Labor Aktorik

Energieeffiziente und zuverlässige Aktoren ermöglichen Entwicklungen neuer mechatronischer Systeme. Eine zentrale Rolle spielen dabei elektromagnetische Kleinantriebe, von denen jährlich viele Millionen produziert werden. Ob Stellantriebe in Automatisierungstechnik, der Antrieb eines Pedelec (Pedal Electric Cycle) oder den vielen kleinen Helfern im Automobil oder Haus; eingesetzt werden Kleinantriebe fast überall.

Was ist es?

Das Labor Aktorik ergänzt die Vorlesung Sensorik und Aktorik durch praxisrelevante Einblicke in Auslegung, Funktion und Eigenschaften elektrischer Kleinantriebe, wie sie in der Mechatronik und Fahrzeugtechnologie breite Anwendung finden.

Was wird dort gemacht?

Speziell für die Laborveranstaltung stehen derzeit fünf Versuche mit ausführlicher Dokumentation zur Verfügung:

  • Berechung von Magnetfelder mittels FEM (am Rechner)
  • Dynamik von Hubmagnetsystemen (3 Versuchsaufbauten)
  • Kennlinien eines permanentmagneterregten Gleichstrommotors (3 Versuchsaufbauten)
  • Ansteuerung eines Gleichstrommotors mittels PWM (10 Versuchsaufbauten)
  • Ansteuerung eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors (10 Versuchsaufbauten)

Die Laborversuche erfordern teilweise aufwendige Steuerungs- und Messtechnik, so dass diese vorzugsweise im Elektroniklabor der Mechatronik durchgeführt werden.

So steuert beispielsweise ein nur dort vorhandenes Rapide Prototyping System auf Basis des Realtime Workshops von MATLAB/SIMULINK und einer Hardware von NATIONAL INSTRUMENTS den elektronisch kommutierte Gleichstrommotor.

Dank der hochwertigen 4-Kanaloszilloskope können auch komplexe Zusammenhänge bei der Signalverarbeitung und Leistungselektronik innerhalb der Motorsteuerung dargestellt, nachvollzogen und verstanden werden.

Neben den vier Versuchen „zum Anfassen“ werden bei der Berechung von Magnetfedern mittels FEM die Grundlagen zur Entwicklung von elektromagnetischen Aktoren gelegt.
Begriffe wie magnetische Flussdichte, Feldlinien, magnetische Sättigung und Magnetkraft – in der Vorlesung theoretisch behandelt – werden bei eigenen Berechungen mit dem Programm FEMM 4.2 veranschaulicht.

Geplante Projekte

In nächster Zeit steht eine Überarbeitung der Versuche zum Gleichstrommotor und der Dynamik von Hubankern an. Der Versuch zum elektronisch kommutierten Gleichstrommotor wird durch eine sensorlose Steuerung ergänzt.
Das Labor wird dann um das Gebiet der piezoelektrischen Autoren und stromrichtergeführte Drehstromantriebe kleiner Leistung erweitert.

 

Labor Sensorik

Unter mechatronischen Systemen versteht man das Zusammenspiel von elektronischen und mechanischen Größen; die Sensorik bildet die Schnittstelle zwischen Elektronik und Mechanik.
Genauer gesagt: In aller Regel werden physikalische Größen in elektrische Größen gewandelt.

Was ist es?

Im Labor Sensorik werden die Inhalte der Vorlesung Sensorik und Aktorik durch praxiselevante Einblicke den Studierenden näher erläutert.

Was wird dort gemacht?

Folgende Inhalte werden im Labor Sensorik anhand von praktischen Versuchen erläutert und geübt:

  • Analoge Schaltungstechnik zur Verstärkung von typischen Sensorsignalen
  • Sensorbeispiele z.B. zur Messung der Lichtstärke, Temperatur, Magnetfelder, etc.
  • Typische Schnittstellen wie analoge und digitale Spannungs- oder auch Stromschnittstellen

Als Vorbereitung auf die Laborversuche werden Simulationen mit LT-SPICE bzw. PSPICE durchgeführt. Dadurch können die Ergebnisse während der Laborversuche sofort auf Plausibilität überprüft werden; dieses Vorgehen entspricht auch der industriellen Praxis.

Geplante Projekte

Im Rahmen von studentischen Projektarbeiten werden die Laborversuche kontinuierlich weiterentwickelt bzw. neue Versuche konzipiert. Hierbei wird großer Wert darauf gelegt, dass "state-of-the-art" Sensoren behandelt und praxisnahe Versuche durchgeführt werden.

Aktorik

Sensorik

Kontakt

MMT-HsKA-Logo

Prof. Dr.-Ing. Klemens Gintner
Prof. Dr.-Ing. Norbert Skricka

Gebäude F, Zimmer 113 und 210
Moltkestr. 30, 76133 Karlsruhe
E-Mail klemens.gintnerspam prevention@hs-karlsruhe.de

Anfahrtsplan
Lage- und Gebäudeplan