Die Lehrveranstaltung gliedert sich folgendermaßen:
• Zeit- und Wertediskretisierung kontinuierlicher Signale
• Digital-Analog-Wandler
• Abtast-Halte-Glied
• Analog-Digital-Wandler
• Phasenregelkreis (PLL)

• Goßner, S., Grundlagen der Elektronik: Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Shaker -Verlag, 2008
• Best, R., Phase-Locked Loops: Design, Simulation and Applications, McGraw-Hill Education, 2009
• Tietze U., Schenk C., Gamm E., Halbleiter-Schaltungstechnik, 15. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer Vieweg, 2016

• Zeitliches Verhalten Digitaler Schaltkreise
• Schaltkreistechnologien digitaler Schaltungen
• Schaltungstechnische Aspekte bei Mikroprozessor- und Mikrocontroller -Systemen
• Programmierbare Logikbausteine
• Design-Rules für digitale Systeme
• Speicher

• 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

Sensorik, Analogtechnik:

• Verhalten Sensoren kennenlernen
• Entwurf, Aufbau/Implementierung und Test einer anlogen Teilschaltung (OPV) zur Aufbereitung eines vorgegeben analogen Signals und vorgegeben Randbedingungen
• Rechnergestützter Entwurf der Schaltung (Simulation) der Schaltung mittels PSPICE
• Allgemeine Eigenschaften OPV kennenlernen, evaluieren
• Anwendung OPV als Verstärker, Subtrahierer etc.

Analog-Digital-Wandler:

• Allgemeine Eigenschaften von AD-Wandlern evaluieren
• Gemeinsame Inbetriebnahme des AD-Wandlers mit der Sensorik und der analogen Signalaufbereitungsschaltung

Digitaltechnik, Programmierbare Digitalschaltkreise:

• Entwurf kombinatorischer und sequentieller Schaltungsteile
• Entwurf komplexerer digitaler Schaltungen und Umsetzung der Schaltung in einem programmierbaren Digitalschaltkreis (FPGA), Rechnergestützter Entwurf der digitalen Schaltungen
• Integration der kombinatorischen und sequentiellen Schaltungsteile in eine vorgegebene Digitalschaltungsumgebung
• Gemeinsame Inbetriebnahme der vorherigen entworfenen Schaltungsteile mit dem entstandenen Digitalteil
  Einblick in Entwurfsmöglichkeiten digitaler Schaltungen

• 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
• Best, R., Phase-Locked Loops: Design, Simulation and Applications, McGraw-Hill Education, 2009

Die Lehrveranstaltung gliedert sich folgendermaßen:
• Aufbau und Funktionsweise eines Operationsverstärker
• Merkmale und Eigenschaften des Operationsverstärkers
• Der Operationsverstärker als linearer Verstärker
• Diverse Grundschaltungen in Gegenkopplung
• Stabilitätsbetrachtungen im Bode-Diagramm
• Fehler-Rechnung
• Operationsverstärker in Mitkopplung

• 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

• Grundlagen der Digitaltechnik
• Reales Verhalten digitaler Schaltungen in Hardware
• Kombinatorische Schaltungen
• Sequentielle Schaltungen

• 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

Signale und ihre Eigenschaften:
• Analoge und digitale Signale
• Elementare Signale
• Signalleistung, Signalenergie und Effektivwert

Systeme und ihre Eigenschaften:
• Gedächtnisfreie Systeme
• LTI-Systeme
• Impulsantwort und Faltung
• Sprungantwort und Eigenfunktionen

Fourierreihe und Fouriertransformation:
• Definition und Eigenschaften
• Systembeschreibung mit Fourierreihe und Fouriertransformation
• Fouriertransformierte periodischer und spezieller Funktionen

Laplacetransformation:
• Eigenschaften und Rechenregeln
• Rechnen im Bildbereich, Hin- und Rücktransformation
• Rechnen mit Delta- und Sprungfunktionen

z-Transformation
• Lineare Abtastsysteme
• Rechenregeln der z-Transformation
• Lösung von Differenzengleichungen

