Ingenieurpädagogik Elektrotechnik-Informationstechnik (B.Sc.)

Mathematik 1

Voraussetzungen:
keine

Gesamtziel:
Erwerb von mechatronischen Grundlagen. Die Studierenden erhalten eine Grundausbildung in Mathematik und Physik und allen Fachgebieten der Mechatronik. Die Studierenden werden befähigt fachübergreifend das Zusammenwirken verschiedener Systemkomponenten zu verstehen und in Systemen zu denken. Sie erlernen die Grundfähigkeiten zur Konzeption, Auslegung Simulation und Realisierung mechatronischer Systeme und die Methodik sich selbst Wissen anzueignen. Die Absolventen sind in der Lage, Wissen zu bewerten, sich schnell in neue Arbeitsgebiete einzuarbeiten, Fragestellungen der Mechatronik ingenieurmäßig zu bearbeiten und ihr Wissen auf dem neuesten Stand der Technik zu halten.

Inhalt:
Vektorrechnung: Der Vektorbegriff, Vektoren in kartesischen Koordinatensystemen, Vektoralgebra, Lineare Abhängigkeit, Basis, Anwendungen in der Analytischen Geometrie,
Lineare Algebra: Matrizenalgebra, Determinanten, Lineare Gleichungssysteme
Komplexe Arithmetik: Definition und Begriffe, Rechnen mit komplexen Zahlen, Darstellungsformen für komplexe Zahlen, Potenzen und Wurzeln, Der Fundamentalsatz der Algebra, Superposition von Schwingungen, Kurven und Gebiete, Komplexe Funktionen
Funktionen mehrerer Variabler: Grundbegriffe, Differenzierbarkeit

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung (150 Min)

Elektrotechnik 1

Vorrausetzungen:
Empfohlen: Mathematische Grundkenntnisse für die Berechnung von linearen Gleichungssystemen. Grundlegendes Verständnis für die Differenzial- und Integralrechnung. Rechnen mit komplexen Zahlen.

Gesamtziel:

Die Studierenden erkennen die Bedeutung der Elektrotechnik in der Mechatronik.
Sie beschreiben die Grundelemente elektrischer Schaltungen (Widerstand, Kondensator, Induktivität) und erklären die Grundgesetze der Elektrotechnik wie z.B. die Gesetze nach Kirchhoff.
Sie kennen Methoden zur Analyse von Gleichspannungsnetzwerken (z.B. Knotenpunktanalyse) und haben ein grundsätzliches Verständnis für elektrische und magnetische Felder (z.B. Feldbegriff, Feldlinien, Feldstärke, Kraftwirkungen, Energie).
Die Studierenden beschreiben Induktionsvorgänge (Induktion der Ruhe, Induktion der Bewegung).
Durch die Bearbeitung der vorlesungsintegrierten Übungen im Dialog mit dem Dozenten und den Hörern lernen die Studierenden eigene Lösungsansätze zu entwickeln und zu verteidigen. Sie lernen die eigenen Fähigkeiten einzuschätzen und auf sachlicher Ebene kontrovers zu diskutieren.Die Studierenden wenden den Überlagerungssatz auf lineare elektrische Netzwerke an.
Sie wandeln komplexe Netzwerke in eine Ersatzspannungsquelle oder Ersatzstromquelle um und lösen Linien- und Flächenintegrale bei einfachen Geometrien (z.B. zur Berechnung der Spannung aus der Feldstärke eines elektrischen Felds). Zusätzlich erstellen und interpretieren sie Zeiger- und Liniendiagramme.

Inhalt:
Grundbegriffe: elektrische Ladung, elektrischer Strom, Potenzial, Spannung, Widerstand; passive- und aktive Zweipole.
Kirchhoff’sche Gesetze.
Grundlegende Verfahren zur Analyse von Netzwerken, elektrische Energie und Leistung.
Elektrisches Strömungsfeld, elektrostatisches Feld, ideale Kondensatoren, Verschiebungstrom.
Grundgrößen des magnetischen Feldes, Materie im Magnetfeld, Durchflutungsgesetz (1. Maxwell’sche Gleichung), Dauermagnete, Induktionsgesetz (2. Maxwell’sche Gleichung).
Einführung in die Wechselstromlehre; komplexe Darstellung.

Prüfungsleistung:
Schriftliche Prüfung (90 Min)

Technische Mechanik

Voraussetzungen:
Empfohlen: Lösung von Gleichungssystemen, Integral- und Differenzialrechnung, Winkelfunktionen

Gesamtziel:
Erkennen die Bedeutung der Mechanik in der Mechatronik, Erkennen grundlegende mechanische Elemente wie Lager und Gelenke in einteiligen und mehrteiligen Konstruktionen, Kennen die Grundbelastungsfälle der Festigkeitslehre und deren Überlagerungen, Wählen passende Lagerungen und Gelenke aus für die statisch bestimmte Lagerung von Konstruktionen.
Wenden die Methoden der Technischen Mechanik und Festigkeitslehre im Konstruktionsprozess zur Dimensionierung und Festlegung der Lagerung an
Wenden die Methode des Freimachens auch bei komplexen Modellen sicher an, Entwickeln aus diesen Freikörperbildern die Kräfte- und Momentengleichgewichte, Lösen die Kräfte- und Momentengleichgewichte zur Bestimmung der Lager-, Gelenk- und Schnittreaktionen, Berechnen aus den Schnittreaktionen die wirkende Beanspruchung im Bauteil für Standardlastfälle, Beurteilen die berechneten Spannnungen und Verformungen im Hinblick auf die Werkstoffeigenschaften.
Modellieren und Bewerten die Lagerung, beurteilen und berechnen den Beanspruchungsverlauf, Analysieren einfache Tragwerke bzgl. Ihrer Festigkeit bei geforderter Beanspruchung, Leiten aus den Ergebnissen der Festigkeitsrechnung Folgerungen bzgl. der zulässigen Beansprucheng ab.

Inhalt:
Ebene Stereostatik: Einführung, Grundbegriffe, Axiome, Zentrales Kräftesystem, Allgemeines Kräftesystem, Tragwerke, Schwerpunkt, Balken
Elastostatik, Festigkeitslehre: Einführung, Beanspruchungsarten, Zugbeanspruchung, Druckbeanspruchung, Biegebeanspruchung, Schubbeanspruchung, Torsionsbeanspruchung, Sonderfälle Grundbelastung, Zusammengesetzte Beanspruchung

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung (90 Min)

Informatik 1

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:
a. Grundlagen der Programmierung
b. Objektorientierte Programmierung in C#
c. Exceptions und Exception Handling
d. Collections in C#
e. Informations- und Zahlendarstellung
f. Einblick in die Programmierung in Java

b) Labor: Programmierübungen zum jeweiligen Vorlesungsstoff

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht

Lern- und Arbeitstechniken

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:
• Einsatz von Skriptsprachen zur Lösung mathematisch-naturwissenschaftlicher Fragestellungen
• Visualisierung mit Hilfe von 2- und 3-dimensionalen Grafiken
• Grundlagen der Simulation
• Grundlagen der Parameteroptimierung

b) Tutorium:
• Einführungsveranstaltung Bibliothek
• Weitere Veranstaltungen dienen dazu, unter Anleitung das im Grundstudium bereits erworbene Wissen anzuwenden und
zu vertiefen.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Seminar: Bericht unbenotet,
Tutorium: Testat unbenotet

Mathematik 2

Voraussetzungen:
Empfohlen: Vorlesung Mathematik 1

Gesamtziel:
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden die behandelten mathematische Methoden auf Ingenieurprobleme anwenden. Die Studierenden verstehen die Mathematik als ‚Sprache der Naturwissenschaften und der Technik. Sie lernen, bereits mathematisch vormodellierte Ingenieurprobleme zu lösen. Die Studierenden erwerben logisches Denken und Abstraktionsvermögen.

