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Das IoT ist ohne eingebettete Systeme undenkbar. Erst kleine und kleinste Mikrocontroller mit intelligenten Kommunikationsschnittstellen und Anbindung ans Internet ermöglichen sinnvolles und flächendeckendes Einsammeln von Daten. Doch wie kompliziert ist der Einstieg in die Embedded-Welt? Dieser Artikel gibt Einblick, wie die »Arduino-Plattform« die Einstiegshürden für eingebettete Systeme dramatisch reduzieren kann.
Low-end-Embedded-Plattformen stellen eine hohe Anforderung an die Entscheidungsfähigkeit des Entwicklers: Zum nächstgrößeren Prozessor greifen und ein Betriebssystem benutzen oder doch besser auf das Betriebssystem verzichten? Die Frage lässt sich einfach beantworten: Einen Nanokernel verwenden und das Embedded-System mit einem minimalen Footprint realisieren. Adam Dunkels Protothreads sind eine ausgesprochen effiziente Art, Mikrocontroller gut strukturiert zu programmieren und gleichzeitig auf Overhead zu verzichten. So können auch mit kleinen 8-bit-Prozessoren anspruchsvolle Aufgaben in einem Thread-Modell bearbeitet werden. Man muss also nicht immer das Rad neu erfinden oder gleich auf Linux-basierte Systeme zurückgreifen.
IoT von der Stange
(2016)
Eine SPS im Kraftfahrzeug? Das geht ja gar nicht – da gibt es doch all die Hersteller für Kfz-Steuergeräte, die konfigurierbare Hardware anbieten. Im Prinzip ja, aber leider sind gerade die Sensoren oder Aktoren nicht ansteuerbar, die der Entwickler genau für sein aktuelles Projekt benötigt. Dieser Beitrag gibt einen kleinen Einblick in neue Möglichkeiten des Rapid Prototyping für mechatronische Systeme auf der Basis von Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS).
Energietransparenz und optimierter Energieverbrauch durch ganzheitliche Automatisierungskonzepte
(2012)
Prozessintegrierte Magnetseparation im Labormaßstab mittels High-Gradient Magnetic Separator (HGMS)
(2014)
Die Hochgradient-Magnetseparation (HGMS) stellt eine Alternative zu konventionellen Methoden der Proteinaufarbeitung wie Filtration und Chromatographie dar und dient zudem als Prozessintensivierung. Bisherige Separatoren sind für Anwendungen von mehreren Litern Prozessvolumina Fermentationsmedium und Gramm Magnetpartikel ausgelegt. Bei der Entwicklung und Anwendung neuartiger Magnetpartikeloberflächen ist die Verfügbarkeit großer Mengen nicht gegeben. Bisherige Filterkammern erhöhen zudem den Arbeitsaufwand und verursachen größere Partikelverluste bei Spülvorgängen oder der Reinigung aufgrund der Partikeladsorption. Für Anwendungen im Maßstab < 500 mL wird deshalb ein Miniatur-Hochgradientfilter (miniHGF) entwickelt. Das Modell wird im 3D-Drucker Makerbot Replicator 2 gefertigt und magne-isierbare Drähte zur Partikelabscheidung eingesetzt. Die Vergleichbarkeit mit einem etablierten Magnetseparator wird anhand der Aufnahme von Durchbruchskurven und Bestimmung der Filtereffizienz untersucht. Die Praxistauglichkeit mit kleinen Volumina wird in wiederholten Batch-Versuchen mit auf Magnetpartikeln immobilisiertem Enzym und einem kolorimetrischen Assay geprüft.
Optimierung der selektiven Aufarbeitung von Proteinen mit Aptamer-funktionalisierten Magnetpartikeln
(2012)
Die Herstellung pharmakologisch relevanter Proteine durch Mikroorganismen führt eine mehrstufige Aufarbeitung mit sich. Durch die Verwendung von Aptameren, kurzen einzelsträngigen DNA- oder RNA-Oligonukleotiden immobilisiert auf funktionalisierten, wiederverwendbaren Magnetpartikeln, können mehrere dieser Abtrennungsoperationen kombiniert und damit die Prozesskosten minimiert werden. Aufgrund der definierten dreidimensionalen Struktur können Aptamere kleine organische Moleküle hochspezifisch binden. Im vorgestellten Projekt wird die Aufarbeitung von His6-GFP als Modellprotein mithilfe der mit Aptamer funktionalisierten Magnetpartikel durchgeführt. In bisherigen Versuchen wurde die Bindung von Aptameren auf den magnetischen Partikeln sowie die Bindung des Modellproteins GFP auf den Partikeln optimiert. Des Weiteren wurden mehrere Strategien zur Elution des GFPs von den Partikeln verfolgt, um den Proteinertrag zu maximieren und die Partikel rezyklieren zu können. Die Untersuchung unspezifischer Bindungen von Zelltrümmern und Proteinen an die Magnetpartikel wurde mithilfe eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops durchgeführt.
