Taschenbuch der Mechatronik

 
 
Hanser (Verlag)
  • erschienen am 8. Juni 2015
  • |
  • 469 Seiten
 
E-Book | PDF mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
978-3-446-43817-0 (ISBN)
 
Das Taschenbuch Mechatronik ist ein kompaktes Nachschlagewerk, das durch Anwendungsbeispiele aus der Praxis ergänzt wird. Es wurde von erfahrenen Hochschullehrern und erfolgreichen Praktikern geschrieben.
Das Buch dient als Wissensspeicher für Studierende, als Nachschlagewerk und Leitfaden zur Lösung anstehender Aufgaben für den Ingenieur im Berufsleben. Es wendet sich an:
- Studierende der Ingenieurwissenschaften mit den Vertiefungsrichtungen Mechatronik, Regelungstechnik, Automatisierungstechnik, Maschinenbau
- Ingenieure in der Praxis, die interdisziplinär arbeiten
- Wirtschaftsingenieure
Das vorliegende Taschenbuch umfasst die folgenden Gebiete der Elektrotechnik, Informatik und des Maschinenbaus:
- Grundlagen der Mathematik
- Regelungstechnik
- Grundlagen der Analogtechnik
- Grundlagen der Digitaltechnik
- Grundlagen der Modellbildung
- Mechanische Systeme
- Sensoren
- Hydraulische Aktoren
- Pneumatische Aktoren
- Informatik
- Mikrorechnertechnik
- Mechatronische Systeme
Anhand von Anwendungsbeispielen wird aufgezeigt, dass erst durch eine gesamtheitliche Betrachtung der einzelnen Teildisziplinen neue Funktionalitäten realisiert werden können.
1., aktualisierte Auflage
  • Deutsch
  • München
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  • Deutschland
  • 30,94 MB
978-3-446-43817-0 (9783446438170)
http://dx.doi.org/10.3139/9783446438170
weitere Ausgaben werden ermittelt
Prof. Dr. Dr. Ekbert Hering war Rektor der Fachhochschule Aalen. Er ist durch zahlreiche erfolgreiche Veröffentlichungen, an denen er als Herausgeber oder Autor beteiligt war, bekannt geworden.
Prof. Dr. Heinrich Steinhart lehrt im Fachbereich Elektronik und Informatik der Fachhochschule Aalen.
1 - Vorwort [Seite 7]
2 - Vorwort zur 2., verbesserten Auflage [Seite 8]
3 - Inhaltsverzeichnis [Seite 9]
4 - 1 Mathematik [Seite 21]
4.1 - 1.1 Komplexe Zahlen [Seite 21]
4.1.1 - 1.1.1 Definition komplexer Zahlen [Seite 21]
4.1.2 - 1.1.2 Darstellungsformen [Seite 21]
4.1.2.1 - 1.1.2.1 Komplexe Zahlenebene [Seite 21]
4.1.2.2 - 1.1.2.2 Polarformen [Seite 22]
4.1.3 - 1.1.3 Rechenoperation mit komplexen Zahlen [Seite 23]
4.1.3.1 - 1.1.3.1 Addition und Subtraktion [Seite 23]
4.1.3.2 - 1.1.3.2 Multiplikation [Seite 23]
4.1.3.3 - 1.1.3.3 Division [Seite 23]
4.2 - 1.2 Matrizen [Seite 24]
4.2.1 - 1.2.1 Quadratische Matrix [Seite 24]
4.2.2 - 1.2.2 Symmetrische Matrix [Seite 24]
4.2.3 - 1.2.3 Transponierte Matrix [Seite 25]
4.2.4 - 1.2.4 Spaltenvektor [Seite 25]
4.2.5 - 1.2.5 Zeilenvektor [Seite 25]
4.2.6 - 1.2.6 Nullvektor 0 [Seite 25]
4.2.7 - 1.2.7 Einheitsmatrix I [Seite 25]
4.3 - 1.3 Rechenregeln für Matrizen [Seite 26]
4.3.1 - 1.3.1 Addition von Matrizen [Seite 26]
4.3.2 - 1.3.2 Vektorrechnung [Seite 26]
4.3.3 - 1.3.3 Skalares Produkt [Seite 27]
