Fachpraktikum Diplom Master Bachelor - IMMS Institut für ...

INSTITUT FÜR MIKROELEKTRONIK 

WE KNOW HOW. 

UND MECHATRONIK-SYSTEME 

Themenkatalog 

Stand Mai / 2010 

Fachpraktikum 

Diplom 

Master 

Bachelor

Ihre Ansprechpartner 

Themenbereich 

Mikroelektronik 

Themenbereich 

Industrielle Elektronik und 

Messtechnik 

Themenbereich 

Mechatronik 

Themenbereich 

System Design 

Marketing / PR 

Geschäftsleitung 

Prof. Dr. Ralf Sommer 

Hans-Joachim Kelm 

Dr. Eckhard Hennig (Erfurt) 

Tel. +49 (361) 663-2510 

Email: eckhard.hennig@imms.de 

Dr. Klaus Förster 

Tel. +49 (3677) 69-5520 

Email: klaus.foerster@imms.de 

Dr. Christoph Schäffel 

Tel. +49 (3677) 69-5560 

Email: christoph.schaeffel@imms.de 

Dr. Tino Hutschenreuther 

Tel. +49 (3677) 69-5540 

Email:tino.hutschenreuther@imms.de 

Dr. Wolfgang Sinn 

Tel. +49 (3677) 69-5514 

Email: wolfgang.sinn@imms.de

IMMS –Themenkatalog für Studenten 

INHALTSVERZEICHNIS 

I. DAS INSTITUT 7 

II. ALLGEMEINE INFORMATIONEN 7 

III. ILMENAU - STADT IM GRÜNEN HERZEN DEUTSCHLANDS 8 

IV. THEMENBEREICH - MIKROELEKTRONIK 9 

1. Entwurf einer differentiellen Datenschnittstelle für die Übertragung 

breitbandiger Analogsignale 9 

2. Integration von Subversion (Versionskontrolle) in das Cadence (R) 

Design Framework 9 

3. Entwurf von HF-Baublöcken 10 

4. Konzeption und Aufbau einer Universal-Probecard zum 

charakterisierenden Wafertest 10 

5. Vergleich von Schalterkonzepten für Hochvoltanwendungen in einer 

SOI-Technologie 11 

6. Entwurf von Schalterarrays für Hochvoltanwendungen in einer SOI- 

Technologie 11 

7. Messtechnische Untersuchung von Schalterarrays für 

Hochvoltanwendungen in einer SOI-Technologie 12 

8. Entwurf einer Laserdioden-Ansteuerung 12 

9. Entwurf eines Stromverstärkers 13 

10. Entwurf eines logarithmischen Verstärkers und Amplitudendetektors für 

HF Anwendungen 13 

11. Erstellung einer Bibliothek von parametrisierbaren Schaltungsstrukturen 

in Cadence 14 

12. Modellbasierter Entwurf eines Smart-Sensor-Systems 14 

13. Entwurf eines ADC für GPS/Galileo-Empfänger 15 

14. Entwurf eines Energy-Harvesting-Systems für drahtlose miniaturisierte 

Sensorsysteme zur Anwendung in Bioanalyse und Medizintechnik 16 

15. Entwurf einer Energie- und Datenübertragungseinheit für RFID- 

Sensorsysteme zur Anwendung in Bioanalyse und Medizintechnik 17 

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V. THEMENBEREICH – INDUSTRIELLE ELEKTRONIK UND 

MESSTECHNIK 18 

16. Entwurf von HF- Komponenten 18 

17. Parameterextraktion an Bipolar- und MOS-Transistoren 18 

18. Realisierung eines PC gesteuerten HF-Messplatzes 18 

19. Programmierung von Deembedding-Verfahren für die HF- 

Charakterisierung 19 

20. Erarbeitung eines Programms zur Auswertung von Rauschmessungen 19 

21. Konzeption, Entwurf und Pflege einer Verwaltungssoftware zur 

Bauelemente- und Baugruppenarchivierung 19 

22. Anwendungsspezifische Konfigurationen von PXI – Testplatt -formen zur 

Qualitätssicherung in der Halbleiterindustrie 20 

23. Charakterisierung und Test von embedded Memories auf PXI- 

Testplattformen 21 

24. Entwurf und Implementierung einer Software zur Konvertierung von 

Mehrkanaldigitalsignalen 21 

25. Erarbeitung eines Konzepts zur Ablaufoptimierung des Wafersteppings 

bei paralleler Messung mehrerer Dies 22 

26. Konzeption und Aufbau eines Referenzfrequenznormals zur 

Synchronisierung von Messgeräten 22 

VI. THEMENBEREICH - MECHATRONIK 23 

27. Entwicklung eines Diagnosetools für Genauigkeitsuntersuchungen an 

einer Laserschneidanlage 23 

28. Entwicklung neuer Konzepte und Anordnungen für 

Mehrkoordinatendirektantriebssysteme 24 

29. Konzipierung, Entwurf und Aufbau von mehrachsigen Mikro- und 

Nanopositionierantrieben für kleine Bewegungsbereiche 24 

30. Präzisions-Hub-Tisch zur Proben- / Werkstückpositionierung 25 

31. Untersuchung des Schwingungsverhaltens von 

Mehrkoordinatenantriebssystemen in Abhängigkeit von den 

Aufstellbedingungen 25 

32. Modellierung mechanischer Komponenten von 

Präzisionsantriebssystemen 26 

33. Weiterentwicklung eines HIL-Prüfstandes für den Test von 

Antriebssteuerungen 26 

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34. Test und Weiterentwicklung von Direktantrieben mittels Simulation 27 

35. Entwicklung einer grafischen Nutzeroberfläche zur Antriebssteuerung 27 

36. Entwurf und Aufbau eines Messstandes zur Vermessung und 

Kalibrierung von Flächenmaßverkörperungen 28 

37. Theoretische und praktische Untersuchungen zur Anwendung von 

Klebstoffen für Präzisionspositioniersysteme 28 

38. Experimentelle Untersuchungen zum Kleben von Kühlkörpern 29 

39. Messaufbau Wirbelstromtester 29 

40. Konstruktive Umsetzung eines Planarantriebskonzeptes mit 

mitbewegten Spulen 30 

41. Design, Simulation und Messung von MEMS-Teststrukturen 30 

42. Weiterentwicklung einer GUI zur Parameteridentifikation von MEMS 31 

43. Theoretische und Praktische Untersuchungen von Antriebskomponenten 

im Vakuum 31 

44. Untersuchung zu alternativen Vorspannkonzepten aerostatischer 

Führungselemente 32 

VII. THEMENBEREICH - SYSTEM DESIGN 33 

45. Erweiterung und Evaluierung eines Bytecode-Interpreters 33 

46. Implementierung eines TDMA-Algorithmus 34 

47. Synchronisation in drahtlosen Sensornetzwerken 34 

48. Zuverlässigkeit und Stabilitätsverbesserungen 35 

49. Sicherheit in drahtlosen Sensornetzwerken 36 

50. Untersuchung der Echtzeiterweiterung RTAI auf einer ARM-Plattform 36 

51. Modellbasierter Entwurf von Echtzeitsystemen auf Basis der RT- 

Preempt-Patches unter Linux 37 

52. Untersuchungen zum Verhalten eingebetteter Plattformen beim Zugriff 

auf SD/SDHC-Speicherkarten 38 

53. Entwicklung eines ALSA-Treibers für die Nutzung eines Audio-Codecs 

mit einem eingebetteten System 38 

54. Vergleich, Evaluierung und Benchmarking verschiedener Linux- 

Echtzeit-Erweiterungen auf eingebetteten Systemen 39 

55. Ermittlung von Kennwerten zur Datenübertragung in drahtlosen 

Sensornetzwerken 40 

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56. Topografische Konfiguration, Optimierung und Überwachung von 

Sensornetzwerken 40 

57. Vergleichende Betrachtung etablierter Cloud-Computing-Plattformen 41 

58. Modellierung und Simulation von Komponenten integrierter Analog- 

Mixed-Signal Strukturen 41 

59. Lokalisierung innerhalb drahtloser Sensornetzwerke 42 

60. Modellierung und Simulation von drahtlosen Sensornetzwerken 43 

61. Aufbau eines Testbeds zur Nutzung drahtloser Sensornetzwerke 43 

62. Messungen zur Belegung von ISM-Frequenzbändern in verschiedenen 

Gebäuden und öffentlichen Räumen 44 

63. Modellierung und Simulation von Energieversorgungsschaltungen für 

eingebettete Systeme 44 

64. Konzeption und Aufbau eines Testgerätes zur Vor-Ort-Beurteilung von 

Installationen drahtloser Sensornetzwerke 45 

65. Vergleichende Untersuchungen von Betriebssystemen für drahtlose 

Sensornetzwerke 46 

66. Entwicklung eines IIR Filter IP Cores 46 

VIII. THEMENÜBERGREIFEND – ADMINISTRATION 47 

67. Umsetzung des Zutrittsberechtigungsplanes für die IMMS-Thoskakarte 

in das Content Management System Typo3 47 

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I. DAS INSTITUT 


Das Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik - Systeme gemeinnützige 

GmbH (IMMS GmbH) ist eine landeseigene industrienahe Forschungs- und 

Entwicklungseinrichtung des Freistaates Thüringens. 

Eine gute Idee ist nach wie vor nur dann etwas wert, wenn sie auch realisierbar 

ist. Der Industrie fehlt es selten an produktiven, schöpferischen Ideen, den ‚Made 

in Germany’ ist nach wie vor international gefragt. Hingegen ist es nicht selten 

schwierig, die kreativen Ideen in marktfähige Produkte umzusetzen. Hier 

setzt die IMMS gGmbH an und bündelt Innovationspotenziale von Wissenschaft, 

Forschung und Entwicklung zum direktem Nutzen für Industriepartner. 

Die IMMS gGmbH ist ein leistungsstarker F&E- Dienstleister für industrielle 

Vorlaufforschung und legt den klaren Fokus auf den Wissenschaftstransfer 

zwischen F&E und Industrie in ausgewählten Schlüsseltechnologien. Die Arbeiten 

am Institut sind durch hochkarätige interdisziplinäre Fachkompetenz geprägt. 

Eingebunden in ein nationales und internationales Know-how-Netzwerk 

werden so maßgeschneiderte Lösungen für die schöpferischen Ideen der Industriepartner 

erarbeitet. 

Mathematiker und Informatiker entwickeln die Modelle für künftige Produkte. 

Naturwissenschaftler überprüfen diese in praktischen Experimenten und 

schließlich werden diese Ergebnisse von Ingenieuren zu marktfähigen Prototypen 

weiter entwickelt. 

Die Forschungsschwerpunkte des IMMS liegen dabei im modellbasierten Entwurf 

von Systemen mit mikroelektronischen, -mechanischen und optischen 

Komponenten. Um dies erfolgreich zu realisieren, gliedert sich das IMMS in die 

vier Themenbereiche System Design, Mechatronik, Mikroelektronik und 

Industrielle Elektronik und Messtechnik, welche interdisziplinär, effektiv und 

über kurze Hierarchieebenen zusammenarbeiten. 

