Formeln, Glossar & Katalog
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.
01 / 10Formelsammlung
Die Formeln, die man im Hub tatsächlich braucht — nach Fachgebiet sortiert. Jede mit Einheiten und einer kurzen Einordnung, wofür sie gut ist. Die interaktiven Rechner liegen jeweils im zugehörigen Fachabschnitt.
Gleichstrom
GrößeFormelAnmerkung
Ohmsches GesetzU = R · IDas Fundament. U in V, I in A, R in Ω
LeistungP = U·I = I²·R = U²/RBestimmt die Erwärmung eines Bauteils
EnergieW = P · t1 Wh = 3600 J
Reihenschaltung RR = R₁ + R₂ + …Immer größer als der größte Einzelwert
Parallelschaltung R1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …Zwei Werte: R = R₁·R₂/(R₁+R₂)
SpannungsteilerU_aus = U_ein · R₂/(R₁+R₂)Nur unbelastet exakt
StromteilerI₁ = I_ges · R₂/(R₁+R₂)Durch den kleineren Widerstand fließt mehr
InnenwiderstandR_i = (U₀ − U_last)/I_lastAus zwei Messungen bestimmbar
LeiterwiderstandR = ρ · l/Aρ_Cu = 0,0175 Ω·mm²/m bei 20 °C
TemperaturgangR(ϑ) = R₂₀ · [1 + α·(ϑ−20 °C)]α_Cu ≈ 0,0039 /K
Wirkungsgradη = P_ab / P_zuVerlust = P_zu · (1 − η)
Kondensator, Spule, Zeitverhalten
GrößeFormelAnmerkung
KapazitätC = Q/U = ε₀·ε_r·A/dPlattenkondensator
Kondensatorstromi = C · du/dtSpannung kann nicht springen
Energie im CW = ½·C·U²—
Spulenspannungu = L · di/dtStrom kann nicht springen — Freilaufdiode!
Energie in LW = ½·L·I²—
RC-Zeitkonstanteτ = R·C63 % nach τ, 99 % nach 5τ
RL-Zeitkonstanteτ = L/R—
Ladekurveu(t) = U₀·(1 − e^(−t/τ))Entladen: U₀·e^(−t/τ)
Grenzfrequenz RCf_g = 1/(2π·R·C)−3 dB, 45° Phasendrehung
Resonanzfrequenzf₀ = 1/(2π·√(L·C))Reihen- und Parallelschwingkreis
Dämpfungsgrad RLCD = (R/2)·√(C/L)D = 1 ist der aperiodische Grenzfall
GüteQ = 1/(2D) = f₀/B—
Wechselstrom
GrößeFormelAnmerkung
Effektivwert (Sinus)U_eff = û/√2230 V entsprechen 325 V Scheitelwert
Kreisfrequenzω = 2π·f—
Blindwiderstand CX_C = 1/(ω·C)Strom eilt 90° vor
Blindwiderstand LX_L = ω·LStrom eilt 90° nach
Impedanz (Reihe)|Z| = √(R² + (X_L − X_C)²)φ = arctan((X_L − X_C)/R)
WirkleistungP = U·I·cos φIn Watt
BlindleistungQ = U·I·sin φIn var
ScheinleistungS = U·I = √(P² + Q²)In VA — danach werden Leitungen ausgelegt
DrehstromleistungP = √3 · U_Leiter · I_Leiter · cos φGilt für Stern und Dreieck
TrafoU₁/U₂ = N₁/N₂ = ü, Z₁ = ü²·Z₂Impedanzen transformieren quadratisch
Dezibel Spannunga = 20·log₁₀(U₂/U₁)6 dB = Faktor 2
Dezibel Leistunga = 10·log₁₀(P₂/P₁)3 dB = Faktor 2
Halbleiter und Schaltungstechnik
GrößeFormelAnmerkung
LED-VorwiderstandR = (U_V − U_F)/I_FDanach auf E12-Wert aufrunden
DiodengleichungI = I_S·(e^(U/(n·U_T)) − 1)U_T ≈ 25,85 mV bei 300 K
BasisvorwiderstandR_B = (U_st − 0,7 V)·B_min/(I_C·ü)Übersteuerungsfaktor ü = 3…10
