Elektromechanische Systeme

• BSc. ETiT, MSc. MEC, BSc. MedTec, BSc. WI-ETiT
• Wintersemester
• etwa 80-100 Studierende
• 2 SWS Vorlesung, 2SWS Übung (5 CP)
• Modulnummer: 18-kn-1050

Bei einer Vielzahl von feinwerktechnischen Realisierungen, z.B. Aktoren, Sensoren, nachrichtentechnischen Endgeräten und Kleinmotoren, beruhen die Funktionselemente auf elektromechanischen Wechselwirkungen. Die ingenieurmäßige Beschreibung dieser elektromechanischen Systeme steht im Mittelpunkt der Vorlesung. Ausgehend von der Strukturierung der elektromechanischen Systeme in mechanische oder akustische Netzwerke werden die Wechselwirkungen in Form von elektromechanischen Wandlern behandelt. Ausgangspunkt der mechanischen und akustischen Netzwerksbetrachtungen sind Analogiebeziehungen zu linearen elektrischen Netzwerken mit konzentrierten Parametern.

Im zweiten Schwerpunkt werden die Wirkungsprinzipien sowie die statischen und dynamischen Übertragungseigenschaften von elektromechanischen Wandlern behandelt. Die modellmäßige Beschreibung der Verkopplung der mechanischen und elektrischen Größen erfolgt durch verlustfreie Vierpolersatzschaltungen. An Hand der Berechnung von Gerätebeispielen aus der Sensorik, Aktorik und Elektroakustik wird die Übersichtlichkeit und anschauliche Lösungsfindung mit Hilfe dieser Netzwerkbetrachtungen nachgewiesen.

In der Übung wird Peer-Instruction verwendet. Was ist Peer-Instruction? Kurz gesagt: Ihr bringt Euch die Zusammenhänge gegenseitig bei! Und so läuft das ab:

1. Euch wird eine Multiple-Choice Aufgabe gestellt. Die Fragen zielen hauptsächlich auf das Verständnis ab, manchmal ist aber auch Wissen oder Wissenstransfer gefragt.

2. Überlegen: Jeder für sich und ohne Hilfe. Rechnen ist erlaubt (und gefordert), der Austausch mit den Kommilitonen oder Nachschlagen im Internet ist unerwünscht – wie in der Prüfung.

3. Erste anonyme Abstimmung: Wir nutzen das Online-Abstimmungssystem invote. Per Smartphone oder SMS setzt Ihr völlig anonym Euren Lösungsvorschlag.

4. Diskussion mit Euren Kommilitonen: Wie hat der Nachbar die Aufgabe gelöst? Wer hat Recht? In der Diskussion werden Verständnisprobleme am besten erkannt und gelöst. Ihr lernt.

5. Zweite anonyme Abstimmung und Vergleich der Ergebnisse: Wie viele wussten die richtige Antwort gleich beim ersten Mal und wie sieht es nach der Diskussion aus? In der Regel sieht man eine deutliche Tendenz hin zur richtigen Antwort.

Das zugehörige Praktikum Elektromechanische Systeme baut auf den Inhalten der Vorlesung auf und geht mit konkreten Aufbauten mehr in die Tiefe.