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Elektronik und Signalverarbeitung

Herzlich willkommen auf der Seite der Arbeitsgruppe Elektronik und Signalverarbeitung.

Das Labor deckt den Bereich der Elektronik und digitalen Signalverarbeitung für mechatronische Systeme insbesondere für Entwicklungen in der Sensorik und der Embedded Systems ab. Die Studierenden können hier im Rahmen Ihrer Vorlesungen und Praktika die für die Mechatronik und Informationstechnologie erforderlichen Elektronikkenntnisse erlangen.

Es ist uns ein besonderes Anliegen Unternehmen für Forschungs- und Entwicklungsaufgaben zur Verfügung zu stehen. So bereichern sich unsere Forschung und Lehre gegenseitig.

Über uns

Laborleiter

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Gerhardt wurde nach dem Studium der Elektrotechnik an der Universität-Gesamthochschule Paderborn im Bereich der biomedizinischen Messtechnik promoviert. In seiner Dissertation entwickelte er Verfahren zur rechnergestützten Schlafstadienerkennung bei Säuglingen und Kleinkindern.

In seiner industriellen Tätigkeit war er im Zeitraum von 1998 bis 2010 bei der E-Plus Mobilfunk GmbH & Co. KG für das Forschungsmanagement in dem Bereich der Verträglichkeit elektromagnetischer Felder gegenüber der Umwelt tätig. Dabei war er in der Forschungsgemeinschaft Funk e. V. (FGF) und dem Informationszentrum für Mobilfunk e. V. (IZMF) vertreten. Während dieser Tätigkeit betreute er mehrere wissenschaftliche, interdisziplinäre Studien und unterstützte das Deutsche Mobilfunk Forschungsprogramm der Bundesregierung von 2002 bis 2008

Im April 2010 ist Herr Gerhardt an den Campus Velbert/Heiligenhaus berufen worden und als Professor für Elektronik und Signalverarbeitung tätig.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Dr.-Ing. Silvia Hacia absolvierte das Studium der Elektrotechnik und Informationstechnik an der Ruhr-Universität Bochum und promovierte dort im Jahr 2005 auf dem Gebiet der Nanoelektronik.

In Ihrer industriellen Tätigkeit war sie im Zeitraum von 2005 bis 2009 in der angewandten Forschung im Bereich der Prozess-und Bauelemententwicklung bei der Firma PREMA Semiconductor GmbH in Mainz tätig.

Seit 2010 ist sie wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Hochschule Bochum am Campus Velbert/Heiligenhaus.


Forschung und Entwicklung

Labor

Das Labor für Elektronik und Signalverarbeitung führt Forschungs- und Entwicklungsaufgaben auf den Gebieten Sensortechnik, Messtechnik und digitale Signalverarbeitung durch und bildet damit einen wichtigen Teil der Mechatronik ab. Dies umfasst auch die Schaltungsentwicklung im Bereich der Elektronik und Verfahren zur Mustererkennung aus dem angrenzenden Bereich der technischen Informatik.

Für die Entwicklung von Schaltungen stehen Simulationsprogramme, für den Bereich der Elektronik erforderliche Labortechnik von der Messtechnik bis zur Platinenherstellung zur Verfügung. Zur räumlichen Vermessung von Entwicklungen aus dem Bereich der Sensorik steht ein hochauflösendes 3D-Messsystem zur Verfügung. Für den Bereich der digitalen Signalverarbeitung werden zur Entwicklung von Verfahren entsprechende Simulationsprogramme sowie aus dem Bereich Embedded Systems Entwicklungsumgebungen für Mikrocontroller genutzt.

Laufende Drittmittelprojekte bieten Studierenden die Möglichkeit, in diesem Bereich durch Mitarbeit an praxisorientierten Forschungs- und Entwicklungsaufgaben ihre fachspezifischen Kenntnisse zu erweitern sowie Abschlussarbeiten durchzuführen.

