Vertreter*innen der Industrie geben in mehreren Veranstaltungen durch Vorträge, Workshops, Exkursionen einen Einblick in das Arbeitsleben von Ingenieur*innen. Dabei werden die Tätigkeitsfelder im Bereich der Schwerpunkte des Studiengangs näher betrachtet und aufgezeigt. Das Seminar kann an der Hochschule oder vor Ort in einem Betrieb stattfinden.

Keine

Bearbeitung und Lösung einer interdisziplinären Entwicklungsaufgabe unter Benutzung einer Hardware- und Software-Grundausstattung im Edu FabLab der Hochschule Offenburg

• Die Entwicklungsaufgabe wird zu Beginn der Vorlesungszeit ausgegeben. Beispielsweise könnte die Projektaufgabe die Entwicklung eines möglichst originellen digitalen Weckers, angefangen vom Leiterkartendesign über die Fertigung der Leiterkarte (Bestückung, Lötung) bis hin zur Programmierung des darauf enthaltenen Mikrocontrollers.
• Die Bearbeitung der Entwicklungsaufgabe erfolgt in eine Gruppe.
• Die Bearbeitung der Entwicklungsaufgabe beinhaltet:

-        einfache ingenieurtechnische Problemstellung inhaltlich erfassen, im Team analysieren und strukturieren

-        Lösungskonzepte im Team entwickeln, dokumentieren und schrittweise optimieren

-        Lösungskonzepte arbeitsteilig umsetzen

-        Teillösungen dokumentieren, prüfen und Lösungsqualität beurteilen

-        Teillösungen zur Gesamtlösung integrieren

-        Gesamtlösung prüfen und Lösungsqualität beurteilen

-        Programmieren und Testen

-        Arbeiten an einfachen elektrischen, elektronischen und optischen Schaltungen

-        Durchführen mechanischer Arbeiten, z.B. Sägen, Montieren, Schrauben, Kleben, 3D-Druck

-        Inbetriebnahmen und Testen eigener Aufbauten

• Die Benutzung zusätzlicher Hardware ist gestattet, wenn sie von der Gruppe selbst spezifiziert und beschafft wird.

Präsentation des Ergebnisses der Projektarbeit am Ende des Semesters.

Zu Beginn des Projekts wird den Studierenden die Projektaufgabe erläutert, ein Anforderungskatalog mit einem groben Meilensteinplan und zu dem Projekt notwendige Literatur (z.B. Datenblätter) ausgegeben. Weitere notwendige Literatur und Informationen müssen von den Studierenden mittels selbstständiger Online-Recherche beschafft werden. Dabei werden Sie von den Dozent*innen unterstützt.

• Netzwerke
• Berechnungen nach Kirchhoff
• Strom-/Spannungsquellen-Ersatzschaltungen
• Energie, Leistung
• Strömungsfelder, Strom, Stromdichte, Feldstärke, Spannung, elektrisches Potential, Berechnung von Strömungsfeldern
• Elektrische Felder
• Ladung, Potential, Spannung
• Energie und Kräfte im elektrischen Feld
• Berechnung von symmetrischen Feldern
• Überlagerung von Feldern
• Kapazitätsberechnungen
• Magnetische Felder
• Magnetische Induktion, magn. Fluss, magn. Umlaufspannung - Magnetische Felder in Luft und Eisen
• Induktionsgesetz, Selbstinduktion
• Bewegte Ladungen im magn. Feld
• Kräfte im magn. Feld

• Zastrow D., Elektrotechnik, 19. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2014
• Weißgerber W., Elektrotechnik für Ingenieure 1, 10. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2015
• Meins J., Scheithauer R., Weidenfeller H., Frohne H., Löcherer K.-H., Müller H., Moeller Grundlagen der Elektrotechnik, 20. Auflage, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2005

-Funktionsweise und Bedienung von Multimetern (analog und digital) und Oszilloskopen (analog und digital)

-Messfehler

• Maximale Messabweichungen aus Datenblättern bestimmen 
• Unterschied systematischer und zufälliger Messfehler
• Fehlerfortpflanzung bei indirekten Messungen
• Lineare Fehlerfortpflanzung
• Gauß’sche Fehlerfortpflanzung

-Widerstandsmessung

• Stromfehlerschaltung
• Spannungsfehlerschaltung
• Wheatstone‘sche Messbrücke (abgeglichen, nicht abgeglichen mit und ohne Belastung)
• 2-Leiter-, 3-Leiter-- und 4-Leiter-Messung

-Auswertung von Messreihen

• Mittelwert und Streuung
• Median, Perzentile, Box-Plots
• Interpolation von Messergebnissen
• Lineare Interpolation
• Polynominterpolation
• Ansatz der kleinsten Fehlerquadrate

