PROJEKTARBEIT


Jeder Studienrende hat im Rahmen seines Studiums an einer Projektarbeit mit zu wirken. In der Prüfungsordnung (EIT) ist dazu folgendes zu finden:

"(3) Bei einem Projekt erhält eine Gruppe von Studierenden eine definierte fachliche Aufgabe. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt im Team unter Anleitung und ist wie ein technisches Projekt abzuwickeln, einschließlich Spezifikation, Konzeption, Schnittstellenabsprachen, Terminplanung, Literaturrecherchen, Präsentation der Ergebnisse (vorzugsweise in englischer Sprache). Es erfolgt eine Benotung der individuellen Leistungen der Teilnehmerinnen und Teilnehmer."

Hier finden Sie nun einige aktuelle Themen für Projektarbeiten, die in unserem Fachgebiet durchgeführt werden können. Sie können aber auch alle wissenschaftlichen MitarbeiterInnen des Fachgebietes zu weiteren Themenstellungen ansprechen.


Projekt 1:

Aufbau eines 1-wire-Sensors für analoge Signale (Analog/Digital-Wandler)

Der Anschluss von Sensoren und Aktoren über Bus-Systeme bringt vielfältige bekannte Vorteile. Namhafte etablierte Industrie-Bus-Systeme sind u. a. AS Interface, CAN, Profibus etc. Ein weiteres, aber einfacheres Bus-System, ist der 1-Wire-Bus, der in verschiedenen Bereichen der Technik angewendet wird. Im Rahmen dieses Projektes wird ein Sensorknoten zur Messung analoger Spannungen und Ströme entwickelt.
Unter Verwendung des „1-Wire Bus 16 bit A/D-Wandlers DS2450“ ist ein Board aufzubauen, mit dem direkt Spannungen und Ströme gemessen werden können. Für den Sensorknoten ist eine Funktionsbeschreibung, ein Blockdiagramm und ein Pflichtenheft zu erstellen. Basis für den Knoten sind die SmartSense-Knoten, die schon im Fachgebiet aufgebaut wurden.
Die Schaltung für diesen Knoten ist zu entwerfen, insbesondere ist Wert auf die Eingangsschaltung für den A/D-Wandler zu legen. Neben großen Eingansbereichen muss ein Schutz gegen Fehler realisiert werden.
Die Schaltung wird mit der „NI Circuit Design Suite“ simuliert. Parallel mit der Entwicklung der Schaltung wird die systematische Prüfung und Inbetriebnahme des Boards ausgearbeitet. Das Testprogramm muss mit in das Schaltungsdesign einfließen, um eine prüffreundliche Schaltung zu erhalten.
Nach Abschluss des Schaltungsdesigns kommen die Arbeiten zur Produktion des Boards. Es ist eine Bill of Material (BoM) nach Vorgaben zu erstellen. Damit wird dann eine Bauteile-Bibliothek für das Platinenlayout-Programm EAGLE erstellt. Die Schaltung wir in EAGLE erstellt und das Board gelayoutet. Die Herstellung der Platine und deren Bestückung kann in der Elektronikwerkstatt begleitet werden.
Nach der Fertigstellung ist das "Testprogramm" anzuwenden und die Funktionsweise des Sensorsknotens nachzuweisen.

Die Aufgabe ist für zwei Studenten/innen vorgesehen.

Dieses Thema kann in Form von Bachelor / Masterarbeiten fortgesetzt werden.

Betreuer: Andreas Trampe

Kontakt: Raum BA 229, Email: andreas.trampe@uni-due.de; Tel. 0203 379 3352

 

Projekt 2:

Aufbau eines low cost Probers

Bei der Entwicklung von nanoskaligen Bauelementen benötigt man besondere Anschlusstechniken, um charakterisierende Messungen an den Bauteilen durchführen zu können. Das Problem besteht darin die kleinen Kontakte auf den Substraten mit nadelförmigen Messspitzen zutreffen und die Signale möglichst frei von parasitären Effekten zu erfassen. In der Regel verwendet man dazu Kontakthalter, die über Mikrometerschrauben in zwei oder drei Richtungen zu verstellen sind. Die Justage der Kontakte erfolgt unter einem Videomikroskop mit entsprechend hoher Vergrößerung. Solche Messeinrichtungen sind teuer, groß und empfindlich. Dazu kommt das manuell angetriebene Kontakthalter in sogenannten Inertgasboxen von dem Bediener kaum zu justieren sind. Die Handhabung mit den Handschuhen ist kaum möglich.
Um die genannten Nachteile zu überwinden soll ein Prober entwickelt werden, der ähnlich konzipiert ist wie die Needle Prober für den Test von hoch integrierten Leiterplatten. Zusätzlich ist ein Heiz- und Kühlsystem zu integrieren mit dem das Substrat auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden kann. Die visuelle Kontrolle erfolgt weiterhin mit CCD Kameras, jedoch soll versucht werden mit einer Kamera die Probe aus zwei Blickwinkeln zu beobachten. Dazu sollen bildgebende LWL verwendet werden.
Die Konstruktion der mechanischen Teile erfolgt mit einem leicht zu erlernenden CAD Programm. Das Heiz- und Kühlsystem inklusive der Regelung wir erst separat und getrennt aufgebaut und später integriert.

Die Aufgabe ist für zwei Studenten/innen vorgesehen.

Dieses Thema kann in Form von Bachelor / Masterarbeiten fortgesetzt werden. Weiter Aufgaben im Bereich Videoinspektion und Nano - Positionierung sind vorhanden

Betreuer: Andreas Trampe

Kontakt: Raum BA 229, Email: andreas.trampe@uni-due.de; Tel. 0203 379 3352

 

Projekt 3:

Test und Optimierung eines SPI Bus Masters

Der Anschluss von Sensoren und Aktoren über Bus-Systeme bringt vielfältige bekannte Vorteile. Namhafte etablierte Industrie-Bus-Systeme sind u. a. AS Interface, CAN, Profibus etc. Ein weiteres, aber einfacheres Bus-System auf Board Level, ist der SPI-Bus, der zur Verbindung von Mikrokontrollern, Speichern, Displays und Sensoren dient. Der Aufbau des SPI Busses ist hardwaremäßig sehr einfach und in verschiedenen Schaltungen im Fachgebiet schon realisiert. Für den Datenaustausch wurde eine Software geschrieben, die die Funktionen des Bus Masters realisiert. Im Rahmen dieses Projektes wird diese in C programmierte Software analysiert, getestet und weiter optimiert. In einem ersten Arbeitsschritt werden die Grundlagen zum SPI Bus erarbeitet. Anschließend wird die Entwicklungsumgebung CodeComposer 3.0 installiert und der Umgang damit und die Programmierung in C geübt. Eine Teilaufgabe wird es sein zu untersuchen wie man mit dem CC eine Versionskontrolle wie mit CVS realisieren kann oder ob man CVS (http://www.nongnu.org/cvs/) einfach mit dem CC verwenden kann. Bei der Analyse der SPI Bus Master Software wird man Defizite in der Dokumentation der Software feststellen. Die Dokumentation ist zu vervollständigen und gleichzeitig eine Anleitung und eine Vorlage zur verbesserten Dokumentation zu erstellen. Es können dazu auch verschiedene Softwaretools untersucht werden, die das Softwaredesign und die Dokumentation unterstützen Es soll eine Methode zum Leistungsvergleich (Benchmarking) erarbeitet und an der vorhandenen Software und einem Mikrokontrollerboard angewendet werden. Wenn die Zahlen für das Benchmarking vorliegen, wird eine der Funktionen des SPI Bus Masters herausgegriffen und versucht diese zu optimieren.

Die Aufgabe ist für zwei bis drei Studenten/innen vorgesehen.

Dieses Thema kann in Form von Bachelor / Masterarbeiten fortgesetzt werden.

Zahlreiche Aufgaben zum Softwaredesign in C/C++ für Mikrokontrollersysteme liegen vor.