Projekte

  • Untersuchung physikalischer Effekte zur Feuchtebestimmung und Entwicklung eines geeigneten Sensorsystems (Drittmittelprojekt), 2017
  • Aufbau eines optischen Sensorsystems zur Oberflächenklassifikation (Drittmittelprojekt), 2016
  • Machbarkeitsstudie zu Sensortechnologien bei automatischen Schiebetüren (Drittmittelprojekt), 2016
  • Untersuchungen verschiedener Methoden zur Oberflächenklassifikation (Drittmittelprojekt), 2015
  • Simulationsstudie zur konstruktiven Weiterentwicklung eines Schließsystems (Drittmittelprojekt), 2014
  • Untersuchung geometrischer Strukturen von Induktivitäten für kabellose Daten- und Energieübertragung (Drittmittelprojekt), 2013
  • Analyse und Optimierung eines vorhandenen Datenübertragungsprotokolls zur Erhöhung der Reichweite / effektiven Datenrate für  ein Schließsystem – Teil Messtechnik (Auftraggeber BKS GmbH), 2013
  • Entwicklung von Sensorik für Stanzmaschinen (Drittmittelprojekt), 2012
  • Messtechnische Bewertung eines elektronischen Schließsystems (Auftraggeber Schulte Schlagbaum AG), 2012
  • Aufbau eines Messsystems zur quantitativen Bewertung des Energiebedarfs einzelner Komponenten elektronischer Schließsysteme (mit freundlicher Unterstützung der Schulte Schlagbaum AG), 2011

Literaturliste

Patente und Gebrauchsmuster

  • MARPOSS Monitoring Solutions GmbH, Hochschule Bochum, 2018, Stamping device with a  sensor and method for transmitting a sensor signal, Erfinder: SCHNEIDER, Hans Peter, SCHNEIDER, Hans Peter, HAMANN, Kai, 30.05.2018, Anmeldung: 29.11.2013, WO, Patentschrift WO2014086328
  • EMKA Beschlagteile GmbH & Co. KG, Hochschule Bochum, 2015, Schwenkhebelverschluss mit einer Sperreinrichtung für das Verriegelungsteil, Erfinder: Alan, Turgay, Jung, Roman, Grunert, Martin, Skopnik, Jörg, Gerhardt, Dietmar, 31.12.2015, Anmeldung: 13.01.2015, DE, Patentschrift DE102015100381
  • Stanzvorrichung mit einem Sensor, Gebrauchsmusterinhaber: Brankamp GmbH, Hochschule Bochum, Deutschland, Anmeldung: 04.12.2012, Eintragung: 05.03.2014, Gebrauchsmuster Nr. 20 2012 011 658.4, IPC: B23Q 11/00

