MechatronicsPlus (B.Eng.) - cooperative study programme with craft certificate

Mathematik 1

Voraussetzungen:
keine

Gesamtziel:
Erwerb von mechatronischen Grundlagen. Die Studierenden erhalten eine Grundausbildung in Mathematik und Physik und allen Fachgebieten der Mechatronik. Die Studierenden werden befähigt fachübergreifend das Zusammenwirken verschiedener Systemkomponenten zu verstehen und in Systemen zu denken. Sie erlernen die Grundfähigkeiten zur Konzeption, Auslegung Simulation und Realisierung mechatronischer Systeme und die Methodik sich selbst Wissen anzueignen. Die Absolventen sind in der Lage, Wissen zu bewerten, sich schnell in neue Arbeitsgebiete einzuarbeiten, Fragestellungen der Mechatronik ingenieurmäßig zu bearbeiten und ihr Wissen auf dem neuesten Stand der Technik zu halten.

Inhalt:
Vektorrechnung: Der Vektorbegriff, Vektoren in kartesischen Koordinatensystemen, Vektoralgebra, Lineare Abhängigkeit, Basis, Anwendungen in der Analytischen Geometrie,
Lineare Algebra: Matrizenalgebra, Determinanten, Lineare Gleichungssysteme
Komplexe Arithmetik: Definition und Begriffe, Rechnen mit komplexen Zahlen, Darstellungsformen für komplexe Zahlen, Potenzen und Wurzeln, Der Fundamentalsatz der Algebra, Superposition von Schwingungen, Kurven und Gebiete, Komplexe Funktionen
Funktionen mehrerer Variabler: Grundbegriffe, Differenzierbarkeit

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung (150 Min)

Elektrotechnik 1

Vorrausetzungen:
Empfohlen: Mathematische Grundkenntnisse für die Berechnung von linearen Gleichungssystemen. Grundlegendes Verständnis für die Differenzial- und Integralrechnung. Rechnen mit komplexen Zahlen.

Gesamtziel:

Die Studierenden erkennen die Bedeutung der Elektrotechnik in der Mechatronik.
Sie beschreiben die Grundelemente elektrischer Schaltungen (Widerstand, Kondensator, Induktivität) und erklären die Grundgesetze der Elektrotechnik wie z.B. die Gesetze nach Kirchhoff.
Sie kennen Methoden zur Analyse von Gleichspannungsnetzwerken (z.B. Knotenpunktanalyse) und haben ein grundsätzliches Verständnis für elektrische und magnetische Felder (z.B. Feldbegriff, Feldlinien, Feldstärke, Kraftwirkungen, Energie).
Die Studierenden beschreiben Induktionsvorgänge (Induktion der Ruhe, Induktion der Bewegung).
Durch die Bearbeitung der vorlesungsintegrierten Übungen im Dialog mit dem Dozenten und den Hörern lernen die Studierenden eigene Lösungsansätze zu entwickeln und zu verteidigen. Sie lernen die eigenen Fähigkeiten einzuschätzen und auf sachlicher Ebene kontrovers zu diskutieren.Die Studierenden wenden den Überlagerungssatz auf lineare elektrische Netzwerke an.
Sie wandeln komplexe Netzwerke in eine Ersatzspannungsquelle oder Ersatzstromquelle um und lösen Linien- und Flächenintegrale bei einfachen Geometrien (z.B. zur Berechnung der Spannung aus der Feldstärke eines elektrischen Felds). Zusätzlich erstellen und interpretieren sie Zeiger- und Liniendiagramme.

Inhalt:
Grundbegriffe: elektrische Ladung, elektrischer Strom, Potenzial, Spannung, Widerstand; passive- und aktive Zweipole.
Kirchhoff’sche Gesetze.
Grundlegende Verfahren zur Analyse von Netzwerken, elektrische Energie und Leistung.
Elektrisches Strömungsfeld, elektrostatisches Feld, ideale Kondensatoren, Verschiebungstrom.
Grundgrößen des magnetischen Feldes, Materie im Magnetfeld, Durchflutungsgesetz (1. Maxwell’sche Gleichung), Dauermagnete, Induktionsgesetz (2. Maxwell’sche Gleichung).
Einführung in die Wechselstromlehre; komplexe Darstellung.

Prüfungsleistung:
Schriftliche Prüfung (90 Min)

Technische Mechanik 1

Voraussetzungen:
Empfohlen: Lösung von Gleichungssystemen, Integral- und Differenzialrechnung, Winkelfunktionen

Gesamtziel:
Erkennen die Bedeutung der Mechanik in der Mechatronik, Erkennen grundlegende mechanische Elemente wie Lager und Gelenke in einteiligen und mehrteiligen Konstruktionen, Kennen die Grundbelastungsfälle der Festigkeitslehre und deren Überlagerungen, Wählen passende Lagerungen und Gelenke aus für die statisch bestimmte Lagerung von Konstruktionen.
Wenden die Methoden der Technischen Mechanik und Festigkeitslehre im Konstruktionsprozess zur Dimensionierung und Festlegung der Lagerung an
Wenden die Methode des Freimachens auch bei komplexen Modellen sicher an, Entwickeln aus diesen Freikörperbildern die Kräfte- und Momentengleichgewichte, Lösen die Kräfte- und Momentengleichgewichte zur Bestimmung der Lager-, Gelenk- und Schnittreaktionen, Berechnen aus den Schnittreaktionen die wirkende Beanspruchung im Bauteil für Standardlastfälle, Beurteilen die berechneten Spannnungen und Verformungen im Hinblick auf die Werkstoffeigenschaften.
Modellieren und Bewerten die Lagerung, beurteilen und berechnen den Beanspruchungsverlauf, Analysieren einfache Tragwerke bzgl. Ihrer Festigkeit bei geforderter Beanspruchung, Leiten aus den Ergebnissen der Festigkeitsrechnung Folgerungen bzgl. der zulässigen Beansprucheng ab.

