A Teilfunktion: E 1el trennen

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Produktentstehungsprozess WS 09/10
Studiengang Mechatronik
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Vorteile-Nachteile
A Teilfunktion:
B Teilfunktion:
E Teilfunktion:
N8/N9 Teilfunktion:
E1el trennen
E2el trennen
S3el trennen
E5el wandeln/EN2el trennen
LK1 – Knotenpunkt auf Leiterbahn
Abbildung 1: Knotenpunkt auf Leiterbahn
Ein Punkt auf der Platine an dem sich mehrere Leiterbahnen kreuzen und an welchem ein
elektrisches Signal in mehrere Signale aufgespalten wird.
Vorteile
Kein Platzbedarf da direkt auf Platine
Sicherste (zuverlässigste) Verbindung
Geringe Kosten
Nachteile
Beeinflusst Platinenlayout
Korrosionsanfällig
Nicht lösbare Verbindung
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Studiengang Mechatronik
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LK2 - Lüsterklemme
Abbildung 2: Lüsterklemme
Klemme die zum Verbinden zweier, oder mehrerer elektrischer Kabel dient.
Vorteile
Einfach zu verdrahten
Verbindungen austauschbar
Nachteile
Hoher Platzbedarf
Vergleichsweise hoher Montageaufwand
LK3 – Drahtbrücke
Abbildung 3: Drahtbrücke
Eine Verbindung von zwei Punkten mittels Drahtstück/Kabel zur Signalweiterleitung.
Vorteile
Nicht an Layout gebunden
Leicht modifizierbar
Nachteile
Lötverbindungen fehleranfällig
Muss separat gelötet werden
Platzbedarf
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Produktentstehungsprozess WS 09/10
Studiengang Mechatronik
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C Teilfunktion:
D Teilfunktion:
S1op wandeln
S2el & E3el verknüpfen
LK1 – IR-Empfänger
Abbildung 4: IR-Empfänger
Wandelt ein optisches Signal in ein analoges Signal um.
Vorteile
Niedriger Preis
Leicht über IR-Fernbedienung steuerbar
Nachteile
Benötigt „optische Verbindung“
Störanfällig
LK2 – Fotodiode
Abbildung 5: Fotodiode
Wandelt ein optisches Signal in ein analoges Signal um.
Vorteile
Niedriger Preis
Sehr hohe Grenzfrequenz
Nachteile
Anfällig für Störsignale (Umgebungslicht)
Schlecht als Fernsteuerungsempfänger nutzbar
Verstärker erforderlich
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LK3 – CCD-Chip
Abbildung 6: CCD-Chip
Ein Fotodioden-Array, welches ein optisches Signal in ein analoges Signal wandelt.
Vorteile
F1/F2 Teilfunktion:
N3/N4 Teilfunktion:
N10/N11 Teilfunktion:
N14/N15 Teilfunktion:
Nachteile
Vergleichsweise teuer
Schlecht als Fernsteuerungsempfänger nutzbar
Anfällig für Störsignale (Umgebungslicht)
E1el & S1el verknüpfen/SF1el trennen
SN3el & EN1el verknüpfen/SN5el trennen
SN4el & EN3el verknüpfen/SN6el trennen
SN2el & EN4el verknüpfen/SN7el trennen
LK1 – Treiberbaustein
Abbildung 7: Treiberbaustein
Verstärkt ein Eingangssignal und vermeidet eine direkte Belastung der Steuerung durch den
Stromfluss des Verbrauchers.
Vorteile
Keine weitere Beschaltung notwendig
Keine weitere Belastung der Quelle
Hohe Verstärkung möglich
Nachteile
Zusätzliche Stromversorgung nötig
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LK2 – Transistorschaltung
Abbildung 8: Transistorbeschaltung
Schaltung mehrerer Transistoren und Widerstände um den elektrischen Strom um einen
bestimmten Faktor zu verstärken.
Vorteile
Flexibel
Niedriger Preis
Nachteile
Zusätzliche Stromversorgung nötig
Höherer Schaltungsaufwand
LK3 – Operationsverstärker
Abbildung 9: Operationsverstärker
Verstärken eines Eingangssignals mit Hilfe einer zusätzlichen Versorgungsspannung
Vorteile
Keine weitere Belastung der Quelle
Hohe Verstärkung möglich
Nachteile
Zusätzliche Stromversorgung nötig
Höherer Schaltungsaufwand
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F5/F7 Teilfunktion:
J/K/L Teilfunktion:
N1/N2 Teilfunktion:
SF4el wandeln/SF5el trennen
S4el & S5el verknüpfen/S6el wandeln/S7el trennen
S8el trennen/SN1el trennen
LK1 – Mikrocontroller
Abbildung 10: Mikrocontroller
Mikrocontroller der Familie 8051 F340 zur Berechnung und Steuerung.
Vorteile
Geringer Platzbedarf
Geringer Energieverbrauch
Auf Platine integrierbar
Nachteile
Vergleichsweise geringe Rechenkapazität
Treiber für Ansteuerung von Aktoren notwendig
LK2 – Computer
Abbildung 11: Computer
Personal Computer für komplexe Berechnungen und Peripherieansteuerung.