• O. Föllinger, Laplace- und Fourier-Transformation, 10. Auflage, VDE-Verlag, 2011.
• I. Rennert, B. Bundschuh, Signale und Systeme: Einführung in die Systemtheorie. Hanser, 2013.
• D. Ch. Von Grünigen, Digitale Signalverarbeitung mit einer Einführung in die kontinuierlichen Signale und Systeme. Hanser, 2014.
• O. Beucher, Signale und Systeme: Theorie, Simulation, Anwendung. Springer, 2011.
• F. Puente León, U. Kiencke, H. Jäkel, Signale und Systeme. Oldenburg Verlag, 2011

Entropie: Die Quantifizierung von Information

• Informationsgehalt eines Zeichens und einer Quelle
• Grundlagen der Datenkompression

Signale und Systeme der Nachrichtentechnik

• Pegelmaße
• Deterministische und stochastische
• Beschreibung von Signalen
• Überlagerung von Signalen

Modulationsverfahren

• Amplitudenmodulation
• Einseitenbandmodulation
• Frequenzmodulation
• Quadratur-Amplituden-Modulation

Übertragungskanäle

• Leistungsübertragungsbilanz
• Äquivalenter Tiefpass
• Gaußkanal und Mehrwegeausbreitung

• Martin Werner, Nachrichtentechnik. Vieweg+Teubner Verlag, 2010.
• Martin Bossert, Einführung in die Nachrichtentechnik. Oldenbourg Verlag, 2012.
• Martin Meyer, Kommunikationstechnik: Konzepte der modernen Nachrichtenübertragung. 6. Aufl. Springer Vieweg, 2019.
• Peter Adam Höher, Grundlagen der digitalen Informationsübertragung – Von der Theorie zu Mobilfunkanwendungen. Springer Vieweg, 2013.
• Karl-Dirk Kammeyer, Armin Dekorsy, Nachrichtenübertragung. 6. Auflage, Springer Vieweg, 2017.

Es werden Laborversuche zu folgenden Themen durchgeführt:

• Überlagerung von Signalen
• Amplitudenmodulation     
• Hüllkurven
• Einseitenbandmodulation
• Produktdemodulation
• Spektralanalyse mit Software Defined Radio

Vorlesungsskript Kommunikationstechnik

Physikalische Grundlagen von elektrischen Maschinen

Aufbau, Funktionsweise und Betriebsverhalten verschiedener Gleichstrommaschinen

• Permanentmagneterregt
• Fremderregt
• Reihenschluss
• Nebenschluss

Aufbau, Funktionsweise und Betriebsverhalten von Synchronmaschinen

• Netzbetrieb
• Betrieb am Frequenzumrichter

Aufbau, Funktionsweise und Betriebsverhalten von Asynchronmaschinen

• Netzbetrieb
• Betrieb am Frequenzumrichter
• Thermik und Schutz von elektrischen Maschinen

• Schröder, D., Elektrische Antriebe - Grundlagen, 6. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2017
• Fischer, R., Elektrische Maschinen, 16. Auflage, München, Wien, Hanser Verlag, 2017

1. Grundlagen der Automatisierungstechnik

• Begriffsdefinitionen
• Aufgaben, Anwendungsgebiete und Automatisierungsobjekte

2. Sensoren und Aktoren in der Automatisierungstechnik

3. Steuerungen

• Die Programmiernorm DIN EN 61131-3
• Verknüpfungsfunktionen
• Verknüpfungssteuerungen
• Ablaufsteuerungen
• Alternative Beschreibungsformen für Ablaufsteuerungen (GRAFCET, Petrinetze, Automaten)

4. Automatisierungsrechner

• Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)
• Aufbau und Besonderheiten
• Peripherie