Leitprinzip am Institut ist Multidisziplinärität und Spitzenforschung mit klarem 

Marktbezug. Die IMMS gGmbH ist an den Technologiestandorten Erfurt und 

Ilmenau angesiedelt. 

II. ALLGEMEINE INFORMATIONEN 

Kreativität für den Fortschritt und Ihr Weiterkommen 

Produktinnovationen haben für sämtliche Industrieunternehmen höchsten Stellenwert. 

In der heutigen schnelllebigen Zeit können durch technologische Neuerungen 

oder verändertes Markt- und Kundenverhalten innovative Produkte von 

heute bereits morgen veraltet sein. Rasante Entwicklungen bei Miniaturisierungen, 

Einsatz neuartiger Werkstoffe oder verbesserte Fertigungstechnologien 

ermöglichen Funktionsintegrationen, die noch vor kurzem undenkbar waren. 

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Entwicklungen in Informations- und Kommunikationstechniken betreten neue, 

weitreichendere Dimensionen. 

Das sind einige, der vielfältigen Aufgaben, die an der IMMS gGmbH bewältigt 

werden. Und bei all diesen komplexen Aufgabenstellungen werden Sie mit einbezogen. 

Ihrer Tätigkeit in unserem Hause wird ein wichtiger Meilenstein für ihre weitere 

berufliche Entwicklung sein. Sie können durch Ihre Arbeit bei uns nachweisen, 

dass Sie neuste Technologien, Verfahren und Techniken auf dem Gebiet der 

Mikroelektronik-Anwendung, Mikrosystemtechnik und/oder Mechatronik-Systeme 

kennen gelernt haben und beherrschen können. 

Bewerbungsunterlagen (auch online möglich): 

� Anschreiben; Lebenslauf; Zeugnisse; Vordiplom; Lichtbild; vorhandenen 

Erfahrungen, spezielle Fach-, PC- und/oder Sprachkenntnisse 

Bewerbungsunterlagen senden Sie bitte an: 

Monika Schild Tel: +49 (3677) 69-5500 

Ehrenbergstr. 27 Fax: +49 (3677) 69-5515 

D-98693 Ilmenau e-mail: monika.schild@imms.de 

III. ILMENAU - STADT IM GRÜNEN HERZEN DEUTSCHLANDS 

Ilmenau liegt, landschaftlich reizvoll, am Nordhang 

des Thüringer Waldes im Tal der Ilm, die der Stadt 

einst ihren Namen gab. 

Dank seiner Lage ist Ilmenau touristisch besonders 

interessant für Wanderungen und Ausflüge ins Rennsteiggebiet, 

aber auch die Kulturstädte Erfurt und 

Weimar sind in jeweils kurzen Fahrten bequem zu 

erreichen. Dem Naturliebhaber erschließt sich eine 

reizvolle Mittelgebirgslandschaft. 

Interessant sind auch die vielen Sehenswürdigkeiten 

unserer Region; die Gedenkstätten, die an Goethes 

amtliches Wirken, seine naturwissenschaftlichen Studien und sein dichterisches 

Schaffen erinnern, die Glasbläserstuben, die typisch für unsere Region 

sind. 

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IV. THEMENBEREICH - MIKROELEKTRONIK 

1. Entwurf einer differentiellen Datenschnittstelle für die Übertragung 

breitbandiger Analogsignale 

Betreuer: Dipl.-Ing. Steffen Lange (steffen.lange@imms.de) 

Für ein optisches Datenübertragungssystem ist eine differentielle und stromsparende 

Ausgangstreiberstufe mit hohem Störspannungsabstand und die 

dazugehörige Eingangsstufe für Grenzfrequenzen bis zu 1 GHz zu entwerfen. 

Entsprechend der in der Digitaltechnik verwendeten LVDS Datenübertragung 

wird die Leitung zwischen Sender und Empfänger dabei elektrisch angepasst 

betrieben. Die zu übertragenden Daten sind in diesem Fall aber analog. 

auszuführende Arbeiten: 

• Literaturstudium zu möglichen Realisierungsvarianten 

• Entwurf einer Schaltung für die Eingangsstufe und für den Ausgangstreiber 

vorausgesetzte Kenntnisse: 

• Kenntnisse im Fach Schaltungstechnik, HF Technik 

• Kenntnisse zum Entwurf integrierter Schaltungen 

Dauer: jeweils nach Vereinbarung, mindestens 5 Monate 

2. Integration von Subversion (Versionskontrolle) in das Cadence 

(R) Design Framework 

Betreuer: Dr.-Ing. Valentin Nakov (valentin.nakov@imms.de) 


Innerhalb einer umfangreichen Umstrukturierung der Arbeit mit dem Cadence 

(R) DFII soll auch die Versionskontrolle mittels Subversion (svn) in den Design 

Flow integriert werden. Es sollen bestehende Lösungen, sowohl kommerziell 

als auch frei, untersucht, die Probleme aufgezeigt und eine eigene Implementierung 

realisiert werden. 


• Arbeit mit dem Cadence (R) DFII 

• Programmier-/Skripterfahrungen (Perl, Python, SKILL, ...) 

• Grundkenntnisse Tools zur Versionskontrolle (cvs, svn) 

Dauer: jeweils nach Vereinbarung 

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3. Entwurf von HF-Baublöcken 


Betreuer: Dipl.-Ing. Andre Richter (andre.richter@imms.de) 

Das IMMS entwickelt für verschiedene Technologien der X-FAB AG (Erfurt) 

HF-Baublöcke für den Einsatz in ISM-Bändern, u.A. VCOs, Teiler, LNAs, Mischer, 

PAs und Filter. Besonderes Augenmerk liegt in der neuen CMOS- 

Technologie mit 0,18 µm Strukturbreite. In Absprache mit dem Betreuer kann 

einer der HF-Baublöcke realisiert werden. 


• Einarbeitung in die übergeordnete Schaltung (PLL - Frequenzsynthese, 

Empfänger-/Sender-Frond-Ends) 

• Einarbeitung in die Technologie 

• Einarbeitung bezüglich des betreffenden Baublocks 

• Entwurf und Simulation von relevanten Baublöcken 

• Layout-Entwurf des betreffenden Baublocks 

• Nachsimulation und -Optimierung des Baublocks 


• Grundkenntnisse analoge Schaltungstechnik 

• Grundkenntnisse HF-Schaltungstechnik 

• Grundkenntnisse in integrierte Schaltungstechnik sind von Vorteil 

• IC-Entwurfsprogramm Cadence sind von Vorteil 

Dauer: 

• die Themen sind als Diplom- bzw. Master-Arbeit vorgesehen 

• Teiluntersuchungen bzw. unterstützende Programmierarbeiten sind nach 

Vereinbarung auch als Praktikum möglich 

4. Konzeption und Aufbau einer Universal-Probecard zum charakterisierenden 

Wafertest 

Betreuer: Dr.-Ing. Dirk Nuernbergk (dirk.nuernbergk@imms.de) 

Hintergrund der Aufgabenstellung ist hierbei die Verifikation von integrierten 

Teststrukturen auf Waferebene, die im IMMS gemeinsam mit einem Forschungspartner 

entwickelt werden. Dazu wird eine Probecard benötigt die große 

Flexibilität und Genauigkeit erfordert. Diese Eigenschaften sollen durch einen 

modularen Ansatz erreicht werden. 


• Einarbeitung in das Konzept vorhandener Teststrukturen 

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• Erarbeitung eines Entwurfs zur Realisierung einer Probecard mit modulsrem 

Ansatz 

• Einarbeitung in P-CAD zum Entwurf von PCBs 

• Erstellung von Schematics / Layout mit P-CAD zur Fertigung der Probecard 

• Bestückung und Inbetriebnahme der erstellten PCBs 

• Evaluierung der Leistungsmerkmale der gefertigten Probecard 


5. Vergleich von Schalterkonzepten für Hochvoltanwendungen in 

einer SOI-Technologie 

Betreuer: Dipl.-Ing. Dagmar Kirsten (dagmar.kirsten@imms.de) 

Im Rahmen des Entwurfs eines Schalterarrays sollen verschiedene Schalterstrukturen 

im Bezug auf ihre Eignung für Hochvolt- und HF-Anwendungen und 

ihre Umsetzbarkeit in einer SOI-Technologie verglichen werden. 


1. Recherche Schalterkonzepte und geeignete 

2. Entwurf und Simulation unterschiedlicher Konzepte 

3. Vergleich der Ergebnisse 

Dauer: Praktikum (16 Wochen) 

6. Entwurf von Schalterarrays für Hochvoltanwendungen in einer 

SOI-Technologie 


Ein Schalterarray für eine Hochvolt- und HF-Anwendung soll entworfen werden. 

Die Umsetzung erfolgt in einer SOI-Technologie. Nach der Wahl eines geeigneten 

Konzeptes folgt der Entwurf, die Simulation und das Layout eines Arrays 

aus 16 Schaltern. In Post-Layout-Simulationen sind Einflüsse der Einzelschalter 

aufeinander (Übersprechen) zu prüfen. 


• Untersuchung unterschiedlicher Konzepte 

• Auswahl und Charakterisierung geeigneter Bauelemente 

• Entwurf und Simulation eines Schalters und eines Schalterarrays 

• Erstellung eines Layouts 

Dauer: Praktikum / Bachelorarbeit (16 Wochen bzw. 3 Monate) 

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• gemeinsam mit Thema 5 „Vergleich von Schalterkonzepten für Hochvoltanwendungen 

in einer SOI-Technologie“ auch Master-Arbeit (6 Monate) 

möglich 

7. Messtechnische Untersuchung von Schalterarrays für Hochvoltanwendungen 

in einer SOI-Technologie 


Die messtechnische Untersuchung von Schaltungen, die im erweiterten Spannungsbereich 

mit HF-Signalen arbeiten, stellt eine Herausforderung dar. Im 

Rahmen dieser Arbeit soll ein geeigneter Messaufbau erarbeitet und die Charakterisierung 

sowohl der DC- als auch der HF-Eigenschaften eines Schalterarrays 

(Leckstrom, Übersprechen) durchgeführt werden. 


• Erarbeitung eines Messaufbaus zur Untersuchung der DC- und HF- 

Eigenschaften eines Schalterarrays 

• Untersuchung von Schaltkreisen on-wafer 

• Auswertung der Messergebnisse 

Dauer: Praktikum/Bachelorarbeit (16 Wochen bzw. 3 Monate) 

8. Entwurf einer Laserdioden-Ansteuerung 


Die Kennlinie einer Laserdiode ist stark temperaturabhängig. Weiterhin ist die 

Laserdiode äußerst empfindlich gegen eine Überschreitung der elektrischen 

Grenzwerte. Für alle Anwendungen wird jedoch eine konstante Lichtleistung 

benötigt. Darum wird das Ausgangssignal mittels einer Fotodiode überwacht 

und so die Ausgangsleitung konstant gehalten. Dafür ist eine Schaltungskonzeption 

und Realisierung zu erstellen. 


