Kurset introducerer den studerende til konstruktion og programmering af mikrocontrollerbaserede DC-sensorsystemer gennem en gennemgående teknologiudviklingsproces om termisk beskyttelse af for tidligt fødte børn. Med udgangspunkt i WHO’s beskrivelser af forskellige strategier for neonatal termisk beskyttelse arbejder de studerende med analyse, udvikling, implementering og evaluering af sensorsystemer til monitorering af fysiologiske og fysiske forhold.
Kurset er struktureret omkring en tilpasset hybrid V-model for Responsible and Accountable Engineering, hvor tekniske løsninger udvikles i samspil med samfundsmæssige behov, kulturelle normer, ressourcer, ansvar og anvendelseskontekst. De studerende introduceres til, hvordan forskellige samfundsmæssige forhold fører til forskellige teknologiske løsninger – fra kangaroo-care til kuvøser med avanceret kontrol af barnets mikroklima. Gennem en sammenhængende ingeniørfaglig narrativ introduceres de studerende til centrale principper for teknologiudvikling samt til ansvar og arbejdsopgaver knyttet til forskellige ingeniørroller i professionel ingeniørpraksis.
I kursets første halvdel introduceres den studerende til programmeringssproget C og til Arduino Mega 2560 mikrocontrolleren med fokus på konstruktion af digitale målesystemer. De studerende arbejder med programmerbare indlejrede systemer og sensornetværk, datalogning, tidsstempling, alarmer og visualisering af måledata på OLED-displays.
I kursets anden halvdel introduceres den studerende til analoge elektriske DC-kredsløb med fokus på modellering, dimensionering og implementering af sensorsystemer baseret på spændingsdelere og operationsforstærkere.
Kurset afsluttes med evaluering af hybride sensorsystemer bestående af analoge og digitale delsystemer til monitorering af temperatur, fugtighed og lysforhold i forskellige løsninger til neonatal termisk beskyttelse. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• anvende en tilpasset hybrid V-model for Responsible and Accountable Engineering til at strukturere og gennemføre simple teknologiudviklingsforløb.
• analysere samspillet mellem samfundsmæssige behov og normer, ressourcer, tekniske muligheder og ansvarlig anvendelse samt udvikle og strukturere koncepter for sensorsystemer til termisk beskyttelse af nyfødte.
• oversætte fysiologiske problemstillinger relateret til termisk beskyttelse af nyfødte til matematisk-fysiske modeller for varmeoverførsel samt analysere hvilke fysiske faktorer der bestemmer graden af varmetab hos nyfødte.
• forklare og klassificere arkitekturen af ATmega2560 mikrocontrolleren samt forklare og anvende centrale on-chip delsystemer såsom registre, IO-porte, timere, ADC-system og serielle kommunikationssystemer i Arduino Mega 2560.
• skrive programmer i standard C og Arduino C med anvendelse af variable, datatyper, talsystemer, funktioner, betingelsesstrukturer, loop-strukturer, pointers, structures, unions og bitoperationer på registre og IO-porte.
• programmere Arduino Mega 2560 til at kommunikere med digitale sensorer via I2C samt implementere et sensornetværk til måling af temperatur, fugtighed og lysintensitet.
• konstruere programmer til dataopsamling, tidsstempling ved hjælp af Real Time Clock (RTC), datalogning til SD-kort via SPI-protokollen, alarmfunktioner samt numerisk og grafisk visualisering af måledata på et OLED-display.
• opstille matematiske modeller for analoge resistive sensorer såsom termistorer og lysafhængige modstande samt anvende disse modeller til beregning og rekonstruktion af fysiske variable, modstande, spændinger og ADC-områder.
• redegøre for og anvende Ohms og Kirchhoffs love, spændingsdelere, strømdelere, Thevenin- og Nortonmodeller samt knude- og maskeligninger til analyse og dimensionering af passive og aktive DC-kredsløb indeholdende modstande, kondensatorer og spoler.
• designe, dimensionere og verificere analoge sensorsystemer baseret på spændingsdelere og operationsforstærkere med argumenteret valg af inverterende, ikke-inverterende og summerende forstærkerkredsløb samt kredsløb med offsetjustering.
• anvende lineær afbildning mellem sensorsignal og ADC-område til dimensionering af forstærkning og offset i analoge front-end kredsløb samt simulere og analysere analoge kredsløb i KiCad.
• konstruere, lodde, integrere, fejlfinde og kritisk evaluere mikrocontrollerbaserede sensorsystemer ved hjælp af breadboards, printkort, multimeter, oscilloskop, funktionsgenerator og digitale værktøjer, herunder generativ kunstig intelligens.

