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Einführung

Im Fachpraktikum Mechatronik im Studiengang Mechatronik sowie Angewandte Elektrotechnik im Mechatronik Business and Systems Engineering absolvieren die Studierenden 4 Versuche und erstellen darüber hinaus ein eigenes mechatronisches Projekt in einem Kleinteam. Die Spannweite der Projekte ist groß: vom Aufbau kleiner Platinen über die Programmierung von Applikationen/Mikrocontrollern/etc. bis hin zu eigenen Laborversuchen für Mess- und Regelungstechnik.

Das Semesterziel sind vier erfolgreiche Versuche und die eigenständige Lösung einer mechatronischen Aufgabenstellung.

Inhaltlich wird dieses Jahr ein Escape Game gebaut. Jede Gruppe baut ein mechatronische Rätsel, welches in 5 Minuten lösbar ist. Die Rätsel sollen insgesamt alle Fachgebiete der Mechatronik behandeln. Die Rätsel verbleiben an der HSHL und werden zu einem Escape Game kombiniert, welches von Schülern und Studenten gespielt werden kann.

Qualifikationsziele

Die Kompetenzen der Studierenden in Physik, Elektrotechnik und Systemtheorie sollen auf ein einheitliches Niveau gebracht werden. Das Ziel ist die unterschiedlichen Kenntnisstände der Studenten anzugleichen.

Die Studierenden verbreitern und vertiefen in diesem Angleichungsmodul ihr Wissen in den Bereichen der angewandten Physik und Elektrotechnik.

Im Bereich Elektrotechnik können die Studierenden Schaltungen für die Auswertung von Sensorinformationen entwerfen sowie verschiedene Aktortypen theoretisch und praktisch ansteuern. Die Studierenden sind befähigt, die Signalverarbeitung (Mess- und Regelungstechnik) mit einem Mikrocontrollerboard durchzuführen.

Inhalte

Die Vertiefung in angewandter Elektrotechnik erfolgt in praktischen Laborversuchen und Projekten in Laboren mit umfangreicher Werkzeug-/Maschinen-/Werkstatteinrichtung:

Die Versuche decken die nachfolgenden Bereiche ab:

• Mess- und Regelungssysteme (z. B. Autonome Robotik auf dem Lego Mindstorms mit Simulink)
• Schaltungssimulation und Leiterplattenentwurf
• Rapid Control Prototyping mit dSpace IO Hardware
• Einführung in Mikrocontroller (z. B. Arduino)

Hierbei steht die modellbasierte Entwicklung mit Simulink im Vordergrund.

Projekte: Je Kleingruppe ist ein mechatronisches Projekt zu bearbeiten. Dieses Projekt umfasst die Phasen

1. Projektplanung und Systementwurf
2. Beschaffung der Bauteile und Materialien
3. Entwicklung und Fertigung (z. B. Platine planen und herstellen, programmieren, konstruieren, montieren, löten,...)
4. Inbetriebnahme
5. Projektdemonstration, -abnahme und -dokumentation

Die Phasen können je nach Projekt variieren. Die Projekte werden von den Studierenden selbst vorgeschlagen. Achten Sie bei der Auswahl Ihres Projektes darauf, dass das von Ihnen gewählte Projekt zum zeitlichen Rahmen des Praktikums passt.

Umsetzung/Werkstatt

Zur Hilfestellung bei der Fertigung, z. B. per 3D-Druck, Holzarbeiten etc. steht Ihnen die Projektwerkstatt zur Verfügung.

Teilnahmeempfehlungen

Dieses Modul nutzt als Werkzeug die Rapid Control Prototyping-Software Matlab/Simulink. Grundkenntnisse sind hilfreich und können u.a. im für Studierende kostenlosen MATLAB Online-Kurs erworben werden.