4.3.4 - 1.3.4 Vektorprodukt [Seite 27]
4.3.5 - 1.3.5 Multiplikation einer Matrix mit einem Skalar [Seite 28]
4.3.6 - 1.3.6 Matrizenmultiplikation [Seite 28]
4.3.7 - 1.3.7 Wichtige Gesetze für Matrizen [Seite 28]
4.3.8 - 1.3.8 Determinante [Seite 28]
4.3.9 - 1.3.9 Inverse Matrix [Seite 29]
4.3.10 - 1.3.10 Darstellung von linearen Gleichungssystemen mithilfe von Matrizen [Seite 30]
4.3.11 - 1.3.11 Eigenwerte und Eigenvektoren [Seite 31]
4.4 - 1.4 Numerische Integration [Seite 32]
4.4.1 - 1.4.1 Simpson'sche Formel [Seite 32]
4.4.2 - 1.4.2 Summierende Simpson'sche Formel [Seite 33]
4.5 - 1.5 Laplace-Transformation [Seite 33]
4.5.1 - 1.5.1 Linearitätssatz [Seite 33]
4.5.2 - 1.5.2 Verschiebungssatz [Seite 34]
4.5.3 - 1.5.3 Dämpfungssatz [Seite 34]
4.5.4 - 1.5.4 Integrationssatz [Seite 34]
4.5.5 - 1.5.5 Differenziationssatz [Seite 34]
4.5.6 - 1.5.6 Faltungssatz [Seite 34]
4.5.7 - 1.5.7 Inverse Laplace-Transformation (Rücktransformation in den Zeitbereich) [Seite 35]
4.6 - 1.6 Fourier-Transformation [Seite 39]
4.7 - 1.7 Fourier-Reihen [Seite 40]
5 - 2 Regelungstechnik [Seite 43]
5.1 - 2.1 Regelsysteme [Seite 43]
5.1.1 - 2.1.1 Gegenkopplung, ein universelles Prinzip [Seite 43]
5.1.2 - 2.1.2 Struktur einer Regelung [Seite 45]
5.1.3 - 2.1.3 Anforderungen an eine Regelung [Seite 48]
5.2 - 2.2 Regelstrecke [Seite 51]
5.2.1 - 2.2.1 Modellbildung [Seite 51]
5.2.1.1 - 2.2.1.1 Experimentelle Modellbildung [Seite 51]
5.2.1.2 - 2.2.1.2 Theoretische Modellbildung [Seite 52]
5.2.2 - 2.2.2 Klassifikation des Übertragungsverhaltens [Seite 54]
5.2.3 - 2.2.3 Linearisierung um den Arbeitspunkt [Seite 55]
5.2.4 - 2.2.4 Darstellung von LZI-Systemen [Seite 59]
5.2.4.1 - 2.2.4.1 Differenzialgleichung [Seite 59]
5.2.4.2 - 2.2.4.2 Übertragungsfunktion [Seite 59]
5.2.4.3 - 2.2.4.3 Zustandsraumdarstellung [Seite 61]
5.2.4.4 - 2.2.4.4 Umformung des Wirkungsplans [Seite 64]
5.3 - 2.3 Analyse der Regelstrecke [Seite 70]
5.3.1 - 2.3.1 Dynamisches Grundverhalten [Seite 71]
5.3.1.1 - 2.3.1.1 Beschreibung des Zeitverhaltens [Seite 71]
5.3.1.2 - 2.3.1.2 P-T1-Verhalten [Seite 72]
5.3.1.3 - 2.3.1.3 P-T2-Verhalten [Seite 73]
5.3.1.4 - 2.3.1.4 P-Tn-Verhalten [Seite 75]
5.3.1.5 - 2.3.1.5 Kurzkennzeichnungen [Seite 75]
5.3.2 - 2.3.2 Analyse der Übertragungsfunktion [Seite 76]
5.3.2.1 - 2.3.2.1 Stabilität [Seite 77]
5.3.2.2 - 2.3.2.2 Anfangs- und Endwert [Seite 78]
5.3.2.3 - 2.3.2.3 Übergangsverhalten [Seite 79]
5.3.2.4 - 2.3.2.4 Einfluss der Zählernullstellen [Seite 81]
5.3.2.5 - 2.3.2.5 Abschätzung des Streckenverhaltens [Seite 81]
5.3.3 - 2.3.3 Analyse im Zustandsraum [Seite 83]
5.3.3.1 - 2.3.3.1 Eigenwerte [Seite 83]
5.3.3.2 - 2.3.3.2 Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit [Seite 84]
5.4 - 2.4 Regler [Seite 85]
5.4.1 - 2.4.1 P-Regler [Seite 85]
5.4.2 - 2.4.2 PI-Regler [Seite 87]
5.4.3 - 2.4.3 PID-Regler [Seite 88]
5.4.4 - 2.4.4 Schaltregler [Seite 90]
5.4.4.1 - 2.4.4.1 Zweipunktregler [Seite 90]
5.4.4.2 - 2.4.4.2 Dreipunktregler [Seite 92]
