Mechatronik (PDF)
Grundlagen und Anwendungen technischer Systeme
Dieses Fachbuch beschreibt mit aussagekräftigen Abbildungen kurz und prägnant die Grundlagen und Anwendungen der Mechatronik: von der Makro- und Mikrotechnik bis hin zur Nanotechnik. Erstmalig wird durchgängig eine ganzheitlich-systemtechnische Behandlung...
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Produktinformationen zu „Mechatronik (PDF)“
Dieses Fachbuch beschreibt mit aussagekräftigen Abbildungen kurz und prägnant die Grundlagen und Anwendungen der Mechatronik: von der Makro- und Mikrotechnik bis hin zur Nanotechnik. Erstmalig wird durchgängig eine ganzheitlich-systemtechnische Behandlung mechatronischer Systeme vorgenommen. Ein Schwerpunkt liegt in der Darstellung von Praxisanwendungen wie z. B. CD-Player, Industrieroboter, Automobilsensorik. Die aktuelle Auflage wurde um die Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme und ein neues Kapitel Medizintechnik ergänzt. Außerdem wurden die Grundlagen vertieft (z. B. Magneto- und Optoelektronik in der Mechatronik) sowie die Anzahl der Anwendungsbeispiele erweitert.
Lese-Probe zu „Mechatronik (PDF)“
Die stille Revolution der Mechatronik (S. 3-4)Unter dieser Überschrift erläuterte ein Wissenschaftsmagazin die Entwicklung der Mechatronik zur Zukunftswissenschaft mit folgenden Beispielen: Mechatronik im Automobil In den Anfängen der Automobiltechnik kam ein PKW mit 3 Elektromotoren für Anlasser, Lichtmaschine und Scheibenwischer aus. Mit der Entwicklung des Anti-Blockier- Systems, ABS, 1978/79 haben mechatronische Komponenten in den Fahrzeugbau Einzug erhalten. Die Anti-Schlupf-Regelung, ASR, und das Elektronische Stabilitätsprogramm, ESP, sind zwei weitere von vielen Neuerungen die den Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Sicherheit erhöht haben.
95 Prozent der in Deutschland getretenen Pedale leiten die Bremswünsche als „brake-by-wire", d.h. via Kabel an elektronische Steueranlagen weiter. Die Maschine reagiert in der Regel 400 Millisekunden schneller als der Fahrer. Mechatronik ist die Triebfeder in der Automobilindustrie: 30 Prozent der Herstellungskosten und 90 Prozent aller Innovationen eines neuen PKW entfallen heute auf mechatronische Systeme. Rund 75 Steuerprozessoren verarbeiten circa 200 Megabyte Software. Organisiert in 5 Netzwerken bewegen sie bis zu 150 Elek- tromotoren für Komfort und Sicherheit. Wichtige Systeme sind immer redundant ein gebaut, um mögliche Ausfälle eines einzelnen Systems zu kompensieren. Ein moderner PKW ist das Ergebnis einer 25 jährigen mechatronischen Evolution und die ist noch lange nicht zu Ende.
Mechatronik in der Luft
Moderne Flugzeuge sind mit „fly-by-wire" ausgestattet. Der Ausschlag des Steuers wird nicht mehr direkt in eine Ruderbewegung umgesetzt. Der Pilot gibt den neuen Kurs in den Computer ein. In Sekundenbruchteilen ermittelt der die optimalen Ruderbewegungen unter Berücksichtigung aller Nebeneffekte. Geschwindigkeitsänderungen durch das Ausfahren des Fahrwerks oder Turbulenzen
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verursachen eine Änderung des Auftriebs an den Tragflächen und damit eine Kursänderung. Das Fly-by-Wire gleicht diese Veränderungen automatisch aus. Der Pilot erhält so mehr Zeit für die Überwachung der anderen Instrumente. Die Manövrierfähigkeit der „fly-by-wire" Flugzeuge hat mit einer Drehrate von 15 Grad pro Sekunde fast „Kampfjet-Charakter". Um einem Ausfall vorzubeugen sind mechatronische Systeme in Flugzeugen dreifach redundant eingebaut.
