Technische Universität Dresden

Beachten Sie bitte auch die aktuellen Angebote vor dem Raum BAR II/26 oder fragen Sie die Arbeitsgruppenleiter nach möglichen Themen!

Arbeitsgruppe Entwurfsautomatisierung

Elektronik- bzw. Sensor-Entwurf
In Zusammenarbeit mit der Dresdner Firma InfraTec GmbH wird folgendes Thema angeboten:
Entwicklung einer Testplattform für einen integrierten Schaltkreis (ASIC) in pyroelektrischen IR-Sensoren: Der ASIC kann sehr flexibel konfiguriert werden und ist somit unter verschiedenen Betriebsbedingungen einsetzbar. Für die umfassende Charakterisierung des ASIC wird eine flexible Testplattform benötigt. Als Ausgangspunkt kann eine bestehendes Evaluation-Kit mit begrenztem Funktionsumfang genutzt und entsprechend weiterentwickelt werden. Teilaufgaben:

• Entwicklung der Hardware zur Ansteuerung des ASIC und Aufbereitung der Signale,
• Anpassung der Firmware des Mikrocontrollers zur Ansteuerung,
• Entwicklung von Teststrategien und -methoden,
• Aufbau, Inbetriebnahme und Test.

Prüfung der Elektromigrationsrobustheit mit dem KLayout-DRC
Elektromigration (EM) ist ein wachsendes Zuverlässigkeitsproblem für Leiterbahnen in integrierten Schaltkreisen (ICs). Um dieser Herausforderung zu begegnen, gibt es neue Modelle, welche die Lebensdauer einer Leiterbahn präzise voraussagen. Dabei wird das bisherige Kriterium der Stromdichte um die geometrischen Eigenschaften der Leiterbahn (z.B. Länge) erweitert. Ein Konzept zur EM-Verifikation mit diesen neuen Modellen basiert auf stromabhängigen Design Rule Check (DRC)-Regeln.
Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werden, wie derartige DRC-Regeln umgesetzt werden können. Dazu soll die frei verfügbare Software KLayout zum Einsatz kommen, welche über umfangreiche Möglichkeiten zur Implementierung von DRC-Regeln verfügt und zusätzlich um eigene Skripte erweitert werden kann. Es ist ein Konzept zur Umsetzung der Regeln zu entwickeln, welches dann anhand von einzelnen Fällen beispielhaft implementiert und verifiziert wird.

Thermischer Entwurf für optische integrierte Schaltkreise (OICs) auf Siliziumbasis
Zahlreiche Anwendungen im Hochfrequenzbereich (z.B. in der Telekommunikation) lassen sich günstig optisch realisieren. Um Kosten zu senken und eine höhere Integrationsdichte zu erreichen, entstehen die optischen Systeme immer häufiger in Form integrierter Schaltkreise, teilweise in Silizium-Chips. Silizium hat jedoch den Nachteil einer starken Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften. Deshalb ist dabei der thermische Entwurf von herausragender Bedeutung.
Am Institut werden Entwurfsmethoden für kohärente Ising-Maschinen entwickelt. Das sind nicht-klassische Spezialrechner in Silizium-OICs, die bestimmte mathematische Probleme sehr effizient lösen können (vergleichbar mit Quantencomputern). Dabei verschärfen sich noch einmal die thermischen Herausforderungen bei Silizium-OICs.
In dieser Arbeit sollen aus thermischen Analysen optischer Bauelemente Randbedingungen und Regeln abgeleitet werden, die für den Entwurf optischer integrierter Schaltkreise verwendet werden können.

Zuverlässigkeitsmodellierung elektronischer Baugruppen
Elektronische Baugruppen bestehen trotz fortschreitender Funktionsintegration aus einer Vielzahl von Komponenten, die unter gleichen Umgebungsbedingungen stark unterschiedliche Ausfallverhalten und -wahrscheinlichkeiten aufweisen. Um in frühen Entwurfsphasen Aussagen zur Zuverlässigkeit zu generieren und rechtzeitig Entscheidungen zur Verbesserung der Lebensdauer treffen zu können, ist die geeignete Modellierung von Ausfällen notwendig. Entsprechende Modelle für Einzelkomponenten sollen zusammengetragen und zu einem Modell zur Berechnung der Ausfallverteilung eines Systems verknüpft werden.

