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Workshop Elektrotechnik und Informationstechnik (Team-Praktikum)

Erstmalig findet ein Teamprojekt schon in frühen Studienphasen (d.h. in den ersten 3 Semestern) des Studiums statt, wodurch eine enge Verzahnung zwischen den Grundlagenfächern und praktischer Projektarbeit hergestellt, die Motivation stark erhöht und die Lehrinhalte besser verständlich gemacht werden sollen. Ziel ist es, den Einstieg in die Elektroniktechnik zu vereinfachen und von Anfang an die Nähe zur Praxis aufzuzeigen. Dabei werden 4 verschiedene Kurse verteilt über 3 Semester angeboten, die in Gruppen von 3 Studierenden bearbeitet und protokolliert werden sollen. Inhaltlich sollen Grundlagen besser verständlich gemacht werden, die im Laufe des Studiums und später im Beruf gebraucht werden. Hierbei handelt es sich um den Einstieg in die Schaltungsanalyse mit Operationsverstärkern, hardwarenahe µProzessor Programmierung, Sensoren und Auswerteelektronik sowie die Erfassung und Auswertung von Signalen. Die Kurse zu den einzelnen Themen werden in Gruppen und Heimarbeit mit einem dazugehörigen µController-Board durchgeführt.

Durchführung:

Die Studierenden bilden Gruppen von 3 Personen. In diesen Gruppen werden die vorgegebenen Aufgaben gemeinsam gelöst. Die Abwicklung erfolgt über die Lernplattform ILIAS, Foren und ein Wiki.

Die Studierenden geben sich gegenseitig Hilfestellung.

Die Studierenden erhalten aktive Hilfestellung durch speziell geschulte wissenschaftliche Hilfskräfte in Form von Sprechstunden und in den Foren.

Zusätzlich stehen wissenschaftliche Mitarbeiter der beteiligten Institute für weitergehende Hilfen bereit.

 

Workshop Elektrotechnik und Informationstechnik

Workshop Elektrotechnik und Informationstechnik
Typ: Team-Praktikum
Lehrstuhl: Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Semester: 1., 2. und 3. Studiensemester Bachelor
Dozent:

Prof. Siegel und akademische Mitarbeiter / IMS
Prof. Leibfried und akademische Mitarbeiter / IEH
Prof. Zwick und akademische Mitarbeiter / IHE
Prof. Sax und akademische Mitarbeiter / ITIV
Prof. Puente und akademische Mitarbeiter / IIIT
Prof. Lemmer und akademische Mitarbeiter / LTI
Prof. Dössel und akademische Mitarbeiter / IBT

SWS: 3
ECTS: 4
LVNr.: 23901, 23902, 23903
Prüfung:

Schein

Hinweis:

Die Teilnahme ist verpflichtend für alle Studierenden.

Einführungsveranstaltung:

Workshop I:   Foliensatz

Workshop III: Foliensatz

Anmeldung:

Um am Workshop teil zu nehmen melden Sie sich bitte im Wiwi-Portal zu der Veranstaltung an. Hierbei erhalten Sie die Möglichkeit, selbstständig Gruppen von 3 Personen zu bilden. Alle unvollständigen Gruppen und Einzelanmeldungen werden nach Ablauf des Anmeldezeitraums automatisch zusammengefügt. Eine Anmeldung im ILIAS erfolgt automatisch nach Ablauf des Anmeldezeitraums im Wiwi-Portal.

Beachten Sie die Anmeldefristen im Wiwi-Portal. Eine Teilnahme am Workshop ohne Anmeldung ist nicht möglich!

Workshop I:   http://wiwi.link/wsetit1 oder https://portal.wiwi.kit.edu/ys/1764

Workshop II:  http://wiwi.link/wsetit2 oder https://portal.wiwi.kit.edu/ys/1303

Workshop III: http://wiwi.link/wsetit3 oder https://portal.wiwi.kit.edu/ys/1765

Lernziele:

Das Teamprojekt am Anfang des Studiums stellt eine enge Verzahnung zwischen den Grundlagenfächern und praktischer Projektarbeit her, um die Lehrinhalte besser verständlich zu machen. Dabei werden die grundlegenden praktischen Werkzeuge, die im Elektrotechnik Studium benötigt werden, eingeführt. Dazu gehört der Umgang mit Signalen, die Datenerfassung und –auswertung, einfache Elektronik oder auch die grundlegenden Kenntnisse über die hardwarenahe Programmierung mit einem µController.