Inhalt:
Ebene Stereostatik: Einführung, Grundbegriffe, Axiome, Zentrales Kräftesystem, Allgemeines Kräftesystem, Tragwerke, Schwerpunkt, Balken
Elastostatik, Festigkeitslehre: Einführung, Beanspruchungsarten, Zugbeanspruchung, Druckbeanspruchung, Biegebeanspruchung, Schubbeanspruchung, Torsionsbeanspruchung, Sonderfälle Grundbelastung, Zusammengesetzte Beanspruchung

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung (90 Min)

Informatik 1

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:
a. Grundlagen der Programmierung
b. Objektorientierte Programmierung in C#
c. Exceptions und Exception Handling
d. Collections in C#
e. Informations- und Zahlendarstellung
f. Einblick in die Programmierung in Java

b) Labor: Programmierübungen zum jeweiligen Vorlesungsstoff

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht

Lern- und Arbeitstechniken

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:
• Einsatz von Skriptsprachen zur Lösung mathematisch-naturwissenschaftlicher Fragestellungen
• Visualisierung mit Hilfe von 2- und 3-dimensionalen Grafiken
• Grundlagen der Simulation
• Grundlagen der Parameteroptimierung

b) Tutorium:
• Einführungsveranstaltung Bibliothek
• Weitere Veranstaltungen dienen dazu, unter Anleitung das im Grundstudium bereits erworbene Wissen anzuwenden und
zu vertiefen.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Seminar: Bericht unbenotet,
Tutorium: Testat unbenotet

Mathematik 2

Voraussetzungen:
Empfohlen: Vorlesung Mathematik 1

Gesamtziel:
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden die behandelten mathematische Methoden auf Ingenieurprobleme anwenden. Die Studierenden verstehen die Mathematik als ‚Sprache der Naturwissenschaften und der Technik. Sie lernen, bereits mathematisch vormodellierte Ingenieurprobleme zu lösen. Die Studierenden erwerben logisches Denken und Abstraktionsvermögen.

Inhalt:
Gewöhnliche Differentialgleichungen: Grundbegriffe, Lösungsverfahren für Differentialgleichungen 1. Ordnung, Lineare Differentialgleichungen höherer Ordnung, Die Schwingungsdifferentialgleichung,
Potenzreihen: Unendliche Reihen, Konvergenz, Die Taylorsche Formel, Rechnen mit Potenzreihen, Analytische Fortsetzung elementarer Funktionen
Fourierreihen: Periodische Funktionen, Fourierreihen für 2π-periodische Funktionen, Fourierreihen für allgemeine Periode, Rechnen mit Fourierreihen, Fourierreihen in komplexer Darstellung, Das Spektrum einer periodischen Funktion, Das Fouriertransformation
Laplacetransformation: Einleitung, Eigenschaften, Lösung von DGL und DGL-Systeme bei gegebenen Anfangswerten, Einführung in die Systemtheorie

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung (90 Minuten)

Physik

Voraussetzungen:
Vorlesungen des ersten Semesters im Besonderen: Mathematik 1 und Technische Mechanik 1
Empfohlen: Mathematische Lösungsansätze für DGL

Gesamtziel:
Die Studierenden beherrschen die physikalischen Grundlagen und mathematischen Modellierungen wichtiger Probleme der Mechanik, Schwingungs- und Wellenlehre sowie der Thermodynamik. Sie erkennen wiederkehrende physikalische Modellbeschreibungen und können Lösungsansätze übertragen. Die Studierenden können ihren Lösungsansatz zu physikalischen Fragestellungen verständlich zu formulieren und mit anderen diskutieren. Durch Bearbeitung von Übungsaufgaben einzeln und im Team lernen die Studierenden, ihr Wissen an andere weiterzugeben und deren Schwierigkeiten, zum Beispiel beim Verständnis, zu erkennen.
Die Studierenden sind in der Lage bekannte physikalische Modelle in neuen Aufgabenstellungen erfolgreich anzuwenden. Sie können einfache Vorgehensweisen zur Lösung physikalischer Probleme in neue Fragestellungen transferieren (Erhaltungssätze, Aufstellung von DGL …). Die Studierenden können sich in nicht behandelte, für den Ingenieur wichtige physikalische Themengebiete einarbeiten und soweit aufarbeiten, dass im Fachgespräche mit Experten Lösungen erarbeitet werden können.
Die Studierenden sind aufgrund anschaulicher und phänomenologischer Betrachtungen in der Lage ihre Ergebnisse zu überprüfen und deren Qualität zu bewerten. Die Studierenden sind fähig, neuartige experimentelle Apparaturen zu entwerfen, um notwendige Kenndaten messtechnisch zu verifizieren oder zu bestimmen.