Musterbasierte Wegsuche in Graphen
Ein wichtiger Schritt beim Layoutentwurf digitaler integrierter Schaltungen (ICs) ist die Verdrahtung der zuvor platzierten Gatter. Dabei werden die zur Verfügung stehenden Verdrahtungsressourcen (also Tracks und Vias) in einen Graphen abgebildet, der aus Knoten und Kanten besteht. Mit Hilfe von Wegsuche-Algorithmen, wie z. B. dem Dijkstra-Algorithmus, können dann kürzeste Wege in diesem Graphen gesucht werden, um die Netze nacheinander zu verdrahten.
Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen die Verdrahtung mittels kürzester Wege nicht wünschenswert ist. Ein Beispiel ist die elektromigrationsrobuste Verdrahtung, bei der kritische Netze nur mittels vorgegebener Strukturen verdrahtet werden sollen, die vorher durch Simulation als robust eingestuft wurden.
In dieser Arbeit soll zunächst der Stand der Technik bei Wegsuche-Algorithmen recherchiert werden. Insbesondere vergleichbar angepasste Algorithmen sind hier von Interesse. Danach soll der Dijkstra-Algorithmus zur Wegsuche in Graphen so erweitert werden, dass nur Strukturen bzw. Teilgraphen aus einer vorgegebenen Liste verwendet werden.

Berücksichtigung des Antenneneffekts beim Design-Rule-Check mit KLayout
Der Layoutentwurf integrierter Schaltungen (ICs) überführt eine Netzliste in geometrische Maskendaten – die Grundlage zur Herstellung der Chips in einer Halbleiterfabrik. Eine wichtige Teilaufgabe ist dabei die Verifikation der Entwurfsdaten, z. B. im Rahmen des DRC (engl. design rule check) bei dem die Einhaltung der Entwurfsregeln überprüft wird. In diesem Schritt kommen typischerweise kommerzielle Werkzeuge mit großem Funktionsumfang (und hohen Lizenzkosten) zum Einsatz.
Für kleinere Entwurfsaufgaben oder Vorentwürfe ist es wünschenswert, frei verfügbare Werkzeuge einsetzen zu können. Ein solches Werkzeug ist KLayout, welches rudimentäre Unterstützung für den DRC besitzt und erweitert werden kann. Die konkreten Entwurfsregeln müssen dabei als Skript hinterlegt werden, das von KLayout ausgeführt wird.
Am Institut wurde dafür das Python-Framework Babylon entwickelt, das einen großen Teil der DRC-Regeln kommerzieller Technologien in ein äquivalentes DRC-Skript für KLayout übersetzen kann. Bisher fehlt jedoch die Unterstützung von Entwurfsregeln zur Vermeidung des Antenneneffekts (engl. antenna effect), bei dem MOSFETs während der Herstellung geschädigt werden können.
In dieser Arbeit sollen zunächst der Antenneneffekt und Möglichkeiten zu seiner Vermeidung recherchiert werden. Danach soll Babylon um die Unterstützung der zugehörigen Entwurfsregeln einer kommerziellen Technologie erweitert werden.

Äquivalenzanalyse von Bildinhalten mithilfe maschineller Lernverfahren
Das Ziel dieser Aufgabe ist die Entwicklung eines Softwarewerkzeugs (Python) zur Analyse von Konstruktionszeichnungen oder Schaltplänen (Bilddaten). Mehrerer hundert Dokumente sollen in angemessener Zeit (wenige Stunden) auf wiederkehrende Strukturen hin geprüft werden, um lohnenswerte Kandidaten für eine potentielle Optimierung zu identifizieren (z.B. Teilschaltungen). Die Umsetzung umfasst die Zerlegung der Bilddaten in konfigurierbare Merkmale und abstrahierende Merkmalskategorien sowie einer anschließenden statistischen Auswertung und grafischen Darstellung der Ergebnisse. Die Lösung ist anhand von Beispieldatensätzen zu evaluieren.

