Blogeintrag November 2017

Drahtlose Verbindungen

Drahtlose Verbindungen sind in unserer Gesellschaft heutzutage nicht mehr wegzudenken.

Fast jeder besitzt heute ein Handy mit diversen drahtlosen Verbindungen wie zum Beispiel Bluetooth, WLAN oder auch NFC. Aber auch im Arbeitsalltag sind solche Verbindungen breit vertreten: Das Funkgerät auf dem Bau, das WLAN im Büro und die Fernbedienung eines Kranführers sind nur einige Beispiele.

Erste Verbindung

Illustration eines Knallfunkensenders

Die erste drahtlose Verbindung wurde mit einem Knallfunkensender erzeugt. Der Knallfunkensender wurde 1895 von Guglielmo Marconi gebaut, und sendete in einer Hochfrequenz an einen Nachbau eines Empfängers von Alexander Stepanowitsch Popow über eine Entfernung von 5 km.

1901 gelang dann die erste Funkverbindung zwischen Nordamerika und Europa mit einem Knallfunkensender.

Bluetooth

Drahtlose Bluetooth Kopfhörer

Eine sehr bekannte drahtlose Verbindung ist Bluetooth. Bluetooth wird über eine kurze Distanz verwendet und kann beispielsweise zum Musikhören eingesetzt werden. So gut wie jedes Handy hat heutzutage Bluetooth und auch für immer mehr andere elektronische Geräte wird es zur Standardausstattung, so etwa Drucker oder Autoradios.

Bluetooth wurde in den 1990er Jahren durch die "Bluetooth Special Interest Group", welche sich aus Ericson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba zusammensetzte, entwickelt. Seitdem gibt es regelmässig neue und bessere Versionen, die aktuellste ist Bluetooth 5.0.

Der Name Bluetooth kommt vom dänischen König Harald Blauzahn, welcher verfeindete Teile von Norwegen und Dänemark vereinte.

WLAN

Einen WLAN Router findet man heutzutage in fast jedem Haushalt, da die meisten über den mit dem Handy oder auch Computer ins Internet gelangen. Auch in Restaurants oder öffentlichen Plätzen findet man immer häufiger freies WLAN.

NFC

NFC oder auch Near Field Communication ist eine kontaktlose Verbindung auf kurze Distanz (wenige Zentimeter). NFC wird häufig in neueren Smartphones verbaut, um so ein kontaktloses Zahlen möglich zu machen. Auch Kreditkarten werden immer mehr mit NFC ausgestattet, auch um kontaktlos bezahlen zu können. NFC funktioniert mit elektrischer Induktion, also einem Magnetfeld.

Kontaktloses Bezahlen mit dem Handy

Blogeintrag Oktober 2017

Motorrad

Yahmaha TDM 850 3VD

Da ich ein grosser Fan von Motorrädern aller Art bin und selber auch eines fahre, werde ich diesen Blogeintrag selbigen widmen.

Meine Freude an Motorrädern wurde schon sehr früh von meinem Onkel geweckt, da ich diesen ab und zu an eines seiner Motocrossrennen begleitete. Im Alter von 8 Jahren bekam ich dann mein erstes eigenes Motocross Motorrad, welches ich aber ausschliesslich auf dem Feld meines Onkels fuhr. Mein erstes und einziges Rennen absolvierte ich im Jahr 2010 am Rasen-Rennen Koppigen. Mit der Zeit verlor ich die Freude am Motocross leider immer mehr, was dazu führte, dass wir das Motorrad schlussendlich verkauften. Das erste Motorrad, das ich mir dann selber gekauft habe, war ein "Derbi Senda SM Xtreme 50", welches ich im Moment auch immer noch fahre. Das zweite Motorrad, welches ich mir erst vor Kurzem gekauft habe, ist ein "Yamaha TDM 850 3VD" aus dem Jahr 1991. Für das grössere Motorrad kann ich aber leider die Prüfung erst mit 18 absolvieren. Auch erst vor kurzem habe ich das Pocket Bike meines Verstorbenen Göttis wieder hergerichtet und fahrtauglich gemacht.

