameterunsicherheiten und von Messfehlem immer deutlicher Probleme der Regelkreisrobustheit und der Geräuschemission in den Vordergrund, die es oft nicht gestatten, die theoretisch erhaltenen Lösungen in vollem Umfang zu realisieren. Gegenüber der optimalen Lösung müssen dann Abstriche hinsichtlich der erreichbaren Dynamik gemacht werden. Wie diese Abstriche durch das Ausschöpfen verborgener Freiheitsgrade reduziert werden können, wird im vorliegenden Beitrag gezeigt. Als Lösungsansatz wird hierfür ein achsenunsymmetrischer Statorstromzustandsregler gewählt, der es erlaubt, in der d- und q-Achse eine unterschiedliche Dynamik einzustellen. Hierbei wird zunächst im Kapitel 2 ein kurzer Überblick über die Entwicklungsgeschichte und den Stand der Technik von pulsweitenmodulierten Stromregelverfahren für Drehstromantriebe in den zurückliegenden Jahrzehnten gegeben. Anschließend wird am Beispiel einer frequenzumrichtergespeisten Asynchronmaschine das zeitdiskrete Modell der Statorstromregelstrecke vorgestellt, das dem hier erläuterten Verfahren zugrunde liegt. Wegen des Zusammenhangs zwischen Dynamikerhöhung und Empfindlichkeitszunahme ist es naheliegend, die Dynamik des Statorstromregelkreises nur so weit zu steigern, wie es erforderlich ist. Diesbezüglich ist insbesondere zu gewährleisten, dass ein angefordertes Drehmoment möglichst schnellst eingeprägt wird. Die Änderungsgeschwindigkeit des Flusses spielt hingegen eine untergeordnetere Rolle. Demzufolge sollte die drehmomentbildende Statorstrom-q-Komponente in der Praxis eine höhere Dynamik aufweisen als die flussbildende Statorstrom-d-Komponente. Um hierbei die aufwändige reelle Rechnung so weit wie möglich zu vermeiden, wird der Reglerentwurf in zwei Schritten durchgeführt. Im ersten Schritt wird ein schiefsymmetrisches, komplex beschreibbares Regelgesetz entworfen, das zwar zu einer möglichst einfachen Darstellbarkeit des geschlossenen Statorstromregelkreises führt, das jedoch noch nicht die endgültige Dynamik zur Folge haben muss. Insbesondere muss nach Abschluss dieses ZwischenSchritts bereits eine vollständige Entkopplung der d- und der q-Komponente des Statorstromraumzeigers vollzogen sein. Im zweiten Schritt wird dann ein weiterer Regler entworfen, der auf der Grundlage des im ersten Schritt erhaltenen entkoppelten Systems jeder Stromkomponente eine separate Dynamik zuweisen kann. Die Verkettung beider Teilregler führt schließlich zum gesuchten Statorstromregler, der zum einen relativ einfach berechenbar ist und der zum anderen alle an ihn gestellten Dynamikanforderungen erfüllt. Im vierten Kapitel wird schließlich der Entwurf des achsenunsymmetrischen Statorstromzustandsreglers skizziert und die daraus hervorgehenden Regelalgorithmen vorgestellt. Die Leistungsfähigkeit des beschriebenen Zustandsreglers wird anhand von aufgenommenen Zeitverläufen eines Laborantriebs demonstriert, mit dem der Drehmomentverlauf von Verbrennungsmotoren nachgebildet wird.
Entwicklung eines Hybridantriebssystems für kommunale Spezialfahrzeuge in Off-Road-Anwendungen
(2010)
In [1] wurde bereits berichtet, dass im Labor für elektrische Antriebe und Leistungselektronik in Kooperation mit den Firmen Heinzmann GmbH & Co. KG und LADOGFahrzeugbau und Vertriebs GmbH ein Wechselrichter zur Speisung eines Synchronmotors für einen Hybridantrieb eines kommunalen Spezialfahrzeugs entwickelt wird. Während in [1] wegen der damals erst kurzen Projektlaufzeit nur die ersten Projektschritte beschrieben werden konnten, wird in diesem Beitrag der derzeit erreichte Entwicklungsstand dargestellt.
In den letzten Jahren ist die Photovoltaik, beflügelt durch das Erneuerbare Energiengesetz – zumindest so lang es noch eine hinreichend lukrative Einspeisevergütung gab -, zu einem immer bedeutenderen Applikationsfeld der Leistungselektronik geworden. Im Fokus des Interesses steht dabei der Photovoltaik-Wechselrichter, der den in den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom oder Drehstrom umwandelt und ins Netz einspeist.