Betreuer: Andreas Trampe

Kontakt: Raum BA 229, Email: andreas.trampe@uni-due.de; Tel. 0203 379 3352

 

Projekt 4:

Aufbau eines Messplatzes für thermographische Untersuchungen

In verschiedenen Bereichen der Technik ist die Analyse von thermischen Prozessen von großer Bedeutung. Bei der Entwicklung von elektronischen Schaltungen muss die Erwärmung der Bauteile kontrolliert werden, um zum Beispiel die Lebensdauer zu garantieren, um mechanische Spannungen in der Leiterplatte zu reduzieren oder um nur falsche Dimensionierungen zu erkennen. Bei der Fehleranalyse werden ebenfalls die Erwärmungen gemessen, um die defekten Bauteile zu identifizieren. Eine weitere Aufgabenstellung ist die Messung der Oberflächentemperatur von Gassensoren. Hier werden die Sensoren gezielt geheizt und deren Kennlinie als Funktion der Oberflächentemperatur gemessen. Bei den genannten Beispielen kann die Temperatur durch Kontaktthermometer nur eingeschränkt gemessen werden bzw. die Messung ist wenig praktikabel. Für solche Anwendungen verwendet man die Infrarot (IR) Thermographie. Im Rahmen dieser Aufgabe ist ein Messplatz zur IR Thermografie aufzubauen. Einleitend sind die Grundlagen der IR Thermographie zu erarbeiten und darzustellen. Anschließend ist eine Kamera und die dazugehörige Software in Betrieb zunehmen. Nach diesen Vorbereitungen ist die Aufgabenstellung zu präzisieren und ein Konzept für den Messplatz zu entwickeln. Parallel dazu sind Testobjekte aufzubauen, mit denen gezielt Quereinflüsse auf das System festgestellt werden können und mit denen man die Messtoleranzen bestimmen kann. Mit den Ergebnissen ist eine standarisierte Messvorschrift zu entwickeln, mit der zukünftige Leiterplatten im Fachgebiet geprüft werden können. In dem letzten Schritt ist der Aufbau des Messplatzes zu beschreiben und zu spezifizieren.

Die Aufgabe ist für zwei Studenten/innen vorgesehen.

Dieses Thema kann in Form von Bachelor / Masterarbeiten fortgesetzt werden.

Betreuer: Andreas Trampe

Kontakt: Raum BA 229, Email: andreas.trampe@uni-due.de; Tel. 0203 379 3352

Projekt 5:

Aufbau eines Messplatzes für Videoinspektionen und Bildverarbeitung

In verschiedenen Bereichen der Technik ist die Analyse von rein optischen Aufnahmen von großer Bedeutung. Die Videoinspektion bzw. die Bildverarbeitung wird im Fachgebiet zur Vermessung von strukturierten Oberflächen, zur Kontrolle und Überprüfung von elektronischen Schaltungen / Leiterplatten und als Arbeitshilfe zur Positionierung von Objekten im Mikrometerbereich benötigt. Im Rahmen dieser Aufgabe ist ein Messplatz zur Videoinspektion / Bildverarbeitung aufzubauen. Einleitend sind die Grundlagen der Videotechnik zu erarbeiten und darzustellen. Anschließend ist eine Kamera und die dazugehörige Software in Betrieb zunehmen. Als Software wird NI LabView verwendet. Nach diesen Vorbereitungen ist die Aufgabenstellung zu präzisieren und ein Konzept für den Messplatz zu entwickeln, der mit der Thermographie zusammen laufen muss. Parallel dazu sind Testobjekte aufzubauen, mit denen gezielt Quereinflüsse auf das System festgestellt werden können und mit denen man die Messtoleranzen bestimmen kann. Für die Beleuchtung sollen eigne Leuchten mit HP LEDs aufgebaut werden. Mit den Ergebnissen ist eine standarisierte Messvorschrift zu entwickeln, mit der zukünftige Leiterplatten im Fachgebiet geprüft werden können. Mit LabView sollen die Vorgänge weitgehend automatisiert werden, so dass auch ein unbedarfter Anwender schnell und intuitiv die notwendigen Aufnahmen aufzeichnen und auswerten kann. Das gleiche gilt für die Arbeitshilfe beim Positionieren.

Die Aufgabe ist für zwei Studenten/innen vorgesehen.

Dieses Thema kann in Form von Bachelor / Masterarbeiten fortgesetzt werden.
z.B. Aufbau von "Endoskopen" für die Mikropositionierung

Betreuer: Andreas Trampe

Kontakt: Raum BA 229, Email: andreas.trampe@uni-due.de; Tel. 0203 379 3352