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

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.

Leitfaden für die Bachelor-Thesis, Fakultät E+I

Individuelle Themenstellung

Leitfaden für die Bachelor-Thesis, Fakultät E+I

Das Ziel des Betriebspraktikums ist, durch Tätigkeiten in einschlägigen Betrieben das
gewählte Berufsfeld soweit kennen zu lernen, dass eine sinnvolle Schwerpunktbildung
und Auswahl von Fächern nach eigener Neigung für die Studierenden möglich wird. Der/
die Student/in soll also technische Projekte kennen lernen und möglichst selbständig
und mitverantwortlich ingenieurmäßig arbeiten. Dabei sollen, so weit als möglich,
wirtschaftliche, ökologische, sicherheitstechnische und ethische Aspekte berücksichtigt
werden.

- Datenübertragung zwischen digitalen Baugruppen in Kanälen.
--- Differentielle und massebezogene Übertragung, bidirektionale Übertragung.
--- Codierung und Taktrückgewinnung, Datensicherung, Parity, Interleaving, Handshake
- Protokolle auf Schnittstellen und Bussystemen.
--- RS232 Schnittstelle als Beispiel für asynchrone Datenübertragung.
--- Physikalische und logische Adressierung, Blockübertragung, Packaging
--- Zugriff zum Medium, Arbitrierung, Collision Detection, Fehlermodellierung, Topologie.
- Adressierung und Vermittlungstechniken
- Moderne Bussysteme
--- als Gerätenetzwerke (USB)
--- als lokale Netzwerke (Ethernet)
--- für den industriellen Einsatz (CAN, Real-Time Ethernet, Feldbusse)
- Kurzstreckenfunksysteme
--- RFID
--- IEEE802.15.4 / ZigBee
--- Bluetooth
--- WLAN

Dembrowski, K., Computerschnittstellen und Bussysteme, 2. Auflage, Heidelberg, Hüthig Verlag, 2001

Zimmermann, W., Schmidgall R., Bussysteme in der Fahrzeugtechnik, 4. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2010

Klasen, F., Oestreich V., Volz M., Industrielle Kommunikation mit Feldbus und Ethernet, Berlin, Offenbach, VDE Verlag, 2010

Sikora, A., Wireless LAN, Addison-Wesley, 2001

Wittgruber, F., Digitale Schnittstellen und Bussysteme, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg Verlag, 2002

TBD - neu ab WS 2012/13

1. Einführung: Grundprobleme der Mobilkommunikation
2. Aspekte zellularer Netze: Zellularer Netzaufbau, Verkehrsleistung und Verkehrsdimensionierung; Spektrale  Effizienz von Mobilkommunikationssystemen; Funknetzplanung
3. Charakterisierung des Mobilfunkkanals: Mehrwegeausbreitung; Zeitvarianz (Fading); Vorhersagemodelle für Funkfelddämpfung; Systembedingte Störungen (Interferenzen)
4. Techniken der Mobilfunkübertragung: Diversitätstechniken; Prinzipien der Kanal- und Datenschätzung; Verfahren der Codierung, Fehlersicherung und Modulation; Vielfachzugriffsverfahren; Duplexverfahren.
5. Beispiele digitaler Mobilkommunikationssysteme und -netze (Global System for Mobile Communication :GSM) und GSM basierte Systeme, 2,5G (HSCSD, GPRS), 3G (UMTS) Mobilfunksysteme und -techniken,  LTE.

David, K., Benkner T., Digitale Mobilfunksysteme, Teubner Verlag, Stuttgart, 1996

Ebersprächer, J., Vogel H.-J., GSM Global System for Mobile Communication, 3. Auflage, Stuttgart, Leipzig [u.a.],Teubner, 2001

Walke, B., Mobilfunknetze und ihre Protokolle 1. Band, Grundlagen, GSM, UMTS und andere zellulare Mobilfunknetze, 2. Auflage, Teubner Verlag, Stuttgart, 2000

Walke, B., Althoff, M., Seidenberg, P., UMTS - ein Kurs, Weil der Stadt, Schlembach Verlag, 2001

Sauter M., Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme: UMTS, HSDPA und LTE, GSM, GPRS und Wireless LAN, 5. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner Verlag, 2013

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.