The presented paper describes a development project for a formula 1 racing team which was performed at the laboratory for electrical drives and power electronics of the University of Applied Sciences in Offenburg. The kernel of that project was the simulation of an electrical machine with means of a load inverter and a passive filter, so that inverters from contractors could be tested easily without using a real test bench. The whole electrical drive, consisting of the real electrical machine and the inverter is part of a hybrid drive for a formula 1 racing car which is allowed to be used from the racing season 2009.
Dieses Buch beschreibt die regelungstechnische Modellbildung und die darauf basierende Regelung der gebräuchlichsten, in industriellen Anwendungen eingesetzten elektrischen Maschinen. Hinsichtlich des Reglerentwurfs wird eine sehr leistungsfähige Methodik angewendet, mit der alle analysierten Beispiele einheitlich behandelt werden können. Sie basiert auf der zeitdiskreten Zustandsraumbeschreibung stromrichtergespeister elektrischer Antriebe.
Durch die leicht verständliche einführende Beschreibung der Methodik wird es auch Lesern, denen die Zustandsraummethodik nicht geläufig ist, möglich, dynamisch sehr hochwertige Regelungen zu implementieren.
Eine weitere Besonderheit ist die Einbeziehung von rückspeisefähigen Netzstromrichtern in die Betrachtungen.
Nachweise für die Stabilität von Regelkreisen, deren Stellgrößen an ihre Begrenzungen gelangen können und bei denen die Regler Integratoren oder andere dynamische Glieder sowie Anti-Windup-Maßnahmen enthalten, sind gewöhnlich sehr aufwändig zu führen. Bei PI-Zustandsreglern, die mittels der in [1] vorgestellten Methode in einem mehrstufigen Verfahren für Regelstrecken entworfen wurden, die bis auf die Stellgrößenbegrenzungen linear sind, lassen sich jedoch äußerst hilfreiche allgemeine Stabilitätsaussagen treffen, die den konkreten Stabilitätsnachweis für das Gesamtsystem– selbst unter Einbeziehung von Beobachtern – erheblich vereinfachen. Im vorliegenden Beitrag werden die diesbezüglichen, auf Steuerbarkeitsbetrachtungen beruhenden, Zusammenhänge für zeitdiskrete Regelkreise aufgezeigt sowie daraus exemplarisch mittels Ljapunow-Funktionen eine einfache Reglerformel für Zustandsregler abgeleitet, die auch im Begrenzungsfall stabil arbeiten. Ein Beispielaus der elektrischen Antriebstechnik illustriert die Anwendbarkeit der vorgestellten Methode.
Im vorliegenden Beitrag wird beschrieben, wie bereits entworfene Zustandsregler für proportional geregelte Systeme ohne Rechentotzeit auf einfache Art und Weise für Systeme mit Reglerintegratoren bzw. mit Rechentotzeit erweitert werden können. Das Ziel ist hierbei, den Aufwand zur Ermittlung der Reglermatrix zu reduzieren. Hierbei soll die bereits vorhandene, optimierte Regelkreisdynamik so wenig wie möglich verändert werden, wodurch bei Mehrgrößensystemen hinzukommende Freiheitsgrade sinnvoll festgelegt werden. Die Betrachtungen erfolgen für lineare zeitdiskrete Systeme und werden anhand eines Beispiels aus der elektrischen Antriebstechnik veranschaulicht.
Stromzustandsregelung
(2015)
Im Beitrag wird ein zweistufiges Verfahren für den Entwurf eines Störgrößenbeobachters für lineare, zeitinvariante Systeme vorgestellt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Beobachterrückführung für den Beobachter ohne Störmodell bereits vorliegt. Es wird dargestellt, wie darauf basierend mit einfachen formelmäßigen Zusammenhängen die Rückführkoeffizienten für den Störgrößenbeobachter ermittelt werden können. Die beschriebene Methode erhöht die Übersichtlichkeit hinsichtlich des Einflusses des Störmodells auf die Beobachterrückführkoeffizienten und ist außerdem für Modelle mit geringer Systemordnung rechenzeitsparender.
