- Vertiefung Zustandsautomaten-Entwurf, Logiksynthese
- Mikroprogrammsteuerungen, Mikroprogramm
- Architekturen - Rechnerarchitekturen, Grundlagen
- Datenpfad und Kontrollpfad, Instruktionssätze.
- Speicherorganisation, Speicherplan, Chip-Select Erzeugung.
- Virtuelle Speicher, Segmentierung, Seitenverwaltung.
- Architektur von RISC- und CISC-Prozessoren sowie von Mikrocontrollern.
- Pipelining, Interrupt, Zusammenhang mit Betriebssystem.
- Statische Timinganalyse in getakteten Systemen, Clock-Skew, Taktdomänen
- Kurzeinführung in VHDL als Systementwurfssprache und Synthese
-Programmierbare Logik (FPGA)

Jansen, D., Handbuch der Electronic Design Automation, Hanser Verlag, 2000

- Grundlagen der Logik, logische Basisfunktionen, Normalformen.
- Kombinatorische Netze, Schaltnetze, statische Logik.
- Digitale Basisschaltungen, TTL, CMOS, innerer Aufbau, Störabstände.
- Minimisierung logischer Netze mit graphischen und rechnerischen Verfahren.
- Isomorphe und nicht- isomorphe Netze.
- Aritmetische kombinatorische Schaltungen (Addierer, Subtrahierer, Multiplizierer).
- Zeitverhalten, kritischer Pfad, Treiberfähigkeit und Belastung.
- Rückkopplung bei Schaltnetzen, Stabilität, Oszillationen.
- Speicherelemente, Flipflops, Register und ihre Behandlung und Anwendung.
- Grundelemente von Zustandsautomaten und ihr systematischer Entwurf.
- Zustandsdiagramm.
- Moore-Automat, Mealey- Automat, sequentielle Schaltwerke

Jansen D., Handbuch der Electronic Design Automation, Hanser Verlag, 2000

- Verstärkerentwurf: Ideale und reale gesteuerte Quellen zur Modellierung des Verstärkermechanismus`

- Rückgekoppelte Verstärker: Signalflussbild, Schaltung,mathematische Beschreibung

- Differenzverstärker, Operationsverstärker, Fehlerminderung durch Gegenkopplung, idealer Operationsverstärker, virtuell- Null- Verfahren, typische Kennwerte kommerzieller Operationsverstärker.

- Schaltungsbeispiele mit Operationsverstärkern: Verstärker mit unterschiedlichen Eigenschaften, Filter, Messschaltungen; Eigenschaften, Grenzen und Dimensionierungen.

- Schaltungstechnik mit Bipolar- und Feldeffekt

- Transistoren, Kleinsignalanalyse, Anwendungen, Frequenzgrenzen, Eingangs- und Ausgangsimpedanzen. Stromquellen- und Stromspiegelschaltungen.

- Anwendung regelungstechnischer Analyseverfahren am rückgekoppelten Operationsverstärker: Stabilität, Frequenzgang, Kompensationsverfahren.

Tietze U., Schenk C., Gamm E., Halbleiter-Schaltungstechnik, 15. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer Vieweg, 2016

Zeit- und Wertediskretisierung kontinuierlicher Signale: Anwendungen, Grenzen,
benötigte Einrichtungen

- Zeitdiskretisierung mittels Abtast-Halte-Glied:
Aufbau, Grenzen, Genauigkeits- und Geschwindigkeitsabschätzungen

- Wertediskretisierung mittels Analog-Digital- / Digital-Analog-
Wandlern: Aufbaukonzepte, Genauigkeits- und Geschwindigkeitsgrenzen, Ein- und Mehrquadrantenbetrieb, Zahlenformate, Schnittstellen.

- Funktionsgenerator als Beispiel zur Schwingungserzeugung ohne Resonatoren

-Phasenreglkreis (PLL): Prinzip, regelungstechnische Analyse, Dimensionierung.
Anwendungen: Synchronisiereinrichtungen, Modulatoren und Demodulatoren für
Winkelmodulation, Frequenzvervielfachung, Mehrphasengeneratoren, Frequenzsyntheziser

Tietze U., Schenk C., Gamm E., Halbleiter-Schaltungstechnik, 15. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer Vieweg, 2016