FEM-Simulation von HF-Wellenleitern mit freier Software
Um die Zuverlässigkeit und Störungssicherheit hochfrequenter Baugruppen zu beurteilen, können diese vor der Herstellung simuliert werden. Stand der Technik ist dabei unter anderem die Simulation per FEM (Finite-Elemente-Methode). Dabei werden die Geometrien in ein Programm importiert und vernetzt, sodass sich ein aus vielen kleinen Teilvolumen bestehendes Modell ergibt. Im Anschluss kann dieses Modell für gegebene Randbedingungen simuliert und die Ergebnisse berechnet und dargestellt werden.
Auf dem Markt erhältliche Software, wie z.B. Ansys HFSS oder Maxwell, unterliegt meist einer kommerziellen Lizenz, die zu erhöhten Kosten führt und eine Integration in eigene Umgebungen schwierig gestaltet. Ziel der Arbeit ist es daher, einen Workflow zu entwickeln, der komplett auf freier Software basiert. Dazu ist ein Überblick über Open Source-Software zu erarbeiten, die für eine HF-Analyse beliebiger Geometrien geeignet ist. Danach sind diese Simulationswerkzeuge auf ihre Eignung zu testen. Anhand der Ergebnisse ist ein Vorgehen für die Verwendung im konkreten Anwendungsfall zu entwickeln.

Modellierung und Transformation von flexiblen Leiterplatten im dreidimensionalen Raum
Flexible Leiterplatten ermöglichen die Fertigung sehr kompakter Baugruppen und sind damit aus der heutigen Baugruppenentwicklung nicht mehr wegzudenken. Ein Problem ist allerdings die vorherige Simulation, vor allem im Hinblick auf die dreidimensionale Formgebung (Verbiegung) und die als Folge auftretenden Schädigungen an der Leiterplatte. Damit die Leiterplatten im verformten Zustand simuliert werden können, ist vorher eine entsprechende Modellierung und Berechnung der Verformung nötig. Ziel der Aufgabe ist daher eine Recherche von Darstellungsmöglichkeiten (z.B. mittels NURBS) sowie die anschließende Transformation von flexiblen Leiterplatten und darauf befindlicher Leiterzüge. Gegeben sind dabei Biegelinien und -radien, anhand derer die Leiterplatten in eine gewünschte Form gebogen werden sollen. Die so gebogene Geometrie soll im Anschluss für eine Simulation der Leiterplatte im Hinblick auf Biegebeanspruchung beim Verformen herangezogen werden.

Erzeugung von 3D-Verlegewegen am Beispiel von Kfz-Bordnetzen
Moderne Kraftfahrzeuge bieten eine Vielzahl an Funktionen mit einer hohen Anzahl an Komponenten und Steuergeräten. Ein umfangreiches Bordnetz verbindet diese miteinander und durchzieht das gesamte Fahrzeug in Form eines Kabelbaums.
Am Institut werden Algorithmen entwickelt, um die Verkabelung zu optimieren. Dafür wird ein Graph als Datenstruktur genutzt, wobei Knoten die Einbauorte der Komponenten darstellen und Kanten die potenziellen Verlegewege der Kabel im Auto. Die Erstellung eines Graphen für ein bestimmtes Fahrzeugmodell geschieht aktuell in langwieriger Handarbeit.
Ziel der Arbeit ist die automatisierte Generierung des Graphen anhand eines gegebenen 3D-Modells des Fahrzeugs. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in bestimmten Bereichen (Sitzbereiche, ...) Sperrzonen das Verlegen von Kabeln verhindern.
Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Literaturrecherche zur Generierung von räumlichen Graphen
• Prototypische Implementierung eines Algorithmus zur Graphgenerierung (z. B. in Python):
  • Generierung eines Graphen für ein vorgegebenes 3D-Modell
  • Berücksichtigung von Sperrzonen
  • Optimierung durch u. a. Zusammenfassung nah beeinander liegender Kanten
• Evaluierung von Funktionsfähigkeit, Speicher- und Zeitkomplexität anhand gegebener Testdaten

