Die ELAN-Ringvorlesung im Wintersemester 2016/17

Die Ringvorlesung des Studiengangs Elektrotechnik in Anwendungen zeigt das breite Feld der Elektrotechnik auf. Alle Vorlesungen sind hochschulöffentlich, können also von HFU-Mitgliedern, insbesondere Studierenden anderer Studiengänge, besucht werden. Interessierte Schülerinnen und Schüler können nach Absprache ebenso daran teilnehmen.

Termin: jeden zweiten Montags von 17:30 bis 19:00 Uhr am Campus Furtwangen im Raum C 0.04, Beginn: 10.10.2016


Einführung WS 16/17

Montag, 10.10.2016, 17:15-17:30 Uhr am Campus Furtwangen
Raum C 0.04
Referent: Dr. Safi Baborie, HFU

 

 


Energieversorgung für aktive Mikroimplantate

Montag, 10.10.2016, 17:30-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Prof. Dr. Volker Bucher, HFU

Kurzbeschreibung

Wie kann man im Körper Energie anzapfen oder von außen Energie liefern?

Heute gibt es Implantate, die künstliches Sehen oder Hören ermöglichen.  Der Trend geht neuerdings auch in Richtung „electroceuticals“. Google und Glaxo Smith Kline investieren nun über 1 Milliarde Euro in diese elektrisch aktiven Implantate, die Medikamente ersetzen sollen.

Welche Konzepte (z.B. Energy Harvesting) gibt es, um hier die Körper-Energiequellen anzuzapfen?

Wie schafft man es, die Bauteile vor Korrosion zu schützen?

Dieser Teil der Ringvorlesung gibt einen Überblick über die neuartigen aktiven, intelligenten Implantate und stellt Lösungskonzepte für die oben beschriebenen Herausforderungen vor.


 

DIE PSPICE SIMULATION ALS EIN EFFIZIENTES ANALYSEINSTRUMENT IN DER ELEKTROTECHNIK-Teil 1

Montag, 24.10.2016, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen

Referent: Dipl.-Ing. Konstantin Dornhof, ebmpapst St. Georgen GmbH

Kurzbeschreibung

In der Entwicklung von elektronischen Systemen und einzelnen elektronischen Komponenten ist die Bedeutung von der Computerschaltungssimulation schwer zu überschätzen.
Sowie in der Entwurfsphase als auch in der Qualifikation, bietet die Schaltungssimulation eine breite Auswahl von Möglichkeiten, ein elektronisches Objekt virtuell zu testen und zu verifizieren.
Das reduziert die Entwicklungszeit, erspart Kosten und minimiert Risiken.
Im Vortrag werden folgende Aspekte dargestellt:

Teil-I

  • Computerschaltungssimulation
  • Elektronische Basiskomponenten in «LTSpice»
  • Ein abgeschlossenes System als Simulationsobjekt

Global Navigation Satellite Systeme – Was verbirgt sich dahinter?

Montag, 07.11.2016, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referentin: Christin Streif, Produktentwicklung (HW), Continental Automotive GmbH, Villingen

Kurzbeschreibung

Global Navigation Satellite System kurz GNSS, ist ein globales Navigationssatellitensystem zur Positionsbestimmung. Der Empfang der Signale von den Satelliten führt zu einer Navigation in der Luft und auf der Erde. Weltweit sind verschiedene Ortungs- und Navigationssysteme in Betrieb. Dazu gehören GPS (USA), GLONASS (Russland), Galileo (Europa) und Beidou (China).

Die Verwendung eines globalen Satellitennavigationssystems ist heutzutage alltäglich geworden. Die Smartphone-Nutzer setzen die GNSS-Funktion wohl am meisten im täglichen Gebrauch ein, dadurch ist die Anwendung im Allgemeinen bekannt. Die Nutzung von GNSS erfolgt nicht nur im zivilen Bereich, sondern auch im militärischen Bereich.

Blickt man genauer in das System hinein, stellt sich jedoch die Frage, wie funktioniert die satellitengestützten Positionsbestimmung?

Aus der Laufzeit vier verschiedener Satellitensignale werden die Position und der Zeitpunkt bestimmt. Auf diese Thematik wird in der Ringvorlesung Bezug genommen.

Am Beispiel eines Mautprodukts wird die GNSS-Funktionalität in der Praxis dargestellt. Dabei wird nicht nur die GNSS Funktion unter die Lupe genommen, sondern auch allgemein das Schema bzw. Funktionsweise der Mauterhebung.


„Geht nicht, gibt’s nicht“ – Funktionssicherheit und Falschalarmgenerierung von Brandmelde- und Einbruchmeldeanlagen

Montag, 14.11.2016, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referent: Prof. Dipl.-Ing. Ernst-Peter Döbbeling

Kurzbeschreibung

Brandmelde- und Einbruchmeldeanlagen zählen zu den Gefahrenmeldeanlagen (GMA). Unter diesem Begriff versteht man nach einschlägiger Norm eine Fernmeldeanlage zum zuverlässigen Melden von Gefahren für Personen, Sachen oder die Umwelt. Eine derartige Anlage soll aus automatisch erfassten oder von Personen veranlassten Informationen Gefahrenmeldungen generieren, diese übertragen und ausgeben.