Pocket Bike

Pocket Bike mit meinem Bruder

Geschichte

Der Vorgänger der Motorräder ist selbstverständlich das Fahrrad. Schon kurz nach dem Durchbruch der Fahrräder wurde an Motoren für diese experimentiert.

Der erste Durchbruch war ein Fahrrad mit einem dampfbetriebenen Hilfsmotor, bei welchem man aber immer noch selber in die Pedale treten musste. Dieses Fahrzeug wurde etwa 20 Jahre lang hergestellt, konnte sich aber wegen der hohen Hitze am Sattel nie richtig durchsetzen.

Reitwagen

Das erste richtige Motorrad ist der Reitwagen von Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach. Er wurde 1885 gebaut. Der Reitwagen war mit einem benzinbetriebenen Ottomotor ausgestattet und hatte 2 Stützräder.

Das erste serienmäßige Motorrad -welches auch zum ersten Mal als "Motorrad" bezeichnet wurde- wurde 1894 von Hildebrand und Wolfmüller auf den Markt gebracht.

Motocross

Motocross ist die für mich spannendste Motorrad-sportart. Motocross wird auf offroad Strecken betrieben und es werden spezielle Motorräder ohne Strassenzulassung gefahren. Die Motorräder sind sehr robust und verfügen über sehr grosse Federwege. Auch die Übersetzung ist so angepasst, dass die meisten Motorräder eine Höchstgeschwindigkeit von nur etwa 100 km/h haben. Diese Übersetzung wirkt sich natürlich positiv auf die für diesen Sport weit wichtigere Kraft aus.

Es gibt verschiedene Austragungsformen von Motocross:

Motocross

MX Start

Die meist verbreitete Form ist Motocross (MX) und wird im Freien ausgetragen. Die Fahrer starten hier in einem Massenstart in einer Reihe nebeneinander auf eine Strecke von ca. 1-4 km. Meistens werden ein Zeitrennen und zwei Läufe gefahren. Das Zeitrennen dient dazu, dass die Fahrer sich ihre Startposition in der gefahrenen Reihenfolge aussuchen können.

Supercross

SX Streke

Supercross (SX) ist sehr technisch und spektakulär, es wird meistens in Hallen ausgetragen. Beim Supercross werden sehr viele eng aufeinanderfolgende Sprünge und Hindernisse aufgebaut. Der Renn-Modus besteht hier aus Quali Läufen und K.-o.-Phasen um am Schluss in den Final zu kommen.

FMX

Freestyle-Motocross

Die wahrscheinlich spektakulärste Art des Motocross ist das Freestyle-Motocross (FMX). Bei dieser Form geht es nicht um Zeit, sondern um möglichst spektakuläre und ausgefallene Tricks, welche von einer Jury bewertet werden.

Blogeintrag September 2017

Betreuung Schnupper-Lehrling

Am 13. September hatte ich den ganzen Tag mit Yannik Nydegger zu tun, welcher bei uns eine Schnupperlehre absolvierte. Ich war bei der Gestaltung dieser Schnupperlehre relativ frei und konnte viele eigene Ideen einbringen und realisieren. Ich habe mich bemüht, ihm in dieser doch recht kurzen Zeit, einen guten Überblick auf den Beruf Automatiker zu geben.

Mechanik

In diesem Teil waren meine Möglichkeiten aufgrund der fehlenden Infrastruktur relativ begrenzt. Da es aber aus meiner Sicht nicht gerade ein sehr zentraler Punkt des Berufes ist, war das nicht besonders verheerend.

Ich habe mich dann entschieden, dass Yannik eine Hutschiene zuerst vermessen und anschliessend ablängen und feilen sollte.

Verdrahtung

Im nächsten Teil habe ich ihm ein kleines Schema vorbereitet, welches er dann mit LOGO und einigen anderen Komponenten umsetzen sollte. Ich habe darauf geachtet, dass er von Aderendhülsen sowie auch Doppel-Aderendhülsen Gebrauch machen musste. Für diesen Teil benötigte er auch die zuvor gefertigte Hutschiene.