• Mühl, T., Einführung in die elektrische Messtechnik, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2006
• Parthier, R., Messtechnik, 3. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2006

• Beschreibung von Wechselgrößen
• Vom Zeigerdiagramm zur komplexen Darstellung von Strömen und Spannungen
• Sinusförmige Ströme und Spannungen an Widerstand, Spule und Kondensator, sowie einfache Netzwerke
• Schwingkreise und Filter
• Beschreibung linearer Schaltungen mit Vierpolparametern 6.Fourierreihenentwicklung
• Dreiphasensysteme

Weißgerber, W., Elektrotechnik für Ingenieure 2, Wiesbaden, Vieweg, 2000

Meins, J., Scheithauer, R., Weidenfeller, H., Frohne, H., Löcherer, K.-H., Müller, H., Moeller Grundlagen der Elektrotechnik, 20. Auflage, Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2005

Elektrische Widerstände

• Statische Auswertung von Widerstandswerten einer
  Charge
• Temperaturkoeffizienten diverser Widerstandarten bestimmen
• Verhalten von nichtlinearen Widerständen (NTC, PTC) untersuchen
• Kennlinie einer Si-Diode aufnehmen und auswerten
• Kennlinien von VDR aufnehmen

Ideale Kondensatoren

• Lade- u. Entladevorgänge messtechnisch aufnehmen und mit Theorie vergleichen
• Übertragungsverhalten von RC-Tiefpässen aufnehmen und graphisch darstellen
• RC-Tiefpässe höherer Ordnung in der Zeit-u. der Frequenzebene untersuchen
• Analyse nicht sinusförmiger Signale

Frequenzabhängige Netzwerke

• Frequenz- und Phasengang eines Wien-Netzwerk messtechnisch aufnehmen
• Rechnen und Messen im dB-Maßstab
• Ersatzschaltbild eines stark verlustbehafteten
• Kondensators durch Messung bestimmen

 Induktivitäten

• Güteverlauf einer Induktivität (mit Eisenkern) bestimmen
• Ersatzschaltbild aus dem Güteverlauf ableiten
• Kupfer- und Kernverluste bestimmen
• Skineffekt, Wicklungskapazität, Streuverluste und Wirbelstromverlustee

 Transistoren

• Kennlinienfeld eines bipolaren Transistors aufnehmen
• Verstärkerschaltung mit den ermittelten
• Tr-Kennwerten berechnen, aufbauen und messtechnisch untersuchen
• Vergleich der Messwerte mit den Vorgabewerten

Siehe Literatur Vorlesungen Elektrotechnik 1und Elektrotechnik 2

• Basis, Gitter, Kristallstrukturen- Leitungsmechanismus: Vakuum, Nichtleiter, Leiter, reine Halbleiter, Halbleiter mit Störstellen, Dotierung, Bandstrukturen
• P-N-Übergang: Diode, Kennlinie, Parallelschaltung von Dioden, Betrieb mit Vorwiderstand, Schaltverhalten, ESD Schutzschaltungen
• MOS Struktur, Schottky Kontakt
• Halbleiterdioden: Diodenkennlinie, Diodenschaltungen
• Rauschen: Grundlagen, thermisches Rauschen, Schrotrauschen, 1/f-Rauschen
• Transistoren: Bipolartranistoren, MOSFETs, CMOS Technologie
• Grundlagen der Digital und Analogschaltungen, Logikgatter, Stromspiegel, Verstärkerschaltungen

• H. Göbel, Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2014
• Tietze, Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 2019
• Yuan Taur, Fundamentals of modern VLSI devices, Cambridge University Press, Cambridge, New York, 2009
• Ch. Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, De Gruyter Oldenbourg, Berlin, Bosten, 2013

• Einführung in die Programmierung
• Überblick und Einstieg in C
• Variablen und Konstanten
• Operatoren
• Funktionen
• Formatierte Ein- und Ausgabe
• Kontrollstrukturen
• Komplexe Datentypen
• Zeiger
• Dateibearbeitung
• Präcompiler
• Modulare Programmierung
• Standardbibliotheken
• Multiple Threading

• Leibniz Universität Hannover (RZNN): C-Programmierung – Eine Einführung, 7. Auflage, 2015
• Thomas Theis: Einstieg in C, 2. Auflage, Rheinwerk, Bonn, 2017

Parallel zur Vorlesung werden schritthaltend praktische Übungen zu den folgenden Themen durchgeführt.