5.5 - 2.5 Entwurf linearer Standardregler [Seite 93]
5.5.1 - 2.5.1 Übertragungsfunktionen des Regelkreises [Seite 93]
5.5.2 - 2.5.2 Wurzelortskurve [Seite 94]
5.5.3 - 2.5.3 Frequenzgangsentwurf [Seite 96]
5.5.4 - 2.5.4 Einstellregeln [Seite 99]
5.5.4.1 - 2.5.4.1 Einstellung nach Ziegler-Nichols [Seite 100]
5.5.4.2 - 2.5.4.2 Einstellung nach der Summenzeitkonstante [Seite 101]
5.5.4.3 - 2.5.4.3 Betragsoptimum und symmetrisches Optimum [Seite 102]
5.5.5 - 2.5.5 Erweiterte Regelkreisstrukturen [Seite 104]
5.5.5.1 - 2.5.5.1 Führungsfilter [Seite 104]
5.5.5.2 - 2.5.5.2 Kaskadenregelung [Seite 105]
5.6 - 2.6 Digitalregler [Seite 106]
5.6.1 - 2.6.1 Struktur und Elemente des Abtastregelkreises [Seite 106]
5.6.2 - 2.6.2 Quasikontinuierlicher Entwurf [Seite 107]
5.7 - 2.7 Entwurf von Zustandsreglern [Seite 108]
5.7.1 - 2.7.1 Struktur und Wirkung eines Zustandsreglers [Seite 109]
5.7.2 - 2.7.2 Entwurf eines allgemeinen Polvorgabereglers [Seite 110]
5.7.3 - 2.7.3 Zustandsbeobachter [Seite 112]
5.8 - Literatur [Seite 113]
6 - 3 Analogtechnik [Seite 114]
6.1 - 3.1 Analoge Schaltungen in der Mechatronik [Seite 114]
6.2 - 3.2 Verstärkergrundschaltungen [Seite 115]
6.2.1 - 3.2.1 Prinzip der Verstärkung mit Transistoren [Seite 115]
6.2.2 - 3.2.2 Differenzverstärker [Seite 117]
6.3 - 3.3 Operationsverstärker (OPV) [Seite 119]
6.3.1 - 3.3.1 Reale OPV und nichtideale Eigenschaften [Seite 120]
6.3.1.1 - 3.3.1.1 Frequenzgang [Seite 121]
6.3.1.2 - 3.3.1.2 Offsetspannung [Seite 122]
6.3.1.3 - 3.3.1.3 Gleichtaktverstärkung [Seite 122]
6.3.1.4 - 3.3.1.4 Eingangs- und Ausgangswiderstände [Seite 123]
6.3.2 - 3.3.2 Typische Kennwerte realer OPV [Seite 123]
6.4 - 3.4 Grundschaltungen des OPV [Seite 124]
6.4.1 - 3.4.1 Invertierender Verstärker [Seite 124]
6.4.2 - 3.4.2 Nichtinvertierender Verstärker [Seite 126]
6.5 - 3.5 Analogrechenschaltungen [Seite 127]
6.5.1 - 3.5.1 Subtrahier- und Summationsverstärker [Seite 127]
6.5.2 - 3.5.2 Instrumentenverstärker [Seite 129]
6.5.3 - 3.5.3 Analoge Multiplizierer und Dividierer [Seite 131]
6.5.4 - 3.5.4 Differenzier- und Integrierglieder [Seite 131]
6.5.5 - 3.5.5 Exponential- und Logarithmierglieder [Seite 132]
6.6 - Literatur [Seite 133]
7 - 4 Digitaltechnik [Seite 134]
7.1 - 4.1 Schalterlogik und binäre Signale [Seite 134]
7.1.1 - 4.1.1 Gesteuerte Schalter und Logikpegel [Seite 134]
7.1.2 - 4.1.2 Logikdefinitionen und -funktionen [Seite 135]
7.2 - 4.2 Boole'sche Algebra [Seite 137]
7.2.1 - 4.2.1 Variablendefinition und Verknüpfungen [Seite 137]
7.2.2 - 4.2.2 Postulate der Boole'schen Algebra [Seite 138]
7.2.3 - 4.2.3 Rechenregeln der Boole'schen Algebra [Seite 139]
7.2.4 - 4.2.4 Boole'sche Gleichungen und Logikgatter [Seite 139]
7.3 - 4.3 Das Transmissionsgatter [Seite 141]
7.4 - 4.4 Kombinatorische Schaltungen [Seite 142]
7.4.1 - 4.4.1 Allgemeines [Seite 142]
7.4.2 - 4.4.2 Optimierung von Schaltfunktionen [Seite 143]
7.4.2.1 - 4.4.2.1 Minimierung einer AND-OR-Schaltfunktion [Seite 143]
