Raumfahrtelektronik (Praktikum)

Vortragende/r (Mitwirkende/r)
Umfang4 SWS
SemesterWintersemester 2018/19
UnterrichtsspracheDeutsch
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline
TermineSiehe TUMonline

Termine

Teilnahmekriterien & Anmeldung

Lernziele

Nach erfolgreicher Teilnahme sind die Studierenden in der Lage grundlegende Problemstellungen in elektronischen Systemen zu verstehen und dieses Wissen in interdisziplinäre Expertengespräche einzubringen. Durch praktische Kenntnisse in der Komponentenauswahl und der Definition elektrischer Schnittstellen erlangen die Teilnehmer zudem ein grundlegendes Systemverständnis und sind in der Lage einfache Systeme selbst zu entwerfen. Sie erlernen die korrekte Verwendung branchenüblicher Mess- und Diagnosewerkzeuge und sammeln Erfahrungen in der Analyse und im Test von elektronischen Schaltungen. Bei erfolgreichem Abschluss der Projektphase des Moduls haben die Studierenden schlussendlich ein einfaches elektronisches System einer realen Raumfahrtanwendung entworfen, implementiert und getestet.

Beschreibung

Im Praktikum werden neben einem breiten Systemverständnis und der interdisziplinären Praxiserfahrung insbesondere folgende spezifische Inhalte in separaten und aufeinander aufbauenden Lerneinheiten vermittelt: - Grundlagen und Messtechnik: Auffrischung der Elektronikgrundlagen, elektronische Standardbauteile, Potentiale und Erdung von elektrischen Systemen, korrekte Anwendung branchenüblicher Messwerkzeuge - Handwerkliche Fähigkeiten: Elektroniklöten, Herstellung von Kabeln und Steckverbindern, Schutzvorkehrungen gegen elektrostatische Entladungen (ESD), Bedienung eines Oszilloskops - Energieversorgung: Varianten Strom- und Spannungsquellen in Laborumgebungen sowie auf Raumfahrzeugen, Arten von Strom- und Spannungswandlern, Schutzmechanismen - Analoge Sensoren: Auslesen analoger Sensoren, Messverstärkerschaltungen - Digitale Sensoren: Einführung in Anwendung und Programmierung von Mikrocontrollern, Digitalisierung analoger Signale, digitale Sensordatenverarbeitung - Digitale Kommunikation: digitale Protokolle zur Chip-to-Chip und Board-to-Board-Kommunikation (UART, SPI, I²C, …) - Aktuatoren: Verschaltung und elektrische Ansteuerung von Aktuatoren - Platinendesign- und Herstellung: Verwenden von Bauteilbibliotheken, zeichnen von Schaltplänen, Erstellung von Leiterplattenlayouts, Grundlagen der Herstellung

Inhaltliche Voraussetzungen

Das Praktikum Raumfahrtelektronik baut inhaltlich auf den im Bachelorstudium der Fakultät Maschinenwesen vermittelten Kenntnissen zur Elektrotechnik („Grundlagen der Technischen Elektrizitätslehre für MW“) auf und setzt diese als theoretische Grundlage voraus.

Lehr- und Lernmethoden

Der inhaltliche Aufbau des Praktikums besteht aus zwei Abschnitten: Im ersten Abschnitt werden die Teilnehmer in etwa acht Praktikumsterminen zunächst schrittweise an das Thema Raumfahrtelektronik herangeführt. In diesen Terminen werden jeweils interaktiv die theoretischen Grundlagen der Lerneinheit erarbeitet und direkt im Anschluss in praktischen Versuchen und Aufgabenstellungen angewendet. Im zweiten Abschnitt widmen sich die Gruppen einer konkreten Problemstellung. Unter Anwendung der zuvor erlernten Grundlagen entwerfen, implementieren und testen die Teilnehmer ein einfaches elektronisches System in einem realen Raumfahrtprojekt. Hierbei müssen sowohl Systemdenken als auch spezifisches Fachwissen angewendet und mit den Projektpartnern kommuniziert werden. Das Praktikum Raumfahrtelektronik findet wöchentlich mit einer Dauer von jeweils vier Stunden im sogenannten Space System Concept Center, einem speziell für die interaktive und interdisziplinäre Arbeit an Problemstellungen entworfenen Arbeitsraum statt. Dieser ist für eine Teilnehmerzahl von bis zu 12 Personen ausgelegt. Das Praktikum findet in Kleingruppen von etwa drei Studierenden statt. Die Betreuung erfolgt durch praxiserfahrene Dozenten.

Studien-, Prüfungsleistung

Der Erfolg der beiden Praktikumsabschnitte wird auf zwei Arten überprüft um der jeweiligen Form des Abschnitts gerecht zu werden: Die Überprüfung der vermittelten theoretischen Grundlagen aus dem ersten Praktikumsabschnitt erfolgt schriftlich in Form von kurzen Testaten zu Beginn jeder Lehreinheit mit einer Dauer von jeweils 10-15 Minuten. Dies dient der kontinuierlichen Überprüfung des Lernfortschritts. Die Beurteilung der Leistungen im zweiten Abschnitt erfolgt durch die Bewertung der erbrachten Laborleistung, welcher in einer Abschlusspräsentation (ca. 10 Minuten pro Person) von den Teilnehmern dokumentiert werden muss. Beide Abschnitte werden entsprechend des Zeitaufwands (60% Testate, 40% Laborleistung) gewichtet.

Empfohlene Literatur

Hering, Ekbert; Bressler Klaus; Gutekunst, Jürgen: Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 7. Auflage, 2017. ISBN 978-3-662-54213-2 Space Mission Engineering: The New SMAD. Microcosm Press. 2011. ISBN 978-1881883159 Miedzik Georg: Kabelkonfektion. In: Montage in der industriellen Produktion. VDI-Buch. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2006. ISBN 978-3-540-21413-7 Stoffregen, Paul J; Coon, Robin (PJRC): Teensy USB Development Board. Downloadable Website Archive. April 4, 2017. URL: http://www.pjrc.com/archive/pjrc_2017_04_04.zip Novarm Software: DipTrace Tutorial. Schematic and PCB Design Software. October 26, 2017. URL: https://diptrace.com/books/tutorial.pdf

Links