Angewandte Elektrotechnik

Am 18. April 2024 in einem Seminarraum am CVH. Der genaue Ort wird nächste Woche bekanntgegeben.

Lehrveranstaltungen im Rahmen des Bachelor-Studium am CVH:

• Experimentelle Methoden (seit SS 2023)
• Elektrotechnik (seit SS-2015)
• Systemanalyse und Simulation [seit SS 2020]
• Vertiefung Mechatronik (seit WS 2016/2017)
• Elektrische Antriebe (seit SS 2016)
• Analysis 1 (seit WS 2015/2016)
• Mathematik für Ingenieure II (SS-2015)
• Projekte im Rahmen des KIS-Studiums: KIS-Praxisphase (CVH-014), KIS-Projekt (CVH-015), KIS-Projekt interdisziplinär (CVH-016)
• Bachelorarbeit mit Kolloquium (CVH-034)

Lehrveranstaltungen im Rahmen des Master-Studiums am CVH:

• Stochastische Signale (seit WS-2015/2016)
• Angewandte statistische Signalverarbeitung [seit WS 2020/2021]
• Labor- und Industrieprojekt (MA-CVH-6)
• Entwicklungsprojekt (MA-CVH-16)
• Projektsemester (MA-CVH-12)
• Masterarbeit mit Kolloquium

Aktualisiert am 25.3.2021

Ergänzte Folien Ana2 vom 19.4.2018 Vertretungstermin

Unterlagen: (Die Unterlagen werden im Laufe des Semesters noch angepasst/geändert)

Übungsaufgaben (aktualisiert am 3.4.2024)

Noch mehr Übungsaufgaben (aktualisiert am 3.4.2024)

Die folgenden Unterlagen stelle ich den Studierenden zur Verfügung. Die Folien sind für die Präsenzvorlesungen konzipiert und ggf. eignen sich nich zum Selbststudium. Es gibt so viele gute Lehrbücher für den behandelten Stoff, die ich unbedingt empfehle.

Foliensatz 1 von 3  Foliensatz 2 von 3  Foliensatz_3_von_3 [Beispiel Z-Diode Weiter erklärt]

Veranstaltungsplan Sommersemester 2024 (Stand 3.4.2024)

Bitte kommen Sie zu jedem Übungstermin mit Ihren Lösungen/Lösungsversuchen. Nur so funktioniert der Übungsbetrieb optimal und nur so kommen Sie weiter.

Termin 1-6: Grundlagen der Gleichstronkreise und Netzwerkanalyse

Grundbegriffe der Elektrotechnik

Ohmsches Gesetz, Widerstand, Energie und Leistung 

Reale Strom- und Spannungsquellen, Leistungsanpassung, Kirchhoffsche Gesetze 

Strom- und  Spannungsteiler, Stern-Dreieck Umwandlung, Brückenschaltung etc.

Methoden der Netzwerkanalyse

Nichtlineare Netzwerke

Termin 7-9: Elektrisches Feld

Berechnung elektrischer Felder

Dielektrikum und Kondensatoren

Energie des elektrischen Feldes

Termin 10-12: Magnetisches Feld

Berechnung magnetischer Felder

Magnetischer Kreis

Elektromagnetische Induktion

Termin 13: ggf. Wiederholung

Literaturhinweise

• Grundlagen der Elektrotechnik von Gert Hagmann, Aula Verlag
• Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik von Gert Hagmann, Aula Verlag
• Elektro T - Grundlagen der Elektrotechnik von Wolfgang Bieneck,Holland + Josenhans Verlag
• Grundlagen der Elektrotechnik von Reinhold Pregla, Hüthig Verlag
• Grundlagen der Elektrotechnik 1 von Manfred Albach, Pearson Studium
• Grundlagen der Elektrotechnik 2 von Manfred Albach, Pearson Studium
• Grundlagen der Elektrotechnik 3 von Schmidt, Schaller und Martius, Pearson Studium

Hilfsmittel für die Klausur

• 1 eigenhändig beidseitig handgeschriebenes DIN A 4 Blatt, welches mit dem Vor- und Nachnamen zu versehen ist
• Ein Taschenrechner (Casio fx-82SX PLUS) wird gestellt

Sommersemester 2024

• Diese Veranstaltung erfolgt in Präsenz
• Der erste Teil der Veranstaltung umfasst die ersten 7 Termine. Für den zweiten Teil wenden Sie sich an Herrn Prof. Weidauer bzw. Herrn Schürmann. 
• Diese Seite wird im Laufe des Semesters noch weiter aktualisiert. Hier werden, zum Beispiel, die Vorlesungsunterlagen, Literaturangaben etc. bekanntgegeben.