Löten

Da er schon einmal gelötet hatte, musste ich hier relativ wenig erklären. Er hatte die Aufgabe ein Löt-Gitter zu löten. Dies ist eine relativ verbreitete Übungsmethode für Anfänger.
Ich habe ihm danach auch noch das Entlöten gezeigt, wo man mit Lötsauglitze das Lot wieder vom Metall wegnehmen kann.

LOGO programmieren

Der grösste Teil war das Programmieren im Siemens LOGO. Ich habe dazu meinen persönlichen Computer mitgenommen wie auch eine LOGO box, welche ich im erster üK gefertigt habe. In diesem Teil musste ich ihm selbstverständlich noch relativ stark unter die Arme greifen, doch wir konnten im verlauf des Tages schon relativ komplizierte Steuerungen programmieren. Für das Programmieren griffen wir wiederum auf das vorher Verdrahtete zurück.

Schema zeichnen

Ganz am Ende habe ich ihm noch kurz das KiCAD gezeigt, in welchem wir arbeiten, und mit ihm einige Übungen gemacht.


Ich hoffe, dass ich ihm möglichst viel mitgeben konnte und ihm vielleicht den Beruf Automatiker ein wenig schmackhaft gemacht habe.

Blogeintrag August 2017

Raspberry Pi Projekte

Der im letzten Blog behandelte Raspberry Pi bietet fast unbegrenzte Möglichkeiten. In diesem Blog stelle ich zwei meiner persönlichen Lieblings-Projekte vor.

Es gibt Projekte, welche sich sehr einfach nachmachen lassen, aber auch Projekte, welche viel Geschick am Computer oder auch handwerkliches Können voraussetzen.

Retro Pi

Eines der bekanntesten und auch verbreitetsten Projekte ist der Retro Pi. Mit dem Retro Pi kann man über 50 Spiel-Konsolen mit jeweils einer riesigen Auswahl Spiele simulieren. Aufgrund der begrenzten Leistung des Pi werden Konsolen bis zur Playstation 1 unterstützt. Der Retro Pi ist eine Art Betriebssystem, so wie Windows, für den Raspberry Pi. Man kann sich dieses Betriebssystem mit ein paar einfachen Schritten auf den Raspberry Pi laden.
Wenn Retro Pi auf dem Raspberry Pi installiert ist, muss nur noch ein Memory-stick mit der richtigen Formatierung verbunden werden und man kann Konsolen und Spiele runterladen und spielen.
Dieses Projekt ist sehr einfach umzusetzen und bietet sehr viele Möglichkeiten, da die Spiele von Usern hochgeladen werden und somit eine sehr grosse Auswahl existiert.

Intelligenter Spiegel

Ein weiteres sehr spannendes Projekt ist der intelligente Spiegel. Dieser ist weit anspruchsvoller als der Retro Pi was das handwerkliche Geschick wie auch die Programmierungs-Fachkenntnisse angeht. Trotzdem ist das Resultat sehr überzeugend.

Der Spiegel funktioniert zum einen natürlich als ganz normaler Spiegel, jedoch kann man darin -sozusagen im Hintergrund- mit dem Handy das Wetter anzeigen lassen, eine Webseite aufrufen und vieles mehr.
Der Aufbau ist relativ einfach: Man braucht einen Spiegel, der auf einer Seite spiegelt und auf der anderen Seite durchlässig ist. Hinter dem Spiegel platziert man einen Monitor und schließt den Raspberry Pi an. Der Rest ist Programmier-Arbeit.
Am Ende hat man dann einen Raspberry Pi, der bei jedem Hochfahren automatisch eine von ihm selbst gehostete Webseite aufruft, welche dann bearbeitet werden kann. Die Webseite wird im Vollbild Modus auf dem Bildschirm angezeigt und durch den Spiegel durch projiziert.

