Offenes Praktikum der angewandten Elektrotechnik

Praktikum der angewandten Elektrotechnik (Hacktikum?)

Wer schon mit einem Zitteraal geschmust hat, weiß „Leben kann tierisch elektrisieren“.  Wann und ob Hochspannung im Rahmen der Treffen zum Thema werden, hängt von den Interessen der Beteiligten und dem Fortschritt ab. Für die einen ist es Spaß und Freizeit, für andere ist es auch Teil von Unterricht.

Zitteraal
Von opencage – http://opencage.info/pics.e/large_9953.asp, CC BY-SA 3.0, Link
or Lightning simulator questacon.jpg
Von fir0002 flagstaffotos [at] gmail.com Canon 20D + Tamron 28-75mm f/2.8 – Eigenes Werk, GFDL 1.2, Link
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Art und Länge von Leitungen können Datenübertragung beeinflussen, Signalpegel sind zu überprüfen, Störungen auszuschließen. Für den Einsatz von Oszilloskopen gibt es viele Gründe. Was technische Informatiker interessieren muss, kann auch für den Erfolg experimentierender Biologen und Chemiker essentiell sein, schließlich arbeitet die Nachrichtenübertragung in Tier und Pflanze ebenfalls auf elektrischer Grundlage und sind chemische Sensoren elektrotechnisch auszulesen. Es muss nicht immer das „große“, superhochauflösende Oszilloskop sein. Interessant ist für die Dokumentation die Möglichkeit, Signalverläufe mit dem PC aufzeichnen zu können. Hier bietet sich ein (nicht nur) im Make-Magazin veröffentlicher Hack der Soundkarte des PCs an. Mit der Soundkarte verfügt fast jeder Computer über analoge „Line-“ und „Mic-“ Eingänge. Für viele Arbeiten genügen sowohl die 16Bit analoge Auflösung des Analogwandlers als auch die 20-20KHz Frequenzauflösung.

Soundkarten-Oszilloskop[1]

  • Kalibrator / Signalgenerator

Experimente zu Hochpass und Tiefpass

Abgleich mit kommerziellen Oszilloskopen / Leistungsvergleich

Schwebespulennachbau (Make Magazin – Levitationsprojekt)

Schwebespulenerweiterung

  • Zweiter Elektromagnet für die Horizontalbewegung
  • Mikrocontrollersteuerung für zunächst nur die z-Achse
  • Erweiterung der Mikrocontrollersteuerung auf x- und y-Achse
  • Aufbau einer Steuerung mit Joy-Stick

Optionen

Steuerungs- und Regelungstechnik auf Basis von Arduino Nano und ESP32

  • Bioreaktor
  • optische Zelldichtebestimmung (Nephelometerhack)
  • Auswertung von Dünnschichtchromatogrammen mittels spektrometrischer Sensoren (xy-Tisch)
  • Reaktionsspiel
  • MQTT-Anbindung zur Dokumentation

Stromversorgung[2]

  • Grundlagen,
  • Potenzialtrennung
  • „klassische“ Netzteile mit Transformatoren
  • Schaltnetzteile

Charakterisierung mittels Oszilloskop

Dimensionierung von Schaltnetzteilen

Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)

Nicht nur beim Betrieb von Servern und Krankenhäusern ist eine ununterbrochene Versorgung mit qualitätiv und quantitativ ausreichendem Strom unverzichtbar. Lange Messungen, der Betrieb von Anlagen fernab regulärer Stromversorgung … nicht jeder Computer besitzt eine eigene Energiequelle (Akku) zur Gewährleistung des Betriebs. Im Anschluss an die Untersuchung der unterbrechungsfreien Stromversorgung am RaspberryPi soll auf unterschiedliche Konzepte geschaut, aber nur der Betrieb einer USV für Kleinanlagen (Computer) mit 230V Wechselspannung näher untersucht werden.

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Quellen

[1]  Soundkarten-Oszilloskop:

Soundkartenhack aus Make-Magazine

Software für das Soundkarten-Oszilloskop

PC als analoges Messgerät

auch nützlich: http://homediyelectronics.com/projects/howtomakeafreesoundcardpcoscilloscope/

Lesestoff (Buch) dazu: „Sound Card Oscilloscope: Build Better Electronics Projects (DIY Electronics Book 1) von Steve Garratt; 165 Seiten, auch als eBook erhältlich.

[2] Lesestoff (Buch): „Stromversorgung ohne Stress“ Bände 1 und 2 von Franz Peter Zantis