• M. Seitz, Speicherprogrammierbare Steuerung für die Fabrik- und Prozessautomation, 4. Auflage, München: Hanser Verlag, 2015
• R. Langmann, Taschenbuch der Automatisierung, 3. Auflage, München: Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2017
• Norbert Becker, Automatisierungstechnik, 2.Auflage, Würzburg: Vogel-Buchverlag, 2014
• Wellenreuther, Zastrow, Automatisieren mit SPS - Theorie und Praxis, 6. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg, 2015
• T. Heimbold, Einführung in die Automatisierungstechnik, München: Fachbuchverlag Leipzig im Carl-Hanser-Verlag, 2015

In den Laborübungen lernen die Studierenden am Beispiel der SIMATIC S7-1500 wie speicherprogrammierbare Steuerungen bedient und programmiert werden. Als Beispielanwendungen kommen dabei ein Förderband sowie ein Fabrikmodell mit verschiedenen Bearbeitungsstationen von Fischertechnik zum Einsatz.

In den Versuchen werden u. a. folgende Themen behandelt:

• Praxisorientierter Entwurf und strukturierte Implementierung von Steuerungen (Fehlermeldung und -anzeige, Einzelsteuerungsfunktionen, Datenstrukturen)
• Verknüpfungsfunktionen, Verknüpfungssteuerungen und Ablaufsteuerungen
• Programmiersprachen Funktionsbausteinsprache (FUP), Ablaufsprache (GRAPH7), Strukturierten Text (SCL), Kontaktplan (KOP) und Anweisungsliste (AWL)
• Umgang mit Programmiersystemen anhand der Software TIA-Portal von Siemens
• Entwurf und Programmierung graphischer Bedienoberflächen und Integration in ein Automatisierungssystem
• Analogwertverarbeitung mit Automatisierungsrechnern

• M. Seitz, Speicherprogrammierbare Steuerung für die Fabrik- und Prozessautomation, 4. Auflage, München: Hanser Verlag, 2015
• Wellenreuther, Zastrow, Automatisieren mit SPS - Theorie und Praxis, 6. Auflage, Wiesbaden: Springer Vieweg, 2015

Sechs Laborversuche mit einem Cortex-M3 Evaluationsboard.
• Assembler 1: Grundlegende Befehle, Konfiguration der GPIOs, Abfragen von Tasten, Ausgabe auf LEDs
• Assembler 2: Implementierung eines Lauflichts und eines rekursiven Bubblesorts
• C 1: Implementierung einer Druckbehälteranzeige – Bestimmung von Software-Metriken
• C 2: Implementierung einer Stoppuhr mit Timerinterrupts
• C 3: Implementierung einer Motorsteuerung unter Verwendung eines Watchdogs
• C 4: Implementierung einer funkbasierten und verschlüsselten Verbindung (nRF24) – Dokumentation mit doxygen/GraphViz

• Joseph Yiu: The Definitive Guide to ARM© Cortex®-M3 and Cortex®-M4 Processors, Third Edition, Elsevier, 2013
• Yifeng Zhu: Embedded Systems with ARM© Cortex-M Microcontroller in Assembly Language and C, Third Edition, E-Man Press, 2017

• Einführung in Embedded Systems (ES)
• Interfaces von ES
• Datendarstellung
• Architektur und Programmierung von ES
• Befehle und Kontrollstrukturen in Assembler
• Funktionen in Assembler
• Optimierung in Assembler
• Exceptions und Interrupts
• Programmierung von Interrupts in C und der NVIC
• Timerinterrupts in C
• Hardwarenahe Programmierung in C und Assembler
• Mischung C und Assembler
• Speichermanagement

• Joseph Yiu: The Definitive Guide to ARM© Cortex®-M3 and Cortex®-M4 Processors, Third Edition, Elsevier, 2013
• Yifeng Zhu: Embedded Systems with ARM© Cortex-M Microcontroller in Assembly Language and C, Third Edition, E-Man Press, 2017