Blogeintrag Juli 2017

Raspberry Pi

Der Raspberry Pi ist ein sogenannter Einplatinencomputer in der Größe einer Kreditkarte.
Mittlerweile ist das Konzept schon über 5 Jahre alt und immer noch sehr beliebt. Anfangs war der Raspberry Pi als Experimentier-Computer für Kinder und Jugendliche gedacht, da er relativ erschwinglich ist. Weil aber der Aufbau des Einplatinencomputers nahezu derselbe wie bei einem normalen Computer war, wurde der Raspberry Pi relativ schnell auch bei Bastlern sehr beliebt. Mittlerweile gibt es insgesamt 6 Versionen des Raspberry Pi's:

• Pi 1 Model A
• Pi 1 Model A+
• Pi 1 Model B
• Pi 1 Model B+
• Pi 2 Model B
• Pi 3 Model B

Der erste Raspberry Pi war der Pi 1 Modell A, dieser ist im Februar 2012 auf den Markt gekommen. Vor der Veröffentlichung des ersten Modells wurden diverse Prototypen angefertigt, jedoch war es sehr schwierig, bei einem so kleinen Computer den Preis niedrig zu halten. Erst mit dem aufkommenden Boom der Smartphones wurden aber die benötigten Teile billiger und der Raspberry Pi konnte produziert werden.

Pi 1 Modell A:

• 93.0mm * 63.5mm
• 1 Kern
• 700 MHz
• 256MB RAM
• 1x USB 2.0
• Stromaufnahme 2.5W / 500mA

Das neuste Modell auf dem Markt -welches auch ich besitze- ist der Pi 3 Model B. Dieser ist der erste Pi mit verbautem Bluetooth und auch
W-LAN. Beides macht die Kommunikaton einfacher für Projekte, zum Beispiel im Bereich Heimautomation.

Die Veröffentlichung des Pi 3 Model B erfolgte im Februar 2016. Über die Jahre wurden die Bauteile immer billiger, was die Leistung des Pi bei gleichbleibendem Preis und ähnlicher Größe immer besser machte.

Pi 3 Modell B:

• 93.0mm * 63.0mm
• 4 Kern
• 1200 MHz
• 1024MB RAM
• 4x USB 2.0
• Stromaufnahme 4W / 800mA

Blogeintrag Juni 2017

Teilprüfung

Ich hatte am 12. Juni 2017 meine Teilprüfung.

Als erstes am Morgen bekamen alle Kandidaten eine kurze Einführung vom Chefexperten Sandro Knörri. Es wurde über grundsätzliche Regeln informiert wie zum Beispiel den Gebrauch von Handys und anderen elektronischen Geräten. Auch wurden formelle Sachen behandelt wie die Nachfrage, ob sich jeder Kandidat bereit fühlt, die Teilprüfung zu absolvieren. Als letztes wurden dann alle Prüfungsexperten vorgestellt.

Am Morgen hatte ich als erstes den Teil elektrische Fertigung. In diesem Teil musste ich eine kleine Steuerung nach Schema verdrahten und löten. Zu dieser Steuerung gehören ein Print, eine Box mit Ein- / Ausgabeelementen und ein Lochblech mit Schützen, Relais etc.
Für den ganzen Aufbau hat man vier Stunden Zeit. Zum Verdrahten und Löten gehört auch das Beschriften der Elemente wie auch das Einstellen der Motorschutzschalter oder der Zeitrelais. Innerhalb der vier Stunden hatte man die Möglichkeit, wenn man fertig war die Anlage unter Spannung zu testen und eventuelle Fehler zu beheben.
Mir persönlich ist dieser Teil der Teilprüfung sehr gut von der Hand gegangen und ich wurde relativ schnell fertig und konnte meine Anlage mit Erfolg testen.

Nach dem Mittag ging es weiter mit dem Automations-Teil. Hier musste ich zuerst einige Funktionsverständnisfragen zu einem vorliegenden SPS-Programm beantworten, welche danach direkt korrigiert wurden. Danach musste ich ein Messprotokoll wie auch eine Funktionserweiterung schreiben. Für diesen ersten Automations-Teil hatte ich eine Stunde Zeit.
Der zweite Teil bestand dann aus Fehlersuche an der Anlage und anschließendem Messen mit dem vorbereiteten Messprotokoll. Als letztes musste ich noch die vorbereitete Programmerweiterung umsetzen. Auch für den zweiten Teil hatte ich eine Stunde.
Der erste Teil der Automation klappte relativ gut, ich konnte alle Fragen richtig beantworten und die Programmerweiterung hatte ich relativ schnell. Leider habe ich - wie ich später merkte - einzelne Fehler im Messprotokoll gemacht.
Auch der zweite Teil ging relativ gut, aber auch in diesem hatte ich Probleme beim Messen. Ich habe leider relativ häufig Fehler aufgrund meiner Nervosität gemacht, zum Beispiel hatte ich das Messgerät falsch angeschlossen oder falsch eingestellt. Trotzdem habe ich ein relativ gutes Gefühl in diesem Teil.

