Modulbeschreibung
Mechatronik 1
ECTS-Credits:
8
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 implementieren und simulieren.
- können lineare und nicht-lineare Modelle 1. und 2. Ordnung aufstellen und analysieren.
- 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.
- 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.
Kurse in diesem Modul
Elektronik:
- Grundkenntnisse Halbleitertechnologie
- Halbleiter-Bauteile und deren Grundschaltungen
- Bipolartransistoren und ihre Anwendungen
- Unipolartransistoren und ihre Anwendungen
- Lichtempfindliche Sensoren und Optokoppler
- Operationsverstärker
- Analoge Schaltungstechnik
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Messtechnik:
- 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
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Modellbildung & Simulation:
- Alltagssprachliche Problembeschreibung schrittweise in ein mathematisch-physikalisches Modell übersetzen und strukturiertes Aufstellen der zugehörigen Differentialgleichung(en)
- Modellimplementierung und -simulation in Simulink
- Analyse von linearen und nichtlinearen dynamischen Systemen
- Linearisierung nichtlinearer Systeme im Arbeitspunkt
- Modellierung komplexer Systeme durch gekoppelte Differentialgleichungen
- Einführung der Laplace-Transformation und ihrer wichtigsten Eigenschaften
- Übertragungsfunktion und LTI-Systeme
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Technische Dynamik:
- 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
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Disclaimer
Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.