Einblicke in Studierendenprojekte, Studierende, Wettbewerbe und Preise

Mit Schimmelsensor zum Erfolg

20. Oktober 2021

Drei Studierende des Studiengangs Elektro- und Informationstechnik gewinnen mit einem innovativen Produkt die Schweizer Qualifikation des internationalen Wettbewerbs iCan.

Von Joel Becker, Fabian Gärtner und Daniel Richner

Joel Becker
Joel Becker

Joel Becker hat seine Lehre bei der Endress+Hauser Flow AG im Basellandschaftlichen Reinach gemacht. Noch während der Lehre wechselte er zu einem Tochterunternehmen, der TrueDyne Sensors AG, wo er seine Lehrabschlussarbeit schrieb und auch heute noch während der Semesterferien arbeitet. Nach der Lehre war er in der Entwicklung im Bereich Messtechnik und Embedded Software tätig, bevor er sein Studium im Bereich Elektro- und Informationstechnik im Herbst 2020 antrat. Dort interessiert er sich insbesondere für Embedded Systeme und digitale Signalverarbeitung.

Fabian Gärtner
Fabian Gärtner

Fabian Gärtner studiert im 3. Semester Elektro- und Informationstechnik. Schon in seiner Lehre als Elektroniker EFZ im Kernkraftwerk Beznau (Axpo Power AG) war ihm klar, dass dies nicht sein letztes Studium sein wird. Neben seinem besonderem Interesse an Embedded Systems und Batterietechnologien, beschäftigt er sich in seiner Freizeit mit Additive Manufacturing. So strebt er nach dem Abschluss noch das Maschinenbau-Studium an, womit ihm in der Berufswelt keine Grenzen gesetzt sind.

Selbst einmal eine Erfindung machen oder etwas zu einem Produkt entwickeln und so wie Daniel Düsentrieb sein. Das ist wohl der Traum von jedem Kind, das es später einmal ins Ingenieurwesen zieht. Auch bei uns war das so und dieser Traum ist bei uns noch lange nicht erloschen. Um ihn umzusetzen, befassten wir uns während über einem Jahr mit einem neuartigen Sensor. Doch beginnen wir am Anfang.

Wir begannen unser Studium im September 2020, und noch während des ersten Semesters hatten wir eine Idee. Wir, das sind Daniel Richner, Fabian Gärtner und Joel Becker, drei Bachelorstudenten der Elektro- und Informationstechnik an der Hochschule für Technik der FHNW. Unsere Idee: Einen Schimmelsensor entwickeln, welcher die Bewohner:Innen eines Hauses vor feuchten Wänden warnt und so ein allfälliges Schimmelwachstum verhindern kann. Wir wollten einen Sensor entwickeln, der mithilft die Luftqualität zu gewährleisten und so vor Atemwegerkrankungen schützen soll.

Diese Idee wollten wir weiterverfolgen und sie an einem Studierendenwettbewerb vorstellen. Im Rahmen des Zweitsemesterprojekts im Frühjahr 2021 haben wir an der FHNW die Möglichkeit bekommen, am iCAN Contest, einem internationalen Wettbewerb im Bereich Microengineering, Nanotechnologie und Sensorik (mehr Details zu diesem Wettbewerb hier), teilzunehmen.

Von der Idee zum Projekt

Mit diesem Ziel begannen wir noch Ende 2020, ein Konzept zu erarbeiten, das wir über die Semesterferien finalisierten, um im neuen Semester direkt mit der Hardwareentwicklung zu starten. Während dieser Zeit evaluierten wir auch verschiedene Messkonzepte und versuchten die Wandfeuchtigkeit möglichst genau zu bestimmen. Am Ende entschieden wir uns für eine indirekte Messmethode. Dabei misst ein Sensor die Lufttemperatur und Feuchtigkeit, während ein zweiter Sensor die Wandtemperatur mittels Infrarotstrahlung misst. Mit diesen Parametern können wir dann die Feuchtigkeit an der Wand berechnen. Ist diese Feuchtigkeit über lange Dauer zu hoch, schlägt unser Sensor Alarm.

Natürlich musste auch Software entwickelt werden, welche die Messdaten per WLAN versendet und diese Daten beim User wieder darstellt. Nach einigen Monaten Entwicklungsarbeit und Tüftelei war es dann so weit. Wir konnten endlich die finale Leiterplatte bestellen, welche wir selbst entworfen und gelayoutet hatten (siehe Abb. 1). Besonderer Dank soll hier an unsere Dozenten Herrn Stefan Wicki und Prof. Dr. Pascal Schleuniger gehen, welche uns mehrfach Feedback gaben und auch am finalen Review beteiligt waren. Kaum kam die Leiterplatte an, konnten wir sie in den Labors der FHNW zusammenbauen. Dank geht an dieser Stelle an Stefan Muhr, welcher uns mit dem professionellen Lötequipment des Instituts für Sensorik und Elektronik (ISE) weitergeholfen hat.

Abbildung 1: Platine des Schimmelsensors

Einige Wochen später war die Hardware dann gefertigt und im eigens gezeichneten Gehäuse verbaut. Fehlte nur noch die Software. Mehrere schlaflose Nächte später war dann auch diese bugfrei (dass das eigentlich gar nicht möglich ist, wissen alle, welche selbst schon mal Software geschrieben haben). Spezieller Dank geht hier an unseren Dozenten und Fachcoach Herrn Albert Zihlmann, welcher bei der Fehlersuche und Implementierung einiger wichtigen Features unterstützte.

Da waren wir also, Ende Mai 2021, mit einem funktionierenden Sensor und fertiger Dokumentation, bereit für die Swiss Qualifying Competition des iCAN Contests. Bis zu diesem Zeitpunkt hatten wir fast 1000 Stunden in das Projekt investiert und waren nicht wenig stolz auf unseren Sensor, wenn wir auch doch etwas erleichtert waren, den grössten Aufwand hinter uns zu haben. Schliesslich war das Semester an der FHNW in vollem Gange. Kurz darauf kam dann allerdings leider die Meldung, dass der Wettbewerb coronabedingt verschoben werden musste.

Ein erfolgreicher Wettbewerb

Nachdem wir unser Semester im Juli erfolgreich abgeschlossen hatten und uns über den Sommer ein wenig erholen konnten, ging es im September dann endlich an den Wettbewerb ins CSEM in Neuchâtel. Dort durften wir unser Projekt einer Jury aus erfolgreichen Unternehmer:Innen und Forscher:Innen im MEMS und NEMS Bereich vorstellen. Gleichzeitig bekamen wir die Gelegenheit, interessante Gespräche zu führen und neue Ideen für eine allfällige Weiterentwicklung des Sensors zu sammeln. Nach einer Pause kam die Verkündigung – wir dürfen am internationalen Wettbewerb teilnehmen! Hocherfreut und überglücklich wurden wir dann noch von der Wettbewerbsleitung zu einem Nachtessen eingeladen, bevor wir den Abend bei einem Bier an der Neuchâteler Promenade ausklingen liessen (siehe Abb. 2).

Abbildung 2: Die drei Studierenden Daniel Richner, Joel Becker und Fabian Gärtner mit ihrem Betreuer Albert Zihlmann (v. l. n. r.)

Zurück in die Gegenwart. Unser nächster Halt ist Hainan Island, China. Zumindest virtuell. Aufgrund der Coronalage findet der Wettbewerb für ausländische Teams leider nur online statt. Wir freuen uns trotzdem, die FHNW und die Schweiz im Dezember vertreten zu dürfen. Wir melden uns wieder!

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