Das Schaltungstechnik Labor enthält Versuche sowohl für den Bereich der Analogen- wie auch Digitalen Schaltungstechnik. Der Student bearbeitet in Gruppen zu 2 Studenten 6 Versuche aus folgender Auswahl: Kombinatorische Schaltungen: Aufbau Inverter, Stromaufnahme, Übertragungsverhalten, Störabstand, 2-Bit Addierer, Durchlaufzeit, Logikserie CMOS Differenzverstärker: Simulation eines Differenzverstärkers mit dem Programm PSPICE, Gegentakt und Gleichtaktverstärkung, Frequenzgang, Stabilität, Überragungsverhalten. Operationsverstärker: Messung Übertragungskennlinie, Verstärkung, Eingangsoffsetspannung, Frequenzgang des realen Verstärkers für unterschiedliche Verstärkungen, Aufbau eines 2 poligen aktiven Filters mit dem Operationsverstärker und Messung des Übertragungsverhaltens. Programmierbare Logik: Entwurf der kombinatorischen Schaltung eines Vergleichers und der sequentiellen Schaltung eines kaskadierbaren Dezimalzählers bis `99` mit Enable, synchronem Reset und Carry. Programmierung und Funktionsnachweis auf GAL-Logikbausteinen. A/D-Wandler: Vermessung eines D/A-Wandlers auf Linearität und Restfehler. Aufbau eines A/D-Wandlers
nach dem Verfahren der `successive Approximation`. Basisversuche zum Abtasttheorem. Abtastung eines Signals. Phasenregelkreis: Aufbau eines PLL mit unterschiedlichen Phasendetektoren. Untersuchung des Verhaltens im Zeit- wie im Frequenzbereich. Folgeverhalten, Einrastverhalten, Stabilität. Dimensionierung der Regelparameter. Aufbau eines PLL als Synthesizer. SMD- Technologie: Aufbau einer kleinen Schaltung im SMD-Labor mit SMD-Bausteinen an einem Vakuum- Bestückungsplatz. Reflow- Lötvorgang, Qualitätssicherung unter dem Stereo-Mikroskop, Inbetriebnahme. Der Versuch vermittelt den kompletten SMD- Fertigungsvorgang für moderne Elektronik. FPGA- Entwurf eines Frequenzzählers: Auf einem Logikentwurfssystem für FPGAs (ALTERA-MAX II ) wird die Schaltung eines Frequenzzählers ergänzt und in wesentlichen Komponenten digital simuliert. Das Gesamtsystem wird in einen FPGA gebrannt und in Funktion demonstriert. ECL-Technik: Die Besonderheiten der Emitter Coupled Logic werden untersucht. Messtechnik mit Leitungsabschluss, Logikschaltungen, ECL- Zähler bis 150 MHz. Pegel und Störabstände. Impulsmesstechnik. Umgang mit einem hochwertigen Samplingoszillographen.

• Goßner, S., Grundlagen der Elektronik: Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Shaker -Verlag, 2008
• Zastrow, D., Elektronik, Springer-Verlag, 12. Auflage, 2014
• Tietze U., Schenk C., Gamm E., Halbleiter-Schaltungstechnik, 15. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer Vieweg, 2016
• Fricke, K.: Digitaltechnik. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2009, 6. Auflage
• Woitowitz, R.; Urbanski, K.; Gehrke, W.: Heidelberg: Springer Verlag, 2011
• Biere, A.; Kröning, D.; Weissenbacher, G.; Wintersteiger, Ch. M.: Digitaltechnik – Eine praxisnahe Einführung. Heidelberg: Springer Verlag, 2008
• Reichardt, J.: Lehrbuch Digitaltechnik. Eine Einführung mit VHDL. München: Oldenbourg Verlag, 2013
• Wöstenkühler, G.: Grundlagen der Digitaltechnik, Elementare Komponenten, Funktionen und Steuerungen. München, Wien: Carl Hanser Verlag, 2012
• Liebig, H.: Logischer Entwurf digitaler Systeme (4. Auflage). Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 2006 – ISBN-10 3-540-26026-9
• Best, R.: Phase-Locked Loops: Design, Simulation and Applications, McGraw-Hill Education, 2009

Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Regelungstechnik und vermittelt die grundlegenden Konzepte zur Analyse von Regelkreisen und dem Entwurf von Reglern für zeitkontinuierliche, lineare Systeme mit einem Eingang und einem Ausgang (SISO-Systeme). Behandelt werden u.a. folgende Inhalte:

• Modellierung dynamischer Systeme
  Beschreibung mechatronischer Systeme mittels Differentialgleichungen; Linearisierung nichtlinearer Differentialgleichungen; Simulation eines Systems mittels MATLAB (System Control Toolbox) und MATLAB-Simulink
• Mathematische Beschreibung und Verhalten von LTI-Systemen
  - Definition und Eigenschaften von LTI-SISO-Systeme
  - Beschreibung und Verhalten im Zeitbereich
    Lösen der Differentialgleichung, Sprungantwort, Impulsantwort, Faltung
  - Beschreibung und Verhalten im Frequenzbereich 
    Anwendung der Laplace-Transformation, Übertragungsfunktion, Frequenzgang, Bode-Diagramm, Ortskurve, Blockschaltbilder
  - grundlegende Übertragungsglieder (P-Glied, I-Glied, PT1, D-Glied, DT1-Glied, PT2-Glied, Totzeit-Glied)
  - Stabilität von Systemen
• Der Regelkreis
  - Der Standardregelkreis
  - Ziele eine Regelung, Reglerentwurfsaufgabe und Anforderungen
  - Stabilität von Regelkreisen
  - stationäres Verhalten von Regelkreisen
  - Standard-Regler vom Typ PID
  - Reglerauslegung im Zeitbereich: (Methoden von Ziegler-Nichols, Methode v. Chien, Hrones und Reswick
  - Reglerauslegung im Frequenzbereich: vereinfachtes Betragsoptimum (Zeitkonstantenkompensation),  Frequenzkennlinienverfahren