Im letzten Teil hatte ich zwei Stunden Zeit, um eine Aluminium-Frontplatte zu fertigen und anschliessend mit pneumatischen Elementen zu bestücken und zu verschlauchen. Hier hatte ich gleich am Anfang Probleme, ich habe das erste Loch, welches ich gebohrt hatte, falsch aus der Zeichnung gelesen und es dann auch falsch gebohrt. Nach diesem Fehler ging der Rest dann grundsätzlich sehr gut. Ich konnte die Frontplatte fertigen und den Ausschnitt feilen. Auch der pneumatische Aufbau funktionierte auf Anhieb. Ich hatte Glück, dass mich das falsch gebohrte Loch nicht bei der Montage gestört hat, da es nicht gebraucht wurde. Einen Fehler der sehr einfach vermeidbar gewesen wäre, habe ich am Schluss noch gemacht, da ich nicht alle Unterlagen zurück gegeben habe, was nach sich zieht, dass es den Punktabzug für "Unterlagen sortiert zurück gegeben" und eventuell auch "Ordnung am Arbeitsplatz" gibt.

Blogeintrag Mai 2017

Teilprüfungsvorbereitung

Die erste Woche der Teilprüfungsvorbereitung absolvierte ich in der RUAG in Thun. An diesem Standort wird auch die Teilprüfung abgehalten.

Ich habe dort noch einmal verschiedene mechanische Fertigungsarten aus dem ersten Lehrjahr aufgefrischt und geübt.
Ein großer Teil bestand aus bohren, wir haben für die Aufgaben - gleich wie bei der Teilprüfung - Aluminium Platten verwendet. Es war natürlich sehr vorteilhaft, dass ich die Vorbereitung am gleichen Standort hatte wie auch die Teilprüfung, so konnte ich mich an die Maschinen gewöhnen und kannte den Standort. Beim Bohren musste ich besonders darauf achten, dass ich die richtige Drehzahl wählte, da sonst die Löcher nicht schön rund wurden oder auch eine schlechte Oberfläche hatten.

Ein anderer Punkt, der geübt wurde, war das Sägen beziehungsweise Feilen von Ausschnitten und Radien. Beim Feilen ist es wichtig, dass die Fläche gerade ist und die Kannten sauber und gleichmässig gebrochen sind. Ein gutes Hilfsmittel bei Innenradien ist es, diese bei Gelegenheit mit dem richtigen Bohrer vorzubohren, da sich die Bearbeitung mit der Feile dadurch ganz oder teilweise erübrigt.

Danach bin ich 5 Wochen in die RUAG in Wilderswil gegangen, um dort in Verdrahtung wie auch Fehlersuche und Programmieren etwas Zeit zu investieren. Dabei war es eigentlich bei allem wichtig, möglichst speditiv und präzise zu arbeiten.
Ein wichtiger Aspekt beim Verdrahten war es, alle Anforderungen im Kopf zu behalten und sich diese anzugewöhnen, Beispiele dafür sind das Anziehen der nicht besetzten Kontakte auf einem Bauteil oder die korrekte Kennzeichnung am richtigen Ort.

Um die Fehlersuche zu üben, haben wir uns gegenseitig Fehler in unsere Steuerungen eingebaut und versucht, diese in 20 Minuten oder weniger zu beheben. Zu den Fehlern gehörten vertauschte Anschlüsse oder verschobene Endschalter, aber auch pneumatische Fehler wie ein ganz angezogenes Drosselventil oder vertauschte Schläuche.

