Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
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In this article we introduce the concept and the first implementation of a lightweight client-server-framework as middleware for distributed computing. On the client side an installation without administrative rights or privileged ports can turn any computer into a worker node. Only a Java runtime environment and the JAR files comprising the workflow client are needed. To connect all clients to the engine one open server port is sufficient. The engine submits data to the clients and orchestrates their work by workflow descriptions from a central database. Clients request new task descriptions periodically, thus the system is robust against network failures. In the basic set-up, data up- and downloads are handled via HTTP communication with the server. The performance of the modular system could additionally be improved using dedicated file servers or distributed network file systems. We demonstrate the design features of the proposed engine in real-world applications from mechanical engineering. We have used this system on a compute cluster in design-of-experiment studies, parameter optimisations and robustness validations of finite element structures.
Mit dem vorliegenden Band verabschiedet die Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg sich von ihrem langjährigen Gründungsrektor Prof. Dr. Wulf Fischer. Dank seiner nachhaltigen Arbeit hat sich diese Hochschule weit über die Region hinaus einen Namen gemacht. Neben der Lehre kommt der Forschung inzwischen ein großer Stellenwert zu.
Die Forschungsthemen spiegeln die Fachbereiche wider: Wirtschaftswissenschaften, Informatik sowie Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus am Campus Sankt Augustin; am Campus Rheinbach die Fachbereiche Wirtschaft und Angewandte Naturwissenschaften, am Campus Hennef der Fachbereich Sozialversicherung sowie das zentrale Institut für Existenzgründung und Mittelstandsförderung in Sankt Augustin.
Die Fachhochschule unterstützt ihre Professorinnen und Professoren bei ihren Forschungsprojekten von Beginn an und setzt auf die Gleichrangigkeit von Forschung und Lehre als strategisches Ziel. Erfolge bei der Einwerbung von Drittmitteln und anwendungsbezogene Projekte mit Unternehmen belegen dies.
Einen Überblick über die in jüngster Zeit erbrachten Forschungen und Innovationen bietet diese Publikation. Sie zeigt die Breite der Forschung, aber auch, in welchen Profilbereichen die Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg Forschungsspitzen hervorgebracht hat.
Construction kit for low-cost vibration analysis systems based on low-cost acceleration sensors
(2009)
Kinetic Inductance Detectors with Integrated Antennas for Ground and Space-Based Sub-mm Astronomy
(2009)
Very large arrays of Microwave Kinetic Inductance Detectors (MKIDs) have the potential to revolutionize ground and space based astronomy. They can offer in excess of 10.000 pixels with large dynamic range and very high sensitivity in combination with very efficient frequency division multiplexing at GHz frequencies. In this paper we present the development of a 400 pixel MKID demonstration array, including optical coupling, sensitivity measurements, beam pattern measurements and readout. The design presented can be scaled to any frequency between 80 GHz and >5 THz because there is no need for superconducting structures that become lossy at frequencies above the gap frequency of the materials used. The latter would limit the frequency coverage to below 1 THz for relatively high gap materials such as NbTiN. An individual pixels of the array consist of a distributed Aluminium CPW MKID with an integrated twin slot antenna at its end. The antenna is placed in the in the second focus of an elliptical high purity Si lens. The lens-antenna coupling design allows room for the MKID resonator outside of the focal point of the lens. The best dark noise equivalent power of these devices is measured to be NEP = 7×10-19 W/[square root]Hz and the optical coupling efficiency is around 30%, in which no antireflection coating was used on the Si lens. For the readout we use a commercial arbitrary waveform generator and a 1.5 GHz FFTS. We show that using this concept it is possible to read out in excess of 400 pixels with 1 board and 1 pair of coaxial cables.
Von Fluiden durchströmte Rohr- und Kanalnetzwerke spielen in vielen technischen Anwendungen eine zentrale Rolle. Die beschreibenden hyperbolischen Modellgleichungen basieren auf Erhaltungsgesetzen von Masse, Impuls und Energie. Dazu können Konvektions-Diffusions-Reaktionsgleichungen kommen, falls die Fluide Inhaltsstoffe transportieren und deren chemisch-biologische Reaktionen betrachtet werden. Für die verschiedenen Modellgleichungen wird ein einheitlicher numerischer Lösungsansatz vorgeschlagen. Die Ortsdiskretisierung erfolgt mit dem Kurganov-Levi Verfahren. Damit können Stoßwellen aufgelöst werden, ohne auf die Eigenstruktur der hyperbolischen Systeme zurück zu greifen. Je nach Anwendungsgebiet können dann unterschiedliche Verfahren zur Lösung der entstehenden Systeme gewöhnlicher oder differential-algebraischer Gleichungssysteme eingesetzt werden. Anhand von Testproblemen mit unstetigem Lösungsverlauf wird die Eignung der gewählten Diskretisierungsansätze demonstriert.