Arbeitsgruppe Entwurf elektronischer Systeme

Implementierung eines energieautarken Umweltsensors für Gewächshäuser
Drahtlose Sensornetzwerke gestatten das Einbinden von räumlich verteilten Sensoren in eine gemeinsame Kommunikationsinfrastruktur. Um niedrige Betriebskosten zu erzielen, ist der autarke Betrieb solcher Sensorknoten wünschenswert.
In mehreren Vorarbeiten wurden am Institut Grundlagen für das stromsparende Messen von Umweltparametern (Lichtspektren, Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte), der Ener-gieversorgung von Mikrocontrollern aus der Umwelt (Energy Harvesting, Laderegelung, Stromversorgung) und von Beispielapplikationen für das The Things Network (TTN) erarbeitet.
In der Arbeit sollen diese Ergebnisse in einem kompakten selbstversorgenden Sensor-knoten zum Einsatz in Gewächshäusern zusammengefasst werden. Dazu ist ausgehend von Vorgängerarbeiten eine Schaltung zu entwickeln und praktisch umzusetzen. Weiterhin umfasst die Arbeit die Umsetzung des Umweltsensors als Gerät mit Berücksichtigung der spezifisch durch den Anwendungsfall geforderten Randbedingungen (Luftfeuchte, Temper-aturschwankungen, Energiebudget).
Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Einarbeiten in den Arbeitsstand,
• Schaltungsentwurf,
• Erstellen des Platinenlayouts, Aufbau und Inbetriebnahme der Schaltung,
• Implementieren des Steuerprogrammes zum Auslesen der Sensordaten und deren Übertragung im TTN unter besonderer Beachtung eines niedrigen Stromverbrauchs,
• Gehäusekonstruktion mit Schwerpunkt auf dem Geräteaspekt,
• Charakterisieren und Dokumentation der erreichten Ergebnisse.

Entwicklung der Steuerung für ein Goniofotometer
Goniofotometer dienen dem winkelaufgelösten Messen foto- oder radiometrischer Größen von Strahlungsquellen. Zu einem vorliegenden mechanischen Aufbau eines solchen Gerätes ist eine Elektronik zur Ansteuerung der motorischen und sensorischen Komponenten zu entwickeln und in Betrieb zu nehmen. Weiterhin ist eine Bedienoberfläche (z.B. Python+QT) zu entwickeln, mit der sich einfache Messungen durchführen lassen. Die Funktion ist abschließend messtechnisch zu charakterisieren und dokumentieren.
Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Einarbeiten in den Arbeitsstand,
• Schaltungsentwurf, Layout, Aufbau der Elektronik,
• Konzeption und Programmierung einer Bedienoberfläche,
• Inbetriebnahme des Gesamtgerätes,
• Charakterisieren der erreichten Winkelgenauigkeit (Richtigkeit+Präzision),
• Dokumentieren der Ergebnisse.

Entwurf eines Verfahrens und Programmes zum Kalibrieren und Justieren von Spektrometermesswerten
Spektrometer messen wellenlängenabhängige Energieverteilungen. Dazu kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, bei denen zunächst weder Wellenlänge noch Intensität kalibriert, d.h. auf ein physikalisches Normal rückgeführt sind. Durch Kalibrieren und anschließendes Justieren wird der Messwert korrigiert, so dass im Anschluss eine spektroradiometrische Messung möglich ist.
Am Institut besteht häufiger die Notwendigkeit, Spektrometer zu kalibrieren und justieren. Daher soll ein einheitliches Verfahren zur Korrektur von Spektrometermesswerten erarbeitet und in einem universellen Programm umgesetzt werden. Hierfür stehen Spektrometer und Referenzlichtquellen zur Verfügung. Das Programm sollte so beschaffen sein, dass es sich universell an typische Aufgabenstellungen anpassen lässt und die grafische Ausgabe des Spektrums ermöglicht.
Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Einarbeiten in die Aufgabenstellung und vorhandene Messmittel,
• Entwickeln eines Verfahrens zum Kalibrieren und Korrigieren der Messwerte,
• Strukturieren in einzelne Programmmodule,
• Implementieren in einem möglichst universellen Programm in einer geeigneten Programmiersprache (z.B. Python, QT),
• Charakterisierung und Dokumentation der Ergebnisse

