Modulbeschreibung
Mechatronik 1
Kürzel:
M_MeT1
Durchführungszeitraum:
HS/26
ECTS-Credits:
8
Arbeitsaufwand (h):
240
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Funktionsweise von Dioden und Transistoren angeben.
- können Grundschaltungen mit Transistoren mit Kenndaten und Grenzdaten auslegen.
- können Dioden und Spezialdioden in Schaltungen einsetzen.
- können die Datenblattangaben von realen Operationsverstärken interpretieren und erklären.-
- können Verstärker- und Filterschaltungen mit Operationsverstärkern realisieren.
- können Integratoren, Differenzierer, Kippstufen und Oszillatoren mit Operationsverstärkern realisieren.
- können elektrische Grössen (Spannung, Strom, Impedanz) messen.
- können Signale im Zeitbereich beschreiben.
- können grundlegende Messelektronik-Schaltungen angeben, erklären und auslegen.
- können das Rauschen einer Messschaltung ermitteln.
- können komplexwertige Impedanzen und Übertragungsfunktionen messen.
- können Korrelation, Autokorrelation und Kreuzkorrelation zur Signalanalyse anwenden.
- können lineare und nichtlineare Sensoren kalibrieren.
- können basierend auf einem generischen, schrittweisen Modellbildungsprozess Modelle für vereinfachte Prozesse und Systeme erstellen.
- können Systemmodelle in Simulink und Insight Maker implementieren und simulieren.
- können lineare und nicht-lineare Modelle 1. und 2. Ordnung aufstellen und analysieren.
- können DGL-Systeme gekoppelter Mehrdomänenprobleme formulieren.
- können die Zustandsraumdarstellung auf die Modelle anwenden.
- können nichtlineare Modelle in einem definierten Arbeitspunkt linearisieren und die Auswirkungen auf die Modellgenauigkeit einschätzen.
- können komplexere Systeme durch gekoppelte Differentialgleichungen beschreiben
- können die Laplace-Transformation auf lineare, zeitinvariante Modelle anwenden.
- können die Übertragungsfunktion von LTI-Systemen bestimmen und interpretieren.
- sind fähig zu disziplinübergreifender Zusammenarbeit für die Erarbeitung nicht-technischer Modelle der anderen Disziplin.
- können ebene und räumliche Punktbewegungen berechnen.
- können ebene Starrkörperbewegungen berechnen.
- können über die Newtonschen Axiome die Beschleunigungskräfte und Momente berechnen.
- können lineare Schwingungen von 1-Massensystemen berechnen.
- können die Bewegungsgleichungen von einfachen linearen Mehrmassensystemen aufstellen und daraus die Eigenwerte, Eigenformen und Eigenvektoren bestimmen.
- können einfache Problemstellungen aus diesen Fachgebieten analysieren und die geeigneten Lösungsmethoden anwenden.
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Bach Carlo (BACA)
Telefon/EMail:
+41 58 257 3398
/ carlo.bach@ost.chStandort (angeboten):
Buchs, Lerchenfeld St.Gallen
Empfohlene Module:
Analysis 1: Differentialrechnung (M_Ana1, HS/24-HS/25), Analysis 2: Integralrechnung & ODE (M_Ana2, FS/25), Informatik 1: Einführung in die Programmierung (M_Inf1, HS/25), Informatik 2: Softwareengineering (M_Inf2, FS/25-FS/26), Materials & Mechanical Design 1 (M_MMD_1, HS/24-HS/26), Materials & Mechanical Design 2 (M_MMD_2, FS/25-FS/27), Physik 1: Mechanik und Wärme (M_Phy1, HS/24-HS/26), Physik 2: Elektromagnetismus und Schwingungen (M_Phy2, FS/25-FS/27)
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Ebenfalls sollten die beiden Module ELA1 und ELA 2 besucht worden sein.
Anschlussmodule:
Modultyp:
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik BB STD_24(Empfohlenes Semester: 5)
Wahlpflicht-Modul für Mechatronik VZ STD_24(Empfohlenes Semester: 3)
Wahlpflicht-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 5)
Wahlpflicht-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 3)
Bemerkungen:
Das Modul findet im Herbstsemester statt.
