Archiv der Kategorie: Selber Schrauben

Bürger machen Wissenschaft: Feinstaub-Sensoren selber bauen

Update: Fragen und Antworten zu dem Projekt haben wir auf eine Projekt-Website ausgelagert.

Feinstaub – kaum etwas hat die Mobilitätsbranche in den letzten Monaten so sehr beeinflusst wie die kleinen, gesundheitsschädlichen Partikel. Dabei hat Feinstaub eine Geschichte: die Umweltzonen sind eigentlich ein Marketing-Fehler, denn es waren eigentlich Feinstaub-Zonen. Neben Diesel-Fahrzeugen (PKW, LKW, Schiffe, …) erzeugen aber auch Kamine, lokale Industrie und weitere Quellen die gesundheitsgefärdenden Partikel.

Um sich klar werden zu lassen, wann und wo die Feinstaub-Konzentration besonders hoch ist, hilft ein engmaschiges Sensornetz. Das behördliche Netz ist jedoch nicht sonderlich eng. Daher hat das Reallabor für nachhaltige Mobilitätskultur der Universität Stuttgart angefangen, selbst Sensoren zu bauen, aufzustellen und die Daten zu verwerten. Die Idee ist, Bürger mit einzubinden und so ein klassisches Citizen-Science-Projekt zu schaffen.

Stuttgart ist prädestiniert, da es geographisch bedingt besonders von Feinstaub betroffenen ist. Aber auch im Ruhrgebiet, in Wuppertal und in anderen Städten von NRW gibt es regelmäßige Überschreitungen. Daher haben wir vom Verein ruhrmobil-E gemeinsam mit VeloCityRuhr beschlossen, das Feinstaub-Sensor-Projekt nach NRW zu holen.

Selbst gebaute Sensoren in der Praxis

Drei Sensoren gibt es in NRW schon, einer davon ist auf meinem Balkon. Eine interaktive Karte aller Sensoren kann man sich hier anschauenEine globale Historie kann hier abgerufen werden, eine sensorspezifische hier.

Der Sensor selbst besteht aus Bauteilen im Wert von etwa 33,00 €. Der Zusammenbau ist denkbar einfach: mit einer Hand voll Kabeln müssen die beiden Sensoren an die Hauptplatine gesteckt werden. Es ist kein Löten notwendig, lediglich ein bisschen sauberes Arbeiten, so dass am Ende Plus und Minus nicht vertauscht werden.

Der fertig zusammengebaute Feinstaubsensor.

Um das Gerät einzusetzen, wird ein WLAN sowie ein Handyladegerät (ist in den 33 € enthalten) benötigt. Ebenso mit dabei ist ein flaches Ladekabel, welches durch die Gummidichtung eines  geschlossenen Fensters passt und man den Sensor so draußen aufhängen kann. Optimalerweise ist ein Sensor auf der Straßenseite und im Erdgeschoss bis zweiten Stock. Allerdings kann auch die Hausrückseite interessante Ergebnisse bringen. Die Position sollte bei der Registrierung des Sensors angegeben werden, damit man die Werte richtig interpretieren wollen. Ebenfalls mitgesendet wird die Position des Sensors, diese wird aber leicht anonymisiert, so dass eine klare Hauszuordnung nicht mehr möglich ist, wohl aber eine geographische Einordnung zur Interpretation der Ergebnisse (z.B. bei einer stark befahrenen Straße).

Sensoren mit uns selbst bauen

Wir werden mehrere Termine anbieten, wo wir gemeinsam die Sensoren zusammenbauen wollen. Auch das ein bisschen kompliziertere Flashen der Hauptplatine wollen wir dort gemeinsam erledigen, so dass nachher alle mit einem funktionierenden Sensor nach Hause gehen können.

Wenn Sie / Du an dem Termin oder an einer der Folgetermine teilnehmen wollen / wollt, würden wir uns sehr über eine zweckgebundene Spende in der Höhe von 33 € freuen. Denn nur wenn wir auch genug Spenden erhalten, können wir gemeinsam die Bauteile bestellen und so den Prozess für alle erheblich vereinfachen. Wir kümmern uns dann um die Bestellung, Sie / Ihr müssen / müsst nur noch zusammenbauen.