• Planung und Durchführung von Hospitationen

• Dokumentation und Auswertung von Hospitationen

• Planung, Durchführung und Reflexion erster eigener Unterrichtssequenzen

• Dokumentation und Auswertung von Unterrichtssequenzen

• Planung von Unterrichtssequenzen auf der Basis didaktischer Modelle

• Dokumentation der geplanten Unterrichtssequenzen

• Durchführung eigener Unterrichtssequenzen

• Reflexion eigener Unterrichtssequenzen

• kriteriengeleitete Beobachtung von Unterricht

• theoriegeleitete Erkundung beruflicher Unterrichtspraxis

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

• Grundlagen der Kommunikation

• Didaktikbegriff

• Lerntheorien als Grundlage didaktischer Modelle

• Handlungstheorien als Grundlage didaktischer Modelle

• didaktische Modelle: Die didaktische Analyse und das Perspektivenschema zur Unterrichtsvorbereitung nach Klafki

• didaktische Modelle: Das Berliner Modell

• lernzielorientierte Unterrichtsplanung: Lernziele, Lernzieltaxonomien

• Entwicklung beruflicher Handlungskompetenz

• Analyse beruflicher Handlungskompetenz in beruflichen Praxisfeldern

• Lernfeldkonzept

• Konzepte handlungsorientierten Unterrichts

• Projektmethode nach Frey

• Prüfungen in der beruflichen Bildung

• Vorbereitung des Praktikums als theoriegeleitete Erkundung beruflicher Unterrichtspraxis

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

• Struktur der Erziehungswissenschaften

• anthropologische Erklärungen der Erziehungsbedürftigkeit des Menschen

• erziehungswissenschaftliche Grundbegriffe: Erziehung, Sozialiation, Bildung

• lerntheoretische und entwicklungstheoretische Erklärungen für Sozialisationsvorgänge

• Stufen der moralischen Entwicklung

• berufliche Handlungskompetenz von Lehrerinnen und Lehrern

• Grundlagen der Theorie sozialer Systeme

• Pädagogische Professionalität

• Theorie-Praxis-Verhältnis in der Erziehungswissenschaft

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

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 (LTI-SISO-Systeme). Behandelt werden u.a. folgende Inhalte:

Einführung in die Regelungstechnik

• Anwendungen   
• Definition: System, Steuerung, Regelung, Blockschaltbild, statisches System, dynamisches System, Stabilität
• Steuerung und Regelung statischer Systeme
• Festwertregelung, Folgeregelung, Vorsteuerung

Modellierung dynamischer Systeme

• Beschreibung mechanischer, elektrischer und fluidischer Systeme mittels Differentialgleichungen
• Definition von linearen, zeitinvarianten Systemen (LTI-Systeme)
• Linearisierung nichtlinearer Differentialgleichungen
• Simulation eines Systems mit MATLAB Simulink

Beschreibung und Verhalten von LTI-Systemen im Zeitbereich

• Lösen der Eingangs-/Ausgangs-Differentialgleichung
• Sprungantwort und Impulsantwort, Faltung
• Erzwungene Antwort und Eigenbewegung
• Transientes und stationäres Verhalten

Beschreibung und Verhalten von LTI-Systemen im Frequenzbereich

• Anwendung der Laplace-Transformation,
• Übertragungsfunktion, Pole und Nullstellen, Stabilität
• Blockschaltbildumformung
• Frequenzgang, Bode-Diagramm, Ortskurve

 Elementare Übertragungsglieder

• P-Glied, I-Glied, PT1-Glied, D-Glied, DT1-Glied, PT2-Glied, Totzeit-Glied
• PD-Glied, Bandsperre
• Zusammengesetzte Systeme

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, Auslegeung auf Dämpfung des geschlossenen Kreises)