ECTS-Credits pro Kategorie
Grundlagenmodule / 8 Credits
Grundlagenmodule / 8 Credits
Profilmodule / 8 Credits
Profilmodule / 8 Credits
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Schriftliche Prüfung, 240 Minuten
Bemerkungen zur Prüfung:
Die Modulschlussprüfung findet in vier Teilen statt. Die Kurse Elektronik, Messtechnik, Modellbildung und Simulation sowie Technische Dynamik bilden je einen Teil der Modulschlussprüfung. Alle Teile dauern je 60 Minuten.
Während des Semesters:
Im Kurs Modellbildung und Simulation findet ein Testat statt. Das Testat im Zusammenhang mit dem Projekt “Interdisziplinäre Modellbildung” während des Semesters mit Bewertung bestanden/nicht bestanden. Ein bestandenes Testat ist die Voraussetzung für die Zulassung zur Modulschlussprüfung im Kurs Modellbildung und Simulation.
Bewertungsart:
keine Note oder Wertung
Gewichtung:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Elektronik (Gewicht 25%), Messtechnik (Gewicht 25%), Modellbildung und Simulation (Gewicht 25%) sowie Technische Dynamik (Gewicht 25%) bilden je einen Teil der Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
25%Modulschlussprüfung Elektronik (MeT1_E-msp)
25%Modulschlussprüfung Messtechnik (MeT1_M-msp)
25%Modulschlusprüfung Modellbildung und Simulation (MeT1_S-msp)
25%Modulschlussprüfung Technische Dynamik (MeT1_T-msp)
Kurse in diesem Modul
Elektronik
Kürzel:
MeT1_E
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können die Funktionsweise von Dioden und Transistoren angeben.
- können Grundschaltungen mit Transistoren mit Kenndaten und Grenzdaten auslegen.
- können Dioden und Spezialdioden in Schaltungen einsetzen.
- können die Datenblattangaben von realen Operationsverstärken interpretieren und erklären.-
- können Verstärker- und Filterschaltungen mit Operationsverstärkern realisieren.
- können Integratoren, Differenzierer, Kippstufen und Oszillatoren mit Operationsverstärkern realisieren.
Plan und Lerninhalt:
- Grundkenntnisse Halbleitertechnologie
- Halbleiter-Bauteile und deren Grundschaltungen
- Bipolartransistoren und ihre Anwendungen
- Unipolartransistoren und ihre Anwendungen
- Lichtempfindliche Sensoren und Optokoppler
- Operationsverstärker
- Analoge Schaltungstechnik
Ansprechspersonen:
Prof. Piai Guido (PIAI)
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Modulschlussprüfung
Lehr- und Lernmethoden:
Lehrvortrag, Lehrgespräch, Übungen und Selbststudium, Laborübungen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer:30
- Harte Grenze:nein
Messtechnik
Kürzel:
MeT1_M
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können elektrische Grössen (Spannung, Strom, Impedanz) messen.
- können Signale im Zeitbereich beschreiben.
- können grundlegende Messelektronik-Schaltungen angeben, erklären und auslegen.
- können das Rauschen einer Messschaltung ermitteln.
- können komplexwertige Impedanzen und Übertragungsfunktionen messen.
- können Korrelation, Autokorrelation und Kreuzkorrelation zur Signalanalyse anwenden.
- können lineare und nichtlineare Sensoren kalibrieren.
Plan und Lerninhalt:
- Elektrische Grössen (Spannung, Strom, Leistung, Impedanz, Frequenz, Phase)
- Messschaltungen: Instrumentenverstärker, Transimpedanzverstärker, Chopping-Amplifier, Lock-in-Amplifier
- Anwendung der Korrelation
- Beschreibung von Signalen: periodisch, stationär, kontinuierlich, diskret, Offset, Rauschen
- Elektrische Auswertung von Sensoren
- Lineare und nichtlineare Kalibration von Sensoren
Ansprechspersonen:
Prof. Weitnauer Adrian (WEAD)
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Modulschlussprüfung
Lehr- und Lernmethoden:
Lehrvortrag, Lehrgespräch, Übungen und Selbststudium, Laborübungen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer:30
- Harte Grenze:nein
Bemerkungen:
Unterrichtsprache ist Deutsch und die Literatur teilweise auf Englisch
Modellbildung & Simulation
Kürzel:
MeT1_S
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können basierend auf einem generischen, schrittweisen Modellbildungsprozess Modelle für vereinfachte Prozesse und Systeme erstellen.
