Über Tor 4 hängt ein Gerät, das mit dem Tor zusammenarbeiten soll: der Torluftschleier. An ihm lernst du zwei Arten kennen, wie eine Anlage auf etwas reagiert.
Schritt 3 von 4. Du klärst die Begriffe, wertest ein Beobachtungsprotokoll aus, zeichnest zwei Wirkungspläne und entscheidest, was gesteuert und was geregelt wird.
Danach: Rechenwege und Lösungen
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Ob eine Anlage steuert oder regelt, erkennst du nicht am Gerät, sondern am Weg des Signals.
Am Ende hast du: Zwei Wirkungspläne am Torluftschleier mit begründeter Entscheidung: gesteuert oder geregelt
Erst du, dann die anderen
Zu Hause hängt ein Gerät, das von selbst ein- und ausschaltet. Wie findest du heraus, ob es auf das reagiert, was es selbst bewirkt, ohne es aufzuschrauben?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Eine Störung einbauen und zuschauen. Du öffnest zum Beispiel das Fenster neben dem Heizkörper und beobachtest, ob das Gerät darauf antwortet. Das zeigt das Verhalten sehr deutlich, dauert aber, und nicht jede Störung darfst du einfach auslösen.
- In der Anleitung nachsehen. Dort steht oft, ob es einen Fühler gibt und was er misst. Das geht schnell, aber die Anleitung sagt nicht immer, wie das Gerät wirklich eingebaut ist.
- Nach einem Fühler suchen. Wo ein Fühler sitzt, wird etwas gemessen. Du musst dann aber noch klären, ob er die Größe misst, um die es geht, oder etwas ganz anderes.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Offene und geschlossene Wirkungskette
In Lernangebot 1 hast du eine Wirkungskette verfolgt: Ein Signal läuft vorwärts von Glied zu Glied, bis etwas passiert. Dafür gibt es in der Technik zwei Grundformen.
Bei der offenen Wirkungskette läuft das Signal nur vorwärts. Die Anlage tut, was ihr gesagt wird, und erfährt nicht, ob das Ergebnis stimmt. Das nennt man Steuern. Beispiel: Das Treppenhauslicht geht nach dem Tastendruck für eine feste Zeit an, ob es draußen hell oder dunkel ist.
Bei der geschlossenen Wirkungskette wird die Größe, um die es geht, fortlaufend gemessen und an den Anfang zurückgeführt. Dort wird sie mit dem Sollwert verglichen, und die Anlage stellt nach, bis beides passt. Das nennt man Regeln. Beispiel: Der Tempomat im Auto misst die Geschwindigkeit, vergleicht sie mit der eingestellten und gibt mehr oder weniger Gas, auch bergauf.
Beide Pläne heißen Wirkungsplan. Sie zeigen nicht, wie verdrahtet ist, sondern welche Größe auf welche wirkt. Eine Störgröße z ist alles, was von außen auf die Strecke einwirkt und nicht gewollt ist. Die offene Kette bemerkt sie nicht. Die geschlossene bemerkt sie über die Messung und gleicht sie aus.
Gegebene Angaben: der Torluftschleier · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Angaben: der Torluftschleier
- Einbau
- über Tor 4 innen, bläst warme Luft von oben nach unten über die Toröffnung
- Bauteile
- Ventilator und Heizregister, eigener Thermostat mit Temperaturfühler im Ausblas
- Sollwert am Thermostat
- Ausblastemperatur 35 °C
- Heute
- Der Hallenmeister schaltet den Torluftschleier von Hand ein, oft läuft er die ganze Schicht, auch bei geschlossenem Tor.
- Nach dem Umbau
- Der Torluftschleier soll nur laufen, solange Tor 4 nicht in Endlage ZU ist. Das Signal dafür kommt vom Endschalter ZU.
- Wetter beim Probelauf
- außen 2 °C, in der Halle 19 °C
Aus den Anlagendaten und vom Auftraggeber, Unterrichtswerte.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Zwei Wirkungspläne am Torluftschleier mit begründeter Entscheidung: gesteuert oder geregelt
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- dem Wirkungsplan der Ausblastemperatur am Torluftschleier mit Thermostat
- dem Wirkungsplan der Freigabe des Torluftschleiers durch das Tor
- den Größen beider Pläne mit Fachbegriff, Formelzeichen und Beispiel am Tor
- je Plan einer begründeten Entscheidung, ob gesteuert oder geregelt wird
- einem eigenen Beispiel aus deinem Alltag, an dem du deine Begründung geprüft hast
Zur Dokumentation
Gezeichnet auf kariertem Papier, mit Lineal. Jede Größe mit Fachbegriff und Formelzeichen. Die Entscheidung in einem Satz, die Begründung mit dem Merkmal, an dem du sie festmachst.
Abgenommen wird es im Kreuzreview durch ein anderes Team, danach von der Projektleitung abgezeichnet. Zu Meilenstein M1 nimmt es der Auftraggeber im Review ab.