O. Föllinger, Regelungstechnik, 12. Auflage, Berlin, VDE Verlag, 2016

J. Lunze, Regelungstechnik I, 11. Auflage, Springer Vieweg, 2016

G. F. Franklin, J. D. Powell, A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, Pearson, 7. Auflage, 2014

1. Fourier-Transformation
- Orthogonale und orthonormale Funktionen, endliche und unendliche Fourier-Reihe
- Bestimmung der Fourier-Koeffizienten: Minimierung der Norm des Fehlersignals
- Gibbs'sches Phänomen; Amplituden- und Phasenspektrum
- Übergang zur Fourier-Transformation: Amplitudendichtespektrum
- Einführung der Distribution Dirac- Impuls
- Linearität, Zeitverschiebung, Ähnlichkeitssatz, Nullwertsätze, Parseval'sche Gleichung
- Faltung zweier Zeitfunktionen, graphische Veranschaulichung
- Systembeschreibung: Impulsantwort, Sprungantwort, Faltungsintegral, komplexer Frequenzgang

2. Laplace-Transformation
- Einführung in die Laplace-Transformation; Eigenschaften und Rechenregeln
- Rechnen im Bildbereich;  Hin- und Rücktransformation
- Anwendung der LP-Transformation auf gewöhnliche Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten
- Rechnen mit Delta- und Sprungfunktionen
- Übertragungsfunktionen und Frequenzgänge linearer kontinuierlicher Übertragungssysteme

3. Z-Transformation
- Lineare Abtastsysteme;  Definition und Begriffe
- Rechenregeln der Z-Transformation; Hin- und Rücktransformationen
- Lösung der Differenzengleichungen

Föllinger O., Laplace- und Fourier-Transformation, 10. Auflage, Berlin, Offenbach, VDE-Verlag, 2011

Werner, M., Signale und Systeme, Lehr- und Arbeitsbuch mit MATLAB-Übungen und Lösungen, 3. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2008

Doetsch G., Anleitung zum praktischen Gebrauch der Laplace-Transformation und der Z-Transformation, 6. Auflage, München, Wien, Oldenbourg Verlag, 1989

Signale und Systeme

• Klassifizierung von Signalen
• Pegelmaße
• LTI-Systeme
• Verzerrungen
• Effektivwert und Signalleistung
• Beschreibung stochastischer Signale

Amplitudenmodulation und Quadraturamplitudenmodulation

• AM mit und ohne Träger
• Spektrum der AM
• Demodulation: kohärent und Hüllkurvendetektor

Frequenzmodulation

• Spektrum der FM
• Demodulation

Übertragungskanäle

• Leistungsübertragungsbilanz
• Äquivalenter Tiefpass
• Gaußkanal
• Mehrwegeausbreitung

1. Kammeyer Karl-Dirk: Nachrichtenübertragung, 5. Auflage, Vieweg+Teubner, 2011.
2. Bossert, Martin: Einführung in die Nachrichtentechnik. Oldenbourg Verlag, 2012.
3. Werner, Martin: Nachrichtentechnik. Vieweg+Teubner, 2010.

Versuch 1: Begrenzerschaltungen

Versuch 2: Transistorverstärker

Versuch 3: Leistungsverstärker

Versuch 4: Oszillator

Versuch 5: Amplitudenmodulation

Versuch 6: Frequenzmodulation

Implementierung exemplarischer Programme
- Operatoren und Konstanten
- Console Input/Output
- Kontrollstrukturen (Sequenz, Schleife, Abfrage) und strukturierte Programmierung
- Komplexe Datentypen
- Übergabeparameter (Call by Value und Call by Reference)
- File Input/Output mit Comma-Separated-Values Dateien (*.csv)
- Fakultätsberechnung mittels rekursiver Funktion
- Sortieren mit Bubblesort
- Dynamisches Memorymanagement und Pointerarithmetik
- Towers of Hanoi (rekursiver Algorithmus)

Wolf, J., C-Programmierung verständlich erklärt, Bonn, Galileo Computing, 2010
Helmut, E., C Programmieren von Anfang an, 15. Auflage, Reinbek bei Hamburg, Rowohlt-Taschenbuch-Verlag, 2008
Ernst, H., Schmidt J., Beneken G., Grundkurs Informatik, 5. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2015
RRZN: Standard-C-Programmierung, 2. Auflage, Leibniz Universität Hannover, 2011