7.4.2.2 - 4.4.2.2 Realisierung auf Gatterniveau [Seite 145]
7.4.2.3 - 4.4.2.3 Aktuelle Aspekte [Seite 145]
7.4.3 - 4.4.3 Codierschaltungen (Codierer und Decoder) [Seite 146]
7.4.4 - 4.4.4 Multiplexer und Demultiplexer [Seite 148]
7.4.5 - 4.4.5 Rechenschaltungen [Seite 149]
7.4.5.1 - 4.4.5.1 Addierer [Seite 150]
7.4.5.2 - 4.4.5.2 Subtrahierer [Seite 151]
7.4.5.3 - 4.4.5.3 Komparatoren [Seite 151]
7.4.5.4 - 4.4.5.4 Multiplizierer und Dividierer [Seite 152]
7.4.6 - 4.4.6 Festwertspeicher [Seite 153]
7.5 - 4.5 Flipflops [Seite 154]
7.5.1 - 4.5.1 Allgemeines [Seite 154]
7.5.2 - 4.5.2 Ungetaktete Flipflops [Seite 154]
7.5.3 - 4.5.3 Taktzustandsgesteuertes D-Flipflop [Seite 155]
7.5.4 - 4.5.4 Flankengesteuertes D-Flipflop [Seite 156]
7.5.5 - 4.5.5 Weitere Arten flankengesteuerter Flipflops [Seite 158]
7.6 - 4.6 Praktische sequenzielle Schaltungen [Seite 160]
7.6.1 - 4.6.1 Register [Seite 160]
7.6.2 - 4.6.2 Zähler und Teiler [Seite 161]
7.6.2.1 - 4.6.2.1 Asynchrone Zähler und Teiler [Seite 162]
7.6.2.2 - 4.6.2.2 Synchrone Zähler [Seite 162]
7.6.3 - 4.6.3 Synchrone sequenzielle Schaltungen als Zustandsmaschinen [Seite 163]
7.6.3.1 - 4.6.3.1 Moore-Automat [Seite 163]
7.6.3.2 - 4.6.3.2 Mealy-Automat [Seite 164]
7.6.3.3 - 4.6.3.3 Methodisches Beispiel [Seite 165]
7.7 - 4.7 Realisierungen digitaler Schaltungen [Seite 167]
7.7.1 - 4.7.1 Standard-Logikbausteine [Seite 167]
7.7.2 - 4.7.2 Programmierbare Logikbausteine (PLD) [Seite 168]
7.7.3 - 4.7.3 Anwenderspezifische Schaltkreise [Seite 172]
7.8 - Literatur [Seite 172]
8 - 5 Leistungselektronik [Seite 173]
8.1 - 5.1 Elektronische Ventile [Seite 173]
8.1.1 - 5.1.1 Leistungsdiode [Seite 174]
8.1.2 - 5.1.2 Thyristor [Seite 175]
8.1.3 - 5.1.3 Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) [Seite 176]
8.1.4 - 5.1.4 Bipolartransistor [Seite 176]
8.1.5 - 5.1.5 MOSFET [Seite 177]
8.1.6 - 5.1.6 Insulated-Gate-Bipolartransistor (IGBT) [Seite 177]
8.2 - 5.2 Selbstgeführte Stromrichter [Seite 178]
8.2.1 - 5.2.1 Tiefsetzsteller [Seite 178]
8.2.2 - 5.2.2 Vierquadrantensteller [Seite 181]
8.2.2.1 - 5.2.2.1 Gleichzeitige Taktung [Seite 182]
8.2.2.2 - 5.2.2.2 Alternierende Taktung [Seite 182]
8.2.3 - 5.2.3 Selbstgeführte Drehstrombrückenschaltung [Seite 183]
8.2.4 - 5.2.4 Pulsbreitenmodulation (PBM) [Seite 186]
8.2.5 - 5.2.5 Modellbildung von dreiphasigen Stromrichtern [Seite 188]
8.3 - Literatur [Seite 190]
9 - 6 Modellbildung [Seite 191]
9.1 - 6.1 Grundbegriffe [Seite 191]
9.2 - 6.2 Modellierungs- und Simulationsprozess [Seite 192]
9.2.1 - 6.2.1 Zyklen [Seite 192]
9.2.2 - 6.2.2 Modellerstellung und -verfeinerung [Seite 194]
9.3 - 6.3 Modellansätze [Seite 195]
9.4 - 6.4 Modellklassen [Seite 196]
9.5 - 6.5 Beschreibungsmittel [Seite 197]
9.5.1 - 6.5.1 Beschreibung im Zeitbereich [Seite 197]
9.5.2 - 6.5.2 Beschreibung im Bildbereich [Seite 199]
9.5.3 - 6.5.3 Grafische Beschreibung [Seite 199]
9.6 - 6.6 Modellelemente [Seite 201]
9.6.1 - 6.6.1 Steuerungs- und Regelungstechnik [Seite 201]
