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Aktorik

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Aktorik
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2020
Code: MST2.AKT
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P231-0017
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
2V+1U+1P (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 6
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur 120 min.

[letzte Änderung 21.01.2020]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MST2.AKT (P231-0017) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2019 , 6. Semester, Pflichtfach
MST2.AKT (P231-0017) Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2020 , 6. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
MST2.ELT Elektrotechnik
MST2.TMM Technische Mechanik und Maschinendynamik


[letzte Änderung 12.04.2021]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jochen Gessat
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jochen Gessat

[letzte Änderung 01.10.2020]
Lernziele:
Fachbezogen:
Die Studierenden sind in der Lage, den prinzipiellen Aufbau von Antriebssystemen bestehend aus Stellgliedern, Aktoren, Sensoren und Regeleinrichtungen zu erklären.
Die Studierenden können aus Bewegungsprofilen Systemanforderungen an der mechanischen Schnittstelle von Aktoren ermitteln (Drehmoment, Drehzahl, Kraft, Geschwindigkeit).
Die Studierenden können die grundlegende physikalischen Prinzipien für Gleichstrommaschinen erklären und darauf basierend die Kennfeldgleichungen herleiten.
Die Studierenden verstehen Datenblattangaben und Kennlinien von Aktoren und können Auslegungsfragestellungen durchführen.
Basierend auf den erworbenen Kenntnissen können die Studierenden das statische Verhalten von Aktoren mathematisch beschreiben. Sie sind fähig, die Grenzen eines mathematischen Antriebsmodells aufzuzeigen.
 
Während der Bedienung eines Motorprüfstandes im Versuchsfeld
sind die Studierenden in der Lage, Kennlinien eins Asynchronmotors aufzunehmen und zu bewerten.
 
Die Studierenden können logische Steuerungen insbesondere mit pneumatischen Aktoren entwerfen und praktisch in Betrieb nehmen.
 
Die Studierenden sind in der Lage, ein thermisches Ersatzschaltbild eines Motors zur Abschätzung von Belastungsgrenzen im Dauer-, Zyklus- und Kurzzeitbetrieb aufzubauen.
 
 
Nicht fachbezogen (z.B. Teamarbeit, Präsentation, Projektmanagement, etc.):
In Vorlesungen und Übungen werden die Studierenden zu einer aktiven Beteiligung am Unterricht angeregt, indem ihnen Fragen gestellt werden.
Im Rahmen von Demonstrationsübungen (Asynchronmotor, pneumatische Schaltungen) wird kleineren Gruppen von Studierenden ein Problem dargestellt, das gemeinsam mit einem Betreuer gelöst wird (Teamarbeit, Präsentation)


[letzte Änderung 13.03.2019]
Inhalt:
- Aktoren als Komponenten mechatronischer Systeme.
- Vermittlung der Kenntnisse zur Bewegungserzeugung aufgrund verschiedenster physikalischer Effekte sowie deren     phänomenologische Beschreibung und mathematische Analyse.
- Bauteile und Bauformen der verschiedenen Aktoren.
- Charakterisierung der verschiedenen Aktoren mittels Kennlinien.
- Anwendungen, Auswahl und Dimensionierung.
 
 
Woche 1:Einführung in das Themengebiet:
Definitionen, Übersicht Aktoren, Betriebszustände, Energiespeicher
 
Woche 2: Allg. mechanische Systemanforderungen:
Übertragungselemente: Leistungsbilanz, Drehzahlanpassung
 
Woche 3: Mechanische Systemanforderungen an der Aktorwelle:
Umrechnung auf einen Bezugspunkt
 
Woche 4: Einführung elektro-mechanische. Aktoren:
Historie, Betriebsarten, Normung und Angaben, physikalische Prinzipien, Magnete, Einordungsmöglichkeiten und Beispiele
 
Woche 5:Modell eines idealisierten Linearmotors
Physikalisches Prinzip und Ableitung der Kennfeldgleichung
 
Woche 6: DC Motoren 1
Motordaten, Betriebsbereiche und Kennlinien; Auswahlverfahren
 
Woche 7/8: DC Motoren 2
Motormodell / Thermisches Verhalten
 
Woche 9/10: Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC), elektr. Kommutierung, Schrittmotoren:
Motordaten, Betriebsbereiche und Kennlinien; Auswahlverfahren
 
Woche 11/12: AC Motoren: Einphasen AC-Motoren (Universalmotor, Kondensatormotor), Dreiphasen AC Motoren (PMSM, ASM)
Motordaten, Betriebsbereiche und Kennlinien; Auswahlverfahren
 
Woche 13: Praktischer Versuch ASM Kennlinienmessung
elektrohydraulische Antriebseinheit zur Messung der Drehzahl/Drehmoment-Kennlinie eines ASM
 
Woche 14: Fluidische Aktoren – Pneumatik (im praktischen Versuch):
UND/ODER Verknüpfung, Endlagenabfrage von Zylindern und Selbsthalteschaltung, Modellbildung
 
Woche 15: Aktoren mit speziellen Effekten und thermisch initiierte Aktoren
Piezoelektrische Aktoren, Magnetostriktive Aktoren, Elektrochemische Aktoren, Thermisch initiierte Aktorelemente: physikalische Prinzipien, Kennlinien
 
Prüfungskriterien, Klausurvorbereitung, Klausurvorrechnung und Diskussion


[letzte Änderung 13.03.2019]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorleseung mit Powerpoint-Präsentation, praktische Versuche, Vorlesungsfolien und Übungsaufgaben in gedruckter Form,
Herstellerkataloge und Datenblätter


[letzte Änderung 13.03.2019]
Literatur:
Aktoren Allgemein
        W. Roddeck, Einführung in die Mechatronik, Teubner Verlag
        P.A.Tipler, Physik, Spektrum Verlag
        H. Janocha (Hrsg.), Aktoren,        Springer Verlag
        B. Heimann, W. Gerth, K. Popp, Mechatronik, Hanser Lehrbuch
  
  
Pneumatik
        W. Deppert, K. Stoll, Pneumatische Steuerungen, Vogel Fachbuch
        P. Croser, F. Ebel, Pneumatik, (Fa. Festo Didactic), Springer 1997
  
  
Elektromotoren
        H. D. Stölting, E. Kallenbach, Handbuch Elektrische  Kleinantriebe, Hanser Verlag 2001
        E. Hering, R. Marin et al, Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer, VDI Verlag 2011
        G. Fehmel et al, Elektrische Maschinen, Vogel Fachbuch 1996
        R. Hagl, Elektrische Antriebstechnik, Hanser, ISBN 978-3-446-43350-2
 

[letzte Änderung 13.03.2019]
[Fri Feb  3 21:59:16 CET 2023, CKEY=m3MST2.AKT, BKEY=mst4, CID=MST2.AKT, LANGUAGE=de, DATE=03.02.2023]