Am letzten Freitag vor der Teilprüfung gingen wir dann wieder in die RUAG in Thun und haben unser Werkzeug vorbereitet und getestet. Dazu gehörte eine Kontrolle nach Werkzeugliste und das Bereitlegen der Bohrer. Anschliessend haben wir alle Bohrer getestet und uns die Drehzahlen aufgeschrieben.

Blogeintrag Februar 2017

Relais

Das Relais war einer der ersten Schaltkörper, die es ermöglichen, durch elektrische Impulse andere elektrische Verbraucher anzusteuern. Solche Schaltungen nennt man Relaisschaltungen. Auch wenn das Relais schon etwas älter ist, wird es heutzutage immer noch häufig benutzt. 

Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, elektromagnetisch wirkender, fernbetätigter Schalter mit in der Regel zwei Schaltstellungen. Das Relais wird im Steuerstromkreis verbaut und kann durch die vorhandenen Schaltglieder weiter Stromkreise und elektrische Verbraucher schalten. Das Relais erstellt durch eine mechanische Verbindung Kontakt zwischen den Schaltkontakten.

Wird an der Spule Spannung aufgebaut, so wird in dieser ein magnetisches Feld erzeugt. Durch dieses magnetische Feld wird der Anker angezogen und dieser wiederum schliesst die Schaltkontakte, so dass der Strom ungehindert durchfliessen kann.

Vorteile

• Hohe Belastbarkeit

• Relais benötigen keine Kühlung

• Können im Normalfall Kurzschlüsse schalten, ohne ihre Funktion zu verlieren

• Schaltzustand kann ohne Probleme festgestellt werden

• Spule kann mehrmalige Überspannung hinnehmen

Nachteile

• Erschütterungs- und stossempfindlich

• Geräuschentwicklung beim Schalten

• Relativ hohe Ansprech- und Abfallzeit

Relais sind vielfältig einsetzbar. Zwar werden sie in gewissen Einsatzgebieten durch modernere aber auch teure SPS-Anlagen abgelöst. Jedoch werden sie in der konventionellen Steuerungstechnik immer noch häufig eingesetzt. Natürlich gibt es ganz verschiedene Relaisschaltungen: Von einfachen Lampensteuerungen bis hin zu vollautomatischen Stern-Dreieckschaltungen mit 2 Drehrichtungen oder Motoren mit 3 Drehzahlen und 2 Drehrichtungen ist alles möglich. 

Blogeintrag Januar 2017

Magnetismus

Ausrichtung Elementarmagnete

In jedem magnetisierbaren Material befinden sich Elementarmagnete, welche normalerweise kreuz und quer durcheinander ausgerichtet sind. Wenn das der Fall ist, ist das Material nicht magnetisch. Die Elementarmagnete können allerdings ausgerichtet werden. Dies ist mit elektrischem Strom möglich, da jeder stromdurchflossene Leiter ein magnetisches Feld hat. Die Ausrichtung dieses Feldes kommt auf die Flussrichtung des Stroms an. Um sich die Ausrichtung des Feldes im Zusammenhang mit der Flussrichtung zu merken, gibt es die sogenannte "rechte Hand Regel". 

Diese funktioniert so:

Rechte Hand Regel Leiter

Die rechte Hand wird um den Leiter gelegt (physisch oder imaginär) Der Daumen muss in die Flussrichtung des Stroms zeigen (Plus nach Minus). Nun zeigen die Finger in die Richtung, in welche das magnetische Feld zeigt.

Rechte Hand Regel Spule

Eine andere Form der "rechte Hand Regel" wird für Spulen angewendet:

Hier werden die Finger in die Richtung des Stromflusses an die Spule gelegt. Der Daumen zeigt nun in die Richtung des Nordpols der Spule.

Mit Hilfe einer Spule können nun die Elementarmagnete in einem Material ausgerichtet werden, da das magnetische Feld eines Leiters in einer Spule verstärkt wird. Wie auf dem Bild ersichtlich, arbeiten die beiden Seiten der Wicklung in der Mitte zusammen und generieren ein stärkeres magnetisches Feld. Wenn nun in der Mitte der Spule ein Kern platziert wird, werden in diesem die Elementarmagnete ausgerichtet und es entsteht ein Elektromagnet.

