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„Konzeption eines Embedded-(Lern)Systems für den Einsatz in der universitären Lehre“

Ansprechpartner: Dr.-Ing. M. Sc. Thomas Jambor

Embedded Systems begegnen uns in vielen Bereichen unseres Lebens. Es handelt sich dabei um kleine Computer, welche im Verborgenen in große Systeme eingebunden sind. Sie übernehmen vielfältige Steuerungs- und Regelungsaufgaben, bei denen insbesondere die Kosten und weniger die Rechenleistung eine entscheidende Rolle spielen. Als Beispiel für solche Systeme können die einzelnen Mikrocontroller genannt werden, welche in einem modernen PKW für unsere Sicherheit und unseren Komfort sorgen. Die Einfachheit sowie die geringen Kosten führten zu der Entstehung einer „Maker-Bewegung“, welche sich die eigenständige Lösung von technischen Problemen zum Ziel gesetzt haben. „Maker“ zu sein, bedeutet für viele die Möglichkeit alleine oder in einer Gemeinschaft (Hackerspaces, FabLabs) eigene Kreativität auszuleben und sich dabei Wissen anzueignen.

Aus der Begeisterung der „Maker“ lässt sich die Idee ableiten, Embedded Systems im Bereich der Studieneingangsphase einzusetzen. Hier sollen die Embedded Systems zum einen die Motivation der Studierenden erhöhen, sich mit den abstrakten Grundlagen der Elektrotechnik zu befassen, und zum anderen als Anschauungsobjekt dienen. Die geringen Kosten der einzelnen Systeme ermöglichen den Studierenden eine Anschaffung der verwendeten Systeme, sodass sie auch in ihrer Freizeit an eigenen Projekten weiterarbeiten können.

Im Rahmen der Arbeit soll ein Lernsystem entwickelt werden, mit dem die Grundlagen der Elektrotechnik demonstriert und erprobt werden können. Als Embedded System soll dabei ein Raspberry Pi 2 verwendet werden, welcher um ein Ausgabegerät sowie einzelne Peripheriegeräte (z. B. A/D-Wandler etc.) erweitert werden soll. Neben dem anschließenden Entwurf einer Leiterplatte soll ein Gehäuseentwurf für den 3D-Druck erstellt werden, wobei auf bereits vorhandene Realisierungen zurückgegriffen werden kann. Die Einsetzbarkeit des Lernsystems soll anhand einzelner Versuche demonstriert werden, welche ebenfalls konzipiert werden sollen.

Die Arbeit kann als eine Bachelorarbeit sowie als eine Masterarbeit für Studierende der Elektrotechnik sowie Informatik vergeben werden. Erfahrungen mit einem Raspberry Pi sind hilfreich, jedoch nicht unbedingt erforderlich. Der Umfang der Arbeit wird an eine Bachelor- bzw. Masterarbeit angepasst.