Ausbildungsprojekte
Unsere Lehrlinge haben während ihrer Ausbildung zusätzlich Zeit um diverse Projekte zu entwickeln. Hier zeigen wir Ihnen die spektakulärsten Arbeiten.
Seismograf
Ein Informatiker-Lehrling von uns hat im Rahmen seiner IPA-Prüfungsarbeit den Auftrag bekommen einen Seismografen zu bauen und zu programmieren.
Ein elektronischer Seismograf ist ein Gerät, das verwendet wird, um Erdbeben zu messen und aufzuzeichnen. Es besteht aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten, um die Bewegungen der Erde zu erfassen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Erdbeben beträgt 5-8km pro Sekunde.
Der Kern des Seismografen ist ein Sensor, der als Seismometer bezeichnet wird. Dieser Sensor besteht aus einem festen Rahmen und einer Masse (Hammer), die darin aufgehängt ist. Wenn ein Erdbeben auftritt, bewegt sich die Erde und überträgt diese Bewegung auf die Masse des Seismometers. Die Masse bleibt jedoch aufgrund ihrer Trägheit relativ ruhig, während der Rahmen sich bewegt. Diese Bewegung wird von einem Sensor (Spule, Magnet) im Seismometer erfasst, verstärkt und in ein digitales Signal umgewandelt.
Die digitalen Signale werden dann an einen Computer gesendet, welcher die Daten speichert, analysiert und daraus eine vollautomatisch eine Webseite generiert. Das wir nicht die Möglichkeit haben das Seismometer im Erdinnern zu platzieren führen äussere Einflüsse (Fahrzeuge, Fussgänger) zu gewissen Störungen.
Die Erschütterung durch Fahrzeuge zeigen folgendes Verhalten:
Effektive Erdbeben zeigen oft sofortige intensive Ausschläge und kündigen sich in der Regel durch kleine Vorbeben an:
Seismogram
Erdsonde Spy
Entwicklung von Simon
Das Projekt wurde einer echten Erdsonde nachempfunden.
Der Zeitungsartikel dazu und die Webseite über Simon.
Regelungstechnik
Um mit den Grundlagen der Regelungstechnik vertraut zu werden, habe ich die Aufgabe bekommen die Positon einer Kugel, welche sich auf einer Schiene befindet zu regeln. Dabei wird die Schiene mittels eines handelsüblichen Servos geneigt.
Regelungstechnik
Der Sollwert für die Position der Kugel kann am PC frei von -100%...+100% eingegeben werden. Der Istwert wird gemessen und über eine Schnittstelle RS485 zum PC übertragen Die Regler Software vergleicht Soll- und Istwert und steuert über einen PID-Algorithmus das Stellglied (Schiene) an.
Konstruktion
Die Konstruktion der Mechanik war für mich schwer, da ich besser mit der Tastatur als mit Hammer und Schraubenzieher umgehen kann. Mittels 3D-CAD habe ich mir die benötigen Teile gezeichnet und auf unserem 3D-Drucker hergestellt. Die Schiene auf Kunststoff war aber nicht genau genug, darum habe ich eine Aluminium-Schiene verwendet, welche mittels eines handelsüblichen Servos geneigt werden kann. Die Position der Kugel erfasse ich über einen Spannungsteiler bestehend aus einer Fotodiode und einem Widerstand und übermittle den Istwert über einen A/D-Wandler (ICPCON) über eine RS485 Schnittstelle in meine Regler Software.
Atomuhr
Ich habe in der letzten Zeit an einer Uhr gearbeitet, welche mir die Zeit der Atomuhr in Mainflingen bei Frankfurt anzeigen kann.
Aber was ist eigentlich eine Atomuhr?
Jede Uhr braucht ein Taktgeber. Eine Pendeluhr braucht ein Pendel, eine Quarzuhr einen Schwingquarz und eine Atomuhr ein Atom. Das im Moment am häufigsten verwendete Atom ist das Cäsiumisotop 133Cs. Atome haben die Eigenschaft Energie aufzunehmen und wieder abzugeben. Bei dem Atom 133Cs passiert das genau 9'192'631'770 mal in der Sekunde. Diese Schwingungen werden in einer Atomuhr gemessen und gezählt. So entsteht die Atomzeit.
Und wie kommt diese Atomzeit jetzt zu uns?
In Mainflingen steht ein grosser Langwellensender, welcher die Zeit in Form von Binärzeichen sendet. Am Anfang der Sekunde wird die Leistung für eine bestimmte Zeit auf etwa 15% gesenkt. Ist die Absenkung 0.1 Sekunden lang, bedeutet das eine Null und wenn die Absenkung 0.2 Sekunden lang ist, bedeutet das eine Eins.
Und wie misst man das?
In jeder Funkuhr befindet sich ein Empfänger, welcher das Signal empfängt und umwandelt. In meinem Fall hatte ich einen Empfänger, welcher mir das Signal nur in Volt angegeben hat. Mit einem digitalen ICP Converter habe ich dieses Signal umgewandelt und konnte es nun nutzen. Nun habe ich ein Schrittschaltwerk programmiert, um die Längen der Absenkungen zu messen. Jetzt habe ich noch die Zeit von Binär in Dezimal umgewandelt und dann die Zeit mithilfe eines meiner alten Programme angezeigt.