Publikationen

  • Gerhardt, D., Hacia, S., Aubke, J., Jakob, L., Metze, M., Prengel, S.: Three-dimensional measurement system for testing the performance of sensors : Basic concept, implementation and application examples. 16th Int. Conf. on Resarch and Education in Mechatronics (REM2015), Bochum, Germany, November 18-20 (2015) 
  • Gerhardt, D.: System für schnelle 3D Analysen bei sensorischen Entwicklungen. In: IEEE-Workshop, Industrielle Messtechnik & Kraftfahrzeugsensorik, 28. März, Mülheim an der Ruhr (2014)
  • Gerhardt, D.; Hacia, S.: Entwicklung eines Messsystems zur Untersuchung elektronischer Schließsysteme. In: Tagungsband zu innosecure - Kongress für Innovationen in den Sicherheitstechnologien, 25.-26.09.2013, VDE Verlag, ISBN978-3-8007-3532-7, 2013, S. 213-216
  • Gerhardt, D.: Site acquisition process in Germany – Framework, Regulation, Practice, German Mobile Telecommunication Research Programme, Talk on the International Workshop on Final Results of Risk Communication Projects, 18.-19. October 2006, www.emf-forschungsprogramm.de
  • Gerhardt, D.: Immissionsprognosen und Messungen elektromagnetischer Felder vom Mobilfunk Basisstationen. In: ITG-Fachbericht Nr. 194, Mobilfunk – Technologien und Anwendungen, 11. ITG-Fachtagung, 17. und 18. Mai 2006 in Osnabrück, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach, ISSN 0932-6022, ISBN 3-8007-2942-3, 2006, S. 17-22
  • Gerhardt, D., K. Menzel, U. Schlegel: Reale Verteilung der Sendeleistung von Mobilfunk­telefonen im GSM 1800-Netz. In: ITG-Fachbericht Nr. 187, Mobilfunk – Technologien und Anwendungen, ITG-Fachtagung, 1. und 12. Juni 2005 in Osnabrück, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach, ISSN 0932-6022, ISBN 3-8007-2902-4, 2005, S. 31-34
  • Gerhardt, D.: Definition of a Parameter for a Typical Specific Absorption Rate under Real Boundary Conditions of Cellular Phones in a GSM Network, Advances in Radio Science, Kleinheubacher Berichte 2002, U.R.S.I., ISSN 1684-9973 (online), ISSN 1684-9965 (paper), 2003
  • Hesse, T., W. Schulz, D. Gerhardt: Properties of UMTS Baseband Signals in Time Domain and in Frequency Domain (UMTS Air Interface), COST281/EBEA 04.05.2002, Rome, 2002
  • Bitz, A., Bökelmann, V., Gerhardt, D., Hansen, V., Hombach, V., Streckert, J., Ndoumbè Mbonjo Mbonjo, H.: A generic UMTS test signal for bio-experiments. 5th International Congress of the European BioElectromagnetics Association (EBEA), Helsinki, Finland, 173-174, 2001
  • Gerhardt, D.: Charakterisierung der Luftschnittstelle für UMTS-Mobilfunksysteme. In: ITG-Fachbericht Nr. 166, Mobilfunk - Stand der Technik und Zukunftsperspektiven, ITG-Fachtagung, 16. und 17. Mai 2001 in Osnabrück, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach, ISSN 0932-6022, ISBN 3-8007-2611-4, 2000, S. 119-126
  • Gerhardt, D., K. Menzel: Sicherheit in elektromagnetischen Feldern im Nahbereich von GSM Antennen. In: ITG-Fachbericht Nr. 160, Mobilfunk - Stand der Technik und Zukunfts­perspektiven, ITG-Fachtagung, 10. und 11. Mai 2000 in Osnabrück, VDE-Verlag, Berlin, ISSN 0932-6022, ISBN 3-8007-2542-2, 2000, S. 163-177
  • Bahr, A., D. Gerhardt, D. Manteuffel, K. Menzel: Occupational Safety in the Near Field of GSM Base Stations, Millenium Conference on Antennas & Propagation AP2000, Davos, Switzerland, 9. - 14. April 2000
  • Patzak A., B. Schlüter, R. Mrowka, A. Unbehaun, D. Gerhardt, P. B. Persson, D. Barschdorff, E. Trowitzsch: Rhythms and complexity of respiration during sleep in preterm infants, Clin. Physiol. 19 (6), 1999, pp. 458-466
  • Bahr, A., D. Gerhardt, K. Menzel: Arbeitsschutz im Nahbereich sendender Mobilfunk­antennen. In: Nichtionisierende Strahlung: mit ihr leben in Arbeit und Umwelt, 31. Jahres­tagung des Fachverbandes für Strahlenschutz e.V., Köln, 27.09.-01.10.1999, TÜV-Verlag, Köln, ISSN 1013-4506, ISBN 3-8249-0559-0, 1999, S. 893-906
  • Gerhardt, D.: Verfahren zur Schlafstadienerkennung bei Säuglingen und Kleinkindern, Universität-GH Paderborn, Elektrische Meßtechnik, Dissertation 1998, Meßtechnische Berichte, Band 14, Hrsg. Prof. Dr.-Ing. D. Barschdorff, ISSN 0943-1918
