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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Konzept

Das Projekt Elektronik verfolgt ein sehr praxisnahes Konzept, bei dem sowohl Hard- als auch Softscills ausgebaut werden sollen. Bitte lesen Sie die Informationen zum Projekt bereits vor dem ersten Termin!

Diese Informationen werden auch als PDF-Datei angeboten: komplett (PDF, 360,0 KB) und als Kurzfassung (PDF, 136,9 KB).

Inhalt

  • Einleitung/Allgemeines
  • Laborkonzept
  • Praktischer Ablauf
  • Labore und Einrichtungen
  • Anhang

1. Allgemeines

1.1 Übersicht

Das Projekt Elektronik wird in Gruppen durchgeführt und soll den Teilnehmerinnen und Teilnehmern die Möglichkeit geben, über ein Semester als Team selbstständig ein Projekt aus dem Bereich Elektronik zu verwirklichen, von der ersten Idee bis zum funktionstüchtigen Prototypen. Dies beinhaltet den Entwurf, den Aufbau und die Prüfung einer elektronischen Schaltung. Dabei wird die Dokumentation in Form von Protokollen, einem Zwischen- und Abschlussbericht erstellt und das Projekt auf einem selbst erstellten Poster, einem Webauftritt und einem öffentlichen Vortrag mit Live-Vorführung zum Abschluss des Semesters interessierten Hörerinnen und Hörern (i.d.R. Studierende der Elektrotechnik) im Fachgebiet, bzw. in einer Vorlesung (z.B. Analog und Digitalelektronik) vorgestellt. Klarheit und Überzeugungskraft der Darstellung und somit auch Form und Qualität der dazu verwendeten Hilfsmittel sind wichtig, da dies später im Beruf oft von ausschlaggebender Bedeutung ist.

1.2 Umfang der Veranstaltung

Das Projekt Elektronik ist auf 6SWS (9LP) ausgelegt, wovon 4 Stunden auf einen
wöchentlichen Labortermin entfallen, der beim Einführungstermin festgelegt wird, und
mindestens 2 Stunden auf eigenständiges Arbeiten der Gruppe im Labor. Der tatsächlich zu erwartende Zeitaufwand liegt durchschnittlich bei rund 12 Stunden/Woche. Siehe auch Abschnitt 3.2.


1.3 Voraussetzungen zur Erlangung eines unbenoteten Teilnahmescheins

  1. Erreichen der Lernziele, wie sie hier beschrieben werden (Beurteilung durch den/die BetreuerIn).
  2. Aktive Teilnahme an den Laborterminen und am Vorführtermin.
  3. Anwesenheit an den Pflichtterminen: Gruppeneinteilung (Einführungstermin), erster Labortermin und Vorführtermin Ansonsten maximal zwei Fehltermine im Semester!
  4. Pünktliche Abgabe der wöchentlichen Sitzungsprotokolle.
  5. Aktive Mitarbeit und Zusammenarbeit in der Gruppe.
  6. Termingerechte Abgabe/Erstellung des Zwischenberichtes spätestens zum 7. Labortermin sowie des Abschlussberichtes bis 3 Tage vor, bzw. der Webseite zum Vorführtermin
  7. Beherrschung des Stoffes und des Projektentwurfs
  8. Beachtung der Unfallverhütungsvorschriften und Anerkennung der hier beschriebenen
    Teilnahmebedingungen (Einwilligung durch Unterschrift beim ersten Labortermin)

Alle Kriterien sind BEDINGUNG für eine erfolgreiche Teilnahme !

Der/die BetreuerIn kann sich jederzeit durch Rücksprache über den Kenntnisstand einer Teilnehmerin oder eines Teilnehmers informieren. Bei festgestellten Mängeln kann der/die BetreuerIn den/die TeilnehmerIn auffordern, entsprechend nachzuarbeiten. Wenn die Studentin bzw. der Student dieser Aufforderung nicht in ausreichendem Maß nachkommt, kann auch während des Projektes das Nichtbestehen der Lehrveranstaltung "Projekt Elektronik" festgestellt werden, was mit einer sofortigen Beendigung der Mitarbeit einhergeht. Das gleiche gilt auch für soziales Fehlverhalten, für den Missbrauch gewährter Rechte wie Zugang zum Rechnerpool o.ä. sowie für den Fall, dass von der Person eine Gefahr für sich oder andere ausgeht. Werden Bedingungen nicht erfüllt, so kann der/die BetreuerIn der Gruppe bis zum Anfang des nächsten Semesters Zeit geben, z.B. Berichte nachzubessern oder das Projekt zu vervollständigen. Geschieht dies nicht innerhalb dieser Zeit, so erhält die Gruppe geschlossen die Note 5.0.

Beim ersten Labortermin ist die Kenntnisnahme und Beachtung der Unfall-Verhütungs-Vorschrift für die Laborräume und der in diesem Dokument beschriebenen Teilnahmebedingungen von allen Teilnehmern per Unterschrift zu bestätigen.

