„Meine Idee wird Realität!“: Wenn FHWS-Studierende planen, löten und programmieren

24.06.2021 | fhws.de, Pressemeldung, FE
Gestaltungsvielfalt und Problemlösungskompetenz in der Elektrotechnik

Vier Studierende des Studiengangs Elektro- und Informationstechnik der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Schweinfurt lächeln in die Kamera: Sie gehören zum Team 14 von insgesamt 16 Teams der Lehrveranstaltung „Projekt“. Es ist ein großer Tag: Am „Tag der Elektrotechnik“ präsentieren sie das Ergebnis ihrer einjährigen Entwicklungsarbeit. Ihre Idee wurden zunächst präzisiert und spezifiziert, anschließend schrittweise umgesetzt und so zur Realität.

Vor ihnen liegt ein ungewöhnliches Gebilde – der sogenannte „Geodesic LED Dome“. Seine Entstehung zeigen sie in einem kleinen Filmbeitrag, der ihre Aktivitäten der vergangenen zwei Semester begleitet. Die sehr präzise ausgeführte mechanische Konstruktion der sphärischen Halbkugel des Geodesic LED Domes besteht aus 120 interaktiven Feldern, getragen von 192 Holzverbindungen und 191 3D-Druckteilen. Die Elektronik dazu, unsichtbar aber unübersehbar, beinhaltet neben dem Netzteil und einer sogenannten µProzessor-Steuereinheit 360 einzeln adressierbare LEDs und 120 Infrarotsensoren zur Berührungserkennung. Daneben wurden 150 Meter Leitung, 2,5 Quadratmeter Plexiglas, die gleiche Fläche an Sperrholz und 980 Schrauben verbaut. Zur interaktiven Ansteuerung der Felder entstand eine Software aus 3.500 Zeilen Quellcode. Das Team stellte an ihr Projektergebnis nicht nur optisch, sondern auch bezüglich der Funktionsvielfalt die höchsten Ansprüche. Die Nutzung als Musikbox mit Musikwiedergabe und Playlisterstellung über das Smartphone, die Simulation von fünf verschiedenen Musikinstrumenten ist ebenso möglich wie die Darstellung von Lichteffekten mit Klangeffekten und Spielen.

Die Lehrveranstaltung „Projekt“ ist eine Pflichtveranstaltung im fünften und sechsten Semester des Studiengangs Elektro- und Informationstechnik. Die Studierenden durchlaufen dabei alle wichtigen Phasen einer modernen Produktentwicklung, angefangen mit der Präzisierung ihrer Idee, der Grob- und Feinspezifikation des zu realisierenden Produktes, über Terminplanung und Kostenkalkulation bis hin zu den Realisierungsschritten Schaltbildentwurf, Layoutentwicklung, Gehäusegestaltung, Softwareentwicklung, Inbetriebnahme und schließlich die Fertigstellung ihres Produktes.

Alle Ideengebenden sammeln um sich ein Team mit weiteren drei Studierenden, die sich für die Mitwirkung an diesem Thema interessieren und anschließend den gestellten Aufgabenpaketen widmen. Die Vielfalt der vorgeschlagenen Produktideen ist groß, das Spektrum der behandelten Themengebiete der Elektrotechnik breitgefächert. Wesentlich für die Akzeptanz der vorgeschlagenen Ideen ist die Berücksichtigung der drei grundlegenden Aspekte eines jeden elektrotechnischen Produktes: die Mechanik (Gehäuse) – die Hardware (Elektronik) – die Software. Alle Elemente sollen in dem zu entwickelnden Produkt enthalten sein.

Die Theorie zu Teambildungsprozessen lehrt, dass das Wissen zur Lösung von Problemen in den Teams implizit vorhanden ist. Genau das zu erfahren, ist Lernziel dieser Lehrveranstaltung und gelingt sehr leicht, wenn es die eigene Idee ist, die es zu realisieren gilt, so Dekan Prof. Dr. Martin Ochs: „Mit großem Eifer stellen sich die Teams der Beseitigung festgestellter Mängel und zeigen, welche Kräfte frei werden, wenn Wissen nicht blanke Theorie bleibt, sondern direkt angewendet werden darf.“

Zum Abschluss bietet die Fakultät Elektrotechnik den Teams die Möglichkeit, ihre Projektergebnisse in einem besonderen Rahmen zu präsentieren, dem „Tag der Elektrotechnik“. Leider war auch dieses Jahr coronabedingt nur eine „digitale“ Durchführung dieses Tages möglich. Prof. Dr. Ulrich Mann, Leiter dieser Lehrveranstaltung, spricht ein Lob an die Studierenden aus: „Bewundernswert, wie die 16 Teams dieser Einschränkung begegneten und mit großer Kreativität bewiesen, dass sie auch in der Lage sind, sehr amüsante und kurzweilige Videos zur Vorstellung ihrer Projektergebnisse zu erstellen.“

Ein zweites Beispiel für die Themenvielfalt ist das Solarpanel „Sonnenblume“ des Teams 16 mit den internationalen Studenten Muhamed Awad, Hani Almadloul, Firas Abu Khalid und Naasan Isa.

Ziel dieser Projektidee war es, eine Lösung für ein bekanntes Problem der regenerativen Energieerzeugung zu geben oder, wie die Studierenden selbst anmerkten, „die Welt ein kleines bisschen besser zu machen“. Die Sonne sei ein unbegrenzter Energieträger, Untersuchungen zeigten aber, wie die Leistungseffizienz von Solarpanels zur Stromerzeugung bei Photovoltaikanlagen stark sinke, wenn das Panel nicht optimal zum Sonnenstand ausgerichtet sei. Warum also nicht dem Panel die nötige Intelligenz verleihen, mit der es immer optimal zur wandernden Sonne hin ausgerichtet bleibt? Gelingt das, kann der Energieertrag des Tages nahezu verdoppelt werden.

Das realisierte Solarpanel verlangte ein komplexes Zusammenspiel von Hard- und Software-Komponenten. Am Panel angebrachte Sensoren erkennen die Veränderung der Sonnenposition und korrigieren durch vertikale und horizontale Bewegung die Ausrichtung des Panels. Der mechanische Aufbau in feinen Schritten zu bewegenden Panels war schwierig, da dem Team coronabedingt nur einfache Werkzeuge zur Verfügung standen. Trotzdem „hat es uns Spaß gemacht“, meinten die Studenten. Drei Softwareversionen waren nötig, bis ein brauchbarer Algorithmus zur präzisen Nachführung des Panels gefunden war. „Wie alle meine Kollegen wissen: Software braucht viel Zeit, Geduld - und viel zu viel Kaffee.“

Informationen zum Studiengang zum Nachsehen unter Studiengang Elektrotechnik und zum Dualstudium Elektrotechnik

Kontakt: Hochschule Würzburg-Schweinfurt

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