Für verschiedene Anwendungen soll rund um einen Controller der Atmel ATXmega-Familie ein Anwendungssystem erstellt werden, das verschiedene, häufig benötigte Hardware- und Software-Funktionen bereitstellt. Hierzu gehören:

• Analoge Ein- und Ausgänge
• Zusätzlicher flüchtiger und nichtflüchtiger Speicher
• Schnittstellen zum PC (USB, RS232, evtl. Funk, evtl. LAN)
• Bedienelemente (Display, Taster, Status-Leds)
• Geeignete Programmier-Schnittstellen

Aufgaben:

• Einarbeitung in die Mikrocontroller-Familie sowie in die Peripherie
• Erarbeitung eines Gesamtkonzepts; Erstellung von Schaltplan und Layout
• Bestückung, Inbetriebnahme, Test der einzelnen Hardware-Komponenten
• Bedienelemente (Display, Taster, Status-Leds)
• Je nach Umfang der Arbeit Erstellung von Software-Bibliotheken für einen bequemeren Hardware-Zugriff

Vorraussetzungen:

• Grundkenntnisse in Schaltungstechnik und Digitaltechnik; praktische Erfahrung ist von Vorteil
• Grundkenntnisse Leiterplattenlayout
• Programmierkenntnisse in C / C++

Art der Arbeit:  Bachelorarbeit; Projektarbeit im Master-Studium; evtl. Masterarbeit / Diplomarbeit

Ansprechpartner:  Christian Auerswald

Operationsverstärker (OPV) bilden die Grundlage für eine Vielzahl von analogen Schaltungen im niedrigen und mittleren Frequenzbereich. Hierfür gibt es von zahlreichen Herstellern eine schwer zu überschauende Vielzahl von Operationsverstärkertypen mit spezifischen Vor- und Nachteilen. Die richtige Auswahl eines passenden Typs trägt entscheidend zur ordnungsgemäßen Funktion der Schaltung bei. Ziel dieser Arbeit soll es sein, als Entscheidungshilfe eine Übersicht zu erstellen, in der gängige OPV-Typen nach noch zu definierenden Kennwerten (beispielsweise Rauschen, GBW, Eingangsstrom, Gehäuse u.A.) gelistet und sortiert werden. Zusätzlich sollten Bezugsquellen abgeklärt werden und Simulationsmodelle zur Verwendung mit LTspice angepasst werden.
Aufgaben:

• Einarbeitung in die Thematik Operationsverstärker
• Auswahl infragekommender Typen, Zusammenstellung
• Anpassung der Simulationsmodelle zur Verwendung in LTspice
• Erarbeitung geeigneter Simulations-Test-Schaltungen, um die Modelle grob zu prüfen

Art der Arbeit:  Projektarbeit im Bachelorstudium

Ansprechpartner:  Christian Auerswald

Gegenstand eines aktuellen Forschungsprojektes ist es, die Leistungsfähigkeit von Rastersondenmikroskopen durch den Einsatz von MEMS zu verbessern. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung eines Mikropositioniersystems für die Messspitze, basierend auf einem elektrostatischen Kammantrieb. Zudem soll die Messspitze mit einem Mikrogreifer befestigt werden, der auch einen Austausch der Messspitze gewährleisten soll. Die erste Generation dieses komplexen Mikrosystems befindet sich bereits in der Erprobung, jedoch wird aufbauend auf den bisherigen Erfahrungen eine Weiterentwicklung erfolgen. Die Aufgabenstellung umfasst dabei den kompletten Entwurfsprozess vom mathematischen Modell über die Komponentensimulation und -optimierung in ANSYS bis hin zum fertigen Maskenlayout. Das Thema ist somit in idealer Weise für Studenten der Mikrosystemtechnik oder Mikrotechnik/Mechatronik geeignet, prinzipiell aber auch für alle anderen interessierten Studenten offen.

Art der Arbeit:  Studien-, Projekt- oder Bachelorarbeit

Ansprechpartner:  Alexander Sorger

Die Amplitudenmessung bei sinusförmigen Signalen ist ein wichtiger Bestandteil der analogen und digitalen Signalverarbeitung. Die derzeit üblichen Verfahren und Schaltungsvarianten zur Amplitudenmessung benötigen mehrere Perioden des zu messenden Signals für eine hinreichend genaue Messung. In der Regelungstechnik ist es jedoch oft wünschenswert, Änderungen einer Signalamplitude mit möglichst geringer Zeitverzögerung messen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit sollen alternative Lösungen zur Amplitudenmessung bei sinusförmigen Signalen erarbeitet und mathematisch sowie experimentell / schaltungstechnisch untersucht werden, die eine möglichst verzögerungsfreie Amplitudenmessung erlauben.