1.4 Kriterien zur Bewertung (benoteter Schein)

Diese Veranstaltung muss als prüfungsäquivalente Studienleistung bis ca. zur 5.
Semesterwoche angemeldet worden sein (Quispos/Prüfungsamt). In die Bewertung gehen die Leistung als Team und Einzelleistung zu gleichen Anteilen ein. Die unten aufgeführten Kriterien werden bei der Notengebung berücksichtigt:

  • Resultat
  • Fachkenntnis, Verständnis, Vorbereitung
  • Abschlussbericht
  • Teamarbeit
  • Koordination - Absprache der Schnittstellen
  • Kurzreferate
  • Vorführung
  • Abschlussvortrag
  • Internetpräsentation des Projektes
  • Selbständigkeit
  • Lösung der Teilaufgabe

2. Laborkonzept

2.1 Was ist das Projekt Elektronik?

Im Rahmen der Veranstaltung „Projekt Elektronik“ im Fachgebiet EMSP hat eine Gruppe von Studierenden für die Dauer eines Semesters die Möglichkeit, als Team selbstständig ein Projekt aus dem Bereich Elektronik zu verwirklichen. Die Bearbeitung des Projektes erfolgt nach selbst zu erstellenden Arbeitsplänen. Die Studierenden sollen die Problemlösung selbständig finden, wobei teils auch Irrwege und letztlich nicht erfolgreiche Versuche in Kauf genommen werden müssen. Die Selbstständigkeit des Erarbeitens von Wissen, des Suchens von Informationen, das Erarbeiten von Strategien und letztendlich die selbständige Umsetzung in die Praxis ist ein wesentlicher Bestandteil des Labors, da dies einen grundlegend wichtigen Qualitätsfaktor für einen Ingenieur darstellt. Die LaborbetreuerInnen sollen nur situationsbedingt helfend eingreifen und nur im Notfall den Entwicklungsprozess steuern.

Daneben werden die Studierenden an das Arbeiten im Team herangeführt. Bei dieser Form des Labors werden wichtige Effekte der Gruppenarbeit wie Spezialisierung (Untergruppen bearbeiten Teilaspekte des Projekts), Kommunikation (Artikulation technischer Probleme und Fragestellungen) und Koordination (Schnittstellenproblematik bei der Verbindung von Teilelementen zum Projekt) in besonders intensiver Weise aufgeworfen.

Was ist das Projekt Elektronik nicht ?

Inhalt der Veranstaltung ist nicht der Aufbau oder die messtechnische Untersuchung einer erprobten Schaltung. Daher sind auch die benötigten Vorkenntnisse nicht präzise beschreibbar und die Ergebnisse nicht genau vorhersagbar. Es hat sich immer wieder gezeigt, dass die wichtigste Voraussetzung für den Laborbetrieb solide Grundkenntnisse der Elektronik sowie der Digitaltechnik sind. Aus diesem Grund empfehlen wir auch die vorherige Teilnahme an der Lehrveranstaltung Analog- und Digital-Elektronik, der die Labore auch zugeordnet sind. Der hierin behandelte Stoff sollte in vollem Umfang beherrscht werden. Sollten dennoch Wissenslücken da sein, so empfiehlt sich, das vorherige/sofortige Aufarbeiten dieser Lücken, da erfahrungsgemäß im Laborbetrieb dafür wenig Zeit bleibt.

2.2 Ziele des Projekt Elektronik

Das allgemeine Ziel des Projekt Elektronik ist die Entwicklung von fachlicher und sozialer Kompetenz, von Kreativität und Selbständigkeit der Studierenden. Dies meint zum einen die Vertiefung der theoretischen und Vermittlung von praktischen Kenntnissen in der Anwendung von elektronischen Schaltungen, zum anderen die Entwicklung und Einübung von Problemlösungsstrategien, von der Problemdefinition über die Strategiebildung und die Problemlösung bis zur Bewertung der Ergebnisse.

Konkret soll dazu der Entwurf, die Entwicklung und die Realisierung einer komplexen
Schaltung in der Gruppe geübt werden. In den betreuten und unbetreuten Treffen sollen die Studierenden lernen, analoge und digitale Grundschaltungen:

  • theoretisch zu beschreiben (Analog: Ersatzschaltbilder, statische und dynamische Kenngrößen, Frequenzverhalten, Rückkopplungen; Digital: Blockschaltbilder,  Impulsdiagramme).
  • in Bezug auf eine Gesamtschaltung (Konzeptentwurf) auszuwählen (Alternativkonzepte aufstellen und diskutieren!!!).
  • zur Realisierung der Gesamtschaltung miteinander zu verknüpfen (Schaltungsauswahl und -entwurf).
  • die entworfene Schaltung in Betrieb zu nehmen und dazu Bauelemente begründet auszuwählen (Datenblätter).
  • ein Layout, d.h. die Platzierung der Bauelemente und die Leitungsführung auf Platinen festzulegen (nicht per Auto-Router o.ä. Hilfsmittel).
  • die wichtigsten Eigenschaften messtechnisch zu überprüfen und Fehler systematisch zu suchen.
  • die Vorgehensweise und Arbeitsergebnisse strukturiert zu dokumentieren (Protokolle, Zwischenbericht, Abschlussbericht).
  • den Arbeitsablauf zur Erfüllung der Aufgabenstellung selbst zu organisieren
    (Arbeitsteilung innerhalb des Projektes, Erwerb zusätzlicher Kenntnisse, gegenseitige Stoffvermittlung, Begründung von Entscheidungen).

Welches Ziel hat das Projekt Elektronik nicht ?

Zweck der Projektarbeit ist nicht, Ergebnisse zu erzielen, die mit industriellen Produkten vergleichbar sind. Die Aufgabenstellung ist vielmehr der zur Verfügung stehenden Zeit und den Gegebenheiten der Labore anzupassen. Kenntnisse z.B. über Digitalrechner oder Signalverarbeitung sollen nur soweit erworben werden, wie es für das Verständnis der Aufgabe notwendig ist. Gegenstand des Projekts sind in erster Linie die eingesetzten analogen und digitalen Schaltungen und ihr Verhalten in der Praxis.

3. Praktischer Ablauf

3.1 Semesterübersicht

Das Projekt wird in einer Gruppe von 6 bis 8 Studierenden bearbeitet, wobei wiederum einzelne Teilaufgaben, Komponenten, bzw. Schaltungen in Untergruppen von bis zu 3 Studierenden bearbeitet werden. Die folgende Tabelle zeigt in etwa den typischen Ablauf des Projekts über ein Semester:

 

Semesterübersicht
Termin
Beschreibung
Einteilungstermin (erster Donnerstag im Semester)
Zuteilen von Laborplätzen und Terminfindung
1. Termin
Kurze Einführung und Vorstellungsrunde; Projekte vorstellen und auswählen; Projektidee weiter ausarbeiten (BSB, Pflichtenheft, Aufgabenverteilung); Organisatorisches
2. Termin
Projekt weiter ausarbeiten; Fragen klären; Rundgang durch das Fachgebiet
Folgende Termine
Weitere Planungen; Schaltungen entwickeln; Testaufbauten; Schaltpläne und Platinenlayouts erstellen, etc.
Halbzeit (ca. 6. Termin im SS, bzw. 8. Termin im WS)
Schaltpläne fertig; Abgabe Zwischenbericht und Poster; Zwischenstand Webseite
ca. 2-3 Termine später (im WS aber auf jeden Fall vor Weihnachten)
Abgabe Platinenlayouts und vollständige Bauteilelisten (auch zur Bestellung)
Folgende Termine
Schaltungen aufbauen; Inbetriebnahme; Debugging
Letzter Termin vor Abschlusspräsentation (ca. 12. im SS, 14. im WS)
Probevortrag Abschlusspräsentation; letzte Vorbereitungen; Abgabe Abschlussbericht bis 3 Tage vor und Webseite spätestens bei der
Abschlusspräsentation

In den folgenden Punkten dieses Abschnitts werden weitere Details des Ablaufes beschrieben.

3.2 Zeitaufwand

Der wöchentliche Zeitaufwand für Labortermin, Vor- und Nachbereitung sowie weitere Recherche- und Entwurfsarbeit beträgt durchschnittlich rund 12 Stunden pro Woche. Allerdings schwankt dies im Verlauf des Semesters. Um die Transparenz der Gesamtentwicklung für alle Gruppenmitglieder zu gewährleisten, wird dringend empfohlen, pro Woche ein weiteres Treffen der gesamten Gruppe außerhalb des Labortermins durchzuführen.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass es am effektivsten ist, sich möglichst am Anfang des Semesters voll auf das Projekt zu konzentrieren, da am Ende des Semesters üblicherweise Prüfungen anstehen, die dann die nötige Zeit knapp werden lassen.

3.3 Einteilungstermin

Auf Grund der begrenzten Zahl an Laborplätze erfolgt die Vergabe anhand einer Anmeldeliste. Diese Liste liegt im Sekretariat EN3 aus (EN538).

Um einen Laborplatz zu erhalten, ist die Anwesenheit zum Einteilungstermin erforderlich. Laborplätze werden nur zu diesem Termin vergeben. Bei der Einteilung wird versucht, für möglichst viele Studierende auf den vorderen Plätzen der Anmeldeliste einen günstigen Labortermin zu finden. Eine Teilnahme kann in Einzelfällen, z.B. bei Terminüberschneidungen trotz allem nicht garantiert werden. Weitere aktuelle Informationen zum Einteilungstermin sind auf der Projekt Elektronik Internetseite unter Organisatorisches verfügbar.