Laborversuche:

1. Matlab-Anwendungen
2. Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandlung
3. FFT
4. Nichtrekursive (FIR-)Filter
5. Rekursive (IIR)-Filter

• 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, 2. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2008
Specovius, J., Grundkurs Leistungselektronik, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg Verlag, 2008

- 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

- Lastkennlinien und Bewegungsgleichungen elektrischer Antriebe
- Sensoren für elektrische Antriebe
- Wicklungen von Drehfeldmaschinen
- Raumzeigertheorie
- Stationäres mathematisches Modell und Betriebskennlinien der Asynchronmaschine im Grunddrehzahl- und Feldschwächbereich
- Ausführungsformen und Regelungsstruktur stromrichtergespeister Antriebe mit Asynchronmaschinen
- Verfeinertes stationäres mathematisches Modell der permanentmagneterregten Synchronmaschine
- Regelungsstruktur stromrichtergespeister Antriebe mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen

Meyer, M., Elektrische Antriebstechnik, Bände 1 und 2., Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1985

Schröder, D., Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen, 4. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2001

Fischer, R., Elektrische Maschinen, 16. Auflage, München, Wien, Hanser Verlag, 2013

Untersuchung des Betriebsverhaltens von Gleichstrom-, Asynchron-und permanentmagneterregten Synchronmaschinen sowie von Schrittmotoren
- Messtechnische Ermittlung von Maschinenparametern
- Ausmessung von Bauelementen der Leistungselektronik
- Betrieb elektrischer Maschinen mit Thyristor- und Transistorstellgliedern
- Inbetriebnahme von Regelkreisen bei elektrischen Antrieben

Jäger, R., Stein, E., Leistungselektronik, Berlin, Offenbach, VDE-Verlag, 2011
Schröder, D., Leistungselektronische Schaltungen, 3. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2012
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, Hanser Verlag, 2013
Meyer, M., Elektrische Antriebstechnik, Bände 1 und 2, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 1985

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

- 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

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

1. Einführung (Begriffe, Besonderheiten der HF-Technik, Beispiele für Hochfrequenz-Systeme)
2. Passive lineare Bauelemente bei höheren Frequenzen (Skineffekt, parasitäte Effekte von Widerständen,Kondensatoren und Spulen)
3. Theorie der Hochfrequenz-Leitung (Beispiele für HF-Leitungen, Herleitung und Lösung der Leitungsgleichungen, Wellenamplituden, Reflexionsfaktor, Leitung mit verschiedenen Abschlüssen)
4. Eigenschaften von einigen Leitungen (Koaxleitung, Sreifenleitung)
5. Smith-Diagramm (Herleitung, Impedanztransformationen, Beispiele)
6. Streuparameter (Beschreibung linearer Schaltungen mit S-Matrix, Signalflussgraph, Eigenschaften von Mehrtoren, Beispiele wichtiger HF-Elemente)
7. Beschreibung von Hochfrequenz-Quellen (Signalflussgraph, Wellenamplituden, Leistung, verfügbare Leistung)
8. Beschaltete Zweitore (Eingangs- und Ausgangsreflexionsfaktor, Spannungs- und Stromverstärkung, Transmissionsfaktor,Leistungsverstärkung, Leistungsanpassung, Stabilität)

Detlefsen, J., Grundlagen der Hochfrequenztechnik, 4. Auflage, München, Oldenbourg Verlag, 2012

Lange, K., Meinke H.H., Grundlach F.W., Löcherer K.-H., Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Gundlach, 5. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo, Springer Verlag, 2009

1. Verhalten von Bauelementen bei höheren Frequenzen,
2. Leitungen bei höheren Frequenzen,
3. Streifenleitungen,
4. Berechnungen und Messen von S-Parametern

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

- Eigenschaften von Licht, physikalische Größen, Fresnel`sche Gleichungen, Zwei- und Mehrstrahlinterferenz,

Kohärenz, Beugung, Matrix-Beschreibung von Lichtstrahlen

- Polarisation, Jones-Matrizen, Doppelbrechung, Poincare`sche Kugel, Elektrooptik