Entwicklung und Aufbau eines scannenden Nahinfrarotspektrometer
Aus einem vorhandenen Monochromator soll ein scannendes Spektrometer für den visuellen- und nahinfraroten Bereich der Strahlung aufgebaut werden. Zur Dispersion der Strahlung dient hierbei ein Gitter, welches motorisch angesteuert werden muss. Weiterhin wird ein Detektor benötigt, der im Bereich des angestrebten Spektrums empfindlich ist und ausgewertet werden kann. Im Ergebnis soll ein Aufbau vorliegen, der im Labor in Verbindung mit einem PC das Messen von Spektren gewährleistet.
Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Einarbeiten in den Stand der Technik sowie in bereits vorliegende Arbeiten,
• mechanische Konzeption und Konstruktion des Aufbaus,
• Recherche zu geeigneten Sensoren,
• Konzeption der Ansteuer- und Auswerteelektronik,
• Schaltungsentwicklung und Erstellen des Platinenlayouts,
• Aufbau und Inbetriebnahme des Aufbaus,
• Charakterisieren der erreichten Parameter,
• Dokumentation der Ergebnisse.

Arbeitsgruppe Feinwerktechnische Konstruktionen und Systeme

Weiterentwicklung von Verfahren zur Indoor-Positionsbestimmung
Nicht erst seit der Verbreitung von Staubsaugerrobotern in privaten Haushalten besteht die Notwendigkeit zur akkuraten Positionsbestimmung mobiler Einheiten in abgeschlossenen Räumen.
Während im Freien auf satellitengestützte Systeme wie GPS oder Galileo zurückgegriffen werden kann, so stehen deren Signale in geschlossenen Räumen oftmals nicht in hinreichender Qualität zur Verfügung. Weiterhin stellen Anwendungen im Indoor-Bereich häufig Anforderungen an die Genauigkeit der Positionsbestimmung, die von diesen Systemen nicht mehr realisierbar sind. An dieser Stelle kommen dann Methoden zum Einsatz, die Signallaufzeiten oder die Intensitätsabnahme lokaler Referenzquellen als Datengrundlage nutzen, häufig auf Basis von Ultraschall oder infrarotem Licht.
Es ergeben sich daraus verschiedene Themenkomplexe im Rahmen der Weiterentwicklung einer neuartigen Methode zur Positionsbestimmung mithilfe von IR-Baken.
Mögliche Diplomarbeiten umfassen beispielsweise:

• Entwicklung, Simulation und Vermessung einer homogenen Referenzlichtquelle
• Konstruktion, Aufbau und Ableitung notwendiger Berechungsschritte für eine omnidirektionale Sensoreinheit
• Erstellen von Kalibrierungsroutinen für die Inside-Out-Positionsmessung

Arbeitsgruppe Simulation und Optimierung

Anwenden von ISO-Toleranzen in Polytop-basierten Simulationsverfahren
Für die Simulation und Optimierung von technischen Systemen müssen neben den Nennwerten auch die Toleranzen der beteiligten Parameter betrachtet werden. Bei konstruktiven Komponenten betrifft das neben deren Abmessungen auch Abweichungen der konkreten Form und Einbaulage. Die Analyse dieser Zusammenhänge ist mit herkömmlichen Handrechnungen kaum noch möglich. Deshalb ist das Interesse an computergestützten Modellierungsansätzen, sogenanntes Computer Aided Tolerancing (CAT), für solche 3D-Probleme groß.
Eine mögliche Lösung basiert auf dem Eingrenzen der Toleranzzonen durch Polytope, die die Freiheitsgrade der tolerierten Bereiche beschreiben. Diese Polytope bilden im Allgemeinen die Toleranzzone einer aus dem Normensystem bekannten Positionstoleranz ab. Weitere Toleranzarten lassen sich nicht direkt übernehmen. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Vereinbarkeit von ISO-Toleranzen und Polytopen systematisch untersucht und eine Methode zum Überführen entwickelt werden.

