E-Book, Deutsch, 469 Seiten
ISBN: 978-3-446-43817-0
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: Wasserzeichen (»Systemvoraussetzungen)
Das Buch dient als Wissensspeicher für Studierende, als Nachschlagewerk und Leitfaden zur Lösung anstehender Aufgaben für den Ingenieur im Berufsleben. Es wendet sich an:
- Studierende der Ingenieurwissenschaften mit den Vertiefungsrichtungen Mechatronik, Regelungstechnik, Automatisierungstechnik, Maschinenbau
- Ingenieure in der Praxis, die interdisziplinär arbeiten
- Wirtschaftsingenieure
Das vorliegende Taschenbuch umfasst die folgenden Gebiete der Elektrotechnik, Informatik und des Maschinenbaus:
- Grundlagen der Mathematik
- Regelungstechnik
- Grundlagen der Analogtechnik
- Grundlagen der Digitaltechnik
- Grundlagen der Modellbildung
- Mechanische Systeme
- Sensoren
- Hydraulische Aktoren
- Pneumatische Aktoren
- Informatik
- Mikrorechnertechnik
- Mechatronische Systeme
Anhand von Anwendungsbeispielen wird aufgezeigt, dass erst durch eine gesamtheitliche Betrachtung der einzelnen Teildisziplinen neue Funktionalitäten realisiert werden können.
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1;Vorwort;7
2;Vorwort zur 2., verbesserten Auflage;8
3;Inhaltsverzeichnis;9
4;1 Mathematik;21
4.1;1.1 Komplexe Zahlen;21
4.1.1;1.1.1 Definition komplexer Zahlen;21
4.1.2;1.1.2 Darstellungsformen;21
4.1.2.1;1.1.2.1 Komplexe Zahlenebene;21
4.1.2.2;1.1.2.2 Polarformen;22
4.1.3;1.1.3 Rechenoperation mit komplexen Zahlen;23
4.1.3.1;1.1.3.1 Addition und Subtraktion;23
4.1.3.2;1.1.3.2 Multiplikation;23
4.1.3.3;1.1.3.3 Division;23
4.2;1.2 Matrizen;24
4.2.1;1.2.1 Quadratische Matrix;24
4.2.2;1.2.2 Symmetrische Matrix;24
4.2.3;1.2.3 Transponierte Matrix;25
4.2.4;1.2.4 Spaltenvektor;25
4.2.5;1.2.5 Zeilenvektor;25
4.2.6;1.2.6 Nullvektor 0;25
4.2.7;1.2.7 Einheitsmatrix I;25
4.3;1.3 Rechenregeln für Matrizen;26
4.3.1;1.3.1 Addition von Matrizen;26
4.3.2;1.3.2 Vektorrechnung;26
4.3.3;1.3.3 Skalares Produkt;27
4.3.4;1.3.4 Vektorprodukt;27
4.3.5;1.3.5 Multiplikation einer Matrix mit einem Skalar;28
4.3.6;1.3.6 Matrizenmultiplikation;28
4.3.7;1.3.7 Wichtige Gesetze für Matrizen;28
4.3.8;1.3.8 Determinante;28
4.3.9;1.3.9 Inverse Matrix;29
4.3.10;1.3.10 Darstellung von linearen Gleichungssystemen mithilfe von Matrizen;30
4.3.11;1.3.11 Eigenwerte und Eigenvektoren;31
4.4;1.4 Numerische Integration;32
4.4.1;1.4.1 Simpson’sche Formel;32
4.4.2;1.4.2 Summierende Simpson’sche Formel;33
4.5;1.5 Laplace-Transformation;33
4.5.1;1.5.1 Linearitätssatz;33
4.5.2;1.5.2 Verschiebungssatz;34
4.5.3;1.5.3 Dämpfungssatz;34
4.5.4;1.5.4 Integrationssatz;34
4.5.5;1.5.5 Differenziationssatz;34