9.6.2 - 6.6.2 Mechanik [Seite 203]
9.6.3 - 6.6.3 Elektrotechnik [Seite 204]
9.6.4 - 6.6.4 Mechanische und elektrische Analogien [Seite 206]
9.7 - 6.7 Methoden und Werkzeuge der Modellbildung [Seite 208]
9.7.1 - 6.7.1 Analytische Methoden [Seite 208]
9.7.1.1 - 6.7.1.1 Mechanik [Seite 210]
9.7.1.2 - 6.7.1.2 Elektrotechnik [Seite 212]
9.7.2 - 6.7.2 Synthetische Methoden [Seite 215]
9.7.2.1 - 6.7.2.1 Mechanik [Seite 215]
9.7.2.2 - 6.7.2.2 Elektrotechnik [Seite 217]
9.7.2.3 - 6.7.2.3 Bondgrafen [Seite 218]
9.7.3 - 6.7.3 Experimentelle Modellbildung [Seite 218]
9.7.3.1 - 6.7.3.1 Datenerhebung [Seite 220]
9.7.3.2 - 6.7.3.2 Festlegung der Modellstruktur [Seite 221]
9.7.3.3 - 6.7.3.3 Parameteridentifikation [Seite 223]
9.8 - 6.8 Werkzeuge der Modellbildung [Seite 224]
9.9 - Literatur [Seite 225]
10 - 7 Mechanische Systeme [Seite 226]
10.1 - 7.1 Modelle in der Mechanik [Seite 226]
10.2 - 7.2 Kinematik [Seite 228]
10.2.1 - 7.2.1 Einführung [Seite 228]
10.2.2 - 7.2.2 Kinematik des Massenpunktes [Seite 228]
10.2.2.1 - 7.2.2.1 Darstellung der Bewegung in kartesischen Koordinaten [Seite 228]
10.2.2.2 - 7.2.2.2 Darstellung der Bewegung eines Massenpunktes in Zylinderkoordinaten [Seite 231]
10.2.2.3 - 7.2.2.3 Darstellung der Bewegung eines Massenpunktes in Kugelkoordinaten [Seite 232]
10.2.3 - 7.2.3 Kinematik des starren Körpers [Seite 233]
10.2.3.1 - 7.2.3.1 Notation [Seite 233]
10.2.3.2 - 7.2.3.2 Translation und Rotation [Seite 234]
10.2.3.3 - 7.2.3.3 Euler-Winkel [Seite 236]
10.2.4 - 7.2.4 Kinematik des Mehrkörpersystems [Seite 237]
10.2.4.1 - 7.2.4.1 Klassifikation [Seite 237]
10.2.4.2 - 7.2.4.2 Holonome Starrkörpersysteme mit kinematischer Baumstruktur [Seite 238]
10.2.4.3 - 7.2.4.3 Denavit-Hartenberg-Notation [Seite 239]
10.3 - 7.3 Kinetik [Seite 242]
10.3.1 - 7.3.1 Einführung [Seite 242]
10.3.2 - 7.3.2 Kinetik des Massenpunktes [Seite 243]
10.3.2.1 - 7.3.2.1 Impulssatz [Seite 243]
10.3.2.2 - 7.3.2.2 Drehimpulssatz [Seite 246]
10.3.2.3 - 7.3.2.3 Arbeitssatz [Seite 246]
10.3.2.4 - 7.3.2.4 Energiesatz [Seite 247]
10.3.3 - 7.3.3 Kinetik des starren Körpers [Seite 248]
10.3.3.1 - 7.3.3.1 Schwerpunktsatz [Seite 248]
10.3.3.2 - 7.3.3.2 Drehimpulssatz [Seite 248]
10.3.3.3 - 7.3.3.3 Arbeitssatz [Seite 251]
10.3.3.4 - 7.3.3.4 Energiesatz [Seite 251]
10.3.4 - 7.3.4 Kinetik des Mehrkörpersystems [Seite 255]
10.3.4.1 - 7.3.4.1 Prinzip von d'Alembert [Seite 255]
10.3.4.2 - 7.3.4.2 Lagrange'sche Gleichungen 2. Art [Seite 256]
10.3.5 - 7.3.5 Der Lagrange-Formalismus für elektromechanische Systeme [Seite 260]
10.4 - 7.4 Schwingungstechnik [Seite 262]
10.4.1 - 7.4.1 Freie gedämpfte Schwingungen [Seite 262]
10.4.1.1 - 7.4.1.1 Starke Dämpfung, Kriechfall (D.>.1) [Seite 263]
10.4.1.2 - 7.4.1.2 Mittlere Dämpfung, Aperiodischer Grenzfall (D.=.1) [Seite 264]
10.4.1.3 - 7.4.1.3 Schwache Dämpfung, Schwingfall (D.<.1) [Seite 264]
10.4.2 - 7.4.2 Erzwungene gedämpfte Schwingungen [Seite 267]