Aufbau und Analyse von Kontaktgraphen in mechanischen Baugruppen
Im technischen Entwicklungsprozess können die Einflüsse von Abweichungen bei der Produktion mechanischer Bauteile bereits simulativ untersucht werden. Sowohl für reine Abmessungen als auch für Form- und Lagebezüge ist es dabei relevant die Interaktion der Bauteile untereinander zu beschreiben. Die übliche Methode dazu ist der Aufbau eines Kontaktgraphen, der alle Verbindungen zwischen Komponenten einer Baugruppe beschreibt.
Ziel der Arbeit soll eine Methode zum möglichst automatisierten Aufbau eines Kontaktgraphen entwickelt werden. Ausgangspunkt ist dabei ein 3D-CAD-Modell. Für die Definition er Kontaktarten können zusätzlich auch Nutzereingaben abgefragt werden. Der Kontaktgraph sollte am Ende mit einer gängigen Simulationsmethode kompatibel sein.

Ableiten funktionsrelevanter Maße aus 3D-CAD-Modellen
Die Funktionsfähigkeit mechanischer Baugruppen lässt sich auf verschiedene Arten simulativ untersuchen. Voraussetzung dafür ist meist eine genaue Kenntnis des Entwurfes und ein fortgeschrittenes Verständnis der genutzten Simulationsmethoden. Als einer der ersten Schritte muss immer das Ziel der Untersuchung definiert werden.
Ziel dieser Arbeit ist es den Schritt der Zieldefinition für die Simulation von Form- und Lagetoleranzen zu vereinfachen. Dazu müssen die für die gewählte Mechanik funktional relevanten Abmessungen (engl. functional condition, FC) definiert werden. Es ist mit Hilfe einer um-fassenden Literaturrecherche ein System zu entwickeln, das diese Informationen anhand des vorhanden Geometriemodells mit möglichst wenigen und einfachen Nutzereingaben ableitet.

Simulation von Formtoleranzen auf Basis der Finite-Elemente-Methode
Die Arbeit im CAD-System beginnt mit den Nennwertabmessungen von Bauteilen. Nachfolgend ergänzte Toleranzangaben mechanischer Konstruktionen basieren in der Praxis oft auf Erfahrungswissen oder Experimenten. Das Gebiet hat ein großes Potential für die Optimierung funktionaler und wirtschaftlicher Aspekte. Eine dafür noch notwendige Grundlage ist die Modellierung von fertigungsbedingten Formabweichungen. Die Methode der Finiten-Elemente (FEM) eignet sich grundsätzlich, um diese Änderungen abzubilden.
Ziel der Arbeit ist der Aufbau eines Modells, bei dem über parametrisierbare FE-Modelle systematische und zufällige Formabweichungen simulierbar sind. Die jeweiligen Auswirkungen auf die Funktion sollen leicht zu ermitteln sein, damit automatisiert eine große Anzahl Versuche durchlaufen werden kann.

Übertragen und Analysieren von ISO-GPS-Toleranzen mittels STEP-Daten
Für den Austausch von Produktdaten wurde im Bereich der 3D-CAD-Modelle das STEP-Format (standard for the exchange of product model data) entwickelt. Der Dateityp ist in ISO 10303 standardisiert und bildet Daten aus verschiedenen CAD-Systemen einheitlich ab. Mit dem Applikationsprotokoll AP 242 werden unter anderem auch Anmerkungen zu Form- und Lagertoleranzen im Modell unterstützt. Das Format bildet damit eine einheitliche Grundlage zum Aufbau eines vom CAD-Programm unabhängigen Toleranzanalysetools.
Im Rahmen dieser Arbeit soll der aktuelle Stand des STEP-Standards analysiert und ein Überblick über die von CAD-Herstellern unterstützten Funktionen geschaffen werden. Als Grundlage für ein Toleranzanalysesystem ist eine Software zu entwickeln, mit der standardkonforme STEP-Daten geöffnet und für die Analyse notwendige Informationen ergänzt werden können. Für den Funktionsnachweis sind sowohl vorhandene Toleranzsolver als auch eigene Implementierungen bekannter Modelle nutzbar.

