Technische Universität
Dresden |
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Beachten Sie bitte auch die aktuellen Angebote vor dem Raum BAR II/26 oder fragen Sie die Arbeitsgruppenleiter nach möglichen Themen!
Elektronik- bzw. Sensor-Entwurf In Zusammenarbeit mit der Dresdner Firma InfraTec GmbH wird folgendes Thema angeboten: Entwicklung einer Testplattform für einen integrierten Schaltkreis (ASIC) in pyroelektrischen IR-Sensoren: Der ASIC kann sehr flexibel konfiguriert werden und ist somit unter verschiedenen Betriebsbedingungen einsetzbar. Für die umfassende Charakterisierung des ASIC wird eine flexible Testplattform benötigt. Als Ausgangspunkt kann eine bestehendes Evaluation-Kit mit begrenztem Funktionsumfang genutzt und entsprechend weiterentwickelt werden. Teilaufgaben:
Prüfung der Elektromigrationsrobustheit mit dem KLayout-DRC Elektromigration (EM) ist ein wachsendes Zuverlässigkeitsproblem für Leiterbahnen in integrierten Schaltkreisen (ICs).
Um dieser Herausforderung zu begegnen, gibt es neue Modelle, welche die Lebensdauer einer Leiterbahn präzise voraussagen. Dabei wird das bisherige Kriterium der
Stromdichte um die geometrischen Eigenschaften der Leiterbahn (z.B. Länge) erweitert. Ein Konzept zur EM-Verifikation mit
diesen neuen Modellen basiert auf stromabhängigen Design Rule Check (DRC)-Regeln.
Thermischer Entwurf für optische integrierte Schaltkreise (OICs) auf Siliziumbasis Zahlreiche Anwendungen im
Hochfrequenzbereich (z.B. in der Telekommunikation) lassen sich günstig
optisch realisieren. Um Kosten zu senken und eine höhere
Integrationsdichte zu erreichen, entstehen die optischen Systeme immer
häufiger in Form integrierter Schaltkreise, teilweise in
Silizium-Chips. Silizium hat jedoch den Nachteil einer starken
Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften. Deshalb ist dabei
der thermische Entwurf von herausragender Bedeutung.
Zuverlässigkeitsmodellierung elektronischer Baugruppen Elektronische Baugruppen bestehen trotz fortschreitender Funktionsintegration aus einer Vielzahl von Komponenten, die unter gleichen Umgebungsbedingungen stark unterschiedliche Ausfallverhalten und -wahrscheinlichkeiten aufweisen. Um in frühen Entwurfsphasen Aussagen zur Zuverlässigkeit zu generieren und rechtzeitig Entscheidungen zur Verbesserung der Lebensdauer treffen zu können, ist die geeignete Modellierung von Ausfällen notwendig. Entsprechende Modelle für Einzelkomponenten sollen zusammengetragen und zu einem Modell zur Berechnung der Ausfallverteilung eines Systems verknüpft werden.
Entwurf von Kfz-Bordnetzen in der virtuellen Realität
Am Institut wird derzeit das Python-Programm Aranea zur Planung von
Kfz-Bordnetzen entwickelt. Es zeigt ein 3D-Modell des Fahrzeugs in dem die
erlaubten Verlegewege in Form eines Graphen definiert werden können. Für eine
gegebene Netzliste kann daraufhin das optimale Bordnetz berechnet werden.
Dadurch können verschiedene Bordnetz-Architekturen effizient verglichen
werden.
Musterbasierte Wegsuche in Graphen
Ein wichtiger Schritt beim Layoutentwurf digitaler integrierter Schaltungen
(ICs) ist die Verdrahtung der zuvor platzierten Gatter. Dabei werden die zur
Verfügung stehenden Verdrahtungsressourcen (also Tracks und Vias) in einen
Graphen abgebildet, der aus Knoten und Kanten besteht. Mit Hilfe von
Wegsuche-Algorithmen, wie z. B. dem Dijkstra-Algorithmus, können dann
kürzeste Wege in diesem Graphen gesucht werden, um die Netze nacheinander zu
verdrahten.
FEM-Simulation von HF-Wellenleitern mit freier Software
Um die Zuverlässigkeit und Störungssicherheit hochfrequenter Baugruppen zu beurteilen, können diese vor der Herstellung simuliert werden.
Stand der Technik ist dabei unter anderem die Simulation per FEM (Finite-Elemente-Methode).
