Wozu eigentlich Regelungstechnik?!

Eine (hoffentlich) motivierende Einführung

Es ist Samstagabend und Du willst eine Fertigpizza backen. Leider ist der Temperaturknopf am Ofen kaputt und Du kannst ihn nur von Hand ein- oder ausschalten.

Experiment: Manuelle Temperaturregelung

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In der Aufgabe oben wurde die Temperatur im Ofen nur simuliert, das heißt mit einem Computerprogramm berechnet. Nun kannst Du das gleiche Problem in einem richtigen Experiment ausprobieren.

Vorbereitung

Für dieses Experiment benötigst Du eine EVA-aha-Box.

Stecke sie ein und verbinde Dich mit ihrem WLAN. Details unter https://eva-aha.de/box.
Öffne im Browser die URL http://192.168.4.1; wähle im Menü die Kategorie Regelungstechnik und dann das Experiment "Temperatur: Manuelle Reglung" aus. Alternativ klicke auf diesen Direktlink.

Aufgabe

Versuche, durch An- und Ausschalten der Lampe eine Temperatur von 30°C einzustellen und möglichst genau zu halten.

Bestimmt hast Du gemerkt, dass das ganz schön anstrengend ist, wenn man die gewünschte Temperatur einigermaßen genau halten möchte.

Viel schöner wäre es doch, der Ofen würde das Heizelement automatisch ein- und ausschalten, das heißt selbsttätig, "ohne menschliches Eingreifen" 🕮. Dazu muss der Backofen einen Temperaturfühler haben, mit dem er ständig messen kann, wie warm es in seinem Inneren bereits ist. Anhand dieses Messwerts kann nun ein sogenannter Regler automatisch entscheiden, ob die Heizung an- oder ausgeschaltet werden soll. Probier es gleich mal aus!

Experiment: Automatische Temperaturregelung

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Ob das, was Du in der letzten Aufgabe als Simulation gesehen hast, wohl auch im richtigen Leben möglich ist? Davon sollst Du Dich in diesem Experiment überzeugen.

Vorbereitung

Für dieses Experiment benötigst Du eine EVA-aha-Box.

Stecke sie ein und verbinde Dich mit ihrem WLAN. Details unter https://eva-aha.de/box.
Öffne im Browser die URL http://192.168.4.1; wähle im Menü die Kategorie Regelungstechnik und dann das Experiment "Temperatur: Regelung mit Leuchte" aus. Alternativ klicke auf diesen Direktlink.

Aufgabe

Stelle den Sollwert (Block ganz links) auf 30°C und beobachte, wie die Lampe nun automatisch ein- und ausgeschaltet wird, um die Temperatur bei 30°C zu halten.

Möchtest Du wissen, was die Pfeile und Rechtecke in den Diagrammen oben bedeuten?

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Signalflussplan

Vielleicht hast Du Dich gefragt, was die Pfeile und Rechtecke in einem Diagramm wie diesem bedeuten?

Man nennt ein solches Diagramm Signalflussplan, und die Pfeile darin heißen Signale. Sie transportieren Information zu oder zwischen den rechteckigen Blöcken, die man (Übertragungs-)Systeme oder Übertragungsglieder nennt.

Zum Beispiel bekommt der Reglerblock beim Beispiel Backofen zwei Signale mitgeteilt: den Sollwert (hier konstant 180°C) und außerdem den vom Temperaturfühler gemessenen Istwert.