Unterlagen

DISCLAIMER: Folien etc. sind nicht fehlerfrei.

Alle Übungsblätter [eventuell noch zu aktualisieren]

Vorlesung und Übung (Die Reihenfolge der Themen kann sich ändern!!)

1. Termin am 3.4.2024  von 9:00 Uhr bis 12:15 Uhr [Was bedeutet Modellierung?, Kurze Einführung in Simulink] 

2. Termin am 10.4.2024 von 9:00 Uhr bis 12:15 Uhr [Matlab/Simulink basierte Übungsaufgaben]

ab hier Vorlesung von 9:00 Uhr bis 10:30 Uhr sowie Matlab/Simulink basierte Übung 10:45 Uhr bis 12:15 Uhr

3. Termin am 17.4.2024 [Numerische Integration, Existenz, Fehlerarten etc. sowie Einschrittverfahren]  

4. Termin am 24.4.2024 [Stabilität, Steifigkeit und Implizite Verfahren]

5. Termin am 8.5.2024 [Methode der finiten Differenzen] [Partielle Differentialgleichungen***]

6. Termin am 15.5.2024 [Schrittweitensteuerung + Mehrschrittverfahren + Behandlung diskreter Events]

7. Termin am 22.5.2024 [Algebraische Schleifen][Fertige Solver in Matlab]

{***Die allgemeine Einführung ist nicht klausurrelevant, Man muss aber zwischen unterschiedliche Arten von Randwerten unterscheiden können!!!}

Praktikum (Teil 1)

Versuch 1: 15.5.2024 [Versuchsbeschreibung] [Modellvorlage][Werte aus der Beschreibung]

Versuch 2: 22.5.2024  [Versuchsbeschreibung]

ggf. Nachholtermin: 29.5.2024

Hinweise zum Praktikum: Das Praktikum muss vor Ort am ausgewiesen Termin erfolgreich abgeschlossen werden und es besteht auch Anwesenheitspflicht.

Literatur zur Vorlesung

(Literatur sortiert nach Erscheinungsjahren, alle in der CVH-Bib ausleihbar, ggf. reservieren)

• Finite-Elemente-Methode: Eine praxisbezogene Einführung mit GNU Octave/MATLAB von J. Frochte (2016); ISBN-13: 978-3446446656 (nur Kapitel 1 und 5.2.3; keine FEM-Aspekte in der Vorlesung!)
• Python 3 von Ernesti und Kaiser (2015) ; ISBN-13: 978-3-8362-3633-1 (nur als ergänzende Python-Referenz bei Bedarf)
• MATLAB - Simulink - Stateflow von A. Angermann et al. (2014) ; ISBN-13: 978-3486778458
• Modellbildung und Simulation von Hans-Joachim Bungartz et.al. (2009); ISBN-13: 978-3540798095
• Systemanalyse: Einführung in die mathematische Modellierung natürlicher Systeme von Dieter Imboden und Sabine Koch (2008); ISBN-13: 978-3540439356
• Continuous System Simulation von F.E. Cellier und E. Kofman (2006) ; ISBN-13: 978-0387261027
• Systeme, Dynamik, Simulation: Modellbildung, Analyse und Simulation komplexer Systeme von Hartmunt Bossel (2004); ISBN-13: 978-3833409844
• Systemdynamik und Simulation von Michael Gipser (1999); ISBN-13: 978-3519027430

Disclaimer: die folgenden Unterlagen sind weder komplett noch fehlerfrei. Zum Teil sind es einfach handschriftliche Skizzen des in der Veranstaltung behandelten Stoffes.

