@article{TurdumamatovBeldaHeuermann2024, author = {Turdumamatov, Samat and Belda, Aljoscha and Heuermann, Holger}, title = {Shaping a decoupled atmospheric pressure microwave plasma with antenna structures, Maxwell's equations, and boundary conditions}, series = {IEEE Transactions on Plasma Science}, journal = {IEEE Transactions on Plasma Science}, number = {Early Access}, publisher = {IEEE}, issn = {0093-3813 (Print)}, doi = {10.1109/TPS.2024.3383589}, pages = {1 -- 9}, year = {2024}, abstract = {This article addresses the need for an innovative technique in plasma shaping, utilizing antenna structures, Maxwell's laws, and boundary conditions within a shielded environment. The motivation lies in exploring a novel approach to efficiently generate high-energy density plasma with potential applications across various fields. Implemented in an E01 circular cavity resonator, the proposed method involves the use of an impedance and field matching device with a coaxial connector and a specially optimized monopole antenna. This setup feeds a low-loss cavity resonator, resulting in a high-energy density air plasma with a surface temperature exceeding 3500 o C, achieved with a minimal power input of 80 W. The argon plasma, resembling the shape of a simple monopole antenna with modeled complex dielectric values, offers a more energy-efficient alternative compared to traditional, power-intensive plasma shaping methods. Simulations using a commercial electromagnetic (EM) solver validate the design's effectiveness, while experimental validation underscores the method's feasibility and practical implementation. Analyzing various parameters in an argon atmosphere, including hot S -parameters and plasma beam images, the results demonstrate the successful application of this technique, suggesting its potential in coating, furnace technology, fusion, and spectroscopy applications.}, language = {en} } @article{SchoppRohrbachLangeretal.2024, author = {Schopp, Christoph and Rohrbach, Felix and Langer, Luc and Heuermann, Holger}, title = {Detection of welding wire length by active S11 measurement}, series = {IEEE Transactions on Plasma Science}, journal = {IEEE Transactions on Plasma Science}, number = {Early Access}, publisher = {IEEE}, issn = {0093-3813 (Print)}, doi = {10.1109/TPS.2024.3356659}, pages = {1 -- 6}, year = {2024}, abstract = {A novel method to determine the extruded length of a metallic wire for a directed energy deposition (DED) process using a microwave (MW) plasma jet with a straight-through wire feed is presented. The method is based on the relative comparison of the measured frequency response obtained by the large-signal scattering parameter (Hot-S) technique. In the practical working range, repeatability of less than 6\% for a nonactive plasma and 9\% for the active plasma state is found. Measurements are conducted with a focus on a simple solution to decrease the processing time and reduce the integration time of the process into the existing hardware. It is shown that monitoring a single frequency for magnitude and phase changes is sufficient to achieve good accuracy. A combination of different measurement values to determine the length is possible. The applicability to different diameter of the same material is shown as well as a contact detection of the wire and metallic substrate.}, language = {en} } @misc{Huening2024, author = {H{\"u}ning, Felix}, title = {Positionssensorvorrichtung}, year = {2024}, abstract = {Die Erfindung betrifft eine Positionssensorvorrichtung zur Bestimmung einer Absolutposition eines beweglichen ersten Teils relativ zu einem ortsfesten zweiten Teil mit einem mit dem beweglichen ersten Teil gekoppelter Codek{\"o}rper, der dazu eingerichtet ist, eine Codespur mit einer Mehrzahl von in Spurrichtung aufeinanderfolgenden Codeelementen zu enthalten zur Bildung eines Codewortes, mit einer magnetischen Detektionseinrichtung zur Detektion der Codespur, wobei die Detektionseinrichtung zum einen an dem Codek{\"o}rper befestigte und entlang der Spurrichtung in einem solchen Abstand gegenpolig zueinander angeordnete Permanentmagneten aufweist, dass der Abstand mit einer vorgegebenen L{\"a}nge der jeweiligen Codeelemente {\"u}bereinstimmt, und zum anderen eine Anzahl von ortsfest und quer zu dem Codek{\"o}rper versetzt angeordnete Wiegandsensoren aufweist, wobei der Abstand des Wiegandsensors zu einer Erstreckungsebene der Permanentmagneten derart gew{\"a}hlt ist, dass bei {\"U}berdeckung des Wiegandsensors durch den Permanentmagneten ein Wiegandpuls in dem Wiegandsensor induziert wird.