3.4 Wahl des Projektthemas

Am ersten Termin soll jede(r) TeilnehmerIn mindestens ein Projektthema für rund 8 Teilnehmer inkl. Aufteilung in Komponenten, bzw. Aufgabenverteilung der Teilnehmer zur Bearbeitung vorschlagen. Die Festlegung der Aufgabenstellung erfolgt nach der Diskussion der eingebrachten Vorschläge und in Absprache mit de(r/m) BetreuerIn spätestens am zweiten Labortermin. Zum Ende des zweiten Labortermins ist ein Pflichtenheft zu erstellen, das die Aufgabenspezifikation sowie eine erste Planung des Projektverlaufes enthält. Als Anregung seien die Seiten der bisher durchgeführten Projekte zu nennen sowie die Beispiele im Anhang.

Anforderungen an Projekte

Das Projekt Elektronik dient auch der Vertiefung und praktischen Anwendung der in der Vorlesung Analog- und Digitalelektronik erworbenen theoretischen Kenntnisse. Aus diesem Grund soll sich die Aufgabenstellung des Projektes an den Inhalten der Vorlesung orientieren. Die folgenden Voraussetzungen müssen erfüllt werden:

  • Das Projekt muss sowohl analoge als auch digitale Schaltungen beinhalten.
  • Mindestens eine analoge Verstärkerstufe soll eingesetzt werden.
  • Es muss ein analoges Filter enthalten sein.
  • Es muss mindestens ein Verfahren zur A/D- oder alternativ D/A-Umsetzung eingesetzt werden. Wünschenswert ist der Einsatz von A/D- und D/A-Umsetzern.
  • Die digitale Schaltung sollte mindestens einen Speicher und eine Ablaufsteuerung enthalten. Wünschenswert ist der Einsatz einer Recheneinheit, bzw. eines Mikrocontrollers.

3.5 Laborprotokolle

Mindestens zu jedem betreuten Labortermin soll ein Protokoll angefertigt werden, das zeitnah (mindestens 3 Tage vor dem nächsten Labortermin) allen TeilnehmerInnen und de(r/m) BetreuerIn vorgelegt wird. Die Protokolle dienen zum einen der Dokumentation des Projektverlaufs, zum anderen sollen sie helfen, in der Gruppe eine regelmäßige Übersicht zum Stand der Dinge zu geben und können als hilfreiche Faktensammlung beim Erstellen der Berichte dienen. Der Fairness wegen sollte jede(r) TeilnehmerIn im Verlauf des Semesters mindestens ein Protokoll geschrieben haben.

3.6 Kurzvorträge

Jede(r) TeilnehmerIn muss im Verlauf des Semesters ein projektbezogenes Kurzreferat von maximal 5 Minuten Länge zu einem technischen Thema gehalten haben. Dieser Vortrag geht mit in die Benotung ein. Die Themenwahl ist freigestellt, solange es einen (elektro-) technischen Bezug gibt. Ein Bezug zu aktuellen Problemen oder Fragestellungen im Projekt ist durchaus erwünscht.

3.7 Anforderungen an den Zwischen- und Abschlussbericht

Die Berichte müssen den folgenden formalen Anforderungen genügen :

  • geheftet oder gebunden
  • neuwertiges Papier im Format DIN A 4
  • Schaltpläne gegebenenfalls DIN A 3
  • Zeichnungen in bekannten Normen elektronisch erstellen (empfehlenswert sind z.B. PC-Schaltplaneditoren) oder unter Zuhilfenahme eines Lineals oder einer Schablone
  • nummerierte Seiten
  • Inhaltsverzeichnis
  • Titelblatt mit Semesterangabe, Gruppennummer, Name des Betreuers/der Betreuerin, Namen und Matrikel-Nummern der TeilnehmerInnen (Falls z.B. auf der Homepage veröffentlicht werden soll, müssen dort keine Matrikelnummern angegeben werden)
  • Kapitel/Abschnitte müssen jeweils ihren Verfassern zuzuordnen sein (sollte jedoch nicht den Lesefluss beeinträchtigen!)
  • Alle Quellen müssen angegeben werden

Zwischenbericht

Spätestens zum 7. (bzw. 8. im WS) Labortermin ist ein Zwischenbericht vorzulegen. Er muss enthalten :

  • Beschreibung und Begründung der gewählten Lösung
  • Alle für den Aufbau notwendigen Berechnungen
  • Vollständiges Gesamtschaltbild
  • Projektplanung (tabellarischer Arbeits- und Zeitplan)

Die Abgabe eines umfangreicheren Zwischenberichtes ist ratsam, da Teile des Zwischenberichtes gegebenenfalls in den Abschlussbericht übernommen werden können. Es wird daher empfohlen, schon bei der Erstellung des Zwischenberichtes die Anforderungen an den Abschlussbericht zu berücksichtigen.

