Publikationsserver der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg
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Electronic circuit design and implementation of a contactless optical position measurement device
No full textThis thesis presents the design and implementation of a low-cost, highprecision
analog front-end for a non-contact optical displacement measurement
system. While the principle of sensing based on D-shaped optical fibers
is well-established, its practical replication faces challenges of poor consistency
from manual polishing and high material costs. To address these
issues, we employ 3D-printed polymer waveguides as the core sensing
medium and design a dedicated signal conditioning circuit to accompany it.
The core work of this thesis revolves around a dual-channel, two-stage
amplifier analog front-end. The circuit converts weak, nanoampere-level
(nA) photocurrents from the photodiodes into voltage signals. These signals
are stable, linear, and suitable for the microcontroller (MCU) to process.
The entire design follows this workflow: starting from theoretical
calculations, the circuit’s performance in frequency domain, time domain,
and noise was verified through LTspice simulation. Subsequently, the design
was realized in hardware via PCB implementation, including guard
rings.
The experimental results show that the performance of the fabricated
circuit is consistent with simulation. When integrated with the 3D-printed
waveguide, the complete system performed end-to-end calibration and
decoding. Over a 50 mm measurement range, the system achieved a maximum
absolute error of less than 0.81 mm and a root mean square
error below 0.4 mm. This research validates the feasibility of a complete,
low-cost, non-contact displacement measurement solution—from the sensing
structure to the signal processing—suitable for small-scale use
Precision in eye tracking: evaluation and improvement of accuracy
No full textThis thesis will evaluate the accuracy of the Tobii Pro Glasses 3, which are wearable eye tracking glasses. A static and dynamic accuracy study will be conducted, utilising a poster and imitating realistic environments. The results will be evaluated using a self-developed sample-wise approach, trying to determine possible differences between static and dynamic conditions while wearing eye tracking glasses. In addition to that, a tool named glassesValidator, used to calculate data quality metrics of eye tracking glasses, will be evaluated on its accuracy and validity itself.
In the static accuracy study, participants will focus, in reading order, on nine fixation targets on the poster for at least two seconds while using a chin rest to prevent head movement. In the dynamic accuracy study participants will be walking in a semicircular movement around the poster while focusing only on the central fixation target on the poster.
The results for the static and dynamic study will be compared to each other, providing possible influence of different lighting conditions and the usage of contact lenses. The results provided by glassesValidator and the self-developed accuracy approach will also be compared to each other to evaluate and provide possible improvements to increase the accuracy of the tool
Medizin
No full textMedizinisches Handeln wird durch Digitalisierung verändert, weil sich der Fokus von Patient*innen hin zu Daten über Patient*innen verlagert. Dieser Prozess ist als Entmaterialisierung des Gegenstands der Medizin zu verstehen, da nicht mehr die Körper von Patient*innen selbst, sondern deren digitaler Zwilling im Zentrum des medizinischen Handelns stehen. Anhand von Beispielen aus dem Dreischritt von Anamnese und Diagnose, Behandlung und Therapie sowie Nachsorge und Pflege soll der Prozess von Digitalisierung und Entmaterialisierung der Medizin aufgezeigt werden
Elektrotechnik und Geotechnik in bodenphysikalischer Symbiose zur Beeinflussung der Wasserverhältnisse in bindigen Böden