Mechatronik erweitert die Möglichkeiten für Schienenfahrzeuge
Das European Train Control System, ETCS, verlagert die Informationen von Signalanlagen an der Strecke in den Führerstand. Kleine Signalgeber in den Gleisen erfassen die Zugposition. Die Streckeninformationen werden direkt an Lokführer und Zentrale weitergegeben. Würde die Eisenbahn heute noch einmal erfunden, sähe sie wahrscheinlich wie das Rail-Cap aus, ein modular aufgebautes "Schienentaxi".
Weichen müssen nicht mehr gestellt werden. Mit Sensoren an den Rädern sucht sich das Rail- Cap selber seinen Weg. Ohne bewegliche Teile erhöht sich die Lebensdauer der Weichen beträchtlich. Die völlig neu konstruierte Feder-Neige-Technik ist Kernstück des Fahrgastkomforts. Sensoren messen die Erschütterungen des unteren Fahrzeugteils. Ein Computer ermittelt die entsprechenden Gegenkräfte, die die Aktoren umsetzen. Die Fahrgastkabine selbst bleibt damit völlig ruhig. Wandernde Magnetfelder, ähnlich wie beim Transrapid, ziehen das Fahrzeug mit. Das Nachrüsten von bestehenden Trassen ist kein Problem. Damit wird die Mechatronik auf der Schiene zu dem was sie auf der Straße längst ist: eine Grundbedingung im modernen Fahrzeugbau.
Mechatronik für die Robotertechnik
Roboter sind Mechatronik pur. Sie vereinen Mechanik, Kinematik, Informatik und Elektrik in sich. Beim Bau eines Roboters muss interdisziplinär – also mechatronisch gedacht werden. Die Bedeutung der Roboter wird weiter zunehmen. Eine „technische Revolution" haben vollautomatische Systeme in der produzierenden Industrie ausgelöst. Das Ergebnis dieser Entwicklungen: der sechsachsige Roboterarm.
Mechatronik erweitert die Möglichkeiten für Schienenfahrzeuge
Das European Train Control System, ETCS, verlagert die Informationen von Signalanlagen an der Strecke in den Führerstand. Kleine Signalgeber in den Gleisen erfassen die Zugposition. Die Streckeninformationen werden direkt an Lokführer und Zentrale weitergegeben. Würde die Eisenbahn heute noch einmal erfunden, sähe sie wahrscheinlich wie das Rail-Cap aus, ein modular aufgebautes "Schienentaxi".
Weichen müssen nicht mehr gestellt werden. Mit Sensoren an den Rädern sucht sich das Rail- Cap selber seinen Weg. Ohne bewegliche Teile erhöht sich die Lebensdauer der Weichen beträchtlich. Die völlig neu konstruierte Feder-Neige-Technik ist Kernstück des Fahrgastkomforts. Sensoren messen die Erschütterungen des unteren Fahrzeugteils. Ein Computer ermittelt die entsprechenden Gegenkräfte, die die Aktoren umsetzen. Die Fahrgastkabine selbst bleibt damit völlig ruhig. Wandernde Magnetfelder, ähnlich wie beim Transrapid, ziehen das Fahrzeug mit. Das Nachrüsten von bestehenden Trassen ist kein Problem. Damit wird die Mechatronik auf der Schiene zu dem was sie auf der Straße längst ist: eine Grundbedingung im modernen Fahrzeugbau.
Mechatronik für die Robotertechnik
Roboter sind Mechatronik pur. Sie vereinen Mechanik, Kinematik, Informatik und Elektrik in sich. Beim Bau eines Roboters muss interdisziplinär – also mechatronisch gedacht werden. Die Bedeutung der Roboter wird weiter zunehmen. Eine „technische Revolution" haben vollautomatische Systeme in der produzierenden Industrie ausgelöst. Das Ergebnis dieser Entwicklungen: der sechsachsige Roboterarm.
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Autoren-Porträt von Horst Czichos
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Horst Czichos, ehemals Präsident der BAM und von EUROLAB, hält Lehrveranstaltungen zur Mechatronik und zur Sensorik an der TFH Berlin; er ist Herausgeber der HÜTTE Das Ingenieurwissen.Bibliographische Angaben
- Autor: Horst Czichos
- 2008, 2. Aufl. 2008, 276 Seiten, Deutsch
- Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
- ISBN-10: 383489480X
- ISBN-13: 9783834894809
- Erscheinungsdatum: 08.05.2008
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Pressezitat
"Jeder Ingenieur sollte ein solches Kompendium in seine Handbibliothek einreihen."Elektronik 16/2008
Kommentar zu "Mechatronik"
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