Vorteile
Hohe Rechenkapazität
Flexible Programmierung
Nachteile
Hoher Platzbedarf
Hoher Energiebedarf
Hohe Geräuschentwicklung
Überdimensioniert für die geplante Anwendung
Hohe Wärmeentwicklung
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LK3 - SPS
Abbildung 12: SPS
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) zur Steuerung oder Regelung.
Vorteile
Hohe Rechenkapazität
Modularer Aufbau
Nachteile
Hohe Kosten
Hoher Platzbedarf
Überdimensioniert für die geplante Anwendung
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F3/F4 Teilfunktion:
SF2el wandeln/SF3el trennen
LK1 – A/D-Wandler Single Slope Verfahren
Abbildung 13: A/D Wandler
Abbildung 14: Single Slope Verfahren
Wandlung eines analogen Eingangssignals in ein Digitalsignal mittels Single Slope Verfahren.
Vorteile
Geringer Schaltungsaufwand
Nachteile
Versagt bei schnellen Signalen
Starke Temperaturabhängigkeit
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LK2 – A/D-Wandler Dual Slope Verfahren
Abbildung 15: Dual Slope Verfahren
Wandlung eines analogen Eingangssignals in ein Digitalsignal mittels Dual Slope Verfahren.
Vorteile
Hohe Auflösung
Benötigt keine Abtast-Halte-Schaltung
Gute differentielle Linearität
Störsicherheit
Nachteile
Relativ langsam
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LK3 – Delta-Sigma Wandler
Abbildung 16: Delta-Sigma Wandler
Wandlung eines analogen Eingangssignals in ein Digitalsignal mittels Delta Sigma Wandler.
Vorteile
Einfacher Aufbau bzw. Integration
Geringe Abwärme
F6/F8 Teilfunktion:
G/H Teilfunktion:
Nachteile
Hohe Latenz
Resttöne
EF1th & EF2th verknüpfen/EF3th & EF4th verknüpfen
E1th & E2th verknüpfen/E3th & E4th verknüpfen
LK1 – IC-Gehäuse
Abbildung 17: IC-Gehäuse
Wärme wird gleichmäßig über die Gehäuseoberfläche abgegeben.
Vorteile
Keine zusätzlichen Kosten
Kein zusätzlicher Platzbedarf
Keine Geräuschentwicklung
Keine zusätzliche Stromversorgung
Nachteile
Keine zusätzliche Kühlung
Abhängig von Umgebungstemperatur
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Studiengang Mechatronik
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I Teilfunktion:
N22 Teilfunktion:
N23 Teilfunktion:
N24 Teilfunktion:
N27 Teilfunktion:
St3 & E6th verknüpfen
EN2th & St5 verknüpfen
EN1th & St3 verknüpfen
EN3th & St7 verknüpfen
EN8th & St12 verknüpfen
LK1 – Kühlrippen
Abbildung 18: Kühlrippen
Kühlkörper zur Wärmeableitung von der IC-Oberfläche an die Außenluft.
Vorteile
Keine Geräuschentwicklung
Kompromiss zw. keiner Kühlung & Lüfter
Benötigt keine Stromversorgung
Nachteile
Keine optimale Kühlleistung
Abhängig von Umgebungstemperatur
Platzbedarf
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Produktentstehungsprozess WS 09/10
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LK2 – Lüfter/Ventilator
Abbildung 19: Ventilator
Aktive Kühlung und Vermischen/Abführen des Luftstroms.
Vorteile
Gute Kühlleistung
Hoher Luftdurchsatz
Leicht austauschbar
Nachteile
Relativ hohe Geräuschentwicklung
Hoher Platzbedarf
Zusätzliche Stromversorgung nötig
Zusätzliche Kosten
LK3 – IC-/Treiber-/LED-Gehäuse
Abbildung 20: IC-Gehäuse
Abbildung 21: Treiber-Gehäuse
Abbildung 22: LED-Gehäuse
Wärme wird gleichmäßig über die Gehäuseoberfläche abgegeben.
Vorteile
Keine zusätzlichen Kosten
Kein zusätzlicher Platzbedarf
Keine Geräuschentwicklung
Keine zusätzliche Stromversorgung
Nachteile
Keine zusätzliche Kühlung
Abhängig von Umgebungstemperatur
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M Teilfunktion:
N19/N20/N21 Teilfunktion:
N30 Teilfunktion:
O Teilfunktion:
St1 trennen
St2 trennen/St4 trennen/St6 trennen
St13 & St14 verknüpfen
St4 & St5 verknüpfen
LK1 – Lüfter/Ventilator
Abbildung 23: Ventilator
Aktive Kühlung und Vermischen/Abführen des Luftstroms.
Vorteile
Gute Kühlleistung
Hoher Luftdurchsatz
Leicht austauschbar
Nachteile
Relativ hohe Geräuschentwicklung
Hoher Platzbedarf
Zusätzliche Stromversorgung nötig
Zusätzliche Kosten
LK2 – Natürlicher Luftzug
Abbildung 24: Natürlicher Luftzug
Einfaches Kühlen der Bausteine durch die Umgebungsluft.
