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- Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019) (917)
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- IDEeP - Institute for Digital Engineering and Production (ab 12.10.2022) (2)
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Multi-agent systems are a subject of continuously increasing interest in applied technical sciences. Smart grids are one evolving field of application. Numerous smart grid projects with various interpretations of multi-agent systems as new control concept arose in the last decade. Although several theoretical definitions of the term ‘agent’ exist, there is a lack of practical understanding that might be improved by clearly distinguishing the agent technologies from other state-of-the-art control technologies. In this paper we clarify the differences between controllers, optimizers, learning systems, and agents. Further, we review most recent smart grid projects, and contrast their interpretations with our understanding of agents and multi-agent systems. We point out that multi-agent systems applied in the smart grid can add value when they are understood as fully distributed networks of control entities embedded in dynamic grid environments; able to operate in a cooperative manner and to automatically (re-)configure themselves.
The durability of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) is governed by a nonlinear coupling between system demand, component behavior, and physicochemical degradation mechanisms, occurring on timescales from the sub-second to the thousand-hour. We present a simulation methodology for assessing performance and durability of a PEMFC under automotive driving cycles. The simulation framework consists of (a) a fuel cell car model converting velocity to cell power demand, (b) a 2D multiphysics cell model, (c) a flexible degradation library template that can accommodate physically-based component-wise degradation mechanisms, and (d) a time-upscaling methodology for extrapolating degradation during a representative load cycle to multiple cycles. The computational framework describes three different time scales, (1) sub-second timescale of electrochemistry, (2) minute-timescale of driving cycles, and (3) thousand-hour-timescale of cell ageing. We demonstrate an exemplary PEMFC durability analysis due to membrane degradation under a highly transient loading of the New European Driving Cycle (NEDC).
Components of rocket engines as actively cooled combustion chambers must withstand high pressure as well as severe and complex thermal transients. While the thermal transients result in temperature gradients and, thus, in constraint thermal strains, the pressure load induces mean stresses. To assess the mechanical behaviour of such components during design via finite-element calculations, constitutive models are necessary that describe the time- and temperature-dependent plasticity of the material appropriately.
Advanced models account for viscoplastic deformations including isotropic and kinematic hardening, recovery and ratcheting. However, the models contain a relatively large number of temperature-dependent material properties that must be determined on the basis of data of material tests. The determination of the properties is a non-trivial task because it is not clear which loading history must be applied in the tests for a certain material to obtain stable and robust (i.e. objective) material properties. Consequently, the determined properties are depending on the underlying loading history in the tests as well as on the experience and valuation of the person that determined the properties. This results in uncertainties during the assessment of the components that must be faced with conservative designs leading to negative consequences in terms of mass and costs.
It is the aim of this work funded by the European Space Agency ESA to derive a procedure to determine stable and robust material properties of an advanced viscoplastic constitutive model for aerospace materials. To this end, a special loading history is applied in isothermal material tests conducted with copper at different temperatures in the temperature range from 300 to 700 K. To determine the material properties and to assess stability and robustness methods for numerical optimization as well as analytical and statistical methods are used. The determined material properties are validated on the basis of results of thermomechanical material tests also conducted in the temperature range from 300 to 700 K.
Unter dem europäischen Programm Intelligent Energy for Europe (IEE) fanden sich acht europäische Partner zusammen, um im Rahmen des Projektes ThermCo Lüftungs‐ und Kühlenergiekonzepte für Nichtwohngebäude mit niedrigem Energieeinsatz im Hinblick auf die Energieeffizienz und den thermischen Raumkomfort zu bewerten (siehe Teil 1 dieser Veröffentlichung in Bauphysik 34 (2012), Heft 6. Mit Hilfe einer Simulationsstudie für ein typisches Bürogebäude wird das Potenzial unterschiedlicher Lüftungs‐ und Kühlstrategien unter Berücksichtigung von Energieeffizienz und Raumkomfort für verschiedene europäische Klimazonen bewertet. Die Ergebnisse weisen eine hohe Wirksamkeit von Nachtlüftungskonzepten im nord‐europäischen Sommerklima mit verhältnismäßig niedrigen Außentemperaturen nach. Im mitteleuropäischen Sommerklima bietet das Erdreich ein ausreichend niedriges Temperaturniveau für den effizienten Einsatz von wassergeführten Flächentemperiersystemen. Im südeuropäischen Sommerklima kann eine aktive Kühlung über Luft die hohen und schnell fluktuierenden Kühllasten effizient abführen.
