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Regeltechnik für viele Anwendungszwecke

von: Roland u. Barthenheier
02.08.2015

Die Regeltechnik begleitet uns schon seit der Erfindung der Dampfmaschine, bei der ein Fliehkraftregler eingebaut war. Im täglichen Alltag findet man die Regelung von Temperaturen in Kühlschrank, Tiefkühltruhe oder das perfekte Raumklima im privaten und gewerblichen Bereich. Grundlage jeder Regelung ist ein Regelkreis. Dieser besteht aus den drei Komponenten Messen, Vergleichen und dem Stellglied. Dieses Grundprinzip findet man in jeder Regelung. Grundsätzlich dient dieses Verfahren dazu, einen Sollwert aufrechtzuerhalten. Dabei ist eine gewisse Hysterese meist zugelassen. Die Differenz zwischen Sollwert und Istwert ist die Regelabweichung. Bei abweichenden Werten wird zum Beispiel ein Lüfter oder eine Klimatruhe eingeschaltet, um die Raumtemperatur oder Temperatur des technischen Gerätes wieder auf den Sollwert zurückzuführen. Der Regelkreis ist ein geschlossener Kreis, da er selbsttätig arbeitet. Bestimmte Störgrößen werden erfasst, und der Regler leitet die erforderlichen Korrekturmaßnahmen ein.

© amphotolt - Fotolia.com
Messtechnik

Regeltechnik ist in fast allen Lebensbereichen

Ein Regelkreis besteht aus elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Komponenten. Auch Kombinationen sind möglich. Eingesetzt werden Regelkreise im Maschinenbau, der Haustechnik, in Fahrzeugen, in der chemischen Industrie, der Konsumgüterindustrie und vielen weiteren Bereichen. Neben den industriell eingesetzten Regelungen verfügt natürlich jedes Lebewesen ebenfalls über organisch gesteuerte Regelungen, die Werte mithilfe der Nerven erfassen und somit Blutdruck, Atemfrequenz und andere Dinge steuern. Somit kann man sagen die Regeltechnik ist in fast allen Lebensbereichen präsent, und oft wird das gar nicht mehr wahrgenommen.

Baugruppe der Regelung

Eine wichtige Baugruppe der Regelung ist die Messtechnik, für die entsprechende Sensoren eingesetzt werden. Diese Sensoren geben die ermittelten Werte direkt oder über sogenannte Analog- / Digitalwandler an eine Auswertungseinheit weiter. Diese vergleicht den vorgegebenen Wert mit dem ermittelten Wert und gibt dann an die Stellglieder entsprechende Befehle, um die Regelabweichung zu korrigieren. Das klingt sehr einfach, ist aber bei bestimmten technischen Einrichtungen und Geräten eine sehr komplexe Angelegenheit. Die eingesetzte Messtechnik muss regelmäßig kalibriert werden, denn die Messfühler verändern zeitweise leicht ihr Messverhalten. Nur so kann eine korrekte Regelung erfolgen.

Regelung und Steuerung

Vergleicht man einmal die Regelung mit der Steuerung, dann ist der wichtigste Unterschied bei der Regelung, dass sie selbsttätig Einfluss nimmt, um den Sollwert konstant zu halten. Bei einer Steuerung fehlt der direkte Vergleich der Ausgangsgröße mit dem Eingang. Bei einer Steuerung ist der Mensch beispielsweise der Regler, um die Daten bei einer Werkzeugmaschine von Hand zu korrigieren. Somit hat man wieder eine Regelung. Regelkreise lassen sich meist in mathematischen Modellen erfassen, sodass vor der Entwicklung eine Simulation der Vorgänge am Computer möglich ist.

Durch die immer weitere Ausweitung der Automatisierungstechnik mit Computern, Robotern, CNC-Steuerungen und vielen anderen Dingen hat sich die Regeltechnik auf alle Bereiche der Technik ausgedehnt. Es wird zwischen einer stetigen und unstetigen Regelung unterschieden. Gut stellt sich der Unterschied bei einer Aufzeichnung der Werte eines Regelkreislaufes dar. Hier sieht man beispielsweise bei Temperaturregelungen einen ständigen Wechsel zwischen maximal und minimal zulässiger Temperatur.



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