Drehzahlzustandsregelung
(2016)
Erweiterung der Ackermann-Formel für Mehrgrößensysteme um Freiheitsgrade zur Führungsentkopplung
(2019)
Der Beitrag zeigt bisher nicht genutzte Freiheitsgrade beim Entwurf eines linearen, zeitinvarianten Zustandsreglers für steuerbare Mehrgrößensysteme auf, wenn dieser auf der Basis der Ackermann´schen Formel durchgeführt wird. Darüber hinaus wird dargelegt, wie diese Freiheitsgrade zur Führungsentkopplung gezielt eingesetzt werden können. Damit dies gelingt, wird wie in der einschlägigen Literatur eine Transformation der Zustandsgleichungen in eine teilsystemorientierte Struktur vorgenommen. Jedoch werden modifizierte Transformationsbeziehungen verwendet, die die benötigten Freiheitsgrade hervorbringen. Der Beitrag konzentriert sich hierbei auf zeitdiskrete Systeme, wenngleich die geschilderte Vorgehensweise grundsätzlich auch bei zeitkontinuierlichen Systemen anwendbar ist. Angesichts der gewählten Methodik, die Regelungseigenwerte vorzugeben und die verbleibenden Freiheitsgrade zur Erfüllung weiterer Forderungen an den Regler heranzuziehen, ist das vorgestellte Verfahren eine unmittelbare Alternative zu anderen Polvorgabeverfahren wie z. B. zur Vollständigen Modalen Synthese. Im Fall einer nicht realisierbaren vollständigen Führungsentkopplung bietet die vorgestellte Methode die Möglichkeit einer Lösungsfindung, bei der die verbleibenden Verkopplungen im Sinne eines quadratischen Gütemaßes minimiert werden.
Im Beitrag wird für lineare, zeitinvariante, zeitdiskrete und stabile Regelstrecken beschrieben, wie zwei bekannte Zustandsraumverfahren zur Windup-Vermeidung so miteinander kombiniert werden können, dass dadurch für sämtliche PI-Zustandsregler Strecken- und Regler-Windup verhindert wird, sofern diese Regler im unbegrenzten Fall stabil sind. Zurückgegriffen wird hierbei auf das „Additional Dynamic Element“ (ADE) von Hippe zur Vermeidung von Strecken-Windup [Hippe, P.: Windup in control – Its effects and their prevention, 2006; at – Automatisierungstechnik, 2007], dessen Übertragung auf zeitdiskrete Systeme im Beitrag kurz skizziert wird, sowie auf das Verfahren der Führungsgrößenkorrektur [Nuß, U.: at – Automatisierungstechnik, 2017] zur Vermeidung von Regler-Windup. Das vorgestellte Kombinationsverfahren setzt für die jeweilige Regelstrecke lediglich die Einbeziehung eines bereits existierenden P-Zustandsreglers voraus, der Strecken-Windup vermeidet. Die Bereitstellung eines möglichst einfachen und dennoch nicht allzu einschränkenden Kriteriums zur Überprüfung, ob ein P-Zustandsregler diese Eigenschaft besitzt, ist ebenfalls ein Anliegen des Beitrags. Diesbezüglich wird auf der Basis einer geeigneten Ljapunow-Funktion ein hinreichendes Kriterium angegeben, das umfassender ist als das in [Nuß, U.: at – Automatisierungstechnik, 2017] verwendete. Ein Beispiel aus der elektrischen Antriebstechnik demonstriert die Leistungsfähigkeit der vorgestellten Methode.
Message co chairmen
(2017)
Dieses Buch beschreibt die regelungstechnische Modellbildung und die darauf basierende Regelung der gebräuchlichsten, in industriellen Anwendungen eingesetzten elektrischen Maschinen.
Hinsichtlich des Reglerentwurfs wird eine sehr leistungsfähige Methodik angewendet, mit der alle analysierten Beispiele einheitlich behandelt werden können. Sie basiert auf der zeitdiskreten Zustandsraumbeschreibung stromrichtergespeister elektrischer Antriebe. Durch die leicht verständliche einführende Beschreibung der Methodik wird es auch Lesern, denen die Zustandsraummethodik nicht geläufig ist, möglich, dynamisch sehr hochwertige Regelungen zu implementieren.
Eine weitere Besonderheit ist die Einbeziehung von rückspeisefähigen Netzstromrichtern in die Betrachtungen.