Mit längerfristigen Nutzerbefragungen in zwei unmittelbar benachbarten Bürogebäuden in Freiburg wurden das Temperaturempfinden der Nutzer und deren Zufriedenheit mit dem thermischen Raumkomfort zweimal täglich erfasst. Ein Bürogebäude wird im Sommer mit einem maschinellen Nachtlüftungskonzept konditioniert und das zweite verfügt über eine Betonkerntemperierung und eine Zu- und Abluftanlage. Auf Basis der vorhandenen Daten aus der Erhebung wurde mit Hilfe von Regressionsanalysen ein Modell zur Vorhersage der Komforttemperatur berechnet und mit den Modellen in DIN EN 15251 verglichen.
Die durch den Konsumenten intensive Nutzung des Smartphones im Alltag sowie der fortwährend technologische Wandel erzeugen eine Abwanderung der Konsumenten in die Onlinewelt. Das infolgedessen zunehmend veränderte Konsumentenverhalten zwingt Unternehmen, ihre Kommunikationskanäle anzupassen sowie zu überdenken, um so bestmöglich mit ihren Kunden zu interagieren. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Thematik des Conversational Commerce, einem derzeit noch jungen Trend innerhalb des E-Commerce.
Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine fundierte Wissensgrundlage zum Gebiet Conversational Commerce zu schaffen, einschließlich den wichtigsten, damit in Verbindung stehenden Begriffen.
Als Einstieg in das Thema wird zu Beginn der Arbeit die Entwicklung des E-Commerce, hinsichtlich der Transformation dessen durch die Digitalisierung, thematisiert sowie auf die Marktentwicklung von Messaging Applikationen eingegangen. Neben der Unterteilung in text- und sprachbasierte Dialogsysteme, sprich Bots und Sprachassistenten, sollen die derzeit aktuell am Markt befindlichen Systeme vorgestellt und detailliert erläutert werden. Darüber hinaus werden diese anhand ihrer unterschiedlichen Typologien klassifiziert.
Anhand der Einbindung zweier Studien zum Thema Conversational Commerce sowie der Untersuchung dreier Chat Applikationen, soll nicht nur der künftige Einsatz von messaging-basierter Kommunikation geprüft, sondern auch, der für den Kunden und das Unternehmen entsprechende Mehrwert herausgearbeitet werden. Zusätzlich setzt sich die Arbeit mit den Herausforderungen aus Kunden-, Anbieter- und Händlersicht auseinander. Die daraus resultierenden Ergebnisse führen zu einem abschließenden Gesamtfazit dieser Arbeit.
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.
Lithium–sulfur (Li/S) cells are promising candidates for a next generation of safe and cost-effective high energy density batteries for mobile and stationary applications. At present, most Li/S cells still suffer from relatively poor cyclability, capacity loss under moderate current densities and self-discharge. Furthermore, the underlying chemical mechanisms of the general discharge/charge behavior as well as Li/S-specific phenomena like the polysulfide shuttle are not yet fully understood. Here we present a thermodynamically consistent, fully reversible continuum model of a Li/S cell with simplified four-step electrochemistry, including a simple description of the polysulfide shuttle effect. The model is parameterized using experimental discharge curves obtained from literature and reproduces behavior at various current densities with fairly high accuracy. While being instructively simple, the presented model can still reproduce distinct macroscopic Li/S-cell features caused by the shuttle effect, e.g., seemingly infinite charging at low charge current densities, and suboptimal coulombic efficiency. The irreversible transport of active material from the cathode to the anode results in a voltage drop and capacity loss during cycling, which can also be observed experimentally.
The characteristic features and applications of linear and nonlinear guided elastic waves propagating along surfaces (2D) and wedges (1D) are discussed. Laser-based excitation, detection, or contact-free analysis of these guided waves with pump–probe methods are reviewed. Determination of material parameters by broadband surface acoustic waves (SAWs) and other applications in nondestructive evaluation (NDE) are considered. The realization of nonlinear SAWs in the form of solitary waves and as shock waves, used for the determination of the fracture strength, is described. The unique properties of dispersion-free wedge waves (WWs) propagating along homogeneous wedges and of dispersive wedge waves observed in the presence of wedge modifications such as tip truncation or coatings are outlined. Theoretical and experimental results on nonlinear wedge waves in isotropic and anisotropic solids are presented.