}, language = {de} } @inproceedings{AltherrDoeringFrauenrathetal.2024, author = {Altherr, Lena and D{\"o}ring, Bernd and Frauenrath, Tobias and Groß, Rolf and Mohan, Nijanthan and Oyen, Marc and Schnittcher, Lukas and Voß, Norbert}, title = {DiggiTwin: ein interdisziplin{\"a}res Projekt zur Nutzung digitaler Zwillinge auf dem Weg zu einem klimaneutralen Geb{\"a}udebestand}, series = {Tagungsband AALE 2024 : Fit f{\"u}r die Zukunft: praktische L{\"o}sungen f{\"u}r die industrielle Automation}, booktitle = {Tagungsband AALE 2024 : Fit f{\"u}r die Zukunft: praktische L{\"o}sungen f{\"u}r die industrielle Automation}, editor = {Reiff-Stephan, J{\"o}rg and J{\"a}kel, Jens and Schwarz, Andr{\´e}}, publisher = {le-tex publishing services GmbH}, address = {Leipzig}, isbn = {978-3-910103-02-3}, doi = {10.33968/2024.67}, pages = {341 -- 346}, year = {2024}, abstract = {Im Hinblick auf die Klimaziele der Bundesrepublik Deutschland konzentriert sich das Projekt Diggi Twin auf die nachhaltige Geb{\"a}udeoptimierung. Grundlage f{\"u}r eine ganzheitliche Geb{\"a}ude{\"u}berwachung und -optimierung bildet dabei die Digitalisierung und Automation im Sinne eines Smart Buildings. Das interdisziplin{\"a}re Projekt der FH Aachen hat das Ziel, ein bestehendes Hochschulgeb{\"a}ude und einen Neubau an klimaneutrale Standards anzupassen. Im Rahmen des Projekts werden bekannte Verfahren, wie das Building Information Modeling (BIM), so erweitert, dass ein digitaler Geb{\"a}udezwilling entsteht. Dieser kann zur Optimierung des Geb{\"a}udebetriebs herangezogen werden, sowie als Basis f{\"u}r eine Erweiterung des Bewertungssystems Nachhaltiges Bauen (BNB) dienen. Mithilfe von Sensortechnologie und k{\"u}nstlicher Intelligenz kann so ein pr{\"a}zises Monitoring wichtiger Geb{\"a}udedaten erfolgen, um ungenutzte Energieeinsparpotenziale zu erkennen und zu nutzen. Das Projekt erforscht und setzt methodische Erkenntnisse zu BIM und digitalen Geb{\"a}udezwillingen praxisnah um, indem es spezifische Fragen zur Energie- und Ressourceneffizienz von Geb{\"a}uden untersucht und konkrete L{\"o}sungen f{\"u}r die Geb{\"a}udeoptimierung entwickelt.}, language = {de} } @inproceedings{WittigRuettersBragard2024, author = {Wittig, M. and R{\"u}tters, Ren{\´e} and Bragard, Michael}, title = {Application of RL in control systems using the example of a rotatory inverted pendulum}, series = {Tagungsband AALE 2024 : Fit f{\"u}r die Zukunft: praktische L{\"o}sungen f{\"u}r die industrielle Automation}, booktitle = {Tagungsband AALE 2024 : Fit f{\"u}r die Zukunft: praktische L{\"o}sungen f{\"u}r die industrielle Automation}, editor = {Reiff-Stephan, J{\"o}rg and J{\"a}kel, Jens and Schwarz, Andr{\´e}}, publisher = {le-tex publishing services GmbH}, address = {Leipzig}, isbn = {978-3-910103-02-3}, doi = {10.33968/2024.53}, pages = {241 -- 248}, year = {2024}, abstract = {In this paper, the use of reinforcement learning (RL) in control systems is investigated using a rotatory inverted pendulum as an example. The control behavior of an RL controller is compared to that of traditional LQR and MPC controllers. This is done by evaluating their behavior under optimal conditions, their disturbance behavior, their robustness and their development process. All the investigated controllers are developed using MATLAB and the Simulink simulation environment and later deployed to a real pendulum model powered by a Raspberry Pi. The RL algorithm used is Proximal Policy Optimization (PPO). The LQR controller exhibits an easy development process, an average to good control behavior and average to good robustness. A linear MPC controller