Neben einigen Umgestaltungen und Erweiterungen wurden für die Neuauflage auch zahlreiche interessante Ergänzungen vorgenommen, etwa hinsichtlich Rückschlussmöglichkeiten aus Typenschildangaben einer Drehstrommaschine auf die in den zugehörigen Differentialgleichungen verwendeten Maschinenparameter sowie auf Möglichkeiten zu deren Identifikation im Betrieb.
Das vorliegende Buch behandelt lineare zeitdiskrete Regelverfahren und gliedert sich in zwei Teile mit ganz unterschiedlichen thematischen Schwerpunkten. In den ersten sechs Kapiteln steht die Analyse und Synthese von zeitdiskreten Regelungen im Bildbereich im Vordergrund. Im zweiten Teil des Buchs werden im Zeitbereich angesiedelte zeitdiskrete Reglerentwurfsverfahren behandelt. Dort dominieren Zustandsraumverfahren die Erläuterungen.
Elektrische Antriebe sind ein innovationstreibender Kernbestandteil vieler industrieller Anlagen und Einrichtungen. Damit sie diese herausragende Rolle mit den daran geknüpften Erwartungen erfüllen können, ist neben optimierten Elektromotoren und sie speisenden, schnell schaltenden Stromrichterstellgliedern auch eine hochdynamische Regelung erforderlich. Diesem Umstand wird mit der angebotenen Veranstaltung in Form einer detaillierten Einführung in die Thematik der Regelung elektrischer Antriebe Rechnung getragen.
Im vorliegenden Beitrag werden verschiedene Methoden für den Entwurf eines Stromreglers für pulsweitenmoduliert betriebene Drehstromantriebe beschrieben und miteinander verglichen. In den Vergleich eingeschlossen sind sowohl zeitkontinuierlich entworfene PI-Regler mit klassischer Entkopplung als auch zeitdiskret entworfene PI-Regler mit weiterentwickelter Entkopplung und zeitdiskret entworfene Zustandsregler. Der Fokus liegt dabei auf der Entkopplung der d- und q-Komponente des Statorstromraumzeigers, auch bei hoher Statorfrequenz oder geringer Schaltfrequenz. Es wird gezeigt, dass die Heranziehung von zeitdiskreten Motormodellen und ein darauf basierender Reglerentwurf mit größer werdendem Quotient aus Statorfrequenz und Schaltfrequenz zunehmend Vorteile bietet.
Die Bachelorarbeit „Forensic Chain – Verwaltung digitaler Spuren in Deutschland“ untersucht die Anwendung eines Blockchain-basierten Chain of Custody Systems im deutschen rechtlichen und regulatorischen Kontext. Die digitale Forensik, die sich mit der Sicherung und Analyse digitaler Spuren befasst, gewinnt an Bedeutung, da kriminelle Aktivitäten vermehrt im digitalen Raum stattfinden. Die Blockchain-Technologie bietet transparente und unveränderliche Aufzeichnungen, die sich für die Speicherung von Informationen im Zusammenhang mit digitalen Beweismitteln eignen. Das Hautpziel der Arbeit besteht darin, die Umsetzung eines Chain of Custody Prozesses im Forensic Chain System zu untersuchen und die Eignung dieses Systems im deutschen Raum zu bewerten. Hierfür wird ein Prototyp des Forensic Chain Systems entwickelt, um das erstellte Konzept zu testen. Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der Wichtigkeit der digitalen Forensik in Deutschland bei und bieten Einblicke in die Einführung von Blockchain-basierten Chain of Custody-Systemen in diesem Bereich. Sie leisten einen Beitrag zur Weiterentwicklung der digitalen Forensik.
Entwicklung eines Kompaktantriebs auf Basis eines Zykloidgetriebes für den humanoiden Roboter Sweaty
(2021)
Besonders der Antrieb von nichtstationären Robotern stellt in der Praxis eine große Herausforderung dar. Es werden oft hohe Drehmomente bei relativ geringen Drehzahlen benötigt. Die Masse der Antriebe muss dabei so gering wie möglich sein. Es ist somit eine drehmomentstarke Kombination aus einem Motor und einem Getriebe unerlässlich. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines drehmomentstarken Kompaktantriebs auf Basis eines Zykloidgetriebes. Das Ziel ist es, Drehmomente von bis zu 30N·m mit einer Drehzahl von 0,5 s−1 bei einer möglichst geringen Masse zu erzielen. Es werden der Aufbau, die Funktionsweise und die Belastungsprinzipien von Zykloidgetrieben erklärt und mehrere Prototypen eines Getriebes angefertigt. Diese unterscheiden sich in der Fertigungstoleranz der Zykloidenscheibe so, dass der Einfluss der Toleranz auf das Getriebespiel untersucht werden kann. Bei einem Untermaß von −0,04mm ergibt sich dabei das geringste Spiel mit 0,83°.