Inhalt:
Gewöhnliche Differentialgleichungen: Grundbegriffe, Lösungsverfahren für Differentialgleichungen 1. Ordnung, Lineare Differentialgleichungen höherer Ordnung, Die Schwingungsdifferentialgleichung,
Potenzreihen: Unendliche Reihen, Konvergenz, Die Taylorsche Formel, Rechnen mit Potenzreihen, Analytische Fortsetzung elementarer Funktionen
Fourierreihen: Periodische Funktionen, Fourierreihen für 2π-periodische Funktionen, Fourierreihen für allgemeine Periode, Rechnen mit Fourierreihen, Fourierreihen in komplexer Darstellung, Das Spektrum einer periodischen Funktion, Das Fouriertransformation
Laplacetransformation: Einleitung, Eigenschaften, Lösung von DGL und DGL-Systeme bei gegebenen Anfangswerten, Einführung in die Systemtheorie

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung (90 Minuten)

Physik

Voraussetzungen:
Vorlesungen des ersten Semesters im Besonderen: Mathematik 1 und Technische Mechanik 1
Empfohlen: Mathematische Lösungsansätze für DGL

Gesamtziel:
Die Studierenden beherrschen die physikalischen Grundlagen und mathematischen Modellierungen wichtiger Probleme der Mechanik, Schwingungs- und Wellenlehre sowie der Thermodynamik. Sie erkennen wiederkehrende physikalische Modellbeschreibungen und können Lösungsansätze übertragen. Die Studierenden können ihren Lösungsansatz zu physikalischen Fragestellungen verständlich zu formulieren und mit anderen diskutieren. Durch Bearbeitung von Übungsaufgaben einzeln und im Team lernen die Studierenden, ihr Wissen an andere weiterzugeben und deren Schwierigkeiten, zum Beispiel beim Verständnis, zu erkennen.
Die Studierenden sind in der Lage bekannte physikalische Modelle in neuen Aufgabenstellungen erfolgreich anzuwenden. Sie können einfache Vorgehensweisen zur Lösung physikalischer Probleme in neue Fragestellungen transferieren (Erhaltungssätze, Aufstellung von DGL …). Die Studierenden können sich in nicht behandelte, für den Ingenieur wichtige physikalische Themengebiete einarbeiten und soweit aufarbeiten, dass im Fachgespräche mit Experten Lösungen erarbeitet werden können.
Die Studierenden sind aufgrund anschaulicher und phänomenologischer Betrachtungen in der Lage ihre Ergebnisse zu überprüfen und deren Qualität zu bewerten. Die Studierenden sind fähig, neuartige experimentelle Apparaturen zu entwerfen, um notwendige Kenndaten messtechnisch zu verifizieren oder zu bestimmen.

Inhalt:
Mechanik: Kinematik und Dynamik (translatorisch und rotatorisch), Erhaltungssätze, Massepunkte und starrer Körper
Schwingungen und Wellen: Harmonische Schwingung (frei und erzwungen, gedämpft und ungedämpft), Harmonische Wellen, Interferenz und Beugung
Thermodynamik: Temperatur, Thermische Ausdehnung, Wärmekapazitäten, Zustandsgleichung von Gasen, Innere Energie, Wärme und Volumenarbeit, Technische Kreisprozesse.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung

Elektrotechnik 2

Voraussetzungen:
Empfohlen: Elektrotechnik 1, Mathematik, insbesondere Komplexe Rechnung

Gesamtziel:
Die Studierenden sind fähig, die grundsätzlichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Elektrotechnik zu verstehen. Sie sind in der Lage, die grundlegendens Aufbau von Messanordnungen und den Umgang mit messtechnischen Geräten zu verstehen. Sie sind mit den Randbedingungen und Methoden digitaler Messdatenerfassungen vertraut. Die Studierenden können fachübergreifend das Zusammenwirken verschiedener Systemkomponenten verstehen und in Systemen denken. Sie sind fähig, die Problematik des Messens, der Messtoleranzen und der möglichen Messfehler zu erkennen. Sie können die Vorteile einer systematischen und zielorientierten Herangehensweise an Problemstellungen erkennen. Die Studierenden kennen die Vorteile des systemischen und strukturierten Denkens. Sie sind in der Lage, die Vorteile und Organisation der Teamarbeit zu begreifen. Die Studierenden können die grundsätzlichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Elektrotechnik anwenden. Sie sind in der Lage, die Beschreibung von Systemen mit harmonischer Anregung im Frequenzbereich durchzuführen und als Ortskurven darzustellen. Die Studierenden sind fähig, diese Kenntnisse auf ausgewählte Gebiete der Wechselstromlehre anzuwenden, insbesondere auf Drehstromsysteme und Transformatoren. Sie können die grundlegende Fertigkeiten des Aufbaus von Messanordnungen und den Umgang mit messtechnischen Geräten anwenden. Die Studierenden können die Messgeräte Digitalvoltmeter und Oszilloskop verwenden sowie PC-basierte Messtechnik einsetzen.Sie sind in der Lage zur grundsätzlichen Konzeption, Auslegung, Simulation und Realisierung dynamischer Systeme. Sie können das Wissen und Verstehen der Elektrotechnik- und Messtechnik auf andere Themenbereiche übertragen. Die Studierenden sind fähig, die Kenntnisse selbständig zu aktualisieren. Die Studierenden können im Team Lösungskonzepte anhand von Übungsbeispielen erarbeiten. Sie könne sich selbst organisieren, die Arbeit strukturieren und Ergebnisse kritisch hinterfragen. Sie sind in der Lage, Fragestellungen und Lösungen aus dem Bereich der Elektrotechnik und Mess-technik gegenüber Fachleuten darzustellen und mit ihnen zu diskutieren. Sie können anderen Personen zuhören, sie verstehen und sich mit ihnen verständigen. Sie sind fähig, die Zusammenhänge der für die Aufgabenstellung relevanten technischen Fragestel-lungen darzustellen. Sie können ihr Wissen und Verstehen der elektrotechnischen und messtechnischen Zusammenhänge auf ihre spätere berufliche Tätigkeit anwenden. Sie können ihre Kenntnisse sowie ihr Verständnis aus dem Bereich der Messtechnik zur Analyse und Lösung technischer Fragestellungen anwenden und geeignete Methoden auswählen. Die Studierenden sind in der Lage, die zur Lösung messtechnischer Aufgabenstellungen geeignete Hard- und Software zu nutzen. Sie sind fähig, ihren Lösungsweg durch Argumente gegenüber Vorgesetzten, Mitarbeitern und Kunden zu vertreten. Sie können die Eigenschaften passiver Bauelemente und Netzwerbe bei Betrieb mit Wechselgrößen analysieren und die Ergebnisse interpretieren. Sie sind in der Lage, die Messergebnisse zu analysieren und zu bewerten. Die Studierenden sind fähig, elektrotechnische Aufgabenstellungen zu analysieren und so aufzubereiten, dass sie ihre Kenntnisse der Methoden zur Lösung anwenden können.