Geht man nach der Norm, so werden an Gefahrenmeldeanlagen sehr hohe Ansprüche an die Funktionssicherheit gestellt. Aus Sicht des Nutzers ist dieser Anspruch berechtigt. Gefahrenmeldeanlagen sollen Menschen vor Schaden schützen und Sachwerte bewahren. Die Brandmeldeanlage soll frühzeitig und selektiv Brände detektieren, Personen im Gefahrenbereich warnen und sicher Brandschutzkräfte (in der Regel die Feuerwehr) unverzüglich alarmieren. Bei der Einbruchmeldeanlage verlässt sich der Nutzer darauf, dass ein Eindringversuch an die Polizei oder einen Wachdienst gemeldet wird und auch darauf, dass die Meldeanlage eine Manipulation durch den Angreifer erkennt und meldet.

Die Anforderung an die Gefahrenmeldeanlage könnte kurz gesagt lauten: Geht nicht, gibt’s nicht!“.

Eine berechtigte Frage ist, wie es um die tatsächliche Funktionsfähigkeit einer GMA bestellt ist? Wie definiert sich überhaupt „Funktionsfähigkeit“? Während Hersteller und Errichter von Anlagen gerne die „Technische Funktionssicherheit“ oder die „Funktionale Sicherheit“ hervorheben, spricht die Norm von der Erfüllung der geforderten Funktion einer Einheit, die für die Erbringung einer gegebenen Leistung als notwendig erachtet wird. Die demnach erwartete Leistung muss bei einer GMA die Erfüllung eines Brandschutzkonzeptes oder eines Sicherungskonzeptes sein.

Obwohl in Deutschland die Mehrheit der GMA fachlich korrekt geplant und installiert wird, zeigen viele Beispiele, dass es oft zu Falschalarmen kommt und dass häufig die erwartete Leistung nicht erreicht wird. Die Gründe liegen unter anderem an der zunehmenden Komplexität der Anlagen, den Anforderungen an die Kompetenz der planenden und errichtenden Betriebe und am Faktor Mensch. Untersuchungen der Falschalarme und der Fälle von Systemversagen zeigen, dass nicht allein die „Technische Funktionssicherheit“ zu betrachten ist, sondern auch und insbesondere die „Menschliche Funktionsfähigkeit“.


Neue Technologien in der Sicherheitstechnik – Chance und Herausforderung

Montag, 21.11.2016,  17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen

Referent: Manuel Möhrle, SICK AG, Waldkirch

Kurzbeschreibung

In der Automatisierungstechnik bekommt das Thema Sicherheitstechnik bzw. die Funktionale Sicherheit eine immer größere Bedeutung. Zur Einführung möchte ich kurz aufzeigen, welche 6 Schritte zu einer sicheren Maschine führen.

Um anschließend die Frage zu stellen, wie neue Technologien hier Einzug halten können.

Am Beispiel einer Gefahrenstellenabsicherung an einem kollaborierenden Roboter wird dargestellt, wie aus der Theorie Praxis wird. Welche Vorgehensweisen und Methoden angewendet wurden und welche Chancen es bietet auf Neues ein zu gehen.


Radarmesstechnik – von der Theorie zur Praxis

Montag, 28.11.2016, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referent: Dr. Stefan Gorenflo, Endress + Hauser in Maulburg

Kurzbeschreibung

Endress und Hauser ist einer der führenden Hersteller von Füllstandmessgeräten für die Prozessautomatisierung. Dabei spielt die Radarmesstechnik eine zunehmend wichtige Rolle.

In diesem Vortrag werden Sie einen Einblick in verschiedene Radarmessprinzipien in der Praxis bekommen. Durch reale Anwendungsbeispiele werden die unterschiedlichen Verfahren und Messfrequenzen vorgestellt. Die Anforderungen an die Geräte sind sehr vielfältig und stellen entsprechende Bedingungen an die verwendete Technologie (hohe Genauigkeit, Low-Power etc.). Sie werden einen Überblick über die physikalischen und mathematischen Grundlagen der Radarfüllstandmessung bekommen. Anhand einiger ausgewählter Themen wird ausführlich auf die zugrundeliegenden Theorien, wie Sie sie aus den Vorlesungen kennen oder noch kennenlernen werden, eingegangen (z.B. Fourier Theorie, Sampling, numerische Verfahren etc.).


Batterielose Energieversorgung für mobile miniaturisierte Systeme

Montag, 05.12.2016, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referent: Prof. Dr. Ulrich Mescheder, HFU

Kurzbeschreibung

Mobile Geräte und Anwendungen bestimmen immer stärker unser Leben und bieten für viele Menschen mittlerweile unverzichtbare Funktionalitäten. Der Nutzungskomfort leidet derzeit allerdings noch aufgrund der Notwendigkeit, diese mobilen Geräte regelmässig auf zu laden: so halten Smart Phones bei intensivem Gebrauch häufig noch nicht einmal einen Arbeitstag ohne Aufladen durch. Auch die Energieversorgung von drahtlosen Sensornetzwerken oder von schwer zugänglichen Sensoren (in Brücken oder Maschinen) ist eine heute noch unzureichend gelöste Aufgabe. Neben der Reduzierung der Leistungsaufnahme werden daher derzeit intensiv Konzepte erforscht, die die Energie für solche Systeme aus der Umgebung „ernten“, man spricht daher von „Energy harvesting“. Auch im Institut für Mikrosystemtechnik (iMST) der HFU wird seit vielen Jahren an vibrationsbasierten Energy Harvester geforscht und es konnten bereits funktionsfähige Systeme entwickelt werden [1, 2, 3, 4]..