- Informationsdarstellung und Zahlensysteme
- Einführung Bool`sche Algebra
- Prozedurale Programmierung in C
- Aufbau eines C Programms (Dateien, Funktionen, Header, Variablen)
- Console Input/Output - Operatoren und Konstanten
- Kontrollstrukturen (Sequenz, Schleife, Abfrage) und strukturierte Programmierung
- Structure Charts, Nassi-Shneiderman Diagramme und Flußdiagramme
- Komplexe Datentypen (Arrays, Structs, Unions, Bitfields, Enumerations)
- Zeiger auf primitive und komplexe Datentypen
- Übergabeparameter (Call by Value und Call by Reference)
- File Input/Output und gängige Datenformate
- Dynamisches Memorymanagement
- Präprozessor
- Zeitfunktionen und deren Anwendung
- Grundlegende Algorithmen (Sortieren und Suchen)
- Rekursive Programmierung
- Modularisierung mittels Dynamic Link Libaries (DLL)
- Dokumentation mit doxygen
- Einführung Software Testing

Wolf, J., C-Programmierung verständlich erklärt, Galileo Computing, 2010
Helmut, E., C Programmieren von Anfang an, 15. Auflage, Reinbek bei Hamburg, Rowohlt-Taschenbuch-Verlag, 2008
Ernst, H., Schmidt J., Beneken G., Grundkurs Informatik, 5. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2015
RRZN: Standard-C-Programmierung, 2. Auflage, Leibniz Universität Hannover, 2011

Befehlsstrukturen und –verarbeitung in Mikroprozessoren Adressierung der 80x86-Prozessoren Assembler-Source-Code erstellen und umsetzen in Objectcode und ausführbare Dateien Verbindung zum Betriebssystem durch Interrupts Zyklische und verzweigte Programme Flags Stackoperationen Logische und arithmetische Befehle Makros und Prozeduren Periphere Anbindung mit IN und OUT Textausgaben Adressierungsarten Aufbau von Mikrocontrollern Register, RAM, EEPROM, Flash Ports und Peripherie Systementwicklung Tools zum effektiven Arbeiten mit Embedded Systems

Uhlenhoff, A., Mikrocontroller Werkzeugkasten HC12, Aachen, Shaker Verlag, 2002

Heiß, P., PC Assemblerkurs, Heise-Verlag, 1994

• Vorbereitende Arbeiten
• Einrichten einer IDE auf dem PC
• Anwendung der in der VL erlernten Befehle
• Ausführbare Dateien direkt erstellen, also ohne Übersetzungshilfen
• Untersuchung der EXE-Dateien in Hexadezimaldarstellung
• Echtzeitanwendungen
• Textverarbeitung Embedded Systems
• Vollständiger Aufbau eines eigenen Embedded Systems (das vom Studierenden käuflich erworben werden kann)
• Aufbringen eines Bootloaders und eines Betriebssystems
• Verbinden mit einem PC und Datenkommunikation einrichten
• Analoge und digitale Schnittstellen in Programme einbinden
• Zusatzhardware integrieren
• Stand-alone-System aufbauen
• Tools kennen lernen

Laborumdrucke, Hochschule Offenburg, 2019

- Phasen der Softwareentwicklung

- Abstraktion und Hierarchie

- Echtzeit & Zuverlässigkeit
--- Programmiertechniken
--- Speichermanagement
--- Echtzeitbetriebssysteme

- Software

- Entwicklungsprozesse
--- Sequentielle Vorgehensmodelle
--- Iterative Vorgehensmodelle

- Entwurf
--- Strukturierter und modulare Entwurf
--- Modellbasierter Entwurf

- Implementierung
--- Werkzeuge
--- Anforderungsanalyse
--- Software-Qualitätssicherung
--- Dokumentation

Balzert, H., Lehrbuch der Software-Technik, Band 1, 3. Auflage, Heidelberg, Spektrum, 2009

Sommerville, I., Software Engineering, 9. Auflage, München, Pearson Studium, 2012                                                     

Berns K., Schürmann B., Trapp M., Eingebettete Systeme: Systemgrundlagen und Entwicklung eingebetteter Software, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2010

Schellong H., Moderne C-Programmierung: Kompendium und Referenz, Heidelberg, Springer, 2005

Korff, A., Modellierung von eingebetteten Systemen mit UML und SysML, Heidelberg, Spektrum, 2008

Die Lehrveranstaltung beruht auf der Programmiersprache Java. Bei Interesse kann
aufbauend ein Wahlpflichtfach C++ belegt werden.