Transösophageales interventrikuläres Delay bei Vorhofflimmern und kardialer Resynchronisation
(2013)
Die transösophageale linksventrikuläre Elektrokardiographie ermöglicht die Evaluierung der elektrischen ventrikulären Desynchronisation im Rahmen der kardialen Resynchronisationstherapie der Herzinsuffizienz. Das Ziel der Untersuchung besteht in der präoperativen Abschätzung des transösophagealen interventrikulären Delays bei Vorhofflimmern und kardialer Resynchronisationstherapie. Bei Patienten mit Vorhofflimmern, Herzinsuffizienz New York Heart Association Klasse 3,0 ± 0,2 und QRS-Dauer 159,6 ± 23,9 ms wurde das fokusierte transösophageale linksventrikuläre EKG abgeleitet. Die kardiale Resynchronisationstherapie Responder QRS-Dauer korrelierte mit dem transösophagealen interventrikulären Delay bei Vorhofflimmern.
Cardiac resynchronization therapy is an established therapy for heart failure patients with sinus rhythm, reduced left ventricular ejection fraction and prolongation of QRS duration. The aim of the study was to evaluate ventricular desynchronization with electrical interventricular delay (IVD) to left ventricular delay (LVD) ratio in atrial fibrillation heart failure patients. IVD and LVD were measured by transesophageal posterior left ventricular ECG recording. In atrial fibrillation heart failure patients with prolonged QRS duration, the mean IVD-to-LVD-ratio was 0.84 +/- 0.42 with a range from 0.17 to 2.2 IVD-to-LVD-ratio. IVD-to-LVD-ratio correlated with QRS duration. IVD-to-LVD-ratio may be a useful parameter to evaluate electrical ventricular desynchronization in atrial fibrillation heart failure patients.
Cardiac resynchronization therapy with atrioventricular and interventricular pacing delay optimized biventricular pacing is an established therapy for heart failure patients with sinus rhythm and reduced left ventricular ejection fraction. The aim of the study was to evaluate atrioventricular and interventricular pacing delay optimization in cardiac resynchroniza-tion therapy by transthoracic impedance cardiography in biventricular pacing with different left ventricular electrode po-sition. In biventricular pacing heart failure patients with lateral, posterolateral and anterolateral left ventricular electrode position, the mean optimal atrioventricular sening delay was 108.6 ± 20.3 ms and the mean optimal interventricular pac-ing delay -12.3 ± 25.9 ms. Transthoracic impedance cardiography may be a useful technique to optimize atrioventricular and interventricular pacing delay in biventricular pacing with different left ventricular electrode position.
Das Ausmaß der elektrischen ventrikulären Desynchronisation bei reduzierter linksventrikulärer Funktion ist von Bedeutung für den Erfolg der Resynchronisationstherapie der Herzinsuffizienz mit biventrikulärer Stimulation. Das Ziel der Untersuchung besteht in der nichtinvasiven Messung der elektrischen inter-ventrikulären Desynchronisation mit und ohne ischämische Herzerkrankung bei kardialen Resynchronisationstherapie Respondern. Bei Patienten mit 25,3 ± 7,3 % reduzierter linksventrikulärer Ejektionsfraktion und 166,9 ± 38,5 ms QRS-Dauer wurde das transösophageale linksventrikuläre EKG abgeleitet. Die QRS-Dauer korrelierte mit dem interventrikulären und links-ventrikulären Delay bei Resynchronisationstherapie Respondern mit nicht-ischämischer Herzerkrankung.