Um die eine Aussage über die Festigkeit des Getriebes treffen zu können, wird zudem ein, auf der Hertzschen Flächenpressung basierendes, analytisches Berechnungsmodell entwickelt. Dieses wird in einem Python-Skript umgesetzt, sodass die Flächenpressungen des Prototypengetriebes berechnet werden können. Es zeigt sich hierbei, dass die Aufnehmertascheen der Zykloidenscheibe stärker belastet sind als die Verzahnung.
Mit Hilfe eines Prüfstands werden die Getriebe unter der Verwendung von unterschiedlichen Schmierstoffen getestet. Die Tests zeigen, dass die Schmierung des Getriebes einen starken Einfluss auf die Verschleißbildung hat. Bei einem niedrigviskosen Öl kommt es im Versuch zu einem Schmierfilmabriss und somit zu einem verstärkten Verschleiß im Getriebe. In den Tests kommt es zu keiner Grübchenbildung bei den Getrieben. Es zeigt sich jedoch, dass die Kugellager im Getriebe einer hohen Belastung ausgesetzt sind.
Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird final ein Kompaktantrieb entwickelt. Dieser besitzt zwei um 180° versetzte, optimierte Zykloidenscheiben mit einer geköpften und verkürzten Epizykloide. Um die Verschleißbildung zu minimieren, werden die beiden Scheiben gehärtet und manganphosphatiert. Zudem wird ein Getriebefließfett mit einer besonders niedrigen Viskosität eingesetzt. Das Ergebnis der Arbeit ist ein drehmomentstarker Kompaktantrieb mit einem Spitzendrehmoment von bis zu 42N · m bei einem Gewicht von nur 0,550 kg.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein dezentrales Usermanagement entwickelt, das ein vorhandenes aber veraltetes Usermanagement ersetzen soll.
Zuerst werden verschiedene Technologien für die Umsetzung evaluiert. Dabei wird begründet, warum z. B. dem Relationalen Datenbanksystem von Oracle der Vorzug gegenüber einem NoSQL-System wie MongoDB gegeben wird.
Im Rahmen einer ausführlichen Konzeption werden zuerst die Anforderungen detailliert formu-liert. In einem Grob-Entwurf werden die Beziehungen des alten und des neuen Usermanagements zur Außenwelt dargestellt. Datenmodellierung und Skizzierung der Paket- bzw. Klassen-Struktur innerhalb der Anwendung bilden die Grundlage für die spätere Implementierung. Ein besonderer Schwerpunkt bei der Konzeptionierung liegt auf dem Entwurf der REST-API.
Bei der Implementierung werden die Schritte von der Einrichtung des Spring-Frameworks bis zur lauffähigen Anwendung beschrieben. Der Umgang mit der Datenbank und dem OR-Mapper sind Schwerpunkte der Implementierung, ebenso wie die Umsetzung der REST-Schnittstellen. Die fachlichen Prozesse der Daten-Migration, der Verarbeitung von Requests aus einem zentralen System und des GLN-Mappings werden in eigenen Kapiteln behandelt.
Am Ende werden die erzielten Ergebnisse dokumentiert, offene Punkte angesprochen und ein Fazit gezogen.
Audio over IP
(2019)
Der Wandel im Bereich Tontechnik geht stetig weiter. Was vor über 100 Jahren begann, entwickelt sich heutzutage rasend voran. Das Ziel immer vor Augen: Ein Audiosignal soll in bestmöglichster Qualität, möglichst mit einer geringen Datenmenge, in kürzester Zeit von A nach B transportiert und anschließend konserviert werden.
Durch die Digitalisierung werden auch hier völlig neue Anwendungsbereiche und Szenarien ermöglicht, die weit über das klassische Recording oder die Studioinfrastruktur hinausgehen. Die Rede ist zum Beispiel von Klanginstallationen oder Konferenzszenarien. Audionetzwerke bieten durch die Nutzung beliebiger Quellen und Senken in der Produktionsumgebung eine signifikant flexiblere Signalverteilung, als dies noch mit klassischen Verteilern und Steckfeldern möglich war. Übertragungen und Vernetzungen in mehreren Gebäuden sind hiermit kein Problem. Allerdings unterscheidet sich diese Technologie in Punkto Stabilität, Datenrate, Netzwerk-Layer & Qualität deutlich von seinem Pendant, dem Internetstreaming.