- können Systemmodelle in Simulink und Insight Maker implementieren und simulieren.
- können lineare und nicht-lineare Modelle 1. und 2. Ordnung aufstellen und analysieren.
- können DGL-Systeme gekoppelter Mehrdomänenprobleme formulieren.
- können die Zustandsraumdarstellung auf die Modelle anwenden.
- können nichtlineare Modelle in einem definierten Arbeitspunkt linearisieren und die Auswirkungen auf die Modellgenauigkeit einschätzen.
- können komplexere Systeme durch gekoppelte Differentialgleichungen beschreiben.
- können die Laplace-Transformation auf lineare, zeitinvariante Modelle anwenden.
- können die Übertragungsfunktion von LTI-Systemen bestimmen und interpretieren.
- sind fähig zu disziplinübergreifender Zusammenarbeit für die Erarbeitung nicht-technischer Modelle der anderen Disziplin.
Plan und Lerninhalt:
- Alltagssprachliche Problembeschreibung schrittweise in ein mathematisch-physikalisches Modell übersetzen und strukturiertes Aufstellen der zugehörigen Differentialgleichung(en)
- Modellimplementierung und -simulation in Simulink und Insight Maker
- Analyse von linearen und nichtlinearen dynamischen Systemen
- Linearisierung nichtlinearer Systeme im Arbeitspunkt
- Modellierung komplexer Systeme durch gekoppelte Differentialgleichungen
- Formulierung einfacher Mehrdomänensysteme und Zustandsraumdarstellung
- Einführung der Laplace-Transformation und ihrer wichtigsten Eigenschaften
- Übertragungsfunktion und LTI-Systeme
- Interdisziplinäre Modellbildung in Zusammenarbeit mit einem anderen Studiengang
Ansprechspersonen:
Wolfer Claudio (WOCL)
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Ein Testat in Zusammenhang mit dem Projekt “Interdisziplinäre Modellbildung” während des Semesters mit Bewertung bestanden/nicht bestanden sowie eine Modulschlussprüfung.
Ein bestandenes Testat ist die Voraussetzung für die Zulassung zur Modulschlussprüfung in diesem Kurs.
Lehr- und Lernmethoden:
Lehrvortrag, Lehrgespräch, Übungen, Selbststudium, Kleinprojekte
Bibliographie:
- L. Papula: Mathematische Formelsammlung für Ingenieure und Naturwissenschaftler
- W. Haager, Regelungstechnik - kompetenzorientiert
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer:30
- Harte Grenze:nein
Technische Dynamik
Kürzel:
MeT1_T
Arbeitsaufwand (h):
60
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können ebene und räumliche Punktbewegungen berechnen.
- können ebene Starrkörperbewegungen berechnen.
- können über die Newtonschen Axiome die Beschleunigungskräfte und Momente berechnen.
- können lineare Schwingungen von 1-Massensystemen berechnen.
- können die Bewegungsgleichungen von einfachen linearen Mehrmassensystemen aufstellen und daraus die Eigenwerte, Eigenformen und Eigenvektoren bestimmen.
- können einfache Problemstellungen aus diesen Fachgebieten analysieren und die geeigneten Lösungsmethoden anwenden.
Plan und Lerninhalt:
- Bewegung eines Massenpunktes
- Kinetik eines Systems von Massepunkten
- Bewegung des starren Körpers
- Arbeit, potentielle und kinetische Energie
- Prinzipien der Mechanik
- Schwingungen, Eigenwerte und -formen von 1FHG-Systemen
- Schwingungen, Eigenwerte und -formen von nFHG-Systemen
Ansprechspersonen:
Uhlar Stefan (UHST)
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Modulschlussprüfung
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Lehrgespräch, Übungen, begleitetes Selbststudium, Selbststudium
Bibliographie:
Gross, Hauger, Schröder, Wall, Technische Mechanik 3, Springer
Knappstein, Anders, Kinematik und Kinetik, Harri Deutsch
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer:30
- Harte Grenze:nein