22400 Design-build 4: Autonome komponenter til styring af og studier i levende systemer

2022/2023

Kun tilgængelig for General Engineering studerende
Kursusinformation
Design-build 4: Autonomous devices for controlling and studying living systems
Engelsk
5
Bachelor
Juni
Campus Lyngby
Kurset er et laboratoriekursus, der hovedsageligt kræver, at studerende designer og bygger et autonomt system til at kontrollere og studere et givet levende system. Det forventes, at studerende arbejder 8 timer i døgnet i laboratoriet.
3-uger
Sidste dag(e) i 3-ugersperioden, Sidste dag(e) i 3-ugersperioden
Skriftlig eksamen og bedømmelse af øvelse(r)
Skriftlig eksamen (50%): Multiple choice spørgsmål der dækker alle dele af projektet Bedømmelse af øvelser (50%): Det byggede system evalueres på kompleksitet i forhold til antal funktioner og funktioners niveau samt validering af disse funktioner, m.m. Den endelige karakter er baseret på en samlet vurdering af begge delprøver. Begge delprøver skal bestås for at få en karakter.
Skriftlig eksamen: 2 timer
Alle hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , intern bedømmelse
33270
Design-build courses 1-3 på General engineering BSc uddannelsen.
Minimum 30 Maksimum: 150
En-Te Hwu , Lyngby Campus, Bygning 344 , etehw@dtu.dk
Jan Madsen , Lyngby Campus, Bygning 322, Tlf. (+45) 4525 3751 , jama@dtu.dk
Torkel Gissel Nielsen , Lyngby Campus, Bygning 201, Tlf. (+45) 3588 3494 , tgin@aqua.dtu.dk
Luca Pezzarossa , Lyngby Campus, Bygning 322 , lpez@dtu.dk
Charalampos Orfanidis , Lyngby Campus, Bygning 322 , chaorf@dtu.dk
22 Institut for Sundhedsteknologi
01 Institut for Matematik og Computer Science
25 Institut for Akvatiske Ressourcer
I studieplanlæggeren
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
En bioreaktor bruges typisk til produktion og rensning af vand, men også til små økosystemer i modelstørrelsen. Bioreaktorer er derfor vigtige både for forskningen og industrien. Det er målet at lave en prototype dvs. bygge og designe en enhed, der kan (1) undersøge flere parametre i en bioreaktor (f.eks. pH-værdien, ilt, turbiditet, saltindhold, cellevækst mm.), (2) benytte disse parametre til at regulere tilførslen af [medium]/​vand/​næringsstoffer til bioreaktoren, og (3) forme den endelige dyrkning. Målet er også at få erfaring med brugen af forskellige eukaryoter så som alger, vandlopper og rejer. Projekterne vil være tværfaglige and kræve tæt samarbejde i gruppen for at lykkes. Derfor er det vigtigt at benytte projektplanlægning og en strategisk arbejdsfordeling.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Beskrive og benytte designværktøjer som CAD, en proportional-integral-differential kontol (PID), en programmerbar indlejret styreenhed, et levende system, et fluidisk system og sensor-systemer.
  • Beskrive bæredygtige krav til et givent levende system f.eks. iltning, næringsstoffer, niveauet af giftige forbindelser, lys mm.
  • Overføre kravene til et bæredygtigt og kontrollerende levende system, så det bliver til en præcist specificeret anordning.
  • Designe og bygge et fysisk system (en prototype), der kan benyttes til at vedligeholde og analysere på et komplekst levende system uden bruger-indgriben.
  • Analysere data og bygge en matematisk model af bioreaktorens ydeevne
  • Lave en projektplan for et mangetrådet projekt udført af et tværfagligt team
  • Evaluere prototypens ydeevne
  • Evaluere projektplanens virkeevne
  • Evaluere sit teams præstation i forhold til projektets mål
Kursusindhold
Et levende system og formålet med dets anvendelse definerer, hvordan bioreaktorer bygges. Derfor skal der være en klar beskrivelse af bioreaktorerne, det levende system samt hensigten med disses anvendelse, før man påbegynder konstruktionen af prototypen. I konstruktionen af prototypen skal man designe og bygge undersystemer, som måler f.eks. ilt, turbiditet, antallet af vandlopper, algernes densitet mm. Disse oplysninger udgør grundlaget for, hvordan bioreaktoren kontrolleres som f.eks. ved tilførsel af næringsstoffer og temperatur i overensstemmelse med det levende system i bioreaktorens behov.
Det respektive undersystem vil herefter blive integreret i anordningen. Det er et stort ønske at integrere et multi-parameter sensor-system, da væksten af levende organismer afhænger af mange faktorer (pH-værdi, temperatur and antallet af predatorer mm). Der er dog stor frihed til at vælge mellem antallet af sensorer, og hvordan data skal benyttes til at kontrollere systemet. De studerende skal beslutte hvilke parametre, de vil bruge for at vedligeholde det levende system og for at opnå formålet med bioreaktoren på den mest effektivt. De studerende skal udforske mulighederne for at fjernkontrollere og fjernmåle via webservere.

De studerende kommer til at arbejde i større grupper (op til 8 personer). Hver gruppe sammensættes ud fra de studerendes respektive faglige profiler. Et kompetent hold har så bred en viden som muligt for at kunne imødegå de tværfaglige udfordringer i projektet. De studerende leder selv projektet, således at de lærer, hvordan man arbejder i større teams, hvor hvert team består af personer med forskellige ingeniør-mæssige profiler. Hvert team bliver assisteret af en senior underviser, der vil guide dem i forhold til management-delen af projektet.
Litteraturhenvisninger
Undervisningstimer, vejledninger, og lektionsnoter. Internettet vil blive brugt som informationskilde.
Bemærkninger
De studerende skal medbringe en 64-bit computer til programmeringsindlejrede systemer.
Sidst opdateret
09. maj, 2023