Inhalt:
Analyse linearer Netzwerke bei Betrieb mit Wechselgrößen: Grundschaltungen, Ersatzquellen, Leistung, Überlagerung.
Ortskurven: grundsätzliche Darstellung, Inversion.
Bode-Diagramm: Aufgabenstellung, grundsätzliche Darstellung, Addition von Amplituden- und Phasendiagrammen. Mehrphasen-Systeme: Prinzip, Schaltungsvarianten, Leistung. Übertrager: grundsätzliche Funktionsweise, Darstellungsformen, Verluste. Analyse einfacher linearer Netzwerke mit den Methoden der Wechselstromlehre. Verständnis für und Anwendung von Frequenzgang, Bode-Diagramm und Ortskurve. Grundlegendes Verständnis für Drehstrom-Systeme und Transformatoren.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung, Erfolgreiche Bearbeitung der Aufgabe im Team mit Bericht.
Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein

Konstruktionslehre

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: Zeichnerische Grundfertigkeiten, Vorkurs Mathematik oder vergleichbare Fähigkeiten, räumliches Vorstellungsvermögen, Grundfertigkeit im Umgang mit PCs

Inhalte:
a)
Freihandzeichnen
Ansichten und ihre normgerechte Anordnung
Schnitte
Bemaßen
Stücklisten
Technische Oberflächen
Toleranzen und Passungen
Toleranzen für Form und Lage
Darstellen von Baugruppen
Lasten- und Pflichtenheft
methodisches Konstruieren
b)
Anwenden der theoretischen Kenntnisse der Vorlesung auf eine praxisnahe Entwicklungsaufgabe
methodisches Suchen nach Lösungsansätzen
Bewerten von Konzepten
Erstellen von Funktionsskizzen und Zusammenbauzeichnungen
Ableitung von Einzelteilzeichnungen
Ausarbeitung von Projektpräsentationen
Diskussion und Verteidigung der eigenen Ideen im Wettbewerb mit konkurrierenden Konzepten
c)
Erstellen von dreidimensionalen Modellen und daraus abgeleiteten technischen Zeichnungen, Stromlaufplänen und Leiterplatten-Layouts mit CAD-Systemen

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) benotete Klausur (60 Minuten)
b) Entwurf unbenotet
c) Testat unbenotet

Informatik 2

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:
a. Erstellung graphischer Benutzeroberflächen mit C#
b. Erstellung nebenläufiger Anwendungen in C#
c. Gerätekommunikation über RS232 und USB
d. Netzwerkkommunikation in C#
b) Labor:
Programmierübungen zum jeweiligen Vorlesungsstoff
c) Labor:
Laborversuche zu ausgewählten Themen aus
a. Mechanik
b. Schwingungslehre
c. Strömungslehre
d. Thermodynamik
e. Optik

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht
c) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Bearbeitung aller Versuche mit Bericht

Elektronik

Voraussetzungen:
Elektrotechnik 1
Empfohlen: Grundlagen der Elektrotechnik; Berechnung von passiven Gleichstrom- und Wechselstromschaltungen.

Gesamtziel:
Die Studierenden können Schaltungen aus dem gelehrten Bereich der Elektronik erkennen, beschreiben und nach Anforderung in deren Grundfunktionen analysieren. Sie sind in der Lage die erworbenen Kompetenzen auf weiterführende Themen der Elektronik auszuweiten. Die Studierenden verfügen über das Wissen die Eigenschaften ihnen aus der Vorlesung bekannten Grundschaltungen über ihnen bekannte Grundformeln zu berechnen und Sie verstehen die Grundmechanismen der Arbeitsweise dieser Schaltungen. Ihnen sind die Grundmöglichkeiten SPICE-kompatibler unterstützender Simulationswerkzeuge bekannt. Die Studierenden können Grundschaltungen nach Anforderung analysieren, erkennen deren Funktion und können diese beschreiben. Bei der Analyse sind sie weitgehend in der Lage die Abstraktionsverfahren der vorausgesetzten Vorlesungen Elektrotechnik 1 (oder ein Äquivalent dazu) einzusetzen. Die Studierenden können Grundschaltungen analysieren und deren analysierten Eigenschaften grundsätzlich bewerten.

Inhalt:
Halbleiter und ihre Eigenschaften, Eigenschaften und Anwendung homogener Halbleiterbauelemente, Beispiel: NTC- und PTC-Widerstand, Dioden, Funktionsweise, Eigenschaften, Modelle, Berechnungsverfahren und Anwendung, Kühlung von verlustbehafteten elektrischen und elektronischen Bauteilen, Statisch und dynamisch, bipolare Transistoren (Schwerpunkt npn), Funktionsweise, Eigenschaften, Modelle, Berechnungsverfahren und Anwendungen, Funktionsweise und Eigenschaften von Feldeffekttransistoren im Schwerpunkt n-Kanal MOS-FET sowie deren Grundanwendungen, Operationsverstärker und Komparatoren, Funktionsweise, Eigenschaften, Modelle, Berechnungsverfahren und Anwendungen, Ideale und reale Eigenschaften, Lineare und nicht lineare Verstärker, Komparator- und Schmitt-Triggeranwendungen, Eigenschaften und Anwendung passiver linearer Bauelemente

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung

Digitaltechnik

Voraussetzungen:
Empfohlen: Elektrotechnik 1 oder äquivalente Kenntnisse: Berechnung von Gleichstromkreisen, Elektronik oder äquivalente Kenntnisse: Schaltungen mit Dioden, FET und Bipolartransistor, Informatik: Zahlensysteme

Gesamtziel:
Die Studierenden kennen die logischen Verknüpfungen und Rechenregeln der Schaltalgebra. Sie kennen die verschiedenen Realisierungsmöglichkeiten von logischen Verknüpfungen. Sie wissen, was man unter programmierbaren Logikverknüpfungen versteht. Die Studierenden kennen den Aufbau von Schaltwerken. Sie kennen den Aufbau einer einfachen CPU. Die Studierenden können Schaltnetze und Schaltwerke entwickeln und realisieren. Sie können einfache Hardwarebeschreibungen mit VHDL durchführen. Die Studierenden können Zählerschaltungen entwickeln. Sie können Flipflops anwenden. Sie können im Team digitale Lösungen erarbeiten. Sie sind in der Lage, die Einsatzmöglichkeiten von Schaltnetzen und Schaltwerken zu beurteilen. Sie können digitale Aufgabenstellungen analysieren und Methoden zu deren Lösung erarbeiten. Sie können verschiedene Realisierungsmöglichkeiten von digitalen Schaltungen analysieren und beurteilen.

Inhalt:
Logische Verknüpfungen und Rechenregeln: Entwurf von Schaltnetzen, Realisierung von logischen Verknüpfungen (TTL, CMOS, Multiplexer,...), Programmierbare Logikbausteine, Hardware-Beschreibung mit VHDL, Entwurf von Schaltwerken, Flipflops, Entwurf von Zählern und Registerschaltungen, Rechenschaltungen, Codes und Zahlensysteme

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung, Erfolgreiche Bearbeitung der Laboraufgaben im Team Das Modul wird benotet. Die Modulnote ergibt sich aus der schriftlichen Prüfung. Alle Teilmodule müssen bestanden sein.

Informationstechnik

Voraussetzungen:
Empfohlen: Elektrotechnik 1 oder äquivalente Kenntnisse: Berechnung von Gleichstromkreisen, Elektronik oder äquivalente Kenntnisse: Schaltungen mit Dioden, FET und Bipolartransistor, Informatik: Zahlensysteme

Gesamtziel:
Die Studierenden verstehen die objektorientierte Denkweise; Sie kennen grundlegende Begriffe der Datenkommunikation wie Topologie, Multiple-Access-Protokolle und Fehlererkennung; Sie kennen und verstehen die grundlegenden Zusammenhänge zwischen klassischen Methoden der Kommunikationstechnik, der Netzwerk und Computertechnik sowie der Nachrichtentechnik und Informationstheorie; Sie verstehen den Zweck von Referenzmodellen und kennen die Referenzmodelle OSI und TCP/IP; Die Studierenden verstehen den grundlegenden Zusammenhang zwischen Datenrate und Signalbandbreite; Sie kennen und verstehen grundlegende Methoden der Leitungscodierung und Modulation; Sie verstehen den Zweck von Vielfachzugriffsverfahren und kennen verschiedene grundlegende Duplexing- und Multiplexingverfahren; Die Studierenden kennen und verstehen den Zweck von Carrier-Sensing Verfahren; Sie kennen verstehen die grundlegenden Ethernet-Technologien; Sie verstehen die Zuweisung von Adressen in IPv4 Netzwerken; Sie kennen und verstehen die grundlegenden Funktionsprinzipien hinter einfachen Routing-Algorithmen. Die Studierenden können kleine objektorientierte Programme schreiben; Sie können den Zweck der auf den verschiedenen Netzwerk-Layern verwendeten Modulations- Codierungs- und Vielfachzugriffsverfahren nachvollziehen; Sie können Adressen in einfachen IPv4 Netzwerken vergeben und IPv4 Netzwerke in Subnetze unterteilen.