• Literaturstudium zu möglichen Realisierungen mit dem Schwerpunk der 

Reglung der Ausgangsleitung 

• Schaltungsentwurf zur Laser-Ansteuerung im Cadence-Entwurfssystem 


• Schaltungstechnik 

• Entwurf integrierter Schaltungen 


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9. Entwurf eines Stromverstärkers 


Schnelle Verstärkerschaltungen arbeiten in der Regel auf dem Prinzip der 

Stromverstärkung. Inhalt dieser Arbeit ist das Studium vorhandener Arbeiten 

auf diesem Gebiet und darauf aufbauend der Entwurf eines solchen integrierten 

Verstärkers. Die Realisierung erfolgt in einer BiCMOS- Technologie für Silizium. 

Dabei wird auf die Schwerpunkte: hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, kleiner 

Leistungsverbrauch und minimaler Flächenbedarf Wert gelegt. 


• Literaturstudium zu möglichen Realisierungen 

• Entwurf der Verstärkerschaltung im Cadence- Entwurfssystem 



• Entwurf integrierter analoger Schaltungen 


10. Entwurf eines logarithmischen Verstärkers und Amplitudendetektors 

für HF Anwendungen 


Zur messtechnischen Erfassung von HF Signalen (bis ca. 500 MHz) ist ein 

Schaltungsblock zu entwerfen, der diese Eingangssignale über einen großen 

Dynamikbereich in eine Gleichspannung mit logarithmischer Übertragungsfunktion 

wandelt. 



• Entwurf der Schaltung und Umsetzung in das Layout 


• Kenntnisse im Fach analoge Schaltungstechnik, HF Technik 

• Kenntnisse zum Entwurf integrierter Schaltungen 

• Erfahrungen mit dem IC-Entwurfsprogramm Cadence sind von Vorteil 


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11. Erstellung einer Bibliothek von parametrisierbaren Schaltungsstrukturen 

in Cadence 

Betreuer: Dr.-Ing. Christian Lang (christian.lang@imms.de) 

Um die Entwurfs und Layoutarbeit im Schaltungsentwurf mit dem Entwurfssystem 

Cadence zu vereinfachen, soll mit dieser Arbeit eine Bibliothek von einfachen 

Schaltungsstrukturen entstehen, die parametrisierbar als Symbol, Schaltung 

und Layout vorliegen. Die Hauptarbeit liegt dabei in der Programmierung 

der pcells, die aus der Schaltungsstruktur und der Dimensionierung ein fertiges 

Layout erzeugen. 



• Entwurf der Schaltung und Umsetzung in das Layout 


• Grundkenntnisse im analogen Schaltungsentwurf 

• Programmierkenntnisse, bevorzugt in Skill (ist eine Lisp Variante) 

• Erfahrungen mit dem IC-Entwurfsprogramm Cadence sind von Vorteil 

Dauer: 4 Monate 

12. Modellbasierter Entwurf eines Smart-Sensor-Systems 

Betreuer: Dipl.-Ing. Komla Agla (komla.agla@imms.de) 

Dipl.-Ing. Gregor Nitsche (gregor.nitsche@imms.de) 

Im Rahmen eines Projektes wird ein Smart-Sensor als Mixed-Signal-ASIC implementiert. 

Bei dessen Entwurf kommt ein verfügbarer Softcore-Mikroprozessor 

zum Einsatz, der getestet und ggf. modifiziert werden soll. Für diesen wird als 

Erstes die Anwendungssoftware entwickelt. Anschließend erfolgt die Modellierung, 

Simulation und Verifikation des gesamten Designs auf Systemebene. In 

der nächsten Zwischenstufe wird das Design dann in einer FPGA-basierten 

Entwicklungsumgebung getestet. Als letzter Schritt wird das Design in einer 

modularen Mixed-Signal CMOS-Technologie umgesetzt. 

Ziel ist die Entwicklung von mehrkanaligen, hochintegrierten Smart-Sensor- 

Systemen für physikalisch vielseitige Hochpräzisionsmessungen, die eine 

schnelle, dezentrale Erfassung, Analyse und Verarbeitung der Messdaten erfordern 

und ggf. unter Extrembedingungen stattfinden. Einsatzbereiche sind vor 

allem die Umwelt-, Medizin-, Automobil-, Luft- & Raumfahrt-Technik sowie die 

Chemie- & Prozesstechnik. 


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• Entwurf & Realisierung von C/C++ Programmen zur Inbetriebnahme eines 

embedded Microcontrollers 

• FPGA-Programmierung & Test 

• Implementierung digitaler Verhaltensmodelle in VHDL, Verilog oder 

SystemC 

• Implementierung analoger Verhaltensmodelle in SystemC-AMS, VHDL-AMS 

oder Verilog-A 

• uvm. 


• Grundlagen der digitalen und/oder analogen Schaltungstechnik 

• HW-Modellierung mit SystemC, VHDL(-AMS) oder Verilog(-A) 

• Softwareentwicklung (C/C++) für eingebettete Systeme 

• Teamfähigkeit und Lernbereitschaft 

Erwünscht: 

• Grundkenntnisse: Mikrocontrollertechnik & -programmierung 

• Umgang mit Linux- oder Unix-Systemen 


Im Rahmen dieser Tätigkeit können Studien-, Bachelor-, Master- & Diplomarbeiten 

sowie diverse Praktika absolviert werden – ggf. sind auch Stellen als 

Hilfswissenschaftler zu vergeben. 

13. Entwurf eines ADC für GPS/Galileo-Empfänger 

Betreuer: Dipl.-Ing. Andre Richter (andre.richter@imms.de) 

Für neue Einsatzgebiete von GPS/Galileo-Empfängern ist ein ADC zu entwerfen. 

Die Zielapplikation soll in stark gestörter Umgebung funktionsfähig sein. 

Der Entwurf erfolgt in einer Technologie deren Performance vergleichbar zu 

130 nm ist. Besonderes Augenmerk liegt in der Geschwindigkeit des ADC. 


• Einarbeitung in die Technologie 

• Einarbeitung ADC 

• Entwurf und Simulation 

• Layout-Entwurf 

• Nachsimulation und -Optimierung 


• Grundkenntnisse analoge Schaltungstechnik 

• Grundkenntnisse HF-Schaltungstechnik 

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• Grundkenntnisse in integrierte Schaltungstechnik sind von Vorteil 

• Kenntnisse über das IC-Entwurfsprogramm von Cadence sind von Vorteil 

Dauer: das Thema ist als Diplom- bzw. Master-Arbeit vorgesehen 

14. Entwurf eines Energy-Harvesting-Systems für drahtlose miniaturisierte 

Sensorsysteme zur Anwendung in Bioanalyse und 

Medizintechnik 

Betreuer: Dr.-Ing. Torsten Reich (torsten.reich@imms.de) 

Sensorlösungen, welche sowohl die Messwerterfassung als auch die Signalaufbereitung 

und -verarbeitung auf einem Chip vereinen („Smart Sensors“), 

haben eine große und wachsende Bedeutung für unzählige Industriezweige, 

z.B. Logistikbranche, Lebensmittelindustrie, Pharma- und Diagnostikindustrie 

(„Bioanalyse“), Medizintechnik. Insbesondere in der Bioanalyse und Medizintechnik 

werden miniaturisierte Systeme mit drahtloser Daten- und Energieübertragung 

für in-vivo und in-vitro Anwendungen benötigt. Im Rahmen eines Projektes 

soll ein solches Sensorsystem mit minimalen Abmessungen und Energiebedarf 

für multiphysikalische und elektrochemische Messungen realisiert 

werden. Aufgabe dieser Arbeit wird die Entwicklung und Realisierung einer 

integrierten Schaltung zur effizienten Energiegewinnung aus Umgebungsgrößen 

(im Speziellen hochfrequente Magnetfelder) sein. 


• Literaturstudium zu vorhandenen Realisierungsvarianten 

• Systemsimulationsstudien zur Topologieauswahl 

• Entwurf einzelner analoger Schaltungsblöcke (Gleichrichter, Charge Pump, 

Spannungsreferenz) in einer CMOS-Technologie 

• Layoutumsetzung (abhängig von der Bearbeitungsdauer) 



• Bereitschaft, sich in neue und innovative Themen einzuarbeiten 

gewünschte Kenntnisse: 

• Umgang mit Linux-Betriebssystemen 

• Kenntnis des Cadence Entwurfssystems 

Dauer: nach Vereinbarung (mind. 3 Monate) 

Dieses Thema ist für Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten sowie für Praktika 

geeignet – ggf. ist eine Anstellung als Hilfswissenschaftler möglich. Je nach 

Dauer kann eine teilweise Bearbeitung des Themas erfolgen. 

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15. Entwurf einer Energie- und Datenübertragungseinheit für 

RFID-Sensorsysteme zur Anwendung in Bioanalyse und Medizintechnik 

Betreuer: Dr.-Ing. Torsten Reich (torsten.reich@imms.de) 

Sensorlösungen, welche sowohl die Messwerterfassung als auch die Signalaufbereitung 

und -verarbeitung auf einem Chip vereinen („Smart Sensors“), 

haben eine große und wachsende Bedeutung für unzählige Industriezweige, 

z.B. Logistikbranche, Lebensmittelindustrie, Pharma- und Diagnostikindustrie 

(„Bioanalyse“), Medizintechnik. Insbesondere in der Bioanalyse und Medizintechnik 

werden miniaturisierte Systeme mit drahtloser Daten- und Energieübertragung 

für in-vivo und in-vitro Anwendungen benötigt. Im Rahmen eines Forschungsprojektes 

soll ein solches Sensorsystem mit minimalen Abmessungen 

und Energie- sowie Datenübertragung mittels eines hochfrequenten Magnetfeldes 

realisiert werden. Dabei wird der Schwerpunkt der Arbeit auf der Realisierung 

der sensorseitigen RFID-Einheit liegen. 


• Literaturstudium sowie Auswahl geeigneter Topologien und Standards 

• Entwurf, Layout und experimentelle Analyse passiver miniaturisierter Antennenstrukturen 

• Entwurf einer Clock-Extraction-Schaltung in einer CMOS-Technologie 

• Entwurf digitaler Schaltungsblöcke zur Datenaufbereitung und –übertragung 



• Bereitschaft, sich in neue und innovative Themen einzuarbeiten 

gewünschte Kenntnisse: 

• Grundkenntnisse im digitalen Schaltungsentwurf, HF-Technik 

• Umgang mit Linux-Betriebssystemen 

• Kenntnis des Cadence Entwurfssystems 

Dauer: nach Vereinbarung (mind. 3 Monate) 

Dieses Thema ist für Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten sowie für Praktika 

geeignet – ggf. ist eine Anstellung als Hilfswissenschaftler möglich. Je nach 

Dauer kann eine teilweise Bearbeitung des Themas erfolgen. 