Phosphate-based inorganic–organic hybrid nanoparticles (IOH-NPs) with the general composition [M]2+[Rfunction(O)PO3]2– (M = ZrO, Mg2O; R = functional organic group) show multipurpose and multifunctional properties. If [Rfunction(O)PO3]2– is a fluorescent dye anion ([RdyeOPO3]2–), the IOH-NPs show blue, green, red, and near-infrared fluorescence. This is shown for [ZrO]2+[PUP]2–, [ZrO]2+[MFP]2–, [ZrO]2+[RRP]2–, and [ZrO]2+[DUT]2– (PUP = phenylumbelliferon phosphate, MFP = methylfluorescein phosphate, RRP = resorufin phosphate, DUT = Dyomics-647 uridine triphosphate). With pharmaceutical agents as functional anions ([RdrugOPO3]2–), drug transport and release of anti-inflammatory ([ZrO]2+[BMP]2–) and antitumor agents ([ZrO]2+[FdUMP]2–) with an up to 80% load of active drug is possible (BMP = betamethason phosphate, FdUMP = 5′-fluoro-2′-deoxyuridine 5′-monophosphate). A combination of fluorescent dye and drug anions is possible as well and shown for [ZrO]2+[BMP]2–0.996[DUT]2–0.004. Merging of functional anions, in general, results in [ZrO]2+([RdrugOPO3]1–x[RdyeOPO3]x)2– nanoparticles and is highly relevant for theranostics. Amine-based functional anions in [MgO]2+[RaminePO3]2– IOH-NPs, finally, show CO2 sorption (up to 180 mg g–1) and can be used for CO2/N2 separation (selectivity up to α = 23). This includes aminomethyl phosphonate [AMP]2–, 1-aminoethyl phosphonate [1AEP]2–, 2-aminoethyl phosphonate [2AEP]2–, aminopropyl phosphonate [APP]2–, and aminobutyl phosphonate [ABP]2–. All [M]2+[Rfunction(O)PO3]2– IOH-NPs are prepared via noncomplex synthesis in water, which facilitates practical handling and which is optimal for biomedical application. In sum, all IOH-NPs have very similar chemical compositions but can address a variety of different functions, including fluorescence, drug delivery, and CO2 sorption.
Cardiac resynchronization therapy with atrioventricular and interventricular delay optimized biventricular pacing is an established therapy for symptomatic heart failure patients with prolongation of QRS duration, left bundle branch block and reduced left ventricular ejection fraction. The aim of the investigation was to evaluate right atrial, right ventricular and left ventricular electrical signals of implantable electronic cardiac devices with and without signal averaging technique with novel LabVIEW software. Electrical interatrial conduction delay and inter-ventricular conduction delay may be useful parameters to evaluate electrical atrial and ventricular desynchronization in heart failure patients.
Decrease of non-responder rate is the main chal-lenge in cardiac resynchronization therapy. The problem could be solved, partly, in the follow-up by consequent indi-vidualization of hemodynamic pacing parameters. The eso-phageal electrogram feature of the Biotronik ICS 3000 programmer was used in the follow-up of 20 heart failure patients carrying implants for cardiac resynchronization therapy. Adverse hemodynamic programming of the sensed and paced AV delay could be easily observed and replaced by the individual optimal duration in 3 patients (15%) VDD and DDD operation.This result proves the value of esophageal electrogram recording CRT follow-up.
Distribution of esophageal interventricular conduction delays in CRT patients and healthy subjects
(2015)
6LoWPAN (IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks) is gaining more and more attraction for the seamless connectivity of embedded devices for the Internet of Things (IoT). Whereas the lower layers (IEEE802.15.4 and 6LoWPAN) are already well defined and consolidated with regard to frame formats, header compression, routing protocols and commissioning procedures, there is still an abundant choice of possibilities on the application layer. Currently, various groups are working towards standardization of the application layer, i.e. the ETSI Technical Committee on M2M, the IP for Smart Objects (IPSO) Alliance, Lightweight M2M (LWM2M) protocol of the Open Mobile Alliance (OMA), and OneM2M. This multitude of approaches leaves the system developer with the agony of choice. This paper selects, presents and explains one of the promising solutions, discusses its strengths and weaknesses, and demonstrates its implementation.
Die Untersuchungen der Hochschule Offenburg zeigen, dass es durch organische Korrosionsschutzschichten im Kraftfluss von Schraubenverbindungen nicht zu einem verfrühten Abschalten der streckgrenzengesteuerten Schraubmontage kommt. Die fünf untersuchten Lacksysteme zeigten ein sehr unterschiedliches Reibverhalten, der Anzugsvorgang wurde jedoch zuverlässig bei Erreichen der Schraubenstreckgrenze beendet. Durch den ermittelten Drehmoment/Drehwinkelverlauf lässt sich das streckgrenzengesteuerte Anzugsverfahren als Analystetool einsetzen, wodurch für den jeweiligen Schraubfall auch Rückschlüsse auf anderen Anzugsverfahren getroffen werden können. Des Weiteren zeigte sich, dass Pulverlacksysteme widerstandsfähiger gegen die bei der Montage wirkenden Belastungen sind und eine Montage direkt auf Lack ermöglichen können.