Inhalt:
Mechanik: Kinematik und Dynamik (translatorisch und rotatorisch), Erhaltungssätze, Massepunkte und starrer Körper
Schwingungen und Wellen: Harmonische Schwingung (frei und erzwungen, gedämpft und ungedämpft), Harmonische Wellen, Interferenz und Beugung
Thermodynamik: Temperatur, Thermische Ausdehnung, Wärmekapazitäten, Zustandsgleichung von Gasen, Innere Energie, Wärme und Volumenarbeit, Technische Kreisprozesse.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung

Elektrotechnik 2

Voraussetzungen:
Empfohlen: Elektrotechnik 1, Mathematik, insbesondere Komplexe Rechnung

Gesamtziel:
Die Studierenden sind fähig, die grundsätzlichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Elektrotechnik zu verstehen. Sie sind in der Lage, die grundlegendens Aufbau von Messanordnungen und den Umgang mit messtechnischen Geräten zu verstehen. Sie sind mit den Randbedingungen und Methoden digitaler Messdatenerfassungen vertraut. Die Studierenden können fachübergreifend das Zusammenwirken verschiedener Systemkomponenten verstehen und in Systemen denken. Sie sind fähig, die Problematik des Messens, der Messtoleranzen und der möglichen Messfehler zu erkennen. Sie können die Vorteile einer systematischen und zielorientierten Herangehensweise an Problemstellungen erkennen. Die Studierenden kennen die Vorteile des systemischen und strukturierten Denkens. Sie sind in der Lage, die Vorteile und Organisation der Teamarbeit zu begreifen. Die Studierenden können die grundsätzlichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Elektrotechnik anwenden. Sie sind in der Lage, die Beschreibung von Systemen mit harmonischer Anregung im Frequenzbereich durchzuführen und als Ortskurven darzustellen. Die Studierenden sind fähig, diese Kenntnisse auf ausgewählte Gebiete der Wechselstromlehre anzuwenden, insbesondere auf Drehstromsysteme und Transformatoren. Sie können die grundlegende Fertigkeiten des Aufbaus von Messanordnungen und den Umgang mit messtechnischen Geräten anwenden. Die Studierenden können die Messgeräte Digitalvoltmeter und Oszilloskop verwenden sowie PC-basierte Messtechnik einsetzen.Sie sind in der Lage zur grundsätzlichen Konzeption, Auslegung, Simulation und Realisierung dynamischer Systeme. Sie können das Wissen und Verstehen der Elektrotechnik- und Messtechnik auf andere Themenbereiche übertragen. Die Studierenden sind fähig, die Kenntnisse selbständig zu aktualisieren. Die Studierenden können im Team Lösungskonzepte anhand von Übungsbeispielen erarbeiten. Sie könne sich selbst organisieren, die Arbeit strukturieren und Ergebnisse kritisch hinterfragen. Sie sind in der Lage, Fragestellungen und Lösungen aus dem Bereich der Elektrotechnik und Mess-technik gegenüber Fachleuten darzustellen und mit ihnen zu diskutieren. Sie können anderen Personen zuhören, sie verstehen und sich mit ihnen verständigen. Sie sind fähig, die Zusammenhänge der für die Aufgabenstellung relevanten technischen Fragestel-lungen darzustellen. Sie können ihr Wissen und Verstehen der elektrotechnischen und messtechnischen Zusammenhänge auf ihre spätere berufliche Tätigkeit anwenden. Sie können ihre Kenntnisse sowie ihr Verständnis aus dem Bereich der Messtechnik zur Analyse und Lösung technischer Fragestellungen anwenden und geeignete Methoden auswählen. Die Studierenden sind in der Lage, die zur Lösung messtechnischer Aufgabenstellungen geeignete Hard- und Software zu nutzen. Sie sind fähig, ihren Lösungsweg durch Argumente gegenüber Vorgesetzten, Mitarbeitern und Kunden zu vertreten. Sie können die Eigenschaften passiver Bauelemente und Netzwerbe bei Betrieb mit Wechselgrößen analysieren und die Ergebnisse interpretieren. Sie sind in der Lage, die Messergebnisse zu analysieren und zu bewerten. Die Studierenden sind fähig, elektrotechnische Aufgabenstellungen zu analysieren und so aufzubereiten, dass sie ihre Kenntnisse der Methoden zur Lösung anwenden können.

Inhalt:
Analyse linearer Netzwerke bei Betrieb mit Wechselgrößen: Grundschaltungen, Ersatzquellen, Leistung, Überlagerung.
Ortskurven: grundsätzliche Darstellung, Inversion.
Bode-Diagramm: Aufgabenstellung, grundsätzliche Darstellung, Addition von Amplituden- und Phasendiagrammen. Mehrphasen-Systeme: Prinzip, Schaltungsvarianten, Leistung. Übertrager: grundsätzliche Funktionsweise, Darstellungsformen, Verluste. Analyse einfacher linearer Netzwerke mit den Methoden der Wechselstromlehre. Verständnis für und Anwendung von Frequenzgang, Bode-Diagramm und Ortskurve. Grundlegendes Verständnis für Drehstrom-Systeme und Transformatoren.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung, Erfolgreiche Bearbeitung der Aufgabe im Team mit Bericht.
Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein

Elektronik

Voraussetzungen:
Elektrotechnik 1
Empfohlen: Grundlagen der Elektrotechnik; Berechnung von passiven Gleichstrom- und Wechselstromschaltungen.