• 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, 8. Auflage, 2019

• Grundlagen wissenschaftlichen Arbeitens

• Verstehen wissenschaftlicher Texte

• Fragestellungen, Vorgehensweisen und Ergebnisse wissenschaftlicher Studien

• Quellen berufspädagogischer Literatur

• Plagiate und freiwillige Plagiatskontrolle

• Dokumentenstruktur wissenschaftlicher Texte

• Erstellen von Präsentationen wissenschaftlicher Sachverhalte

• Vorträge zur Darstellung wissenschaftlicher Sachverhalte

• aktuelle berufspädagogische Forschungsprojekte

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

• Strukturen des Bildungssystems der Bundesrepublik Deutschland, aktuelle Entwicklungen und Kritikpunkte

• Strukturen des beruflichen Bildungssystems der Bundesrepublik Deutschland, aktuelle Entwicklungen und Kritikpunkte

• organisatorische Strukturen und rechtliche Grundlagen des dualen Systems der beruflichen Bildung, Berufsbildungsgesetz und einschlägige Regelungen der Handwerksordnung

• Berufsbegriff, Funktionen des Berufs, Arbeits- und Ausbildungsmarkt

• System der beruflichen Schulen: Strukturen in der Bundesrepublik und speziell in Baden-Württemberg

• berufliche Bildung außerhalb des dualen Systems

• berufliche Fort- und Weiterbildung

• Berufsberatung, Berufswahl

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

• Motivation und Leistung

• Gütekritierien der Leistungsmessung, Bezugsnormen der Leistungsbeurteilung

• wahrnehmungspsychologische Probleme der Leistungsmessung

• Fehlerquellen bei der Leistungsmessung und Leistungsbeurteilung

• Leistungsmessungen und -beurteilungen im schulischen und betrieblichen Kontext

• Leistungsmessungen im offenen/handlungsorientierten Unterricht

• Entwicklung, Durchführung und Auswertung einer Klausur unter Berücksichtigung der Gütekriterien der Leistungsmessung

• Prüfungen im Rahmen der dualen Berufsausbildung

• betriebliche Beurteilungen und Beurteilungsverfahren, Arbeits- und Ausbildungszeugnisse

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

• Grundlagen des Lehrens und Lernens (z. B. Theorien zum Erwerb und der Repräsentation von Wissen und Fertigkeiten)

• Grundlagen der Entwicklung (z. B. die Entwicklung kognitiver Strukturen im Kindes- und Jugendalter nach Piaget)

• Grundlagen der Lernmotivation

• Grundlagen des sozialen Lernens

Woolfolk, A., Pädagogische Psychologie, München, Boston, Pearson Studium, 2008

Prozessleitsysteme (PLS):

• Aufbau und Anwendungsgebiete
• Herstellergebundene PLS und SCADA-Systeme

Bewegungssteuerungen (Motion Control):

• Industrieroboter (Kinematik, Koordinatensysteme und -transformation, Steuerung, Bewegungsführung)
• CNC-Maschinen (Aufbau und Funktionsweise)

Einführung in die funktionale Sicherheit:

• Maschinenrichtlinie, Normen und Standards
• Risikobeurteilung und CE-Zertifizierung

Trends in der Automatisierungstechnik:

• Industrie 4.0
• Digitaler Zwilling

• M. Seitz, Speicherprogrammierbare Steuerung für die Fabrik- und Prozessautomation, Hanser Verlag, 2012
• R. Langmann, Taschenbuch der Automatisierung, Fachbuchverlag Leipzig, 2010
• Norbert Becker, Automatisierungstechnik, Vogel Buchverlag, 2014, 2.Auflage
• Wellenreuther, Zastrow, Automatisieren mit SPS – Theorie und Praxis, 6. Auflage, Springer Vieweg, 2015
• T. Heimbold, Einführung in die Automatisierungstechnik, Carl Hanser Verlag, 2015

In den Laborübungen werden u. a. folgende Themen behandelt:

• Aufbau, Bedienung und Programmierung eines Prozessleitsystems am Beispiel der PCS7 der Firma Siemens.
• Aufbau, Bedienung und Programmierung sicherheitsgerichteter Steuerungen und Anwendungen am Beispiel einer S7-1500 Steuerung mit Sicherheitsmodulen der Firma Siemens
• Aufbau, Bedienung und Programmierung von Bewegungssteuerungen (Motion Control) am Beispiel einer S7-1500 Steuerung mit SIMOTICS Umrichter und Motor Mehr
• Entwurf und Programmierung der Bewegungssteuerung eines Portalroboters auf einer S7-1500 Steuerung mittels Technologieobjekten
• Inbetriebnahme von Steuerungen und Regelungen mit Hilfe eines „Digitaler Zwillings“ (Modells) der Steuer- bzw. Regelstrecke

Laborumdrucke, Hochschule Offenburg

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

• 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
• Hagmann, G.: Leistungselektronik, 6. Auflage, Wiebelsheim, AULA-Verlag, 2019

Weitgehend selbstständige, ingenieurnahe Bearbeitung von und Mitarbeit in Projekten zwecks

• Anwendung und Festigung der an der Hochschule erlernten Fachkenntnisse
• Lösung betriebsrelevanter Aufgaben in der Entwicklung, im Test, in der Projektierung, in der Produktion oder in weiteren einschlägigen Bereichen

Vertiefung der fachlichen Kenntnisse in mind. einem der Bereiche Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik, Elektrische Energietechnik.

• Die erforderliche Literatur ist spezifisch für die im Betrieb zu bearbeitenden Aufgaben und Projekte. Kann im Betrieb beschafft werden oder ggf. über die Hochschulbibliothek.
• Für die Berichtserstellung: Leitfaden zur Anfertigung wissenschaftlicher Arbeiten an der Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik

Präsentation der Erfahrungen im Betriebspraktikum zum einen gegenüber anderen Praktikantinnen und Praktikanten und zum andern gegenüber Studierenden, die das Betriebspraktikum noch vor sich haben:

• Tätigkeiten: Aufgaben und Lösungen
• Vorgehensweise, Projektmanagement, Probleme
• Erfahrungen mit Vorgesetzten und Kolleginnen und Kollegen

Hüttmann, Andrea: Erfolgreiche Präsentationen mit PowerPoint. Mit wertvollen Tipps und Tricks. 2018, Springer Gabler Verlag.

Zeitdiskrete Signale im Zeitbereich:

• Elementare Signale und Operationen
• Orthogonalität und Korrelation

Zeitdiskrete Signale im Frequenzbereich:

• Fourierreihe und Fouriertransformation
• Zeitdiskrete Fouriertransformation (DTFT)
• Diskrete Fouriertransformation (DFT, FFT)
• Z-Transformation

Beschreibung stochastischer Signale:

• Mittelwert, quadratischer Mittelwert und Varianz
• Statistische Unabhängigkeit und Korrelationsfunktionen
• Stochastische Prozesse im Frequenzbereich

Analog-Digital-Umsetzung

• Das Abtasttheorem
• Quantisierung

Zeitdiskrete System und Digitale Filter

• Beschreibung von digitalen Filtern
• Pol-Nullstellen-Diagramm und Filterstrukturen

Im Rahmen der Projektarbeit werden folgende Themen praktisch behandelt:

• Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandlung
• FFT
• Nichtrekursive Filter: FIR
• Rekursive Filter: IIR OFDM und Channel Sounding

• K.-D. Kammeyer, K. Kroschel, Digitale Signalverarbeitung: Filterung und Spektralanalyse mit MATLAB-Übungen. 8. Auflage, Springer Vieweg, 2012.
• D. C. von Grünigen, Digitale Signalverarbeitung - mit einer Einführung in die kontinuierlichen Signale und Systeme, 5th ed. Hanser, 2014.
• T. Frey, M. Bossert, Signal- und Systemtheorie. Vieweg+Teubner, 2004.
• N. Fliege, M. Gaida, Signale und Systeme: Grundlagen und Anwendungen mit MATLAB. J. Schlembach Fachverlag, 2008.
• M. Meyer, Signalverarbeitung: Analoge und digitale Signale, Systeme und Filter, 8. Auflage, Springer Vieweg, 2017.
• A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Zeitdiskrete Signalverarbeitung. R. Oldenbourg Verlag, 1999.
• M. Werner, Digitale Signalverarbeitung mit Matlab. Vieweg+Teubner, 2012. T. Frey, M. Bossert, Signal- und Systemtheorie. Vieweg+Teubner, 2004.