- Grundlagen
- Klassen und Arrays
- Vererbung
- Operator-Überladung und Typumwandlung
- Exceptions
- Collections
- Ein-/Ausgabe
- Swing
- Generics
- Entwurfsmuster

• Torsten T. Will: Das umfassende Handbuch zu Modern C++, Rheinwerk Computing, 2017
• Ulrich Breymann: Der C++-Programmierer, Carl Hanser Verlag, 5. Auflage, 2017
• Bjarne Stroustrup: Programming: Principle and Practice Using C++, Addison Wesley, 2. Auflage, 2014

- Erstellung von Programmen mit - Klassen und Objekten - Vererbung und Polymorphie
- Operator-Überladung - Exceptions - Entwurfsmustern - Anwendung der Grundlagen
des Software-Engineerings - Objektorientierte Analyse - Objektorientierter Entwurf -
Dokumentation - Test

1. Zeitdiskrete Signale und Systeme
   - Elementare Signale
   - Beschreibung stochastischer Signale
   - Zeitdiskrete Systeme
2. Transformationen
   - Fourierreihe und -transformation
   - Zeitdiskrete Fouriertransformation und DFT
   - z-Transformation
3. Digitale Verarbeitung analoger Signale
   - Das Abtasttheorem
   - Quantisierung
4. Digitale Filter
   - Systemfunktion und kanonische Filterstrukturen
   - Das Pol-Nullstellen-Diagramm
   - Elementare Filter

1. K.-D. Kammeyer, K. Kroschel, Digitale Signalverarbeitung: Filterung und Spektralanalyse mit MATLAB-Übungen. 8. Auflage, Springer Vieweg, 2012.
2. T. Frey, M. Bossert, Signal- und Systemtheorie. Vievweg+Teubner, 2004.
3. N. Fliege, M. Gaida, Signale und Systeme: Grundlagen und Anwendungen mit MATLAB. J. Schlembach Fachverlage, 2008.
4. A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Zeitdiskrete Signalverarbeitung. R. Oldenbourg Verlag, 1999.
5. M. Werner, Digitale Signalverarbeitung mit MATLAB. Vieweg+Teubner, 2012.

• Einführung in das Wissenschaftliche Arbeiten
• Arten Wissenschaftlicher Arbeiten
• Vorgehensweise bei der Anfertigung einer Wissenschaftlichen Arbeit
• Aufbau/Inhalte der Dokumentation einer Wissenschaftlichen Arbeit

Sandberg, B.: Wissenschaftliches Arbeiten von Abbildung bis Zitat. Lehr- und Übungsbuch für Bachelor, Master und Promotion. 2.te Auflage. München: Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2013 - eISBN 978-3-486-77852-6

• Einführung in das Wissenschaftliche Arbeiten
• Arten Wissenschaftlicher Arbeiten
• Vorgehensweise bei der Anfertigung einer Wissenschaftlichen Arbeit
• Aufbau/Inhalte der Dokumentation einer Wissenschaftlichen Arbeit

Sandberg, B.: Wissenschaftliches Arbeiten von Abbildung bis Zitat. Lehr- und Übungsbuch für Bachelor, Master und Promotion. 2.te Auflage. München: Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2013 - eISBN 978-3-486-77852-6

• Grundlagen
• Unternehmensführung/Management
• Informationswirtschaft (Externes und internes Rechnungswesen)
• Finanzierung und Investition
• Personalwirtschaft
• Materialwirtschaft
• Produktionswirtschaft
• Absatzwirtschaft/Marketing

Vahs, D., Schäfer-Kunz, J., Einführung in die Betriebwirtschaftslehre, 5. Auflage, Stuttgart, Schäffer-Poeschel-Verlag, 2007

- Aufgaben der Leistungselektronik
- Bauelemente der Leistungselektronik
- Wechselstrom- und Drehstromsteller
- Netzgeführte Stromrichter
- Selbstgeführte Stromrichter
- Umrichter
- Verfahren zur Ansteuerung von Stromrichtern

Jäger, R., Stein, E., Leistungselektronik, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach, 2011
Schröder, D., Leistungselektronische Schaltungen, 3. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2012
Specovius, J., Grundkurs Leistungselektronik, 8. Auflage, Wiesbaden, Vieweg Verlag, 2017

- Grundsätzlicher Aufbau von Antriebssystemen:
Lasten, Getriebe, Motor, Umformer, Netz
- Grundlagen der Antriebstechnik:
Mechanische Größen, Energieflussbetrachtung, Drehmomenterzeugung, Verluste, Wirkungsgrad
Nennwerte von Elektromotoren, Drehfeld
- Gleichstrommaschinen:
Aufbau, Wirkungsweise, Grundgleichungen, Betriebsverhalten, DC-Motoren mit Permanentmagneterregung
DC-Reihenschlussmotor, Universalmotor
- Synchronmaschinen:
Aufbau, Wirkungsweise, Grundgleichungen, Betriebsverhalten, Einphasenbetrieb, Vergleich Permanent-/ Reluktanz-/Hysterese-Läufer
- Schrittmotoren:
Aufbau u. Schaltung, Stromversorgung und Ansteuerung, Betriebsverhalten, Anwendungen
- Elektronikmotoren:
Aufbau, Ansteuerung und Anwendung
- Linearmotoren für kleine Leistungen