Gesamtziel:
Die Studierenden können Schaltungen aus dem gelehrten Bereich der Elektronik erkennen, beschreiben und nach Anforderung in deren Grundfunktionen analysieren. Sie sind in der Lage die erworbenen Kompetenzen auf weiterführende Themen der Elektronik auszuweiten. Die Studierenden verfügen über das Wissen die Eigenschaften ihnen aus der Vorlesung bekannten Grundschaltungen über ihnen bekannte Grundformeln zu berechnen und Sie verstehen die Grundmechanismen der Arbeitsweise dieser Schaltungen. Ihnen sind die Grundmöglichkeiten SPICE-kompatibler unterstützender Simulationswerkzeuge bekannt. Die Studierenden können Grundschaltungen nach Anforderung analysieren, erkennen deren Funktion und können diese beschreiben. Bei der Analyse sind sie weitgehend in der Lage die Abstraktionsverfahren der vorausgesetzten Vorlesungen Elektrotechnik 1 (oder ein Äquivalent dazu) einzusetzen. Die Studierenden können Grundschaltungen analysieren und deren analysierten Eigenschaften grundsätzlich bewerten.

Inhalt:
Halbleiter und ihre Eigenschaften, Eigenschaften und Anwendung homogener Halbleiterbauelemente, Beispiel: NTC- und PTC-Widerstand, Dioden, Funktionsweise, Eigenschaften, Modelle, Berechnungsverfahren und Anwendung, Kühlung von verlustbehafteten elektrischen und elektronischen Bauteilen, Statisch und dynamisch, bipolare Transistoren (Schwerpunkt npn), Funktionsweise, Eigenschaften, Modelle, Berechnungsverfahren und Anwendungen, Funktionsweise und Eigenschaften von Feldeffekttransistoren im Schwerpunkt n-Kanal MOS-FET sowie deren Grundanwendungen, Operationsverstärker und Komparatoren, Funktionsweise, Eigenschaften, Modelle, Berechnungsverfahren und Anwendungen, Ideale und reale Eigenschaften, Lineare und nicht lineare Verstärker, Komparator- und Schmitt-Triggeranwendungen, Eigenschaften und Anwendung passiver linearer Bauelemente

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung

Konstruktionslehre

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: Zeichnerische Grundfertigkeiten, Vorkurs Mathematik oder vergleichbare Fähigkeiten, räumliches Vorstellungsvermögen, Grundfertigkeit im Umgang mit PCs

Inhalte:
a)
Freihandzeichnen
Ansichten und ihre normgerechte Anordnung
Schnitte
Bemaßen
Stücklisten
Technische Oberflächen
Toleranzen und Passungen
Toleranzen für Form und Lage
Darstellen von Baugruppen
Lasten- und Pflichtenheft
methodisches Konstruieren
b)
Anwenden der theoretischen Kenntnisse der Vorlesung auf eine praxisnahe Entwicklungsaufgabe
methodisches Suchen nach Lösungsansätzen
Bewerten von Konzepten
Erstellen von Funktionsskizzen und Zusammenbauzeichnungen
Ableitung von Einzelteilzeichnungen
Ausarbeitung von Projektpräsentationen
Diskussion und Verteidigung der eigenen Ideen im Wettbewerb mit konkurrierenden Konzepten
c)
Erstellen von dreidimensionalen Modellen und daraus abgeleiteten technischen Zeichnungen, Stromlaufplänen und Leiterplatten-Layouts mit CAD-Systemen

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) benotete Klausur (60 Minuten)
b) Entwurf unbenotet
c) Testat unbenotet

Informatik 2

Voraussetzungen:
verpflichtend: keine
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:
a. Erstellung graphischer Benutzeroberflächen mit C#
b. Erstellung nebenläufiger Anwendungen in C#
c. Gerätekommunikation über RS232 und USB
d. Netzwerkkommunikation in C#
b) Labor:
Programmierübungen zum jeweiligen Vorlesungsstoff
c) Labor:
Laborversuche zu ausgewählten Themen aus
a. Mechanik
b. Schwingungslehre
c. Strömungslehre
d. Thermodynamik
e. Optik

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht
c) Testat (unbenotet) für die erfolgreiche Bearbeitung aller Versuche mit Bericht

Digitaltechnik

Voraussetzungen:
Empfohlen: Elektrotechnik 1 oder äquivalente Kenntnisse: Berechnung von Gleichstromkreisen, Elektronik oder äquivalente Kenntnisse: Schaltungen mit Dioden, FET und Bipolartransistor, Informatik: Zahlensysteme

Gesamtziel:
Die Studierenden kennen die logischen Verknüpfungen und Rechenregeln der Schaltalgebra. Sie kennen die verschiedenen Realisierungsmöglichkeiten von logischen Verknüpfungen. Sie wissen, was man unter programmierbaren Logikverknüpfungen versteht. Die Studierenden kennen den Aufbau von Schaltwerken. Sie kennen den Aufbau einer einfachen CPU. Die Studierenden können Schaltnetze und Schaltwerke entwickeln und realisieren. Sie können einfache Hardwarebeschreibungen mit VHDL durchführen. Die Studierenden können Zählerschaltungen entwickeln. Sie können Flipflops anwenden. Sie können im Team digitale Lösungen erarbeiten. Sie sind in der Lage, die Einsatzmöglichkeiten von Schaltnetzen und Schaltwerken zu beurteilen. Sie können digitale Aufgabenstellungen analysieren und Methoden zu deren Lösung erarbeiten. Sie können verschiedene Realisierungsmöglichkeiten von digitalen Schaltungen analysieren und beurteilen.