Einzelne Wicklung einer Spule

Darstellung des Magnetfeldes einer Spule

Blogeintrag Dezember 2016

Sensorik

Sensoren werden fast überall verbaut. Sogar in einem einfachen Smartphone ist z.B. ein Beschleunigungssensor oder auch ein Fingerabdrucksensor verbaut, um die Bedienung einfacher zu machen oder bestimmte Funktionen zu ermöglichen. Sensoren sind im Grunde nichts Anderes als die «Augen» und «Ohren» einer elektrischen Steuerung oder eines elektrischen Gerätes.

Aktive und passive Sensoren

In allen Sensorkategorien gibt es 2 grosse Hauptgruppen: die aktiven und die passiven Sensoren. Aktive Sensoren erzeugen aus dem Messprozess die Energie, die für die Weitergabe der Information notwendig ist. Bevorzugt sind elektrische Spannungen, da sie sich in der analogen Signaltechnik am leichtesten verarbeiten lassen.

Folgende Sensoren sind Beispiele für aktive Sensoren:

• Thermoelement (Temperatur - Spannung)
• Induktionsspule (Geschwindigkeit - Spannung)
• Hallsonde (magn. Induktion - Spannung)
• pH-Elektrode (pH-Wert - Spannung)

Bei passiven Sensoren muss die Energie durch den Sensor fließen, um diesen zu schalten. Einige Sensoren ändern dabei ihren Widerstand, um somit den Energiestrom zu ändern.

Der grösste Unterschied ist, dass ein aktiver Sensor die Energie, welche er detektiert, in eine andere Energie umwandelt: je höher die Geschwindigkeit ist, desto höher ist die ausgegebene Spannung (Bewegung = Spannung). Ein passiver Sensor hingegen beeinflusst nur den Energiefluss und wandelt diesen nicht um: Je heisser der PTC-Widerstand desto höher der Widerstand. Dieser Sensor beinträchtig also den Strom, welcher durch ihn hindurch fliesst.

Binäre, analoge und digitale Sensoren

Nebst den zwei grossen Obergruppen (aktiv und passiv) gibt es noch drei Unterkategorien, denen verschiedene Sensoren zugeordnet werden können. Diese drei Kategorien geben an, wie der Sensor ein Signal ausgibt:

Binär

Binär bedeutet im Grunde nichts Anderes, als dass es nur zwei Zustände gibt: Ein oder Aus. Es gibt darum keinen Wert zwischen diesen zwei Zuständen. Binäre Sensoren sind vor allem als mechanische Schalter ausgeführt.

Analog

Mit Hilfe von analogen Sensoren können mechanische Grössen wie zum Beispiel ein Druck oder eine Temperatur in elektrische Spannungs- oder Stromsignale umgewandelt werden. Dies erfolgt meistens mithilfe von Elektronik, welche im Sensor verbaut ist.

Digital

Digitale Sensoren sind Sensoren zum zahlenmässigen Erfassen von Messgrössen. Dies können Wegstrecken, Drücke oder auch wiederum Temperaturen sein.

Blogeintrag November 2016

Transformator

Ein Transformator ist in fast jedem elektrischen Gerät vorhanden. Vom kleinen Ladegerät für ein Handy über einen Trafo in einer Steuerung bis hin zu einem riesigen Kraftwerkstrafo. Ohne dieses elektrische Bauteil könnte man weder ein elektrisches Gerät betreiben noch überhaupt irgendwelche Elektrizität im Haus haben. 

Ein Transformator oder auch Trafo genannt besteht aus zwei oder noch mehr Spulen welche sich auf einem gemeinsamen Eisenkern befinden. Die Wicklungen der Spulen bestehen aus isoliertem Kupferdraht. Der Trafo funktioniert ausserdem ausschliesslich mit Wechselspannung. Er wandelt also eine Eingangswechselspannung, die an einer der Spulen angelegt ist, in eine Ausgangswechselspannung um, die an der anderen Spule abgegriffen werden kann.

