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This paper presents the competence-, business- and research-orientated education approach Fit4PracSis (= Fit for Practice and Sciences). Fit4PracSis is designed for freshman students in interdisciplinary engineering degree programs. It is an education concept, which is establishing a relationship to the future profession and scientific work during the introductory study phase. The freshman students will be early trained in important skills, which are necessary for the successful achievement of the final degree and the future business and research activities.
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.
Smart Home-/Smart-Building-Anwendungen sind ein stetig wachsender Markt. Smart Gardening ist ein Beispiel dafür, Nutzern mehr Komfort und eine bessere Lebensqualität zu Hause oder in Bürogebäuden zu ermöglichen. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Entwicklung eines Indoor-Smart-Gardening-Systems mit dem Fokus auf energieautarkes Arbeiten vorgestellt. Herzstück des Systems ist ein 3D-gedruckter Blumentopf für einzelne Pflanzen mit integrierter Elektronik zum Monitoring der wichtigsten Pflanzenparameter und einem integrierten Wasserreservoir mit Tauchpumpe für das automatisierte Bewässern der Pflanze. Energy Harvesting per Solarzellen ermöglicht ein energieautarkes Arbeiten des Blumentopfes. Eine selbstentwickelte Low-Power-Funkschnittstelle im Blumentopf und ein externes Gateway ermöglichen die drahtlose Vernetzung mehrerer Pflanzen. Das Gateway dient zur Auswertung der Pflanzenparameter, der Ansteuerung der im Netzwerk vorhandenen Blumentöpfe und als Benutzerinterface.
Kleinstlebewesen vorgestellt, das Vitalparameter erfasst und diese in einem FRAM-Speicher bis zum Auslesen abspeichert. Durch eine drahtlose RFID-/NFC-Ausleseschnittstelle kann die erfasste Körpertemperatur und der Puls der letzten Wochen ausgelesen werden. Alle Einstellungen des Messsystems können durch einen geeigneten RFID-Reader für Laptops oder durch Smartphones über die NFC-Schnittstelle geändert werden. Das vollständige Aufladen des nur 3 g leichten und 15 mm x 25 mm großen Messsystems erfolgt durch eine selbstgedruckte RFID-Reader-Antenne in Verbindung mit einem RFID-Reader und benötigt hierzu weniger als 21 Stunden. Bei vollständig aufgeladenem Energiespeicher ist ein Betrieb von 47 Tagen möglich. Dies wird durch ein speziell für das Messsystem konzipiertes Lade- und Powermanagement erreicht. Neben der Auswahl von energiesparenden Komponenten für die Hardware und deren bestmöglichen Nutzung, wurde die Software so optimiert, dass das Programm schnell und stromsparend abgearbeitet wird. Die Erweiterbarkeit und Anpassung wird durch das modulare Konzept auch in anderen Bereichen gewährleistet.
This paper is discussing the development of a wireless Indoor Smart Gardening System with the focus on energy autonomous working. The Smart Gardening System, which is presented in this paper consists of a network of energy autonomous wireless sensor nodes which are used for monitoring important plant parameters like air temperature, soil moisture, pressure or humidity and in future to control an actuator for the plant irrigation and to measure further parameter as light and fertilizer level. Solar energy harvesting is used for powering the wireless nodes without the usage of a battery. Comparable Smart Gardening Systems are usually battery-powered. Furthermore, the overall Smart Gardening System consists of a battery powered gateway based on a Raspberry Pi 3 system, which controls the wireless nodes and collects their sensor data. The gateway is able to send the information to an internet server application and via Wi-Fi to mobile devices. Particularly the architecture of the energy autonomous wireless nodes will be considered because fully energy autonomous wireless networks could not be implemented without special concepts for the energy supply and architecture of the wireless nodes.
A benchmark analysis of Long Range (LoRaTM) Communication at 2.45 Ghz for safety applications
(2014)
The demand of wireless solutions in industrial applications increases since the early nineties. This trend is not only ongoing, it is further pushed by developments in the area of software stacks like the latest Bluetooth Low Energy Stack. It is also pushed by new chip-designs and powerful and highly integrated electronic hardware. The acceptance of wireless technologies as a possible solution for industrial applications, has overcome the entry barrier [1]. The first step to see wireless as standard for many industrial applications is almost accomplished. Nevertheless there is nearly none acceptance of wireless technology for Safety applications. One highly challenging and demanding requirement is still unsolved: The aspect safety and robustness. Those topics have been addressed in many cases but always in a similar manner. WirelessHART as an example addresses this topic with redundant so called multiple propagation paths and frequency hopping to handle with interferences and loss of network participants. So far the pure peer to peer link is rarely investigated and there are less safety solutions available. One product called LoRa™ can be seen as one possible solution to address this lack of safety within wireless links. This paper focuses on the safety performance evaluation of a modem-chip-design. The use of diverse and redundant wireless technologies like LoRa can lead to an increase acceptance of wireless in safety applications. Many measurements in real industrial application have been carried out to be able to benchmark the new chip in terms of the safety aspects. The content of this research results can help to raise the level of confidence in wireless. In this paper, the term “safety” is used for data transmission reliability.
Implementierung von Softcore-Prozessoren und/oder weiteren IPs (Intellectual Property) in FPGAs
(2018)
Die zunehmende Integration von kompletten Systemen auf einem Chip (System-on-Chip, SoC) erfordert auch immer die Integration einer Recheneinheit bzw. eines Prozessorkerns. Möchte man insbesondere Low-Power-SoC-Systeme entwickeln, z.B. drahtlose Sensor-SoC-Systeme für Anwendungen im Rahmen von Industrie 4.0, ist die Implementierung eines solchen Prozessorkerns mit hohen Herausforderungen verbunden. Prinzipiell können hierfür verschiedene Ansätze verfolgt werden, nämlich die Implementierung einer Hardcore Prozessor-IP (IP = Intellectual Property) oder einer Softcore-Prozessor-IP. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst auf den derzeitigen Stand der Technik verfügbarer Hardcore- oder Softcore-Prozessoren unter den Randbedingungen der Low-Power-Anforderungen und der weiten Verbreitung des Cores in industriellen Anwendungen eingegangen. Schließlich werden die Ergebnisse der Implementierung und Evaluierung eines derzeit frei verfügbaren 16-bit MSP430-kompatiblen Softcore Prozessors auf einem Altera-Cyclon-FPGA vorgestellt. Aus den Ergebnissen wird ein entsprechendes Fazit für die Implementierung von Low-Power-SoC-Systeme gegeben.