Inhalt:
Logische Verknüpfungen und Rechenregeln: Entwurf von Schaltnetzen, Realisierung von logischen Verknüpfungen (TTL, CMOS, Multiplexer,...), Programmierbare Logikbausteine, Hardware-Beschreibung mit VHDL, Entwurf von Schaltwerken, Flipflops, Entwurf von Zählern und Registerschaltungen, Rechenschaltungen, Codes und Zahlensysteme

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Schriftliche Prüfung, Erfolgreiche Bearbeitung der Laboraufgaben im Team Das Modul wird benotet. Die Modulnote ergibt sich aus der schriftlichen Prüfung. Alle Teilmodule müssen bestanden sein.

Informationstechnik

Voraussetzungen:
Empfohlen: Elektrotechnik 1 oder äquivalente Kenntnisse: Berechnung von Gleichstromkreisen, Elektronik oder äquivalente Kenntnisse: Schaltungen mit Dioden, FET und Bipolartransistor, Informatik: Zahlensysteme

Gesamtziel:
Die Studierenden verstehen die objektorientierte Denkweise; Sie kennen grundlegende Begriffe der Datenkommunikation wie Topologie, Multiple-Access-Protokolle und Fehlererkennung; Sie kennen und verstehen die grundlegenden Zusammenhänge zwischen klassischen Methoden der Kommunikationstechnik, der Netzwerk und Computertechnik sowie der Nachrichtentechnik und Informationstheorie; Sie verstehen den Zweck von Referenzmodellen und kennen die Referenzmodelle OSI und TCP/IP; Die Studierenden verstehen den grundlegenden Zusammenhang zwischen Datenrate und Signalbandbreite; Sie kennen und verstehen grundlegende Methoden der Leitungscodierung und Modulation; Sie verstehen den Zweck von Vielfachzugriffsverfahren und kennen verschiedene grundlegende Duplexing- und Multiplexingverfahren; Die Studierenden kennen und verstehen den Zweck von Carrier-Sensing Verfahren; Sie kennen verstehen die grundlegenden Ethernet-Technologien; Sie verstehen die Zuweisung von Adressen in IPv4 Netzwerken; Sie kennen und verstehen die grundlegenden Funktionsprinzipien hinter einfachen Routing-Algorithmen. Die Studierenden können kleine objektorientierte Programme schreiben; Sie können den Zweck der auf den verschiedenen Netzwerk-Layern verwendeten Modulations- Codierungs- und Vielfachzugriffsverfahren nachvollziehen; Sie können Adressen in einfachen IPv4 Netzwerken vergeben und IPv4 Netzwerke in Subnetze unterteilen.

Inhalt:
Vorlesung Software Engineering 1: Grundlagen der Softwareentwicklung, Problem der Qualität in der Softwareentwicklung; Programmentwicklung: Ablauf eines Softwareprojekts, Software-Entwicklungsprozesse, Test von Software; Einführung in die Beschreibungssprache Unified Modelling Language (UML). Einführung in objektorientierte Analyse und objektorientiertes Design. Objektorientierte Konzepte : Klassen, Konstruktor, Destruktor, Copy-Konstruktor, Klassenvariablen und Klassen-Methoden, Vererbung, Polymorphismus, abstrakte Klassen.
Vorlesung Kommunikationssysteme:
Meilensteine der Kommunikationstechnik: Telegrafie und Fernsprechtechnik, Drahtlose Kommunikationstechnik, Digitale Kommunikation, Rechner und Datennetze.
Referenzmodelle: OSI-Referenzmodell, TCP/IP-Referenzmodell.
Medienzugriff und Mehrbenutzerkommunikation: Datenrate und Signalbandbreite, Leitungsgebundene Übertragungsmedien, Drahtlose Übertragungsverfahren, Kanalcodierung.
Kommunikation auf der Bitübertragungsschicht: Duplex-Verfahren, Multiplex-Verfahren, Carrier-Sensing-Verfahren, Ethernet
Paketübertragung auf der Netzwerk-Schicht: Adressierung in IP-Netzwerken, Routing, Adressaufbau und Namensauflösung.
Labor Software Engineering 1: Objektorientierte Programmierung mehrerer kleiner Übungen und von 2 Softwareprojekten.

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Schriftliche Prüfung (45min); b) Schriftliche Prüfung (45min); c) Erfolgreiche Teilnahme an allen Laborübungen und erfolgreiche Bearbeitung des Abschlussprojekts. Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein

Signalverarbeitung

Voraussetzungen:
verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: Mathematik 1 und 2

Inhalte:

a)    Einführung

• Einführung in zeitkontinuierliche und zeitdiskrete Signale;
• Auswirkungen der Quantisierung von Sensoren, A/D-Wandlern und D/A-Wandlern;

Zeitkontinuierliche Signale

• Fourier-Analyse : Anwendungen zur Fourierreihe ;
• Fourier-Transformation und ihre Anwendung zur Fourier-Analyse;

Zeitkontinuierliche Systeme

• Eigenschaften zeitkoninuierlicher Systeme
• Wichtige Anwendungen der Laplace-Transformation;
• Stabilität zeitkontinuierlicher Systeme;
• Einführung in zeitkonituierliche Filter;

Zeitkontinuierliche Filter

• Entwurf und Anwendung einfacher Filter : Tiefpass, Hochpass, Bandpass, Bandsperre.