Jäger, R., Stein, E., Leistungselektronik, Berlin, Offenbach, VDE-Verlag, 2011
Specovius, J., Grundkurs Leistungselektronik, 8. Auflage, Wiesbaden, Vieweg Verlag, 2017
Schröder, D., Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen, 4. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2015
Fischer, R., Elektrische Maschinen, 16. Auflage, München, Wien, Hanser Verlag, 2017

1. Grundlagen der Automatisierungstechnik
   - Begriffsdefinitionen
   - Anwendungsgebiete und Automatisierungsobjekte
   - Aufgaben
2. Sensoren und Aktoren in der Automatisierungstechnik
3. Steuerungen
    - Unterschied zw. Regelung und Steuerung
    - Die Programmiernorm DIN EN 61131-3
    - Verknüpfungsfunktionen
    - Verknüpfungssteuerungen
    - Ablaufsteuerungen 
    - Alternative Beschreibungsformen für Ablaufsteuerungen (GRAFCET, Petrinetze, Automaten)
4. Automatisierungsrechner und Rechnersysteme
    - Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)
    - Prozessleitsysteme (PLS)
5. Kommunikationstechnik
    - Feldbusse (AS-interface, Profibus)
    - Ethernet TCP/IP
    - Industrial Ethernet (ProfiNet, SercosIII, EtherCAT)
    - Intelligente Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (IO-Link, HART-Protokoll)
6. Systeme der Fertigungsautomation
    - Computerized Numerical Control (CNC)
    - Industrieroboter

Becker, N., Automatisierungstechnik, 2. Auflage, Würzburg, Vogel Business Media, 2014

Langmann, R., Taschenbuch der Automatisierung, 2. Auflage, München, Fachbuchverl. Leipzig Verlag, 2010

In den Laborübungen lernen die Studenten am Beispiel dier SIMATIC S7-1500 und S7-300 wie speicherprogrammierbare Steuerungen bedient und programmiert werden. Als Beispielanwendungen kommen dabei wahlweise ein Fabrikmodell mit verschiedenen Bearbeitungsstationen, ein Festoportalroboter sowie eine Rundtakttischapplikation zum Einsatz. Es werden u.a. folgende Themen behandelt:

• Entwurf und Implementierung von Verknüpfungsfunktionen, Verknüpfungssteuerungen und Ablaufsteuerungen .
• die Programmiersprachen Funktionsbausteinsprache(FUP), Ablaufsprache (GRAPH7), Strukturierten Text (SCL) sowie in geringerem Umfang Kontaktplan (KOP) und Anweisungsliste (AWL)
• Umgang mit Programmiersystemen anhand der Software TIA-Protal von Siemens
• Entwurf und Programmierung graphischer Bedienoberflächen und Integration in ein Automatisierungssystem
• Analogwertverarbeitung mit Automatisierungsrechnern

Ausführliche Laboranleitungen zu den Versuchen

Betriebswirtschaftslehre

• Das Unternehmen und sein Umfeld
• Gesellschaftsrecht, Organisation, Marketing, Finanzen, Investitionen, Personalentwicklung.

Unternehmensführung:

• Grundbegriffe, Führungsstil, Kultur und Ethikdes Unternehmens.

Kommunikation III:

• Einsatz von Stimme und Körpersprache z.B. in Stresssituationen
• Simulation von Vorstellungsgesprächen

Softwarequalität:

• Kriterien zur Definition von Qualität einer Software
• Wiederholung des Entwicklungsprozesses und der Testmethoden einer Software
• Entwicklungswerkzeuge
• Die Risiken bei der Konzeption und der Verwendung einer Software sowie deren Eingrenzung

Aktuelle Fachliteratur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben oder zur Verfügung gestellt.