10.4.2.1 - 7.4.2.1 Klassifizierung der erzwungenen Schwingungen nach dem Ort der Erregung [Seite 267]
10.4.2.2 - 7.4.2.2 Partikuläre Lösung der Schwingungsdifferenzialgleichung [Seite 269]
10.4.2.3 - 7.4.2.3 Vergrößerungsfunktionen und Phasenwinkel [Seite 270]
10.5 - Literatur [Seite 273]
11 - 8 Sensoren [Seite 274]
11.1 - 8.1 Allgemeiner Aufbau [Seite 274]
11.1.1 - 8.1.1 Beschreibungen [Seite 275]
11.1.1.1 - 8.1.1.1 Messgrößen und Maßeinheiten [Seite 275]
11.1.1.2 - 8.1.1.2 Kenngrößen [Seite 276]
11.1.1.3 - 8.1.1.3 Statisches Verhalten [Seite 277]
11.1.1.4 - 8.1.1.4 Dynamisches Verhalten [Seite 278]
11.1.2 - 8.1.2 Anforderungen [Seite 280]
11.2 - 8.2 Einteilung von Sensoren [Seite 281]
11.3 - 8.3 Direkt umsetzende Sensoren [Seite 283]
11.3.1 - 8.3.1 Aktive Sensoren [Seite 283]
11.3.1.1 - 8.3.1.1 Piezoelektrischer Effekt [Seite 283]
11.3.1.2 - 8.3.1.2 Elektrodynamischer Effekt [Seite 284]
11.3.1.3 - 8.3.1.3 Fotoelektrischer Effekt [Seite 285]
11.3.1.4 - 8.3.1.4 Seebeck-Effekt [Seite 286]
11.3.1.5 - 8.3.1.5 Elektrochemischer-Effekt [Seite 287]
11.3.2 - 8.3.2 Passive resistive Sensoren [Seite 288]
11.3.2.1 - 8.3.2.1 Potenziometrische Sensoren [Seite 288]
11.3.2.2 - 8.3.2.2 Dehnungsmessstreifen (DMS) [Seite 289]
11.3.2.3 - 8.3.2.3 Fotowiderstand [Seite 290]
11.3.2.4 - 8.3.2.4 Widerstandsthermometer [Seite 290]
11.3.2.5 - 8.3.2.5 Feldplatte [Seite 292]
11.3.2.6 - 8.3.2.6 Gasdetektor [Seite 293]
11.3.3 - 8.3.3 Passive kapazitive Sensoren [Seite 293]
11.3.3.1 - 8.3.3.1 Geometrische Effekte [Seite 293]
11.3.3.2 - 8.3.3.2 Dielektrizitätseffekte [Seite 294]
11.3.3.3 - 8.3.3.3 Näherungsschalter [Seite 295]
11.3.3.4 - 8.3.3.4 Feuchtemessung [Seite 296]
11.3.4 - 8.3.4 Passive induktive Sensoren [Seite 297]
11.3.4.1 - 8.3.4.1 Positionsmessung [Seite 297]
11.3.4.2 - 8.3.4.2 Näherungsschalter [Seite 297]
11.4 - 8.4 Indirekt umsetzende Sensoren [Seite 298]
11.4.1 - 8.4.1 Weg, Strecke [Seite 298]
11.4.1.1 - 8.4.1.1 Triangulation [Seite 298]
11.4.1.2 - 8.4.1.2 Ultraschall [Seite 299]
11.4.1.3 - 8.4.1.3 Magnetostriktion [Seite 300]
11.4.1.4 - 8.4.1.4 Optisch [Seite 301]
11.4.2 - 8.4.2 Füllstand [Seite 303]
11.4.2.1 - 8.4.2.1 Radioaktiv [Seite 303]
11.4.2.2 - 8.4.2.2 Schwinggabelsensor [Seite 304]
11.4.3 - 8.4.3 Geschwindigkeit [Seite 305]
11.4.3.1 - 8.4.3.1 Impulszählung [Seite 305]
11.4.3.2 - 8.4.3.2 Korrelation [Seite 306]
11.4.4 - 8.4.4 Druck und Kraft [Seite 306]
11.4.4.1 - 8.4.4.1 Dehnungsmessstreifen (DMS) [Seite 306]
11.4.4.2 - 8.4.4.2 Magnetoelastisch [Seite 307]
11.4.5 - 8.4.5 Beschleunigung [Seite 308]
11.4.6 - 8.4.6 Durchfluss [Seite 309]
11.4.6.1 - 8.4.6.1 Druckdifferenz [Seite 309]
11.4.6.2 - 8.4.6.2 Hitzdraht [Seite 310]
11.4.6.3 - 8.4.6.3 Magnetisch-induktiv [Seite 311]
11.4.7 - 8.4.7 Magnetfeld [Seite 311]
11.4.7.1 - 8.4.7.1 Hall-Sonde [Seite 311]
11.4.7.2 - 8.4.7.2 Sättigungskernsonde [Seite 312]
11.4.8 - 8.4.8 Temperatur [Seite 313]
11.4.9 - 8.4.9 Konzentration [Seite 314]
11.4.9.1 - 8.4.9.1 .-Sonde [Seite 314]