For many practical problems an efficient solution of the one-dimensional shallow water equations (Saint-Venant equations) is important, especially when large networks of rivers, channels or pipes are considered. In order to test and develop numerical methods four test problems are formulated. These tests include the well known dam break and hydraulic jump problems and two steady state problems with varying channel bottom, channel width and friction.
GREAT, the German REceiver for Astronomy at THz frequencies, has successfully passed its pre-shipment acceptance review conducted by DLR and NASA on December 4-5, 2008. Shipment to DAOF/Palmdale, home of the SOFIA observatory, has been released; airworthiness was stated by NASA. Since, due to schedule slips on the SOFIA project level, first science flights with GREAT were delayed to mid 2010. Here we present GREAT’s short science flight configuration: two heterodyne channels will be operated simultaneously in the frequency ranges of 1.25-1.50 and 1.82-1.91 THz, respectively, driven by solid-state type local oscillator systems, and supported by a wide suite of back-ends. The receiver was extensively tested for about 6 month in the MPIfR labs, showing performances compliant with specifications. This short science configuration will be available to the interested SOFIA user communities in collaboration with the GREAT PI team during SOFIA’s upcoming Basic Science flights.
We review the development of our digital broadband Fast Fourier Transform Spectrometers (FFTS). In just a few years, FFTS back-ends - optimized for a wide range of radio astronomical applications - have become a new standard for heterodyne receivers, particularly in the mm and sub-mm wavelength range. They offer high instantaneous bandwidths with many thousands spectral channels on a small electronic board (100 x 160 mm). Our FFT spectrometer make use of the latest versions of GHz analog-to-digital converters (ADC) and the most complex field programmable gate array (FPGA) chips commercially available today. These state-of-the-art chips have made possible to build digital spectrometers with instantaneous bandwidths up to 1.8 GHz and 8192 spectral channels.
Microwave Kinetic Inductance Detectors have great potential for large very sensitive detector arrays for use in, for example, ground and spaced based sub?mm imaging. Being intrinsically readout in the frequency domain, they are particularly suited for frequency domain multiplexing allowing 1000s of devices to be readout with one pair of coaxial cables. However, this moves the complexity of the detector from the cryogenics to the warm electronics. We present the use of a readout based on a Fast Fourier transform Spectrometer, showing no deterioration of the noise performance compared to low noise analog mixing while allowing high multiplexing ratios (>100). We present use of this technique to multiplex 44 MKIDs, while this and similar setups are regularly now being used in our array development. This development will help the realization of large cameras, particularly in the short term for ground based astronomy.
In the last 5 years a close co-operation between the Bonn-Rhein-Sieg University of Applied Sciences and the Philips Research Laboratories in Aachen has been established. In this article I want to report on the co-operation of the Department of Electrical Engineering, Mechanical Engineering and Technical Journalism with Philips. Besides a number of diploma theses on the field of water treatment with new discharge lamps, power electronics and modelling of electromagnetic field configurations, there is running also an activity on a new generation of highly efficient light sources based on molecular discharges.
Das Internet hat sich in den deutschen Haushalten als feste Medienform, neben Radio, TV und Printmedien, etabliert. Die Zahl der DSL-Anschlüsse als schnelle und datenreiche Internetverbindungen betrug in deutschen Haushalten 2007 rund 13 Millionen [1]. Neben der Expansion der technischen Infrastruktur zeigt sich dabei auch eine erweiterte alltagsnahe Nutzung des Internets, sei es in Form neuer Rezeptionsformen (E-Mail, Communities, elektronische Zeitungen bis hin zu Videoportalen wie YouTube) oder aber in durch die Technik bedingten veränderten Verhaltensweisen (Einkauf im Internet, EBay, Markplätze). Ebenso ist die Nutzung des Internets altersübergreifend durch alle Schichten erkennbar. Gerade ältere Menschen etwa mit ihrem höheren Zeitbudget („Silver Surfer“) stellen eine der am schnellsten wachsenden Nutzergruppen des Internets dar. Das einstmals als Tummelplatz für Spezialisten entstandene World Wide Web hat sich zu einem selbstverständlichen Alltagsmedium gemeistert, welches von allen gesellschaftlichen Schichten quer durch alle Altersklassen genutzt und bedient wird.
Ausgangspunkt der im Folgenden vorgestellten Semesterstruktur war die Umstellung der vorhandenen Diplomstudiengänge auf den Bachelor-Abschluss. Am Fachbereich werden drei grundständige Studiengänge angeboten; die technischen Studiengänge Elektrotechnik und Maschinenbau sowie der interdisziplinäre Studiengang Technikjournalismus, der den Geistes- und Sozialwissenschaften zuzurechnen ist. Ebenfalls sind duale Studiengänge vorhanden, die an grundständige Studiengänge angelehnt sind.