Abschlussbericht

Im Abschlussbericht soll die Arbeit der Gruppe im Labor zusammengefasst und eine Übersicht zum Projekt und dessen Bedienung gegeben werden. Ein(e) nicht am Projekt beteiligte(r) ElektronikerIn muss eindeutig in der Lage sein, die Arbeitsweise der Schaltungen klar zu erkennen. Das Dokument sollte angemessen und übersichtlich gegliedert sowie auch allgemein gut lesbar sein. Die genaue Seitenzahl des Berichts ist zweitrangig, jedoch ist ein Umfang von weniger als 60 Seiten oft ein Indiz für mangelnde Ausführlichkeit. Alternativ können als grober Richtwert rund 8 Seiten pro TeilnehmerIn angesetzt werden.

Der Abschlussbericht muss spätestens 3 Tage vor dem Vorführtermin bei de(r/m) BetreuerIn oder im Institutssekretariat abgegeben werden. Im Sinne der oben stehenden Anforderungen unvollständige oder unbefriedigende Berichte müssen spätestens innerhalb einer Woche nach dem Vorführtermin ergänzt oder überarbeitet zurückgegeben werden. Anderenfalls wird für alle Teilnehmer der entsprechenden Gruppe das Nichtbestehen der Lehrveranstaltung Projekt Elektronik festgestellt.

Inhalt des Abschlussberichtes

1. Einleitung, Aufgabenstellung, Anforderungen an das Projekt
2. Beschreibung und Begründung des Lösungsweges
2.1. Unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten, Blockschaltbilder, Vor- und Nachteile
2.2. Vorstellung der gewählten Lösung, Begründung der Wahl, zugrunde liegende Ideen, Blockschaltbild, Beschreibung der einzelnen Blöcke
2.3. Detaillierte Beschreibungen und Berechnungen zu den einzelnen Blöcken, Begründung des Vorgehens und Annahmen, Vollständige Berechnung, Funktionsbeschreibung, Schnittstellendefinitionen, Inhalt der EPROMs / Gleichungen der GALs / PLD – Design, Impulsdiagramme aller relevanten Funktionsabläufe
2.4. Softwarebeschreibung, Liste von Makrobefehlen mit Kurzbeschreibung zu jedem Makrobefehl Beschreibung benötigter Mikroprogramme, Bedienungsanleitung, Beispielprogramm
2.5. Gesamtschaltbild - Anordnung der Bauelemente derart, dass die einzelnen Funktionsgruppen erkennbar sind, Datum der Anfertigung des Schaltbildes
2.6. Platinenlayout, Bestückungsplan, Leiterbahnführung (Top- und Bottomlayer)
2.7. Bauteileliste, Bezeichnungen wie im Schaltbild, Typenbezeichnung und Größe des Bauelementes.
3. Praktische Durchführung
3.1. Arbeitseinteilung, Organisation der Gruppe, Projektplanung (tabellarischer Arbeits- und Zeitplan)
3.2. Technische Daten des Aufbaus, Messprotokolle, Messdiagramme, Auswertung und Ergebnisse
4. Zusammenfassung - Bewertung der Umsetzung der Aufgabenstellung, Schwierigkeiten, Kritik (Themenstellung, Betreuer, Materialien, Gruppe)
5. Literaturverzeichnis
6. Anhang - Als Anhang oder davon getrennt ist das vorher sortierte und dokumentierte Gruppenverzeichnis mit sämtlichen Unterlagen inklusive der Berichte und Internetseiten abzugeben. Nach Absprache kann das fertig bearbeitete Verzeichnis mit den Daten auch hier auf CD-R gesichert werden.

Die obige Liste soll lediglich als Vorschlag zu Inhalt und Gliederung dienen.

3.8 Internetseite und Poster

Jede Gruppe stellt ihr Projekt anhand einer Internetseite und eines Posters dar. Die Gestaltung ist frei, sollte aber technisch orientiert eine Projektbeschreibung darstellen. Die Gestaltung der Internetseite fließt mit in die Bewertung ein, wobei der Schwerpunkt auf der Projektbeschreibung liegt.

Das Poster muss spätestens zum 8. Labortermin abgegeben werden. Es sollte farbig im Format DIN-A2 vorliegen und das Projekt ansprechend präsentieren sowie kurz und übersichtlich beschreiben.

Die Internetseite wird nach der Projektfestlegung zuerst eingerichtet und dann zum Zwischen- und zum Abschlussbericht entsprechend aktualisiert. Nach der Abschlusspräsentation wird die Seite von der Fachgebietsseite aus verlinkt. Ein paar Regeln:

  • Es darf grundsätzlich kein urheberrechtlich geschütztes Material (vom Button bis zu Bildern oder Datenblättern) ohne die Einwilligung des Rechteinhabers verwendet werden!
  • Die korrekte Art der Verlinkung ist zu beachten! Keine tiefen Links!
  • Bei Links auf externe Homepages sind diese grundsätzlich in einem neuen Fenster zu öffnen. Es dürfen keine Frames dafür verwendet werden!
  • Externe Links auf Homepages etc. sind nur zulässig, wenn ein Projekt bzw.
    Technikbezug besteht. Andere externe Links sind NICHT zulässig.