4.5.6;1.5.6 Faltungssatz;34
4.5.7;1.5.7 Inverse Laplace-Transformation (Rücktransformation in den Zeitbereich);35
4.6;1.6 Fourier-Transformation;39
4.7;1.7 Fourier-Reihen;40
5;2 Regelungstechnik;43
5.1;2.1 Regelsysteme;43
5.1.1;2.1.1 Gegenkopplung, ein universelles Prinzip;43
5.1.2;2.1.2 Struktur einer Regelung;45
5.1.3;2.1.3 Anforderungen an eine Regelung;48
5.2;2.2 Regelstrecke;51
5.2.1;2.2.1 Modellbildung;51
5.2.1.1;2.2.1.1 Experimentelle Modellbildung;51
5.2.1.2;2.2.1.2 Theoretische Modellbildung;52
5.2.2;2.2.2 Klassifikation des Übertragungsverhaltens;54
5.2.3;2.2.3 Linearisierung um den Arbeitspunkt;55
5.2.4;2.2.4 Darstellung von LZI-Systemen;59
5.2.4.1;2.2.4.1 Differenzialgleichung;59
5.2.4.2;2.2.4.2 Übertragungsfunktion;59
5.2.4.3;2.2.4.3 Zustandsraumdarstellung;61
5.2.4.4;2.2.4.4 Umformung des Wirkungsplans;64
5.3;2.3 Analyse der Regelstrecke;70
5.3.1;2.3.1 Dynamisches Grundverhalten;71
5.3.1.1;2.3.1.1 Beschreibung des Zeitverhaltens;71
5.3.1.2;2.3.1.2 P-T1-Verhalten;72
5.3.1.3;2.3.1.3 P-T2-Verhalten;73
5.3.1.4;2.3.1.4 P-Tn-Verhalten;75
5.3.1.5;2.3.1.5 Kurzkennzeichnungen;75
5.3.2;2.3.2 Analyse der Übertragungsfunktion;76
5.3.2.1;2.3.2.1 Stabilität;77
5.3.2.2;2.3.2.2 Anfangs- und Endwert;78
5.3.2.3;2.3.2.3 Übergangsverhalten;79
5.3.2.4;2.3.2.4 Einfluss der Zählernullstellen;81
5.3.2.5;2.3.2.5 Abschätzung des Streckenverhaltens;81
5.3.3;2.3.3 Analyse im Zustandsraum;83
5.3.3.1;2.3.3.1 Eigenwerte;83
5.3.3.2;2.3.3.2 Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit;84
5.4;2.4 Regler;85
5.4.1;2.4.1 P-Regler;85
5.4.2;2.4.2 PI-Regler;87
5.4.3;2.4.3 PID-Regler;88
5.4.4;2.4.4 Schaltregler;90
5.4.4.1;2.4.4.1 Zweipunktregler;90
5.4.4.2;2.4.4.2 Dreipunktregler;92
5.5;2.5 Entwurf linearer Standardregler;93
5.5.1;2.5.1 Übertragungsfunktionen des Regelkreises;93
5.5.2;2.5.2 Wurzelortskurve;94
5.5.3;2.5.3 Frequenzgangsentwurf;96
5.5.4;2.5.4 Einstellregeln;99
5.5.4.1;2.5.4.1 Einstellung nach Ziegler-Nichols;100
5.5.4.2;2.5.4.2 Einstellung nach der Summenzeitkonstante;101
5.5.4.3;2.5.4.3 Betragsoptimum und symmetrisches Optimum;102
5.5.5;2.5.5 Erweiterte Regelkreisstrukturen;104
5.5.5.1;2.5.5.1 Führungsfilter;104
5.5.5.2;2.5.5.2 Kaskadenregelung;105
5.6;2.6 Digitalregler;106
5.6.1;2.6.1 Struktur und Elemente des Abtastregelkreises;106
5.6.2;2.6.2 Quasikontinuierlicher Entwurf;107
5.7;2.7 Entwurf von Zustandsreglern;108
5.7.1;2.7.1 Struktur und Wirkung eines Zustandsreglers;109
5.7.2;2.7.2 Entwurf eines allgemeinen Polvorgabereglers;110
5.7.3;2.7.3 Zustandsbeobachter;112
5.8;Literatur;113
6;3 Analogtechnik;114
6.1;3.1 Analoge Schaltungen in der Mechatronik;114
6.2;3.2 Verstärkergrundschaltungen;115
