Fernbedienbare Steuerungstechnik mittels Smartphone und Einplatinencomputer (E2937), WiSe

In diesem Wahlpflichtfach erwerben Sie praxisorientierte Kompetenzen im Bereich der vernetzten Steuerungssysteme. Ziel ist es, ein technisches System (z. B. hier im Labor ein Modellfahrzeug) mithilfe eines Smartphones und eines Einplatinencomputers (z. B. Raspberry Pi oder Arduino) fernzusteuern.

Die Studierenden lernen insbesondere:

  • Entwicklung von mobilen Steuerungsanwendungen (Android / App-basierte Interfaces)

  • Implementierung von Kommunikationsprotokollen (z. B. UDP, IP-basierte Kommunikation)

  • Integration von Sensorik und Aktorik (z. B. Infrarot-, Ultraschall- oder Lichtsensoren)

  • Aufbau von Client-Server-Architekturen für IoT-Anwendungen

  • Verarbeitung von Sensordaten zur autonomen oder teilautonomen Steuerung

🧪 Inhalte des Moduls

Das Modul kombiniert Hardware, Software und Kommunikationstechnik und umfasst folgende Themenbereiche:

1. Grundlagen

  • Einplatinencomputer (Raspberry Pi, Arduino)

  • Netzwerktechnik (IP-Adressen, Ports, WLAN)

  • Kommunikationsprotokolle (UDP, Client-Server-Prinzip)

2. Hardware & Sensorik

  • Motorsteuerung (z. B. 4WD-Fahrzeuge)

  • Sensorintegration:

    • Infrarotsensoren (Linienverfolgung)

    • Fotowiderstände (Lichtverfolgung)

    • Ultraschallsensoren (Hinderniserkennung)

  • Aktoren (Motoren, LEDs, Servos)

3. Softwareentwicklung

  • Mikrocontroller-Programmierung (Arduino / Raspberry Pi)

  • Entwicklung von Smartphone-Apps (Android)

  • GUI-Design für Steuerungsinterfaces

4. Kommunikation

  • Aufbau einer drahtlosen Verbindung (WLAN)

  • Steuerung über IP-Adresse und Port

  • Echtzeitkommunikation zwischen App und System

5. Funktionale Umsetzung

  • Manuelle Steuerung via App

  • Automatisierte Fahrmodi:

    • Linienverfolgung

    • Lichtverfolgung

    • Hindernisvermeidung

  • Erweiterte Funktionen:

    • Kameraanbindung

    • LED-Modi und Signalsteuerung

    • Geschwindigkeitsregelung

🛠️ Lehr- und Lernformat

  • Projektbasiertes Lernen in Teams

  • Praktische Laborarbeit

  • Iterative Entwicklung (Konzept → Implementierung → Test → Präsentation)

📊 Prüfungsleistung

  • Projektarbeit (Gruppenprojekt)

  • Abschlusspräsentation und Demonstration des Systems

  • Bewertung siehe Bewertungsblatt für Präsentationen

🚗 Beispielprojekte (aus vergangenen Semestern)

  • App-gesteuertes Fahrzeug auf Basis Arduino mit UDP-Kommunikation

  • Raspberry-Pi-Roboter mit:

    • Linien- und Lichtverfolgung

    • Smartphone-App-Steuerung

    • Kamera- und Sensorintegration

💡 Voraussetzungen

  • Grundkenntnisse in Programmierung (C/C++ oder Python von Vorteil)

  • Grundlagen der Elektrotechnik / Digitaltechnik

🎓 Kompetenzerwerb

Nach erfolgreichem Abschluss sind die Studierenden in der Lage:

  • IoT-basierte Steuerungssysteme zu entwickeln

  • Hardware- und Softwarekomponenten zu integrieren

  • Mobile Anwendungen zur technischen Steuerung zu entwerfen

  • Echtzeitkommunikation in vernetzten Systemen umzusetzen