Conceive
Neonatal termisk beskyttelse som samfundsmæssigt og teknologisk problemområde. Need finding, problemforståelse og konceptudvikling med udgangspunkt i WHO’s beskrivelser af forskellige strategier for neonatal termisk beskyttelse i forskellige samfundsmæssige og ressourcemæssige kontekster. Analyse af fysiologiske behov, interessenter, ansvar og anvendelseskontekster. Introduktion til den hybride V-model for Responsible and Accountable Engineering.

Design
Oversættelse af fysiologiske problemstillinger til matematisk-fysiske modeller for varmeoverførsel og varmetab hos nyfødte. Modellering af sensorsystemer til måling af temperatur, fugtighed og lysintensitet samt analyse af hvordan luftstrømme, vægtemperatur og luftfugtighed påvirker varmetab. Resistive sensorer, spændingsdelere, ADC-områder og lineær afbildning mellem fysisk variabel og elektrisk signal. Passive DC-kredsløb: Ohms og Kirchhoffs love, spændingsdelere, strømdelere, knude- og maskeligninger samt Thevenin- og Nortonmodeller. Operationsforstærkere, offsetjustering, simulering og digitale prototyper i KiCad. Systemarkitektur og ansvarsopsplitning mellem sensorer, analog front-end, embedded firmware, datalogning og brugerdisplay.

Implement
Programmering i standard C og Arduino C: datatyper, talsystemer, funktioner, betingelses- og loop-strukturer, pointers, structures, unions og bitmanipulation. Registerprogrammering af ATmega2560. I2C-baserede sensornetværk til temperatur-, fugtigheds- og lysmåling. Kommunikation med RTC-moduler og OLED-displays via I2C samt datalogning til SD-kort via SPI. Konstruktion af analoge sensorsystemer med termistorer og lysafhængige modstande. Lodning og implementering af kredsløb på printkort.

Integrate
Gradvis integration af sensorsystemer til monitorering i forskellige løsninger for neonatal termisk beskyttelse – fra wearable temperaturmonitorering i kangaroo-care til kuvøselignende monitorering af temperatur, fugtighed og lys. Integration af analoge og digitale delsystemer, I2C- og SPI-baserede komponenter, OLED-display, alarmer og datalogning. Analyse af subsystemansvar og interfaces mellem hardware, firmware og brugerinteraktion.

Verify
Eksperimentel verifikation og evaluering af sensorsystemer i forhold til opstillede krav og ansvarskriterier. Kalibrering, måleusikkerhed, fejlfinding og sammenligning mellem matematiske modeller og eksperimentelle målinger. Evaluering af sensorsystemers anvendelighed i lav- og højteknologiske løsninger til neonatal termisk beskyttelse. J.D. Irwin, R.M. Nelms, Engineering Circuit Analysis. International Adaptation, 12. udgave. Kapitel 1 - 5. Kursus 22462 bruger samme bog, kapitlerne 6, 7, 11.
S. Dmitrovic, Modern C for Absolute Beginners. E-book-DTU library
P. Dey, M. Ghosh, Programming in C, 2. udgave. E-bog, DTU Bibliotek.
J. Purdum, Beginning C for Arduino, 2. udg. E-bog, DTU Bibliotek.
S.F. Barrett, Arduino Microcontroller Processing for Everyone, M&C. E-bog, DTU-biblioteket.
B. Evans, Beginning Arduino Programming. E-bog, DTU Bibliotek.
J.A. Langbridge, Arduino sketches. Wiley. E-bog, DTU Bibliotek.
MicroChip, megaAVR datablad. Dette kursus efterfølges af 22462 Konstruktion og programmering af AC sensorsystemer.
Deltagerne skal købe og medbringe deres eget Arduino starter kit. Det anbefales at købe "Elegoo - Det mest komplette startkit til Mega 2560 R3" eller tilsvarende kit flere måneder før semesterstart. Kurset benytter en Arduino Mega 2560 R3, da dennes mikrocontroller giver ubesværet adgang til registerprogrammering. 29. maj, 2026