In dem Vortrag wird ein Überblick über Energy Harvesting Konzepte gegeben. Energiequellen für Energy Harvester sind thermische Energie (Temperaturdifferenz), Licht bzw. Strahlungsenergie und kinetische Energie (z.B. aus Vibrationsbewegung). Die Energy Harvester leiden derzeit unter noch relativ kleinen Ausgangsleistungen – typisch zwischen µW= 10-6 W und mW= 10-3 W.

Im Rahmen eines von der Volkswagenstiftung geförderten Forschungsprojekt „Nano-Explosive“ wird daher derzeit an einem noch sehr visionären Ansatz zur Energieversorgung gearbeitet: Mittels Mikro- und Nanotechnologie kann dabei eine extrem große Energie chemisch in Teilflächen eines Si-Chips, der mikroelektronische oder mikrosystemtechnische Komponenten enthält, gespeichert werden [5]. Inhalt des Forschungsprojekts sind grundlegende Untersuchungen, ob und wie es möglich ist, diese große Energie gezielt frei zu setzen, um z.B. einen Energy Harvester zu betreiben und damit das System über lange Zeit batterielos zu versorgen. Erste Ergebnisse dazu werden ebenfalls im Vortrag vorgestellt.



Literaturverzeichnis

[1] Prof. Dr. Ulrich Mescheder, Dipl.-Phys. Bernhard Müller, M.Sc. Antwi Nimo, M.Sc. Awad Abouelkhei, Energy Harvesting: Silizium-Chip zum Ernten von Energie aus Vibration, Forschungsbericht der Hochschule Furtwangen 2012/2013, S. 98-101

[2] Surjitsinh Chauhan, Bernhard Müller, Ulrich Mescheder: Simulation, Fabrication and Characterization of Robust Vibrational Energy Harvester. Procedia Engineering 12/2015; 120:349-354. ISSN 1877-7058, DOI:10.1016/j.proeng.2015.08.633

[3] U. Mescheder, Q. Gu und B. Müller:Preiswerter und robuster Harvester für Vibrationsenergie. In: GMM ; VDI/VDE-IT (Hrsg.): MikroSystemTechnik Kongress 2013, 880 Seiten, CD-ROM, ISBN 978-3-8007-3555-6, S. 107-110.

[4] Ulrich Mescheder, Antwi Nimo, Bernhard Müller, and Awad Saad Abou Elkeir Micro harvester using isotropic charging of electrets deposited on vertical sidewalls for conversion of 3D vibrational energy, Microsystem Technologies: Volume 18, Issue 7 (2012), Page 931-943

[5] M. Du Plessis, “A Decade of Porous Silicon as Nano-Explosive Material,” Propellants, Explosives, Pyrotechnics, vol. 39, no. 3, pp. 348–364


«PSpice» als Mittel im verschärften Wettbewerb - Angewandte Modelle für Motor und Kontroller

Montag, 19.12.2016, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referent: Dipl.-Ing. Konstantin Dornhof, ebmpapst St. Georgen GmbH

Kurzbeschreibung

Basierend auf den Vortrag vom 24.1016 dieser Reihe folgt heut der zweite Teil.

Teil-II

Im Teil I wurden die allgemeinen Möglichkeiten der Simulationssoftware «PSpice» vorgestellt.

Im Teil II wird nun ein Einblick in den realen Entwicklungsprozeß vermittelt.

An Hand von zwei Beispielen wird das Vorgehen in der Entwicklung von Motorsteuerungseinheiten verfolgt. Hierbei werden in der Praxis gängige Vereinfachungen, sowie mögliche  Kompromisse in der Realisation von Simulationsmodellen vorgestellt.

Dadurch kann der Alltag Entwicklungsingenieurs in diesem Aufgabengebiet beschrieben werden. 

 

 


Anwendung elektrotechnischer Effekte am Beispiel der Röntgenröhre

Montag, 09.01.2017, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referent: Prof. Dr. Gerhard Kirchner, HFU

Kurzbeschreibung

In der Vorlesung wird behandelt:

  • Überblick und Funktionsprinzip einer Röntgenröhre
  • Erzeugung von Röntgenstrahlung
  • Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Gewebe
  • Nachweis von Röntgenstrahlung
  • Technische Realisierung und praktische Probleme

Angewandte Mathematik im Ingenieursalltag

Montag, 16.01.2017, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Stefan Müller, Fa. Dold in Furtwangen

Kurzbeschreibug


Montag, 23.01.2017, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referent:


Elektrik und Elektronik im Automobil

Montag, 30.01.2017, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Prof. Dr.-Ing. Martin Heine

Kurzbeschreibung

In heutigen Fahrzeugen ist die Elektrik und Elektronik nicht mehr wegzudenken. In modernen Fahrzeugen beträgt der Wertschöpfungsanteil der Elektronik am Gesamtfahrzeug schon teilweise über 50 %. Neben dem klassischen Startvorgang des Verbrennungsmotors lassen sich durch die Elektronik nicht nur hochpräzise Zündvorgänge, mit dem Ziel niedrigen Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitig reduziertem Schadstoffaustoss, realisieren sondern weitaus mehr Funktionalitäten umsetzen, die eine Verbesserung insbesondere in den Bereichen Komfort, Sicherheit und Antriebsstrang bewirken und letztendlich auch das autonome Fahren ermöglichen wird.