Inhalt:
Vorlesung Software Engineering 1: Grundlagen der Softwareentwicklung, Problem der Qualität in der Softwareentwicklung; Programmentwicklung: Ablauf eines Softwareprojekts, Software-Entwicklungsprozesse, Test von Software; Einführung in die Beschreibungssprache Unified Modelling Language (UML). Einführung in objektorientierte Analyse und objektorientiertes Design. Objektorientierte Konzepte : Klassen, Konstruktor, Destruktor, Copy-Konstruktor, Klassenvariablen und Klassen-Methoden, Vererbung, Polymorphismus, abstrakte Klassen.
Vorlesung Kommunikationssysteme:
Meilensteine der Kommunikationstechnik: Telegrafie und Fernsprechtechnik, Drahtlose Kommunikationstechnik, Digitale Kommunikation, Rechner und Datennetze.
Referenzmodelle: OSI-Referenzmodell, TCP/IP-Referenzmodell.
Medienzugriff und Mehrbenutzerkommunikation: Datenrate und Signalbandbreite, Leitungsgebundene Übertragungsmedien, Drahtlose Übertragungsverfahren, Kanalcodierung.
Kommunikation auf der Bitübertragungsschicht: Duplex-Verfahren, Multiplex-Verfahren, Carrier-Sensing-Verfahren, Ethernet
Paketübertragung auf der Netzwerk-Schicht: Adressierung in IP-Netzwerken, Routing, Adressaufbau und Namensauflösung.
Labor Software Engineering 1: Objektorientierte Programmierung mehrerer kleiner Übungen und von 2 Softwareprojekten.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Schriftliche Prüfung (45min); b) Schriftliche Prüfung (45min); c) Erfolgreiche Teilnahme an allen Laborübungen und erfolgreiche Bearbeitung des Abschlussprojekts. Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein

Signalverarbeitung

Voraussetzungen:
verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: Mathematik 1 und 2

Inhalte:

a)    Einführung

• Einführung in zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Signale;
• Auswirkungen der Quantisierung von Sensoren, A/D-Wandlern und D/A-Wandlern;

Zeitkontinuierliche Signale

• Fourier-Analyse : Anwendungen zur Fourierreihe ;
• Fourier-Transformation und ihre Anwendung zur Fourier-Analyse;

Zeitkontinuierliche Systeme

• Eigenschaften zeitkoninuierlicher Systeme
• Wichtige Anwendungen der Laplace-Transformation;
• Stabilität zeitkontinuierlicher Systeme;
• Einführung in zeitkonituierliche Filter;

Zeitkontinuierliche Filter

• Entwurf und Anwendung einfacher Filter : Tiefpass, Hochpass, Bandpass, Bandsperre.

Zeitdiskrete Signale

• Abtast-Haltevorgang und Abtasttheorem nach Shannon;
• diskrete Fourier-Transformation , Fast-Fourier-Transformation;

Zeitdiskrete Systeme

• Differenzengleichung;
• diskrete Faltung;
• Z-Transformation und Z-Übertragungsfunktion;
• Wichtige Anwendungen der Z-Transformation;
• Stabilität zeitdiskreter Systeme;
• rekursive und nichtrekursive Filter;
• Wahl der Abtastzeit;

 b)       

Laborversuche zu den Themen

• grundlegende Vorgehensweise zur digitalen Signalverarbeitung am Beispiel der Glättung eines gestörten Signals mittels gleitender Mittelwertbildung;
• Fourier-Transformation und ihre Anwendung zur Fourieranalyse;
• Differenzengleichung;
• Anwendung des zeitdiskreten Faltungssatzes;

Prüfung:

a)    Schriftliche Prüfung                                                                                                                        

b)    Erfolgreiche Bearbeitung aller Laborübungen mit ausführlicher selbständiger Vorbereitung.                 

Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein

Elektronik 2

Voraussetzungen:
Nach Studien- und Prüfungsordnung:
Keine

Empfohlen:
Grundkenntnisse R, L und C, Grundverständnis Schaltungstechnik, Transistorgrundschaltungen, Grundlagen Operationsverstärker

Inhalte:

a) Vorlesung:

• Leistungs-MOS-Schaltungen
  Aufbau und Kennlinie MOS, IGBT
  Verluste an MOS-Transistoren
  Treiberschaltungen für MOSFETs
  Brückenschaltungen für Motoren
• ESD-Schutz
  ESD-Modelle
  ESD-Schutzschaltungen
  Schutz der Spannungsversorgung
  Latch-up
• Filter-Schaltungen
  RC-Filter 1. Ordnung
  Tiefpass 2.Ordnung
  Schaltungen von Hoch-, Tief- und Bandpassfiltern
  Keramik und SAW-Filter
• Oszillatoren
  RC und LC-Oszillatoren
  Quarz-Oszillatoren
  Phasenrauschen und Jitter
  Spread-Spektrum-Oszi, Direct Digital Synthesis
• Rauschen
  Rauschursachen
  Rauschberechnung an Schaltungen
• PLL
  Aufbau und Funktion PLL
  Anwendung PLL
• Busse
  Serieller Bus, RS232, LVDS
  SPI, I2C
  Busse mit Übertragung von Leistung und Information
  LIN, SENT
  Überblick USB

b) Labor

• Versuch 1: MOS, Bipolartransistor, IGBT- Messung der stat.- und dyn. Eigenschaften
• Versuch 2: Brückenschaltungen mit MOS-Transistoren: Spannungsverluste, dyn Verhalten, Totzeit
• Versuch 3: Oszillatoren: Stabilität und Stromverbrauch von RC-, LC-, und Quarz-Oszillatoren
• Versuch 4: Grundlagen LIN-Bus: Grundfunktion LIN-Bus, Weckverhalten, Störfestigkeit
• Versuch 4: Grundlagen RFID: Messungen an LF-, HF und UHF-RFID-Schaltungen

Prüfungsleistung/Studienleistung:
 
a) Schriftliche Prüfung (90 Min)
b) Erfolgreiche Bearbeitung der Aufgabe im Team mit Bericht und Konstruktion (Entwurf). Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein.

Elektrotechnik 3

Voraussetzungen:
Nach Studien- und Prüfungsordnung:
Zulassung zum zweiten Studienabschnitt

Empfohlen:
Mathematik 1, Mathematik 2 oder äquivalente Kenntnisse: Komplexe Rechnung, Matrizenrechnung,Vektorrechnung, Integral-und Differentialrechnung, lineareDifferentialgleichungen, Laplace-Transformation,Elektrotechnik 1, Elektrotechnik 2 oder äquivalente Kenntnisse: komplexeWechselstromrechnung, Verfahren der Netzwerkanalyse, Drehstromsysteme, Frequenzgang und Bodediagramm, Zeigerdarstellung, elektrische und. magnetische Felder, elektrisches Strömungsfeld

Inhalte:

- Vierpoltheorie: Ersatzschaltbilder und Beschreibung von Vierpolen sowie derenZusammenschaltung.

- Drehstrom: Vertiefung der Kenntnisse, Berechnung von Spannungen, Strömen, Wirk-und Blindleistungen, Blindleistungskompensation.

- Schaltvorgänge: Berechnung der Ausgleichs-und Übergangsvorgänge bei Schalthandlungen.