No full textDie bodenphysikalischen Eigenschaften bindiger Böden hängen direkt von dem Wassergehalt ab. Daher ist es regelmäßig von Interesse Einfluss auf die Wasserverhältnisse in bindigen Böden zu nehmen. Durch elektrokinetische Prozesse in den Kapillarporen kann der Wasserhaushalt des Bodens verändert werden. Durch neu entwickelte Laborversuche und deren Ergebnisse sollen die Anwendungsmöglichkeiten elektrokinetischer Verfahren in bindigen Böden aufgezeigt werden. So konnte gezeigt werden, dass sich die Konsolidationszeit durch eine starke Zunahme der Strö-mungsgeschwindigkeit in einem elektrischen Gleichspannungsfeld beschleunigen lässt. Es wurde zudem untersucht, wie sich der Wassergehalt und die damit verbundene Konsistenz eines Modell-bodens an Kathode und Anode verändert
Modellierung des gekoppelten Wärme- und Wassertransports um Stromleiter in ZFSV-Bettung
No full textEtwa 99% der Höchstspannungsübertragung findet in Deutschland über Freileitungen statt. Durch die dezentrale Energiegewinnung, welche aus dem Fokus auf regenerative Stromerzeugung resultiert, ist ein Ausbau des Übertragungsnetzes alternativlos – auch mit Hinblick auf den steigenden Strombedarf in den kommenden Jahrzehnten. Der Ausbau ist bereits beschlossene Sache, schreitet aber schleppend oder gar zu langsam voran. Die Gründe hierfür sind jedoch nicht Verzögerungen der Bauausführung, sondern vor allem Bürgerinitiativen gegen „Monstertrassen“, welche zu jahrelangen Planungs- und Genehmigungsphasen führen. Die Bürgerbewegungen gegen den Netzausbau sind meist mit auf dem Einfluss auf das Landschaftsbild, der Strahlungsbelastung oder Lärmbelästigung begründet. Erdkabel würden hinsichtlich dieser Probleme (trotz kurzfristiger Mehrbelastung während der Bauphase) eine Alternative darstellen, führen jedoch zu Blindleistungs-Problematiken und sehr breiten Kabelgräben. Diese Negativpunkte könnten durch eine Verwendung eines erdverlegten, gasisolierten Gleichstromübertragungssystems umschifft werden. An der TU Darmstadt wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „DC-CTL DBI“ eine gasisolierte HGÜ-Leitung (GIL) einem Langzeitversuch unterzogen. Hierbei wurde die GIL teilweise erdverlegt um die Einflüsse der Abwärme auf einen ZFSV als Verfüllmaterial zu untersuchen. Auch wenn der ZFSV hinsichtlich seiner Beschaffenheit hervorragende Eigenschaften zur Verwendung als thermische Bettung mitbringt, so gibt es kaum Studien, welche eine langfristige Prognose der thermischen Stabilität erlauben. Als Folge gibt es auch kaum Berechnungsrichtlinien, welche eine realistische Bemessung und somit ein effizientes Betreiben der Trasse ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde versucht, eine FE-Berechnung mit Plaxis2D durchzuführen. Die Ergebnisse der Modellierung wurden hierbei stets durch die im Feldversuch verbaute Sensorik verifiziert. Häufig musste aufgrund mangelnder Kenntnis der Material- oder Einflussparameter auf Annahmen zurückgegriffen werden. Umso beeindruckender waren jedoch am Ende die Ergebnisse der Berechnung, welche häufig nur um wenige Grad von den Messwerten der Sensorik abwichen. Das zeigt, dass mit einer Kombination von labortechnischen Untersuchungen zur Ermittlung der Bodenparameter und einer FE-Modellierung die Dimensionierung und Bemessung einer solchen erdverlegten Trasse möglich ist. In dieser Arbeit wurden lediglich die thermischen und hydraulischen Entwicklungen und Einflüsse des Bodens berücksichtigt. Es ist aber durchaus möglich, Verformungen und Kräfte in die Berechnung zu integrieren und so ein ganzheitliches Berechnungsmodell zu erstellen. Hierbei steigen jedoch die Anforderungen an die Rechenleistung überproportional mit der Feinheit des Modells a
Investigation on the influence of internal voltage drops on the emission behavior of silicon field emission arrays using CMOS image sensor
No full textIn this paper we report on an improved measurement and analysis method for determining the emission current distribution of field emitter arrays with CMOS sensors. It can also be used for field emission arrays where not all surfaces of the emitters are at the same electrical potential (e.g. for p-doped Si tips, where a strong current saturation occurs). To demonstrate the functionality of this method, a n-doped field emission array was measured using a variable external series resistance. Brightness variations in emission spots were analyzed to re-calculate the known series resistances for comparison. The re-calculated value is in good agreement with the actual value of the resistance. This method offers a quantitative approach to assess internal voltage drop effects on field emission using optical readou