The research employed HPTLC Pro System and other HPTLC instruments from CAMAG® to conduct various laboratory tests, aiming to compile a database for subsequent analyses. Utilizing MATLAB, distinct codes were developed to reveal patterns within analyzed biomasses and pyrolysis oils (sewage sludge, fermentation residue, paper sludge, and wood). Through meticulous visual and numerical analysis, shared characteristics among different biomasses and their respective pyrolysis oils were revealed, showcasing close similarities within each category. Notably, minimal disparity was observed in fermentation residue and wood biomasses with a similarity coefficient of 0.22. Similarly, for pyrolysis oils, the minimal disparity was found in fermentation residues 1 and 3, with a disparity coefficient of 1.41. Despite higher disparity coefficients in certain results, specific biomasses and pyrolysis oils, such as fermentation residue and sewage sludge, exhibited close similarities, with disparity coefficients of 0.18 and 0.55, respectively. The database, derived from triplicate experimentation, now serves as a valuable resource for rapid analysis of newly acquired raw materials. Additionally, the utility of HPTLC PRO as an investigation tool, enabling simultaneous analysis of up to five samples, was emphasized, although areas for improvement in derivatization methods were identified.
Aktiver RFID-Sensor
(2008)
Das in Schramberg ansässige Unternehmen Schweizer Electronic, einer der großen europäischen Leiterplattenhersteller, hat sich ein neues Geschäftsfeld als Systemlieferant für mikroelektronische Geräte erschlossen. Gemeinsam mit dem Institut für Angewandte Forschung der Hochschule Offenburg und Siemens hat das Unternehmen einen Datenlogger mit einer ISO 15693 kompatiblen 13,56 MHz RFID-Luftschnittstelle zur Serienreife entwickelt. Die SEAGsens Temperaturmessgeräte aus der Vorserienproduktion haben die ersten Feldtests erfolgreich bestanden. Die Großserienproduktion wird noch in diesem Jahr anlaufen.
Artificial intelligence (AI), and in particular machine learning algorithms, are of increasing importance in many application areas but interpretability and understandability as well as responsibility, accountability, and fairness of the algorithms' results, all crucial for increasing the humans' trust into the systems, are still largely missing. Big industrial players, including Google, Microsoft, and Apple, have become aware of this gap and recently published their own guidelines for the use of AI in order to promote fairness, trust, interpretability, and other goals. Interactive visualization is one of the technologies that may help to increase trust in AI systems. During the seminar, we discussed the requirements for trustworthy AI systems as well as the technological possibilities provided by interactive visualizations to increase human trust in AI.
In den letzten Jahren ist die Relevanz des Wassersparens und der nachhaltigen Nutzung dieses lebenswichtigen Elements angesichts des Klimawandels und abnehmender Wasserressourcen erheblich gestiegen. In diesem Kontext legt die vorliegende Bachelorarbeit, die in Zusammenarbeit mit der Firma Hansgrohe erstellt wurde, den Fokus auf die Schaffung eines Konzeptes sowie der prototypischen Realisierung eines Serious Games. Das Ziel des Spiels ist es, bei Kindern ein Bewusstsein und Verständnis für die nachhaltige Wassernutzung zu fördern. Im Zuge des Projekts wurde ein iterativer Spiel-Design-Prozess verfolgt, um ein pädagogisch wertvolles und ansprechendes Spielkonzept zu entwickeln. Der nutzerzentrierte Ansatz war maßgeblich, um ein tiefgehendes Verständnis für die Bedürfnisse und Vorlieben der jungen Zielgruppe zu erlangen und somit ein optimal auf die Lernerfahrung abgestimmtes Produkt zu entwerfen. Das Spiel kombiniert Elemente der Exploration, Simulation und des Casual Gamings, um das Verständnis für die nachhaltige Wassernutzung auf spielerische und interaktive Weise zu vermitteln. Die Resultate der prototypischen Umsetzung wurden mittels Nutzertests überprüft, um die Effektivität und Benutzerfreundlichkeit zu sichern. Diese Arbeit unterstreicht nicht nur die Wichtigkeit eines verantwortungsvollen Umgangs von Wasser, sondern illustriert zudem, wie durch innovatives Spiel-Design die Bildung und Sensibilisierung von Kindern in Bezug auf zentrale ökologische Themen erreicht werden können.