- Elektromagnetische Felder: Charakterisierung sowie Berechnung von elektromagnetischen Feldern und der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen insbesondere der leitungsgebundeneAusbreitung elektrischer Signale

Prüfungsleistung/Studienleistung:
 
a) Schriftliche Prüfung (90 Min)
 

Elektrische Messtechnik

Voraussetzungen:
Nach Studien- und Prüfungsordnung:
Zulassung zum zweiten Studienabschnitt

Empfohlen:
Grundlagen der Elektrotechnik

Inhalte:

a) Grundlagen

• Kenngrößen von Strom und Spannung, Mittelwerte periodischer Ströme und Spannungen, Kenngrößen nichtsinusförmiger Signale, Pegelmaße
• Elektromagnetische Verträglichkeit
  Motivation und Grundlagen, Kopplungsmechanismen, Passive Entstörkomponenten, EMVErsatzschaltbilder von R, L und C, Abschirmung magnetischer Felder
• Messung elektrischer Größen
  Digitale Multimeter, Messung im Drehstromnetz
• Messabweichungen
  Ursachen für Messabweichungen, Messwertverteilungen, Messunsicherheit nach GUM
• Sensoren
  Klassifizierung und Grundstruktur, Temperatursensoren, Sensoren zur Erfassung mechanischer Größen
• Grundlagen digitaler Messsysteme
• A/D- und D/A-Umsetzer

b)

• Erstellen von Programmen in der Programmiersprache LabVIEW
• Datenerfassung mit USB 6008
• Grenzen und Eigenschaften von EMV-Netzfiltern
• Leitungsgebundene EMV-Phänomene

Prüfungsleistung/Studienleistung:
 
a) Schriftliche Prüfung (90 Min)
b) Erfolgreiche Bearbeitung der Aufgaben im Team mit Bericht. Das Modul wird benotet. Die Modulnote besteht aus der Note des benoteten Teilmoduls.

Schulpraxis 1 mit Begleitseminar

Es handelt sich um ein Teilmodul der Schulpraxis, das aus einem Schulpraktikum und einem Begleitseminar zum Schulpraktikum besteht.

Inhalte

• Erwartungen an das Praxissemester reflektieren
• Im Praxissemester: Organisation, Inhalte, Ziele, Aufgaben von Studierenden und Ausbildungs ¬ lehrern
• Anforderungen an Lehrenden an beruflichen Schulen
• Formulieren von Beobachtungsaufträgen
• Hospitation: Wahrnehmung und Unterscheidung von Beschreibung, Wirkung und Interpretation von Lehr-und Lernprozessen; Unterrichtsbeobachtung und Mitschrift: Formulieren von Beobachtungsaufträgen zur Unterrichtsanalyse
• Anregungen und Hilfen zur Planung von Unterrichtsstunden
• Reflexion der schulpraktischen Erfahrungen
• Auswertung der Beobachtungsaufträge: Anforderungen und Unterrichtsanalyse
• Merkmale guten Unterrichts
• Praktikumserfahrungen und Konsequenzen für das weitere Studium

Teilnahmevoraussetzungen

• Nach Studien-und Prüfungsordnung: keine
• Empfohlen: Grundkenntnisse der Ingenieurwissenschaften; Grundkenntnisse in Erziehungswissenschaft und Berufspädagogik und/oder Fachdidaktik von Vorteil

Teilnahme

Das Begleitseminar wird im Sommer- und im Wintersemester angeboten. Das Schulpraktikum wird von den Studierenden festgelegt. Das Teilmodul kann wahlweise im 3./4. oder 5. Semester absolviert werden.

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Dieses Modul ist ein Teilmodul der Schulpraxis. Siehe daher Schulpraxis 2.

Schulpraxis 2 mit Begleitseminar

Es handelt sich um ein Teilmodul der Schulpraxis, das aus einem Schulpraktikum und einem Begleitseminar zum Schulpraktikum besteht.

Inhalte

• Einflussgrößen und Modelle von Unterricht
• Didaktische Modelle und ihre Bedeutung für die Analyse und Planung von Unterricht
• Ablauf der Unterrichtsplanung/Unterrichtsvorbereitung
• Möglichkeiten der Evaluation von Unterricht
• Unterrichtsphasen und Lernphasen (Artikulation)
• Bedeutung des Transfers
• Fokus: der Unterrichtseinstieg
• Lernen lernen: Lernberatung und Lernstrategien
• Reflexion schulpraktischer Erfahrungen
• Auswertung von Beobachtungsaufträgen
• Unterrichtsplanung, Didaktische Modelle, Unterrichtsphasen

Teilnahmevoraussetzungen

• Nach Studien-und Prüfungsordnung: keine
• Empfohlen: Schulpraktikum SP1; Begleitveranstaltung zum Schulpraktikum 1

Teilnahme

Das Begleitseminar wird im Sommer- und im Wintersemester angeboten. Das Schulpraktikum wird von den Studierenden festgelegt. Das Teilmodul kann wahlweise im 4./5. oder 6. Semester absolviert werden.

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Teilnahmebestätigung und Praktikumsbericht incl. didaktischer Studie.

Allgemeine und spezielle erziehungswissenschaftliche Grundlagen

Das Modul besteht aus den folgenden zwei Teilmodulen:

Inhalte

a) Einführung in die Erziehungswissenschaft (EG 1):

• Pädagogik-Erziehungswissenschaft -Bildungswissenschaft. Spannungsfelder des Gegenstandsbezugs im Kontext verschiedener Wissenschaftsparadigmata
• Erziehungs-und bildungstheoretische Grundlagen: Antike Paideia, neuzeitlicher Allgemeinbildungsanspruch und spezielleBildung
• Sozialisationstheoretische Grundlagen: Institutionalisierung von Bildungsprozessen; Schule und Gesellschaft
• Educational Governance: Steuerung von Bildungssystemen
• Forschungsbasierte Erziehungswissenschaft: Grundansätze und Methode
• Pädagogische Ethik und pädagogische Gegenwartsfragen: Individualität und Bildsamkeit, Diversität, Heterogenität, inklusive Bildung

b) Einführung in das Studium der Berufspädagogik (EG 2)

• Die Verhältnisbestimmung von allgemeiner und spezieller Bildung: Historisch-ideengeschichtliche Perspektiven zum Verhältnis von Berufsbildung im Kontext von Politik, Gesellschaft und Allgemeinbildungsanspruch
• Schultheorie im Spannungsfeld von geisteswissenschaftlich-philosophischen und sozialwissenschaftlichen Reflexionsbemühungen
• Grundlagen der Schul-und Unterrichtsforschung
• Entwicklung des beruflichen Schulwesens und der Berufspädagogik
• Theorien und Konzepte der Berufspädagogik
• Berufspädagogische Forschungsfragen und -schwerpunkte

Teilnahmevoraussetzungen

keine

Teilnahme

Das Teilmodul "Einführung in die Erziehungswissenschaft" wird jeweils im Wintersemester und "Einführung in das Studium der Berufspädagogik" im Sommersemester angeboten. Die Teilmodule können vom 3. - 7. Semester frei belegt werden. Es bestehen keine inhaltlichen Abhängigkeiten von anderen Pädagogikmodulen.

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Die Prüfungsformen können variieren und werden von den Dozierenden zu Beginn der Veranstaltungen festgelegt. Das Modul wird benotet. Weiteres regelt die Prüfungsordnung.

