Modulbeschreibung
Mechatronik III
Kurzzeichen:
Unterrichtssprache:
ECTS-Credits:
Arbeitsaufwand (h):
Leitidee:
Die Studierenden
- kennen die Grundlagen des Internets der Dinge.
- kennen wichtige IoT-Kommunikationsprotokolle.
- wissen, wie die intelligenten Dinge des IoT aufgebaut sind und wie sie sicher via Internet kommunizieren.
- können einfache intelligente Gegenstände für das Internet der Dinge entwerfen und entwickeln.
- kennen die Grund-Topologien und die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler.
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenschaften der einzelnen Topologien im Speziellen.
- kennen die gebräuchlichsten Regelkonzepte für getaktete Wandler und ihre Eigenschaften.
- können Spulen und Transformatoren mit magnetischen und elektrischen Modellen beschreiben.
- können Spulen und Transformatoren dimensionieren.
- kennen die Eigenschaften und die Arbeitsweise der verschiedenen elektrischen Antriebe.
- kennen gebräuchliche Motorentreiberschaltungen und das Space Vector Modulationsverfahren, um diese anzusteuern .
- kennen das Konzept der feldorientierten Regelung.
- können das dynamische Verhalten von einfachen Systemen als Übertragungsfunktion modellieren und verstehen die Analogie zwischen verschiedenen physikalischen Systemen.
- können Getriebe und reduzierte Massenträgheitsmomente in einem Antriebstrang berechnen und auslegen.
- können die unterschiedlichen Darstellungsformen von Übertragungsfunktionen im Bildbereich für die Systemanalyse anwenden.
- können unbekannte Modellparameter aus Messdaten identifizieren.
- können die Zustandsraumdarstellung und Strukturvektoren anwenden, um komplexere mechatronische Systeme zu modellieren.
- kennen die gängigsten nichtlinearen Effekte in mechatronischen Systemen und können diese mit Hilfe von Simulink nummerisch simulieren.
Anwendung der Entwicklungsmethodik auf die bestehende Facharbeit mit Fokus auf folgende Punkte: Projektdefinition; Risikomanagement; Projektplanung; Anforderungsmanagement.
Modulverantwortung:
Lehrpersonen:
Standort (angeboten):
Zusätzliche Eingangskompetenzen:
Vorausgesetzt sind die Module Mechanik & Materials Engineering I und Mechanik & Materials Engineering II, Elektrotechnik & Lineare Algebra I und Elektrotechnik & Lineare Algebra II sowie Informatik & Autonome Roboter und Informatik.
Modultyp:
Modulbewertung:
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Modulschlussprüfung:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Internet der Dinge (IoT), Leistungselektronik und Antriebe sowie Modellbildung mechatronischer Systeme bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während der Unterrichtsphase:
Im Kurs Leistungselektronik und Antriebe wird eine Laborarbeit bewertet. Im Kurs Entwicklungsmethodik wird ein Projekt bewertet. Im Kurs Modellbildung und Simulation wird ein Projekt bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Im Kurs Leistungselektronik und Antriebe wird eine Laborarbeit (Gewicht 8%) bewertet. Im Kurs Entwicklungsmethodik wird ein Projekt (Gewicht 20%) bewertet. Im Kurs Modellbildung und Simulation wird ein Projekt (Gewicht 10%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in drei Teilen statt. Die Kurse Internet der Dinge (IoT) (Gewicht 20%), Leistungselektronik und Antriebe (Gewicht 32%) sowie Modellbildung mechatronischer Systeme (Gewicht 10%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
Die Studierenden
- kennen die Grundlagen des Internets der Dinge.
- kennen wichtige IoT-Kommunikationsprotokolle.
- wissen, wie die intelligenten Dinge des IoT aufgebaut sind und wie sie sicher via Internet kommunizieren.
- können einfache intelligente Gegenstände für das Internet der Dinge entwerfen und entwickeln.
Modul- und Lerninhalt:
Das Internet der Dinge (engl. Internet of Things, IoT) besteht aus „intelligenten“ Gegenständen, die den Menschen bei seinen Tätigkeiten unterstützen, ohne abzulenken oder aufzufallen. Zu diesen „intelligenten“ Objekten gehören Kühlschränke, Backöfen, Kaffeemaschinen, Briefkästen, Abfalleimer, Strassenlaternen, Regenschirme, Produktionsanlagen, etc. Das Internet der Dinge ist nicht nur Teil der Digitalisierung, bei der Informations- und Kommunikationstechnik auf alle Lebensbereiche Einfluss nimmt, sondern auch Teil von Industrie 4.0. Denn im Kern besteht Industrie 4.0 aus der Integration unterschiedlichster Informationssysteme in Produktion und Logistik sowie der Anwendung des Internets der Dinge und Dienste in industriellen Prozessen.
Dieser Kurs vermittelt die Grundlagen des Internets der Dinge. Das Internet der Dinge wird definiert und seine Bestandteile werden erläutert. Dann erfolgt eine Einführung in die Welt der Computerkommunikation. Praxisnahe Übungen mit einer gängigen Hardware werden für die Realisierung einer Reihe von IoT-Lösungen verwendet. Mit Node-RED wird ein grafisches Entwicklungswerkzeug zur raschen Umsetzung von Anwendungsfällen vorgestellt. Zum Schluss kommen best practices zur IoT-Sicherheit zur Diskussion.
Lehr- und Lernmethoden:
Unterrichtsgespräch, Übungen mit einer gängigen Hardware (IoT Experimentierkasten)
Lehrmittel/-materialien:
Anleitung zum IoT Experimentierkasten
Bemerkungen:
Unterrichtssprache: Deutsch. Unterrichtsunterlagen sind zum Teil auf Englisch