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.
Elektrotechnik zum Anwenden, zuhause und im Projekt: Sicherheitsregeln und was du selbst darfst, Sicherungskasten, Kabel und Querschnitt, Leitungen verlegen, Klemmen und Crimpen, Lampen, Steckdosen und Schalter, 12 V und Akkus, Projekte verkabeln, Fehlersuche. Kurz, mit Bildern und Faustregeln.
Die Gesetze hinter der Praxis: Gleichstrom und Netzwerkanalyse, Felder, Spulen und Trafos, Wechselstrom und komplexe Rechnung, Leistung und Drehstrom, Schaltvorgänge und Signalleitungen. Mit Rechnern für Ohm, Teiler, Impedanz und Zeitkonstante.
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.