Grundlagen der Berufspädagogik

Das Modul besteht aus den folgenden zwei Teilmodulen:

Inhalte

Lehrveranstaltung a.) Geschichte, Theorien und Modelle der Berufspädagogik (GBP 1):

• Historische Entwicklung der beruflichen Bildung und der Berufspädagogik
• Geschichte und aktuelle Bedeutung der Schul-und Bildungstheorie für die Berufspädagogik
• Genese und Bedeutung didaktischer Modelle des Lehrens und Lernens für die Berufspädagogik: Bildungstheoretische Didaktik –Lehr-/Lerntheoretische Didaktik –Konstruktivistische Didaktik
• Ausgewählte Unterrichtskonzepte und ihre Bedeutung für die Berufspädagogik: Grundlagen des handlungs-und projektorientierten Unterrichts
• Unterricht zwischen Lehrerorientierung und Schülerzentrierung
• ausgewählte Themen der Bildungsforschung
• Theorien der Berufspädagogik im Vergleich

Berufspädagogik zwischen Theorie und Praxis: Alltagstheorien und wissenschaftliche TheorienLehrveranstaltung b.) Organisatorische Strukturen der beruflichen Bildung (GBP 2):

• Bildungssysteme im Vergleich: zwischen Integration und Selektion (Umgang mit Heterogenität in der beruflichen Bildung)
• Struktur der beruflichen Aus-und Weiterbildung in der BRD
• Organisationsformen und Tätigkeitsstrukturen in der beruflichen Bildung am Beispiel der betrieblichen Personalentwicklung (Genese, Schwerpunkte und Strategien der Innerbetrieblichen Aus-und Weiterbildung heute)
• Lernende Schulen/Organisationen: Schulentwicklung in beruflichen Schulen
• Qualitätssicherung in der beruflichen Bildung
• Pädagogische Professionalisierung in der beruflichen Bildung
• (Berufliche) Bildung als lebenslanger Prozess
• Berufsbildung im Dualen System: über-und außerbetriebliche Bildung, Ausbildungsverbünde, Lernkooperationen und Ausbildungsformen

Teilnahmevoraussetzungen

keine

Teilnahme

Das Teilmodul "Einführung in die Erziehungswissenschaft" wird jeweils im Wintersemester und "Einführung in das Studium der Berufspädagogik" im Sommersemester angeboten. Die Teilmodule können vom 3. - 7. Semester frei belegt werden. Es bestehen keine inhaltlichen Abhängigkeiten von anderen Pädagogikmodulen.

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Die Prüfungsformen können variieren und werden von den Dozierenden zu Beginn der Veranstaltungen festgelegt. Das Modul wird benotet. Weiteres regelt die Prüfungsordnung.

Grundlagen der Fachdidaktik

Das Modul besteht aus zwei Seminaren:

Inhalte

a) Einführung in die Fachdidaktik (GFD 1)

• Technikverständnis –Definitionen, Mehrperspektivität
• Typische und -untypische Tätigkeitsfelder von Facharbeiterinnen und Facharbeitern, Ingenieurinnen und Ingenieuren
• Qualifikationen –Schlüsselqualifikationen -Kompetenzen –berufliche Handlungskompetenz
• Ausgewählte Ergebnisse und Arbeiten der (gewerblich-technisch orientierten) empirischen Lehr-Lernforschung
• Bildungs-und Ausbildungsplanvorgaben für das berufliche Schulwesen sowie der betrieblichen Ausbildung
• Didaktische Konzeptionen bei besonderer Berücksichtigung des Lernfeldkonzepts: Berufsspezifische Handlungsfelder, Lernfelder und Lernsituationen
• Medien für die Vermittlung und Erarbeitung technikrelevanter Lehr-, Lern-, Kommunikations-und Präsentationsprozesse

b) Methoden für die Aus-und Weiterbildung(GFD 2)

• Arbeitsweisen bzw. Methoden für Lehr-, Lern-und Interaktionsprozesse in den Bereichen Unterricht, Aus-und Weiterbildung
• Kommunikation und Präsentation innerhalb unterschiedlicher didaktischer Konzepte und Lehr-Lern-Szenarien
• Charakterisierung und Strukturierung von Lehr-Lern-Arrangements
• Praktische Durchführung ausgewählter Arbeitsweisen und Methoden zur Förderung von Fach-, Methoden-, Personal-und Sozialkompetenz
• Ausgewählte empirische Forschungsergebnisse zu didaktischen Strategien und Lehr-Lern-Formaten

 Teilnahmevoraussetzungen

keine

Teilnahme

Die Seminare "Einführung in die Fachdidaktik (GFD 1)" und "Methoden der Aus-und Weiterbildung(GFD 2)" werden jeweils zum Wintersemester angeboten. Die Teilmodule können vom 3. - 7. Semester frei belegt werden. Es bestehen keine inhaltlichen Abhängigkeiten von anderen Pädagogikmodulen.

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Die Prüfungsformen können variieren und werden von den Dozierenden zu Beginn der Veranstaltungen festgelegt. Das Modul wird benotet. Weiteres regelt die Prüfungsordnung.

Lernen durch Engagement (Service Learning)

Das Modul besteht aus zwei Teilmodulen:
Die Theorie des Service Learning (Vorlesung) wird in eigenständiger Projektarbeit selbst erfahren und umgesetzt.

Inhalte

Allgemeine Schwerpunkte:

• Event-und Kampagnenmanagement
• Grundlagen der Kinder -Jugend-und Seniorenarbeit
• Service Design
• Service Marketing
• Handeln in anderen Lebenswelten

"Fachliche" Schwerpunkte:

• Umweltmanagement
• Berufsorientierung (-zentrum)
• Experimente in der Ideenwerkstatt
• Technik begreifen
• für Technik begeistern
• die Angst vor Technik nehmen

Teilnahmevoraussetzungen

keine
Es wird empfohlen, das Modul nicht vor dem 5. Semester zu belegen.

Teilnahme

Das Teilmodul "Didaktische Konzepte im Bereich Service Learning" wird jeweils nur im Sommersemester und das Projekt im Sommer- und Wintersemester angeboten. Die Teilmodule können prinzipiell vom 3. - 7. Semester frei belegt werden, dennoch wird es vor dem 5. Semester nicht empfohlen. Es bestehen keine inhaltlichen Abhängigkeiten von anderen Pädagogikmodulen.

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

Die Prüfungsformen können variieren und werden von den Dozierenden zu Beginn der Veranstaltungen festgelegt. Das Modul wird benotet. Weiteres regelt die Prüfungsordnung.

Simulation und Regelung von Systemen

Voraussetzungen:
verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:

• Einführung: Wirkungsplan, Steuerung/Regelung, Anwendungsbeispiele.
• Beschreibung und Verhalten von Regelsystemen: Übertragungsglieder, Differentialgleichungen, Laplace Transformation, Frequenzgang, Bode-Diagramm, Ortskurve, Übertragungsfunktion, Systemantworten, Blockschaltbild.
• Modellierung von Regelstrecken, Identifikation im Zeit- und Frequenzbereich
• Simulation dynamischer Systeme, numerische Integrationsverfahren, Schrittweitensteuerung
• Analyse geschlossener Regelkreise: Stabilitätskriterien, Stationäre Genauigkeit, Führungs- und Störverhalten
• Regler Synthese: Anforderungen und Kenngrößen, Praktische Einstellregeln, Kompensationsmethode, Reglerentwurf im Bode-Diagramm, Analoge Standardregler (PID-Regler)

b) Labor:
Versuch 1: Identifikation einer Regelstrecke im Zeitbereich
Versuch 2: Identifikation einer Regelstrecke im Frequenzbereich
Versuch 3: Nachlaufregelung
Versuch 4: Luftstromregelung

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Schriftliche Prüfung (90 Minuten)
b) Erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht (unbenotet)

Mikroprozessortechnik

Inhalte

a)   

• Aufbau, Funktionsweise und Programmierung eines handelsüblichen Mikrocontrollers am Beispiel des LPC1769 von NXP auf Basis des 32-Bit CortexM3.
• Die Studenten erwerben grundlegende Kenntnisse über den Aufbau und die Arbeitsweise von Embedded-Mikrocontrollern der ARM-CortexM3-Serie.
• Sie können beispielhafte Mikrocontrollerapplikationen entwickeln, programmieren und anwenden.
• Sie wenden eine professionelle Entwicklungsumgebung der Fa. Arm/Keil an und erlernen die Programmentwicklung in C.
• Die Studierenden lernen die Peripheriemodule der ARM MCU (Ports, A/D-Wandler, D/A-Wandler/ komplexe Timermodule, und einfache Schnittstellen (SPI/I2C) anzuwenden

b)        

Versuche:

• Auslesen und einlesen von digitalen Signalen
• Ausgabe von Zahlen und Zeichen auf ein LCD
• Interrupttechnik mit internen Zählern und externen Signalen
• Analog/Digital und Digital-.Analogwandlung
• Anwendung Mikrocontroller-internen Timer
• Anwendung einfach Kommunikationsschnittstellen (SPI/IEC

Prüfung

a)    Schriftliche Prüfung                                                                                                                               

b)    Erfolgreiche Bearbeitung der Laboraufgaben im Team               

Das Modul wird benotet. Die Modulnote ergibt sich aus der schriftlichen Prüfung. Alle Teilmodule müssen bestanden sein.

