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Aktorik

Modulbezeichnung: Aktorik
Studiengang: Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012
Code: MST.AKT
SWS/Lehrform: 3V+1P (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 5
Studiensemester: 6
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur
Zuordnung zum Curriculum:
MST.AKT Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2012, 6. Semester, Pflichtfach
MST.AKT Mechatronik/Sensortechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2011, 6. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
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):
MST.MSG Mechatronische Systeme, Grundlagen
MST.TMM Technische Mechanik und Maschinendynamik


[letzte Änderung 12.04.2018]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Jochen Gessat
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Jochen Gessat

[letzte Änderung 01.10.2012]
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 03.03.2015]
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: DC Motoren 2
Thermisches Verhalten
 
Woche 8: Bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC), Schrittmotoren:
Motordaten, Betriebsbereiche und Kennlinien; Auswahlverfahren
 
Woche 9: AC Motoren: Einphasen AC-Motoren (Universalmotor, Kondensatormotor), Dreiphasen AC Motoren (PMSM, ASM)
Motordaten, Betriebsbereiche und Kennlinien; Auswahlverfahren
 
Woche 10: Praktischer Versuch ASM Kennlinienmessung
elektrohydraulische Antriebseinheit zur Messung der Drehzahl/Drehmoment-Kennlinie eines ASM
 
Woche 11: Fluidische Aktoren – Pneumatik (im praktischen Versuch):
UND/ODER Verknüpfung, Endlagenabfrage von Zylindern und Selbsthalteschaltung, Modellbildung
 
Woche 12,13: Fluidische Aktoren – Hydraulik:
Geregelter hydraulischer Linearantrieb, Auslegungsbeispiel mit Modellbildung
 
Woche 14: Aktoren mit speziellen Effekten und thermisch initiierte Aktoren
Piezoelektrische Aktoren, Magnetostriktive Aktoren, Elektrochemische Aktoren, Thermisch initiierte Aktorelemente: physikalische Prinzipien, Kennlinien
 
Woche 15: Prüfungskriterien, Klausurvorbereitung, Klausurvorrechnung und Diskussion


[letzte Änderung 03.03.2015]
Lehrmethoden/Medien:
Vorleseung mit Powerpoint-Präsentation, praktische Versuche, Vorlesungsfolien und Übungsaufgaben in gedruckter Form,
Herstellerkataloge und Datenblätter

[letzte Änderung 30.08.2013]
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
 
Hydraulik
        Einführung in die Ölhydraulik (HTW-Online-Ressource)
        Hans Jürgen Matthies ¦ Karl Theodor Renius
   
        Hydraulik: Grundlagen, Komponenten, Schaltungen (HTW-Online-Ressource)
           Dieter Will und Norbert Gebhardt von Springer, Berlin
 
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 03.03.2015]
[Fri Nov 15 19:22:23 CET 2019, CKEY=yakto, BKEY=mst2, CID=MST.AKT, LANGUAGE=de, DATE=15.11.2019]