Kontoinhaber: ruhrmobil-E e.V.
IBAN: DE20 4306 0967 4033 5307 00
BIC: GENODEM1GLS
Betrag: 33,00 €

Bitte schreiben Sie / schreibt einen sinnvollen Verwendungszweck dazu, um Sie / Euch dann nachher zuordnen zu können. Bestenfalls also euren Namen. Danke! Und: wir sind kein Versandhandel, sondern ein Verein, der Spenden sammelt, um sich dann zu treffen und gemeinsam ein Feinstaub-Sensor-Netzwerk aufzubauen. Lies: wir versenden nicht.

Eine Anmeldung ist erforderlich!

 

Ein Dankeschön

Schon jetzt möchten wir dem OK Lab Stuttgart für die großartige Arbeit danken: von Softwareentwicklung bis Bauanleitung haben die Stuttgarter sich wirklich um alles gekümmert. Außerdem wäre da noch das Labor, das uns freundlicherweise den Raum stellt. Und natürlich möchten wir uns auch bei Ihnen / Euch bedanken, denn nur so funktioniert es: viele Menschen, die Sensoren bauen, bedeuten vielen in der Fläche verteilte Sensoren und damit eine hohe Aussagekraft.

Endlich Pedelecs sicher abstellen und laden: Prototyp in Bochum an der TBS1 gebaut

Pedelecs verändern schon seit mehreren Jahren den Mobilitätsmarkt: Nie war es leichter, mit dem Zweirad Steigungen und lange Strecken zurückzulegen. Doch so gut sich das Rad fährt, so schwer war es unterzubringen. Denn Pedelecs und E-Bikes sind teuer und werden daher gerne geklaut. Außerdem brauchen sie nach einer langen Tour Strom.

Das Entwicklungsteam rechts (Sven Haybach, Sascha Hoffeld, Kristof Mehlich) bei der Vorstellung. Bild © Ernesto Ruge.

Der Prototyp und sein Entwicklungsteam  (rechts: Sven Haybach, Sascha Hoffeld, Kristof Mehlich) bei der Vorstellung. Bild © Ernesto Ruge.

Im Rahmen der Weiterbildung zum „Staatlich geprüften Techniker“ hat ein Projektgruppe der Technischen Beruflichen Schule 1 dazu nun die Antwort entwickelt. Der Prototyp der Pedelec- und E-Bike-Ladestation bietet eine sichere Möglichkeit, sein Zweirad abzustellen und zu laden. Doch die Station kann noch mehr: sie wird im Endausbau transportabel und energieautonom sein.

Die Ladekabine

Das Rad wird in einer Stahlkabine mit Schließmechanismus verstaut. Die üblichen Tricks der Fahrraddiebe versagen hier schlicht deshalb, weil ein Dieb rein physisch nicht mehr an das Rad herankommt und so die üblichen Methoden wie z.B. die Überwindung der Fahrradschlösser mit Sprays  wirkungslos werden. Auch gegen Vandalismus ist die Kabine alleine schon durch die Materialwahl geschützt, ebenso wie gegen Feuer (z.B. durch Pedelec-Ladegeräte mit Fehlfunktion).

In der Kabine befindet sich eine Kippvorrichtung, mit welcher die Station feststellen kann, ob ein Fahrrad hereingestellt wurde. Zusätzlich gibt es eine durch einen Bewegungsmelder ausgelöste LED-Beleuchtung.

Die Kippvorrichtung stellt fest, ob ein Rad in der Kabine ist. Bild © Ernesto Ruge.

Die Kippvorrichtung stellt fest, ob ein Rad in der Kabine ist. Bild © Ernesto Ruge.

Ziel der Projektarbeit war Konstruktion und Fertigung einer einzelnen Kabine mit der für das ganze System erforderlichen elektronischen Zugangsberechtigung, vollständig ausgebaut können 6 Räder untergebracht werden. Zusammen ergibt dies einen Container etwa in der Größe eines Seecontainers. Genau einen solchen möchte man im Endausbau auch verwenden, so dass die Ladestation transportabel wäre. Man könnte so zum Beispiel auf Veranstaltungen wie dem Fahrradsommer der Industriekultur oder sogar dem Zeltfestival Ruhr für bessere Mobilität sorgen.

