Mechanik · Elektronik · Informationstechnik · Regelung
Das Fach, das Mechanik, Elektronik und Software zu einem Gerät zusammenzieht. Vom ohmschen Gesetz über den Operationsverstärker, den Mikrocontroller und den Regelkreis bis zur fertigen Leiterplatte — mit Robotik, Lernpfad, Glossar und geprüften Quellen.
Der ganze Maschinenbau-Unterbau in einem Modul: Statik, Festigkeit und Dynamik, die Maschinenelemente von der Schraube bis zur Kupplung, Werkstoffe mit Kennwerten und Tabellen — und die Konstruktionspraxis von der Zeichnung über Toleranzen bis zum 3D-Druck.
Die Gesetze, die alles Weitere voraussetzt: Gleich- und Wechselstrom, Netzwerkanalyse, Felder und Magnetik, Leistung und Drehstrom, Schaltvorgänge und Leitungen — und die elektrische Sicherheit. Mit Rechnern für die tägliche Auslegung.
Bauelemente und Schaltungen, in denen jeder Zwischenwert zählt: Diode, Transistor und Operationsverstärker, Filter und Rauschen, ADC und DAC, Linear- und Schaltregler — und EMV mit sauberer Masseführung.
Schaltungen mit nur zwei Zuständen: Zahlensysteme und Codes, Boolesche Algebra und Schaltnetze, Flipflops und Automaten, Timing und Logikfamilien, Speicher und FPGA.
Wie aus Pegeln Information wird — und wie man sie rechnet, überträgt und schützt: Codierung und Fehlerschutz, Rechnerarchitektur und Befehlssätze, Betriebssysteme und Echtzeit, Softwaretechnik, Netzwerke, Funk, Signalverarbeitung und Security.
Der Mikrocontroller in der Praxis: aktuelle MCU-Landschaft, Toolchains, Peripherie, Interrupts und DMA, Bussysteme, FreeRTOS und Zephyr, Linker und Bootloader, Debugging, Stromsparen und die C-Fallstricke, die jeden einmal erwischen.
Der Signalweg eines mechatronischen Systems: messen, regeln, bewegen. Regelungstechnik von der Übertragungsfunktion bis zum Zustandsraum, die Messkette mit Sensor-Katalog — und die Antriebe vom Motortyp über den Treiber bis zur Auslegung mit Getriebe.
Vom SPS-Zyklus bis zum lernenden Roboter: IEC-61131-Programmierung, Feldbusse, Schaltschrank und funktionale Sicherheit — und der Robotik-Stack von der Kinematik über die Hardware bis zu ROS 2 und Robot Learning.
Der Multicopter von der Schraube bis zum Gesetz: Bauformen, Rahmen, Motoren, Propeller, ESC und Flight Controller, LiPo, Funkstrecke und Videoübertragung — analog, HDZero, Walksnail, DJI O4 —, Antennen, Kameras, Betaflight und PID-Tuning, Bauanleitung, Fliegen lernen, Fehlersuche, EU-Recht. Dazu Rechner, Software-Katalog, Glossar und die Quellen, auf die in dieser Szene Verlass ist.
Der komplette Weg vom Schaltplan zur bestückten Platine mit KiCad 10: Bibliotheken und Footprints, Lagenaufbau, Leiterbahnbreite nach IPC, Masseführung, Signalintegrität, Fertigungsdaten und Bestellung.
Wie man Mechatronik wirklich lernt: der Stufenpfad durch die Module, Lernmethodik mit Belegen, ein Projektkatalog vom ersten Blinken bis zum Roboterarm — und die Praxis vom Arbeitsplatz bis zur Debugging-Strategie.
Der Sammelband des Hubs: Formelsammlung, Einheiten und Konstanten, Glossar A–Z mit Suche, Abkürzungsverzeichnis, Komponenten-Katalog, Software und Tools, Webseiten und Foren, Bücher und Kurse, Normen — und die Kriterien, nach denen diese Quellen ausgewählt wurden.