MOSFET-LeitverlustP = I²·R_DS(on)·k_Tk_T ≈ 1,5 bei 100 °C
MOSFET-SchaltverlustP ≈ ½·U·I·(t_on + t_off)·fDominiert ab einigen 10 kHz
OPV nicht invertierendv = 1 + R₂/R₁Verstärkung nie unter 1
OPV invertierendv = −R₂/R₁Eingangswiderstand = R₁
Bandbreitef_max = GBW / vVerstärkungs-Bandbreite-Produkt
Slew-Rate-Grenzef_max = SR/(2π·û)Begrenzt große Signale unabhängig vom GBW
Thermisches Rauschenu_n = √(4·k·T·R·B)1 kΩ ≈ 4 nV/√Hz
Buck-TastverhältnisD ≈ U_aus/U_einBoost: D = 1 − U_ein/U_aus
Drosselwert BuckL = U_aus·(1−D)/(ΔI_L·f)ΔI_L = 20…40 % von I_aus
WärmewiderstandΔT = P · R_thR_th in K/W, addiert sich in Reihe
Digital und Information
GrößeFormelAnmerkung
ADC-Auflösung1 LSB = U_ref/2ⁿn = Bitzahl
Ideales SNRSNR = 6,02·n + 1,76 dBNur Quantisierungsrauschen
ENOBENOB = (SINAD − 1,76)/6,02Die brauchbare Zahl aus dem Datenblatt
Abtasttheoremf_s > 2·f_maxPraktisch 5…10-fach
FFT-AuflösungΔf = f_s/NFeinere Auflösung nur durch längere Messdauer
Oversampling-Gewinn+1 Bit je Vervierfachung von f_sBei unkorreliertem Rauschen
EntropieH = −Σ p·log₂ pUntere Grenze verlustfreier Kompression
KanalkapazitätC = B · log₂(1 + S/N)Shannon-Hartley
Hamming-Prüfbits2^k ≥ n + k + 1k Prüfbits für n Datenbits
Setup-Bedingungt_co + t_logik + t_su + t_skew ≤ TBestimmt die maximale Taktfrequenz
Dynamische VerlustleistungP = C·U²·fDeshalb sinkt der Verbrauch quadratisch mit U
Kritische Leitungslängel ≈ t_r·v/6v ≈ 15…20 cm/ns auf FR4
Regelungstechnik
GrößeFormelAnmerkung
PID (Standardform)u = K_p·[e + (1/T_n)∫e dt + T_v·ė]K_i = K_p/T_n, K_d = K_p·T_v
Geschlossener KreisG_w = G₀/(1 + G₀)G₀ = Regler × Strecke
Bleibende Abweichung (P-Regler)e(∞) = 1/(1 + G₀(0))Wird mit I-Anteil null
StreckenverstärkungK_S = Δy/ΔuAus dem Sprungversuch
RegelbarkeitT_g/T_u> 10 gut, < 3 schwierig
Ziegler-Nichols (Schwingung), PIDK_p = 0,6·K_krit · T_n = 0,5·T_krit · T_v = 0,125·T_kritSchnell, mit Überschwingen
Lambda-Tuning (PI)K_p = T/(K_S·(λ + T_t)), T_n = Tλ steuert Robustheit
Phasenreserve und DämpfungD ≈ φ_R/100°Faustregel; 60° ≈ D 0,6
PT2-Kennwerteω₀ = 1/T, Überschwingen aus DD = 0,707 → 4,3 % Überschwingen
Ausregelzeit (2 %)t_a ≈ 4/(D·ω₀)Näherung für PT2
Abtastzeit wählenT_a ≈ T₉₅/10 … T₉₅/20Abtastung wirkt wie T_a/2 Totzeit
Phasenverlust durch Totzeitφ = −ω·T_t (rad)Der Hauptgrund für Instabilität
Festigkeit und Mechanik
GrößeFormelAnmerkung
Gleichgewicht (Statik)ΣF = 0, ΣM = 0Basis jeder Lager- und Schnittkraftrechnung — mit Freikörperbild starten
Zug-/Druckspannungσ = F/AIn N/mm² = MPa; gegen σ_zul prüfen
Zulässige Spannungσ_zul = R_e / SFSF statisch 1,5–2, stoßartig 3–4
Hookesches Gesetzσ = E·ε, ε = ΔL/LElastischer Bereich; E: Stahl ≈ 210, Alu ≈ 70 GPa