Die Energieversorgung

Auf dem Dach des Containers wird eine Photovoltaik-Anlage mit 2,1 kW Peak installiert, die zusammen mit Pufferbatterien (eine noch nicht ausgeählte industrielle, zyklenfeste OPzV-Batterie) und Wechselrichtern für eine netzunabhängige Stromversorgung der Ladestation sorgt. Zusätzlich wird ein Netzanschluss für Stromversorgung in den Fällen sorgen, wo die Solaranlage nicht ausreicht.

Verschiedene Solarmodule wurden getestet. Bild © Sven Haybach.

Verschiedene Solarmodule wurden getestet. Bild © Sven Haybach.

 

Die Solarflächen werden dabei in Ost-West Ausrichtung positioniert, damit die Anlage zu jeder Tageszeit möglichst viel Strom für die Räder bereitgestellt bekommt.

In den Kabinen wird Strom über eine Schuko-Steckdose bereitgestellt. Das Ladegerät muss der Radbesitzer selbst mitbringen – dies ist bis heute die praktikabelste Methode, da es leider (noch) keinen allgemein anerkannten Ladekabel-Standard gibt.

Der Zugang

Das Zugangssystem basiert auf den Erfahrungen mit der TBS1-Elektroauto-Ladestation. Zentrale Steuereinheit ist ein Raspberry Pi, welcher über seine vielen Ein- und Ausgänge Sensoren, Display, GSM Stick und Tastatur integriert. Das 7 Zoll Display führt den Nutzer durch den Anmeldevorgang, die Interaktion erfolgt über die Tastatur.

Die Bedienung erfolgt über eine Tastatur und ein 7'' Display. Bild © Ernesto Ruge.

Die Bedienung erfolgt über eine Tastatur und ein 7“ Display. Bild © Ernesto Ruge.

Die Authentifizierung erfolgt über eine hinterlegte Handynummer per Anruf oder durch eine zuvor hinterlegte PIN. Anfangs wird die Nutzung nur für Mitglieder des TBS1-Fördervereins möglich sein.

Der Raspberry Pi ist mit dem Betriebssystem Raspbian und einer von der Projektgruppe speziell für die Pedelec-Ladestationin der Programmiersprache Python entwickelte Software ausgestattet. Der Raspberry kostet trotz umfangreicher Funktionalität nur 30 Euro, so dass diese Plattform entsprechenden Industrieanlagensteuerungen vorgezogen wurde.

Die zentrale Steuereinheit: der Raspberry Pi (mittig). Bild: Ernesto Ruge.

Die zentrale Steuereinheit: der Raspberry Pi (mittig). Bild: Ernesto Ruge.

Weitere Informationen kann man auf der Projekt-Homepage abrufen. e:motion hat sich das Projekt einmal genauer angeschaut und ein kleines Video gedreht.

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Rad raus, Motor rein: Einmal mehr Räder zu Pedelecs umgebaut

Unsere Fahrradumbau-Gruppe unter der Leitung der Junior-Akademie der Matthias-Claudius-Schule hat einmal mehr vier Räder zu Pedelecs umgebaut. Mittlerweile ist das Team derart eingespielt, dass am vergangenen Samstag bereits um 14 Uhr alle Räder zu Pedelecs umgebaut waren – und man nebenbei sogar noch Zeit für Mittagessen und Probefahrten hatte.

Die Batterie sorgt beim Pedelec für die nötige Energie. Photo © Stefan Wentzel.

Die Batterie sorgt beim Pedelec für die nötige Energie. Photo © Stefan Wentzel.

Somit fahren dank des Engagements der MCS wieder fünf weitere Elektromobile auf Bochums Straßen. Und wie üblich war unser Mitglied Jewo Batterietechnik ebenfalls mit beteiligt, kümmerte sich um Beschaffung der Teile und half beim Umbau.