Bei allen Änderungen ist der Betreuer VORHER zu unterrichten und sein Einverständnis abzuwarten!

3.9 Budget und Bauteile

Das Budget für Materialien ist pro Projekt mit 100EUR angesetzt. Entsprechend umsichtig muss die Konstruktion des Projektes geplant und Komponenten sowie Bauteile ausgewählt werden. Um diesen Rahmen einhalten zu können, empfiehlt es sich, Einkäufe und kostenpflichtige Bestellungen auf ein Minimum zu reduzieren. So können z.B. Platinen in der Fachgebietswerkstatt gefertigt werden (siehe unten), es steht ein Bauteillager mit einer kleinen Auswahl gebräuchlicher bedrahteter Bauelemente zur Verfügung und viele Hersteller verschicken auf Anfrage kostenlose Proben (sog. Samples) einzelner Bauteile an Hochschulen oder Unternehmen.

Platinen, die in der Fachgebietswerkstatt gefertigt werden, sind 2-Lagig (Ober- und Unterseite), zunächst weder lackiert noch durchkontaktiert oder gebohrt. Diese Arbeitsschritte müssen von den Teilnehmern selbst durchgeführt werden. Zu diesem Zweck steht passendes Werkzeug zur Verfügung. Ferner unterliegen die Platinen gewissen Fertigungsbeschränkungen hinsichtlich des Designs, die in der Regel die Verwendung von Bauelementen kleiner als SMD-0805 oder kleiner SMD-ICs ausschließen. Eine Datei mit Eagle Design Rules steht als Referenz zur Verfügung. Nur Platinen, die diesen Design Rules genügen, werden zur Fertigung angenommen.

Bauteile, die extra eingekauft werden müssen, können nur bei Deutschen Händlern bestellt werden.

Alle Beschaffungen sind vorher mit dem Betreuer abzusprechen!

Spätestens zum 8. Termin im SoSe, bzw. 10. Termin im WiSe (dann aber in jedem Fall vor Weihnachten) ist neben allen Platinenlayouts eine komplette Liste aller Bauteile und Materialien des gesamten Projekts vorzulegen, inklusive Bestellnummern, bzw. Links der Händler für Bestellware. Um zeitaufwändige Nachbestellungen zu vermeiden, sollte diese möglichst komplett sein. Ein Tipp: Eine frühzeitige Klärung der Lieferbarkeit und Lieferfristen erspart einem aufwendige Redesigns kurz vor dem Ende des Semesters !

3.10 Lehrmaterial und Literatur

Für diese Veranstaltung gibt es kein eigenes Skript. Alle wichtigen und wesentlichen Informationen zum Laborablauf oder anderen Formalien finden sich auf den Webseiten zum Projekt Elektronik oder den Netzlaufwerken der Laborrechner (wie auch dieses Dokument).

Da die Aufgabenstellungen sich sehr stark unterscheiden, macht eine gedruckte Datensammlung keinen Sinn. Im Labor stehen diverse Daten- und Handbücher sowie ausreichend viele Internetzugänge zur Verfügung. Die selbständige Beschaffung benötigter Informationen ist ein originärer Bestandteil dieser Laborform. Empfohlene Literatur siehe Vorlesungsskript Analog- und Digitalektronik sowie die Literaturhinweise auf den Fachgebietswebseiten.

3.11 Vorführtermin

Am Abschlusstermin wird von der gesamten Gruppe das Semesterprojekt vorgestellt. Dies geschieht in Form eines 20-Minütigen Vortrages (Zeit muss eingehalten werden) mit Live- Präsentation des im Projekt aufgebauten Prototypen und dessen Funktion. Es besteht Anwesenheitspflicht für alle TeilnehmerInnen. Sollte eine Vorführung des Projektergebnisses im Rahmen des Vortrages nicht möglich sein (Projekt z.B. nicht transportierbar), kann nach Absprachen mit Tutor und verantwortlichem WM auch eine Vorführung in den Laborräumen im Anschluss an die Vorträge vereinbart werden.

Der Vortrag

  • Der Übersicht halber sollten nicht mehr als 2 oder 3 Personen vortragen.
  • Andere Gruppenmitglieder können sich jedoch bei der Vorführung des Prototypen beteiligen.
  • Die Zeitaufteilung für Vortrag und Vorführung ist frei. Es empfiehlt sich, etwas mehr als die Hälfte der Zeit für den Vortrag und den Rest für die Vorführung einzuplanen.