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V. THEMENBEREICH – INDUSTRIELLE ELEKTRONIK UND 

MESSTECHNIK 

16. Entwurf von HF- Komponenten 

Betreuer: Dr.-Ing. Uwe Baumann 

Dipl.-Ing. Björn Bieske (bjoern.bieske@imms.de) 

Für Kommunikationssysteme sind verschiedene Komponenten (Filter, Verstärker 

u.ä.) zu simulieren, zu entwerfen, zu optimieren, aufzubauen und messtechnisch 

zu charakterisieren. 


• Kenntnisse der HF-Technik 


17. Parameterextraktion an Bipolar- und MOS-Transistoren 



Mit dem Programm IC-CAP sind die DC- und die HF-Parameter unterschiedlicher 

Halbleiterbauelemente zu messen und die SPICE-Parameter zu extrahieren. 

In Abhängigkeit von den Messergebnissen sind die verwendeten Bauelementemodelle 

zu modifizieren und neue Mess- und Extraktionsverfahren zu 

entwickeln (MACRO-Programmierung unter ICCAP). 


• Kenntnisse von Aufbau und Wirkungsweise elektronischer Bauelemente 

• Kenntnisse der elektrischen Messtechnik an Halbleiterbauelementen 

• Erfahrungen mit der Netzwerksimulation (SPICE, PSPICE) 


18. Realisierung eines PC gesteuerten HF-Messplatzes 

Betreuer: Dipl.-Ing. Björn Bieske (bjoern.bieske@imms.de) 


• Analyse der verschiedenen Steuerungsprogramme 

• Anbindung der einzusetzenden Messgeräte (HP-IB, Seriell) 

• Datenmanagement und Schnittstellen zu externen Programmen 

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• effiziente Dokumentation und Darstellung der Messdaten 


19. Programmierung von Deembedding-Verfahren für die HF- 

Charakterisierung 

Betreuer: Dr.-Ing. Uwe Baumann (uwe.baumann@imms.de) 

Auf Grundlage bestehender Verfahren sollen neuartige Methoden zur Berechnung 

der inneren HF-Eigenschaften von verlustbehafteten komplexen Halbleiterstrukturen 

programmiert und erprobt werden. 


• Programmiererfahrung 

• Grundkenntnisse der elektrischen Messtechnik 


20. Erarbeitung eines Programms zur Auswertung von Rauschmessungen 



Ein bestehendes Programm zur Messung der minimalen Rauschzahl ist hinsichtlich 

Programmablauf und Signalfluss zu analysieren und in C umzusetzen. 


• Programmiererfahrung mit unterschiedlichen Sprachen (C, HP-Basic) 


21. Konzeption, Entwurf und Pflege einer Verwaltungssoftware 

zur Bauelemente- und Baugruppenarchivierung 

Betreuer: Dipl.-Ing. Alexander Rolapp (alexander.rolapp@imms.de) 

Zur Organisation elektronischer und mechanischer Bauelemente und Baugruppen 

soll eine Verwaltungssoftware in Form einer Datenbank konzipiert 

werden. Das System soll für dezentralen Zugriff optimiert, an die speziellen 

Bedürfnisse angepasst und über eine einfach zu bedienende browserbasierte 

Nutzeroberfläche zugänglich gemacht werden. 

19



• Konzeption und Entwurf 

• Ausarbeitung von Datenbank und Nutzeroberfläche 

• Bauelemente/Datenblätter einpflegen 

• Mitarbeiter mit System vertraut machen 


• Programmierkenntnisse: 

o PHP/Perl 

o HTML 

o Datenbanken (MySQL) 

Dauer: 16-20 Wochen 

22. Anwendungsspezifische Konfigurationen von PXI – Testplatt - 

formen zur Qualitätssicherung in der Halbleiterindustrie 


Für Charakterisierung und Test integrierter Schaltungen sollen Zusatzbaugruppen 

entwickelt werden, die in PXI-Testsystemen des IMMS eingesetzt werden. 

Testverfahren sind auszuwählen, das Schaltungskonzept in Form einer Leiterkarte(n) 

hardwaremäßig zu realisieren und die Funktion mittels Testprogramm 

zu untersuchen. 


• Entwicklung der Teststrategie 

• Schaltungskonzeption und -entwurf 

• Leiterplattenlayout 

• Aufbau und Funktionstest 

• Programmierung und Datenanalyse 

• Einsatzuntersuchungen 


• Grundlagen der Schaltungstechnik 

• Grundlagen PCB-Layout 

• Grundlagen Programmierung 


20


23. Charakterisierung und Test von embedded Memories auf PXI- 

Testplattformen 

Betreuer: Dipl.-Ing. Ingo Gryl (ingo.gryl@imms.de) 

Für Charakterisierung und Test von eingebetteten Memories in integrierten 

Schaltungen soll eine Softwarebibliothek entstehen, die die Prüffolgen der Memory 

- Architektur automatisch anpasst. Dabei soll ein hoher Wiederverwendungsgrad 

erzielt werden. Die Funktion soll an verschiedenen Typen von Memories 

untersucht und nachgewiesen werden. 


• Einarbeitung in Standard-Testfolgen 

• Konzept eines algorithmischen Patterngenerators (Software) 

• Implemetierung auf einer PXI-Testplattform 

• Einsatzuntersuchungen 


• Grundlagen der Messtechnik 

• Grundlagen der Informatik 

• Grundlagen Programmierung Testplattform 


24. Entwurf und Implementierung einer Software zur Konvertierung 

von Mehrkanaldigitalsignalen 

Betreuer: Dipl.-Ing. Ingo Gryl (ingo.gryl@imms.de) 

Für den Test und die Charakterisierung digitaler Bauelemente setzt das IMMS 

modulare Testsysteme auf PXI Basis ein. Die dabei verwendeten Digitalpattern 

liegen in verschiedenen Formaten vor und müssen an die Hard- und Software 

des Testsystems angepasst werden. 


• Analyse der Ausgangsformate 

• Analyse der Fähigkeiten des Zielsystems 

• Implementierung der Konvertierungssoftware in C++ oder Labview 

vorrausgesetzte Kenntnisse: 

• Programmierung unter Labview oder C++ 


21


25. Erarbeitung eines Konzepts zur Ablaufoptimierung des Wafersteppings 

bei paralleler Messung mehrerer Dies 

Betreuer: Dipl.-Ing. Roman Paris (roman.paris@imms.de) 

Bei der sequentiellen Messung mehrerer Dies auf einem Wafer wird die Messreihenfolge 

der einzelnen Dies optimiert um die Gesamtmessdauer zu minimieren. 

Diese Optimierung ist in die Ansteuersoftware der Wafer Probe Station 

implementiert. 

Zur weiteren Minimierung der Messdauer soll eine teilparallele Messung von 

mehreren in einer 2 dimensionalen Matrix angeordneten Dies vorgenommen 

werden. Die Optimierungsaufgabe wird dabei bedingt durch die vom Wafer 

bestimmte kreisförmige Begrenzung der Anordnung der Dies komplexer, da im 

Randbereich des Wafers nur ein Teil der Messmatrix verwendet werden kann. 

Für diese Messmethode ist eine Optimierung zu erarbeiten und in die Ansteuersoftware 

zu implementieren. 


• Recherche von möglichen Optimieralgorithmen 

• Erarbeitung eines optimierten Steppings für teilparallele Messungen 

• Implementierung in die Ansteuersoftware der Probe Station 


• Grundlagen der mathematischen Optimierung 

• Programmierung in C oder Labview 


26. Konzeption und Aufbau eines Referenzfrequenznormals zur Synchronisierung 

von Messgeräten 


Dipl.-Ing. Michael Meister (michael.meister@imms.de) 

Messgeräte die für den Betrieb eine genaue Referenzfrequenz benötigen haben 

meist einen Internen Referenzoszillator. Durch Alterungseffekte wird die 

Genauigkeit dieses Signals vermindert. Um bei der Kopplung mehrerer solcher 

Messgeräte Abweichungen zwischen den Geräten zu verringern, können diese 

über eine Schnittstelle mit einem gemeinsamen Referenzsignal versorgt werden. 

In der Regel ist das genaueste Gerät im Messaufbau dann auch Referenzsignalquelle. 

Dabei ist eine relative Standartabweichung der Genauigkeit 

durch Alterungseffekte in der Größenordnung 10 -6 / Jahr (Kalibrierungsalter) 

typisch. Durch Auswertung des Trägersignals eines atomuhrsynchronisierten 

Rundfunksenders oder des DCF77 Signals, mit einer relativen Standardabweichung 

von maximal 10 -12 , soll eine Referenzfrequenzquelle für Messgeräte 

22

gebaut werden. 


• Konzeption und -entwurf 

• Leiterplattenlayout 

• Aufbau und Funktionstest 


• Grundlagen der Schaltungstechnik 

• Grundlagen HF-Technik 

• Erfahrungen im Leiterplattenentwurf 

Dauer: 16-20 Wochen 


VI. THEMENBEREICH - MECHATRONIK 

27. Entwicklung eines Diagnosetools für Genauigkeitsuntersuchungen 

an einer Laserschneidanlage 

Betreuer: Dipl.-Math. Michael Katzschmann (michael.katzschmann@imms.de) 

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Programms (MATLAB) für die quantitative 

Bewertung von Teilen die mittels Laserschneidens hergestellt werden. Die 

Bewertung soll Rückschlüsse auf Fehlerquellen in der Schneidanlage ermöglichen. 


• Erweiterung/Vervollständigung eines Algorithmus zur Kantenerkennung in 

Bildern 

• Überlagerung der gefundenen Kanten mit der Wegvorgabe für die Antriebe 

der Schneidanlage unter Berücksichtigung des Schneidspaltes 

• Ableiten charakteristischer Größen aus den gefundenen Abweichungen zur 

Identifikation von Fehlerquellen 


• Ausbildung an der Fak. für Maschinenbau mit guten Kenntnissen in Konstruktionstechnik 

und Antriebstechnik 


23


28. Entwicklung neuer Konzepte und Anordnungen für 

Mehrkoordinatendirektantriebssysteme 

Betreuer: Dr.-Ing. Frank Spiller (frank.spiller@imms.de) 

An Mehrkoordinatendirektantriebssysteme werden hohen Anforderungen an die 

Dynamik und Präzision gestellt. Hinzu kommen die Forderungen nach mehrachsigen 

synchronisierten Bewegungen und großen Bewegungsbereichen. 


• Entwickeln von systematischen Lösungsvarianten für Mehrkoordinatenantriebssysteme 

sowie vergleichen und bewerten 

• ein optimales Konzept exemplarisch als CAD-Modell umsetzen 


• Ausbildung an der Fak. für Maschinenbau mit guten Kenntnissen in Konstruktionstechnik, 

Maschinenelemente und/oder Mechatronik 

• rechentechnische Kenntnisse (Win; AutoCAD / Inventor) 


29. Konzipierung, Entwurf und Aufbau von mehrachsigen Mikro- 

und Nanopositionierantrieben für kleine Bewegungsbereiche 


Für die Positionierung von Proben / Werkstücken werden Positioniersystemanordnungen 

mit bis zu sechs Freiheitsgraden benötigt, die einen Bewegungsbereich 

von ± 5mm und Positioniergenauigkeiten im µm- bzw. im nm- Bereich 

besitzen. 