Pacman
Entwicklung von Philipp
Pacman ist eines der berühmtesten Arcadespielen auf der Welt. Ich habe nun eine andere Version programmiert. Meine Version sieht zwar gleich aus wie das Original ist aber um einiges weniger komplex. Zusätzlich kann man meine Geister nicht wie im Original fressen, man kann nur für einige Zeit unverwundbar werden.
Download
Kugelsortiermaschine
Das Projekt wurde als Übungsaufgabe aus dem Bereich Sensorik durchgeführt. Mithilfe von Infrarot-Sensoren wird die Farbe der Kugel ermittelt, welche über eine serielle Schnittstelle (RS-485) zur Software gelangt. Diese steuert die Position der Servos, an welche abhängig von der Farbe ist.
Digitaluhr
Die Digitaluhr diente als Übungsaufgabe aus dem Bereich Digital/Elektrotechnik. Sie besteht aus drei doppelten Binärzählern, sechs Binär-zu-Dezimal Umwandlern und sechs 7-Segment Anzeigen. Das Gehäuse der Uhr wurde mit einem 3D-Drucker gedruckt. Die Zeichnungen dazu wurden selber erstellt.
Die Verbindungen wurden auf der Rückseite mittels Wire-Wrap Technik verdrahtet. Diese Wickeltechink bezeichnet eine elektrische Verbindungstechink mittels Kaltverschweissung, die in Elektro und Digitaltechink gut von Gebrauch ist.
WireWrap - Wickeltechnik Digitaltechnik
RobiX
Der RobiX wird von Servos angetrieben welche ihm die Möglichkeit geben Bewegungen und Abläufe schnell auszuführen. Die Steuerung fungiert über eine Software, die von uns entwickelt wurde. Die Arme so wie die Halterungen der Servos haben wir mit einem 3D-Drucker selber gezeichnet und hergestellt.
Künstliche Intelligenz verbreitet sich immer mehr in der Welt der Technik. Diesem Roboter wurde mithilfe von einem von uns entwickeltem Programm die künstliche Intelligenz beigebracht. Er führt zufällige Bewegungen aus welche dann von uns bewertet werden. Falls die Bewertung schlecht ausfällt löscht er diese Bewegungen in seinem "Hirn". Wenn die Bewegung aber gut ausgeführt und dementsprechend auch gut bewertet wird, speichert er diesen Bewegungsablauf und generiert wieder eine Zufallsbewegung. Bei erneuter Wiedergabe führt er den gelernten Bewegungsablauf aus und führt dazu noch eine Zufallsbewegung aus, die wiederum bewertet wird.
Künstliche Intelligenz WikipediaVelleman Vertex K8400 3D-Drucker
Der Drucker der mehr kann.
Der Vellleman Vertex K8400 wurde als Bausatz geliefert und musste selber nach Bauanleitung gebastelt werden. Vorher wurde eine Werkzeugliste mit allen nötigen Werkzeugen erstellt und ebenso wurden die Werkzeuge bereitgestellt. Der Zeitaufwand betrug ca. 16 - 20h. Es wird ein Druckkopf mitgeliefert, doch Drucken kann der Vertex auch mit zwei Druckköpfen. Zusätzlich benötigt man Filament für den Drucker. Es gibt zwei verschiedene Kunststoffarten vom Filament. Der Unterschied hierbei zwischen PLA und ABS ist, dass sich PLA für die niedrige Drucktemperatur und ABS für die hohe Drucktemperatur eignet. Wenn alles fest sitzt, sollte man sich Zeit nehmen den Drucker optimal zu konfigurieren.
3D-Drucken kann man aber erst wenn man die nötigen Softwares dazu hat. Wir verwendeten 123D Design um dreidimensionale Modelle zu konstruieren. Um den Drucker zu konfigurieren, sowie die Drucktemperaturen einzustellen, eignete sich der VERTEX 3D PRINTER Repetier-Host. Zu beachten ist, dass Modelle auch auf einer SD-Karte gespeichert und am Drucker angeschlossen werden können.
Bauanleitung Vertex K8400
Schwebende Kugel
Die Kugel schwebt absolut perfekt und ist unempfindlich gegenüber Erschütterungen und Fremdlicht
Sie wurde im Rahmen der Ausbildung im Bereich Regelungstechnik von einem Lehrling entwickelt und gebaut.
Elektro Dampfmaschine
Die erste elektrisch getriebene Dampfmaschine der Welt. Aufgabe aus dem Bereich Digitaltechnik RS-Flip-Flop.
Film Download
Bimetall Roboter
Der BiRo führt seine Bewegungen ohne Hilfe von Motoren oder Hydraulik aus. Zu Spiralen zusammengerollte Bimetallstreifen, welche sich bei Wärmeeinwirkung biegen, dienen als Gelenke. Der Roboterarm besteht aus einem Dreher, zwei Vertikalgelenken und einem Greifer, welchen ebenfalls aus 2 Bimetallstreifen bilden.
Gesteuert wird der Roboter über ein selbstgeschriebenes Computerprogramm, welches ein Konverterpatch ansteuert.