- Kernzerfall

- Nukleonenstreuung

- Tiefinelastische Streuung

- Quarks, Gluonen und starke Wechselwirkung

- Teilchenerzeugung

- schwache Wechselwirkung

- Austauschbosonen

- Standardmodell

- Kernkraftwerke als Anwendung der Kernspaltung

Povh, B., Rith, K., Scholz, C., Zetsche, F., Teilchen und Kerne : Eine Einführung in die physikalischen Konzepte, 8. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer, 2009

Die Lehrveranstaltung gliedert sich folgendermaßen:

• Komponenten elektrischer Antriebe
• Aufbau und Wicklungen von Drehstrommaschinen
• 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

• Schröder, D.: Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen, 4. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2015
• Fischer, R.: Elektrische Maschinen, 17. Auflage, München, Wien, Hanser Verlag, 2017

Die Lehrveranstaltung gliedert sich folgendermaßen:

• Versuche zur Gleichstrommaschine
• Versuche zu Thyristoren und netzgeführten Stromrichtern
• Versuche zu selbstgeführten Stromrichtern
• Versuche zu netzgespeisten Asynchronmaschinen
• Versuche zu frequenzumrichtergespeisten Asynchronmaschinen
• Versuche zu frequenzumrichtergespeisten permanentmagneterregten Synchronmaschinen

Fischer, R.: Elektrische Maschinen, 17. Auflage, München, Wien, Hanser Verlag, 2017

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

• 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, Störgrößenaufschaltung und Vorsteuerung zur Verbesserung des Regelkreisverhaltens

• Föllinger, O.: Regelungstechnik, 12. Auflage, Berlin, Offenbach, VDE Verlag, 2016
• Lunze, J.: Regelungstechnik 1, 11. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, Springer-Verlag, 2016
• Schulz, G.: Regelungstechnik 1, 4. Auflage, München, Oldenbourg Verlag, 2010

Die Studierenden simulieren verschieden Systeme und Regelkreise mit Hilfe der Software MATLAB. Anhand vorgegebener Anforderungen entwerfen die Studierenden Regler vom Typ PID und bestimmen die Reglerparameter. Dabei werden u. a. folgende Themen behandelt:

Frequenzgangmessung:

• Das Bode-Diagramm und die Ortskurve einer elektronischen Schaltung werden durch Messungen ermittelt.
• Auslegung eines P-Reglers anhand des Boden-Diagramms für unterschiedliche Phasenreserven
• Schwingversuch

Empirische Reglerauslegung nach Chien, Hrones und Reswick (CHR):

• Auslegung von P-, PI-, und PID-Regler mit demCHR-Verfahren für einen Gleichstrommotor
• Manuelles Tuning von P-, PI- und PID-Regler
• Vergleich der Regelungen anhand charakteristischer Größen der Sprungantwort

Reglerauslegung nach dem Frequenzkennlinienverfahren:

• Auslegung von P-, PI- und PID-Reglern mit dem Frequenzkennlinienverfahren
• Kompensation der dominierenden Zeitkonstante
• Auslegung auf Phasenreserve

Simulation und Auslegung zeitdiskreter Regler:

• Emulation zeitkontinuierlicher Regler durch zeitdiskrete
• Auslegung zeitdiskreter P-, PI- und PID-Regler am Beispiel eines Gleichstrommotors
• Vergleich von zeitkontinuierlichem und emuliertem zeitdiskreten Regler für verschiedene Abtastzeiten

Identifikation eines dynamischen Systems:

• Identifikation der Übertragungsfunktion eines Systems aus Messdatenreihen
• Vergleich der verschiedenen Reglerauslegungsverfahren