• Prinzipuntersuchung 

• Variantendiskussion 

• Entwurf, Aufbau, Inbetriebnahme 





24


30. Präzisions-Hub-Tisch zur Proben- / Werkstückpositionierung 


Für die senkrechte Positionierung einer Probe bzw. eines Werkstücks wird ein 

Präzisions-Hub-Tisch benötigt, der eine parallele Zustellung mit einer Genauigkeit 

im sub-µm-Bereich ermöglicht. Hierfür sind grundlegende Untersuchungen 

durchzuführen. 


• Prinzipuntersuchung 

• Variantengenerierung 

• Variantendiskussion und Bewertung 

• ggf. Entwurf, Aufbau, Inbetriebnahme 



• rechentechnische Kenntnisse (Win; AutoDesk Inventor) 


31. Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Mehrkoordinatenantriebssystemen 

in Abhängigkeit von den Aufstellbedingungen 

Betreuer: Dr.-Ing. Christoph Schäffel (christoph.schaeffel@imms.de) 

Dipl.-Math. Michael Katzschmann 


• Messung des Schwingungsverhaltens unterschiedlicher Mehrkoordinatenantriebssysteme 

unter verschiedenen Aufstellbedingungen 

• Untersuchung und Klassifizierung verschiedener Industriefußböden 

• Ableitung von Gestaltungsrichtlinien für die Maschinen 

• Erstellen von Anforderungsprofilen für Industriefußböden und Unterbauten 

für Mehrkoordinatenantriebssysteme 


• Ausbildung an der Fak. für Maschinenbau mit guten Kenntnissen in Antriebstechnik, 

Konstruktionstechnik, Maschinenelemente und/oder Mechatronik 

• rechentechnische Kenntnisse (Win, AutoDesk Inventor) 


25


32. Modellierung mechanischer Komponenten von Präzisionsantriebssystemen 

Betreuer: Dipl.-Ing. Steffen Hesse (steffen.hesse@imms.de) 

Innerhalb des Entwurfsprozesses bei Präzisionsantriebssystemen sollen Eigenformen 

und Eigenfrequenzen der mechanischen Komponenten abgeschätzt 

werden können. Hierfür sind die wichtigsten Bauteile durch geeignete Mehrkörpermodelle 

nachzubilden. Die Simulationsergebnisse der Mehrkörpermodelle 

sollen anschließend mit den Ergebnissen von FEM-Analysen verglichen werden, 

um deren Gültigkeit nachzuweisen. 


• Einarbeitung in die Thematik Mehrkoordinatendirektantriebe 

• Erstellung und Untersuchung von Mehrkörpermodellen für die bewegten 

Komponenten bei Mehrkoordinatendirektantrieben, Bestimmung der Eigenfrequenzen 

• Vergleich der Simulationsergebnisse mit den Ergebnissen von FEM- 

Analysen 

• Dokumentation der Ergebnisse 


• gute Kenntnisse im Bereich Antriebstechnik, technische Mechanik 

• Fähigkeit zum selbständigen Arbeiten innerhalb eines interdisziplinären 

Teams 

• Software: Win, Grundkenntnisse in Inventor und Matlab 

Dauer: mindestens 3 Monate 

33. Weiterentwicklung eines HIL-Prüfstandes für den Test von 

Antriebssteuerungen 

Betreuer: Dipl.-Math. Michael Katzschmann 

Dipl.-Math. Dominik Karolewski (dominik.karolewski@imms.de) 

Im Ergebnis dieser Arbeit soll ein bestehender Prüfstand weiterentwickelt werden, 

der es ermöglicht die Steuerungs-Hardware ohne vorhandene Antriebs- 

Hardware zu testen. Dazu wird die Antriebshardware auf einem geeigneten 

Rechnersystem nachgebildet und mit der Steuerungshardware verbunden 

(Hardware-In-the-Loop). 


• Weiterentwicklung der vorhandenen Antriebsmodellierung 

• Realisierung von Schnittstellen 

26


• Entwicklung von Testalgorithmen für den Steuer-Hardware Test 


• gute Programmierkenntnisse (Vorteilhafterweise in C, Matlab/Simulink) 

• Erfahrungen mit dSpace von Vorteil 


34. Test und Weiterentwicklung von Direktantrieben mittels Simulation 

Betreuer: Dipl.-Math. Michael Katzschmann 

Dipl.-Math. Dominik Karolewski (dominik.karolewski@imms.de) 

Ziel der Arbeit ist es, vorhandene oder geplante Antriebssysteme durch Simulation 

(MATLAB/SIMULINK) zu optimieren. Insbesondere soll der Einfluss von 

Störungen (äußere Anregungen, mechanische Resonanzen, elektrische Störungen, 

...) auf die Leistungsfähigkeit der Antriebe untersucht werden. 


• Aufbau und Verifikation des Modells 

• Identifikation des Einflusses verschiedener Störgrößen 

• Ableiten von Optimierungsvorschlägen 


• Grundkenntnisse MATLAB/SIMULINK 

• Kenntnisse im Bereich Dynamik mechatronischer Systeme 

• Kenntnisse im Bereich Automatisierung (Steuerungen/Regelungen) 


35. Entwicklung einer grafischen Nutzeroberfläche zur Antriebssteuerung 

Betreuer: Dipl.-Math. Dominik Karolewski (dominik.karolewski@imms.de) 

Für den anwenderfreundlichen Betrieb eines Antriebs ist eine Oberfläche zu 

entwickeln. Dabei sollte ein Konzept zur Bedienbarkeit erarbeitet und realisiert 

werden. Ziel der Arbeit ist es eine grafische Nutzeroberfläche für einen bestehenden 

Antrieb zu erarbeiten und zu testen. 


• Erarbeitung eines Bedienkonzepts für einen Antrieb 

• Aufbau und Test der grafischen Nutzeroberfläche 


• Gute Kenntnisse im Bereich Antriebstechnik 

27


• Grundkenntnisse im Bereich Regelungstechnik 

• Fähigkeit zum selbstständigen Arbeiten 

• Grundkenntnisse in Matlab/Simulink 

• Ggf. Kenntnisse in der Programmierung von grafischen Nutzeroberflächen 


36. Entwurf und Aufbau eines Messstandes zur Vermessung und 

Kalibrierung von Flächenmaßverkörperungen 

Betreuer: Dr.-Ing. Christoph Schäffel (christoph.schaeffel@imms.de) 

Zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit von Planarantrieben macht es 

sich erforderlich die, für diese Systeme eingesetzten und mit einer begrenzten 

Genauigkeit gefertigten Maßverkörperungen z.B. laserinterferometrisch unter 

geeigneten Umweltbedingungen zu vermessen und die Messdaten im Regelkreis 

des Antriebssystems für eine Kompensation der Positionierfehler zu verwenden. 


• konzeptionellen Entwurf, Konstruktion und Realisierung des Systems 

• Abschätzung der theoretisch, unter Berücksichtigung definierter Umweltbedingungen, 

zu erwartenden Messgenauigkeiten durchgeführt werden. 


• Ausbildung an der Fak. für Maschinenbau mit guten Kenntnissen in Antriebstechnik 

und Messtechnik 

• rechentechnische Kenntnisse (MechanicalDesktop oder Inventor) 

Dauer: mindestens 3 Monate; jeweils nach Vereinbarung 

37. Theoretische und praktische Untersuchungen zur Anwendung 

von Klebstoffen für Präzisionspositioniersysteme 

Betreuer: Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Mohr (hans-ulrich.mohr@imms.de) 

Für Verbindung von Einzelteilen und Baugruppen bei der Konstruktion und dem 

Aufbau von Präzisionspositioniersystemen sind Eignungsversuche mit unterschiedlichen 

Klebstoffen erforderlich. 


• Recherche von Klebstoffe 

• Durchführung von Klebversuchen 

• Variantendiskussion 


28


• Ausbildung an der Fak. für Maschinenbau mit guten Kenntnissen in Antriebstechnik 

• rechentechnische Kenntnisse (Win) weitere Voraussetzungen auf Anfrage 

Dauer: mindestens 3 Monate; jeweils nach Vereinbarung 

38. Experimentelle Untersuchungen zum Kleben von Kühlkörpern 


Im Rahmen der Arbeit sollen verschiedene Konzepte und Technologien für das 

flächige Verkleben von Temperierkörpern praktisch untersucht werden. Dies 

umfasst die Untersuchung der Dichtwirkung, Verarbeitbarkeit aber auch der 

Zug- bzw. Druckfestigkeit bei verschiedenen Kleb- bzw. Dichtstoffen und unterschiedlicher 

konstruktiver Gestaltung der Klebeflächen. 


• Parameterbestimmung bei Klebverbindungen verschiedener Materialien und 

Klebstoffe 

• systematische Untersuchung der Eigenschaften anhand von Testmustern 

• Mitarbeit bei der Entwicklung neuer Konzepte zur Realisierung der Temperierkörper 

• Dokumentation der Ergebnisse in Form von Messprotokollen 


• Fähigkeit zum selbständigen Arbeiten innerhalb eines interdisziplinären 

Teams 

• Software: Win, Inventor Grundkenntnisse 


39. Messaufbau Wirbelstromtester 


Anhand eines Messaufbaus soll untersucht werden, wie bei Proben aus verschiedenen 

Materialien und mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch Wirbelströme 

eine Bremswirkung auftritt. Der hierfür bereits bestehende Aufbau 

soll in Betrieb genommen werden, um anschließende vergleichende Messungen 

mit verschiedenen Proben durchzuführen. 


• Einarbeitung in die Thematik 

• Inbetriebnahme des Messaufbaus 

• Durchführung und Auswertung Messungen mit verschiedenen Proben 

29


• Dokumentation der Ergebnisse in Form von Messprotokollen 


• Fähigkeit zum selbständigen Arbeiten 

• Software: Win-Programme 


40. Konstruktive Umsetzung eines Planarantriebskonzeptes mit 

mitbewegten Spulen 


Planarantriebe für Präzisionspositioniersysteme werden typischerweise mit 

gestellfesten Flachspulen ausgestattet, die mindestens so lang ausgeführt sein 

müssen wie der gewünschte Verfahrbereich. Um dies zu verbessern, existiert 

ein Konzept, bei dem kurze Flachspulen linear mitgeführt werden. Dieses Konzept 

soll konstruktiv umgesetzt werden bis hin zur Erstellung der Fertigungszeichnungen. 

Perspektivisch sind der Aufbau und die experimentelle Untersuchung 

einer Testachse geplant. 