Zeitfenster : Prototyp einer animierten Installation zum Thema Mesokosmos und Lebensraum Erde
(2022)
Der Prototyp des Projekts "Zeitfenster" stellt eine Installation dar, inspiriert vom Museum für Naturkunde Berlin. Die Installation besteht aus einer Animation, die an die Fenster des Dinosauriersaals im Museum pojiziert wird. Die Animation zeigt in einer Art Zeitreise, wie das Erbe der Natur aussieht und was der Mensch daraus macht. In der Zeit des Klimawandels setzt sich Design vermehrt für die Aufklärung des Naturschutzes ein. Die Animation soll die Zuschauer, ob Jung oder Alt, für die Verbindung zwischen dem Menschen und der Erde sensibilisieren. Dies wird erreicht, indem sich die Installation die atemberaubende Atmosphäre des Dinosauriersaals zu Nutze macht. Die Fenster des Saals erlauben es, die Bildnisse in beeindruckender Lebensgröße darzustellen. Im Fokus steht, dass der Prototyp ein Erlebnis konzipiert, welches nur durch das Zusammenspiel der verschiedenen Medien möglich ist.
Energieeffizienz und Energiemanagement : Ein Überblick heutiger Möglichkeiten und Notwendigkeiten
(2012)
Monitoring-System für die Luftrettung: ergonomisches Designkonzept für den medizinischen Anwender
(2021)
Bei einem Luftrettungseinsatz hat die Herstellung der Transportfähigkeit des Patienten Priorität. Im Anschluss erfolgt das Monitoring während des Fluges.
Das Problem dabei ist: Es gibt keine einheitliche Basis zur ergonomischen Nutzung und Datenverwertung der medizinischen Geräte. Kabel, Positionierung und individuelle Displays beeinträchtigen die Anwendenden. Dies kann im schlimmsten Fall die erfolgreiche Patientenbehandlung gefährden und die Übergabe des Patienten verzögern.
Im Konzept wurden die Geräte drahtlos gestaltet. Mittels Knopfdruck am Gerät werden Daten an den Monitor übertragen. Schnell und sicher können EKG, Blutdruck, SPO2 und Temperatur gemessen und Stethoskop, Ultraschall und Videolaryngoskop verwendet werden. Ein Barcode-Scanner dokumentiert Medikamente und verbrauchte Materialien. Im Anschluss wird ein Zielkrankenhaus ausgewählt, die Ankunftszeit angezeigt und Daten protokolliert und übertragen.
In diesem Beitrag geht es um die Integration von Stoffströmen einer Lignocellulose-Bioraffinerie in Verfahren zur Batterieherstellung. Pflanzliche Reststoffe aus der Biokraftstoffherstellung wie Lignin sollen zur Herstellung neuer Batteriematerialien verwendet werden. Hierbei wird das Lignin als Matrix für die vorgraphitischen C-haltigen Einlagerungsverbindungen in den Elektroden genutzt. Die Si-C-Komposite werden durch das Einbetten von Si in eine Ligninmatrix mit anschließender Carbonisierung hergestellt. Das Lignin hierfür wird durch die sequentielle hydrothermale Vorbehandlung von Buchenholz bei variablen Bedingungen gewonnen und mit Si-Nanopartikel sowie als Referenz ohne Si-Nanopartikel gefällt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sequenzielle Vorbehandlung höhere Ausbeuten im Vergleich zum LHW- oder Organosolv-Aufschluss liefert. Um eine Anode herzustellen, wurde das resultierende Si–C-Kompositmaterial carbonisiert, auf einen Stromsammler aufgetragen und elektro-chemisch charakterisiert. Der Einfluss der Vorbehandlungsschritte auf den Herstellungsprozess und die ökonomische Bewertung des untersuchten Bioraffinerie-Prozesses wurde mithilfe eines Stoffstrommodells analysiert.
Analyse von Lignocellulose mittels dynamischer Differenzkalorimetrie und Infrarot – Spektrometrie
(2015)
Technisches Zeichnen : Lösungsvorschläge für das Selbststudium. (Berichte aus dem Maschinenbau)
(2012)
In Zeiten der COVID-19-Pandemie ist die Aufklärung der Bevölkerung, besonders in Hygiene- und Gesundheitsfragen, wichtiger denn je. Das Deutsche Hygiene-Museum macht sich genau das zur Aufgabe. Unter Einbeziehung des Museumsprofils „Das Museum vom Menschen“ und der Architektur zwischen Bauhaus und Neoklassizismus erhält das Museum ein neues Erscheinungsbild. Dabei wird der Sammlungsaspekt gezielt visualisiert, denn das Museum zeichnet sich durch einen umfangreichen Sammlungsbestand aus. Die heterogene Sammlungsbreite macht es europaweit zu einem Unikat. Da das Museum einen Teil des Gesundheitssystems darstellt, ist das überwiegend rot gehaltene Corporate Design und die Wort-Bild-Marke eine Anlehnung an das Deutsche Rote Kreuz. Das medienübergreifende Erscheinungsbild unterstreicht somit die Werte und Besonderheiten des Museums und hat zusätzlich den Auftrag, über Hygiene und Gesundheit aufzuklären.