Dabei werden die Geometrien in ein Programm importiert und vernetzt, sodass sich ein aus vielen kleinen Teilvolumen bestehendes Modell ergibt.
Im Anschluss kann dieses Modell für gegebene Randbedingungen simuliert und die Ergebnisse berechnet und dargestellt werden.
Modellierung und Transformation von flexiblen Leiterplatten im dreidimensionalen Raum
Flexible Leiterplatten ermöglichen die Fertigung sehr kompakter Baugruppen und sind damit aus der heutigen Baugruppenentwicklung nicht mehr wegzudenken.
Ein Problem ist allerdings die vorherige Simulation, vor allem im Hinblick auf die dreidimensionale Formgebung (Verbiegung) und die als Folge auftretenden Schädigungen an der Leiterplatte.
Damit die Leiterplatten im verformten Zustand simuliert werden können, ist vorher eine entsprechende Modellierung und Berechnung der Verformung nötig.
Ziel der Aufgabe ist daher eine Recherche von Darstellungsmöglichkeiten (z.B. mittels NURBS) sowie die anschließende Transformation von flexiblen Leiterplatten und darauf befindlicher Leiterzüge.
Gegeben sind dabei Biegelinien und -radien, anhand derer die Leiterplatten in eine gewünschte Form gebogen werden sollen.
Die so gebogene Geometrie soll im Anschluss für eine Simulation der Leiterplatte im Hinblick auf Biegebeanspruchung beim Verformen herangezogen werden.
Erzeugung von 3D-Verlegewegen am Beispiel von Kfz-Bordnetzen
Moderne Kraftfahrzeuge bieten eine Vielzahl an Funktionen mit einer hohen Anzahl an Komponenten und Steuergeräten. Ein umfangreiches Bordnetz verbindet diese miteinander und durchzieht das gesamte Fahrzeug in Form eines Kabelbaums. Am Institut werden Algorithmen entwickelt, um diese Verkabelung zu optimieren. Dafür wird ein Graph als Datenstruktur genutzt, wobei Knoten die Einbauorte der Komponenten darstellen und Kanten die potenziellen Verlegewege der Kabel im Auto. Die Erstellung eines Graphen für ein bestimmtes Fahrzeugmodell geschieht aktuell in langwieriger Handarbeit.
Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:
Prototypische Implementierung eines Algorithmus zur Graphgenerierung (z. B. in Python) Berücksichtigung von Sperrzonen Optimierung durch u. a. Zusammenfassung nah beeinander liegender Kanten Evaluierung von Funktionsfähigkeit, Speicher- und Zeitkomplexität anhand gegebener Testdaten
Implementierung eines energieautarken Umweltsensors für Gewächshäuser Drahtlose Sensornetzwerke gestatten das Einbinden von räumlich verteilten Sensoren in eine gemeinsame Kommunikationsinfrastruktur. Um niedrige Betriebskosten zu erzielen, ist der autarke Betrieb solcher Sensorknoten wünschenswert. In mehreren Vorarbeiten wurden am Institut Grundlagen für das stromsparende Messen von Umweltparametern (Lichtspektren, Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte), der Ener-gieversorgung von Mikrocontrollern aus der Umwelt (Energy Harvesting, Laderegelung, Stromversorgung) und von Beispielapplikationen für das The Things Network (TTN) erarbeitet. In der Arbeit sollen diese Ergebnisse in einem kompakten selbstversorgenden Sensor-knoten zum Einsatz in Gewächshäusern zusammengefasst werden. Dazu ist ausgehend von Vorgängerarbeiten eine Schaltung zu entwickeln und praktisch umzusetzen. Weiterhin umfasst die Arbeit die Umsetzung des Umweltsensors als Gerät mit Berücksichtigung der spezifisch durch den Anwendungsfall geforderten Randbedingungen (Luftfeuchte, Temper-aturschwankungen, Energiebudget). Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:
Schaltungsentwurf, Erstellen des Platinenlayouts, Aufbau und Inbetriebnahme der Schaltung, Implementieren des Steuerprogrammes zum Auslesen der Sensordaten und deren Übertragung im TTN unter besonderer Beachtung eines niedrigen Stromverbrauchs, Gehäusekonstruktion mit Schwerpunkt auf dem Geräteaspekt, Charakterisieren und Dokumentation der erreichten Ergebnisse.