• Präzisierung der Aufgabe, Verfeinerung und Vervollständigung des Antriebskonzepts 

• konstruktive Umsetzung des gewählten Konzepts 

• Anfertigung der Zeichnungen für die zu fertigenden Teile 

• Dokumentation der Auslegung und Dimensionierung in Form von Protokollen 


• gute Kenntnisse im Bereich Antriebstechnik, Mechatronik 

• Grundkenntnisse in der 3D Konstruktion 

• Software: Win-Programme, Autodesk Inventor 


41. Design, Simulation und Messung von MEMS-Teststrukturen 

Betreuer: Dipl.-Ing. Steffen Michael (steffen.michael@imms.de) 

Die optische Messung der Eigenfrequenzen von MEMS wie Membran- und 

Balkenstrukturen erlaubt die Identifikation sowohl von geometrischen und als 

auch Materialparametern. Voraussetzung dabei ist, dass die interessierenden 

Parameter eine Abhängigkeit von den Eigenfrequenzen aufweisen. Diese Emp- 

30


findlichkeit und damit die Genauigkeit, mit der Parameter wie die Spannung in 

dünnen Schichten bestimmt werden können, hängen vom Design der MEMS 

ab. 


• Entwurf von MEMS-Teststrukturen 

• Erstellung von FE-Modellen 

• Optimierung der Teststrukturen durch Parametervariation 

• Vermessung von Teststrukturen 


• Grundkenntnisse in FE-Programmen, vorgzugsweise Ansys 

• Grundkenntnisse in matlab 

Dauer: nach Vereinbarung 

42. Weiterentwicklung einer GUI zur Parameteridentifikation von 

MEMS 

Betreuer: Dipl.-Ing. Steffen Michael (steffen.michael@imms.de) 


• Erweiterung der Funktionalität einer vorhandenen GUI 


• C++/C 

Dauer: nach Vereinbarung 

43. Theoretische und Praktische Untersuchungen von Antriebskomponenten 

im Vakuum 

Betreuer: Dipl.-Ing. Bianca Leistritz (bianca.leistritz@imms.de) 

Steigende Anforderungen an Präzisionsantriebssysteme setzen deren Einsatz 

im Vakuum voraus. Im Rahmen der Arbeit sollen die bestehenden Antriebskomponenten 

hinsichtlich ihrer Vakuumtauglichkeit untersucht und alternative 

Lösungsvarianten aufgezeigt werden. 

Auszuführende Arbeiten: 


• Theoretische Untersuchungen zur Vakuumtauglichkeit der bisher eingesetzten 

Antriebskomponenten 

• Recherche von alternativen Komponenten bzw. Materialien 

31


• Experimentelle Untersuchung von neu gestalteten Antriebskomponenten im 

Vakuum 


Vorausgesetzte Kenntnisse: 


• Software: Win-Programme 


44. Untersuchung zu alternativen Vorspannkonzepten aerostatischer 

Führungselemente 

Betreuer: Dipl.-Ing. Bianca Leistritz (bianca.leistritz@imms.de) 

Aerostatische Führungselemente weisen eine lastabhängige Steifigkeit auf. In 

Präzisionsantriebssystemen werden daher häufig mittels Vakuum vorgespannte 

Elemente eingesetzt um die bewegte Masse klein zu halten. Im Rahmen der 

Arbeit sollen alternative Konzepte theoretisch und experimentell untersucht 

werden. 

Auszuführende Arbeiten: 


• Recherche zu alternativen Konzepten 

• Theoretische und experimentelle Untersuchungen von vorgespannten aerostatischen 

Führungselementen 


Vorausgesetzte Kenntnisse: 

• Ausbildung an der Fak. für Maschinenbau 


• Software: Win-Programme, Inventor 


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VII. THEMENBEREICH - SYSTEM DESIGN 

45. Erweiterung und Evaluierung eines Bytecode-Interpreters 

Betreuer: Dipl.-Ing. Tobias Rossbach (tobias.rossbach@imms.de) 

In einem drahtlosen Sensornetzwerk entstehen häufig komplexe Kommunikationsstrukturen 

mit Nachrichtenwegen über viele Zwischenstationen zu einem 

zentralen Darstellungs- oder Datenbanksystem. Jeder Versand oder das Weiterleiten 

von Nachrichten kostet Energie und reduziert die Lebensdauer der 

häufig mit Batterien oder Akkus betriebenen Module erheblich. Daher ist es 

wünschenswert bereits zu einem frühen Zeitpunkt eine Datenreduktion oder 

Aggregation im Netzwerk durchzuführen. Des Weiteren entstehen durch die 

Zusammenfassung verschiedenster Sensordaten zu einem frühen Zeitpunkt 

oder an einem vordefiniertem Ort im Netzwerk neue Möglichkeiten der Sensordatengenerierung 

in Form von virtuellen Sensoren. 

Das am Institut entwickelte Datenverarbeitungssystem basiert auf einem simplen 

Bytecode-Interpreter der sehr entfernt mit den in Java oder CLR verwendeten 

verwandt ist und einen einfachen Befehlssatz für mathematische Operationen 

enthält. 

Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung des vorhandenen Befehlssatzes, die Aufstellung 

von Verarbeitungsalgorithmen, die Evaluierung und die Messung der 

Performanz des Systems. 


• Befehlssatz erweitern bzw. überarbeiten 

• Erhöhung der Sicherheit und Stabilität 

• Verbesserung des Parsers und des Interpreters 

• Definition und Evaluierung Algorithmen, virtuellen Sensoren und Datenkonzentratoren 

• Messung der Performanz 


• Kenntnisse C und Mikrocontrollerprogrammierung 

• Kenntnisse Linux 

Dauer: jeweils nach Vereinbarung, für Bachelor- oder Master-Arbeit vorgesehen 

33


46. Implementierung eines TDMA-Algorithmus 


Ein MAC-Algorithmus regelt den fairen und möglichst kollisionsfreien Zugriff auf 

das gemeinsame Übertragungsmedium mehrerer Kommunikationspartner. Im 

Fall einer drahtlosen Übertragung muss dieses Verfahren das Management 

des Zugriffs auf einen, unter Umständen von starken Interferenzen und anderen 

Störungen betroffenen Funkkanal übernehmen. Außerdem ist es das Ziel, 

den Zugriff kurz und energieeffizient zu gestalten. Unter diesen Gesichtspunkt 

en wurden eine Reihe von CSMA als auch TDMA Algorithmen für drahtlose 

Sensornetzwerke entwickelt. Jedoch finden in der Praxis TDMA Verfahren, auf 

Grund der höheren Komplexität, kaum Verwendung. 

Ziel dieser Arbeit soll die Recherche und der Vergleich existierender Verfahren 

und darauf aufbauend, die Implementierung eines eigenen Single-Hop TDMA 

Zugriffsverfahrens sein. 


• Literaturrecherche, Analyse und Vergleich der TDMA Verfahren 

• Single-Hop Implementierung eines eigenen Algorithmus 

• Messung verschiedener, charakteristischer Parameter 



• Kenntnisse Übertragungsprotokolle 



47. Synchronisation in drahtlosen Sensornetzwerken 


Die Synchronisation drahtloser, unter Umständen mobiler Sensoren unter dem 

Einfluss stark schwankender Latenzen der Übertragungswege oder gar einem 

vorübergehenden Verlust der Verbindung stellt eine besondere Herausforderung 

an die beteiligten Protokollschichten dar. 

Ziel dieser Arbeit ist der Vergleich unterschiedlicher, bereits existierender Synchronisationsalgorithmen 

in einer Simulations- und einer realen Testumgebung. 

Damit verbunden ist die Messtechnische Erfassung charakteristischer Parameter 

wie die Dauer der Initialisierungsphase und die Genauigkeit lokalen im Vergleich 

zur globalen Uhr. 

34


Außerdem soll eine bereits auf NTP basierende Implementierung für IPv6 verbessert, 

ggf. die Genauigkeit erhöht und mit den vorhanden proprietären Protokollen 

verglichen werden. 


• Literaturrecherche, Analyse und Vergleich der Verfahren sowohl im Simulator 

als auch in einer realen Testumgebung 

• Vergleichende Messungen 

• Erweiterung bzw. Verbesserung einer bereits existierenden NTP Implementierung 






48. Zuverlässigkeit und Stabilitätsverbesserungen 


Drahtlose Übertragungen stehen häufig unter dem Einfluss von Interferenzen, 

Reflexionen und anderen Störungen, deren Intensität bereits kleinen Änderungen 

der Umgebungsverhältnisse oder einer zeitlichen Abhängigkeit unterliegt. 

Das Ergebnis sind fehlerhafte Datenpakete, die unter Umständen auf Kosten 

begrenzter Energiereserven neu übertragenen werden müssen oder vollständig 

verloren gehen. 

Ziel dieser Arbeit ist die Recherche und Analyse bekannter Methoden zur Erhöhung 

der Störsicherheit drahtloser Übertragungswege. Darunter fallen Modulationsverfahren, 

dem Einfügen von Redundanz und Prüfsummen. Des Weiteren 

sollen Frequenz-Hopping Verfahren analysiert, verglichen und im Anschluss ein 

eigener Algorithmus auf einem drahtlosen Sensormodul implementiert werden 

(Single-Hop). 


• Literaturrecherche, Analyse und Vergleich verschiedener Verfahren zur 

Verbesserung der Störsicherheit 

• Implementierung eines Frequenz-Hopping Verfahrens 




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Dauer: jeweils nach Vereinbarung, für Praktikum vorgesehen 

49. Sicherheit in drahtlosen Sensornetzwerken 


Im Gegensatz zu drahtgebundenen Übertragungswegen ermöglichen drahtlose 

einen wesentlichen einfacheren Zugriff, das Mithören oder sogar das aktive 

Stören eines Sensornetzwerkes durch einen potentiellen Angreifer. Authentifizierung 

und Verschlüsselung erlangen unter diesem Hintergrund, auch für 

drahtlose Sensornetzwerke, eine immer größere Bedeutung. 

Ziel dieser Arbeit ist die Recherche und er Vergleich unterschiedlicher Ansätze 

zur Authentifizierung und Verschlüsselung. Darauf aufbauend soll an einem 

existierenden System der praktische Einsatz getestet und charakteristische 

Parameter des beteiligten Protokolls, wie Berechnungsaufwand oder Protokolloverhead, 

bestimmt werden. 


• Literaturrecherche, Analyse und Vergleich verschiedener Verschlüsselungsverfahren 

• Test und Analyse eines existierenden Verschlüsselungsprotokolls 





Dauer: jeweils nach Vereinbarung, für Praktikum vorgesehen 

50. Untersuchung der Echtzeiterweiterung RTAI auf einer ARM- 

Plattform 

Betreuer: Dipl.-Inf. Rolf Peukert (rolf.peukert@imms.de) 

Durch seine Verfügbarkeit auf zahlreichen "embedded" Plattformen wird das 

Betriebssystem Linux zunehmend auch im industriellen Umfeld eingesetzt. 

Besonders interessant für Steuerungsaufgaben wird es durch Echtzeiterweiterungen 

wie z.B. RTAI ("RealTime Application Interface"). 

Auf einem vorgegebenen Entwicklungsboard mit einem ARM-Prozessor soll ein 

Linux-Kernel mit RTAI-Erweiterung in Betrieb genommen werden. Anschließend 

sollen die Echtzeiteigenschaften des Systems quantitativ untersucht werden. 

