Projekte des Studiengangs

Im Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnik werden die vielfältigen Erkenntnisse aus den Vorlesungen in unterschiedlich gearteten Studierendenprojekten und -arbeiten vertieft. Der Praxisbezug sorgt nicht nur für Spaß, sondern für zahlreiche Aha-Effekte, die im Gedächtnis bleiben.

Modell der 3D-Landkarte in den DHBW-Farben grau und rot mit Maßen.
Computer-Modell der 3D-Landkarte

3D-Landkarten mit frei wählbarem Inhalt selbst ausdrucken: Dies ermöglicht ein in der Elektrotechnik der DHBW Mannheim entwickeltes Programm. Frei verfügbare digitale Geländemodelle bzw. Höhenmodelle werden mit den frei verfügbaren Geoinformationen von OpenStreetMap (z. B. Straßen, Flüsse, Wanderwege) verknüpft und daraus die Druckdaten für 3D-Drucker erzeugt. Dieses Programm hat viele interessante Anwendungen, z. B. für den Schulunterricht, in der Tourismuswerbung, als Blindenkarte, Puzzle oder Dekorationsobjekt. 3D-Drucker sind auch für den privaten Gebrauch erschwinglich.

Beispiel:
Auf der Bundesgartenschau 2023 in Mannheim wurde am Stand der DHBW eine Reliefkarte von Mannheim und Umgebung ausgestellt, die die Möglichkeiten des Programms zeigt. Die Karte ist als Puzzle konzipiert, vom Pfälzerwald bis zum Odenwald können 168 Siedlungen als Puzzleteile eingesetzt werden. Die Landkarte hat beim Prusa Education Contest einen 3D-Drucker als Preis gewonnen. Die Druckdaten können Sie gern zum Nachdrucken herunterladen.

Ziele:
Im Studiengang Elektrotechnik ist die Informatik heute ein fester Bestandteil des Curriculums. Das Lernziel des Projekts ist die Anwendung der Programmiersprache Matlab, die auch Inhalt von Vorlesungen in der Elektrotechnik ist. Die Projektidee wird seit 2020 umgesetzt, als während des coronabedingten Lockdowns die Labore geschlossen waren und Studienarbeiten zuhause durchgeführt werden mussten. Das nächste Projektziel ist die weitere Verbesserung und Veröffentlichung des Programms für eine weltweite freie Verwendung.

Mann mit zwei Söhnen puzzelt die Orte, Straßen und Flüsse des Großraums Mannheim an die richtige Stelle.
Mit der 3D-Landkarte können Groß und Klein ihr Geografie-Wissen spielerisch auffrischen - wie hier auf der Bundesgartenschau 2023 in Mannheim.
Detailaufnahme der Landkarte mit einzelnen Puzzleteilen.
Durch die erhabenen Ortsbezeichnungen ist die 3D-Landkarte auch für Menschen mit Sehbehinderung ein potenzielles Geografie-Lernmittel.

Was einfach klingt, war schon das Thema von über 20 Studienarbeiten: Durch studentische Arbeiten entstand ein Langstator-Synchronlinearmotor in verschiedenen Versionen, die benötigte Ansteuerungs- und Messtechnik sowie ein Regelungsprogramm zur Signalverarbeitung. Der Aufbau des Langstators wurde an die Technik des in Deutschland entwickelten Transrapid angelehnt.

Konzept:
Zwischen den Gleisen im Maßstab H0 (1:87) befindet sich der Stator des Linearmotors mit einer dreiphasigen Wicklung, der ein magnetisches Wanderfeld erzeugt. Unterhalb des Modellbahnwagens sitzen Magnete, die von dem Wanderfeld mitgezogen werden. Das Video zeigt einen gesteuerten Betrieb des Motors, bei dem der Wagen einer festen Geschwindigkeit des Wanderfelds folgt. Das nächste Ziel ist ein positionsgeregelter Betrieb, hierfür wird zurzeit ein Verfahren zur lagegeberlosen Bestimmung der Wagenposition entwickelt. Danach soll es möglich sein, dass der Wagen eine vorher definierte Position anfährt und nach einer Störung (z. B. dem Verschieben per Hand) auch wieder auf diese Position zurückkehrt.

Ziele:
Das Modell soll mit seinem spielerischen Charakter Interesse wecken und Spaß machen, die zugrundeliegende Technik findet sich allerdings auch in kommerziell verfügbaren Produkten wie elektrischen Motoren und Frequenzumrichtern. Es ermöglicht somit studentische Arbeiten mit einem praxisrelevanten Hintergrund an unterschiedlichen Themenschwerpunkten der Elektrotechnik wie z. B. elektrischen Maschinen, Leistungselektronik, Signalverarbeitung und Regelungstechnik und soll nach Fertigstellung diese Themen auf Informationsveranstaltungen veranschaulichen.

Konzept:
Vereinfachte Nachbildung eines Energienetzes durch ein Modell mit elektrisch verkleinertem Maßstab, das sich hinsichtlich des elektrischen Verhaltens möglichst originalgetreu verhalten soll:

  • Kraftwerk
  • Leitungsnetz
  • weitere Einspeisungen

Ansteuerung des Modells über einen zentralen Prozessrechner, in dem alle Aufgaben der Netzleittechnik zusammengefasst werden, z. B.:

  • Schalthandlungen / Schaltverriegelungen
  • Netzschutz
  • Messung / Energiezählung
  • Spannungsregelung / Frequenzregelung
  • Netzleitstelle bzw. Hauptschaltleitung

Ziele:
Schaffung der Möglichkeit, dass Studierende interessante Themen aus der Elektrischen Energietechnik im kleinen Maßstab praktisch bearbeiten können (Studienarbeiten).
Langfristig: Aufbau eines Demonstrationsmodells für den Einsatz in Laboren und Vorlesungen

Konzept:
Das virtuelle Grundlagenlabor wurde entwickelt, um Studierenden ein vertiefendes Verständnis zur Handhabung von komplexen messtechnischen Geräten zu ermöglichen. In der aktuellen Version besteht es aus einem virtuellen Oszilloskop und einem Lernsystem, das die Studierenden anleitet, Hilfestellungen gibt und die Eingaben überwacht. Anhand von Evaluierungsergebnissen erfolgt eine kontinuierliche Verbesserung und Erweiterung.

Einsatzgebiete:
An der DHBW Mannheim wird das virtuelle Grundlagenlabor als Vorversuch innerhalb des Grundlagenlabors Elektrotechnik eingesetzt und dort jährlich von ca. 120 Studierenden verwendet. Im Wirtschaftsingenieurwesen der DHBW Lörrach wird das virtuelle Grundlagenlabor seit Mitte 2019 in der Vorlesung Messtechnik verwendet.

Ausblick:
Neben der Version für Studierende wird zurzeit an einer Schülerversion gearbeitet. Weitere Informationen sind in Band 3 der Schriftenreihe #Dual zu finden. Eine aktuelle Version, die zu Lehrzwecken kostenfrei genutzt werden kann, steht auf dem Technik Blog der DHBW Mannheim zum Herunterladen bereit.