Der stetige technische Fortschritt in der Strahlentherapie stellt eine erhöhte Herausforderung bei der Bestimmung von dosimetrischen Parametern dar, die besonders in kleinen Bestrahlungsfeldern einen hohen Grad an Unsicherheit aufweisen. Es wurden die Tiefendosiskurve sowie Dosisquerprofile unterschiedlicher Dosimeter in dosimeterabhängigen Ausrichtungen bei Photonenstrahlung von 6 MV gemessen. Parameter wie die relative Oberflächendosis, das Tiefendosismaximum, die relative Dosis in 5 und 10 cm Tiefe sowie die Penumbrabreite verschiedener Dosimeter wurden miteinander verglichen. Die Messungen erfolgten je Dosimeter bei 10, 6, 4, 3, 2, 1 und 0,6 cm Kantenlänge bei quadratischen Bestrahlungsfeldern.
Beim Dosisquerprofil der Semiflex Typ 31013 mit 0,3 cm³ Messvolumen ergeben die Messwerte nicht ausreichend genaue Ergebnisse. Unter denselben Messbedingun-gen mit der Dosimeter-Diode E ergibt die relative Dosis innerhalb des Strahlenfeldes ausreichend genaue Messwerte, die zur Auswertung bereitstehen. Die Penumbrabreite verringert sich mit geringerem Messvolumen sowie auch im kleineren Bestrahlungsfeld. Die relative Dosis in der Tiefe nimmt mit kleiner werdendem Bestrahlungsfeld und ebenso mit entsprechend kleinen Messvolumina ab. Die Überreaktion der PinPoint auf niederenergetische Photonen muss berücksichtigt werden, um ausreichend genaue Messergebnisse zu erhalten. Wird dieser Dosimeter radial bestrahlt, zeigen die Dosisquerprofile aufgrund des Kabeleffekts eine schlechtere Symmetrie der quadratischen Bestrahlungsfläche auf.
Die Wasserenergiedosis weist in kleinen Bestrahlungsfeldern deutliche Unterschiede bei den unterschiedlichen Dosimetern auf. Zwischen dem Dosimeter mit dem größten Messvolumen und dem mit dem kleinsten besteht ein Messwertunterschied von 0,5 Gy.
Ziel dieser Bachelorarbeit war es, die Motoren einer parallelen Kinematik in Form eines Tripods anzusteuern, um den Endeffektor präzise an bestimmte Positionen zu bewegen. Dadurch wurde getestet, ob sich die Steuerung eines chirurgischen Instrumentes über eine parallele Kinematik prinzipiell für den Einsatz in der klinischen Umgebung eignen würde. Der Tripod umfasst drei Linearachsen, deren Längen und Winkel durch die Motoren geändert werden können. Alle drei Linearachsen sind über Kugelgelenke an den Endeffektor gekoppelt. Für die Ansteuerung der Motoren musste sowohl eine Elektronik, als auch eine Software entwickelt werden, die die Kommunikation zwischen den Motoren und einem Computer ermöglichen. Für die Entwicklung der Software wurde die objektorientierte Programmiersprache C++ genutzt. Durch das implementierte C++-Programm können beliebige Positionen an die Motoren gesendet werden, zu denen der Endeffektor daraufhin bewegt wird. Zudem ermöglicht das Programm die individuelle Echtzeit-Steuerung des Endeffektors über eine 3D-Maus mit sechs Freiheitsgraden. Für die Umrechnung der räumlichen Daten der 3D-Maus in die einzelnen Zielpositionen für die Motoren wurde eine Klasse, speziell für diesen Tripod, implementiert. Aufgrund dieser Klasse und der Optimierung von Geschwindigkeit und Beschleunigung der Motoren lässt sich der Endeffektor präzise und flüssig steuern. Die sensitive Steuerung eines chirurgischen Instrumentes wird dadurch ermöglicht, für den Einsatz in einer klinischen Umgebung ist der Tripod aufgrund der Größe und Handhabung jedoch nicht geeignet. Dafür wäre eine Miniaturisierung dieser parallelen Kinematik erforderlich.
Diese Abschlussarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Sensor-Netzwerks für die Anwendung im Smart-Gardening-Bereich. Dabei geht es im Wesentlichen darum, durch Messung verschiedener Parameter den aktuellen Status der Pflanzen im Garten bewerten zu können. So soll dem Anwender des Systems die Gartenarbeit erleichtert werden.
