Modulbeschreibung: Elemente der Mechatronik

Titel des Moduls:

Elemente der Mechatronik

Elements of Mechatronics

Leistungspunkte nach ECTS:

6

Verantwortliche/-r für das Modul:
Prof. Dr. rer. nat. Heinz Lehr

Sekreteriat:
EW 3

E-Mail:
lehr@fmt.tu-berlin.de

Modulbeschreibung

1. Qualifikationsziele

ERWERB VON KENNTNISSEN:
- Mechatronik im Umfeld von Maschinenbau und Elektrotechnik
- Modelle mechanischer und elektrischer Komponenten
- Dynamik mechanischer und elektrischer Systeme
- Übertragungsverhalten von Systemen
- Frequenzverhalten von Systemen
- Einführung in die praktische Regelungstechnik
- elektronische Aufnahme und Verarbeitung von Signalen
- Wirkprinzipien von Linearaktoren
- Aufbau und Auslegung elektromechanischer Linearaktoren
- Funktionsprinzip von Klein- und Kleinstmotoren
- dynamisches Verhalten elektromagnetischer Aktoren
- Regelung eines Kleinmotors

FERTIGKEITEN:
- sicherer Umgang mit Beschleunigungssensoren
- eigenständiger Aufbau von Mess- und Prüfständen, Auswertung der Ergebnisse
- Auswahl problemangepasster Wandlerprinzipien für Linearaktoren
- Beurteilung statischer und dynamischer Motorkennlinien
- Anpassung des Verhaltens von Aktoren an die Regelstrecke
- praxisrelevanter Einsatz von Stellgliedern und Reglern

KOMPETENZEN:
- Modellierung mechanischer, elektrischer und fluidischer Systeme
- Berechnung magnetischer Kreise
- Dimensionierung von elektromechanischen Linearaktoren und Kleinmotoren
- praktische Reglerauslegung
- Entscheidungsfähigkeit zur Wahl prozessangepasster Aktoren

Fachkompetenz: 40% Methodenkompetenz: 30% Systemkompetenz: 20% Sozialkompetenz: 10%

2. Inhalte

VORLESUNGEN:
- Mechatronik als Bindeglied zwischen Mechanik und Elektrotechnik
- mechanische, elektrische, magnetische und fluidische Elemente in der Aktorik
- Dynamik mechanischer und elektrischer Systeme
- Frequenzgang und Ortskurve
- Übertragungsverhalten, Frequenzkennlinien
- Beschreibung von Reglern und Regelstrecken
- Regelungstechnik
- elektromechanische Linearaktoren
- elektrische Kleinmotoren

ÜBUNGEN:
- Beschleunigungssensoren: Funktion, Typen, Auswahlkriterien, Aufnahme der Kennlinie und Bestimmung der Grenzfrequenzen von Sensoren
- Linearaktoren: Aufbau, Funktion, Wirkprinzipien, Aufnahme der statischen und dynamischen Kennlinien, quasistatische Positionsregelung
- Kleinmotoren: Aufnahme der Drehmomentenkennlinie eines Gleichstrommotors, Drehmomentmessung bei verschiedenen Lastfällen, Aufbau der Regelstrecke, Einfluss der Regelparameter

3. Modulbestandteile

Lehrveranstaltung	Art	SWS	LP (ECTS)	P/W/WP	Semester
Elemente der Mechatronik	VL	2	3	Pflicht	Sommersemester
Elemente der Mechatronik	UE	2	3	Pflicht	Sommersemester

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen

VORLESUNGEN:
- Vermittlung der Lehrinhalte (siehe Punkt 2), illustriert anhand vieler aktueller Beispiele aus der Praxis

ÜBUNGEN:
- Einführung in die Theorie
- experimentelle Übungen zur Vertiefung des Lehrstoffs und zum Erwerb praktischer Fähigkeiten
- Aufbau regelungstechnischer Prüfstände
- Aufnahme eigener Messdaten, Auswertung der Messungen

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

erforderlich:
- Messtechnik und Sensorik
- BSc Maschinenbau oder
- BSc Physikalische Ingenieurwissenschaften oder
- BSc Medizintechnik oder
- BSc Verkehrswesen oder
- BSc Informationstechnik im Maschinenwesen

wünschenswert:
- Feinwerktechnik und elektromechanische Systeme
- Geräteelektronik
- Engineering Tools / Bachelor

6. Verwendbarkeit

Geeignet für Master-Studiengänge mit folgenden Schwerpunkten:
- Maschinenbau
- Physikalische Ingenierswissenschaften
- Biomedizinische Technik
- Verkehrswesen
- Informationstechnik im Maschinenwesen

Das erworbene Know-how ist in allen ingenieurtechnischen Disziplinen einsetzbar, insbesondere in der
Feinwerktechnik, Mechatronik, Medizintechnik ,Mess- und Automatisierungstechnik, Automobiltechnik.

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Aufteilung der Arbeitszeit:
2 SWS Anwesenheit Vorlesung Mechatronik: 15 x 2 h = 30 h
2 SWS Nachbearbeitung der Vorlesung (Selbststudium): 15 x 2 h = 30 h
2 SWS Anwesenheit Übung Mechatronik: 15 x 2 h = 30 h
2 SWS Vor- und Nachbereitung der Übungen (Selbststudium): 15 x 2 h = 30 h
Vorbereitung auf die drei Kurztests: 3 x 10 h = 30 h
Vorbereitung auf den Schlusstest: 30 h
Summe: 180 h

Gesamtaufwand über ein Semester: 180 h. Dies entspricht 6 Leistungspunkten.

8. Prüfung und Benotung des Moduls

Prüfungsäquivalente Studienleistungen:
Im Verlauf der Übungen weisen die Studierenden Kenntnisse anhand von drei Kurztests und einem frei zu formulierenden Schlusstest nach. Aus den Kurztests und dem Schlusstest ergibt sich die Abschlussnote.

9. Dauer des Moduls

Das Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl

Für den experimentellen Teil der Übung ist eine Aufteilung in mehrere Gruppen erforderlich.

11. Anmeldeformalitäten

Verbindliche Anmeldung für die Übungen und Einteilung der Gruppen nach der ersten Vorlesung.
Prüfungsmeldung: in den ersten vier Semesterwochen über das zentrale elektronische Anmeldesystem.

12. Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform vorhanden?	Nein
Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden?
Skript in elektronischer Form vorhanden?	Ja
Wenn ja, Internetseite angeben:	Vorlesungs- und Übungsskript, passwortgeschützt: www.fmt.tu-berlin.de/Aktuelles/downloads
Literatur:	Roddeck, W., Einführung in die Mechatronik, Vieweg+Teubner Verlag, 2006, ISBN 3-8351-0071-8 Isermann, R., Mechatronische Systeme, Grundlagen, Springer Verlag, 1999, ISBN 3-540-64725-2 Bolton, W., Mechatronics, electronic control systems in mechanical and electrical engineering, Pearson, 2008, ISBN 978-0-13-240763-2

13. Sonstiges

Aktualisiert am: 12.11.2010 12:30:39