Arbeitsgruppe Elektromechanischer Entwurf

Elektrodynamischer Kurzhubantrieb
Gegenwärtig werden am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design elektro-dynamische Direktantriebe für automatisierungstechnische Anwendungen entwickelt. Ausgehend von einem gegebenen Magnetkreis , Führungs und Aufbaukonzept soll ein derartiger translatorischer Antrieb mit einem Hub von 15 mm entwickelt, aufgebaut und getestet werden. Dazu ist nach einer Einarbeitung der Magnetkreis mittels magnetischen Netzwerkmodells und FEM zu dimensionieren, die Läuferführung auszulegen, der Antrieb im Detail zu konstruieren sowie nach Fertigung und Inbetriebnahme zu testen.
Abhängig vom Arbeitsumfang (Studien bzw. Diplomarbeit) sowie den Vorkenntnissen und Neigungen des Bearbeiters ist ggf. eine Fokussierung auf ausgewählte Teilaufgaben möglich. Bei Interesse können ähnliche, bereits realisierte Antriebsmodule im Labor besichtigt werden.

Arbeitsgruppe Medizinische Gerätetechnik

Konstruktion einer manuellen Injektionsvorrichtung für einen gedruckten Glukosesensor
In Zusammenarbeit mit dem Institut für Angewandte Physik der TU Dresden und dem Industriepartner diafyt Medtech wird ein Biopatch zur Messung von Bioindikatoren, z.B. Glukose, für die Diabetestherapie entwickelt. Als Sensoren werden organische elektrochemische Transistoren (OECT) verwendet. Diese sollen zusammen mit der Elektronik auf eine biokompatiblen Folie gedruckt werden.
Das Ziel dieser Arbeit ist nun, eine wiederverwendbare Injektionsvorrichtung für den flexiblen Foliensensor zu entwickeln. Als Basis dient eine kommerzielle, wiederverwendbare Vorrichtung, die an die spezifischen Anforderungen des gedruckten Sensors angepasst werden soll.
Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

• Analyse der vorhandenen kommerziellen Injektionsvorrichtung und des gedruckten Sensors
• Entwicklung und Bewertung von Lösungsvarianten
• Fertigung, Inbetriebnahhme und Funktionstest einer Lösung
• Durchführung von Messungen an Vergleichsobjekten zur Bewertung der Lösung
• Auswertung und Optimierung der Lösung

Biopatch zur Glukosemessung mit einem organischen, elektrochemischen Transistor (OECT)
Das IFTE und das Institut für Angewandte Physik der TU Dresden entwickeln in Zusammenarbeit mit diafyt MedTech einen neuartigen Sensor zur Messung von Glukose im menschlichen Stoffwechsel und zur Behandlung von Diabetes. Für das Sensorelement wird ein druckbarer organischer elektrochemischer Transistor (OECT) verwendet. Eine Messschaltung soll den OECT optimal betreiben und Werte an den Ultra Low Power Mikrocontroller RF430FRL152H übergeben.
Das Ziel der Arbeit ist es, bereits vorhandene Lösungsvarianten der Schaltung zu vergleichen und zu optimieren.
Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:

• Elektronikentwurf zur Integration des Sensorelements im Ultra Low Power Design
• Platinenlayout und Schaltungsaufbau, Test von Prototypen zusammen mit dem Sensorelement
• Optimierung der Schaltungsparameter und Abgleich mit den Anforderungen
• Testprogramm zur Messung und Anschluss an den Ultra Low Power ADC des Mikrocontroller RF430FRL152H

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