In dieser Veranstaltung wird ausgehend von der elektrischen Energieversorgung über die Batterie und den Generator sowie den Leitungen und Sicherungen, eingegangen, auf den Aufbau von komplexen Steuergeräten und deren Kommunikation zwischen diesen im Verbund mittels verschiedener Bus-Systeme wie CAN, FlexRay, LIN und MOST. Die Schwierigkeiten schneller Datenübertragungen im Fahrzeug, die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und die hohen Umweltanforderungen an die Elektronik wie extreme Temperaturen, Feuchtigkeit, Vibrationen und Lebensdauer werden ebenfalls angesprochen.


Automotive Software Engineering

Montag, 06.02.2017, 17:15-18:45 Uhr
Raum C 0.04, Campus Furtwangen
Referent: Dr. Frank Böhr, GETRAG International GmbH, Untergruppenbach

Kurzbeschreibung

Die funktionale Komplexität in modernen Fahrzeugen nimmt ständig zu und bedingt grundlegend neue Entwicklungsmethoden in der Automobilindustrie.  Dadurch ist die Bedeutung von Software schon heute rapide gewachsen.  Sie ist zu einem zentralen Werkzeug in der Arbeitswelt der Ingenieure geworden.

Ein Treiber hierfür ist die gestiegene Bedeutung von Fahrerassistenzsystemen.  Aufgrund ständig neuer Innovationen bis hin zum autonomen Fahren wird es hier weiterhin ständig neue Einsatzgebiete für Software Engineering geben.  Dasselbe gilt auch für Motor- und Getriebesteuergeräte, deren Zusammenspiel untereinander und mit der Fahrzeuginfrastruktur immer komplexer wird und die eine zentrale Rolle bei der Senkung von Emissionen spielen. Auf der anderen Seite ergeben sich durch das Software Engineering neue Möglichkeiten, die Entwicklungs- und Produktkosten zu verringern.

Im Vergleich zu „klassischen“, nicht mobilen Software-Anwendungen sind bei der „Domäne“ Automobil erhebliche zusätzliche Herausforderungen zu bewältigen. Der Entwickler ist mit Themen wie funktionaler Sicherheit, Echtzeitfähigkeit, Ressourcenknappheit, divergierender Entwicklungszyklen von Elektronik und Fahrzeug, strengen Sicherheitsnormen usw. konfrontiert. Diese Einflüsse prägen die Arbeit des Softwareentwicklers in hohem Maße.

Die Vorlesung gibt einen Überblick über Hintergründe, Herausforderungen und Arbeitsweisen im „Automotive Software Engineering“. Sie bietet darüber hinaus einen praxisnahen Einblick in die chancenreiche Arbeit des Ingenieurs und seine Perspektiven in der Automobilindustrie der Zukunft.

 


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Archiv der ELAN-Ringvorlesung im Sommersemester 2016

Die Ringvorlesung des neuen Studiengangs Elektrotechnik in Anwendungen zeigt das breite Feld der Elektrotechnik auf. Alle Vorlesungen sind hochschulöffentlich, können also von HFU-Mitgliedern, insbesondere Studierenden anderer Studiengänge, besucht werden. Interessierte Schülerinnen und Schüler können nach Absprache ebenso daran teilnehmen.

Termin: montags von 17:30 bis 19:00 Uhr am Campus Furtwangen im Raum C 0.04, Beginn: 12.10.2015


Einführung SS 16

Montag, 21.03.2016, 17:30-17:45 Uhr am Campus Furtwangen
Raum C 0.04
Referent: Dr. Safi Baborie, HFU

DIE RINGVORLESUNG FÄLLT WEGEN KRANKHEIT DES REFERENTEN AUS!

Erläuterungen zu den Rahmenbedingungen der Vorlesungsreihe und Art der Leistungsbeurteilung. Auflistung weiterer geplanter Themen.


Neue Technologien in der Sicherheitstechnik – Chance und Herausforderung

Montag, 21.03.2016, 17:45-19:00 Uhr
Raum C 0.04

DIE RINGVORLESUNG FÄLLT WEGEN KRANKHEIT DES REFERENTEN AUS!

 

Referent: Manuel Möhrle, SICK AG, Waldkirch

Kurzbeschreibung

 

In der Automatisierungstechnik bekommt das Thema Sicherheitstechnik bzw. die Funktionale Sicherheit eine immer größere Bedeutung. Zur Einführung möchte ich kurz aufzeigen, welche 6 Schritte zu einer sicheren Maschine führen.

Um anschließend die Frage zu stellen, wie neue Technologien hier Einzug halten können.


Am Beispiel einer Gefahrenstellenabsicherung an einem kollaborierenden Roboter wird dargestellt, wie aus der Theorie Praxis wird. Welche Vorgehensweisen und Methoden angewendet wurden und welche Chancen es bietet auf Neues ein zu gehen.


Trumpf Laser

Montag, 04.04.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Dipl. Ing. Thomas Notheis, Trumpf Laser GmbH, Schramberg

Kurzbeschreibung

Yedi-Ritter            Wie können die Laserschwerter der Yedi-Ritter funktionieren?
TRUMPF-Laser   Unternehmensvorstellung TRUMPF-Laser GmbH.
                              Aktuelle Laserapplikationen
Laserschweißungen in der  Automobilindustrie (Rohbau):
Laserschweißungen in der Automobilindustrie sind der rote Faden, der sich durch die Präsentation zieht.
Was ist notwendig an Laserlicht, Strom, Spannung, Kühlung, Strahlverteilung, Strahlablenkung und Steuerungselektronik, um Laserstrahlung industriell in der Produktion des VW Golf und der C-Klasse bei Daimler einsetzen zu können.
Im gesamten Lasersystem sind mindesten dreißig Steuerungselektroniken verbaut. Auf die Stromversorgung der Pumpdioden für einen Laser, die Entwicklung einer Elektronik mit Firmware sowie die Scannersteuerung einer Bearbeitungsoptik und deren datentechnische Anbindung wird genauer eingegangen.