  • Gerhardt, D.: EMV von Mobilfunktelefonen in sensiblen Bereichen. In: ITG-Fachbericht Nr. 151, Mobilfunk - Stand der Technik und Zukunftsperspektiven, ITG-Fachtagung, 17. und 18. Juni 1998 in Osnabrück, VDE-Verlag, Berlin, ISSN 0932-6022, ISBN 3-8007-2362-X, 1998, S. 165-187
  • Barschdorff, D., D. Gerhardt, E. Trowitzsch: Automatic Obstructive Apnea Detection Using Thoracic and Abdominal Respiratory Effort Sensors, Vth World Congress on Sleep Apnea, Marburg, Germany, September 17-20, 1997, In: Somnologie, Zeitschrift für Schlaf­forschung und Schlafmedizin, 1. Jahrgang, Supplement 2, Blackwell Wissenschafts-Verlag, Berlin, 1997, p. 31
  • Barschdorff, D., D. Gerhardt, E. Trowitzsch: Polysomnographic System for Scoring Sleep Stages in Infants with Neural Networks, Proceedings of the XIV. IMEKO World Congress, New Measurements - Challenges and Visions, Tampere, Finland, Vol. VII, June 1-6, 1997, pp. 216-221
  • Barschdorff, D., D. Gerhardt, M. Kronmüller: Vergleich verschiedener Klassifikations­verfahren für den Bereich der technischen Fehlerdiagnose und der Biomedizin, Proceedings in Artificial Intelligence, A. Grauel, W. Becker, F. Belli (Hrgs.), Fuzzy-Neuro-Systeme ´97, Computational Intelligence, 4. Internationaler Workshop, Soest, 12.-14. März 1997, S. 510‑517
  • Patzak, A., B. Schlüter, W. Orlow, R. Mrowka, D. Gerhardt, E. Schubert, P. B. Persson, D. Barschdorff, E. Trowitzsch: Linear and nonlinear properties of heart rate control in infants at risk, The American Journal of Physiology, 1997, 273(2 Pt 2): R540‑R547
  • Barschdorff, D., D. Gerhardt, E. Trowitzsch: Rapid Eye Movement Detection in Infants using a Neural Network, 18th Annual International Conference of IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Amsterdam, The Netherlands, 31. October-3. November 1996
  • Mrowka, R., B. Schlüter, D. Gerhardt, A. Patzak: Heart Rate Control in Infants at High Risk for Sudden Infant Death Syndrome (SIDS), Computers in Cardiology, IEEE 1996, pp. 173-176
  • Patzak, A., B. Schlüter, W. Orlow, E. Trowitzsch, R. Mrowka, D. Gerhardt, D. Barschdorff, E. Schubert: Periodic and low-dimensional chaotic components of heart rate variability in infants at risk, 23nd International Congress on Electrocardiology, Cleveland, In: Journal of Electrocardiology 1996, From the Cell to the Body Surface, Liebmann, J. (Ed.), World Scientific Publiching Co. Pte. Ltd., Singapore 1996, pp. 345-348
  • Patzak, A., W. Orlow, R. Mrowka, B. Schlüter, E. Trowitzsch, D. Gerhardt, D. Barschdorff, E. Schubert: Heart Rate Control in Infants at Risk, Proceedings of the 21st Annual ISCE Conference, Research and Technology Transfer in Computerized Electro­cardiology, April 20-25, 1996, In: Journal of Electrocardiology, Vol. 29, Supplement, 1996, p. 214
  • Trowitzsch, E., D. Barschdorff, D. Gerhardt, A. Jäger: Automatic Recognition of Sleep Stages with Neural Networks in Infants, (International Congress on Sudden Infant Death Syndrome: The Role of Environmental Factors in Infant Morbidity and Mortality, Graz, Austria, May 24-27, 1995). In: European Journal of Pediatrics Supplement 1 to Vol. 154, No. 5, 1995
  • Gerhardt, D., A. Jäger, E. Trowitzsch: Atemmuster- und Schlafstadienerkennung mit neuronalen Netzen bei Säuglingen, Technisches Messen tm 62, R. Oldenbourg Verlag, Heft 3, 1995, S. 113-116
  • Barschdorff, D., A. Jäger, D. Gerhardt, E. Trowitzsch, D. Buschatz, B. Schlüter: Automatische Apnoebewertung zur Beurteilung von Atemregulationsstörungen bei Säuglingen, Zeitschrift für Elektroenzephalographie, Elektromyographie und verwandte Gebiete, Thieme Verlag, Nr. 25, Heft 3, 1994, S. 205-209
  • Barschdorff, D., A. Engel, A. Jäger, D. Gerhardt, D. Buschatz, B. Schlüter, E. Trowitzsch: Einsatz eines rechnergestützten Analysesystems in der Polysomnographie, (Kongress für Schlafforschung und Schlafmedizin, Münster 10.3.-12.3.1994). In: Abstracts, S. 74
  • Barschdorff, D., A. Engel, A. Jäger, D. Gerhardt, D. Buschatz, B. Schlüter, E. Trowitzsch: System zur automatisierten Registrierung und Auswertung polysomno­graphischer Daten SIDS-gefährdeter Kinder, (1. Tagung Klinische Forschung, Witten/ Herdecke, 5.2.1994). In: Tagungsband Klinische Forschung, Poster 136, S. 54