11.4.9.2 - 8.4.9.2 Ionensensitive Feldeffekttransistoren [Seite 315]
11.5 - Literatur [Seite 316]
12 - 9 Elektrische Aktoren [Seite 317]
12.1 - 9.1 Gleichstrommaschine (GM) [Seite 318]
12.1.1 - 9.1.1 Aufbau der Antriebsstruktur [Seite 318]
12.1.2 - 9.1.2 Analyse der Strecke [Seite 319]
12.1.3 - 9.1.3 Berechnung des Ankerstromreglers [Seite 321]
12.1.4 - 9.1.4 Berechnung des Drehzahlreglers [Seite 324]
12.2 - 9.2 Feldorientierte Steuerung einer Synchronmaschine (SM) [Seite 325]
12.2.1 - 9.2.1 Beschreibung der Synchronmaschine im rotorfesten Bezugssystem [Seite 327]
12.2.2 - 9.2.2 Berechnung des inneren Drehmoments [Seite 328]
12.2.3 - 9.2.3 Struktur der läuferflussorientierten Regelung [Seite 330]
12.2.4 - 9.2.4 Berechnung der Stromregler [Seite 332]
12.3 - 9.3 Hubmagnet [Seite 334]
12.4 - 9.4 Schrittmotor [Seite 338]
12.4.1 - 9.4.1 Vollschrittbetrieb [Seite 341]
12.4.2 - 9.4.2 Halbschrittbetrieb [Seite 341]
12.4.3 - 9.4.3 Start-Stopp-Rampe [Seite 342]
12.4.4 - 9.4.4 Stromregelung [Seite 343]
12.5 - 9.5 Asynchronmaschine (ASM) [Seite 345]
12.6 - Literatur [Seite 350]
13 - 10 Hydraulische Aktoren [Seite 351]
13.1 - 10.1 Vor- und Nachteile hydraulischer Antriebe [Seite 351]
13.2 - 10.2 Zahnradpumpe mit Außenverzahnung [Seite 352]
13.3 - 10.3 Flügelzellenpumpe [Seite 353]
13.4 - 10.4 Axialkolbenpumpe [Seite 353]
13.5 - 10.5 Ventil [Seite 354]
13.5.1 - 10.5.1 Proportionalventil [Seite 354]
13.5.2 - 10.5.2 Servoventil [Seite 355]
13.6 - 10.6 Hydraulik-Zylinder und -Motor [Seite 357]
13.6.1 - 10.6.1 Hydraulisches Teilmodell [Seite 358]
13.6.2 - 10.6.2 Vereinfachtes Modell [Seite 363]
13.7 - 10.7 Steuerung und Regelung [Seite 366]
13.7.1 - 10.7.1 Istwerterfassung [Seite 366]
13.7.2 - 10.7.2 Steuerung [Seite 366]
13.7.3 - 10.7.3 Regelung [Seite 366]
13.8 - 10.8 Auslegen eines hydraulischen Antriebes [Seite 367]
13.9 - Literatur [Seite 368]
14 - 11 Pneumatische Aktoren [Seite 369]
14.1 - 11.1 Erzeugung und Aufbereitung der Druckluft [Seite 369]
14.2 - 11.2 Wegeventil [Seite 370]
14.3 - 11.3 Zylinder und Greifer [Seite 371]
14.3.1 - 11.3.1 Zylinder mit Kolbenstange [Seite 371]
14.3.2 - 11.3.2 Kolbenstangenlose Zylinder [Seite 371]
14.4 - 11.4 Greifer [Seite 372]
14.5 - 11.5 Steuerung und Regelung [Seite 377]
14.5.1 - 11.5.1 Analoge Wegerfassung [Seite 377]
14.5.2 - 11.5.2 Digitale Wegerfassung [Seite 379]
14.6 - 11.6 Steuerung [Seite 380]
14.7 - 11.7 Regelung [Seite 380]
14.8 - 11.8 Pneumatisches Handhabungsgerät [Seite 380]
14.9 - 11.9 Auslegung eines pneumatischen Antriebs [Seite 382]
14.10 - Literatur [Seite 383]
15 - 12 Informatik (Computer Science) [Seite 384]
15.1 - 12.1 Gegenstand [Seite 384]
15.2 - 12.2 Grundlagen der Informationsverarbeitung [Seite 385]
15.2.1 - 12.2.1 Daten, Zeichen, Maschinenwort [Seite 385]
15.2.2 - 12.2.2 Zahlensysteme [Seite 387]
15.2.3 - 12.2.3 Darstellung von Zeichen, Ziffern und Zahlen [Seite 388]
15.2.3.1 - 12.2.3.1 Darstellung von alphanumerischen Zeichen [Seite 389]
15.2.3.2 - 12.2.3.2 Darstellung von Ziffern [Seite 389]