Sensoren und Aktoren:

• Wegsensoren, Beschleunigungssensoren, Stromsensoren,
• Temperatursensoren und Drucksensoren.
• elektrische Aktoren
• Auswahl eines Antriebes nach verschiedenen Kriterien: benötigte Kraft, Anwendungsbereich, charakteristische Größen, Bewegungsprofil.
• Steuerung von Gleichstrommotor, Schrittmotor und Brushless Motor

Angewandte Regelungstechnik:

• Modellierung und Analyse von Regelungssystemen
• Laplace-Transformation
• Beschreibung der Systemdynamik mithilfe der Polanalyse
• Stabilitätsmarge
• Simulation mit Matlab
• Auswahl, Dimensionierung und Entwicklung eines klassischen
• Reglers
• Zustandsregler, RST-Regler
• Auswahl der Elemente eines Regelkreises (Sensor, Steuerung, Aktor, Interface)

Elektronik II:

• Umsetzung analogtechnischer Prinzipien auf digitale Lösungen.
• Ziel: minimaler Stromverbrauch, minimale Kosten, minimale Größe
• Oszillatoren, VCO, PLL
• Energiequelle, -management, -speicherung, Ladeschaltungen für Akkumulatoren
• innere und äußere Störquellen, EMV Drahtgebundene und drahtlose Kommunikation

Aktuelle Fachliteratur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben oder zur Verfügung gestellt.

Angewandte Signalverarbeitung:

• Wiederholung der Z-Tranformation
• Abtastung, Quantisierung und Codierung
• Digitale Filter
• DFT und FFT
• Realisierung in einem DSP und/oder FPGA
• Labview

Aktuelle Fachliteratur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben oder zur Verfügung gestellt.

Das Projekt P3 INF ist grundsätzlich in direktem Zusammenhang mit dem gewählten Schwerpunkt. Es ermöglicht dem Studierenden die praktische Umsetzung der erworbenen Kenntnisse in anderen Modulen. Relativ unabhängig wird der Student in eine Situation gebracht, der er in der Industrie begegnet.

Die vorgeschlagenen Themen stammen aus Projekten der angewandten Forschung und Entwicklung und können aus einer externen Anfrage an die Schule stammen.

Kommunikationssysteme:

• Grundlagen der Kommunikation (drahtgebunden und drahtlos)
• Internet der Dinge mit Blick auf künftige Anwendungen, z.B. Energiemanagement, Smart Cities, Homemanagement
• Implementation eines einfachen TCP/IP Protokolls, angepasst an die materiellen Einschränkungen einer mobilen Plattform

On-Chip-Systeme:

• Analyse und Integration einer Umgebung mit FPGA und Prozessoren auf einem Chip
• Softwareentwicklung hierfür

Aktuelle Fachliteratur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben oder zur Verfügung gestellt.

Mobile Systeme:

• Programmierung mit beschränkten Ressourcen
• Android-Programmierung

Linux für Embedded Systems:

• Kennenlernen des Linux-Kerns, Entwicklung von Peripherie-Steuerelementen für den Linux-Kern, Debuggen, Arbeiten mit der Linux-Community
• Cross-Compiler, C-Bibliotheken, Bootloader, Konfiguration und Kompilation des Linux-Kerns, Bibliotheken
• traditionelle und auf Flash-Speicher spezialisierte Dateisysteme
• Entwicklungswerkzeuge
• Inbetriebnahme der Anwendung
• spezielle Anforderungen von Echtzeitsystemen

Fortgeschrittene Elektronik:

• Grundlagen der analogen Übertragung auf die Mikrokontroller. Geräte mit niedrigem Verbrauch, niedrige Kosten und geringe Größe. Gegen-Reaktion, Stabilität, Oszillatoren, VCO, PLL.
• Energiequellen, Verwaltung, Speicherung, Akku Ladegeräte. Erfassung von schwachen Signalen (Verstärker).
• Filter.
• Eigensicherer- und Interferenz-Rauschen, EMV.
• Wireles Lan und Lan Kommunikation.

System on Chip:

• Erforschung der On Chip Prozessoren
• Integration von „On Chip Systemen” (SOC) mit Prozessoren auf programmierbare Logiksystemen.
• Entwicklung von Softwareanwendungen für SOC.

Regelungstechnik II GEL:

• Wahl einer Lösung für einen Antrieb (Sensor, Steuerung, Antrieb, Schnittstellen)
• Z-Transformation, Modellierung, dynamische Analyse, digitale Simulation. Konzeption und Implementierung von digitalen Reglern.

Aktuelle Fachliteratur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben oder zur Verfügung gestellt.

Bildverarbeitung:

• Intelligente Kamera (Cognex Insight)
• Bildanalyse
• Kommunikation
• komplexe Anwendung mit Kommunikation und Supervision

Automaten:

• Feldbusse (Profibus, Porfinet, Ethercat)
• Supervision (WinCCflexible oder Beckhoff Twincat)
• Digitale Steuerung einer Einheit
• elektropneumatische Module
• Konzept der Steuerung einer Fertigungsstraße

Robotik

• industrielle Roboter; ihre Anwendungsgebiete, Programmierung, Orientierungspunkte
• Relativbewegung
• Kommunikation mit Robotern
• Integration von Sensoren und Kameras in einer Roboteranwendung

Peripherie:

• Kamera
• Optik
• lighting
• Bildprozess
• Längenmessgeräe
• Qualitative Messungen
• Optical Character Recognition OCR
• Datenmatrix
• Kommunikation

Process Control:  

• Programmierschnittstelle (Automate Programmable Industrie - API)
• Funktionsweise von Automaten
• Kombinatorische Logik
• Data Block-Function-Function Block DB-FC-FB
• Serielle Schnittstelle
• PROFINET
• Supervision

Labview:

• Grundlagen
• Ereignisse
• state machine
• Übernahme von DatenKommunikation RS, TCP/IP, DLL, USB, OPC SERVER.

