BMT102: Sensortechnik und Signalverarbeitung (mit Praktikum)

Lernpfad Robotik

BMT102: Sensortechnik und Signalverarbeitung (mit Praktikum)

Kurzporträt BMT102: Sensortechnik und Signalverarbeitung (mit Praktikum)
Worum geht es? Dieses Modul erklärt, wie Roboter und mechatronische Systeme Informationen aus ihrer Umgebung erfassen. Studierende lernen verschiedene Sensorarten und die physikalischen Effekte dahinter kennen. Außerdem geht es um Signalfilterung, Verstärkung, Digitalisierung und Signalübertragung.
Wofür braucht man es? Sensorik und Signalverarbeitung sind zentrale Grundlagen für Steuerung, Regelung, Automatisierung und Digitalisierung. Die Kompetenzen helfen dabei, Messdaten zu erfassen, aufzubereiten und für technische Entscheidungen nutzbar zu machen.
Wieso ist es interessant? Sensoren sind für Roboter ähnlich wichtig wie Sinne für Menschen. Das Modul zeigt, wie aus Licht, Kraft, Temperatur, Abstand oder anderen Größen technische Signale entstehen.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Emely Große Böckmann

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Emely Große Böckmann

Verwendbarkeit

Bachelor Mechatronik und Robotik

Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Pflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

Wintersemester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

Sensors and Signal Processing

Empfohlene Voraussetzungen
  • BB007: Mathematische Grundlagen für Ingenieurwissenschaften: Gleichungen, Funktionen und mathematische Grundverfahren für Signalbeschreibung und Auswertung.
  • BB005: Grundlagen der Elektrotechnik 1: elektrische Grundgrößen, Bauelemente, einfache Schaltungen und Messgrundlagen.
  • BB006: Grundlagen der Elektrotechnik 2: Wechselstromgrößen, frequenzabhängige Netzwerke und Filtergrundlagen.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden sind in der Lage gängige Sensoren mit ihren zugrundeliegenden physikalischen Effekten zu verstehen und kennen die Grundlagen der Signalverarbeitung.

WOMIT

Durch Darstellung der Sensoren mit ihrer Funktionsweise / der Grundlagen der Signalverarbeitung und der Besprechung der jeweiligen physikalischen Effekte / der entsprechenden Mathematik. In der Übung werden entsprechende Aufgaben gerechnet und ggf. Sensoren vorgeführt.

WOZU

Jeder Roboter benötigt Sensoren, um verschiedene Signale (visuell, auditiv, taktil, usw.) zu detektieren. Die Sensorik im Zusammenspiel mit der Signalverarbeitung entspricht den Sinneswahrnehmungen eines Roboters und der Grundlage für dessen Steuerung und Regelung. Auch um Prozesse in der Produktion zu automatisieren und zu digitalisieren sind Sensoren notwendig, die relevante Daten erfassen. Diese Daten werden in Form von Signalen weiterverarbeitet und ausgewertet. Das Verständnis dieser Vorgänge ist essenziell für die Automatisierung und die Digitalisierung einer Produktion.

Inhalte
  • Vorstellung verschiedener Sensorarten auf Basis elektromagnetischer, kapazitiver und thermoelektrischer Effekte
  • Signalfilterung und -verstärkung
  • Analog-/Digitalumwandlung, Digitalisierung
  • Nichtlineare Systeme/Filter
  • Signalübertragung
Prüfungsvorleistung

aktive Praktikumsteilnahme

Prüfungsleistung

Klausur, 90 Minuten

Literatur
  • Tränkler, H.-R.; Reindl, L. M. (Hrsg.): Sensortechnik. 2. Auflage, Springer Vieweg, 2018.
  • Schrüfer, E.; Reindl, L.; Zagar, B.: Elektrische Messtechnik. 12. Auflage, Hanser, 2018.
  • Hoffmann, J.: Taschenbuch der Messtechnik. 7. Auflage, Hanser, 2015.
  • Oppenheim, A. V.; Schafer, R. W.: Discrete-Time Signal Processing. 3rd edition, Pearson, 2010.
  • Kammeyer, K.-D.; Kroschel, K.: Digitale Signalverarbeitung. 7. Auflage, Springer Vieweg, 2012.