Vorteile
Keine zusätzlichen Kosten
Kein zusätzlicher Platzbedarf
Keine Geräuschentwicklung
Nachteile
Keine zusätzliche Kühlung
Nicht regelbar
Abhängig von Umgebungstemperatur
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LK3 – Gehäusegeometrie
Abbildung 25: Gehäusegeometrie
Durch Geometrie des Gehäuses optimierter Luftstrom.
Vorteile
Keine Geräuschentwicklung
Keine Stromversorgung benötigt
Nachteile
Beeinflusst Gesamtlayout des Produktes
Keine optimale Kühlung
Abhängig von Umgebungstemperatur
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N5/N6 Teilfunktion:
N12/N13 Teilfunktion:
N16/N17 Teilfunktion:
SN8el wandeln/SN1op trennen
SN9el wandeln/SN2op trennen
SN10el wandeln/SN3op trennen
LK1 – LED
Abbildung 26: LED
Licht emittierende Diode in verschiedenen Leuchtfarben.
Vorteile
Geringer Energieverbrauch
Geringe Wärmeentwicklung
Kleine Baugröße
Stoßunempfindlich
Lange Lebensdauer
Nachteile
Kleiner Betriebsspannungsbereich
Effizienz und Lichtfarbe temperaturabhängig
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Produktentstehungsprozess WS 09/10
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LK2 - Glühbirne
Abbildung 27: Glühbirne
Eine zum Glühen gebrachte Glühwendel. Mit Hilfe verschiedenfarbiger Glasgehäuse lässt
sich verschiedenfarbiges Licht erzeugen.
Vorteile
Sehr homogene Ausleuchtung
Standardisierte Bauformen
Sehr gute Farbwiedergabe
Nachteile
Hohe Verlustleistung
Hoher Platzbedarf
Hohe Wärmeentwicklung
Nur ca. 5% Lichtausbeute
(Rest fällt als Wärme ab)
Relativ kurze Lebensdauer
LK3 - Halogenlampe
Abbildung 28: Halogenlampe
Eine zum Glühen gebrachte Glühwendel in Verbindung mit einem Halogen. Mit Hilfe
verschiedenfarbiger Glasgehäuse lässt sich verschiedenfarbiges Licht erzeugen.
Vorteile
Relativ kleine Bauform
Lange Lebensdauer
Konstanter Lichtstrom über Lebensdauer
Nachteile
Hohe Hitzeentwicklung
Hohe Energiekosten
Hohe Anschaffungskosten
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Produktentstehungsprozess WS 09/10
Studiengang Mechatronik
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N7/N18 Teilfunktion:
SN4op & SN5op verknüpfen/SN6op & SN7op
verknüpfen
LK1 – Diffuse Fläche
Abbildung 29: Diffuse Fläche
Eine Oberfläche, welche das Licht gleichmäßig streut, um eine homogene Ausleuchtung zu
erreichen.
Vorteile
Niedriger Preis
Einfach austauschbar
Nachteile
Keine optimale Verteilung des Lichts
Schwächung des Lichtsignals
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Studiengang Mechatronik
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LK2 – Spiegelung
Abbildung 30: Spiegelung
Vermischen einzelner Farbstrahlen mittels eines Spiegelsystems.
Vorteile
Flexibel
Hohe Lichtleistung
Nachteile
Hoher Preis
Fehleranfällig
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LK3 – Nebel
Abbildung 31: Nebel
Nebelgenerator erzeugt raumfüllenden Nebel in dem das Licht gebrochen wird.
Vorteile
Füllt großen Raum aus
Optisch anspruchsvoll
N25/N26 Teilfunktion:
Nachteile
Zusätzliche Nebelmaschine
Zusätzlicher Energiebedarf
Unhandlich
St9 & St10 verknüpfen/St8 & St11 verknüpfen
LK1 – Lüfter/Ventilator
Abbildung 32: Lüfter/Ventilator
Aktive Kühlung und Vermischen/Abführen des Luftstroms.
Vorteile
Gute Kühlleistung
Hoher Luftdurchsatz
Leicht austauschbar
Nachteile
Relativ hohe Geräuschentwicklung
Hoher Platzbedarf
Zusätzliche Stromversorgung nötig
Zusätzliche Kosten
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LK2 – natürlicher Luftzug
Abbildung 33: natürlicher Luftzug
Einfaches Kühlen der Bausteine durch die Umgebungsluft.
Vorteile
Keine zusätzlichen Kosten
Kein zusätzlicher Platzbedarf
Keine Geräuschentwicklung
N28/29 Teilfunktion:
Nachteile
Keine zusätzliche Kühlung
Nicht regelbar
Abhängig von Umgebungstemperatur
EN4th & EN5th verknüpfen/EN6th & EN7th verknüpfen
LK1 – LED-Gehäuse
Abbildung 34: LED-Gehäuse
Wärme wird im Gehäuse gebündelt
Vorteile
Wärme kann über einen Kühlkörper abgegeben
werden
Wenig Platzbedarf
Nachteile
Starke Erwärmung des Gehäuses
Einzelne LEDs nicht austauschbar
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