could show excellent results under optimal operating conditions. However, when subjected to disturbances or deviations from the equilibrium point, it showed poor performance and sometimes instable behavior. Employing a nonlinear MPC Controller in real time was not possible due to the high computational effort involved. The RL controller exhibits by far the most versatile and robust control behavior. When operated in the simulation environment, it achieved a high control accuracy. When employed in the real system, however, it only shows average accuracy and a significantly greater performance loss compared to the simulation than the traditional controllers. With MATLAB, it is not yet possible to directly post-train the RL controller on the Raspberry Pi, which is an obstacle to the practical application of RL in a prototyping or teaching setting. Nevertheless, RL in general proves to be a flexible and powerful control method, which is well suited for complex or nonlinear systems where traditional controllers struggle.}, language = {en} } @misc{BragardHueningKowalewski2023, author = {Bragard, Michael and H{\"u}ning, Felix and Kowalewski, Paul}, title = {Vorrichtung zur Relativlagenbestimmung [Offenlegungschrift]}, year = {2023}, abstract = {Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Relativlage zwischen einem feststehenden Teil und einem zu demselben in eine Bewegungsrichtung bewegbaren beweglichen Teil, wobei der feststehende Teil mit einem Wiegandsensor versehen ist, wobei der Wiegandsensor zwischen zwei gegenpolig zueinander ausgebildeten Permanentmagneten angeordnet ist und dass der bewegliche Teil eine Mehrzahl von beabstandet zueinander angeordneten Magnetisierungsstegen aus einem magnetisch leitenden Material aufweist, die in der Bewegungsrichtung zumindest eine gleich große Erstreckung aufweisen wie der Permanentmagnet, dass ein Abstand zwischen benachbarten Magnetisierungsstegen derart gew{\"a}hlt ist, dass in einer ersten Relativlage ein erster Permanentmagnet von einem der Magnetisierungsstege {\"u}berdeckt ist und ein zweiter Permanentmagnet nicht von einem der Magnetisierungsstege {\"u}berdeckt ist.}, language = {de} } @inproceedings{GrundAltherr2023, author = {Grund, Raphael M. and Altherr, Lena}, title = {Development of an open source energy disaggregation tool for the home automation platform Home Assistant}, series = {Tagungsband AALE 2023 : mit Automatisierung gegen den Klimawandel}, booktitle = {Tagungsband AALE 2023 : mit Automatisierung gegen den Klimawandel}, editor = {Reiff-Stephan, J{\"o}rg and J{\"a}kel, Jens and Schwarz, Andr{\´e}}, publisher = {le-tex publishing services GmbH}, address = {Leipzig}, isbn = {978-3-910103-01-6}, doi = {10.33968/2023.02}, pages = {11 -- 20}, year = {2023}, abstract = {In order to reduce energy consumption of homes, it is important to make transparent which devices consume how much energy. However, power consumption is often only monitored aggregated at the house energy meter. Disaggregating this power consumption into the contributions of individual devices can be achieved using Machine Learning. Our work aims at making state of the art disaggregation algorithms accessibe for users of the open source home automation platform Home Assistant.}, language = {en} } @masterthesis{Latz2021, type = {Bachelor Thesis}, author = {Latz, Annika}, title = {Konzeptentwicklung einer spielerischen Lernanwendung f{\"u}r Studierende}, school = {Fachhochschule Aachen}, pages = {XIV, 136 Seiten}, year = {2021}, abstract = {Ziel der Arbeit war es eine spielerische Lernanwendung f{\"u}r Studierende der FH-Aachen zu entwickeln, um das individuelle Lernen zu f{\"o}rdern. Dabei lag der Fokus auf der Konzeptentwicklung eines Serious Games f{\"u}r die Fachhochschule Aachen. Abgeleitet von Motivationstheorien, Game Design Frameworks und Eigenschaften von digitalen spielerischen Konzepten wurde ein Vorgehensmodell zur Konzeptentwicklung eines Serious Games erstellt. Wichtige Punkte f{\"u}r die Anwendung waren eine intensive Austauschm{\"o}glichkeiten f{\"u}r Studierende und das Integrieren dieser in die Lehrveranstaltungen der FH-Aachen. In der abschließenden Evaluation wurde positives Feedback der Studierenden eingeholt und damit das Ziel der Arbeit erreicht. Zus{\"a}tzlich wurde f{\"u}r das erarbeitete Konzept die Wirtschaftlichkeit {\"u}berpr{\"u}ft. Daf{\"u}r wurde w{\"a}hrend der Bearbeitungszeit mit einem aufgestellten Team ein Business Plan f{\"u}r das F{\"o}rderprogramm Start-Up transfer.NRW entwickelt.