• Laborumdrucke, Hochschule Offenburg
• 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, 8. Auflage, 2019

1 Einleitung
2 Quantentheorie und Atommodelle

2.1 Die Plancksche Quantenhypothese

2.2 Photoelektrisches Experiment

2.3 Elektronenvolt

2.4 Compton-Effekt

2.5 Welle-Teilchen-Dualismus

2.6 De-Broglie-Wellenlänge


3. Atommodelle

3.1 Thompsonsches Atommodell

3.2 Rutherfordsches Atommodell

3.3 Bohrsches Atommodell

3.4 Franck-Hertz-Versuch


4. Quantenmechanik

4.1 Die Wellenfunktion

4.2 Youngs Doppelspaltexperiment

4.3 Heisenbergsche Unschärferelation

4.4 Die Schrödingergleichung

4.5 Freie Teilchen

4.6 Teilchen im unendlich tiefen Potentialtopf

4.7 Teilchen im endlichen Potentialtopf

4.8 Tunneln durch eine Potentialbariere


5. Quantenmechanik von Atomen

5.1 Die Wellenfunktion des Wasserstoffatoms

5.2 Spin


6. Quantenmechanik komplexer Atome

6.1 Das Pauli-Prinzip

6.2 Röntgenstrahlung

6.3 Magnetisches Moment und Gesamtdrehimpuls

6.4 Hyperfeinstruktur


7. Einige Experimente und Effekte

Mayer-Kuckuk, T., Atomphysik. Eine Einführung, 5. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner, 1997

Haken, H., Wolf, H. C., Atom- und Quantenphysik. Einführung in die experimentellen und theoretischen Grundlagen, 8. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, Springer, 2004

Giancoli, D. C., Physik. Lehr- und Übungsbuch, 3. Auflage, München, Pearson, 2009

• Grundlagen der Betriebswirtschaftslehre
• 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

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 zukunftsbezogener 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

Diverse Themen 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

• wissenschaftstheoretische Grundlagen; zentrale Begriffe

• allgemeine Didaktik, Entwicklung und Grundpositionen

• berufliches Lernen im Wandel

• berufliches Lernen an verschieden Lernorten

• Leistungsmessung und -bewertung in beruflichen Bildungsgängen

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

Die Inhalte der Vorlesung „Grundlagen der Fachdidaktik technischer Fachrichtungen“ werden in seminaristischer Form nochmals aufgearbeitet und in Bezug auf die jeweiligen Berufsfelder differenziert thematisiert.

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

• Analyse von Ordnungsmitteln

• Erstellung von Planungsinstrumenten für Lehr-/Lernsituationen unter Berücksichtigung der Anforderungen des Lernfeldkonzepts

• Entwicklung eigener Unterrichtssequenzen

• Entwicklung von Instrumenten zur Leistungsbewertung

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

• Planung und Durchführung von Hospitationen

• Grenzen der Beobachtbarkeit

• Dokumentation und Auswertung von Hospitationen

• Planung, Durchführung und Reflexion eigenen Unterrichts

• Analyse von Ordnungsmitteln

• Erstellung von Planungsinstrumenten für Lehr-/Lernsituationen unter Berücksichtigung der Anforderungen des Lernfeldkonzepts

• Entwicklung eigener Unterrichtssequenzen

• Entwicklung von Instrumenten zur Leistungsbewertung

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

Individuelle Themenstellung

• Leitfaden zur Anfertigung wissenschaftlicher Arbeiten an der Fakultät E+I, Fakultät EMI
• Zudem vom Betreuer der Bachelor-Thesis vorgegebene Literatur

• Die Teilnahme an mindestens 8 Fachvorträgen über andere Bachelor-Arbeiten derselben Fakultät muss vor der Anmeldung der eigenen Arbeit nachgewiesen 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 zur Anfertigung  wissenschaftlicher Arbeiten an der Fakultät E+I, Fakultät EMI