6.2.1;3.2.1 Prinzip der Verstärkung mit Transistoren;115
6.2.2;3.2.2 Differenzverstärker;117
6.3;3.3 Operationsverstärker (OPV);119
6.3.1;3.3.1 Reale OPV und nichtideale Eigenschaften;120
6.3.1.1;3.3.1.1 Frequenzgang;121
6.3.1.2;3.3.1.2 Offsetspannung;122
6.3.1.3;3.3.1.3 Gleichtaktverstärkung;122
6.3.1.4;3.3.1.4 Eingangs- und Ausgangswiderstände;123
6.3.2;3.3.2 Typische Kennwerte realer OPV;123
6.4;3.4 Grundschaltungen des OPV;124
6.4.1;3.4.1 Invertierender Verstärker;124
6.4.2;3.4.2 Nichtinvertierender Verstärker;126
6.5;3.5 Analogrechenschaltungen;127
6.5.1;3.5.1 Subtrahier- und Summationsverstärker;127
6.5.2;3.5.2 Instrumentenverstärker;129
6.5.3;3.5.3 Analoge Multiplizierer und Dividierer;131
6.5.4;3.5.4 Differenzier- und Integrierglieder;131
6.5.5;3.5.5 Exponential- und Logarithmierglieder;132
6.6;Literatur;133
7;4 Digitaltechnik;134
7.1;4.1 Schalterlogik und binäre Signale;134
7.1.1;4.1.1 Gesteuerte Schalter und Logikpegel;134
7.1.2;4.1.2 Logikdefinitionen und -funktionen;135
7.2;4.2 Boole’sche Algebra;137
7.2.1;4.2.1 Variablendefinition und Verknüpfungen;137
7.2.2;4.2.2 Postulate der Boole’schen Algebra;138
7.2.3;4.2.3 Rechenregeln der Boole’schen Algebra;139
7.2.4;4.2.4 Boole’sche Gleichungen und Logikgatter;139
7.3;4.3 Das Transmissionsgatter;141
7.4;4.4 Kombinatorische Schaltungen;142
7.4.1;4.4.1 Allgemeines;142
7.4.2;4.4.2 Optimierung von Schaltfunktionen;143
7.4.2.1;4.4.2.1 Minimierung einer AND-OR-Schaltfunktion;143
7.4.2.2;4.4.2.2 Realisierung auf Gatterniveau;145
7.4.2.3;4.4.2.3 Aktuelle Aspekte;145
7.4.3;4.4.3 Codierschaltungen (Codierer und Decoder);146
7.4.4;4.4.4 Multiplexer und Demultiplexer;148
7.4.5;4.4.5 Rechenschaltungen;149
7.4.5.1;4.4.5.1 Addierer;150
7.4.5.2;4.4.5.2 Subtrahierer;151
7.4.5.3;4.4.5.3 Komparatoren;151
7.4.5.4;4.4.5.4 Multiplizierer und Dividierer;152
7.4.6;4.4.6 Festwertspeicher;153
7.5;4.5 Flipflops;154
7.5.1;4.5.1 Allgemeines;154
7.5.2;4.5.2 Ungetaktete Flipflops;154
7.5.3;4.5.3 Taktzustandsgesteuertes D-Flipflop;155
7.5.4;4.5.4 Flankengesteuertes D-Flipflop;156
7.5.5;4.5.5 Weitere Arten flankengesteuerter Flipflops;158
7.6;4.6 Praktische sequenzielle Schaltungen;160
7.6.1;4.6.1 Register;160
7.6.2;4.6.2 Zähler und Teiler;161
7.6.2.1;4.6.2.1 Asynchrone Zähler und Teiler;162
7.6.2.2;4.6.2.2 Synchrone Zähler;162
7.6.3;4.6.3 Synchrone sequenzielle Schaltungen als Zustandsmaschinen;163
7.6.3.1;4.6.3.1 Moore-Automat;163
7.6.3.2;4.6.3.2 Mealy-Automat;164
7.6.3.3;4.6.3.3 Methodisches Beispiel;165
7.7;4.7 Realisierungen digitaler Schaltungen;167
7.7.1;4.7.1 Standard-Logikbausteine;167
7.7.2;4.7.2 Programmierbare Logikbausteine (PLD);168
7.7.3;4.7.3 Anwenderspezifische Schaltkreise;172