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Elektromagnete – Vielseitige Direktantriebe und ihre Herausforderungen

Montag, 18.04.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Dr. Ing. Sören Rosenbaum, Kendrion Mechatronics Center GmbH

Kurzbeschreibung

Jeder kennt den Effekt, wenn ein Dauermagnet ein Stück Eisen anzieht. Das gleiche bewirkt eine stromdurchflossene Spule mit Eisenkern. Diese Reluktanzkraft wird seit 190 Jahren technisch genutzt. Elektromagnete gehören damit zu den ältesten Bauelementen der Elektrotechnik.
Auch heute werden sie verstärkt als Antriebselemente mechatronischer Systeme im Automobilbau und der Automatisierungstechnik eingesetzt. Als Magnetaktoren bestimmen sie als wesentlicher Systembestandteil die funktionellen Eigenschaften technischer Baugruppen wie Ventile, Kupplungen und Bremsen.
Die Vorlesung soll einen Überblick über diese vielfältig eingesetzten Antriebe und die Besonderheiten und Herausforderungen in Ihrer Auslegung, Modellierung und Berechnung geben.


Messtechnische Charakterisierung von Solarzellen

Montag, 02.05.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Thomas Missbach, Fraunhofer Institut für Solare Engergeisystem, Freiburg

Kurzbeschreibung

Mehrfachsolarzellen finden heute vor allem Anwendung zur Energieversorgung auf Satelliten im Weltraum sowie in speziellen CPV (engl. für Concentrator Photovoltaic) Anlagen in sonnenreichen Gegenden auf der Erde. Auch am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem ISE in Freiburg, dem größten Solarforschungsinstitut in Europa, wird seit vielen Jahren an der Entwicklung und Erforschung von Mehrfachsolarzellen gearbeitet. Die messtechnische Charakterisierung dieser komplexen Halbleiterbauelemente, bei welcher wichtige Leistungsparameter ermittelt werden, ist dabei von zentraler Bedeutung. Durch die rasant fortschreitende Entwicklung immer besserer Solarzellen aus unterschiedlichsten Materialien und Materialkombinationen werden allerdings auch immer neue und höhere Anforderungen an die Messtechnik gestellt. Fortschreitende Entwicklungen und Innovationen in der Optoelektronik, haben hierbei insbesondere in den letzten Jahren gänzlich neue technische Entwicklungen bei der optischen Solarzellencharakterisierung ermöglicht. Auf diese Weise ist es bereits heute möglich, erheblich genauere, umfangreichere und schnellere Messungen durchzuführen, um so mit der hohen Dynamik in der Halbleiterentwicklung Schritt zu halten.

Ziel dieser Vorlesung ist es, zunächst die grundlegende Funktionsweise von Einfach- und Mehrfachsolarzellen sowie die wichtigsten optoelektronischen Messmethoden und Systeme in der Photovoltaik-Charakterisierung kennenzulernen. Der zweite Teil gewährt einen Einblick in die neusten technischen Entwicklungen auf dem Gebiet der Solarzellencharakterisierung am Fraunhofer ISE.


Power-by-Light - an innovative power supply solution for smart sensors

Montag, 23.05.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Dr. Henning Helmers, Fraunhofer ISE, Freiburg

Power-by-Light stellt eine innovative Lösung zur Energieversorgung von Sensoren dar. Dabei wird die zur Versorgung der Sensorelektronik erforderliche Energie in Form von (Laser-)Licht von einer Basisstation zur Sensoreinheit übertragen. Dort wird es mit Hilfe einer speziellen Photovoltaikzelle zurück in elektrische Energie gewandelt. Die Übertragung kann direkt durch die Luft oder über einen Lichtwellenleiter erfolgen.

Anwendung findet diese Technologie dort, wo die konventionelle Energieversorgung über Kupferleitungen problematisch ist und Energy Harvesting Lösungen nicht die geforderten Leistungen erbringen und/oder zu unsicher sind. Durch die optische Leistungsversorgung ist eine galvanische Trennung zwischen Basis und Sensoreinheit inhärent gegeben.  Power-by-Light bietet somit Vorteile beim Einsatz in Hochspannungs- oder Magnetfeldumgebung, Blitzschutz, elektromagnetische Verträglichkeit, Sicherheitsvorteile (bei Defekt keine Funkenbildung und Schutz vor Kurzschlüssen), geringes Gewicht, sowie die Möglichkeit der Übertragung auf rotierende Systeme. Darüber hinaus können auf Mikrosystemebene integrierte Bauteile die optische Leistungsversorgung mit der (bidirektionalen) Datenübertragung kombinieren.

Im ersten Teil des Vortrags wird die Technologie der optischen Leistungsversorgung von smarten Sensoren vorgestellt und die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten in ganz unterschiedlichen Bereichen diskutiert. Neben einem Überblick über die Möglichkeiten dieser Technologie werden konkrete Anwendungen kurz vorgestellt. Im zweiten Teil des Vortrags werden Lösungen für photovoltaische Laserleistungskonverter diskutiert. Insbesondere wird auf Konzepte für Hocheffizienz, hohe Leistungen, erhöhte Ausgangsspannungen, sowie für die Kombination von Power und Datenübertragung eingegangen.