• Überblick C
• Variablen und Konstanten
• Operatoren
• Funktionen
• Formatierte Ein- und Ausgabe
• Kontrollstrukturen
• Komplexe Datentypen
• Zeiger
• Dateibearbeitung
• Präcompiler
• Modulare Programmierung
• Standardbibliotheken
• Multiple Threading

• Leibniz Universität Hannover (RZNN): C-Programmierung – Eine Einführung, 7. Auflage, 2015
• Thomas Theis: Einstieg in C, 2. Auflage, Rheinwerk, 2017

• Advanced C
• Non OOP-Features in C++
• Klassen und Objekte in C++ (Klassendiagramm und Objektdiagramm)
• Instanziierung von Objekten
• Kanonische Klassen
• Assoziationen in C++ (Sequenzdiagramm)
• Vererbung in C++
• Überladen von Operatoren
• Exceptions
• Streams
• Klassentemplates
• STL und Boost
• Weitere Spracherweiterungen (C++11, C++14, C+17)
• Design Patterns in C++: Singleton, Decorator, Composite, Observer

• Torsten T. Will: Das umfassende Handbuch zu Modern C++, Rheinwerk Computing, Bonn, 2017
• Ulrich Breymann: Der C++-Programmierer, Carl Hanser Verlag, 5. Auflage, München, 2017
• Bjarne Stroustrup: Programming: Principle and Practice Using C++, Addison Wesley, 2. Auflage, Boston, 2014

Parallel zur Vorlesung werden schritthaltend Programmierübungen zu den folgenden Themen durchgeführt.

• Advanced C
• Non OOP-Features in C++
• Klassen und Objekte in C++ (Klassendiagramm und Objektdiagramm)
• Instanziierung von Objekten
• Kanonische Klassen
• Assoziationen in C++ (Sequenzdiagramm)
• Vererbung in C++
• Überladen von Operatoren
• Exceptions
• Streams
• Klassentemplates
• STL und Boost
• Weitere Spracherweiterungen (C++11, C++14, C+17)
• Design Patterns in C++: Singleton, Decorator, Composite, Observer

• Torsten T. Will: Das umfassende Handbuch zu Modern C++, Rheinwerk Computing, Bonn, 2017
• Ulrich Breymann: Der C++-Programmierer, Carl Hanser Verlag, 5. Auflage, München, 2017
• Bjarne Stroustrup: Programming: Principle and Practice Using C++, Addison Wesley, 2. Auflage, Boston, 2014

Kommunikationsmodelle

ISO/OSI- und TCP/IP-Referenzmodell

Sicherungsschicht

• Rahmenbildung
• Fehlerkorrektur und Fehlererkennung
• Mehrfachzugriffsprotokolle für drahtgebundene und drahtlose Netzwerke

Vermittlungsschicht

• Kopplung von Netzwerken
• Routing im Internet
• IPv4 (inkl. Subnetting)
• IPv6

Transportschicht

• TCP
• UDP

Anwendungsschicht

• Web (HTTP, Web2.0, etc.)
• DNS
• E-Mail (SMTP, POP, IMAP etc.)

Sicherheit

• Aspekte der Netzwerksicherheit
• symmetrische und asymmetrische kryptographischeVerfahren
• Übersicht über Sicherheitsprotokolle

• Tanenbaum A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage, München, Pearson Studium, 2003
• Stevens Richard W., TCP/IP, Reading, Mass. [u.a.], Addison-Wesley, 2005
• Sikora, A., Technische Grundlagen der Rechnerkommunikation: Internet-Protokolle und Anwendungen, München, Wien, Hanser, 2003

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

• Lineare Algebra: Vektoren und Matrizen / Vektor- und Matrixrechnung / lineare Gleichungssysteme / Determinanten
• Analytische Geometrie: Skalarprodukt / Winkelberechnung in 3D / normierte und projizierte Vektoren / Kreuzprodukt / Spatprodukt / Geraden- und Ebenen-Darstellung in 3D / Abstände und Schnittmengen von Punkten, Geraden, Ebenen / Näherungslösung überbestimmter Gleichungssysteme
• Funktionen und Kurven: Beschreiben, Umkehren, Verketten von Funktionen / Polynome / Interpolation / gebrochenrationale, Potenz-, Wurzel-, trigonometrische, Arkus-, Exponential-, Logarithmus-, Hyperbel-, Area-Funktionen
• Differentialrechnung von Funktionen einer Variablen: Zahlenfolgen / Grenzwerte / Stetigkeit / Differenzierbarkeit / Ableitungen und Ableitungsregeln / Kurvendiskussion / Extremwertaufgaben
• Integralrechnung von Funktionen einer Variablen: Stammfunktionen / Flächeninhalte unter Kurven / Fundamentalsatz / Grundintegrale / Integrationsregeln und -methoden / numerische Integration / Anwendungen