Between association and dissociation : the legitimacy politics of CIMIC experimentation
No full textNATO’s Concept Development and Experimentation (CD&E) works well for discrete technologies but is ill-suited to civil–military cooperation (CIMIC), where the ‘capability’ at stake is an interorganisational relationship. Drawing on regime-complex theory and organisational sociology, this paper argues that willingness to engage in joint CIMIC capability development hinges on legitimacy rather
than technical utility. A legitimacy-scale metaphor captures the trade-off: functional gains from collaboration load one side; identity risks, such as threats to neutrality, autonomy, or safety, load the other. Three ideal-type cases test the framework. In stabilisation missions, humanitarian neutrality is vital, the scale tips toward identity risk, and co-creation remains siloed. In sudden-onset disasters, shared life-saving objectives reduce identity costs, functional incentives dominate, and integrated trials flourish. Territorial- and collective-defence scenarios occupy the middle ground: acute threat perception opens selective, often low-profile windows for cooperation, yet unresolved legal and reputational questions still temper overt collaboration.
The analysis yields five practical lessons. First, legitimacy must be treated as a primary design variable. Second, the optimal depth of cooperation is context specific. Third, legitimacy-sensitive ‘safe-to-fail’ spaces – wargames, living labs, tabletop exercises – lower entry barriers. Fourth, structured reflection on legitimacy exposes red lines early and refines future joint efforts. Fifth, incremental processes can build trust and gradually relax legitimacy constraints. Recognising legitimacy as both constraint and resource allows practitioners to design CIMIC co-creation – and eventual experimentation – that is technically sound, politically acceptable, and ethically sustainable
Generative Künstliche Intelligenz und Mathematik in der Hochschullehre : ein Rendezvous zwischen Euphorie und Skepsis
No full textAbschlussbericht Projekt EVEKT – Erhöhung der Verbraucherpartizipation an der Energiewende durch KI-Technologien und datenbasierte Mehrwertdienste
No full textDas Forschungsprojekt EVEKT beinhaltet ein interdisziplinäres Vorhaben mit technischer, rechts- und sozialwissenschaftlicher Komponente. Inhaltlich geht es um Künstliche Intelligenz und datenbasierte Mehrwertdienste und deren Anwendung am Beispiel von Smart-Metern (intelligenten Messsystemen) in Privathaushalten. Hintergrund ist der verpflichtende Smart-Meter-Rollout in Deutschland bis 2032.
Das Gesamtziel des Projektes EVEKT ist es, Haushalte im Untersuchungsgebiet, einem Rei-henhauskomplex „Herzobase“ in Herzogenaurach bei Nürnberg, mit einem System auszustatten, das zur Messung des Stromverbrauchs dient und zum Stromsparen anregen soll. Die Pilotanwendung soll die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes intelligenter Algorithmen zeigen, um letztlich das Konsumverhalten der Testhaushalte positiv zu beeinflussen. Die Daten aus den Smart-Metering-System werden hierzu erfasst, aufbereitet und den Verbrauchenden über datenbasierte Mehrwertdienste transparent zur Verfügung gestellt. Intelligente Algorithmen sollen den Bewohnenden nach einer Auswertungsperiode auf Grundlage der Smart-Meter-Daten Hinweise über ihr Energienutzungsverhalten und mögliche Ersparnisse liefern. Durch diese Informationen soll es erleichtert werden, das je eigene Verbrauchsverhalten zu verändern.
Dieser Schlussbericht beinhaltet eine Beschreibung des Teilprojekts der sozialwissenschaftlichen Begleitforschung und Technikfolgenabschätzung, das an der OTH Regensburg bearbeitet wurde