Ein Vortrag sollte gut vorbereitet und vor der Präsentation zur Probe einmal komplett in der Gruppe gehalten werden. Nur so ist eine Kontrolle z.B. der Zeit möglich!

Tipps zum Vortragsstil

  • Möglichst frei sprechen
  • Klarer 'Roter Faden'
  • Blickkontakt mit dem Publikum
  • Ende des Vortrags deutlich machen

Tipps zur Medienarbeit

  • Lesbarkeit/Erkennbarkeit der Folien beachten
  • Nur Stichpunkte, keine vollständigen Sätze, nicht mehr als 5 Punkte pro Folie
  • Übersichtliche (Block-) Grafiken
  • Gut sichtbare Farben benutzen
  • u.U. Zeigegerät benutzen
  • Nicht im Bild stehen und kurze Kontrolle der Sichtbarkeit der Folie beim Auflegen
  • Beschränkung der Anzahl der Folien und Inhalte - 'Viel hilft nicht viel'
  • Wichtig sind 'Roter Faden' und Übersicht!

4. Labore und Einrichtungen

In diesem Abschnitt wird näher auf die Ausstattung der Labore und einzelne Einrichtungen des Fachgebiets eingegangen.

4.1 Laborräume

Das Projekt Elektronik findet in den beiden Laborräumen EN521 oder EN523 statt. Neben dem wöchentlichen 4-Stündigen Labortermin ist der Zugang zu den Laboren zur weiteren Arbeit wochentags von 10 bis 18 Uhr möglich, sofern der Raum nicht durch eine andere Veranstaltung belegt ist. Um schwere Unfälle bei der Arbeit an Schaltungen zu vermeiden, sollte niemand allein in den Laborräumen arbeiten!

4.2 Ausstattung

In den Laborräumen:

  • Analoge und digitale Oszilloskope
  • Labornetzteile
  • Funktionsgeneratoren
  • AVR ISP-Programmiergeräte und STK-Experimentier-Platinen
  • Arbeits-PCs
  • Lötkolben
  • Einfache Multimeter

Zudem jeder Gruppe zur Verfügung gestellt:

  • Werkzeugkasten mit Multimeter, Zangen, Schraubendrehern, etc.
  • Rollschrank mit Schlüssel zur Aufbewahrung der Werkzeuge und einzelner
    Materialien

4.3 Arbeits-PCs

Beide Labore sind mit Arbeits-PCs mit dem Windows Betriebssystem ausgestattet. Zum Arbeiten an den Geräten ist ein provisionierter TUBIT-Account erforderlich, der auch noch während der ersten Termine beantragt werden kann. Zu Beginn des Semesters wird jeder Laborgruppe Speicherplatz in einem fachgebietsinternen Netzwerklaufwerk sowie ein SVN-Zugang zur Verfügung gestellt, welche vom Netz der TU-Berlin aus erreichbar sind.

Weitere Software auf den PCs (Auszug):

  • Eagle: Software für Schaltplan und Platinendesign
  • Pspice: Software zum Simulieren von Schaltungen
  • AVR Studio: IDE für Atmel AVR Mikrocontroller
  • Xilinx ISE: IDE für programmierbare Logik (z.B. FPGAs)

4.4 Werkstatt

Die Fachgebietswerkstatt fertigt Platinen und kann in Einzelfällen mit einer größeren Auswahl an Werkzeugen bei Fertigungsaufgaben behilflich sein. Für Arbeiten mit der Werkstatt ist von den TeilnehmerInnen ein „Werkstattverantwortlicher“ zu benennen, über den jeglicher Kontakt mit der Werkstatt läuft. Zudem sind alle Aktionen vorher mit dem/der BetreuerIn abzustimmen! Mechanische Arbeiten und Gehäuse sind grundsätzlich von den Teilnehmern und Teilnehmerinnen selbst zu beschaffen oder zu fertigen. Für Arbeiten in der Werkstatt sind genaue normgerechte Zeichnungen und Pläne vorzulegen.

5. Anhang

5.1 Beispielprojekt

Blockschaltbild
Blockschaltbild einer Übertragungsstrecke mit digitaler Signalverarbeitung
Lupe

Die ersten wesentlichen Schritte zur Projektwahl sollen hier anhand eines Beispiels anschaulich gemacht werden. Zu Beginn steht die Idee, eine Problemstellung oder die konkrete Anwendung (in der industriellen Realität ist letzteres häufiger der Fall). Diese wird zunächst in Stichpunkten dargestellt oder ausformuliert.

Idee:

Die digitale Verarbeitung eines Signales weist bei Einsatz programmierbarer Bausteine eine wesentlich höhere Flexibilität als die analoge Signalverarbeitung auf. Änderungen der Verarbeitungsvorschriften (Algorithmen) können oft ohne direkte Modifikation der Hardware durch Neuprogrammierung entsprechender Bauteile durchgeführt werden.