Zeitdiskrete Signale

• Abtast-Haltevorgang und Abtasttheorem nach Shannon;
• diskrete Fourier-Transformation , Fast-Fourier-Transformation;

Zeitdiskrete Systeme

• Differenzengleichung;
• diskrete Faltung;
• Z-Transformation und Z-Übertragungsfunktion;
• Wichtige Anwendungen der Z-Transformation;
• Stabilität zeitdiskreter Systeme;
• rekursive und nichtrekursive Filter;
• Wahl der Abtastzeit;

 b)       

Laborversuche zu den Themen

• grundlegende Vorgehensweise zur digitalen Signalverarbeitung am Beispiel der Glättung eines gestörten Signals mittels gleitender Mittelwertbildung;
• Fourier-Transformation und ihre Anwendung zur Fourieranalyse;
• Differenzengleichung;
• Anwendung des zeitdiskreten Faltungssatzes;

Prüfung:

a)    Schriftliche Prüfung                                                                                                                        

b)    Erfolgreiche Bearbeitung aller Laborübungen mit ausführlicher selbständiger Vorbereitung.                 

Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein

Studiengangmodul 1

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Studiengangmodul 2

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Studiengangmodul 3

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Mikroprozessortechnik

Inhalte

a)   

• Aufbau, Funktionsweise und Programmierung eines handelsüblichen Mikrocontrollers am Beispiel des LPC1769 von NXP auf Basis des 32-Bit CortexM3.
• Die Studenten erwerben grundlegende Kenntnisse über den Aufbau und die Arbeitsweise von Embedded-Mikrocontrollern der ARM-CortexM3-Serie.
• Sie können beispielhafte Mikrocontrollerapplikationen entwickeln, programmieren und anwenden.
• Sie wenden eine professionelle Entwicklungsumgebung der Fa. Arm/Keil an und erlernen die Programmentwicklung in C.
• Die Studierenden lernen die Peripheriemodule der ARM MCU (Ports, A/D-Wandler, D/A-Wandler/ komplexe Timermodule, und einfache Schnittstellen (SPI/I2C) anzuwenden

b)        

Versuche:

• Auslesen und einlesen von digitalen Signalen
• Ausgabe von Zahlen und Zeichen auf ein LCD
• Interrupttechnik mit internen Zählern und externen Signalen
• Analog/Digital und Digital-.Analogwandlung
• Anwendung Mikrocontroller-internen Timer
• Anwendung einfach Kommunikationsschnittstellen (SPI/IEC

Prüfung

a)    Schriftliche Prüfung                                                                                                                               

b)    Erfolgreiche Bearbeitung der Laboraufgaben im Team               

Das Modul wird benotet. Die Modulnote ergibt sich aus der schriftlichen Prüfung. Alle Teilmodule müssen bestanden sein.

Simulation und Regelung von Systemen

Voraussetzungen:
verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: keine

Inhalte:
a) Vorlesung:

• Einführung: Wirkungsplan, Steuerung/Regelung, Anwendungsbeispiele.
• Beschreibung und Verhalten von Regelsystemen: Übertragungsglieder, Differentialgleichungen, Laplace Transformation, Frequenzgang, Bode-Diagramm, Ortskurve, Übertragungsfunktion, Systemantworten, Blockschaltbild.
• Modellierung von Regelstrecken, Identifikation im Zeit- und Frequenzbereich
• Simulation dynamischer Systeme, numerische Integrationsverfahren, Schrittweitensteuerung
• Analyse geschlossener Regelkreise: Stabilitätskriterien, Stationäre Genauigkeit, Führungs- und Störverhalten
• Regler Synthese: Anforderungen und Kenngrößen, Praktische Einstellregeln, Kompensationsmethode, Reglerentwurf im Bode-Diagramm, Analoge Standardregler (PID-Regler)

b) Labor:
Versuch 1: Identifikation einer Regelstrecke im Zeitbereich
Versuch 2: Identifikation einer Regelstrecke im Frequenzbereich
Versuch 3: Nachlaufregelung
Versuch 4: Luftstromregelung

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Schriftliche Prüfung (90 Minuten)
b) Erfolgreiche Teilnahme am Labor mit Bericht (unbenotet)

Wahlpflichtmodul 2 (dual)

Je nach Studiengang in dem Sie studieren wählen Sie Ihr Wahlpflichtmodul 2 aus dem Katalog des jeweiligen Studienganges aus.

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Studiengangmodul 1

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Studiengangmodul 2

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Studiengangmodul 3

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Mechatronisches Projekt

Inhalte

a)   

• Aktuelle Projektthemen werden in jedem Semester von den beteiligten Kollegen definiert und in Form eines Lastenhefts den Studentengruppen als Aufgabe vorgelegt. Die Projektthemen können von Industriepartnern initiiert werden. Die Zuteilung der Studierenden zu den Projekten findet per Los statt
• Die Studierenden erarbeiten Pflichtenheft und Zeitplan und bearbeiten das Projekt im Team. Die Zusammenarbeit mit Studierenden anderer Fachbereiche (z.B. WI) ist wünschenswert.
• Die Teams präsentieren ihre Arbeiten in regelmäßigen Abständen und stellen die Ergebnisse in einer Abschlusspräsentation dar. Das gesamte Projekt wird in einer schriftlichen Ausarbeitung dokumentiert.