Zunächst wurden verschiedene Smart-Gardening-Systeme bezüglich Messparametern, Kommunikation und Energieversorgung untersucht. Anhand dieser Ergebnisse wurden Anforderungen an ein eigenes System gestellt. Dieses eigene System verwendet eine an der Hochschule Offenburg entwickelte, energieautarke und drahtlose Sensor-Netzwerk-Plattform. Für das Sensor-Netzwerk wurde ein Konzept entwickelt, indem mehrere Topologien und Zugriffsverfahren untersucht wurden. Ausgewählt wurde schließlich die Verwendung einer Stern-Topologie und die Umsetzung eines Kommunikationsprotokolls auf Grundlage eines zeitbasierten Zugriffsverfahrens. Die erforderliche Basisstation wurde konzipiert und auf Basis eines Raspberry Pi 3 realisiert. Das Kommunikationsprotokoll wurde in die Software von Basisstation und Sensorgeräten integriert. Die Sensor-Plattform wurde um einen kapazitiven Sensor für die Messung der Bodenfeuchte erweitert. Dieser Sensor wurde mit Gartenerde getestet und vermessen. Auf Grundlage der Ergebnisse wurde ein Modell für die Berechnung des Wassergehalts der Erde erstellt. Zuletzt wurde das Sensor-Netzwerk getestet.
Das Sensor-Netzwerk kann einige Dutzend Sensorgeräte verknüpfen. Die Sensorgeräte werden im Garten platziert und sind durch Verwendung von Energy-Harvesting energieautark. Sie senden die gesammelten Messwerte mehrmals täglich an die Basisstation, welche die Messwerte empfängt und abspeichert. Eine Android-App kann via Bluetooth auf die Daten zugreifen und sie dem Anwender anzeigen. Die Funktionalität des Systems wurde im Test nachgewiesen. Das System wird in einer erweiterten Form bei der Landesgartenschau 2018 in Lahr zum Einsatz kommen.
Elektrische Antriebssysteme sind in der modernen Welt überall zu finden und sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. In vielen industriellen Anwendungen wandeln sie elektrische Energie in mechanische Energie um, womit das Antriebssystem als Motor fungiert. Im umgekehrten Fall, wenn demnach mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, arbeitet das Antriebssystem als Generator. Die dabei umgewandelte Energie soll bei einer Einspeisung in das Versorgungsnetz möglichst sinusförmig verlaufen, damit überwiegend Grundschwingungsleistung fließt. Zusätzlich ist ein geringer Blindanteil wünschenswert, weil diese Stromkomponente dafür sorgt, dass die Versorgungsleitungen unnötig belastet werden.
In dieser Bachelorthesis werden auf die für das Verständnis wichtigen theoretischen Grundlagen der Raumzeiger eingegangen. Bei der Regelung des Netz- oder Ausgangsstroms und der Zwischenkreisspannung werden auf diese Grundlagen zurückgegriffen, weil die Beschreibung von zeitveränderlichen, sinusförmig verteilten dreiphasigen Größen durch Transformationen in andere Bezugssysteme als besonders zweckmäßig erscheint. Damit weitere elektrische Geräte, die am selben Netzanschlusspunkt angeschlossen sind, möglichst wenig beeinflusst werden, sollte der ins Versorgungsnetz zurückgespeiste Strom geringe Oberschwingungen enthalten und somit einen weitestgehend sinusförmigen Verlauf annehmen.
Oberschwingungen sind ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung der Netzfrequenz von 50 Hz. Aus regelungstechnischer Sicht ist es daher zweckmäßig, ein nahezu exaktes Modell der Regelung des Netzstroms und der Zwischenkreisspannung zu erstellen. Eine hochdynamische Regelung ist dann gewährleistet.
In dieser Arbeit werden 3D-Scanner, deren verschiedene Funktionsarten und Einsatz-möglichkeiten vorgestellt. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf medizinischen Anwendungen.
Außerdem wird eine programmierte Ansteuerung in C++ eines 3D-Scanners vom Typ Artec Eva demonstriert. Hierbei werden die mit Qt erstellte GUI und Teile des Quellcodes vorgestellt und erklärt. Ziele der Programmierung waren, außer der Ansteuerung in C++ eine Darstellung mit Hilfe des Visualization Toolkits VTK und es zu ermöglichen, die aufgenommenen Daten auch abspeichern zu können.