Elektrische Motoren und ihre Ansteuerungen in Power Tools, E-Bikes und Haushaltsgeräten

Montag, 06.06.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Efstratios Petrou, Marquardt GmbH, Schaffhausen, CH

Kurzbeschreibung

Heutzutage entscheiden sich Endverbraucher für ein Produkt nicht nur wegen der Erfüllung der reinen Funktion sondern sie berücksichtigen auch weitere Parameter wie Energie-Effizienz, Lebensdauer, geräuscharmer Betrieb, Handlichkeit (Gewicht, Abmaße) und natürlich Sicherheit und Komfort.

Im täglichen Leben sollen Produkte wie Elektrowerkzeuge, Waschmaschinen, Staubsauger und auch E-Bikes die oben-erwähnten Anforderungen erfüllen. Alle diese Anwendungen beinhalten einen oder mehrere elektrische Motoren.

Der Vortrag zeigt die Grundlagen der elektrischen Antriebe bzw. Motoren und ihre Ansteuerungsprinzipien die sich bei obigen Anwendungen etabliert haben. Darüber hinaus wird am Beispiel eines Akkuschraubers auf den populären BLDC-Motor und seine Ansteuerelektronik eingegangen, hierbei liegt besonderes Augenmerk auf der Dimensionierung der Leistungsstufe und Auswahl der Kommutierungsmethode.


Industrielle Radarmesstechnik

Montag, 20.06.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent:  Dr. Stefan Gorenflo, PCM Endress und Hauser

Kurzbeschreibung

 

Endress und Hauser ist einer der führenden Hersteller von Füllstandmessgeräten für die Prozessautomatisierung. Dabei spielt die Radarmesstechnik eine zunehmend wichtige Rolle. Ein großer Vorteil gegenüber anderen Messprinzipien wie z.B. Ultraschall besteht in der Unempfindlichkeit gegenüber Prozessbedingungen wie Staub oder Temperaturgradient der Atmosphäre oberhalb des Füllguts.

In diesem Vortrag werden Sie die physikalischen Grundlagen der Radarmesstechnik kennenlernen. Es wird ein Überblick über verschiedene Radarmessprinzipien (geführtes und freistrahlendes Radar) und Messverfahren (Pulsradar und FMCW Radar) gegeben. Es wird gezeigt, wie mathematische Grundlagen aus Vorlesungen (z.B. Fourier Theorie, Integraltransformationen, numerische Verfahren etc.) wesentliche Bestandteile in der praktischen Realisierung eines Radarmessgeräts darstellen. Anhand von Beispielen aus realen Applikationen werden die Herausforderungen für heutige Radarmessgeräte erläutert und Lösungsansätze aus der aktuellen Forschung und Entwicklung präsentiert. Aufgrund steigender Anforderungen aus der Prozessindustrie bezüglich Sicherheit/ Zuverlässigkeit und Genauigkeit ist das Tätigkeitsfeld rund um die industrielle Radarmesstechnik nach wie vor ein sehr ergiebiges und spannendes Aufgabengebiet für innovative Ingenieure.

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Archiv der ELAN-Ringvorlesung im Wintersemester 2015/16

Die Ringvorlesung des neuen Studiengangs Elektrotechnik in Anwendungen zeigt das breite Feld der Elektrotechnik auf. Alle Vorlesungen sind hochschulöffentlich, können also von HFU-Mitgliedern, insbesondere Studierenden anderer Studiengänge, besucht werden. Interessierte Schülerinnen und Schüler können nach Absprache ebenso daran teilnehmen.

Termin: montags von 17:30 bis 19:00 Uhr am Campus Furtwangen im Raum C 0.04, Beginn: 12.10.2015

Einführung

Montag, 12.10.2015, 17:30-18:00 Uhr am Campus Furtwangen
Raum C 0.04
Referent: Dr. Safi Baborie, HFU

Erläuterungen zu den Rahmenbedingungen der Vorlesungsreihe und Art der Leistungsbeurteilung. Auflistung weiterer geplanter Themen.


Entwurf einer kleinen digitalen Schaltung 1

Montag, 12.10.2015, 18:00-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Eberhard Salten, HFU

Kurzbeschreibung
In zwei Einheiten wird eine geschlossene Aufgabe, wie sie sich später in der Arbeit häufig ergibt, konzipiert und gelöst. Dabei sollen die Entscheidungen für oder gegen einzelne Lösungen so nachvollziehbar wie auf Einsteigerniveau möglich besprochen und begründet werden.

Teil 1: Grundkonzept und Ausgangsteil (12.10.15)
Teil 2: Komplette Schaltung und Analyse von Fehlermöglichkeiten (19.10.15)


Entwurf einer kleinen digitalen Schaltung 2

Montag, 19.10.2015, 17:30-19:00 Uhr am Campus Furtwangen
Raum C 0.04
Referent: Eberhard Salten, HFU

Kurzbeschreibung
Fortsetzung vom 12.10.15
Teil 2: Komplette Schaltung und Analyse von Fehlermöglichkeiten


Elektrotechnische Systeme in Anwendung zur Mensch-Technik-Interaktion im Gesundheitswesen

Montag, 26.10.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Prof. Dr. Ing. Christophe Kunze , HFU

Kurzbeschreibung
Vom Fitness-Monitor über die Navigationsunterstützung für blinde Menschen bis hin zu Pflegerobotern: In zunehmendem Maße spielen elektrotechnische Geräte eine Rolle in der Gesundheitsversorgung, Prävention und Alltagsunterstützung für Menschen mit Unterstützungsbedarf.