Inhalt:

Kurs 1: Messwertaufzeichnung und regenerative Energieerzeugung  (1. Semester)
Kurzbeschreibung:
In diesem Versuch werden die Studierenden in die aktuelle Thematik rund um erneuerbare Energiequellen eingeführt. Hierfür wird eine Solarzelle verwendet und mit Anleitung unterschiedliche praxisnahe Szenarien realisiert, um die Eigenschaften von Photovoltaik und die Vorteile eines Energiespeichers kennenzulernen. Durch die Aufgabenstellung sind die optimale Ausnutzung regenerativer Energiequellen oder die Einflüsse auf Solarmodule durch Abschattung zu untersuchen. Darüber hinaus wird durch einen Langzeitversuch den Studierenden die grundlegenden Funktionen von Matlab näher gebracht und die Möglichkeiten eines Datenloggers aufgezeigt.

Kurs 2: Analoge Filter und Schaltungsanalyse (1.Semester)
Kurzbeschreibung:
Im Rahmen dieses Versuchs sollen die Studierenden verschiedene Schaltungen mit Operationsverstärkern kennenlernen. Die Aufgabe erstreckt sich dabei von Literaturrecherche über Simulation und experimentellen Aufbau bis hin zur Vermessung der realen Schaltung und die Diskussion der Ergebnisse. Dafür kommen unter anderem einfache Grundschaltungen in Betracht, wie bspw. invertierender- u. nichtinvertierender Verstärker, Differenzverstärker oder RC- und RL-Glieder. Darüber hinaus werden aktive Filter mit Operationsverstärkern (Tiefpässe/Hochpässe höherer Ordnung, RCL-Glied) aufgebaut und Kennlinien wie der Amplituden- oder Phasengang ausgewertet.

Kurs 3: Sensorik (2.Semester)
Kurzbeschreibung:
In diesem Kurs werden unterschiedliche Sensoren analysiert. Zusätzlich zu der allgemeinen Funktionsweise und Theorie der Temperatur-, Licht- oder auch Drucksensoren wird geeignete Elektronik untersucht, um die physikalischen Größen in eine proportionale, auswertbare Größe wie Spannung oder Strom zu wandeln. Im Kurs werden einfache Sensor-Prinzipien behandelt, um die notwendigen Vorkenntnisse zur Durchführung des Versuches an das Semester anzupassen. Für die Temperaturmessung werden temperaturabhängige Widerstände eingesetzt oder pn-Übergänge untersucht. Mit LEDs, Photodioden und Phototransistoren werden Anwendungen für die Helligkeitsmessung realisiert. Die eigenständige Versuchsdurchführung erfolgt nach folgenden Schritten: Verständnis Sensor-Prinzip, Entwurf von Auswerteschaltungen für das Sensorsignal, Simulation der Schaltungen in LTSpice, Aufbau und Vergleich von Schaltungen sowie Auswertung mit dem µController-Board.

Kurs 4: Signalverarbeitung (3.Semester)
Kurzbeschreibung:
Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Studiums der Elektrotechnik und Informationstechnik betrifft die Programmierung, die von den Studierenden im Laufe ihres Studiums vorausgesetzt wird. Mit diesem Kurs kommen die Studierenden sehr früh mit hardwarenaher Programmierung und allgemein mit der Signaltheorie in Berührung. Die Inhalte umfassen das Kennenlernen der Mikrocontroller-Hardware-Grundlagen wie  Embedded-Programmierung, Ansteuerung von Peripherieeinheiten (IO-Ports, UART, AD-Wandler) und Datenerfassung und -verarbeitung. Im Bereich der Signalverarbeitung werden wichtige Aspekte der Signaltheorie wie die Zusammensetzung von Signalen aus Sinussignalen (Fourier-Reihe), Abtastung / Abtasttheorem oder Quantisierung mit der Praxis verknüpft. Dazu werden die bereits im ersten Kurs erlernten Grundlagen der Matlab-Umgebung mit weiteren Funktionen erweitert.