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Studierende der TBS1 entwickeln und bauen Ladesäule selbst

Ohne Ladeinfrastruktur keine Elektromobilität – soviel ist klar. Aber wie funktioniert so eine Ladesäule eigentlich? Zwei Teams einer Abschlussklasse der Technischen Beruflichen Schule 1 (TBS1) wollten das genauer wissen. Ihr Abschlussprojekt war der Bau einer eigenen Ladesäule.

Des erste Team kümmerte sich um die Hardware, was bei einer Ladesäule größtenteils Elektrotechnik ist. Auf der Suche nach Inspiration haben sich die Studierenden zunächst einmal bestehende Ladesäulen angeschaut – und mit Erschrecken festgestellt, dass viele Ladesäulen aus Kostengründen den Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) weglassen. Dieser ist bei den hohen Ladeströmen recht teuer, so dass bei vielen Säulen auf den Sicherheitsgewinn verzichtet wird.

Ein Blick auf die elektrotechnischen Komponenten. Bild © Ernesto Ruge, ruhrmobil-E e.V.

Ein Blick auf die elektrotechnischen Komponenten. Bild © Ernesto Ruge, ruhrmobil-E e.V.

Für die angehenden Elektrotechniker war das natürlich keine Option. Am Ende sollten zwei voneinander unabhängige Ladepunkte entstehen, an denen entweder mit 22 kW am Typ2-Stecker (verriegelt) oder mit 2,7 kW am SchuKo-Stecker geladen werden kann. Außerdem sollte das System bis auf den Stromanschluss eigenständig sein und somit nicht auf externe Dienstleister angewiesen sein.

Der Eigenbau der Säule selbst war zu aufwändig, so dass man ein leeres Ladesäulen-Messeobjekt von Walther als Gehäuse nahm. Neben den Typ2- und SchuKo Buchsen und dem Fehlerstromschutzschalter war noch ein Ladecontroller, ein Energiezähler, eine Ladeschütze, eine Schnittstellen-Karte mit Anbindung an einen Raspberry Pi von Nöten. Um das System zu testen, wurde dann zusätzlich noch eine 1,2 kW Simulationslast aus Halogenstrahlern gebaut, welche an den Typ2 Stecker angeschlossen werden kann und welche die Typ2-eigene Ladesäule-Auto Kommunikation beherrscht.

Die Hardware wurde mit viel Selbstentwicklunsgarbeit angefertigt – aber was ist mit der Bedienung der Säule? Dies war die Aufgabe der Gruppe Elektronik.

Die beiden verbauten 7 Zoll Displays von hinten. Bild © Ernesto Ruge, ruhrmobil-E e.V.

Die beiden verbauten 7 Zoll Displays von hinten. Bild © Ernesto Ruge, ruhrmobil-E e.V.

Die zentrale Steuerungseinheit war je Ladepunkt ein Raspberry Pi. Eine Port-Erweiterung stellte dringend benötigte zusätzliche Steuerungsein- und ausgänge zur Verfügung. Zudem sorgte ein UMTS-Stick für eine telefonische Erreichbarkeit sowie ein 7 Zoll Display für die Anzeige.

Der Raspberry Pi bekam das Betriebssystem Raspbian, ein auf Debian Linux basierendes System speziell für den Pi. In der Programmiersprache Python wurde anschließend die Benutzeroberfläche und Ladelogik entwickelt.

Die Authentifizierung des Nutzers sollte so erfolgen, dass man das Fahrzeug einsteckt und dann kurz eine auf dem Display angezeigte Nummer anruft. Der UMTS-Stick registriert den Anruf und die Nummer, gleicht sie mit einer internen Tabelle ab und schaltet dann den Ladevorgang frei. Das Beenden des Ladevorgangs geschieht ähnlich, auch hier ist ein kurzer Anruf nötig, um die Verriegelung zu lösen. Am Ende wird dem Nutzer noch die geladene Menge Energie angezeigt.