7.8;Literatur;172
8;5 Leistungselektronik;173
8.1;5.1 Elektronische Ventile;173
8.1.1;5.1.1 Leistungsdiode;174
8.1.2;5.1.2 Thyristor;175
8.1.3;5.1.3 Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO);176
8.1.4;5.1.4 Bipolartransistor;176
8.1.5;5.1.5 MOSFET;177
8.1.6;5.1.6 Insulated-Gate-Bipolartransistor (IGBT);177
8.2;5.2 Selbstgeführte Stromrichter;178
8.2.1;5.2.1 Tiefsetzsteller;178
8.2.2;5.2.2 Vierquadrantensteller;181
8.2.2.1;5.2.2.1 Gleichzeitige Taktung;182
8.2.2.2;5.2.2.2 Alternierende Taktung;182
8.2.3;5.2.3 Selbstgeführte Drehstrombrückenschaltung;183
8.2.4;5.2.4 Pulsbreitenmodulation (PBM);186
8.2.5;5.2.5 Modellbildung von dreiphasigen Stromrichtern;188
8.3;Literatur;190
9;6 Modellbildung;191
9.1;6.1 Grundbegriffe;191
9.2;6.2 Modellierungs- und Simulationsprozess;192
9.2.1;6.2.1 Zyklen;192
9.2.2;6.2.2 Modellerstellung und -verfeinerung;194
9.3;6.3 Modellansätze;195
9.4;6.4 Modellklassen;196
9.5;6.5 Beschreibungsmittel;197
9.5.1;6.5.1 Beschreibung im Zeitbereich;197
9.5.2;6.5.2 Beschreibung im Bildbereich;199
9.5.3;6.5.3 Grafische Beschreibung;199
9.6;6.6 Modellelemente;201
9.6.1;6.6.1 Steuerungs- und Regelungstechnik;201
9.6.2;6.6.2 Mechanik;203
9.6.3;6.6.3 Elektrotechnik;204
9.6.4;6.6.4 Mechanische und elektrische Analogien;206
9.7;6.7 Methoden und Werkzeuge der Modellbildung;208
9.7.1;6.7.1 Analytische Methoden;208
9.7.1.1;6.7.1.1 Mechanik;210
9.7.1.2;6.7.1.2 Elektrotechnik;212
9.7.2;6.7.2 Synthetische Methoden;215
9.7.2.1;6.7.2.1 Mechanik;215
9.7.2.2;6.7.2.2 Elektrotechnik;217
9.7.2.3;6.7.2.3 Bondgrafen;218
9.7.3;6.7.3 Experimentelle Modellbildung;218
9.7.3.1;6.7.3.1 Datenerhebung;220
9.7.3.2;6.7.3.2 Festlegung der Modellstruktur;221
9.7.3.3;6.7.3.3 Parameteridentifikation;223
9.8;6.8 Werkzeuge der Modellbildung;224
9.9;Literatur;225
10;7 Mechanische Systeme;226
10.1;7.1 Modelle in der Mechanik;226
10.2;7.2 Kinematik;228
10.2.1;7.2.1 Einführung;228
10.2.2;7.2.2 Kinematik des Massenpunktes;228
10.2.2.1;7.2.2.1 Darstellung der Bewegung in kartesischen Koordinaten;228
10.2.2.2;7.2.2.2 Darstellung der Bewegung eines Massenpunktes in Zylinderkoordinaten;231
10.2.2.3;7.2.2.3 Darstellung der Bewegung eines Massenpunktes in Kugelkoordinaten;232
10.2.3;7.2.3 Kinematik des starren Körpers;233
10.2.3.1;7.2.3.1 Notation;233
10.2.3.2;7.2.3.2 Translation und Rotation;234
10.2.3.3;7.2.3.3 Euler-Winkel;236
10.2.4;7.2.4 Kinematik des Mehrkörpersystems;237
10.2.4.1;7.2.4.1 Klassifikation;237
10.2.4.2;7.2.4.2 Holonome Starrkörpersysteme mit kinematischer Baumstruktur;238
10.2.4.3;7.2.4.3 Denavit-Hartenberg-Notation;239
10.3;7.3 Kinetik;242
10.3.1;7.3.1 Einführung;242