Biegespannungσ_b = M_b / WW Rechteck = b·h²/6, Kreis = π·d³/32
Torsionsspannungτ_t = T / W_tW_t Vollkreis = π·d³/16; Hohlwelle spart Masse bei fast gleicher Steifigkeit
FlächenträgheitsmomentI = b·h³/12 (Rechteck)h³ — hochkant ist enorm viel steifer
Durchbiegung Kragarmf = F·L³/(3·E·I)Last am Ende; doppelte Länge = achtfache Durchbiegung
Knicklast (Euler)F_krit = π²·E·I / L_k²Schlanke Druckstäbe knicken vor dem Quetschen
ReibungskraftF_R = µ·F_NFlächenunabhängig; Haftreibung > Gleitreibung
WärmeausdehnungΔL = α·L·ΔTα: Alu ≈ 23·10⁻⁶/K, Stahl ≈ 12·10⁻⁶/K — Fest-/Loslager planen
WärmemengeQ = m·c·ΔTEnergie zum Aufheizen, z. B. Heizbett-Abschätzung
Masse aus Volumenm = V·ρStahl 7,85; Alu 2,70; PLA 1,24 g/cm³
Gewindekernlochd_Kern ≈ d_Nenn − SteigungRegelgewinde: M6 (Steigung 1,0) → 5,0 mm
Antriebe und Mechanik
GrößeFormelAnmerkung
DrehmomentM = F · rIn Nm; nur der senkrechte Hebelarm zählt
Mechanische LeistungP = M · ω = M · 2π·n/60n in min⁻¹
BeschleunigungsmomentM = J · αα in rad/s²
Trägheit VollzylinderJ = ½·m·r²—
Trägheit über GetriebeJ_motor = J_last/i²Quadratisch — der Grund für Getriebe
Linearmasse an SpindelJ = m·(p/2π)²p = Steigung in m/U
GetriebeM_ab = M_an · i · η, n_ab = n_an/ii = z_ab/z_an; η bei Schnecke deutlich unter 1
Spindelvorschubv = n · P_steigv in mm/min bei n in U/min; Riemen: v = n·z·Teilung
Schritte je mm (Stepper)steps/mm = Vollschritte·Mikroschritt / Weg je UGanzzahliger Wert vermeidet Maßfehler der Achse
LorentzkraftF = B · I · lDer Motor in einer Gleichung
MotorkonstantenM = k_M·I, U_ind = k_E·ωk_M und k_E sind gekoppelt
ZylinderkraftF = p · π·d²/4Abzüglich 5–15 % Reibung
Eigenfrequenzf = (1/2π)·√(c/m)Begrenzt die Reglerbandbreite
Interaktive Rechner in diesem Hub
- Ohm und Leistung, Spannungsteiler: Elektrotechnik → Gleichstromkreis
- Zeitkonstante und Grenzfrequenz: Schaltvorgänge · Impedanz: Wechselstrom
- Einheiten und Vorsätze: Einheiten & Konstanten · Zahlensysteme: Digitaltechnik
- ADC: ADC & DAC · Leiterbahnbreite: Leiterbahnbreite
- PID und Einstellregeln: Regelung → PID · Antrieb: Antriebsauslegung
- Balken und Durchbiegung: Mechanik → Balken · Schrauben: Schraubverbindungen · Passungen: Toleranzen
- Batterielaufzeit: Stromsparen
- Mechanik-Formeln nach Roloff/Matek (Maschinenelemente) und Gross u. a. (Technische Mechanik) — siehe Bücher & Kurse.
02 / 10Einheiten & Konstanten
Seit der SI-Revision von 2019 sind alle Einheiten über sieben exakt festgelegte Naturkonstanten definiert. Das Kilogramm hängt nicht mehr an einem Metallzylinder in Paris, und das Ampere nicht mehr an einer gedachten Anordnung zweier Leiter, sondern an der Elementarladung.