Beobachtungsprotokoll: sieben Minuten mit mehreren Durchfahrten
So stellt sich der Auftraggeber den Schichtbeginn nach dem Umbau vor: Sechs Schlepperzüge fahren kurz nacheinander durch Tor 4, etwa einer je Minute. Jede Durchfahrt startet die Offenhaltezeit neu, deshalb bleibt das Tor offen, bis nach der letzten Durchfahrt 60 s lang niemand mehr kommt. Aufgeschrieben ist nur, was man sieht und abliest, nicht weshalb. Die Ausblastemperatur zeigt der Thermostat an, abgelesen einmal je Minute.
| Uhrzeit | Tor 4 | Durchfahrt | Ventilator | Heizregister | Ausblastemperatur |
|---|---|---|---|---|---|
| 05:58 | in Endlage ZU | aus | aus | 20 °C | |
| 06:00 | fährt AUF | ein | ein | 20 °C | |
| 06:01 | offen | Schlepperzug 1 | ein | ein | 28 °C |
| 06:02 | offen | Schlepperzug 2 | ein | ein | 34 °C |
| 06:03 | offen | Schlepperzug 3 | ein | aus | 37 °C |
| 06:04 | offen | Schlepperzug 4 | ein | aus | 36 °C |
| 06:05 | offen | Schlepperzug 5 | ein | aus | 35 °C |
| 06:06 | offen | Schlepperzug 6 | ein | ein | 33 °C |
| 06:07 | fährt ZU | ein | ein | 35 °C | |
| 06:08 | in Endlage ZU | aus | aus | 34 °C |
Aufgabe 2.1
Lege deine Karte der Fachbegriffe an:
- Trage zu jeder Größe das Formelzeichen ein.
- Erkläre jede Größe in einem eigenen Satz.
- Nenne zu jeder Größe ein Beispiel am Tempomat.
- Beschreibe den Unterschied zwischen Steuern und Regeln mit höchstens zwei Sätzen.
| Größe | Formelzeichen | in einem Satz | Beispiel am Tempomat |
|---|---|---|---|
| Führungsgröße | |||
| Regelgröße | |||
| Stellgröße | |||
| Störgröße | |||
| Regeldifferenz | |||
| Rückführgröße |
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Steuerung · Regelung · Regelkreis · Wirkungsplan
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 2.2
Werte das Beobachtungsprotokoll aus:
- Beschreibe, wie sich die Ausblastemperatur zwischen 06:00 und 06:07 Uhr verändert.
- Grenze ein, in welchem Temperaturbereich das Heizregister ausschaltet und in welchem es wieder einschaltet.
- Nenne, wovon es abhängt, ob der Ventilator läuft.
- Erkläre, weshalb das Heizregister um 05:58 Uhr aus ist, obwohl die Ausblastemperatur weit unter 35 °C liegt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Zweipunktregler · Schaltdifferenz
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 2.3
Die beiden allgemeinen Pläne oben zeigen die Form. Welche davon hier passt, entscheidest du.
Zeichne den Wirkungsplan der Ausblastemperatur am Torluftschleier:
- Zeichne jedes beteiligte Glied als Block: vom Thermostat bis zur Luft, die aus dem Torluftschleier kommt.
- Verbinde die Blöcke mit Wirkungslinien in Pfeilrichtung, nur senkrecht und waagerecht.
- Benenne jede Größe mit Fachbegriff, Formelzeichen und ihrem Wert oder Beispiel am Tor.
- Trage mindestens zwei Störgrößen ein, die am offenen Tor auf den Torluftschleier wirken.
- Markiere farbig, ob dein Plan einen Rückweg hat.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Wirkungsplan · Steuerung · Regelung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
Aufgabe 2.4
Zeichne den Wirkungsplan der Freigabe des Torluftschleiers durch das Tor:
- Zeichne jedes beteiligte Glied als Block: vom Endschalter ZU bis zum laufenden Torluftschleier.
- Verbinde die Blöcke mit Wirkungslinien in Pfeilrichtung.
- Benenne, welche Größe am Anfang steht und welche am Ende herauskommt.
- Trage mindestens eine Störgröße ein.
- Markiere farbig, ob dein Plan einen Rückweg hat.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Wirkungsplan · Steuerung · Regelung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Aufgabe 2.5
Entscheide, was am Torluftschleier gesteuert und was geregelt wird:
- Entscheide für jeden der beiden Wirkungspläne: Steuern oder Regeln.
- Begründe jede Entscheidung mit dem Merkmal, an dem du sie festmachst.
- Prüfe deine Begründung an einem eigenen Beispiel aus deinem Alltag, das auf dieselbe Weise funktioniert.
- Formuliere für den Auftraggeber einen Satz, der erklärt, was der Thermostat tut und was das Tor tut.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Steuerung · Regelung · offener Wirkungsablauf · geschlossener Wirkungsablauf
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
Die Lage ändert sich
Der Auftraggeber hat eine neue Idee: „Mich interessiert nicht, wie warm die Luft oben rauskommt. Mich interessiert, dass es in der Halle warm bleibt. Kann der Torluftschleier nicht nach der Hallentemperatur gehen?“
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe, welche Größe in deinem Wirkungsplan aus 2.3 sich dadurch ändert und wo der Fühler dann sitzen muss.
- Entscheide, ob sich an deiner Zuordnung Steuern oder Regeln etwas ändert.
- Begründe, welche neue Störgröße der Plan jetzt bemerkt und welche Schwäche die Lösung am offenen Tor haben könnte.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.
Für deinen Wissensspeicher
Aus diesem Lernangebot gehören auf dein Blatt: die Größen w, x, y, z, e und r mit je einem Satz, beide Wirkungspläne am Torluftschleier in Kurzform, eure Entscheidung Steuern oder Regeln mit dem Merkmal, an dem ihr sie festmacht, und dein eigenes Alltagsbeispiel. Eingetragen wird am Ende von Teil 1, in der Lektion Kompetenzmodell.