Barkhausen Institut

Die Messung von Wetterdaten ist seit jeher ein wichtiger Beitrag zum Beispiel zur präzisen Wettervorhersage und für effiziente Landwirtschaft.

Im Praktikum soll durch die Verbindung von Sensoren für zum Beispiel Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte mit einem Microcontroller, einem Funkmodul und entsprechender Programmierung kann eine einfache Station zum Messen und Protokollieren des Wetterverlaufs gebaut werden. Die gemessenen Werte können dann über Funk zum Beispiel am Smartphone abgelesen werden.

Erwerbbare Kentnisse:

• Grundlagen Microcontroller
• Grundlagen von Bussystemen (drahtgebundene Kommunikation zwischen Sensor und Microcontroller)
• Grundkenntnisse Elektrotechnik
• Grundkenntnisse Programmierung

Vorkenntnisse:

• grundlegende Englisch-Kenntnisse
• Interesse an Elektrotechnik/Informatik

Mindestdauer: 1 Woche Arbeitszeit (ohne Berichtschreiben), besser 2 Wochen

Durch menschliche Aktivitäten z.B. in der Industrie oder im Straßenverkehr schwirren Milliarden von ultrafeinen Staubteilchen in der Luft, die wir täglich einatmen. Wenn wir große Mengen davon inhalieren, kann das für unsere Gesundheit schädlich sein und auch die Umwelt leidet unter der Feinstaubbelastung. Nun sind diese Teilchen unsichtbar und es ist uns nicht immer bewusst, wie viel Feinstaub wir wirklich einatmen. Um sich über die Belastung der Luft vor Ort informieren zu können, lässt sich ein Feinstaubmessgerät auch selbst aufbauen und programmieren.

Im Open Lab unseres Instituts bieten wir dir die Möglichkeit an, ein solches Messgerät aufzubauen. Dafür sind keine Vorkenntnisse nötig. Wenn du dich für ein wichtiges Umweltthema interessierst, wirst du Grundlagen der Elektrotechnik und Mikrocontroller-Programmierung mit Spaß erlernen.

Für den Zusammenbau des Feinstaubmessgerätes werden ein programmierbarer Mikrocontroller, ein Temperatursensor und ein Feinstaubsensor integriert. Solche Sensoren werden ebenfalls in vernetzten Geräten für das IoT (Internet of Things/Internet der Dinge) verwendet, um die Informationen im Internet verfügbar zu machen. Nach der Programmierung muss der Sensor getestet und in ein Gehäuse eingebaut werden. Der Sensor kann dann die Feinstaubbelastung im Minutentakt bestimmen und die Messwerte können von deinem Smartphone abgelesen werden.       

Mindestdauer: 3 Tage

Durch Sensoren können Roboter, Maschinen und Fahrzeuge ihre Umwelt wahrnehmen und darauf reagieren. So müssen selbstfahrende Autos ständig ihre Umwelt "im Blick" haben um auf unvorhergesehene Ereignisse zu reagieren.

Im Praktikum soll ein mobiler Roboter gebaut werden, welcher durch einen Entfernungssensor oder Kamera Objekte vor sich erkennt und diesen folgt. Hierfür müssen Sensorik, Recheneinheit (Microcontroller) und Aktuatorik (Motoren, Lenkung) verschaltet und programmiert werden.

Erwerbbare Kenntnisse:

• Grundlagen Microcontroller
• Grundkenntnisse Maschinelles Lernen
• Grundkenntnisse Elektrotechnik
• Grundkenntnisse Programmierung

Vorkenntnisse:

• grundlegende Englisch-Kenntnisse
• Interesse an Elektrotechnik/Informatik

Dauer: 2 Wochen Arbeitszeit

Was sind genau Funkwellen?  Im Experiment können die Schüler*innen untersuchen, wie sich Funkwellen verschiedener Frequenzen ausbreiten, verschiedene Materialien durchdringen oder absorbiert werden. Hierbei können außerdem verschiedene Funkgeräte wie Mobiltelefone, Notebooks oder WLAN-Router auf Strahlung untersucht werden und deren Sendeleistung ermittelt und verglichen werden.

Erwerbbare Grundkenntnisse:

• Grundlagen Wellenausbreitung
• Systematisches Messen und Auswerten
• Grundlagen verschiedener Funkübertragungsverfahren

Vorkenntnisse: keine

Dauer: 1-2 Tage zum Ausprobieren. Für komplexere Untersuchungen mindestens 1 Woche.