Dies erwies sich als ein recht komplexes Vorhaben, da vor allem die direkte Ansteuerung des UMTS-Sticks alles andere als einfach war. Eine Internetverbindung herzustellen ist eine Sache, die direkten Modembefehle bei einem Anruf auszuwerten eine ganz andere.

Doch schlußendlich hat alles geklappt – sowohl Elektrotechnik- als auch Elektronikgruppe wurden rechtzeitig fertig und präsentierten die Ladesäule am 25. Juni den prüfenden Lehrern, zahlreichen Schülern und weiteren Gästen.

Das Entwicklerteam der TBS1. Bild © Ernesto Ruge, ruhrmobil-E e.V.

Das Entwicklerteam der TBS1. Bild © Ernesto Ruge, ruhrmobil-E e.V.

In näherer Zukunft wird Bochum also zwei weitere 22 kW Typ2 Ladeanschlüsse bekommen. Der Standort wird die TBS1 sein, durch den dort stattfindenden Umbau kann die Säule aber nicht sofort aufgestellt werden. Durch die elektronische / informationelle Autonomie und die stabile Bauweise dürfte die Säule in Sachen Zuverlässigkeit mit den kommerziellen Säulen mithalten können – wenn nicht gar zuverlässiger sein.

Die interne Tabelle welche alle Telefonnummern mit Zugangsberechtigung enthjält wird von einem Ansprechpartner aus der Schule gefüllt. Spontane Lader werden wahrscheinlich kostenlos laden können, regelmäßige Lader werden um eine Spende an den Förderverein gebeten, welcher die Säule auch rechtlich betreuen wird. Gespeist wird die Säule v.a. aus der großen Photovoltaikanlage der TBS1.

Wir haben den Bau mit begleitet und waren bei der Präsentation dabei:

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Fahrradumbau: ein Prüfstand für Pedelecs und eBikes

Elektrische Prüfstände sind wichtig, wenn man ein Elektrofahrzeug testen und optimieren will. Bei Elektroautos sind sie bereits üblich, so produziert das Bochumer Unternehmen Scienlab  sehr erfolgreich Batterieprüfstände, das Unternehmen VoltaVision bietet dazu umfangreiche Dienstleistungen an. Doch das Ziel sind immer Elektroautos, bislang viel erfolgreicher sind jedoch Elektromobile auf zwei oder drei Rädern: Pedelecs, eBikes und eTrikes.

Vier Studierende des Weiterbildungsgangs „Staatliche geprüfter Techniker-Elektrotechnik“ des ruhrmobil-E Mitgliedes TBS1 haben diese Lücke nun geschlossen, im Rahmen einer Projektarbeit bauten sie in den vergangenen Monaten einen transportablen Prüfstand für Pedelecs und eBikes. Das Prüfsystem kann die Leistung des Motors und die Geschwindigkeit des Rads messen und auswerten. Diese beiden Parameter sind wichtig, da ein Pedelec maximal 25 km/h fahren darf und eine Motorleistung von maximal 250 W haben darf, darüber hinaus muss es abgeriegelt werden.

Am morgigen Samstag bei der Fahrrad-Umbauaktion der Matthias-Claudius-Schule und ruhrmobil-E Mitglied Jewo Batterietechnik wird das System gleich in der Praxis eingesetzt. Die dort umgebauten Fahrräder werden mit Hilfe des Prüfsystems getestet und so abgenommen. Wer mit dabei sein möchte und Fahrrad-Umbau plus Prüfsystem live erleben möchte ist herzlich eingeladen, am 30.11. ab 9:30 in den Technikraum U58 der MCS Gesamtschule (Weitmarer Str. 115a, 44795 Bochum) vorbeizuschauen.

Der Pedelec-Prüfstand und seine Konstrukteure (von links: Andreas Braselmann (25J),Thomas Morek (23J),Till Flores (33J) und Stefan Süfke (22J)) warten auf den Einsatz am Samstag. Bild © Wolfgang Rode.

Der Pedelec-Prüfstand und seine Konstrukteure (von links: Andreas Braselmann, Thomas Morek, Till Flores und Stefan Süfke) warten auf den Einsatz am Samstag. Bild © Wolfgang Rode.