10.3.2;7.3.2 Kinetik des Massenpunktes;243
10.3.2.1;7.3.2.1 Impulssatz;243
10.3.2.2;7.3.2.2 Drehimpulssatz;246
10.3.2.3;7.3.2.3 Arbeitssatz;246
10.3.2.4;7.3.2.4 Energiesatz;247
10.3.3;7.3.3 Kinetik des starren Körpers;248
10.3.3.1;7.3.3.1 Schwerpunktsatz;248
10.3.3.2;7.3.3.2 Drehimpulssatz;248
10.3.3.3;7.3.3.3 Arbeitssatz;251
10.3.3.4;7.3.3.4 Energiesatz;251
10.3.4;7.3.4 Kinetik des Mehrkörpersystems;255
10.3.4.1;7.3.4.1 Prinzip von d’Alembert;255
10.3.4.2;7.3.4.2 Lagrange’sche Gleichungen 2. Art;256
10.3.5;7.3.5 Der Lagrange-Formalismus für elektromechanische Systeme;260
10.4;7.4 Schwingungstechnik;262
10.4.1;7.4.1 Freie gedämpfte Schwingungen;262
10.4.1.1;7.4.1.1 Starke Dämpfung, Kriechfall (D.>.1);263
10.4.1.2;7.4.1.2 Mittlere Dämpfung, Aperiodischer Grenzfall (D.=.1);264
10.4.1.3;7.4.1.3 Schwache Dämpfung, Schwingfall (D.<.1);264
10.4.2;7.4.2 Erzwungene gedämpfte Schwingungen;267
10.4.2.1;7.4.2.1 Klassifizierung der erzwungenen Schwingungen nach dem Ort der Erregung;267
10.4.2.2;7.4.2.2 Partikuläre Lösung der Schwingungsdifferenzialgleichung;269
10.4.2.3;7.4.2.3 Vergrößerungsfunktionen und Phasenwinkel;270
10.5;Literatur;273
11;8 Sensoren;274
11.1;8.1 Allgemeiner Aufbau;274
11.1.1;8.1.1 Beschreibungen;275
11.1.1.1;8.1.1.1 Messgrößen und Maßeinheiten;275
11.1.1.2;8.1.1.2 Kenngrößen;276
11.1.1.3;8.1.1.3 Statisches Verhalten;277
11.1.1.4;8.1.1.4 Dynamisches Verhalten;278
11.1.2;8.1.2 Anforderungen;280
11.2;8.2 Einteilung von Sensoren;281
11.3;8.3 Direkt umsetzende Sensoren;283
11.3.1;8.3.1 Aktive Sensoren;283
11.3.1.1;8.3.1.1 Piezoelektrischer Effekt;283
11.3.1.2;8.3.1.2 Elektrodynamischer Effekt;284
11.3.1.3;8.3.1.3 Fotoelektrischer Effekt;285
11.3.1.4;8.3.1.4 Seebeck-Effekt;286
11.3.1.5;8.3.1.5 Elektrochemischer-Effekt;287
11.3.2;8.3.2 Passive resistive Sensoren;288
11.3.2.1;8.3.2.1 Potenziometrische Sensoren;288
11.3.2.2;8.3.2.2 Dehnungsmessstreifen (DMS);289
11.3.2.3;8.3.2.3 Fotowiderstand;290
11.3.2.4;8.3.2.4 Widerstandsthermometer;290
11.3.2.5;8.3.2.5 Feldplatte;292
11.3.2.6;8.3.2.6 Gasdetektor;293
11.3.3;8.3.3 Passive kapazitive Sensoren;293
11.3.3.1;8.3.3.1 Geometrische Effekte;293
11.3.3.2;8.3.3.2 Dielektrizitätseffekte;294
11.3.3.3;8.3.3.3 Näherungsschalter;295
11.3.3.4;8.3.3.4 Feuchtemessung;296
11.3.4;8.3.4 Passive induktive Sensoren;297
11.3.4.1;8.3.4.1 Positionsmessung;297
11.3.4.2;8.3.4.2 Näherungsschalter;297
11.4;8.4 Indirekt umsetzende Sensoren;298
11.4.1;8.4.1 Weg, Strecke;298
11.4.1.1;8.4.1.1 Triangulation;298
11.4.1.2;8.4.1.2 Ultraschall;299
11.4.1.3;8.4.1.3 Magnetostriktion;300
11.4.1.4;8.4.1.4 Optisch;301
11.4.2;8.4.2 Füllstand;303
11.4.2.1;8.4.2.1 Radioaktiv;303
11.4.2.2;8.4.2.2 Schwinggabelsensor;304
