Was sind Aktoren
technische Komponenten, die elektrische Signale – also z. B. Steuerbefehle von einem Computer oder einer Steuerung – in physikalische Größen wie Bewegung, Druck oder Temperatur umwandeln (elektrische Signale —> in physikalische Größen)
Gegenstück zu Sensoren (physikalsiche Größen —> in elektrische Signale)
bsp. Relais, Elektromotoren, Schrittmotoren, Ventile, Pumpen
Beschreibe oder skizziere die Funktionsweise eines Relais
Zwei getrennte Stromkreise, bei dem der eine der Hauptstromkreis (Laststromkreis) ist und der andere als Steuerstromkreis dient
wird im Steuerstromkreis der Schalter betätigt, wird in einer Erregerspule ein Magnetfeld erzeugt und diese zieht einen ferromagnetischen Anker an, welcher wiederum den Hauptstromkreis schließt
Wenn der Schalter geöffnet wird, baut sich das Magnetische Feld ab und der Anker geht aufgrund einer Feder zurück und öffnet den Hauptstromkreis
Warum werden Relaise verwendet
durch elektrische Trennung der Stromkreise, werden empfindliche Steuerelektroniken geschützt und es erhöht die Sicherheit.
können aus der Ferne geschaltet werden
Vorteil
Erklärung
Sicherheit
Du musst nicht mit gefährlicher Spannung (z. B. 230 V) direkt umgehen
—> galvanische Trennung
Automatisierung möglich
Z. B. durch einen Sensor, Timer, Mikrocontroller, App usw.
Fernsteuerung
Du kannst aus der Ferne schalten (z. B. über WLAN oder App)
Platzersparnis
Du brauchst keinen dicken Schalter und kein dickes Kabel zum Bedienfeld
Vielseitigkeit
Relais können viele Stromkreise gleichzeitig oder automatisch schalten
Schutz
Welche Relaistypen gibt es
monostabile Relais kehren selbstständig in Ruhelage zurück
bistabile Relaise halten Schaltzustand auch nach Entfernung der Schaltspannung
Beschreibe die Funktionsweise eines Elektromotors
durch magnetische Kräfte wird eine Rotationsbewegung erzeugt
ein festes Außenteil
rotierendes innenteil
ein Teil mit Elektromagneten und das andere mit Permanentmagneten
durch Umpolung der Elektromagneten zu den richtigen Zeitpunkten, macht man sich Abstoßung gleichgepolter Magnete und Anziehung gegensätzlicher Magnete zu Nutze
Wie Funktioniert ein Schrittmotor
Ein Schrittmotor besteht aus:
einem Rotor (drehbarer Teil, meist ein Magnet)
einem Stator (fester Teil mit mehreren Elektromagneten drumherum)
🔁 Wenn du nacheinander die Spulen im Stator ansteuerst, zieht der Rotor sich immer zum nächsten Magnetfeld – Schritt für Schritt.
Ein Schrittmotor macht z. B. 200 Schritte pro Umdrehung → also 1,8° pro Schritt (360° ÷ 200).
Durch genaue Ansteuerung weißt du immer genau, wo er gerade steht, ohne Drehgeber oder Sensor.
Ein Schrittverlust bei einem Schrittmotor bedeutet, dass der Motor einen oder mehrere seiner geplanten Schritte nicht ausführt – obwohl er eigentlich ein Signal zum Weiterdrehen bekommen hat.
Das ist ein Problem, weil:
📍 Ein Schrittmotor weiß nicht, wo er ist – er geht einfach davon aus, dass jeder Schritt korrekt ausgeführt wurde. Wenn Schritte verloren gehen, stimmt die Position nicht mehr!
Stell dir vor, du steuerst einen 3D-Drucker-Schrittmotor an:
Du sagst ihm: „Drehe dich 100 Schritte weiter“.
Aber bei Schritt 45 bleibt er kurz hängen (z. B. wegen Reibung).
Am Ende steht er nicht bei Schritt 100, sondern bei 95.
Wie funktioniert ein Servomotor
Ein Servomotor ist ein Motor mit Rückmeldung (z. B. durch einen Sensor oder Potentiometer) – er weiß also immer genau, in welcher Position er sich befindet.
sie erlauben die Kontrolle der Winkelpositionen, sowie der Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung
Positionen der Motorwelle wird kontinuierlich über einen Sensor gemessen und an Regelelektronik übermittelt
Regelkreis regelt dann in Richtung der einstellbaren Sollwerte
Schrittmotor vs Servomotor
Merkmal
🧱 Schrittmotor
🧠 Servomotor
Funktionsprinzip
Dreht sich in festen Schritten (z. B. 1,8° pro Schritt)
Dreht sich auf Basis von Rückmeldung (Sensor/Encoder)
Positionserkennung
Keine Rückmeldung (offen)
Mit Positionssensor (geschlossen)
Genauigkeit
Hoch – solange keine Schritte verloren gehen
—> Schrittfehler können zu Positionsfehlern führen
Sehr hoch – durch permanente Korrektur
Drehmoment bei Stillstand
Hält Position durch Dauermagnetismus
—> Stillstandstabil
Regelt Position aktiv durch Nachsteuern
—> pulsieren manchmal im Stillstand
Drehzahlverhalten
Gut bei niedriger Drehzahl
Gut auch bei hohen Drehzahlen
Drehmoment bei hohen Drehzahlen
Fällt stark ab
Bleibt stabil, da geregelt
Schrittverlust möglich?
✅ Ja, ohne Kontrolle
❌ Nein, Position wird ständig überprüft
Kosten
Günstiger
Teurer (wegen Elektronik und Sensoren)
Steuerung
Einfach (z. B. über Step/Dir-Signale)
Komplexer (PWM, Feedback-Auswertung nötig)
Lautstärke
Kann „singen“ oder vibrieren
Leiser, gleichmäßiger Lauf
Anwendungen
3D-Drucker, Scanner, CNC, einfache Automatisierung
Robotik, Industrieautomation, RC-Modelle, CNC-Profi
Was sind die Automatisierunngsebenen? X
Was ist die Unternehmens der Automatisierung?
Level 4
Ziel: Produktionsgrobplanung
Unternehmensweite Planung und Ressourcenmanagement
ERP System
Was ist die Betriebsleitebene der Automatisierung?
Ziel: Umsetzung der ERP-Vorgaben auf Produktionssysteme.
Funktion: Produktionsfeinplanung, Qualitätsmanagement, KPI-Überwachung
Was ist Steuerungsebene der Automatisierung?
Level 1
Ziel: Umsetzung der Prozesslogik
Nutzung von Signalen zur Realisierung einer Steuerung
verschiedene Möglichkeiten
Digitale Steuerung (siehe Digitaltechnik) —> Logik in Hardware
Mikrocontrollerbasierte Steuerung —> Logik in Software
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) —> Logik in Software
Was ist die Prozessleitebene der Automatisierung?
Level 2
Ziel: Bedienung und Überwachung technischer Prozesse.
Funktion: Visualisierung, Prozessführung, Datenarchivierung.
Prozessleitsystem, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
Kommunikation häufig TCP/IP-basiert
Was ist die Feldebene der Automatisierung?
Ziel: Weiterleitung der Signale
Komponenten:
Sensoren: Temperatur, Druck, Licht, Position etc.
Aktoren: Motoren, Ventile, Pumpen.
Kommunikation: über Feldbusse (z. B. CAN, PROFIBUS, SPI, I²C)
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