36



• Auswahl einer geeigneten Kernelversionen und eines dazu passenden 

RTAI-Patches 

• Inbetriebnahme 

• Messungen 


• Kenntnisse des Linux Kernels 

• C- / Assemblerprogrammierung 

• evtl. Grundkenntnisse Echtzeitbetriebssysteme 


51. Modellbasierter Entwurf von Echtzeitsystemen auf Basis der 

RT-Preempt-Patches unter Linux 

Betreuer: Dipl.-Inf. Stefan Schramm (stefan.schramm@imms.de) 

Durch modellbasierten Entwurf lässt sich der Entwicklungsprozess von Software 

stark beschleunigen und vereinfachen. Insbesondere die in Echtzeitsystemen 

häufig anzutreffenden Signalverarbeitungsalgorithmen lassen sich häufig 

sehr gut durch Modelle abbilden. Durch die schrittweise Integration der RT- 

Preempt-Patches in den Linux-Kernel ist es möglich geworden, solche Echztzeitanwendungen 

auf Standard-Linuxplattformen zu implementieren. Im Rahmen 

des Themas soll ausgehend von Matlab/Simulink-Modellen ein architektuerunabhängiger 

modellbasierter Entwurfsweg für Echtzeitsysteme auf Basis 

der RT-Preempt-Patches unter Linux entwickelt werden. Dieser Entwurfsweg ist 

zu testen und gut zu dokumentieren. 


• Einarbeitung in die Codegenerierung mittels Real-Time-Workshop 

• Entwicklung eines durchgehenden Modellbasierten Entwurfsweges 

• Demonstration anhand einer Beispielapplikation 

• Messung der Echtzeitperformance, Bewertung der Ergebnisse 


• Grundkentnisse in UNIX/Linux-Betriebssystemen 

• Programmierkentnisse 


37


52. Untersuchungen zum Verhalten eingebetteter Plattformen 

beim Zugriff auf SD/SDHC-Speicherkarten 

Betreuer: Dipl.-Inf. Thomas Elste (thomas.elste@imms.de) 

Mit zunehmender Leistungsfähigkeit von Prozessoren im Embedded-Bereich 

wird es möglich immer größere Datenmengen aufzunehmen und zu verarbeiten 

(z.B. mobile Datenlogger). Zum Speichern dieser Daten kommen sehr häufig 

die aus dem Consumer-Bereich üblichen Flash-Speichermedien (z.B. SD- 

Karten) zum Einsatz. Es hat sich jedoch gezeigt, dass hier die erreichbare 

Schreib-/Leseperformance beim Einsatz in Verbindung mit eingebetteten Systemen 

mit Linux-Betriebssystem weder konstant noch vorhersagbar ist. Die 

zugrunde liegenden Zusammenhänge sollen daher näher untersucht und klassifiziert 

werden. 


• Recherche über SD-Zugriffsverfahren und -möglichkeiten 

• Theoretische Betrachtungen hinsichtlich der erreichbaren Performance und 

deren Grenzen 

• Analyse der SD/MMC-Zugriffsverfahren im Linux-Kernel 

• Evaluierung und Benchmarking unterschiedlicher Dateisysteme 

• Vergleich unterschiedlicher eingebetteter Plattformen beim SD-Karten- 

Zugriff 

• Vorschläge zur Verbesserung der Performance und deren eventuelle 

Umsetzung 


• C-Programmierung 

• GNU/Linux 


53. Entwicklung eines ALSA-Treibers für die Nutzung eines Audio-Codecs 

mit einem eingebetteten System 


In einem am Institut entwickelten Gerät zur Audiodatenverarbeitung und - 

aufzeichnung kommt der leistungsfähige Audio-Codec TLV320AIC3101 von TI 

zum Einsatz. Der Zugriff auf diesen Codec erfolgt über einen Seriellen Port und 

eine I2C-Schnittstelle einer Blackfin BF548 MCU unter embedded Linux. Zur 

Zeit wird nur ein Betriebsmodus des Codecs mit Hilfe eines speziellen Treibers 

genutzt. 

Um alle Möglichkeiten des Codecs einfach nutzbar zu machen und um das 

zukünftige Anwendungsspektrum zu erweitern soll ein Treiber für die Advanced 

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Linux Sound Architecture zum Zugriff auf den TLV320AIC3101 Codec entwickelt 

werden. 


• Einarbeitung in die Funktionsweise der Advanced Linux Sound Architecture 

• Implementierung eines Treibers zum Zugriff auf den TLV320AIC3101 

Audio-Codec 

• Test und Dokumentation 


• C-Programmierung 


54. Vergleich, Evaluierung und Benchmarking verschiedener 

Linux-Echtzeit-Erweiterungen auf eingebetteten Systemen 


Im Bereich der Linux-Echtzeiterweiterungen konkurrieren z.Z. mindestens 3 

Verfahren: RTAI, Xenomai und die RT-Preempt-Patches. Diese bieten jeweils 

ihre eigenen Vor- und Nachteile sowie charakteristische Echtzeitperformance. 

Soweit möglich soll das Echtzeitverhalten der 3 Erweiterungen auf unterschiedlichen 

eingebetteten Architekturen (ARM, Blackfin, PPC, x86) untersucht und 

dokumentiert werden. 


• Erstellen eines Überblicks zur Verfügbarkeit der Echtzeiterweiterungen für 

unterschiedliche Architekturen 

• Aufsetzen der Echtzeiterweiterungen (RTAI, Xenomai, RT-Preempt) auf 

jeweils einem System unterschiedlicher der unterschiedlichen Architekturen 

(ARM, PPC, Blackfin, x86) 

• Erarbeiten eines Testszenarios, dass vergleichbare Ergebnisse hinsichtlich 

der Echtzeitperformance liefert 

• Test und Dokumentation der Echtzeitperformance der einzelnen Systeme 

mittels des erarbeiteten Szenarios 


• GNU/Linux 


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55. Ermittlung von Kennwerten zur Datenübertragung in drahtlosen 

Sensornetzwerken 

Betreuer: Dr.-Ing. Axl Schreiber (axl.schreiber@imms.de) 

Drahtlose Sensornetzwerke können im Freien und in Gebäuden eingesetzt 

werden. Sie erschließen neue Aufgabenbereiche und ersetzen zunehmend 

drahtgebundene Netzwerke. Für die Planung und den reibungslosen Betrieb 

drahtloser Sensornetzwerke ist es zwingend notwendig, ihre individuelle Leistungsfähigkeit 

zu kennen. Im Rahmen dieses Themas sind Kennwerte für die 

Leistungsfähigkeit drahtloser Sensornetzwerke zu definieren auf der Basis vorhandener 

Hard- und Software aufzunehmen. Anschließend sind die Kennwerte 

zu interpretieren. 


• Planung der notwendigen Versuchsreihen 

• Entwicklung von Software zur Durchführung der geplanten Versuchsreihen 

• Durchführung der Versuchsreihen 

• Interpretation der gemessenen Kennwerte 


• Grundkenntnisse in C 


56. Topografische Konfiguration, Optimierung und Überwachung 

von Sensornetzwerken 

Betreuer: Dipl.-Inf. Marco Götze (marco.goetze@imms.de) 

Der Aufbau vermaschter drahtloser Sensornetzwerke im Freien birgt gegenüber 

drahtgebundenen Installationen zusätzliche Schwierigkeiten hinsichtlich Planung 

und Ausführung in sich. So ist es in Abhängigkeit örtlicher Gegebenheiten 

erforderlich, dem Anwender einerseits eine möglichst realistische Vorausplanung 

der Installation zu ermöglichen und andererseits während des Aufbaus 

und Betriebs möglichst zielgerichtete Handlungsanweisungen zur Kompensation 

auftretender Probleme, bspw. unerwarteter Hindernisse und Störeinflüsse, 

zu geben. 


• Erstellung eines Konzeptes zur Planung und Überwachung drahtloser Sensornetzwerke 

im Freien mit den folgenden Merkmalen: 

- interaktive Planbarkeit eines drahtlosen Sensornetzwerks anhand 

einer topografischen Karte 

- durch In-Bezug-Setzen der geplanten Installation mit aus der 

Karte extrahierbaren Merkmalen (Hindernisse, Sichtverhältnis- 

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se, ...) Hinweis auf mögliche Problemzonen und Ableitung ggf. 

weiterer notwendiger Knoten 

- dabei Wahrung einer Offenheit hinsichtlich der konkreten 

Netzwerktechnologie, d.h. Offenheit bzgl. Parametern wie 

Sendereicheweite der Knoten, Topologie-Algorithmus usw. 

• Schaffung einer leicht anpassbaren prototypischen Implementierung 


• praktische Programmiererfahrung 


57. Vergleichende Betrachtung etablierter Cloud-Computing- 

Plattformen 

Betreuer: Dipl.-Inf. Marco Götze (marco.goetze@imms.de) 

Cloud Computing ist im Begriff, auch im Kontext eingebetteter Systeme zunehmend 

an Bedeutung zu gewinnen. Da das Paradigma in anderen Bereichen 

bereits etabliert ist, finden sich am Markt verschiedene Anbieter entsprechender 

Infrastrukturlösungen (IaaS/PaaS). Ausgehend davon ist eine Auswahl 

dieser hinsichtlich Gemeinsamkeiten und Unterschieden, Vor- und 

Nachteilen, Kostenmodellen, unterstützten Technologien für die Implementierung 

von Software-Diensten (SaaS) usw. zu untersuchen. 


• Recherche zu Cloud Computing Plattformen 

• praktische Auseinandersetzung mit einer Auswahl dieser 

• Beurteilung der verschiedenen Infrastrukturen im Vergleich anhand eines 

vorher festzulegenden konkreten Kriterienkatalogs 


• grundlegende Programmierkenntnisse 

• grundlegende Linux-Kenntnisse 

• Erfahrungen mit Web Services/Webanwendungen von Vorteil 

Dauer: 

• jeweils nach Vereinbarung (ca. 3 Monate vorgesehen) 

58. Modellierung und Simulation von Komponenten integrierter 

Analog-Mixed-Signal Strukturen 

Betreuer: Dipl.-Ing. Komla Agla (komla.agla@imms.de) 

Das Ziel der Untersuchungen besteht darin, die Möglichkeiten zur Modellierung 

analoger Funktionsblöcke bzw. Komponenten mit SystemC / SystemC-AMS zu 

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erproben und zu evaluieren. Weiterhin ist zu untersuchen, wie sich die entsprechenden 

SystemC / SystemC-AMS Modelle in geeignete Modellierungs- und 

Simulationsumgebungen (z.B. in das Ptolemy II Framework) integrieren lassen. 