A novel method for quasi-continuous tar monitoring in hot syngas from biomass gasification is reported. A very small syngas stream is extracted from the gasifier output, and the oxygen demand for tar combustion is determined by a well-defined dosage of synthetic air. Assuming the total oxidation of all of the combustible components at the Pt-electrode of a lambda-probe, the difference of the residual oxygen concentrations from successive operations with and without tar condensation represents the oxygen demand. From experiments in the laboratory with H2/N2/naphthalene model syngas, the linear sensitivity and a lower detection limit of about 70 ± 5 mg/m3 was estimated, and a very good long-term stability can be expected. This extremely sensitive and robust monitoring concept was evaluated further by the extraction of a small, constant flow of hot syngas as a sample (9 L/h) using a Laval nozzle combined with a metallic filter (a sintered metal plate (pore diameter 10 µm)) and a gas pump (in the cold zone). The first tests in the laboratory of this setup—which is appropriate for field applications—confirmed the excellent analysis results. However, the field tests concerning the monitoring of the tar in syngas from a woodchip-fueled gasifier demonstrated that the determination of the oxygen demand by the successive estimation of the oxygen concentration with/without tar trapping is not possible with enough accuracy due to continuous variation of the syngas composition. A method is proposed for how this constraint can be overcome.
Threat Modeling is a vital approach to implementing ”Security by Design” because it enables the discovery of vulnerabilities and mitigation of threats during the early stage of the Software Development Life Cycle as opposed to later on when they will be more expensive to fix. This thesis makes a review of the current threat Modeling approaches, methods, and tools. It then creates a meta-model adaptation of a fictitious cloud-based shop application which is tested using STRIDE and PASTA to check for vulnerabilities, weaknesses, and impact risk. The Analysis is done using Microsoft Threat Modeling Tool and IriusRisk. Finally, an evaluation of the results is made to ascertain the effectiveness of the processes involved with highlights of the challenges in threat modeling and recommendations on how security developers can make improvements.
Uphill training is applied to induce specific overload on the musculoskeletal system to improve sprinting mechanics. This study aimed to identify unique kinematic features of uphill sprinting at different slopes and to suggest practical implications based on comparisons we early stance phase. At take-off, steeper slopes induced significantly more extended joint angles and higher ROMs during the late stance phase. Compared with moderate slopes, more anti-phase coordination patterns were detected at steeper slopes. Thus, uphill sprinting at steeper slopes shares essential kinematic features with the early acceleration phase of level sprinting. Moderate inclinations induce biomechanical adaptations similar to those in the late acceleration phase of level sprinting. Hence, the specific transfer of uphill sprinting to acceleration depends on the slope inclinations.
The utilisation of artificial intelligence (AI) is progressively emerging as a significant mechanism for innovation in human resource management (HRM). The capacity to facilitate the transformation of employee performance across numerous responsibilities. AI development, there remains a dearth of comprehensive exploration into the potential opportunities it presents for enhancing workplace performance among employees. To bridge this gap in knowledge, the present work carried out a survey with 300 participants, utilises a fuzzy set-theoretic method that is grounded on the conceptualisation of AI, KS, and HRM. The findings of our study indicate that the exclusive adoption of AI technologies does not adequately enhance HRM engagements. In contrast, the integration of AI and KS offers a more viable HRM approach for achieving optimal performance in a dynamic digital society. This approach has the potential to enhance employees’ proficiency in executing their responsibilities and cultivate a culture of creativity inside the firm.
Lattice vibrations and electronic transitions in the rare-earth metals: Praseodymium under pressure
(2004)
Praseodymium was investigated by Raman spectroscopy under pressure. A negative pressure shift of the E2g mode is observed in the dhcp phase, which indicates that the initial structural sequence hcp→Sm−type→dhcp→fcc as a whole in the regular lanthanides is associated with a softening of this mode. The pressure response of the phonon modes, observed in the monoclinic and α-uranium phases, where 4f bonding becomes important, is characteristic for anisotropic bonding properties.