Problemstellung: Ein analoges Signal soll digital verarbeitet werden und anschließend wieder in analoger Form zur Verfügung stehen.

Anwendung:

Analoge Audiodaten sollen mittels eines digitalen Filters tiefpassgefiltert werden und anschließend in analoger Form am Ausgang der Schaltung zur Verfügung stehen. Diese sehr globale Beschreibung bildet den Ansatzpunkt für eine eingehendere Diskussion, die zu einer genaueren inhaltlichen und technischen Spezifikation führen muss. Während der Diskussion entstehen oft neue Gesichtspunkte und erste konkrete Lösungsansätze in Form von Blockschaltbildern. Diese Phase ist entscheidend für den weiteren Projektverlauf. Im gewählten Beispiel könnte sich das in Bild 1 dargestellte Blockschaltbild als erster Ansatz ergeben.

Werden bei der Konzeption wesentliche Aspekte übersehen, so kann das zu einem Scheitern des gesamten Projektes führen. Aus diesem Grund sollten bei der Diskussion möglichst viele Fragen gestellt und beantwortet werden:

  • Welche Eigenschaften haben die Eingangs- und Ausgangssignale?
  • Welche Funktionalität muss die Schaltung erfüllen?
  • Welche Funktionsblöcke sind nötig und wie müssen diese konzipiert werden?
  • Wie ist der jeweilige schaltungstechnische Aufwand einzuschätzen?
  • Welche anderen Möglichkeiten zur Realisierung gibt es?
  • Welche Vor- und Nachteile haben diese?
  • ...

Die genauere Hinterfragung der Anforderungen an Funktionalität und Eigenschaften des Gesamtsystems sowie der enthaltenen Funktionsgruppen führt zur technischen Spezifikation. Dabei müssen oft Kompromisse eingegangen werden, da wünschenswerte Eigenschaften bei der technischen Realisierung oft konträr sind (z.B. Flankensteilheit des Amplitudenganges - Überschwingen der Impulsantwort eines Filters).

Im obigen Beispielfall könnte sich als Resultat die folgende technische Projektspezifikation ergeben:

Beispiel: Technische Spezifikation
Analoges Eingangssignal
Bandbreite:
Amplitude:
Eingangsimpedanz:
20Hz - 18kHz
Max. 0,01V
200kΩ
Digitales Eingangssignal
Auflösung:
Abtastrate:
16 Bit
48kHz
Digitale Verarbeitung
Filtercharakteristik:
3dB Grenzfrequenz:
Tiefpass Besselfilter 8. Ordnung
(min. 50dB bei fd=8kHz)
3,4kHz (oder z.B. programmierbar)
Analoges Ausgangssignal
Amplitude:
Ausgangsimpedanz:
Ausgang:
Max. Aussteuerbereich:
Min. SNR:
Max. 1V
200kΩ
kurzschlussfest
2V
70dB
Gesamtschaltung
Verstärkung:
Art der Verstärkung:
1 < v < 100
fest/programmierbar

Ist der Schritt der (globalen) Spezifikation erfolgt, so sollten zunächst die Schnittstellen technisch definiert werden. Dazu gehört unter anderem die Festlegung von Signalpegeln, Ein-/Ausgangsimpedanzen, digitalem Datenformat, Datenraten und Datenwortbreiten. Das Gesamtprojekt kann an dieser Stelle in geeignete Module getrennt und in kleineren Untergruppen bearbeitet werden. Dabei sollen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer allerdings nicht den globalen Kontext aus den Augen verlieren. Ein guter Informationsfluss ist sehr wichtig für eine erfolgreiche Projektarbeit. Aus diesem Grund sollten die Teilgruppen z.B. zu Beginn eines jeden Termins oder währenddessen, zusammenfassend über den Stand ihrer Arbeit berichten. Partielle Schwierigkeiten beim Entwurf können unter Beteiligung der gesamten Gruppe einfacher überwunden werden.

 

5.2 Vorschläge zur Projektwahl

Die folgenden Themenvorschläge sollen eine ungefähre Idee der im Projekt Elektronik
bearbeiteten Projekte geben:

  • Analoger Synthesizer mit verschiedenen Signalformen, Midi-Eingang, Filtern und einfachem Sequencer
  • Funkuhr mit Temperaturmessung und großen Anzeigesegmenten, deren Helligkeit sich dem Umgebungslicht anpasst
  • Umgebungsbeleuchtung für den Computermonitor, deren Farbe sich an das dargestellte Bild anpasst und dieses dadurch stimmungsvoll ergänzt

Weitere Anregungen finden sich z.B. in den Seiten der bisher durchgeführten Projekte.

6. Literaturhinweise

Für weitere Beschäftigung mit den Inhalten des Projektes steht ein Literaturverzeichnis zur Verfügung.

Zusatzinformationen / Extras

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