Schließlich werden Grundlagen der Kalibrierung und der Koordinatentransformation dargelegt und am Beispiel der Kalibrierung des Artec EVA Scanners exemplarisch aufgezeigt.
Der gesamte Quellcode, welcher im Rahmen dieser Arbeit entstand, ist im Anhang der Arbeit zu finden.
Diese Bachelor-Thesis befasst sich mit der Entwicklung eines Torsomodells, das zur Simulation von Herzkatheteruntersuchungen mit Hilfe von projektorbasierter erweiterter Realität verwendet werden soll. Das zu erstellende Modell beinhaltet ein Herz sowie eine Leistenarterie, welche zum Herzen führt. Aufgrund des zur Verfügung stehenden Budgets konnte lediglich das Herzmodell als 3D-Druck realisiert werden, jedoch nicht das Torsomodell. Hierfür wurde eine Schaufensterpuppe verwendet, da diese zusätzlich zum Kostenpunkt leicht in der Bearbeitung war.
Der Zweck dieser Arbeit ist es zu untersuchen, ob es möglich ist, einen Regelungsalgorithmus in MATLAB zu implementieren mit dem, mit Hilfe des Roboters Baxter von Rethink Robotics eine automatische Ultraschalluntersuchung einer Schilddrüse durchzuführen. Hierzu ist zum einen eine Kraftregelung notwendig und zum anderen eine Regelung der Ausrichtung des Ultraschallkopfes zum Untergrund, da dieser immer senkrecht darauf stehen soll.
Um den implementierten Regelalgorithmus zu optimieren, sind Tests durchgeführt worden, mit denen ermittelt worden ist, wie die Regelparameter einzustellen sind, um gute Ergebnisse zu erzielen. Die einstellbaren Regelparameter sind der Kraftbereich, in dem keine Regelung stattfinden soll, und der Faktor, mit dem der Greifarm des Roboters nach oben und unten verschoben werden soll. Mit den optimalen Werten, die sich durch diese Untersuchung ergeben haben, ist es möglich, die Kraft recht präzise zu regeln, wobei etwa 3 % aller gemessen Kraftpunkte außerhalb der vorgegebenen Kraftgrenzen liegen.
Es ist in der gegebenen Zeit nicht möglich gewesen, beide Teile der Regelung miteinander zu verbinden. Um die Rotation des Greifarmes zu steuern, ist die Berechnung des nötigen Drehwinkels in Abhängigkeit der Y-Kraft vorgesehen gewesen. Dies hat sich jedoch als problematisch erwiesen, da die Kraft, welche gemessen wird, stark schwankt und daher keine ordnungsgemäße Regelung möglich ist. Aus diesem Grund ist zu empfehlen, die Rotationsregelung nicht nur mit Hilfe von Kraftmessungen, sondern auch mit von Kameras aufgenommenen Bilddaten zu steuern.
Diese Untersuchung hat gezeigt, dass die Kraftregelung in der Ebene und bei kleineren Steigungen bis 12° praktikabel ist. Jedoch ist eine vollautomatische Ultraschalluntersuchung mit diesem Regelalgorithmus nicht möglich, da die Ausrichtung des Ultraschallkopfes nicht möglich ist. Es ist allerdings davon auszugehen, dass der Algorithmus funktionieren kann, wenn Bilddaten mit einbezogen werden.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Recherche sämtlicher wesentlicher Informationen und die Entwicklung der Software-Infrastruktur, die zur Erstellung von medizinischen Augmented-Reality-Anwendungen, auf Basis der Datenbrille HoloLens der Firma Microsoft nötig sind. Es soll das Verständnis für digitale Realitäten und Hologramme und die technische Beschreibung der HoloLens vermittelt werden, da dieses Wissen von essentieller Bedeutung ist, wenn Programmieranfänger, aber auch Fortgeschrittene den Einstieg in dieses Thema finden sollen. In dieser Bachelorarbeit werden die Anforderungen an die notwendige Hardware und Software behandelt und auch die Grenzen und Einschränkungen der HoloLens aufgezeigt.