Art der Arbeit:  Studien-, Projekt-, Bachelor-, Diplom- oder Masterarbeit

Ansprechpartner:  Dr. Dirk Tenholte

Die Labormuster eines Drucksensorkatheters nach optischem Messprinzip zeigen eine Querempfindlichkeit der Druckmesszellen von bis zu 20 Prozent des Messwertes bei den Nachbarzellen, je nach Lagerung bzw. Haltezustand. Da diese Querempfindlichkeit systematisch und modellierbar ist, besteht die Möglichkeit, auf Grundlage von definierten Messwerten einen Korrektualgorithmus zu erarbeiten, welcher diesen Einfluss reduziert. Dieser soll in einer CAD Software wie Matlab umgesetzt werden, um direkt auf Messwerte anwendbar zu sein.

Art der Arbeit:  Studien- oder Projektarbeit

Ansprechpartner:  Sebastian Voigt

Bei der Charakterisierung von MEMS im Vakuumbereich besteht die Herausforderung eines sehr hohen Dynamikbereichs zusammen mit einer hohen geforderten Frequenzauflösung. A/D-Wandlerkarten mit hohem Dynamikbereich bieten nicht mehr die erforderliche Samplerate für eine hohe Frequenzauflösung. Ein Lösungsansatz ist die Verwendung eines logarithmischen Verstärkers. Die bereits erfolgreich bearbeitete Studienarbeit "Aufbau und Test eines logarithmischen Verstärkers für die messtechnische Charakterisierung von hochresonanten MEMS-Strukturen" realisierte einen Laboraufbau für einen Lösungsansatz für ein solche Schaltung. Ziel dieser Arbeit ist der Neuafbau dieser Schaltung in einem Gehäuse mit Spannungsversorgung und Standardsteckverbindern. Dazu ist noch die Identifiktion der Parameter der neu aufgebauten Schaltung und deren Umsetzung im Signalprozessor der Messsoftware nötig. Zusätzlich soll die Messmethode dokumentiert und an einem Bespiel verifiziert werden.

Art der Arbeit:  Studien- oder Projektarbeit

Ansprechpartner:  Sebastian Voigt

Ein im Rahmen der Lehrveranstaltung Gerätekonstruktion existierender Versuch zur Wärmeableitung aus Geräten ist vollständig neu zu überarbeiten. Dabei sind die elektrisch-thermischen Analogien und die Theorie der Wärmeausbreitung in Geräten unter Verwendung geeigneter Programme am Computer darzustellen und am gerätetechnischen Aufbau durch Experiment nachzuweisen. Der existierende gerätetechnische Aufbau ist neu zu konzipieren und aufzubauen. Verschiedene messtechnische Methoden zur Temperaturmessung einschließlich des Einsatzes einer Thermokamera sind im Versuch zu integrieren.

Art der Arbeit:  Studien-, Projekt- oder Bachelorarbeit

Ansprechpartner:  Joerg Schaufuss

Bei Gasströmungen im Mikrobereich ist die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle oft vergleichbar mit den Strukturabmessungen. Dies resultiert in einer Verdünnung des Gases und führt dazu, dass die bei den meisten Berechnungsverfahren zugrunde liegende Kontinuum-Annahme ihre Gültigkeit verliert. Unter bestimmten Voraussetzungen können verdünnte Strömungen jedoch weiter über Kontinuum-Modelle (Navier-Stokes-Gleichungen) berechnet werden, indem ein Geschwindigkeitsschlupf (engl. slip) an festen Wänden anstelle der klassischen Haftbedingung angenommen wird. Diese Art der Randbedingung ist im Großteil der verfügbaren Software zur numerischen Strömungssimulation nicht implementiert. Gegenstand der Arbeit ist die Umsetzung der Slip-Randbedingung im Programm ANSYS-Fluent über eine sogenannte UDF (user-defined function). Vorkenntnisse im Bereich der numerischen Strömungssimulation sind nicht erforderlich.

Art der Arbeit:  Studien-, Projekt- oder Bachelorarbeit

Die Analyse von Schallwellen in Festkörpern (Körperschall) hat große Bedeutung bei der Überwachung von Maschinen und Bauwerken, in der Materialforschung, der zerstörungsfreien Prüfung aber auch bei der Crashdetektion im Fahrzeug. Begleitend zum Entwurf mikromechanischer Körperschallsensoren soll die Ausbreitung von Schallwellen in Festkörpern messtechnisch und/oder mit Hilfe von FE-Simulationen hinischtlich des Einflusses von Material, Geometrie und Dämpfung untersucht werden. Darauf aufbauend sollen Aussagen zum Design, zur optimalen Ankopplung an das Bauteil und zur Positionierung der Sensoren abgeleitet werden.
Das Thema kann flexibel an jede Art von Studien- oder Abschlussarbeit angepasst werden und kann nur den experimentellen oder den theoretischen Teil beinhalten.

Art der Arbeit:  Studien-, Projekt-, Bachelor-, Diplom- oder Masterarbeit

Ein Messsystem bestehend aus mehreren Beschleunigungssensoren soll mit Hilfe eines DSP closed-loop betrieben und um weitere Signalverarbeitung (Filterung) ergänzt werden. Hierfür ist das DSP-Programm zu entwickeln.

Art der Arbeit:  Studien-, Projekt- oder Bachelorarbeit

Ansprechpartner:  Dr. Marco Dienel