Literatur

• Brühlmann, T.: Arduino Praxiseinsteig. Heidelberg: mitp, 3. Auflage 2019. ISBN 978-3747500569. URL: Onlinequelle nur aus dem Campusnetz erreichbar.
• Hesse, S.;u.a.: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation. Vieweg, 2012: 978-3834808950
• Lerch, R.: Elektrische Messtechnik. Springer, 2007. ISBN 978-3540736103
• Lunze, J.: Regelungstechnik 1 + 2. Springer, 2012. 978-3642295324
• Tietze, U.; Schenk, C.: Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer, 2012. ISBN 978-3642310256

Praktika-Bedingungen

Im Praktikum gelten folgende Bedingungen für Ihre Projekte, insbesondere für deren Dokumentation und Präsentation!

• Wiki-Artikel_schreiben, die Vorlage finden Sie hier: Artikelvorlage
• Erwartungen an Präsentation und Dokumentation

Weitere nützliche Artikel:

• Gantt Diagramm erstellen
• Regeln zum Umgang mit SVN
• Formulierungsregeln für Anforderungen

Meilensteine

Projekte

Für die Erstellung des Projektsteckbriefes

1. legen Sie einen neuen Artikel mit einer aussagekräftigen Überschrift an. Dazu geben Sie Wunsch-Überschrift in die Suche ein. Auf der nächsten Seite können Sie dann einen neuen Artikel mit dieser (dann nicht gefundenen) Überschrift anlegen.
2. verwenden Sie die Vorlage. Dies geht über bearbeiten/kopieren und anschließendes Einfügen in Ihren Artikel.
3. füllen Sie bitte in kurzen Sätzen/Stichpunkten und einer Skizze die Kapitel
   1. Einleitung,
   2. Anforderungen und
   3. Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf aus.

• Anhand der Projektsteckbriefe bewerten wir Ihr Projekt und setzen es auf "genehmigt" oder "abgelehnt".
• "offen" zeigt an, dass es noch Rückfragen zum Artikel gibt. Hinweise und Tipps zum Artikel finden Sie auf der Diskussionsseite Ihres Artikels.
• Wie man Anforderungen formuliert, beschreibt z. B. dieser Artikel: [1] sowie Formulierungsregeln für Anforderungen.

Escape-Game Mechatronik: Allgemeine Spielregeln

• Jedes Rätsel muss von der Größe her in einen Schuhkarton passen, damit es zu einem Escape-Mobil kombiniert werden kann.
• Jedes Rätselfach wird über ein Schloss mit Schlüssel oder Zahlen geöffnet.
• Ende jedes Rätsels ist ein Schlüssel, 3-4 stellige Zahlenkombination oder Umsetzungstabelle (z. B. Farben/Noten/... in Zahlen).
• Ausnahme können kombinierte Rätsel bieten. Zwei Teams überlegen sich eine abweichende Schnittstelle.
• Für dese Rätsel muss ein Schwierigkeitslevel angegeben werden (Einsteiger, Fortgeschrittene, Profi). Das Einsteiger Level ist für Rätsel-Freunde, die noch keine oder wenige Erfahrungen mit Escape-Spielen haben. Das Level Fortgeschrittene wird für Rätsel-Fans empfohlen, die schon mehrere Escape Spiele gespielt haben und das Level Profis geht an die Rätsel-Meister.
• Jedes Rätsel sollte in ca. 5 Minuten lösbar sein.
• Stellen Sie für jedes Rätsel für die Spielleiter*in Tipps und Musterlösung bereit.
• Zur Lösung der Haupträtsel darf, sofern der Bedarf bestehen sollte, in den entsprechend bereit gestellten Fachbüchern nachgelesen werden. Eine Internetrecherche (durch Handys, Tablets, Laptops) ist nicht erlaubt, das heißt digidetox = digital detoxification (digitale Entgiftung) spielt daher auch eine Rolle.

Projekte im Bachelor-Studiengang Mechatronik (MTR)

Projekte im Master-Studiengang Business and Systems Engineering (BSE)

Beispielartikel

• Simulation der Kinematik eines Fahrzeugs mit drei Rädern
• Kartierung in Matlab/Simulink

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