Smart IoT Systems

Inhalt

Das Projektpraktikum Smart IoT Systems (SIoTS) vermittelt einen praxisorientierten Zugang zu zentralen Themen der Elektrotechnik, Informationstechnik und Medientechnik mit besonderem Fokus auf das Internet of Things (IoT). In einer strukturierten Abfolge von Versuchen werden grundlegende Kompetenzen in der Entwicklung, Vernetzung und dem Betrieb eingebetteter Systeme erarbeitet.

Die Inhalte reichen von Mikrocontrollerprogrammierung und elektronischen Schaltungen über Kommunikationsprotokolle und Cloud-Anbindungen bis hin zu Audioverarbeitung, energieeffizientem Betrieb und drahtloser Kommunikation. Ergänzend werden zwei Themen im Rahmen von Gruppenprojekten vertieft, dokumentiert und präsentiert. Ziel ist die Befähigung zur eigenständigen Umsetzung einfacher IoT-Prototypen.

Inhalte der Versuchsreihe (Auswahl):

• Einführung in Mikrocontroller und Entwicklungsumgebungen
  • Nutzung moderner Toolchains (z. B. PlatformIO, VS Code)
  • Grundlagen elektronischer Schaltungen und Sensorik
  • Einstieg in Versionsverwaltung (Git)
• Bussysteme und Hardwarekommunikation
  • Kommunikation über I2C, OneWire und UART
  • Analoge und digitale Datenübertragung
  • Einbindung externer Bibliotheken
• IoT-Kommunikationsprotokolle
  • HTTP (REST, GET/POST) und Client-Server-Modelle
  • MQTT (Broker, Topics, Publish/Subscribe)
  • TLS-Verschlüsselung und JSON
• Visualisierung und Dashboards
  • Lokale Webinterfaces auf Mikrocontrollern
  • Cloudbasierte Dashboard-Anbindungen
• Audioverarbeitung in eingebetteten Systemen
  • Aufbau modularer Audio-Pipelines
  • Integration von Mikrofonen und DACs
  • Signalverarbeitung und einfache Audioanwendungen
• Audio-Filter und Frequenzanalyse
  • Grundlagen digitaler Signalverarbeitung
  • Implementierung und Analyse von Filtern
  • Visualisierung von Spektren
• Energieversorgung und Low-Power-Systeme
  • Einsatz von Photovoltaik und Energiespeichern
  • Energiemanagement und stromsparende Betriebsmodi
• Aktoren und physikalische Interaktion
  • Ansteuerung von Schrittmotoren
  • Umsetzung digitaler Signale in physikalische Aktionen
• Drahtlose Kommunikation (Bluetooth Low Energy)
  • Energieeffiziente Funkkommunikation
  • Verbindung von Mikrocontrollern mit mobilen Geräten
• Projektphase / Vertiefung
  • Eigenständige Umsetzung von IoT-Projekten
  • Begleitete Arbeitsphasen und Nachbearbeitung von Inhalten

Das Modul kombiniert Vorlesungs-, Seminar- und Praktikumsanteile und legt besonderen Wert auf eigenständiges, projektorientiertes Arbeiten in Kleingruppen. Neben der erfolgreichen Durchführung der Versuche umfasst die Prüfungsleistung die Dokumentation und Präsentation der Projektarbeiten.

Termine

Die Veranstaltung Smart IoT Systems wird in jedem Sommersemester angeboten. Den Vorlesungsbeginn sowie die Vorlesungszeiten entnehmen Sie bitte dem Jeweiligen Kurs in Moodle.

Prüfung

Im Rahmen der Prüfungsleistung werden zwei Abschlussprojekte in Kleingruppen von bis zu fünf Personen bearbeitet. Beide Projekte sind schriftlich zu dokumentieren. Eines der beiden Projekte wird zusätzlich im Rahmen einer Präsentation vorgestellt. Hierfür wird die Vorlesungseinheit in eine Seminareinheit überführt.

• Bearbeitung von zwei Abschlussprojekten in Gruppen (bis zu 5 Personen)
• Schriftliche Dokumentation beider Projekte
• Präsentation eines ausgewählten Projekts im Seminar
• Dauer: ca. 10 Minuten Präsentation
• Anschließend ca. 5 Minuten für Fragen und Wechsel der Vortragenden

Das Modul gilt als bestanden, wenn:

• mindestens 80 % der Praktikumsversuche erfolgreich absolviert wurden (Anwesenheitspflicht)
• beide Projektarbeiten fristgerecht schriftlich dokumentiert wurden
• eines der Projekte erfolgreich präsentiert wurde

Ziel ist neben der praktischen Umsetzung insbesondere die strukturierte Aufarbeitung und verständliche Darstellung der erarbeiteten Inhalte.

Lehrmaterialien und Dokumentation

Eine ausführliche Dokumentation der einzelnen Versuche sowie alle begleitenden Materialien werden über die Lernplattform Moodle bereitgestellt.

Auf der Lernplattform Moodle können sich alle Studierenden der Bergischen Universität Wuppertal kostenfrei anmelden und auf sämtliche Lehrinhalte, Versuchsbeschreibungen und weiterführende Materialien zugreifen.