Intro

Review of EE

Review Mechanics

Review Modeling

Modeling_supplimentary material

Measurement Errors

DC machines

Indcution motors

Power electronics

Angewandte Regelungstechnik

Steuerung und Regelung der Verbrennungsmotoren

Stochastische Signalverarbeitung

Medizintechnische und technische Anwendungen der Ultraschallbildgebung

Peer Reviewed Papers und Konferenzbeiträge

• Ashfaq M. and Ermert H.: A unified transmission/reflection acoustic tomography scheme for small animal tissue characterization, 2007 IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings, pp. 877-880, 2007.
• Ashfaq M. and Ermert H.: An analysis of the refraction artifacts in time-of-flight tomography regarding their impact on image definition and contrast resolution, 2007 IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings, pp.1804-1807, 2007.
• Ashfaq M. and Ermert H.: A combined transmission and echo tomography system for small animal imaging, Annual Meeting of The German Society of Biomedical Engineering, Session G2: Ultrasound Contrast Agents and Molecular Imaging, published on CD, 2007.
• Siebers S., Scheipers U., Ashfaq M., Hänsler J., Frieser M., Strobel D., Hahn E. and Ermert H.: Sonographic Monitoring of the Radiofrequency Ablation-First Clinical Results. In German: Sonographisches Monitoring der Radiofrequenzablation-Erste klinische Ergebnisse, Annual Meeting of The German Society of Biomedical Engineering, Session G3: Ultrasound Imaging, published on CD, 2007.
• Hansen Chr., Schasse A., Hüttebräuker N., Ashfaq M., Wilkening W. and Ermert H.: Reconstruction of Speed of Sound for a Correction of Transit Time in Full Angle Spatial Compounding, 2007 IEEE International Ultrasonic Symposium Proceedings, pp. 785-788, 2007.
• Hansen Ch, Hüttebräuker N, Wilkening W, Ashfaq M, Ermert H: 3D Reconstruction of Sub-Millimeter Vessels by means of Ultrasound Contrast Enhanced Spatial Compounding: In-vitro Analyses. Proceedings: 21st International Congress and Exhibition of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2007), Berlin, Germany, In: Int J Comput Assist Radiol Surg, Vol 2, Suppl 1, pp S35-S37, 2007
• Hansen Ch, Hüttebräuker N, Wilkening W, Ashfaq M and Ermert H: Ultrasonographic Contrast Agent Imaging of Sub-Millimeter Vessel Structures with Spatial Compounding: In-vitro Analyses. Biomed Tech (Berl), Vol 52, No 4, pp 274-283, 2007
• Ashfaq M., Hansen Ch., Hüttebräuker N. and Ermert H.: A Quantitative Analysis of the Refraction Artifacts in Echo Tomography and Comparison of Different Corrective Techniques. Biomed Tech, Proceedings: Joint Annual Meeting of German, Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering, Zurich, Published on CD: v82:1-2, 2006.
• Ashfaq M., Hansen Ch., Hüttebräuker N. and Ermert H.: A Quantitative Study of the Time Delay Correction for Full Angle Spatial Compounding. 2006 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 2156-2159, 2006.
• Brunke S., Insana M.F., Dahl J.J., Hansen Ch., Ashfaq M. and Ermert H.: An Ultrasound Research Interface for a Clinical System. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 53, No. 10, pp. 1759-1771, 2006.
• Hansen Ch., Hüttebräuker N., Ashfaq M., Wilkening W. and Ermert H.: Contrast Enhanced Perfusion Imaging by means of Spatial Compounding. 2006 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 424-427, 2006.
• Hansen Ch., Hüttebräuker N., Ashfaq M., Wilkening W. and Ermert H.: Ultrasonographic Spatial Compounding for Contrast Agent Imaging. Biomed Tech, Joint Annual Meeting of German, Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering, Zurich, v78:1-2, 2006.
• Siebers S., Scheipers U., Ashfaq M., Hänsler J., Frieser M., Strobel D., Hahn E. and Ermert H.: In Vivo Imaging of Cougulated Tissue. 2006 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 1762-1765, 2006.
• Ashfaq M. and Ermert H.: An eikonal equation based scheme for refraction artifacts compensation in time-of-flight tomography. 2005 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 2034-2037, 2005.
• Ashfaq M., Hüttebräuker N., Hansen, Ch., Wilkening, W. and Ermert, H.: Spatial Compounding with Tissue Harmonic Images and Monostatic Synthetic Aperture Reconstruction. 2005 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 1220-1223, 2005.
• Ashfaq M. and Ermert H.: Utilitizing a Commercial Ultrasound System fort he quantitative reconstruction of acoustic parameter for breast imaging. Biomed Tech 49, pp. 633-634, 2005.
• Scheipers U., Siebers S., Ashfaq M., Gottwald F., Bozzato A., Zenk J., Iro H. and Ermert H.: Ultrasonic Tissue Characterization for the Differentiation of Parotid Gland Tumors. 2005 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 827-830, 2005.
• Scheipers U., Siebers S., Gottwald F., Ashfaq M., Bozzato A., Zenk J., Iro H. and Ermert H.: Sonohistology for the computerized differentiation of parotid gland tumors. Ultrasound in Medicine and Biology, Vol. 31, No. 10, pp.1287-1296, 2005.
• Ashfaq M. and Ermert H.: A new approach towards ultrasonic transmission tomography with a standard ultrasound system. 2004 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 1848-1851, 2004.
• Ashfaq M., Mienkina M. and Ermert H.: Estimation of time of flight for ultrasonic reflex-transmission tomography with active contour modells. 2004 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 1433-1436, 2004.
• Ashfaq M., Mienkina M.P. and Ermert H.: Application of deformable Contour Models in the Ultrasound Transmission Tomographie. Published in German: Einsatz deformierbarer Konturmodelle in der Ultraschalltransmissionstomographie. Biomed Tech, Vol. 49 (Suppl. 2, Pt. 2), pp. 890-891, 2004.
• Ashfaq M. and Ermert H.: Ultrasound Spiral Computed Tomography for Differential Diagnosis of Breast Tumors using a Conventional Ultrasound System. Acoustical Imaging 27 (Arnold, W., ed.), Kluwer Academic / Plenum Publisher, New York, pp. 627-633, 2003.
• Ashfaq M. and Ermert H.: Ultrasound Spiral Computed Tomography for Differential Diagnosis of Female Breast: Some Phantom Results. Fortschritte der Akustik - DAGA 2002, Bochum, Vol. 28, pp. 679-680, 2002.
• Ashfaq M. and Ermert H.: Ultrasound Spiral CT for the female breast: first phantom imaging results. Biomed Tech, Vol. 46, Suppl., pp. 70-71, 2001.
• Ali A., Ashfaq M. and Schmid Chr.: Model Reference Adaptive Control of Nonlinear Systems Using LLM Networks. Proc. American Control Conference, 1659-1663, 2000.
• Weber W., Ortmann M. and Ashfaq M.: Simulation Results of Transient Processes in the Dynamics of human blood sugar regulation. Published in German: Simulationsergebnisse transienter Vorgänge in der Dynamik der menschlischen Blutzuckerregulation, Facta Universitatis (Niš), Yugoslavia, Electronics and Energetics 12(3):1-10, 1999