15.2.3.3 - 12.2.3.3 Darstellung von Zahlen [Seite 390]
15.3 - 12.3 Programmierung und Softwareentwicklung [Seite 392]
15.3.1 - 12.3.1 Algorithmen und Notationen [Seite 392]
15.3.2 - 12.3.2 Variable, Ausdrücke und Zuweisungen [Seite 393]
15.3.3 - 12.3.3 Zusammengesetzte Datentypen [Seite 394]
15.3.4 - 12.3.4 Zeigervariablen [Seite 395]
15.3.5 - 12.3.5 Datenstrukturen [Seite 395]
15.3.6 - 12.3.6 Programmierung und Softwareentwicklung [Seite 396]
15.3.7 - 12.3.7 Programmiersprachen [Seite 396]
15.3.8 - 12.3.8 Programmierparadigmen [Seite 398]
15.3.9 - 12.3.9 Entwicklungswerkzeuge [Seite 401]
15.4 - 12.4 Struktur und Organisation von Rechnern [Seite 402]
15.4.1 - 12.4.1 Von-Neumann-Rechnerkonzept [Seite 402]
15.4.2 - 12.4.2 Komponenten [Seite 403]
15.4.3 - 12.4.3 Schnittstellen [Seite 404]
15.5 - Literatur [Seite 405]
16 - 13 Mikrorechentechnik [Seite 406]
16.1 - 13.1 Aufbau und Organisation von Mikrorechnern [Seite 408]
16.2 - 13.2 Arbeitsweise eines Mikrorechners [Seite 409]
16.2.1 - 13.2.1 Befehlssatzarchitektur [Seite 410]
16.2.2 - 13.2.2 Adressierungsarten [Seite 411]
16.2.3 - 13.2.3 Befehlsformat [Seite 412]
16.2.4 - 13.2.4 Komplexität von Befehlssätzen [Seite 413]
16.2.5 - 13.2.5 Optimierungstechniken [Seite 414]
16.3 - 13.3 Peripheriebausteine [Seite 417]
16.4 - 13.4 Eingebettete Systeme [Seite 419]
16.4.1 - 13.4.1 Universalprozessoren [Seite 419]
16.4.2 - 13.4.2 Mikrocontroller (µC) [Seite 420]
16.4.3 - 13.4.3 Digitale Signalprozessoren (DSP) [Seite 422]
16.5 - 13.5 Beispiele für Prozessoren [Seite 423]
16.5.1 - 13.5.1 32-Bit-Mikrocontroller mit Cortex-M3-Kern [Seite 423]
16.5.2 - 13.5.2 8086-kompatible Prozessoren [Seite 427]
16.6 - Literatur [Seite 431]
17 - 14 Mechatronische Systeme [Seite 432]
17.1 - 14.1 Elektronischer Zündstartschalter [Seite 432]
17.1.1 - 14.1.1 Funktionen [Seite 432]
17.1.2 - 14.1.2 Mechanische Komponenten [Seite 434]
17.1.3 - 14.1.3 Hardware-Komponente [Seite 437]
17.1.4 - 14.1.4 Software-Komponente [Seite 438]
17.2 - 14.2 Bedienfelder mit CAN-Elektronik [Seite 442]
17.3 - 14.3 Einzelvernetzter Schalter "MAXIS" [Seite 443]
17.3.1 - 14.3.1 Mechanischer Aufbau [Seite 443]
17.3.2 - 14.3.2 Schaltsystem [Seite 444]
17.3.3 - 14.3.3 Leiterplatte und Betätiger [Seite 445]
17.3.4 - 14.3.4 Stecker [Seite 445]
17.3.5 - 14.3.5 Elektronik [Seite 445]
17.4 - 14.4 Piezo-Inline-Injektor [Seite 447]
17.5 - 14.5 Getriebeautomatisierung am Beispiel Durashift EST [Seite 447]
17.5.1 - 14.5.1 Systembeschreibung [Seite 447]
17.5.2 - 14.5.2 Software [Seite 451]
17.5.3 - 14.5.3 Vorteile des mechatronischen Konzepts [Seite 452]
17.6 - 14.6 Antiblockiersystem (ABS) [Seite 453]
17.7 - 14.7 Antriebsschlupfregelung (ASR) [Seite 454]
17.8 - 14.8 Regelung der Fahrdynamik (ESP) [Seite 455]
17.9 - 14.9 Kompensation mechanischer Fehler [Seite 458]
17.10 - 14.10 Bewegen großer Lasten [Seite 460]
18 - Sachwortverzeichnis [Seite 461]

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