Von der Idee über die Garage zum fertigen Produkt: eNeigeRad Entwicklung in Bochum

Es gibt sie noch, die Garagenentwickler: in Bochum baut der Entwickler Stefan Mundig seit ca. drei Jahren an einem Elektro-Neige-Dreirad. Normale Dreiräder mit starrem Rahmen sind im Alltag auf unebenen oder kurvigen Strecken schwer zu fahren. Mundings These war nun, dass ein Dreirad erst als Neigerad wirklich nutzbar wird – und das wollte er beweisen.

Der erste Prototyp seiner Ideen war das Neigerad Mustang, das seinen Namen nicht umsonst trug: ein 500 W Mittelmotor trieb das Gefährt an. Dieses Gefährt schaffte es annähernd, in Kurven mit einem der schnellsten Velomobile mitzuhalten. Auf unseren Netzwerksitzungen stand das Gefährt ebenfalls für Probefahrten zur Verfügung. Leider war die Beschleunigung so groß, dass man das Rad nur mit vorheriger Einweisung fahren konnte.

Also wurde die Technik noch einmal modifiziert, um den Bedürfnissen aller Nutzer gerecht zu werden. Außerdem reicht die Garage nicht mehr aus, und so entwickelte sich schnell eine Kooperation mit den Werkstätten Diakonie Ruhr an der Rombacher Hütte. Das Team der dortigen Fahrrad-Werkstatt half tatkräftig bei der Entwicklung eines Pedelecs mit 250W Nabenmotor mit. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: das Dreirad ist voll alltagstauglich, hat genug Kraft, um sich schnell fortbewegen zu können, ist aber mit Leichtigkeit zu kontrollieren.

Aus der Idee in der Garage wurde ein fertiges, verkaufsfähiges Produkt mit hohem Nutzwert im Alltag. Denn einerseits ist das Fahrzeug ideal für Senioren, welche die Vorteile eines Dreirades mit seiner Nutzfläche zwischen den Hinterrädern für einen Einkauf bis hin zum Transport einer Getränkekiste schätzen. Auf der anderen Seite bietet sich das Dreirad mit seiner doppelten Akkubestückung auch für ausgedehnte Touren an, bei denen man sich keine Gedanken um Nachlademöglichkeiten machen muss.

Das fertige Produkt: das eNeigeRad vom Entwickler Stefan Mundig.

Das fertige Produkt: das eNeigeRad vom Entwickler Stefan Mundig.

Schülerwettbewerb: Micro-Elektromobilität in Bochum

Die MCS Juniorakademie hat ein neues spannendes Projekt ins Leben gerufen, bei dem Schüler dazu aufgerufen sind, Elektromobilität selbst zu bauen. Schon vor einiger Weile wurde die Idee aufgenommen und Kooperationspartner gesucht, nun wurde der Wettbewerb gestartet: bis zum 10.04.13 können sich Bochumer Schüler-Teams aus Schülern der 8. – 13, Klasse zum Akku-Schrauber-Cup (Facebook-Link) anmelden.

Das Bobby-Car muss man dabei selbst mitbringen, der Akku-Schrauber wird von der MCS gestellt. Am Ende des Projektes gibt es eine Rally, bei dem Teams auf ihren Mini-Elektroautos gegeneinander antreten.

Neben technischen Kenntnissen lernen die teilnehmenden Schüler auch Teamwork und problemorientiertes Arbeiten. Und viel Spaß bringen Bau und Rally auch, wenn man sich die Bilder aus Bielefeld einmal anschaut. Außerdem erhalten Teilnehmer einen ersten Blick auf das Thema Elektromobilität, in welchem MCS und TBS1 in ihrer gesamten schulischen Arbeit viele Grundlagen für die weitere Ausbildung z.B. in der Hochschule schaffen.

Eine Anmeldung erfolgt unter der Mailadresse info@mcs-juniorakademie.de. Alle weiteren Informationen werden nach der Anmeldung zugesendet.

So könnte ein fertiges eBobbyCar aussehen. Bild © MCS.

So könnte ein fertiges eBobbyCar aussehen. Bild © MCS.