Lehre

Lehrveranstaltungen

Lehrveranstaltungen im Rahmen der Bachelor-Ausbildung am CVH:

  • Elektrotechnik 2 (Modul BA-CVH-ET2)

  • Elektronische Bauelemente und Schaltungen (Modul BA-CVH-EBS)

  • Sensortechnik und digitale Signalverarbeitung (Modul BA-CVH-SDSV)

  • Projekte im Rahmen des KIS-Studiums: KIS-Praxisphase (Modul BA-CVH-KIS1), KIS-Projekt (Modul BA-CVH-KIS2 und BA-CVH-KIS3)

  • Praxisphase (Modul BA-CVH-PP)

  • Bachelorarbeit mit Kolloquium (Modul BA-CVH-BA)

 

Lehrveranstaltungen im Rahmen der Master-Ausbildung am CVH:

  • Mustererkennung (MA-CVH-10)
  • Labor- oder Industrieprojekt (MA-CVH-06)
  • Vertiefungsseminar (MA-CVH-15)
  • Entwicklungsprojekt (MA-CVH-16)
  • Fachprojekt Fahrzeugtechnik und -elektronik (MA-CVH-18)
  • Fachprojekt Informationstechnik (MA-CVH-19)
  • Masterarbeit mit Kolloquium (MA-CVH-17)

Laborpraktika

  • Elektrotechnik 2 (Modul BA-CVH-ET2)

  • Elektronische Bauelemente und Schaltungen (Modul BA-CVH-EBS)

  • Sensortechnik und digitale Signalverarbeitung (Modul BA-CVH-SDSV)

  • Labor- oder Software-Praktikum (Modul BA-CVH-PRAK)

Projekt im Rahmen des Elektronik-Praktikums

Entwicklung und Aufbau einer Sender- und Empfangselektronik für ein Ultraschall-GPS System

Im Rahmen des Praktikums für die Vorlesung Elektronik haben die Studierenden im Sommersemester 2012 eine Sender- und Empfangselektronik für ein Ultraschall-GPS für den Indoorbereich entwickelt. Damit bildet es ein Teilprojekt von einem größeren Projekt zum Bau eines Quadrokopter mit Indoor-Navigation. In den Vorlesungen "Software-Entwicklung für eingebettete Systeme" (Prof. Dr. rer. nat. Peter Gerwinski) und „Vertiefung Mechatronik“ (Prof. Dr.-Ing. Markus Lemmen) werden die Signalauswertung sowie der Bau des Quadrokopters vorgenommen.


Aktuelle Hinweise für Studierende

Alle Informationen zu laufenden Veranstaltungen werden auf der Plattform moodle bekanntgegeben.

moodle HS Bochum


Team

Dietmar Gerhardt
Professor
Prof. Dr.-Ing. Dietmar Gerhardt
Fachbereich Elektrotechnik und Informatik
Raum: 1.28
Tel.: +49 2056 5848 16713

Sprechstunde:
nach Vereinbarung

Silvia Hacia
Dr.-Ing. Silvia Hacia
Fachbereich Elektrotechnik und Informatik
Raum: 1.29
Tel.: +49 2056 5848 16714