Elektrische Maschinen

Voraussetzungen:
Nach Studien- und Prüfungsordnung:
Zulassung zum zweiten Studienabschnitt

Empfohlen:
Mathematik 1-2, Elektrotechnik 1-3, Werkstoffe der Elektrotechnik, Elektrische Messtechnik

Inhalte:

a) Vorlesung Elektrische Maschinen

• Grundlagen
  Berechnung magnetischer Kreise
  Induktionsgesetz
  Kraftwirkung im magnetischen Feld
• Gleichstrommaschine
  Aufbau und Funktionsweise
  Vereinfachte und reale Gleichstrommaschine
  Erregungsarten und deren Betriebsverhalten
• Synchronmaschine
  Drehstrom, Drehfeld
  Funktionsweise
  Betriebsverhalten: Netzbetrieb, Inselbetrieb, Umrichterbetrieb
• Asynchronmaschine:
  Funktionsweise
  Ersatzschaltbild, Stromortskurve und Kennlinien
  Netzbetrieb, Umrichterbetrieb
• Praktische Ausführung Elektrischer Maschinen
  Normenübersicht
  Werkstoffe im Elektromaschinenbau
  Sondermaschinen (Kondensatormotor, Universalmotor, Schrittmotor,…)

b) Labor Elektrische Maschinen

• Versuch 1: Gleichstrommaschine
• Versuch 2: Synchronmaschine im Insel- und Netzbetrieb
• Versuch 3a: Asynchronmaschine im Netzbetrieb
• Versuch 3b: Asynchronmaschine am Umrichter

Prüfungsleistung/Studienleistung:
 
a) Schriftliche Prüfung (90 Min)
b) Lösung der Vorbereitungsaufgaben, erfolgreiche Bearbeitung der Aufgabe im Team, Abgabe eines Laborberichts (unbenotet)

Leistungselektronik

Voraussetzungen:
Nach Studien- und Prüfungsordnung:
Höhere Mathematik, Elektronik 1 und 2, Elektrotechnik 1 und 2
Empfohlen:
Verständnis über elektrische Energie. Der Unterschied zwischen Spannung und Potential muss vorhanden
sein. Zudem sollten die Grundfunktionen von passiven wie auch aktiven Bauelementen vorhanden sein.
Mathematische Kenntnisse werden vorausgesetzt.

Inhalte:

a)

• Verständnis für passive Bauelemente
• Verständnis für aktive Bauelemente
• Verschaltungskonzepte lastgeführter Stromrichter
• Konzepte der selbstgeführten Stromrichter
• Ansteuerverfahren für elektrische Antriebe
• Energiewandlerkonzepte für elektrische Antriebe

b)
Untersuchung leistungselektronischer Wandler in folgenden Kompetenzen:

• Vermessung verlustloser selbstgeführter Stromrichter
• Vermessung lastgeführter Stromrichter
• Löten / Bonden / Analysieren von Aufbau und Verbindungstechnik

c)

• Lastgeführte Stromrichter
• Z.B. 2-Puls Brückengleichrichter, voll, halb und ungesteuert

d)

• Selbstgeführte Stromrichter
• Z.B. Halbbrückte, Flybyck-Wandler, Inverswandler, Resonanzwandler

Prüfungsleistung/Studienleistung:
 
a) Schriftliche Prüfung (90 Min)
b) Labor: Erfolgreiche Bearbeitung der Aufgabe im Team mit Bericht und Konstruktion (Entwurf). Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein.

Sensorik

Voraussetzungen:

verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: Grundlagen Physik, Grundlagen elektrische Messtechnik, Grundlagen Elektronik

Inhalte:
a) Vorlesungsteil:

• 1 Eigenschaften von Sensoren
  Sensordefinition / Sensoren im Regelkreis
• 2 Temperatursensoren
  Thermoelemente (z.B. Ni/CrNi) / Resisitive Metallische (z.B. PT1000)
  Resistive Keramische (NTC / PTC) / Halbleitersensoren (bulk und p/n Übergang)
• 3 Kraft und Drucksensoren
  Piezoelektrische Sensoren / Dehnmessstreifen / Kapazitive Sensoren
• 4 Weg und Abstandssensoren
  Induktive Sensoren (INS IWS) / Differential Transformator (LVDT)
  Potentiometer / Ultraschall-Sensoren
  Inkrementalsensoren (magnetisch und optisch)
• 5 Beschleunigungs- und Drehratensensoren
  Beschleunigungssensoren (Piezo und MEMS) / Drehratensensoren (MEMS)
  Kombinierte Sensoren (6DOF und 9DOF)
• 6 Magnetische Sensoren
  Induktive Sensoren / Magnetoresistive Sensoren (AMR und GMR)
  Hallsensor
• 7 Optische Sensoren
  Lichtschranke / Lasertriangulation / Farbsensoren
• 8 Messtechnik für Flüssigkeiten und Gase
  Durchflussmesser / Lambda-Sonde / Luftdruck und Luftfeuchte / pH-Messung
• 9 Industrielle Identifikation
  Anwesenheitskontrolle / Bar Code / Füllstand
• 10 Intelligente Sensoren
  Integrierte Signalaufbereitung / Kalibrierung / Integrierte Funktionalität
  Schnittstellen / Sicherheitsaspekte

e) Labor: 4 Versuche aus s.u.:

• Zu 2: Versuch Temperaturkalibrator
  PT1000 / Diode / NTC / PTC
• Zu 2: Versuch Infrarotkamera
  Strahlungsgesetze / Emissivität / Kalibrierung
• Zu 3: Versuch Wägezelle
  Piezo / Dehnmessstreifen / LVDT
• Zu 4 und 5: Versuch Linearschiene
  Ultraschall / Inkremental / Drehwinkel / optisch / Beschleunigungssensor
• Zu 7: Versuch Lasertriangulation
  Triangulationssensor / Justieren / Kalibrieren
• Zu 8: Versuch Wetterstation
  Temperatur / Luftdruck / Feuchte
• Zu 9: Versuch Fliessband
  Steuerungstechnik / Anwesenheit / Objekterkennung / Inline-Messung
• Zu 2-8: Versuch ELVIS
  Kombiniertes Sensorboard mit Lab-View Schnittstelle

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Schriftliche Prüfung (90 Minuten)
b) Erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht (unbenotet)

Mechatronisches Projekt

Inhalte

a)   

• Aktuelle Projektthemen werden in jedem Semester von den beteiligten Kollegen definiert und in Form eines Lastenhefts den Studentengruppen als Aufgabe vorgelegt. Die Projektthemen können von Industriepartnern initiiert werden. Die Zuteilung der Studierenden zu den Projekten findet per Los statt
• Die Studierenden erarbeiten Pflichtenheft und Zeitplan und bearbeiten das Projekt im Team. Die Zusammenarbeit mit Studierenden anderer Fachbereiche (z.B. WI) ist wünschenswert.
• Die Teams präsentieren ihre Arbeiten in regelmäßigen Abständen und stellen die Ergebnisse in einer Abschlusspräsentation dar. Das gesamte Projekt wird in einer schriftlichen Ausarbeitung dokumentiert.