Neben technischen Fragen spielen dabei vor allem auch Aspekte der Mensch-Technik-Interkation eine Rolle:

  • Wie kann Technik so gestaltet werden, dass sie intuitiv bedienbar ist (Usability)?  
  • Welche Rolle spielt die Akzeptanz von Technik bei den Nutzern?
  • Welche Anforderungen müssen erfüllt werden, damit ein Gerät im Gesundheitsbereich auch zugelassen wird?

Im Vortrag lernen Sie das Anwendungsfeld an Hand von Beispielen kennen und erfahren, mit welchen Aufgaben und Herausforderungen Entwickler in diesem Kontext konfrontiert werden.


ELAN in der Funktionalen Sicherheit 1

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Montag, 2.11.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Prof. Dr. Ulrich Weber, HFU

Kurzbeschreibung
Produkte werden mittels elektrischer Energie angetrieben oder elektronisch gesteuert. Der elektrische Strom stellt hierbei eine direkte (z.B. thermische, physiologische) oder indirekte (z.B. Zündquelle für Gase) Gefährdung dar. Elektrische, elektronische (programmierbare) Steuerungen können zudem Teil komplexer sicherheitsgerichteter Funktionen sein. In den genannten Bereichen sind verschiedene rechtliche Vorgaben und Prinzipien zu beachten und ggfls. formale Sicherheitsnachweise zu führen. 

Neben technischen Fragen spielen dabei vor allem auch Aspekte der europäischen Rechtssystematik und Normung eine Rolle:

  • Was ist Sicherheitstechnik, sichere Technik?  
  • Wie ist die Systematik der Richtlinien, Gesetze und Normen?
  • Wo könnte "ELAN" in der betrieblichen Sicherheit gefordert sein?
  • Welche Anforderungen müssen erfüllt werden, damit ein Gerät im europäischen Raum in Verkehr gebracht werden kann?
  • Wie ist "ELAN" in der Produktsicherheit gefordert?

Die Vorlesung erläutert, insbesondere am Beispiel der Konstruktion explosionsgeschützter Geräte, den Zusammenhang zwischen Produktsicherheit und Elektrotechnik.


ELAN in der Funktionalen Sicherheit 2

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Montag, 9.11.2015, 18:00-19:00 Uhr
Raum C 0.04 
Referent: Prof. Dr. Ulrich Weber , HFU

Kurzbeschreibung
Immer dann, wenn die Risikobewertung zeigt, dass Risiken mit steuerungsabhängigen Schutzmaßnahmen gemindert werden sollen, stellt sich die Frage nach der Funktionalen Sicherheit.

  • Was ist Funktionale Sicherheit?  
  • Welche Normen und Vorgaben existieren?
  • Was ist ein Safety Integrity Level, Performance Level?
  • Welche Anforderungen (Robustheit, Maßnahmen gegen Common Cause Failure, Architektur, Diagnosedeckungsgrad...) müssen erfüllt werden?
  • Wie werden die Sicherheitsnachweise geführt?

Im Vortrag lernen Sie die grundsätzliche Systematik in der Funktionalen Sicherheit kennen.


Kapazitive Sensoren als Bedienelemente in der Automobilelektronik

Montag, 16.11.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04 
Referent: Achim Mink, Marquardt GmbH, Elektronikentwicklung

Kurzbeschreibung

Bei den Bedienelementen im Automobil zeigt sich ein starker Trend zum Einsatz kapazitiver Sensorsysteme. Bedienkonzepte wie sie in Handys und Geräten aus der Unterhaltungselektronik bekannt sind, halten Einzug in die Automobiltechnik. Touchscreens und Touchpads sowie flächenintegrierte kapazitive Schalter werden verstärkt eingesetzt.

Der Vortrag vermittelt die physikalischen Grundlagen dieser Technik. Es werden die verschiedenen Messprinzipien aufgezeigt und die elektronische Umsetzung beschrieben.


Bang & Olufsen, Bose und Infinity - Hörgenuss durch perfekten Sound

Montag, 23.11.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04 
Referentin:Prof. Dr.-Ing. habil Ute Diemar, HFU

Kurzbeschreibung
Nach einer kurzen Einführung über unser Hörempfinden und der Physiologie des Ohres wird die Funktionsweise von Lautsprechern erläutert und deren Aufteilung in Hoch-, Tief- und Bandpasslautsprecher.

Neben den Lautsprechern spielen aber auch die sogenannten Frequenzweichen, die die Signale verschiedenere Frequenzen zu den Lautsprechern führen eine entscheidende Rolle. Die verschiedenen Ausführungen werden hier erläutert und die Qualitätsunterschiede dargestellt. Neben der Theorie werden verschiedene akustische Klangerlebnisse präsentiert, um die Unterschiede zu verdeutlichen.


Elektronik in medizinischen Geräten

Montag, 30.11.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Thomas Maser, M.Sc. , Aesculap AG, Entwicklungsingenieur Applied Surgical Technology

 

Kurzbeschreibung

Medizinische elektrische Geräte gehören heute zum Alltag im operativen Umfeld.  Zahlreiche technische Innovationen der heutigen Zeit werden in diesem

Industriezweig angewandt, unter anderem:

  • Modellbasierte Signalverarbeitung
  • 3 dimensionale Bildgebung
  • Effektive Stromsteller
  • Digitale Regelungstechniken

Der Vortrag befasst sich mit den Herausforderungen, mit denen sich Entwickler medizinisch-elektrischer Geräte auseinandersetzen müssen.
Es wird aufgezeigt, wie applikationsspezifische Anforderungen unter der Maßgabe der entwicklungsbegleitenden Risikominimierung technisch
realisiert werden.


