Was ist ein Mikrokontroller

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eva-steuern-regeln.pdf	759.3 KiB	20.02.2020 09:43
protokoll.png	36.4 KiB	20.02.2020 09:46
regelkreis_analogie_gehirn.png	115.8 KiB	20.02.2020 09:44
regelkreis_zentralheizung.png	25.5 KiB	20.02.2020 09:45

Das EVA-Prinzip

Ein Mikrocontrolle Arbeitet nach dem EVA Prinzip:

Eingabe: Programmcode & ggf.Messwerte

Verarbeitung: Die Anweisungen des Programmcodes werden ausgeführt, evtl. unter Berücksichtigung der Messwerte.

Ausgabe: Je nach Ergebnis der Verarbeitung Erfolgt eine Ausgabe.

Ein Regelkreis

Quelle: http://de.wikibooks.org/wiki/Datei:AnalogieMikrocontroller-Gehirn.png Lizenz: CC-BY-SA

Bildquelle: http://de.wikibooks.org/wiki/Datei:AnalogieMikrocontroller-Gehirn.png Lizenz: CC-BY-SA 3.0

Analogie: Der Mikrocontroller als Signalverarbeiter und Anweisungsgeber

Was ist der Unterschied zwischen einer Steuerung und einer Regelung?

Steuerung: Anweisungen, ohne auf Eingaben zu reagieren.

Regelung: Die Messung einer Größe/eines Wertes führt zu deren Beeinflussung.

Regelung

Der Mikrocontroller nimmt in dieser Analogie des Regelkreises die Position des Gehirns ein: Er wertet die Eingaben der Sensoren aus und steuert die Aktoren an. Diese Eingaben verarbeitet er zu einer Ausgabe, die über die Aktoren wiederum Parameter der Regelstrecke verändern kann, das führt zu veränderten Eingaben durch die Sensoren, der Regelkreis beginnt von vorne.

Beispiel: Zentralheizung

Steuerung

Ein Mikrocontroller kann auch Steuerungen ausführen. Beispielsweise ist eine Ampelschaltung (ohne Induktionsschleife) eine Steuerung: Die Lampen der Ampel werden in einer zuvor festgelegten Reihenfolge angesteuert und zum Leuchten gebracht. Der Zustand der Umgebung (Wartet ein Auto? Ist da eine lange Schlange vor der Ampel? Wollen Fußgänger die Strasse überqueren?) spielt bei der Steuerung keine Rolle.

In der Analogie würde eine zuvor festgelegte Abfolge von Handlungen vom Gehirn an die Hände ausgegeben, z.B. „rote Lampe anschalten“, ohne jedoch Sinneswahrnehmungen in die Art der Handlungen einzubeziehen.

Aufgabe(n)

Themenvorschläge für das Protokoll…

Lege eine erste Version deines Protokolldokuments an. Du muss (noch) nicht auf die formalen Vorgaben achten, da man Formatvorlagen auch später auf die entsprechenden Teile des Dokumengts übertragen kann, du solltest deine Texte allerdings zunächst nicht exzessiv formatieren.

Überlege dir mehrere Beispiele für Geräte in unserem täglichen Umfeld, bei dem ein Regelkreis zur Anwendung kommt, der möglicherweise durch einen Mikrocontroller gesteuert wird.

Erstelle nach Rücksprache mit dem Fachlehrer und den anderen Gruppen (keine doppelten Geräte!) eine Infografik, die die folgenden Aspekte deines Beispiels darstellt:

Was ist das Gerät?

Was ist die Regelgröße

Was ist das Stellglied?

Was ist der Sensor?

Schreibe einen Merksatz in eigenen Worten, der die folgende Frage beantwortet: „Was ist der Unterschied zwischen einer Steuerung und einer Regelung?“

Beispielhaftes Protokoll:

Anschließend stellt jede Gruppe ihr Gerät anhand der Infografik ihren Mitschülern vor.

Grundlegende Architektur, Abgrenzung/Übergang zu PCs und SOCs