- Laser, Ratengleichungen, Resonatoren, Beispiele

- Halbleiterlichtquellen, Halbleiterphysik, LED`s, Laserdioden, Gaußscher Strahl

- Photonenstatistik, Weißlichtinterferometrie, Rauschen

- Photodioden, PIN-, APD-, Rauschen, Schaltungstechnik

- Optische Lichtleitfasern, Multimodefasern, Einzelmodenfasern, Dispersion und Verluste, Faserherstellung,

Kopplung, Spleißen, OTDR

- Spezielle optische Komponenten, akustooptische Modulatoren, Integrierte Optik

- Neueste Entwicklungen in der Photonik

siehe Liste der Laborversuche, u.a. Spektren von Lichtquellen, Eigenschaften von
Laserdioden, Bandbreiten von Multimodefasern, Spleißen, Optical Time Domain
Interferometry, akustooptischer Modulator

- EMV-Gesetz und EMV-Normen
- Störquellen
- Störkopplungen (galvanisch, kapazitiv,induktiv)
- Strahlungskopplung
- Gegenmaßnahmen in der Schaltungstechnik
- Gegenmaßnahmen auf der Geräteebene
- EMV-Messtechnik

Schwab, A.J., Kürner, W., Elektromagnetische Verträglichkeit, Springer Verlag, 2011

Fischer P., Balzer G., Lutz M., EMV Störfestigkeitsprüfungen, München, Franzis Verlag, 2000

• 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

• Kick-Off-Meeting: Bestimmung Teamleiter und Name des Projektes
• Erstellung: Projektplan, Projektstrukturplan, Arbeitspakete und Risikoanalyse
• Umsetzung der spezifizierten Vorgaben und zyklische Durchführung von Projektbesprechungen
• (Ist-/Sollabgleich, ggf. Einleitung von Steuerungsmaßnahmen).
• Dokumentation
• Vergleich der realisierten Projekte
• Kick-Out-Meeting: Abschlussanalyse

Burghardt, M., Projektmanagement, 4. Auflage, Erlangen, Publicis MCD Verlag, 2002
DeMarco, T., Lister, T., Hruschka, P., Wien wartet auf Dich. Der Faktor Mensch im DV-Management, 2. Auflage, Hanser, 1999
Felkai, R., Beiderwieden A., Projektmanagement für technische Projekte, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 2011
Jakoby, W., Projektmanagement für Ingenieure, Vieweg+Teubner, 2010
Mangold, P., IT-Projektmanagement kompakt, 3. Auflage, Spektrum, 2009
Rainwater, J.H., Katzen hüten, Mitp-Verlag, 2003

Im Rahmen des Seminars Projektmanagement wird eine praxisorientierte Einführung in die
Methoden und Vorgehensweisen des modernen Projektmanagements gegeben. Das Seminar
umfasst im Einzelnen folgende Inhaltspunkte: - Projektmanagement: Definitionen,
Richtlinien, Nutzen Projektmanagement und Projekt Definitionen nach DIN; Determinanten
des Projektmanagement-Erfolgs; Das "Magische Dreieck" des Projektmanagements. -
Projektorganisationsformen Reine Projektorganisation, Projektkoordination, Matrix-
Organisation - Projektlebenszyklus - Projektdefinition - Projektplanung : Kick-off, Erstellen
eines Projektstrukturplans (PSP); Verfahren der Aufwandsschätzung; Termin- und
Ablaufplanung (Gantt-Chart, Meilensteinplan; Netzplantechnik), Ressourcen- und
Kostenplanung; Risikomanagement; Praxisanleitung zur Projektplanung. -
Projektabwicklung/ -controlling : Projektabwicklung, Qualitäts- und Config.-Management);
Techniken zur Erfassung zukunftbezogener IST-Daten; Datenauswertung (Soll-Ist Vergleich;
Earned-Value Analyse(EVA); Meilenstein Trend Analyse (MTA)); Definieren von
Steuerungsmaßnahmen. - Projektabschluss : Produktabnahme; Projektabschlußbericht mit
Abschlussanalyse;Projektabschluss-Meeting (Kick-Out); Feedback zum Projekt. - Kosten des
Projektmanagements - Einführung in MS Projects - praktische Übung im Team -
Arbeitstechniken zur Unterstützung von Projektmanagement: Kreativitätstechniken;
Problemlösungstechniken; Kommunikationstechniken; Verhalten und Steuern von
Besprechungen (Videopräsentation). - Abschlussdiskussion - Feedback der
Seminarteilnehmer