• Papula, Lothar: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 15. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg 2018.
• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg 2015.
• Papula, L.: Mathematische Formelsammlung. Für Ingenieure und Naturwissenschaftler, 12. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg 2017.
• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Klausur- und Übungsaufgaben: 632 Aufgaben mit ausführlichen Lösungen zum Selbststudium und zur Prüfungsvorbereitung. 5. Auflage, Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2018

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

• Komplexe Zahlen: Imaginäre Einheit i / Rechenregeln für komplexe Zahlen / Gaußsche Zahlenebene / kartesische Form, Polarformen (trigonometrisch, exponentiell) / Anwendung / Potenzieren, Radizieren / Fundamentalsatz der Algebra
• Vertiefung der Analysis einer Variablen, insbesondere Kurven in Parameterform, Polarkoordinaten
• Potenzreihenentwicklungen: Zahlenfolgen / Zahlenreihen / Potenzreihen / Taylorreihe / Näherungspolynome
• Fourierreihenentwicklungen: Trigonometrische Polynome, Fourierpolynome bzw. Fourierreihen.
• Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Variablen: Grafische Darstellung / Partielle Differentiation / Ableitungen höherer Ordnung / Tangentialebenen / vollständiges Differential / Extremwertanalyse ohne und mit Nebenbedingung
• Integralrechnung für Funktionen mehrerer Variablen: Anwendungen / kartesische und Polarkoordinaten / Zylinder- und Kugelkoordinaten / Doppel- und Dreifachintegrale / Anwendungen / Masse und Massenträgheitsmoment eines inhomogenen Körpers
• Gewöhnliche Differentialgleichungen:Definitionen / Schwingungsgleichung / Integrationskonstanten / Trennung der Variablen / Inhomogene DGL 1. Ordnung / lineare DGL 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten / freie, gedämpfte, erzwungene Schwingung / Resonanz

• Papula, Lothar: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 15. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg 2018.
• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2015.
• Papula, L.: Mathematische Formelsammlung. Für Ingenieure und Naturwissenschaftler, 12. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg 2017.
• Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Klausur- und Übungsaufgaben: 632 Aufgaben mit ausführlichen Lösungen zum Selbststudium und zur Prüfungsvorbereitung. 5. Auflage, Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2018

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

• Univariate Deskription und Exploration von Daten
• Wahrscheinlichkeitsrechnung
• Diskrete und stetige Wahrscheinlichkeitsmodelle und -verteilungen
• Approximationen und Grenzwertsätze
• Punkt- und Intervallschätzungen
• Testen von Hypothesen
• Zusammenhangsanalysen, lineare Regression

Sachs, M., Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik für Ingenieurstudenten an Fachhochschulen, 4. Auflage, Leipzig, Hanser, 2013

• Historie von MATLAB/Simulink. Erste Schritte: Entwicklungsumgebung, Zahlendarstellung, Variablen, Matrizen und Vektoren, Strings, Operatoren. Script, Schleifen, If-Konstruktionen,
• Polynome. Function, Statische Code-Analyse. Professionelle Erstellung von 2D und 3D-Grafiken. Symbolische Mathematik,
• Erstellung eines Graphical User Interfaces mit GUIDE,
• Graphische Programmierung mit MATLAB/Simulink. Simulation von linearen und nichtlinearen Systemen durch Implementierung ihrer Differentialgleichungen.

• MATLAB/Simulink-Handbuch der Leibniz-Universität Hannover (Beschaffung über HS-Bibliothek, in gedruckter Form oder als E-Book, kostengünstig und ausreichend für einen Einführungskurs)
• Zum Selbst-und Vertiefungsstudium existiert eine Vielzahl von Büchern zu MATLAB/Simulink

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

• Mechanik: Kinematik des Massenpunktes, Dynamik, Arbeit, Energie und Leistung, Stoß, Rotation starrer Körper, Mechanik starrer Körper, ausgewählte Kapitel der Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen, Strömungen realer Gase und Flüssigkeiten, Schwingungen und Wellen
• Optik: Linsen, Prismen, Brechung, Abbildung, Reflexion, Optische Instrumente
  Thermodynamik: Wärmeenergie und Temperatur, Hauptsätze der Thermodynamik, Elementare Zustandsänderungen und Kreisprozesse

Hering, E., Martin, R., Stohrer, M., Physik für Ingenieure , Stohrer, 12. Auflage, Springer-Verlag, 2016

Es werden von den Studierenden insgesamt sechs Laborversuche aus den Themenbereichen Mechanik, Optik und Thermodynamik durchgeführt.

Walcher, W., Elbel, M., Praktikum der Physik, 9. Auflage, Wiesbaden, Teubner, 2006