Betriebsorganisation

Voraussetzungen:
Nach Studien- und Prüfungsordnung:
Zulassung zum zweiten Studienabschnitt

Empfohlen:
Qualitätsmanagement: Kenntnisse über die betriebsorganisatorische Strukturierung eines produzierenden Unternehmens
Betriebswirtschaft: Grundkenntnisse über Rechtsformen der Unternehmen (GmbH) und Kenntnisse über die Aufbau und Ablauforganisation eines Unternehmens

Inhalte:

a)
- Zielsetzung und Inhalte der DIN/ISO 9000 ff., 14 000 und Zertifizierung
- Total Quality Management (TQM),
- Methoden und Werkzeuge des Qualitätsmanagements im Produktentstehungsprozeß: (Quality Function Deployment, Failure Tree Analysis, Failure Mode and Effect Analysis, statistisches
Qualitätsmanagement (SPC), Maschinen-, Prozessfähigkeit Qualitätsregelkarten, Auditierung, -Qualitätsmanagementhandbuch (QMH),
- Qualitätsmanagement in den Betriebsabläufen;
- Materialdisposition, Auslastungsplanung, Fertigungsorganisation, Insel- Linienfertigung, Kanban
b)
- Labor zu ERP-Programmen
- Anlegen von Artikeln
- Fertigungssteuerung
- Lagerorganisation
c)
- Internes Rechnungswesen
- Stückkostenrechnung und Planungsrechnung
- Betriebswirtschaftliche Auswertungen, Kennzahlen, Balanced Scorecard,
- Kosten- und Leistungsrechnung (Begriffe, Kostenarten-, Kostenstellen- und Kostenträgerrechnung, Maschinenstundensatzrechnung, Preiskalkulation, Budgetierung),
- Kostenrechnungssysteme (Deckungsbeitragsrechnung, Break-Even-Analyse)

Prüfungsleistung/Studienleistung:
a) Gemeinsame schriftliche Prüfung mit c) (90 Min)
b) Erfolgreiche Bearbeitung der Aufgabe im Team mit Bericht und Konstruktion (Entwurf)
c) Gemeinsame schriftliche Prüfung mit a)
Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen. Alle Teilmodule müssen bestanden sein.

Modellbasierter Reglerentwurf

Voraussetzungen:
verpflichtend: Zulassung zum zweiten Studienabschnitt
empfohlen: 6121 Simulation und Regelung von Systemen

Inhalte:
a) Vorlesung

• Modellgestützter Entwicklungsprozess, Genauigkeit, Werkzeuge. Modellbildung: Signalflussorientierte Modellbildung mechatronischer Systeme, mechanische Antriebsysteme und Gleichstromantriebe. Systemdarstellungen: Gewöhnliche Differentialgleichungen und Blockdiagramme. Systemanalyse: Numerische Integrationsverfahren, Eulerverfahren, Schrittweite und numerische Stabilität, Rundungs-/Diskretisierungsfehler, Echtzeitsimulation. Stabilität linearer Systeme, Zeitkonstanten, Wahl der Abtastzeit, Übertragungsfunktion, Zustandsregelung, Reglerauslegung, Zustandsschätzer, Beobachterentwurf, Realisierbarkeit, Eigenwertvorgabe

b) Labor

• Modellbildung, Identifikation und Simulation eines Antriebssystems mit Elektromotor
• Modellbasierte Regelung des Antriebssystems
• Zustands- und Parameterschätzung für das Antriebssystem

Prüfungsleistung/Studienleistung:
Vorlesung: Schriftliche Prüfung (Klausur 90 Minuten)
Labor: erfolgreiche Teilnahme mit Bericht (unbenotet)

Wahlpflichtmodul 2 (dual)

Je nach Studiengang in dem Sie studieren wählen Sie Ihr Wahlpflichtmodul 2 aus dem Katalog des jeweiligen Studienganges aus.

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Studiengangmodul 1

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Studiengangmodul 2

Je nach Unternehmen studieren Sie in einem der drei Studiengänge der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik in Göppingen:

• Mechatronik/Automatisierungstechnik
• Mechatronik/Elektrotechnik
• Mechatronik

Wahlfachmodul

Für das Wahlfachmodul wählen die Studierenden Lehrveranstaltungen im Umfang von mindestens 6 Creditpunkten aus einem Katalog, der von der Fakultät jeweils vor Vorlesungsbeginn bekannt gemacht wird.

Beispiele aus dem  Wahlfachmodulkatalog:

a) Erneuerbare Energien

b) Grundlagen der Robotik

c) LabVIEW

d) Leittechnik

e) Mathematische Modellierung

f) Medizintechnik

g) Numerische Mathematik

h) Programmierung grafischer Oberflächen

i) WPF-Programmierung mit .NET

j) Robotik in der Anwendung

k) Statistik

l) Technische Dokumentation

m) Technischer Vertrieb

n) Zerspanungstechnik

o) Ethik in der Kommunika-tion

p) Ethik und Religion

q) Entrepreneurship

r) Presentation and Communication Skills

s) Sprachkurs des IFS

t) Global Engineering Project

u) Projekt

v) Projektarbeit

Prüfung

Schriftliche oder mündliche Prüfung
Das Modul wird benotet. Die Modulnote setzt sich aus den Noten der benoteten Teilmodule, gewichtet mit den zugeordneten Credits zusammen.

Wissenschaftliches Projekt

Inhalte

a)   

• Im wissenschaftlichen Projekt erarbeiten die Studierenden aufgrund wissenschaftlicher Grundlagen selbstständig (auch im Team, wenn die Eigenleistung nachgewiesen werden kann), eine vorgegebene, in der Regel praktische Aufgabenstellung innerhalb einer vorgegebenen Frist. Dazu sind Literaturrecherchen, Internetrecherchen und gegebenenfalls Gespräche mit Experten erforderlich.