Burghardt, M., Einführung in Projektmanagement, 4. Auflage, Erlangen, Publicis MCD Verlag, 2002

Haynes, M., Projektmanagement, 3. Auflage, Menlo Park, Calif., Crisp Learning, 2002

Wischnewski, E., Projektmanagement auf einen Blick, Braunschweig, Wiesbaden, Vieweg, 1993

Im Labor simulieren Simulation Regelkreise mittels der Software MATLAB (Control System Toolbox) und MATLAB-Simulink und üben einen geeignete Regler zu entwerfen. Dabei werden u.a. folgende Themen behandelt:

• Frequenzgangmessung einer elektronischern Schaltung (Bode-Diagramm und Ortskurve; Schwingversuch)
• Empirische Reglerauslegung nach Chien, Hrones und Reswick
• Reglerauslegung nach dem Frequenzkennlinienverfahren
• Simulation und Auslegung digitaler Regler (Abtastsysteme, zeitdiskreter PID-Regler)
• Identifikation dynamischer Systeme mit MATLAB

Föllinger, O., Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung, 11. Auflage, Berlin, Offenbach, VDE Verlag, 2013

Laborumdrucke, Hochschule Offenburg

 - Analyse des Strecken- und Regelkreisverhaltens mit Hilfe der Pole und Nullstellen von Übertragungsfunktionen
- Algebraische Stabilitätskriterien
- Vereinfachung des Streckenmodells
- Algebraische Reglerentwurfsverfahren für Standardregler
- Strukturelle Maßnahmen wie Kaskadenregelung, Vorsteuerung und
Störgrößenaufschaltung zur Verbesserung des Regelkreisverhaltens

Föllinger, O., Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung, 13. Auflage, Berlin, Offenbach, VDE Verlag, 2013
Lunze, J., Regelungstechnik 1, 10. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, Springer-Verlag, 2014

- Kompensationsregler
- Auswahl geeigneter Führungsübertragungsfunktionen für Kompensationsregler
- Maßnahmen bei Stellgrößenbegrenzungen
- Mehrgrößenregelung
- Normierung
- Quasikontinuierliche Reglerrealisierung auf Digitalrechnern

Föllinger, O., Regelungstechnik: Einführung in die Methoden und ihre Anwendung, 11. Auflage, Berlin, Offenbach, VDE Verlag, 2013
Lunze, J., Regelungstechnik 1: Systemtheoretische Grundlagen, Analyse und Entwurf einschleifiger Regelungen, 10. Auflage, Heidelberg, Springer Vieweg, 2014
Lunze, J., Regelungstechnik 2: Mehrgrößensysteme, Digitale Regelung, 8. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer Vieweg, 2014

- 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

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

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

- Genauigkeitsforderungen für Messverstärker: Beispiele
- Definition und Ursachen von Nullpunktfehlern
- Definition und Ursachen von Verstärkungsfehlern
- Fehlerbudget und Fehlerminimierung; Temperatur- und Langzeiteinflüsse
- Rauschen als Fehler: Ursachen, mathematische Beschreibung im Frequenz- und Zeitbereich, Schaltungsanalyse, Signal- Rausch-Verhältnis, Rauschminimierung, Messverfahren.
- Zeit- und Frequenzmessung mit Digitalzählern: Ereignis-, Frequenz- und Periodendauerzähler. Zeitintervall-, Anstiegszeit-
und Phasenmessung. Fehler: Digitfehler, Zeitbasisfehler, Jitter.
- Integrierende Analog- Digital- Wandler: Mehrrampenverfahren, Mittelwertbildung, Störunterdrückung.