Angemeldetes Patent

• Mohammad Ashfaq, Karsten Hiltawsky und Helmut Ermert, Verfahren und Applikator für die Spiral-Computer-Tomographie mit Ultraschall in der Medizin, Offenlegungsschrift: DE10137186A1 und EP1281354A2.

Ausgewählte Konferenzpräsentationen

• A unified transmission/reflection acoustic tomography scheme for small animal tissue characterization, at the IEEE International Ultrasonic Symposium held in New York in 2007.
• An analysis of the refraction artifacts in time-of-flight tomography regarding their impact on image definition and contrast resolution, at the IEEE International Ultrasonic Symposium held in New York in 2007.
• A Quantitative Study of the Time Delay Correction for Full Angle Spatial Compounding, at: the IEEE International Ultrasonics Symposium held in Vancouver, BC, Canada in 2006.
• A Quantitative Analysis of the Refraction Artifacts in Echo Tomography and Comparison of Different Corrective Techniques, at the joint annual meeting of German, Austrian and Swiss Societies of Biomedical Engineering held in Zurich, Switzerland in 2006
• An eikonal equation based scheme for refraction artifacts compensation in time-of-flight tomography, at: the IEEE International Ultrasonics Symposium held in Rotterdam, Holland, in 2005.
• Spatial Compounding with Tissue Harmonic Images and Monostatic Synthetic Apature Reconstruction, at: the IEEE International Ultrasonics Symposium held in Rotterdam, Holland, in 2005.
• A new approach towards ultrasonic transmission tomography with a standard ultrasound system, at: the IEEE International Ultrasonics Symposium held in Montreal, Canada, in 2004.
• Estimation of time of flight for ultrasonic reflex-transmission tomography with active contour models, at: the IEEE International Ultrasonics Symposium held in Montreal, Canada, in 2004.