Dazu gehören:

• Entwicklung, Konkretisierung und Absprache der Aufgabenstellung mit dem Betreuer
• Erstellung eines Arbeits- und Zeitplanes
• Literaturrecherche und Gespräche mit Experten
• Durchführung der Aufgabenstellung nach Arbeits- und Zeitplan.
• Präsentation der Arbeit gegenüber dem Betreuer und evtl. einem Plenum

Prüfung

Das Modul wird benotet.

Abschlussarbeit

Lernergebnisse (learning outcomes) und Kompetenzen

Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…

• … die grundlegende Vorgehensweise zur Bearbeitung einer ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellung darlegen und die Zusammenhänge innerhalb der Aufgabenstellung verstehen.

Wissen und Verstehen

Die Studierenden können...

• ... technische, wirtschaftliche und wissenschaftliche Grundlagen des Aufgabengebietes beschreiben.
• ... vertiefte Kenntnisse im bearbeiteten Aufgabengebiet vorweisen und den Zusammenhang mit der Mechatronik herstellen.
• ... Zeit, Aufwände und Ressourcen zur Bearbeitung einer gegebenen ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellung planen.

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen

Nutzung und Transfer

• … sich ausgehend von ihren Kenntnissen in den Ingenieurwissenschaften in neue Ideen, Themengebiete und deren Rahmenbedingungen einarbeiten.
• ... technische Berichte und Präsentationen erstellen.
• ... geeignete Methoden und Werkzeuge heranziehen, um eine gegebene Aufgabenstellung aus technischer und wirtschaftlicher Sicht adäquat zu bearbeiten.
• ... Zusammenhänge der Ingenieurwissenschaften mit anderen Fachgebieten erkennen und einordnen.
• ... die im Studium erlernten Kompetenzen im Zusammenhang mit der gegebenen Aufgabenstellung verstehen und adäquat anwenden.
• ... Zielkonflikt bei der gegebenen Aufgabenstellung analysieren und daraus Lösungen ableiten bzw. erarbeiten.
• ... unterschiedliche Perspektiven und Sichtweisen gegenüber der gegebenen Aufgabenstellung einnehmen, diese gegeneinander abwägen und eine Bewertung vornehmen.

Wissenschaftliche Innovation

• … die im Studium erlernten Methoden und Werkzeuge anwenden, um neue Erkenntnisse im Fachgebiet der Aufgabenstellung zu gewinnen.
• ... bereits bestehende oder selbst erarbeitete Lösungsansätze hinsichtlich der technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Eigenschaften optimieren.
• ... Mechatronische Systeme analysieren und gegebenenfalls optimieren.
• ... Versuche definieren, um verschiedene Lösungen bzgl. ihrer technischen, wirtschaftlichen oder ökologischen Auswirkungen zu prüfen und bewerten.
• ... eigenständig Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung beurteilen.
• ... Methoden und Werkzeuge zur Bearbeitung der gegebenen Aufgabenstellung verbessern.

Kommunikation und Kooperation

• … aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen zur Bearbeitung der gestellten Aufgabe beschaffen und Zwischenergebnisse kommunizieren und Feedback einfordern.
• ... Literaturrecherchen, Internetrecherchen und gegebenenfalls Gespräche mit Experten, Kunden oder Zulieferern durchzuführen.
• ... zum Aufgabengebiet und den Lösungsansätzen gehörende Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren.
• ... mit anderen Ingenieuren oder Experten kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden.

Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität

• … auf Basis der angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen aus technischer, sicherheitstechnischer und wirtschaftlicher, aber auch aus ökologischer, gesellschaftlicher und ethischer Perspektive ableiten.
• ... den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen.
• ... die erarbeiteten Lösungswege untereinander und im Vergleich mit bereits bestehenden Lösungen reflektieren und einschätzen.

Inhalte
a)

• In der Bachelorarbeit erarbeiten die Studierenden innerhalb einer vorgegebenen Frist eine fachspezifische Aufgabenstellung auf wissenschaftlicher Grundlage selbstständig (auch im Team, wenn die Eigenleistung nachgewiesen werden kann). Dabei sind die wissenschaftlich erarbeitete Ansätze anzuwenden und in einem Bericht wissenschaftlich darzulegen.

Dazu gehören:

• Entwicklung und Konkretisierung der Aufgabenstellung
• Erstellung eines Arbeits- und Zeitplanes
• Literaturrecherche
• Planung, Durchführung und Auswertung der Aufgabenstellung
• Theoretische Herleitung und Begründung von allgemeinen Problemlösungsentwürfen oder konkreten Handlungskonzepten
• Trennscharfe und folgerichtige Gliederung der Darstellung
• Ausformulieren des Textes und, wo möglich, Erstellung geeigneter Visualisierungen (Schaubilder, Tabellen)
• Abschließende Überprüfung der Arbeit auf erkennbare Schlüssigkeit und sprachliche Korrektheit

b)

Das Kolloquium besteht aus einem Referat, in dem der Studierende seine Bachelorarbeit in Vortragsform präsentiert und gegenüber einem Plenum verteidigt

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

schriftlicher Bericht (benotet), Referat (unbenotet)

Literatur

• Kornmeier, M. (2018): Wissenschaftlich schreiben leicht gemacht für Bachelor, Master und Dissertationen, 8. Auflage,
  Bern 2013
• Joachim Stary, Die Technik wissenschaftlichen Arbeitens. Eine praktische Anleitung, Band 724 von Uni-Taschenbücher, 17. Auflage; 2013
• Grätz, F. – Wie verfasst man wissenschaftliche Arbeiten? Ein Leitfaden für das Studium und die Promotion; Mannheim,
  Duden 3. Auflage, 2006