Die vorliegende Bachelor-Thesis befasst sich mit der Thematik, eine drahtlose Energieübertragung mit Hilfe induktiv resonanter Kopplung zu simulieren und aufzubauen. Durch die in den letzten Jahren immer größer werdende Elektromobilität steigt auch das Interesse an einem drahtlosen Transfer von elektrischem Strom. Doch auch in kleineren Leistungsbereichen ist ein drahtloses Aufladen, wie z.B. bei Laptops und Handys, ein angesagtes Thema. Mit Hilfe von zwei resonanten Schwingkreisen wird ein Austausch an Energie zwischen Sender- und Empfängerschwingkreis demonstriert. Die Grundlagen der magnetischen Induktion wie auch die Grundlagen von elektrischen Schwingkreisen sind hierfür essentiell und werden in dem ersten Kapitel aufgegriffen. Durch das Aufstellen eines mathematischen Modells, im zweiten Kapitel, wird das Prinzip der magnetischen Kopplung und das Phänomen der Frequenzspaltung von gekoppelten Systemen ausführlich behandelt und aufgestellt. Spider-Web Spulen, welche schon in niedrigen Frequenzbereichen hohe Güten aufweisen können, werden für den folgenden Aufbau verwendet. In den darauf folgenden Kapiteln wird das über das Magnetfeld gekoppelte System ausführlich untersucht. Das System erzielt eine Leistungsübertragung von 20W über 30 cm mit einer Effizienz von ungefähr 52%. Des Weiteren konnte der Punkt der kritischen Kopplung, durch eine Verminderung der ohmschen Last im Sendeschwingkreis, auf 50 cm gelegt werden.
Aufbau eines Laborversuchs zur Simulation einer Produktionsstraße im Bereich der Automatisierungstechnik. Diese Produktionsstraße sortiert Produkte nach zwei Kriterien, dem Material und der Form. Die Simulation der Produktionsstraße wird über eine Drehscheibe realisiert. Die Bearbeitung erfolgt durch verschiedene Module. Die modulare Bauweise begründet sich durch eine beliebige Erweiterungsmöglichkeit der Produktionsstraße. Der Schwerpunkt liegt in der Auseinandersetzung mit der Programmierung einer solchen. Das Ziel ist die Konfiguration und die Komplexität einer solchen Programmierung kennenzulernen.
Hierzu werden zwei Laboranleitungen mit je einem Ziel entwickelt:
a) Die Verknüpfung zwischen praktischem Aufbau und Software zu schaffen.
b) Eine mögliche Vorgehensweise der Programmierung bei der Entwicklung einer solchen modularen Produktionsstraße zu erlernen.
Die Entwicklung der Laboranleitungen wird mit Hilfe einer didaktischen Analyse durchgeführt. Didaktische Modelle für die Entwicklung von Laborversuchen für Studierende sind in solcher Form nicht verfügbar, deshalb wird für die Entwicklung dieser Laboranleitungen ein Vergleich verschiedener didaktischer Modelle vorgenommen. Durch diesen Vergleich ergibt sich, dass diese Versuchsanleitungen mit Hilfe der didaktischen Analyse nach Wolfgang Klafkis (vorläufigen) Perspektivenschema zur Unterrichtsplanung entwickelt werden.
This paper presents a practice and science orientated education approach for freshman students of interdisciplinary bachelor engineering degree programs. This approach is meant to enhance the motivation and success of freshman students during their whole study. The education approach is called Fit4PracSis (Fit for Practice and Sciences) It was started to develop, set up and establish an education approach, which is building a relationship to students' future profession and to scientific working during the introductory study phase. The freshman students will be trained early in important skills, which are necessary for achieving the final degree successfully and handling of future business and research activities.
In this paper we present a model of the discharge of a lithium–oxygen battery with aqueous electrolyte. Lithium–oxygen batteries (Li–O2) have recently received great attention due to their large theoretical specific energy. Advantages of the aqueous design include the stability of the electrolyte, the long experience with gas diffusion electrodes (GDEs), and the solubility of the reaction product lithium hydroxide. However, competitive specific energies can only be obtained if the product is allowed to precipitate. Here we present a dynamic one-dimensional model of a Li–O2 battery including a GDE and precipitation of lithium hydroxide. The model is parameterized using experimental data from the literature. We demonstrate that GDEs remove power limitations due to slow oxygen transport in solutions and that lithium hydroxide tends to precipitate on the anode side. We discuss the system architecture to engineer where nucleation and growth predominantly occurs and to optimize for discharge capacity.