Modellbasierter Reglerentwurf

Voraussetzungen:
verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: 6121 Simulation und Regelung von Systemen

Inhalte:
a) Vorlesung

• Modellgestützter Entwicklungsprozess, Genauigkeit, Werkzeuge. Modellbildung: Signalflussorientierte Modellbildung mechatronischer Systeme, mechanische Antriebsysteme und Gleichstromantriebe. Systemdarstellungen: Gewöhnliche Differentialgleichungen und Blockdiagramme. Systemanalyse: Numerische Integrationsverfahren, Eulerverfahren, Schrittweite und numerische Stabilität, Rundungs-/Diskretisierungsfehler, Echtzeitsimulation. Stabilität linearer Systeme, Zeitkonstanten, Wahl der Abtastzeit, Übertragungsfunktion, Zustandsregelung, Reglerauslegung, Zustandsschätzer, Beobachterentwurf, Realisierbarkeit, Eigenwertvorgabe

b) Labor

• Modellbildung, Identifikation und Simulation eines Antriebssystems mit Elektromotor
• Modellbasierte Regelung des Antriebssystems
• Zustands- und Parameterschätzung für das Antriebssystem

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung: Schriftliche Prüfung (Klausur 90 Minuten)
Labor: erfolgreiche Teilnahme mit Bericht (unbenotet)

Software Engineering

Voraussetzungen:
Nach Studien- und Prüfungsordnung:
Einstufung im Hauptstudium
Empfohlen:
Erfolgreiche Teilnahme an den Modulen Informatik und Informationstechnik

Inhalte

a)   

• Software Engineering:
  Software Entwicklungsprozess, Phasenmodelle, Vorgehensmodelle
• Objektorientierte Softwareentwicklung
  Objektorientierte Analyse und Objektorientiertes Design, UML
• Softwarearchitekturen
   Schichtenarchitekturen, Beobachter-Muster, Model-View-Architektur

• Einführung in .NET
   Objektorientierte Programmierung mit C#, Ereignisbehandlung in C#, Multithreading mit C#, Einsatzmöglichkeiten des .Net Frameworks in der Automatisierungstechnik (z.B. OPC-UA)
• Windowsprogrammierung mit C#
  Formulare, Controls, Komponenten
• Datenbanken
  Architektur von Datenbanksystemen, Einführung in SQL, Datenbankanwendungen mit .Net und C#

b)        

• Aufgabe 1:
   Programmierung in C# (Teil 1: Strukturen, Verarbeitung von Strings )
• Aufgabe 2:
  Programmierung in C# (Teil 2: Delegaten, Events, Threads)
• Aufgabe 3:
  Programmierung einer Anwendung mit graphischen Benutzeroberfläche in C# unter Verwendung des Beobachter-Musters-
• Aufgabe 4:
  Datenbankabfragen mit SQL

Prüfung

a)    Schriftliche Prüfung (90 Min)

b)    Erfolgreiche Bearbeitung aller Aufgaben des Labors Software Engineering  im Team mit Bericht

Antriebssysteme

(L) Voraussetzungen:
verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: Elektrische Maschinen, Leistungselektronik, Regelungstechnik, Technische Mechanik, Elektrotechnik, Elektronik, Physik

Inhalte:
a) Vorlesung
Vorlesungsteil „Elektrische Antriebe“

• Regelung von Gleichstromantrieben:
  Modellbildung; Unterlagerter Stromregler und Momentensteuerung; Lage- und Drehzahlregler im Anker- und Feldstellbereich
• Wechselrichter und Steuerverfahren:
  Pulsweitenmodulation und Raumzeigermodulation; Sternpunktmodulation und Stellbereich; Spannungsabfälle und Spannungsfehler
• Feldorientierte Regelung von Synchronmaschinen:
  Raumzeigerdarstellung und Koordinatensysteme; Feldorientierte Darstellung der Synchronmaschine; Regelungstechnisches Blockschaltbild; Stromregler und Momentensteuerung; Längs- und Querstromvorgabe
• Aufbau zeitdiskret arbeitender Antriebsregler:
  Synchronisierung, Timing und Regular Sampling; Winkel- und Spannungskorrektur; Prädiktion und Vorsteuerung; Zeitdiskrete Auslegung von Stromreglern
• Geberfreie Verfahren zur Antriebsregelung

Vorlesungsteil „Sensorik“

• Physikalische Grundlagen und Sensor-Wirkprinzipien
• Grundlagen der Messtechnik
• Ausführungsformen von Sensoren für Weg-, Winkel-, Positions- und Geschwindigkeitserfassung
• Ausführungsformen von Sensoren für Beschleunigungs- und Drehratenerfassung
• Ausführungsformen von Sensoren für Strom, Spannung und Temperatur

b) Labor Antriebssysteme
Wahlweise
Projektlabor Elektrische Antriebe: Schrittweise Implementierung und Inbetriebnahme einer Antriebsregelung auf Basis graphischer Programmierung

• Implementierung einer Stromregelung im rotierenden Koordinatensystem
• Implementierung eines Antriebsregelsystems für eine permanentmagnetisch erregte

Oder
Labor Antriebssensorik mit Versuchen zu

• Weg- und Winkelsensoren
• Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Drehratensensorik
• Sensoren für elektrische Größen (Strom und Spannung)

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Gemeinsame schriftliche Prüfung (90Min)
b) Entweder: Selbständige Vorbereitung von Softwaremodulen zum Projektlabor, erfolgreiche Bearbeitung der Aufgabe im Team.
Oder: Erfolgreiche Durchführung der Versuche zur Antriebssensorik jeweils mit Bericht

Wahlpflichtmodul 2

Wahlmöglichkeiten

Die wählbaren Module werden rechtzeitig vor Beginn des Semesters in einem Modulkatalog veröffentlicht.

Die Studierenden können eines der folgenden Module als Wahlpflichtmodul auswählen:

• KFZ Elektronik
• Energietechnik
• Mikrosystemtechnik
• Austauschmodul (kann nur nach Abstimmung/ Genehmigung der Studiengangleitung gewählt werden)

Lehrinhalte und Qualifikationsziele   s. Modulbeschreibung der wählbaren Module

Prüfung

s. Modulbeschreibung des wählbaren Moduls

Abschlussarbeit (EIP)

Inhalte
a)

• In der Bachelorarbeit erarbeiten die Studierenden innerhalb einer vorgegebenen Frist eine fachspezifische Aufgabenstellung auf wissenschaftlicher Grundlage selbstständig (auch im Team, wenn die Eigenleistung nachgewiesen werden kann). Dabei sind die wissenschaftlich erarbeitete Ansätze anzuwenden und in einem Bericht wissenschaftlich darzulegen.

Dazu gehören:

• Entwicklung und Konkretisierung der Aufgabenstellung
• Erstellung eines Arbeits- und Zeitplanes
• Literaturrecherche
• Planung, Durchführung und Auswertung der Aufgabenstellung
• Theoretische Herleitung und Begründung von allgemeinen Problemlösungsentwürfen oder konkreten Handlungskonzepten
• Trennscharfe und folgerichtige Gliederung der Darstellung
• Ausformulieren des Textes und, wo möglich, Erstellung geeigneter Visualisierungen (Schaubilder, Tabellen)
• Abschließende Überprüfung der Arbeit auf erkennbare Schlüssigkeit und sprachliche Korrektheit

b)

Das Kolloquium besteht aus einem Referat, in dem der Studierende seine Bachelorarbeit in Vortragsform präsentiert und gegenüber einem Plenum verteidigt

Prüfung

a) Bericht
b) Referat                                                                                                                                               

Die Bachelorarbeit ist von zwei Prüfern zu bewerten. Die Note errechnet sich aus dem arithmetischen Mittel der von den Prüfern erteilten Noten. Das Kolloquium ist unbenotet. Alle Lehrveranstaltungen des Moduls müssen bestanden sein.