Drahtlose Sensorik zum Anfassen: Schülerexperimentiertag an der HTWK Leipzig

Connewitzer Grundschulklasse zu Besuch an der Hochschule

„Eigentlich wollte ich was anderes werden, aber was mit Technik oder Erfinder kann ich mir jetzt auch gut vorstellen – das war total interessant“, sagte ein Schüler nach dem Experimentierausflug an die HTWK Leipzig.

Eingeladen hatte die Fakultät Maschinenbau und Energietechnik, um das Interesse der Schülerinnen und Schüler an naturwissenschaftlich-technischen Fragestellungen zu wecken und einen direkten Einblick in aktuelle Themen und die Forschung zu ermöglichen.

„Wir freuen uns, wenn Schülerinnen und Schüler an die Hochschule kommen – sie stellen gute Fragen, sind neugierig und experimentieren gern. Vielleicht ist ja ein künftiger HTWK-Student darunter, wer weiß?“ sagt Dekan Prof. Dr.-Ing. Mathias Rudolph.

Am 12. April 2018 konnte die Klasse 4b der Grundschule Connewitz, an der Fakultät erfahren, wie „verloren gegangene“ Energie, am Beispiel von Wärme, Licht und Vibrationen, aus der Umgebung nutzbar gemacht werden kann. Mit dieser Energie betrieb die in Versuchsgruppen aufgeteilte Klasse energieautarke drahtlose Sensorik für Maschinenüberwachung. Diese fortschrittliche Methode der Überprüfung des Zustandes und Wartungsbedarf von Maschinen benötigt keine in Lebensdauer und Kapazität begrenzten Batterien, lediglich kleinste Energiemengen aus Bewegung oder Temperaturunterschieden. Dazu wurden fünf Versuchsstände mit je einem Experiment zum Selbstversuch im Labor für Industrielle Messtechnik im Nieper-Bau der Hochschule von wissenschaftlichen Hilfskräften aufgebaut und betreut.

An drei Versuchsständen untersuchten die insgesamt 22 Schülerinnen und Schüler, wie Energie aus Licht, Wärme und Vibration „geerntet“ werden kann - von Fachleuten Energy Harvesting genannt. In den Experimenten „Internet der Dinge“ und „Maschinen-Überwachung“ wendeten die jungen Wissenschaftler diese Methode praktisch an, um Sensoren mit den benötigten Energiemengen zu versorgen. Besonders begeistert hat die Schülerinnen und Schüler die drahtlose Vernetzung von Geräten, die im interaktiven Versuch Feuchtigkeits- und Temperaturmessung von Atemluft und Händen sowie die Steuerung der Farbe von LEDs über ein Smartphone ermöglichte.

Das „Internet der Dinge“ soll in Zukunft eine intelligente Vernetzung aller Objekten und Alltagsgegenständen durch entsprechende Programmierung, Sensoren, Speicher und Kommunikationsfähigkeiten ermöglichen. Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist das sogenannte intelligente Haus („Smart Home“) mit verbessertem Komfort, höherer Sicherheit und verbesserter Energieeffizienz. So soll sogar die Waschmaschine in Zukunft selbst den günstigsten Tarif suchen und sich selbstständig in Gang setzen. Ein ebenso wichtiges Anwendungsfeld ist die intelligente Industrie („Industrie 4.0“) mit Befriedigung individueller Kundenwünsche und schnellerer Lieferung unter Anwendung von energie-, umwelt- und ressourcenschonenden Verfahren.

In der daran anknüpfenden Versuchsstation ist es mithilfe eines Minicomputers gelungen, eine steckdosenunabhängige Motorüberwachung mit drahtloser Datenübermittlung aufzubauen – ein Beispiel für die effektive und dadurch umweltschonende und kosteneinsparende Industrie 4.0. Die wissenschaftlichen Erarbeitungen und Materialien des von der Robert-Bosch-Stiftung geförderten „PiCycle“-Projekts an der HTWK Leipzig dienten als Grundlage für die Stationen. Dabei entwickeln Schüler der 9. Und 10. Klasse einen Versuchsstand zur Demonstration energieautarker Messsensorik am Beispiel des Fahrrads. PiCycle ist ein Teil des „Our Common Future“-Projekts das wissenschaftsbasierte Antworten zu Alltagsthemen wie Mobilität, Nahrung und Umwelt fördert. Die Zusammenarbeit von Lehrern, Schülern und Wissenschaftlern soll in diesem Rahmen ermöglichen aktuelle Erkenntnisse der Nachhaltigkeitsforschung und Handlungsalternativen zu entdecken.


Autorin: Lea Möller

Fotos: Mathias Rudolph

 

Prof. Dr.-Ing
Mathias Rudolph
Industrielle Messtechnik
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