Dabei entspricht das Verhältnis von Eingangsspannung und Ausgangsspannung dem Verhältnis der Windungszahlen der beiden Spulen. So wird zum Beispiel bei einem Windungsverhältnis von 20 zu 1 eine Eingangsspannung von 240 Volt in eine Ausgangsspannung von 12 Volt transformiert.

Elektrogeräte

 In Elektrogeräten, die nicht direkt mit Netzspannung arbeiten, wandeln Transformatoren die an der Steckdose anliegende Netzwechselspannung von typischerweise 230 V auf die Betriebsspannung des Elektrogeräts um. Netzteile von Elektrogeräten enthalten entweder einen konventionellen Netztransformator, welcher mit Netzfrequenz und primärseitig (prinzipiell) direkt am Stromnetz betrieben wird, oder ein Schaltnetzteil, welches den Transformator mit einer höheren Frequenz als der Netzfrequenz betreibt. 

Idealer Transformator

Unter einem idealen Transformator versteht man einen in der Praxis nicht realisierbaren, verlustfreien Transformator. Diese Modellvorstellung ist hilfreich bei der Funktionsbeschreibung. In der Praxis treten mehr oder weniger große Abweichungen auf, die Gesetzmäßigkeiten gelten also nur näherungsweise. Beim idealen Transformator sind die Spannungen an den Wicklungen aufgrund der elektromagnetischen Induktion proportional zur Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses und zur Windungszahl der Wicklung. Daraus folgt, dass sich die Spannungen so zueinander verhalten wie die Windungszahlen. Ausserdem verhalten sich die Ströme genau umgekehrt proportional da man davon ausgeht, dass beide Leistungen (P_primär und P_sekundär) genau gleich gross sind.

Realer Transformator

Ideale Transformatoren sind praktisch nicht realisierbar. Ein realer Transformator unterscheidet sich folgendermaßen vom idealen Transformator:

• Die Wicklungen der Spulen haben einen Widerstand.
• In dem Eisenkern des Trafos treten Wirbelstromverluste in Form von Wärme auf.
• Ausserdem benötigt die Ummagnetisierung des Kerns Energie.
• Die Permeabilität des Kerns hängt von der Frequenz und der Stärke des Magnetflusses ab.

Die Widerstände der Wicklungen, die Ummagnetisierung und die Wirbelströme führen zu Energieverlusten: Die Verluste aufgrund der Widerstände der Wicklungen nennt man Kupferverluste, die Verluste durch die Ummagnetisierung heißen Hystereseverluste und die Verluste aufgrund von Wirbelströmen heißen Wirbelstromverluste. Hystereseverluste und Wirbelstromverluste werden unter dem Begriff Eisenverluste zusammengefasst. 

Blogeintrag Oktober 2016

Elektropneumatik

Bei einer elektropneumatischen Steuerung geht es hauptsächlich darum, pneumatisch Elemente mit elektrischem Strom anzusteuern.

Magnetventil

Dies geschieht indem man sogenannte Magnetventile ansteuert. Diese sind im Grunde gleich aufgebaut wie pneumatische Ventile, jedoch werden sie nicht durch Druckluft betätigt, sondern durch einen Elektromagneten.

In der Elektropneumatik kann dann jede Art von elektrischer Steuerung verwendet werden, wie z.B. Relaistechnik oder LOGO.

Die Vorteile einer elektropneumatischen Schaltung werden sind fast gänzlich dieselben wie bei einer pneumatischen Steuerung, allerdings kann man - da es auch möglich ist, eine Anlage mit SPS zu steuern - wesentlich mehr machen, was z.B. Zeitverzögerung, Abläufe und Bedienung angeht.

Da bei der Elektropneumatik Elektrische und Pneumatische Steuerungen gemischt werden, werden auch 2 verschiedene Schaltpläne erstellt. Zum einen der Pneumatische Schaltplan, welcher normalerweise relativ simpel ausfällt, da der grösste Teil der Steuerung elektrisch verrichtet wird und nur die Arbeit Pneumatisch. Zum anderen der Elektrische Schaltplan, welcher die ganze Steuerung beinhaltet. Das Bindeglied beider Pläne bildet das Magnetventil hier Y1 und Y2.