11.4.3;8.4.3 Geschwindigkeit;305
11.4.3.1;8.4.3.1 Impulszählung;305
11.4.3.2;8.4.3.2 Korrelation;306
11.4.4;8.4.4 Druck und Kraft;306
11.4.4.1;8.4.4.1 Dehnungsmessstreifen (DMS);306
11.4.4.2;8.4.4.2 Magnetoelastisch;307
11.4.5;8.4.5 Beschleunigung;308
11.4.6;8.4.6 Durchfluss;309
11.4.6.1;8.4.6.1 Druckdifferenz;309
11.4.6.2;8.4.6.2 Hitzdraht;310
11.4.6.3;8.4.6.3 Magnetisch-induktiv;311
11.4.7;8.4.7 Magnetfeld;311
11.4.7.1;8.4.7.1 Hall-Sonde;311
11.4.7.2;8.4.7.2 Sättigungskernsonde;312
11.4.8;8.4.8 Temperatur;313
11.4.9;8.4.9 Konzentration;314
11.4.9.1;8.4.9.1 .-Sonde;314
11.4.9.2;8.4.9.2 Ionensensitive Feldeffekttransistoren;315
11.5;Literatur;316
12;9 Elektrische Aktoren;317
12.1;9.1 Gleichstrommaschine (GM);318
12.1.1;9.1.1 Aufbau der Antriebsstruktur;318
12.1.2;9.1.2 Analyse der Strecke;319
12.1.3;9.1.3 Berechnung des Ankerstromreglers;321
12.1.4;9.1.4 Berechnung des Drehzahlreglers;324
12.2;9.2 Feldorientierte Steuerung einer Synchronmaschine (SM);325
12.2.1;9.2.1 Beschreibung der Synchronmaschine im rotorfesten Bezugssystem;327
12.2.2;9.2.2 Berechnung des inneren Drehmoments;328
12.2.3;9.2.3 Struktur der läuferflussorientierten Regelung;330
12.2.4;9.2.4 Berechnung der Stromregler;332
12.3;9.3 Hubmagnet;334
12.4;9.4 Schrittmotor;338
12.4.1;9.4.1 Vollschrittbetrieb;341
12.4.2;9.4.2 Halbschrittbetrieb;341
12.4.3;9.4.3 Start-Stopp-Rampe;342
12.4.4;9.4.4 Stromregelung;343
12.5;9.5 Asynchronmaschine (ASM);345
12.6;Literatur;350
13; 10 Hydraulische Aktoren;351
13.1;10.1 Vor- und Nachteile hydraulischer Antriebe;351
13.2;10.2 Zahnradpumpe mit Außenverzahnung;352
13.3;10.3 Flügelzellenpumpe;353
13.4;10.4 Axialkolbenpumpe;353
13.5;10.5 Ventil;354
13.5.1;10.5.1 Proportionalventil;354
13.5.2;10.5.2 Servoventil;355
13.6;10.6 Hydraulik-Zylinder und -Motor;357
13.6.1;10.6.1 Hydraulisches Teilmodell;358
13.6.2;10.6.2 Vereinfachtes Modell;363
13.7;10.7 Steuerung und Regelung;366
13.7.1;10.7.1 Istwerterfassung;366
13.7.2;10.7.2 Steuerung;366
13.7.3;10.7.3 Regelung;366
13.8;10.8 Auslegen eines hydraulischen Antriebes;367
13.9;Literatur;368
14; 11 Pneumatische Aktoren;369
14.1;11.1 Erzeugung und Aufbereitung der Druckluft;369
14.2;11.2 Wegeventil;370
14.3;11.3 Zylinder und Greifer;371
14.3.1;11.3.1 Zylinder mit Kolbenstange;371
14.3.2;11.3.2 Kolbenstangenlose Zylinder;371
14.4;11.4 Greifer;372
14.5;11.5 Steuerung und Regelung;377
14.5.1;11.5.1 Analoge Wegerfassung;377
14.5.2;11.5.2 Digitale Wegerfassung;379
14.6;11.6 Steuerung;380
14.7;11.7 Regelung;380
14.8;11.8 Pneumatisches Handhabungsgerät;380
14.9;11.9 Auslegung eines pneumatischen Antriebs;382
14.10;Literatur;383
15; 12 Informatik (Computer Science);384