To provide proper solutions to the problem of device dependant content delivery, a fine categorization of the application target devices is needed. Earlier attempts provided two different presentations for desktop and mobile platforms. The mobile platform presentation was divided into three categories, based on a general classification (PDA, Smartphone or mobile phone). In order to improve the on mobile device presentation a finer categorization is introduced. In this paper, our focus is to clarify the concept of this more flexible presentation module, in which the delivered content depends on the efficiency of the device based on a selected set of capabilities.
Purpose
Although recent literature has examined diverse measures adopted by SMEs to navigate the COVID-19 turbulence, there is a shortage of evidence on how crisis-time strategy creation behaviour and digitalization activities increase (1) sales and (2) cash flow. Thus, predicated on a novel strategy creation perspective, this inquiry aims to investigate the crisis behaviour, sales and cash flow performance of 528 SMEs in Morocco.
Design/methodology/approach
Novel links between (1) aggregate wage cuts, (2) variable operating hours, (3) deferred payment to suppliers, (4) deferred payment to tax authorities and (5) sales performance are developed and tested. A further link between sales performance and cash flow is also examined and the analysis is conducted using a non-linear structural equation modelling technique.
Findings
While there is a significant association between strategy creation behaviours and sales performance, only variable operating hours have a positive effect. Also, sales performance increases cash flow and this relationship is substantially strengthened by e-commerce digitalization and innovation.
Originality/value
Theoretically, to the best of the authors’ knowledge, this is one of the first inquiries to espouse the strategy creation view to explain SMEs' crisis-time behaviour and digitalization. For practical purposes, to supplement Moroccan SMEs' propensity to seek tax deferrals, it is argued that debt and equity support measures are also needed to boost sales performance and cash flow.
Packed beds serve as thermal energy storages (TES) and heat exchangers (HEX) in different technological applications. In this paper, a general heterogeneous model of heat transfer in packed beds is developed. It is implemented by lumped element formulation in object-oriented modeling language Modelica and is successful validated with data sets taken from two different experiments reported in literature.
The main advantages of the introduced model are the general, theory-based approach and the lumped element formulation in Modelica. The first point mentioned above should allow to simulate a packed bed TES/HEX without the necessity applying measured data for model calibration or to apply specific heat transfer correlations with restricted application. The second point establishes the possibility to integrate the TES/HEX model within plant models of larger scale without increasing the simulation time drastically.
Electric arc furnaces (EAF) are complex industrial plants whose actual behavior depends upon numerous factors. Due to its energy intensive operation, the EAF process has always been subject to optimization efforts. For these reasons, several models have been proposed in literature to analyze and predict different modes of operation. Most of these models focused on the processes inside the vessel itself. The present paper introduces a dynamic, physics-based model of a complete EAF plant which consists of the four subsystems vessel, electric system, electrode regulation, and off-gas system. Furthermore the solid phase is not treated to be homogenous but a simple spatial discretization is employed. Hence it is possible to simulate the energy input by electric arcs and fossil fuel burners depending on the state of the melting progress. The model is implemented in object-oriented, equation-based language Modelica. The simulation results are compared to literature data.
Physics-based Modeling of the Electric Arc furnace Process using Object-Oriented Language Modelica
(2016)
Electric arc furnaces (EAF) are complex industrial plants whose actual behavior depends upon numerous factors. Due to its energy intensive operation, the EAF process has always been subject to optimization efforts. For these reasons, several models have been proposed in literature to analyze and predict different modes of operation. Most of these models focused on the processes inside the vessel itself. The present paper introduces a dynamic, physics-based model of a complete EAF plant which consists of the four subsystems vessel, electric system, electrode regulation, and off-gas system. Furthermore the solid phase is not treated to be homogenous but a simple spatial discretization is employed. Hence it is possible to simulate the energy input by electric arcs and fossil fuel burners depending on the state of the melting progress. The model is implemented in object-oriented, equation-based language Modelica. The simulation results are compared to literature data.
Radiation is an important means of heat transfer inside an electric arc furnace (EAF).
To gain insight into the complex processes of heat transfer inside the EAF vessel, not only radiation from the surfaces but also emission and absorption of the gas phase and the dust cloud need to be considered.
Furthermore, the radiative heat exchange depends on the geometrical configuration which is continuously changing throughout the process.
The present paper introduces a system model of the EAF which takes into account the radiative heat transfer between the surfaces
and the participating medium. This is attained by the development of a simplified geometrical model,
the use of a weighted-sum-of-gray-gases model, and a simplified consideration of dust radiation.
The simulation results were compared with the data of real EAF plants available in literature.