Entwicklung der Steuerung für ein Goniofotometer Goniofotometer dienen dem winkelaufgelösten Messen foto- oder radiometrischer Größen von Strahlungsquellen. Zu einem vorliegenden mechanischen Aufbau eines solchen Gerätes ist eine Elektronik zur Ansteuerung der motorischen und sensorischen Komponenten zu entwickeln und in Betrieb zu nehmen. Weiterhin ist eine Bedienoberfläche (z.B. Python+QT) zu entwickeln, mit der sich einfache Messungen durchführen lassen. Die Funktion ist abschließend messtechnisch zu charakterisieren und dokumentieren. Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:
Entwurf eines Verfahrens und Programmes zum Kalibrieren und Justieren von Spektrometermesswerten Spektrometer messen wellenlängenabhängige Energieverteilungen. Dazu kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, bei denen zunächst weder Wellenlänge noch Intensität kalibriert, d.h. auf ein physikalisches Normal rückgeführt sind. Durch Kalibrieren und anschließendes Justieren wird der Messwert korrigiert, so dass im Anschluss eine spektroradiometrische Messung möglich ist. Am Institut besteht häufiger die Notwendigkeit, Spektrometer zu kalibrieren und justieren. Daher soll ein einheitliches Verfahren zur Korrektur von Spektrometermesswerten erarbeitet und in einem universellen Programm umgesetzt werden. Hierfür stehen Spektrometer und Referenzlichtquellen zur Verfügung. Das Programm sollte so beschaffen sein, dass es sich universell an typische Aufgabenstellungen anpassen lässt und die grafische Ausgabe des Spektrums ermöglicht. Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:
Entwicklung und Aufbau eines scannenden Nahinfrarotspektrometer Aus einem vorhandenen Monochromator soll ein scannendes Spektrometer für den visuellen- und nahinfraroten Bereich der Strahlung aufgebaut werden. Zur Dispersion der Strahlung dient hierbei ein Gitter, welches motorisch angesteuert werden muss. Weiterhin wird ein Detektor benötigt, der im Bereich des angestrebten Spektrums empfindlich ist und ausgewertet werden kann. Im Ergebnis soll ein Aufbau vorliegen, der im Labor in Verbindung mit einem PC das Messen von Spektren gewährleistet. Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:
Weiterentwicklung von Verfahren zur Indoor-Positionsbestimmung
Nicht erst seit der Verbreitung von Staubsaugerrobotern in privaten Haushalten besteht die Notwendigkeit zur akkuraten Positionsbestimmung mobiler Einheiten in
abgeschlossenen Räumen.
BAR II/34, Tel. 463 344 36
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Anwenden von ISO-Toleranzen in Polytop-basierten Simulationsverfahren Aufbau und Analyse von Kontaktgraphen in mechanischen Baugruppen Ableiten funktionsrelevanter Maße aus 3D-CAD-Modellen Simulation von Formtoleranzen auf Basis der Finite-Elemente-Methode Übertragen und Analysieren von ISO-GPS-Toleranzen mittels STEP-Daten
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Christoph Steinmann
Elektrodynamischer Kurzhubantrieb Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Thomas Bödrich
Dipl.-Ing. Johannes Ziske
Konstruktion einer manuellen Injektionsvorrichtung für einen
gedruckten Glukosesensor
In
Zusammenarbeit mit dem Institut für Angewandte Physik der TU Dresden und dem
Industriepartner diafyt Medtech wird ein Biopatch zur Messung von
Bioindikatoren, z.B. Glukose, für die Diabetestherapie entwickelt. Als
Sensoren werden organische elektrochemische Transistoren (OECT) verwendet.
Diese sollen zusammen mit der Elektronik auf eine biokompatiblen Folie
gedruckt werden.
Biopatch zur Glukosemessung mit einem organischen, elektrochemischen Transistor
(OECT)
Das IFTE und
das Institut für Angewandte Physik der TU Dresden entwickeln in Zusammenarbeit
mit diafyt MedTech einen neuartigen Sensor zur Messung von Glukose im
menschlichen Stoffwechsel und zur Behandlung von Diabetes. Für das
Sensorelement wird ein druckbarer organischer elektrochemischer Transistor
(OECT) verwendet. Eine Messschaltung soll den OECT optimal betreiben und Werte
an den Ultra Low Power Mikrocontroller RF430FRL152H übergeben.
Folgende
Teilaufgaben sind zu lösen: Ansprechpartner: Dr.-Ing.
René Richter
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Letzte Änderung: 10.10.2024 |