15.1;12.1 Gegenstand;384
15.2;12.2 Grundlagen der Informationsverarbeitung;385
15.2.1;12.2.1 Daten, Zeichen, Maschinenwort;385
15.2.2;12.2.2 Zahlensysteme;387
15.2.3;12.2.3 Darstellung von Zeichen, Ziffern und Zahlen;388
15.2.3.1;12.2.3.1 Darstellung von alphanumerischen Zeichen;389
15.2.3.2;12.2.3.2 Darstellung von Ziffern;389
15.2.3.3;12.2.3.3 Darstellung von Zahlen;390
15.3;12.3 Programmierung und Softwareentwicklung;392
15.3.1;12.3.1 Algorithmen und Notationen;392
15.3.2;12.3.2 Variable, Ausdrücke und Zuweisungen;393
15.3.3;12.3.3 Zusammengesetzte Datentypen;394
15.3.4;12.3.4 Zeigervariablen;395
15.3.5;12.3.5 Datenstrukturen;395
15.3.6;12.3.6 Programmierung und Softwareentwicklung;396
15.3.7;12.3.7 Programmiersprachen;396
15.3.8;12.3.8 Programmierparadigmen;398
15.3.9;12.3.9 Entwicklungswerkzeuge;401
15.4;12.4 Struktur und Organisation von Rechnern;402
15.4.1;12.4.1 Von-Neumann-Rechnerkonzept;402
15.4.2;12.4.2 Komponenten;403
15.4.3;12.4.3 Schnittstellen;404
15.5;Literatur;405
16; 13 Mikrorechentechnik;406
16.1;13.1 Aufbau und Organisation von Mikrorechnern;408
16.2;13.2 Arbeitsweise eines Mikrorechners;409
16.2.1;13.2.1 Befehlssatzarchitektur;410
16.2.2;13.2.2 Adressierungsarten;411
16.2.3;13.2.3 Befehlsformat;412
16.2.4;13.2.4 Komplexität von Befehlssätzen;413
16.2.5;13.2.5 Optimierungstechniken;414
16.3;13.3 Peripheriebausteine;417
16.4;13.4 Eingebettete Systeme;419
16.4.1;13.4.1 Universalprozessoren;419
16.4.2;13.4.2 Mikrocontroller (µC);420
16.4.3;13.4.3 Digitale Signalprozessoren (DSP);422
16.5;13.5 Beispiele für Prozessoren;423
16.5.1;13.5.1 32-Bit-Mikrocontroller mit Cortex-M3-Kern;423
16.5.2;13.5.2 8086-kompatible Prozessoren;427
16.6;Literatur;431
17; 14 Mechatronische Systeme;432
17.1;14.1 Elektronischer Zündstartschalter;432
17.1.1;14.1.1 Funktionen;432
17.1.2;14.1.2 Mechanische Komponenten;434
17.1.3;14.1.3 Hardware-Komponente;437
17.1.4;14.1.4 Software-Komponente;438
17.2;14.2 Bedienfelder mit CAN-Elektronik;442
17.3;14.3 Einzelvernetzter Schalter „MAXIS“;443
17.3.1;14.3.1 Mechanischer Aufbau;443
17.3.2;14.3.2 Schaltsystem;444
17.3.3;14.3.3 Leiterplatte und Betätiger;445
17.3.4;14.3.4 Stecker;445
17.3.5;14.3.5 Elektronik;445
17.4;14.4 Piezo-Inline-Injektor;447
17.5;14.5 Getriebeautomatisierung am Beispiel Durashift EST;447
17.5.1;14.5.1 Systembeschreibung;447
17.5.2;14.5.2 Software;451
17.5.3;14.5.3 Vorteile des mechatronischen Konzepts;452
17.6;14.6 Antiblockiersystem (ABS);453
17.7;14.7 Antriebsschlupfregelung (ASR);454
17.8;14.8 Regelung der Fahrdynamik (ESP);455
17.9;14.9 Kompensation mechanischer Fehler;458
17.10;14.10 Bewegen großer Lasten;460
18;Sachwortverzeichnis;461