• Evaluierung frei verfügbarer Modellierungs- und Simulationswerkzeuge 

• Modellierung vorgegebener Anwendungsszenarien 

• Vergleich und Abgleich von Simulations- und Messergebnissen 



• GNU / Linux 


59. Lokalisierung innerhalb drahtloser Sensornetzwerke 

Betreuer: Dipl.-Ing. Elena Chervakova (elena.chervakova@imms.de) 

Bestimmte Anwendungen erfordern die Lokalisierung von Geräten, Gegenständen 

oder Personen, um z.B. Routen zu verfolgen oder auch um ortsbezogene 

Informationen zur Verfügung zu stellen. Bei den dafür notwendigen Lokalisierungsinformationen 

kann es sich sowohl um relative als auch um absolute Positionsdaten 

handeln. Die zu lokalisierenden Objekte können stationär oder mobil 

sein. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von Lösungsansätzen zur Lokalisierung 

einzelner Knoten innerhalb drahtloser Netzwerke und die prototypische 

Implementierung eines Verfahrens für eine gegebene Hard- und Softwareplattform. 


• Untersuchung und Vergleich grundsätzlicher Lokalisierungsverfahren sowie 

existierender Lokalisierungssysteme 

• Entwicklung der notwendigen Software (und ggf. HW) für die Knoten im 

Sensornetzwerk 

• Planung und Durchführung von Tests und Messungen 


• praktische Programmiererfahrung C 

• Grundkenntnisse zu Microcontrollern und drahtloser Kommunikation 


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60. Modellierung und Simulation von drahtlosen Sensornetzwerken 

Betreuer: Dipl.-Ing. Wolfram Kattanek (wolfram.kattanek@imms.de) 

Für die Modellierung und Simulation drahtloser Kommunikationsanwendungen 

stehen zahlreiche, häufig auch frei verfügbare Entwicklungswerkzeuge zur Verfügung. 

Im Rahmen dieses Themas sind die wichtigsten in Frage kommenden 

Werkzeuge bzgl. vorgegebener Kriterien zu untersuchen und zu vergleichen. 

Anschließend sind vorgegebene Anwendungsszenarien aus dem Bereich drahtloser 

Sensornetzwerke zu modellieren und zu simulieren sowie die Simulationsergebnisse 

mit Messergebnissen zu vergleichen. 


• Evaluierung frei verfügbarer Modellierungs- und Simulationswerkzeug 

• Modellierung vorgegebener Anwendungsszenarien 

• Vergleich und Abgleich von Simulations- und Messergebnissen 





61. Aufbau eines Testbeds zur Nutzung drahtloser Sensornetzwerke 


Zu Testzwecken werden drahtlose Sensornetzwerkknoten häufig umprogrammiert. 

Dies ist z.B. beim Vergleich verschiedener Routingalgorithmen oder bei 

der Optimierung des Energiemanagements no wendig. Zur Vereinfachung und 

weitgehenden Automatisierung der Software-Updates und Tests gibt es sog. 

Testbeds, welche einen Fernzugriff auf die einzelnen Netzwerkknoten sowie 

deren Analyse zur Laufzeit ermöglichen. Bei mehreren Nutzern ist darüber hinaus 

ein Job-Scheduling wünschenswert. 


• Übersicht und Auswahl existierender Testbed-Lösungen 

• Anpassung an konkrete Hardware und Konfiguration im IMMS 

• Login-Rechner mit Virtueller Maschine (SSH Verbindung) 

• Reservierungs- und Bestätigungssystem über eine Webseite, Hinterlegung 

der Benutzerdaten in einer Datenbank 

• Maßnahmen zur funktionalen Sicherheit (Robustheit) und Datensicherheit 


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62. Messungen zur Belegung von ISM-Frequenzbändern in verschiedenen 

Gebäuden und öffentlichen Räumen 


Die lizenzfrei verfügbaren Funkbänder (ISM) werden von diversen Funktechnologien 

genutzt. So können beispielsweise die WLAN-, Bluetooth- und ZigBee- 

Technologien im 2,4GHz-Frequenzband arbeiten. Daraus resultieren u.U. gegenseitige 

Störungen. Zur robusten Auslegung drahtloser Systeme ist die 

Kenntnis von Belegungsszenarien der genannten Bänder in typischen Einsatzumgebungen 

notwendig. 


• Einarbeitung in die Messung mit Spectrum Analyzern und Network Analyzern 

• Messungen mit verschiedenen Messgeräten in Bürogebäuden (IMMS, TU 

Ilmenau), öffentlichen Gebäuden und im Freifeld zwischen Gebäuden 

• Messungen bei gezielten Störbeeinflussungen 

• Auswertung und Aufbereitung der Messergebnisse (auch grafisch) 


• Grundkenntnisse HF- und Messtechnik 


63. Modellierung und Simulation von Energieversorgungsschaltungen 

für eingebettete Systeme 

Betreuer: Dipl.-Inf. Sven Engelhardt (sven.engelhardt@imms.de) 

Die Energieeffizienz eingebetteter Systeme gerät zunehmend in den Fokus. 

Besonders für Systeme ohne permanente Stromversorgung wie z.B. Funksensoren 

ist eine optimale Auslegung der Schaltungskomponenten für die Energieversorgung 

notwendig, um eine hohe Effizienz und damit lange Lebensdauer zu 

gewährleisten. Ziel der Arbeiten sind Simulationsmodelle zur Untersuchung der 

komplexen Abhängigkeiten zwischen Energiequelle, -wandlung, -speicherung 

und den Verbrauchern sowie daraus abgeleitete Maßnahmen zur Schaltungsoptimierung. 


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• Evaluierung und Auswahl verschiedener Simulationsverfahren (z.B. Spice) 

• Modellierung von Verbrauchern (eingebette Systeme wie z.B. Funksensorknoten) 

• Modellierung von Energiequellen (Batterien, Akkus) 

• Modellierung von Energy Harvesting Baugruppen (z.B. Solarzellen) 

• Simulation des Gesamtsystems zur Dimensionierung von Schaltungen und 

Vergleich mit realen Messergebnissen 

• Auswertung der Ergebnisse 



• Grundkenntnisse Simulationstools 


64. Konzeption und Aufbau eines Testgerätes zur Vor-Ort- 

Beurteilung von Installationen drahtloser Sensornetzwerke 

Betreuer: Dipl.-Inf. Sven Engelhardt (sven.engelhardt@imms.de) 

Bei der Installation drahtloser Sensornetzwerke sind die spezifischen Funkausbreitungsbedingungen 

am jeweiligen Installationsort zu berücksichtigen. Insbesondere 

in Gebäudeumgebungen können die Empfangsbedingungen auf 

Grund von Reflexionen, Beugungen und Überlagerungen auch bei kleinen Positionskorrekturen 

stark schwanken. Eine mögliche Hilfestellung könnte ein spezielles 

Testgerät liefern, welches schnell und unkompliziert die Funkbedingungen 

am vorgesehenen Installationsort analysiert und dem Nutzer geeignet visualisiert. 


• Konzeption des Testgerätes, Sammlung der Anforderungen 

• Analyse vorhandener Funkknoten als Basis für das Testgerät 

• Entwicklung der Firmware für das Testgerät und ggf. weiterer Software für 

die Auswertung und Anzeige der Testergebnisse 

• Test der Gesamtlösung 


• Microcontrollertechnik und –programmierung 

• Grundkenntnisse HF-Technik 


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65. Vergleichende Untersuchungen von Betriebssystemen für 

drahtlose Sensornetzwerke 

Betreuer: Dipl.-Ing. Wolfram Kattanek (wolfram.kattanek@imms.de) 

In komplexen drahtlosen Netzwerken (wie z.B. Multi-Hop und Ad-hoc) kommen 

auch auf ressourcenbeschränkten Systemen Betriebssysteme zum Einsatz. 

Damit lassen sich modulare, portable und wiederverwendbare Lösungen einfacher 

realisieren. Aus diesem Grund wird im IMMS seit mehreren Jahren das 

offene Betriebssystem TinyOS eingesetzt. Ziel der Arbeit ist die Untersuchung 

möglicher Alternativen für spezielle Einsatzzwecke oder bei besonderen Randbedingungen. 


• Überblick zu geeigneten Betriebsystemen, Softwareplattformen und- 

Netzwerkstacks (u.a. ContikiOS, SimplicTI, 6LoWPAN, Java) 

• Evaluierung der vorhandenen Werkzeuge, Entwickungsumgebungen und 

Dokumentationen 

• Implementierung einfacher Beispiele auf vorgegebener Hardware 

• Analyse des Ressourcenverbrauchs der einzelnen Lösungen 


• Microcontrollertechnik und –programmierung 


66. Entwicklung eines IIR Filter IP Cores 

Betreuer: Dipl.-Ing. Sebastian Uziel (sebastian.uziel@imms.de) 

Dipl. Ing. Mario Eifart 

Zur schnellen Verarbeitung digitaler Signale werden häufig FPGAs eingesetzt. 

Dabei lassen sich bei der Verwendung von IIR (Infinite Impulse Response) 

Filtern hohe Güten und Flankensteilheiten erreichen. Im Rahmen der Arbeit soll 

ein generischer IP Core eines IIR Filters in einer Hardwarebeschreibungssprache 

erstellt und getestet werden. 


• Einarbeitung in digitale Filter 

• Erstellung eines generischen Modells 

• Test im FPGA 


• Kenntnisse VHDL 

• Grundkenntnisse digitale Signalverarbeitung 

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VIII. THEMENÜBERGREIFEND – ADMINISTRATION 

67. Umsetzung des Zutrittsberechtigungsplanes für die IMMS- 

Thoskakarte in das Content Management System Typo3 

Betreuer: Dipl.-Ing. Anne Arlt (anne.arlt@imms.de) 

Dipl.-Ing. Amado Whittinham-González 

Ziel der Arbeit ist es den Zutrittsberechtigungsplan über eine zu schreibende 

Typo3 - Extension im Frontend-Bereich des Intranets für die Nutzer bereitzustellen. 

Es soll über die Frontend-Extension die Möglichkeit geschaffen werden, 

die Einträge der Zutrittsrechte zu verwalten und übersichtlich darzustellen. 



• Erfassen der Funktionalität, die die Extension erfüllen muss 

• Planung, Entwurf und Programmierung der Typo3-Extension 

• Erstellung von Eingabemasken 

• Darstellung von Datensätzen im Front-/Backend-Bereich 

• „Versionierung“ von Datensätzen 


• gute Kenntnisse in Typo3 

• Erfahrungen in der Programmierung von Typo3-Extensions 


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So erreichen Sie uns 


Institut für Mikroelektronik- und 

Mechatronik – Systeme gemeinnützige GmbH 

Ehrenbergstr. 27 

D-98693 Ilmenau 

Geschäftsleitung: 

Prof. Dr. Ralf Sommer 

Hans-Joachim Kelm 

Sekretariat: 

Frau Schild 

Telefon: +49 (3677) 69 55– 00 

Telefax: +49 (3677) 69 55– 15 

E-mail: imms@imms.de 

www: http://www.imms.de 

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Institutsteil Erfurt: 

Konrad Zuse Str. 14 

99099 Erfurt 

Telefon: +49 (361) 663-2502 

Telefax: +49 (361) 663-2501

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