Elektronik für Medizintechnik von Morgen: intelligente Implantate in der Mikromedizin

Montag, 7.12.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Prof. Dr. Volker Bucher, HFU

Kurzbeschreibung

Der Trend in der Medizintechnik geht hinzu Miniaturisierung, Computerisierung und Biologisierung.  Besonders die Miniaturisierung, die aktive, intelligente Implantate ermöglicht, stellt die Elektrotechnik vor neuen Herausforderungen.  Drahtlose Energie- und Datenübertragung, sowie innovative Schutzschichten für die flexiblen Leiterplatten müssen entwickelt werden.
Dieser Teil der Ringvorlesung gibt einen Überblick über die neuartigen aktiven, intelligenten Implantate und stellt Lösungskonzepte vor.


Elektromagnetische Wellen und RFID im Kraftfahrzeug zur Fahrberechtigung

Montag, 14.12.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04 
Referent: Robert Obergfell, Marquardt GmbH, Elektronikentwicklung

Kurzbeschreibung

Hinter den Begriffen  „Smart Key“, „Keyless-Go“, „Kessy“ oder auch „Advanced Key“ steckt ein elektronisches Zugangssystem für Kraftfahrzeuge. Es ermöglicht das Öffnen und Starten eines Fahrzeuges ohne aktive Betätigung des Schlüssels durch den Nutzer.

In Oberklassefahrzeugen gehören diese Systeme bereits zur Serienausstattung, dringen aber auch immer mehr in die kleineren Fahrzeugklassen vor.

Zur Funktion eines solchen Systems sind magnetische Felder und elektromagnetische Wellen notwendig. Es werden einige grundlegende Kenntnisse zu Ausbreitungseigenschaften, Funktionsprinzipien und deren praktischer Umsetzung im Fahrzeug vorgestellt.  


Die PSpice Simulation als ein effizientes Analyseinstrument in der Elektrotechnik

Montag, 21.12.2015, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Dipl.-Ing. Konstantin Dornhof, ebmpapst

Kurzbeschreibung

In der Entwicklung von elektronischen Systemen und einzelnen elektronischen Komponenten ist die Bedeutung von der Computerschaltungssimulation schwer zu überschätzen.
So wie in der Entwurfsphase als auch in der Qualifikation, bietet die Schaltungssimulation eine breite Auswahl von Möglichkeiten, ein elektronisches Objekt virtuell zu testen und zu verifizieren.
Das reduziert die Entwicklungszeit, erspart Kosten und minimiert Risiken.
Im Vortrag werden folgende Aspekte dargestellt:

  • Computerschaltungssimulation
  • Elektronische Basiskomponenten in LTSpice
  • Ein abgeschlossenes System als Simulationsobjekt
  • PSpice als Mittel im verschärften Wettbewerb
  • Angewandte Modelle für Motor und Kontroller

 

 


Grundlagen der Mess- und Regeltechnik

Montag, 11.01.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04 
Referent: Manuel Schwendemann, VEGA Grieshaber KG, Abteilung Technischer Service

Kurzbeschreibung

  •  Wie wird heutzutage auf einem riesigen Öltanker der Ballast richtig verteilt und gemessen?
  •  Wodurch wird der Wasserstand in Freizeitparks reguliert, damit die Boote richtig abbremsen?
  •  Wie und warum kann erst seit kurzem in einem 100 m hohen Getreidesilo der Füllstand gemessen werden?

Diese und weitere spannende Fragen sollen in der Ringvorlesung geklärt werden. In erster Linie werden verschiedene Messsysteme in der Prozessautomation unter die Lupe genommen.

Behandelt werden hierbei Themen aus der konduktiven-, der kapazitiven-, der Ultraschall-, der Radar aber auch aus der Druckmessung.
Dabei wird durch physikalische und elektrotechnische Grundlagen der Bezug zur Messtechnik verständlich gemacht. Hauptaugenmerk soll jedoch vor allem in den späteren Einsatzgebieten vielfältiger Branchen liegen.


Die Zukunft der drahtlosen Kommunikation – Entwicklungen im Rundfunk, Mobilfunk, und Richtfunk

Montag, 18.01.2016, 17:30-19:00 Uhr
Raum C 0.04
Referent: Prof. Dr. Jürgen Anders, HFU

Kurzbeschreibung

Einführend wird auf die Bedeutung der Funktechnologien für die Weiterentwicklung des weltweiten Internet hingewiesen. Dabei stehen vor allem die Entwicklung neuer Dienste und Marktprognosen im Vordergrund.

Darauf aufbauend werden die Kategorien Rundfunk, Richtfunk, Mobilfunk und WLAN näher erläutert und deren Positionierung beschrieben. Abschließend geht es um die zu zukünftigen technischen Weiterentwicklungen der 4 verschiedenen Funktechnologien und die dadurch zu erwartenden Leistungssteigerungen.

Die Vorlesung endet mit einer Vision über die Rolle der Funktechnologien und deren Nutzungsmöglichkeiten in der Zukunft.


Kontakt

Dr. -Ing. Safi Baborie
Dr. -Ing. Safi Baborie
Fakultät Mechanical and Medical Engineering
Leitung TheoPrax-Büro Furtwangen
IQ-MicroTEC International Internship
Labor Messtechnik
07723 920-2102
Campus Furtwangen, Raum A 2.15