}, language = {de} } @inproceedings{HueningMund2023, author = {H{\"u}ning, Felix and Mund, Cindy}, title = {Integration of agile development in standard labs}, series = {51st Annual Conference of the European Society for Engineering Education (SEFI)}, booktitle = {51st Annual Conference of the European Society for Engineering Education (SEFI)}, doi = {10.21427/NK4Z-WS73}, pages = {11 Seiten}, year = {2023}, abstract = {In addition to the technical content, modern courses at university should also teach professional skills to enhance the competencies of students towards their future work. The competency driven approach including technical as well as professional skills makes it necessary to find a suitable way for the integration into the corresponding module in a scalable and flexible manner. Agile development, for example, is essential for the development of modern systems and applications and makes use of dedicated professional skills of the team members, like structured group dynamics and communication, to enable the fast and reliable development. This paper presents an easy to integrate and flexible approach to integrate Scrum, an agile development method, into the lab of an existing module. Due to the different role models of Scrum the students have an individual learning success, gain valuable insight into modern system development and strengthen their communication and organization skills. The approach is implemented and evaluated in the module Vehicle Systems, but it can be transferred easily to other technical courses as well. The evaluation of the implementation considers feedback of all stakeholders, students, supervisor and lecturers, and monitors the observations during project lifetime.}, language = {en} } @misc{Huening2023, author = {H{\"u}ning, Felix}, title = {Sensorvorrichtung zur Erfassung eines Magnetfelds sowie magnetbasiertes Sensorsystem zur Erfassung einer Bewegung eines beweglichen Objekts}, year = {2023}, abstract = {Eine Sensorvorrichtung (10;110;210;310;410) zur Erfassung eines Magnetfelds, mit einer Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) umfassend: • - mindestens zwei Wiegand-Dr{\"a}hte (20) und • - eine Spulenanordnung (22;122;222), die die mindestens zwei Wiegand-Dr{\"a}hte (20) radial umschließt und die • • • ein Sensorelement (26;126;226) und • • ein Triggerelement (28;128;228), durch das ein Triggermagnetfeld erzeugbar ist, bildet, ist bekannt. Um ein magnetbasiertes Sensorsystem (300;400) zur Erfassung einer Bewegung eines beweglichen Objekts (301;401) zu erm{\"o}glichen, das ohne externe Energieversorgung zuverl{\"a}ssig sowie energieeffizient arbeitet und kosteng{\"u}nstig hergestellt werden kann, ist bei der erfindungsgem{\"a}ßen Sensorvorrichtung (10;110;210;310;410) eine Wiegand-Triggereinheit (14;14a) vorhanden, umfassend: • - einen Wiegand-Draht (30) und • - eine Trigger-Sensorspule (32), die den Wiegand-Draht (30) radial umschließt, wobei ein erstes Ende der Trigger-Sensorspule (32) der Wiegand-Triggereinheit (14;14a) mit einem ersten Ende des Triggerelements (28;128;228) der Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) elektrisch verbunden ist und ein zweites Ende der Trigger-Sensorspule (32) der Wiegand-Triggereinheit (14;14a) mit einem zweiten Ende des Triggerelements (28;128;228) der Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise verst{\"a}rkt ein in der Trigger-Sensorspule (32) erzeugter Impuls das Gesamtmagnetfeld, das auf die Wiegand-Dr{\"a}hte (20) in der Sensoreinheit einwirkt, derart, dass die Triggefeldst{\"a}rke aller Wiegand-Dr{\"a}hte (20) {\"u}berschritten wird und diese im wesentlichen zeitgleich ausl{\"o}sen.}, language = {de} }