Mühl, T., Einführung in die elektrische Messtechnik, 4. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2014

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

1. Einleitung
2. Erste Schritte
3. MATLAB als intelligenter Tischrechner
4. Vektoren und Matrizen
5. Daten speichern und laden
6. Grafiken
7. Skripte und Funktionen
8. Symbolische Mathematik
9. Simulink
9.1 Modellierung und Simulation
9.2 Numerische Integration
9.3 Erste Schritte mit Simulink
9.4 Ausgewählte Beispiele
9.5 Schnittstelle zu MATLAB

Handbuch des Regionalen Rechenzentrums für Niedersachsen, Leibniz-Universität Hannover
Stein, U., Einstieg in das Programmieren mit MATLAB, 3. Auflage, München, Hanser Verlag, 2011

Optische Polymerfasern Plastic Optical Fibers (POF)
- Fasertypen
- Aufbau und Herstellung
- Material, Dämpfung, Dispersion und Bandbreite
- Vielkernfasern
- Anwendungen von POF-Systemen
Einführung in Photonische Kommunikationsnetze
- Überblick über photonische Netze
- Modulationsverfahren (Direktempfang – Überlagerungsempfang)
- Wellenlängen-Multiplex (WDM, CWDM, DWDM)
Optische Verstärker
- Faserverstärker: Grundlagen des Erbium-Doped-Fiber Amplifier und Praseodymium-Doped-Fiber Amplifier, Zustandniveaus bei Seltene-Erd-Ionen, Eigenschaften wie Rauschen, Verstärkung, Amplified Spontanoeus Emission, Exited State Absorption
- Halbleiterverstärker
Grenzempfindlichkeit und Quantenlimit
- SNR bei sinusförmiger Intensitätsmodulation
- SNR bei rechteckförmiger Intensitätsmodulation
- Detektionsempfindlichkeit und Quantenlimit
- Bitfehlerwahrscheinlichkeit und SNR
Optische Verzweiger
- Faser-Richtkoppler – Schmelzkoppler
- Grundlagen und Kenngrößen
- Integrierte optische Verzweiger
Faser-Bragg-Gitter
- Bragg-Effekt
- Kenngrößen von Bragg-Fasern
- Herstellung
- Anwendungen (Multiplexer, Add-Drop, Filter)
Verluste an LWL-Verbindungen
- Butt-Joint, Einfüge- und Rückflussdämpfung
- Intrinsische und extrinsische Verluste
- Verluste an Steckern und Spleißen
Einführung in die Nichtlineare Optik

Agrawal G. P., Fiber Optic Communication Systems, 4. Auflage, Hoboken, NJ, Wiley Verlag, 2010

Hentschel C., Fiber Optics Handbook, Boeblingen, Hewlett-Packard Verlag, Instruments Division, 2000

Voges E., Optische Kommunikationstechnik, Berlin, Heidelberg [u.a.], Springer Verlag, 2002

Hultzsch H., Optische Telekommunikationssysteme, Gelsenkirchen, Damm-Verlag, 1996

Jansen D., Optoelektronik, 2000

Es werden folgende neun Laborübungen angeboten, aus denen die Studenten sechs Laborübungen auswählen können:

Versuch 1: Messtechnische Analyse eines Systems zur Satellitennavigation
Versuch 2: Messtechnische Analyse von GSM Mobilkommunikationsendgeräten
Versuch 3: Analyse eines LAN-Netzwerkes mit dem Fluke LANMeter 68x und Etherscope II
Versuch 4: Datenanalyse auf einem Ethernet-Netzwerk mit dem DominoFastEthernet
Analyzer
Versuch 5: Messtechnische Analyse der ISDN S0-Schnittstelle und des D-Kanal
                  Protokolls
Versuch 6: GSM - Funknetzplanung
Versuch 7: Analyse verschiedener Verfahren zur Fehlerschutzcodierung (FEC)
Versuch 8: Messtechnische Analyse von Leitungscodierverfahren
Versuch 9: Digitale Modulationsverfahren

Laboranleitungen, Hochschule Offenburg

Begriffliche Definitionen der Stochastik, Maßzahlen von Verteilungen
Zufallsvariablen, Kombinatorik, Poincare-Sylvester-Formel
Beispiele zu diskreten und stetigen Verteilungen (Binomial-, Hypergeometrische ~, Poisson-, gleichförmige ~, Normalverteilung)
Mehrdimensionale Verteilungen
Schätzen von Parametern von Verteilungen
Regression, Korrelation
Grundlagen von Testverfahren
Bayes`sche Formel
Anwendungen (Rauschen, Kryptologie)