Technische Informatik :

• Ereignisorientierte Programmierung
• Zustandsmaschinen
• Kommunikation TCP/IP
• Gleicher Inhalt wie in Labview und JAVA.

Das Thema der Diplomarbeit TD steht in der Regel im Zusammenhang mit der gewählten Ausrichtung. Ein externer Vorschlag an die Schule ist möglich. Das Thema ist Gegenstand eines Pflichtenhefts mit Datum und Unterschrift der verantwortlichen Professoren und wird dem Bewerber am ersten Tag des Zeitraums von 8 Wochen übergeben

Aktuelle Fachliteratur wird in der Veranstaltung bekannt gegeben oder zur Verfügung gestellt.

- Hardware - Entwurfssprache VHDL
- Beschreibung synchroner Logik
- Entwurf von Zustandsautomaten
- Compilierung und Simulation mit MODELSIM
- Synthese auf FPGA
- Funktionsnachweis durch Betrieb der Schaltung
- Seminarvortrag über ausgewählte Aspekte des Sytems

• Reichardt, J.: Lehrbuch Digitaltechnik. Eine Einführung mit VHDL. München: Oldenbourg Verlag, 2013
• Reichardt, J., Schwarz, B.: VHDL-Synthese. Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme. München: Oldenbourg Verlag, 2013
• Molitor, P.; Ritter, J.: Kompaktkurs VHDL mit vielen anschaulichen Beispielen. München: Oldenbourg Verlag, 2013 
• Kesel, F.; Bartholomä, R.: Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs. Einführung mit VHDL und System C. München: Oldenbourg Verlag, 3. Auflage, 2013

Das Labor verknüpft die in der Vorlesung erarbeiteten Messmethoden und vorgestellten Sensoren mit sechs Versuchen

• Interferometrische Längenmesstechnik
• Korrelationsmesstechnik: Störunterdrückung, Laufzeitmessungen
• Dehungsmessstreifen: Dehnung, Biegung, Torsion, Wägezelle
• Rechnergestützte Messdatenerfassung und -verarbeitung: Induktive und potentiometrische Wegmessung
• Wegmessung: Linear Variabler Differenzialtransformator (LVDT), phasenempfindliche Demodulation (Lock-In)
• Druckmesstechnik: Piezoresistive Druckmessung, Temperaturkompensation, Füllstandsmessung, barometrische Messungen

Definition und Eigenschaften eines Sensors: einfach, integriert, intelligent ("smart sensor")

Überblick von Messgrößen und möglichen Messprinzipien:

• Drucksensoren: Piezoresistiv, kapazitiv, Temperaturkompensationmethoden
• Längen- und Wegmessung:
  
  • Induktiv: Tauchanker, LVDT, Phasensynchrone Demodulation
  • Kapazitiv: Schichtdickenmessung
  • Optisch: Phasenbezogene Entfernungsmessung, Triangulation
  • Laufzeitverfahren: Ultraschallsensoren und RADAR
• Kraftmessung:
  
  • Dehnungsmessstreifen und Auswerteschaltungen
• Korrelationsmesstechnik: Kreuzkorrelation, Störunterdrückung, Laufzeitkorrelation

Messsignalverarbeitung in der Messkette:

• Normalverteilte Messabweichungen
• Kleinste Quadrate Schätzung
• Sensordatenfusion mit dem gewichteten kleinste Quadrate Schätzer

Tränkler, H., Sensortechnik Handbuch für Praxis und Wissenschaft, 2. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer, 2014 

Hering, E., Schönfelder G., Sensoren in Wissenschaft und Technik, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2012 

Schrüfer, E., Elektrische Messtechnik, München, Hanser, 2014

Individuelle Themenstellung

In einer Einführungsveranstaltung mit Präsenzpflicht werden die Grundlagen wissenschaftlichen Arbeitens reflektiert sowie verbindliche Richtlinien für die schriftliche Dokumentation sowie für die öffentliche Präsentation vorgegeben.

Die Teilnahme an mindestens 8 Fachvorträgen über andere Bachelor-Arbeiten der selben Fakultät musss vor der Anmeldung der eigenen Arbeit nachgeweisen werden.

Am Ende der Bearbeitungszeit der Bachelor-Thesis folgt ein öffentlicher Fachvortrag im Umfang von 15-20 Minuten über die eigene Arbeit und deren Randbedingungen.