Die SI-Basiseinheiten
| Größe | Einheit | Zeichen | Definiert über |
|---|---|---|---|
| Zeit | Sekunde | s | Übergangsfrequenz von Cäsium-133: Δν_Cs = 9 192 631 770 Hz |
| Länge | Meter | m | Lichtgeschwindigkeit c = 299 792 458 m/s |
| Masse | Kilogramm | kg | Planck-Konstante h = 6,626 070 15·10⁻³⁴ J·s |
| Elektrischer Strom | Ampere | A | Elementarladung e = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C |
| Temperatur | Kelvin | K | Boltzmann-Konstante k = 1,380 649·10⁻²³ J/K |
| Stoffmenge | Mol | mol | Avogadro-Konstante N_A = 6,022 140 76·10²³ /mol |
| Lichtstärke | Candela | cd | Photometrisches Strahlungsäquivalent K_cd = 683 lm/W |
Abgeleitete Einheiten in der Elektrotechnik
| Einheit | Zeichen | Ausgedrückt in Basiseinheiten | Für |
|---|---|---|---|
| Coulomb | C | A·s | Ladung |
| Volt | V | W/A = kg·m²/(A·s³) | Spannung |
| Ohm | Ω | V/A | Widerstand |
| Siemens | S | A/V | Leitwert |
| Farad | F | C/V | Kapazität |
| Henry | H | V·s/A | Induktivität |
| Weber | Wb | V·s | Magnetischer Fluss |
| Tesla | T | Wb/m² | Magnetische Flussdichte |
| Watt | W | J/s = V·A | Leistung |
| Joule | J | N·m = W·s | Energie |
| Hertz | Hz | 1/s | Frequenz |
| Newton | N | kg·m/s² | Kraft |
| Pascal | Pa | N/m² | Druck; 1 bar = 100 000 Pa |
Abgeleitete Einheiten in der Mechanik
| Größe | Einheit | In Basiseinheiten | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Drehmoment | Nm | kg·m²/s² | Zahlenwert wie Joule, aber andere Größenart — nie „J“ schreiben |
| Mechanische Spannung | N/mm² = MPa | kg/(m·s²) | Die Einheit jeder Festigkeitsrechnung |
| Elastizitätsmodul | GPa (= kN/mm²) | kg/(m·s²) | Stahl ≈ 210 GPa, Alu ≈ 70 GPa |
| Flächenträgheitsmoment | mm⁴ | m⁴ | Geht mit h³ in die Steifigkeit ein |
| Massenträgheitsmoment | kg·m² | kg·m² | Datenblätter nennen oft g·cm² (1 kg·m² = 10⁷ g·cm²) |
| Winkel / Raumwinkel | rad / sr | 1 (dimensionslos) | Ergänzende Einheiten; 1 rad = 57,296° |
| Drehzahl | min⁻¹ (U/min) | 1/s | ω = 2π·n/60; Hz ist für Drehzahlen unüblich |
| Dynamische Viskosität | Pa·s | kg/(m·s) | 1 Pa·s = 1000 cP; Öle werden nach ISO VG kinematisch angegeben |
Vorsätze
| Vorsatz | Zeichen | Faktor | Vorsatz | Zeichen | Faktor |
|---|---|---|---|---|---|
| Quetta | Q | 10³⁰ | Dezi | d | 10⁻¹ |
| Ronna | R | 10²⁷ | Zenti | c | 10⁻² |
| Yotta | Y | 10²⁴ | Milli | m | 10⁻³ |
| Zetta | Z | 10²¹ | Mikro | µ | 10⁻⁶ |
| Exa | E | 10¹⁸ | Nano | n | 10⁻⁹ |
| Peta | P | 10¹⁵ | Piko | p | 10⁻¹² |
| Tera | T | 10¹² | Femto | f | 10⁻¹⁵ |
| Giga | G | 10⁹ | Atto | a | 10⁻¹⁸ |
| Mega | M | 10⁶ | Zepto | z | 10⁻²¹ |
| Kilo | k | 10³ | Yokto | y | 10⁻²⁴ |
| Hekto | h | 10² | Ronto | r | 10⁻²⁷ |
| Deka | da | 10¹ | Quecto | q | 10⁻³⁰ |
Ronna, Quetta, Ronto und Quecto kamen 2022 dazu (CGPM). Praktisch gebraucht wird nur der Bereich Tera bis Piko. Schreibweise: Zeichen ab 10⁶ groß (M, G, T …), 10³ und darunter klein (k, h, da, m, µ …). In Datenblättern steht statt µ oft „u“, weil das Zeichen im ASCII-Satz fehlt.
Naturkonstanten
| Konstante | Zeichen | Wert | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Lichtgeschwindigkeit | c | 299 792 458 m/s | exakt definiert |
| Elementarladung | e | 1,602 176 634·10⁻¹⁹ C | exakt definiert |
| Boltzmann-Konstante | k | 1,380 649·10⁻²³ J/K | exakt definiert |
| Planck-Konstante | h | 6,626 070 15·10⁻³⁴ J·s | exakt definiert |
| Elektrische Feldkonstante | ε₀ | 8,854 187 8·10⁻¹² F/m | seit 2019 Messgröße |
| Magnetische Feldkonstante | µ₀ | 1,256 637 06·10⁻⁶ H/m | seit 2019 Messgröße |
| Temperaturspannung | U_T | 25,85 mV bei 300 K | U_T = k·T/e |
| Gravitationsbeschleunigung | g | 9,80665 m/s² (Normwert) | ortsabhängig 9,78–9,83 |
| Wellenwiderstand des Vakuums | Z₀ | 376,730 Ω | √(µ₀/ε₀) |
Umrechnungen, die man ständig braucht
VonNachFaktor
WattstundeJoule1 Wh = 3600 J
AmperestundeCoulomb1 Ah = 3600 C
BarPascal1 bar = 10⁵ Pa
Zoll (inch)Millimeter1 in = 25,4 mm
Mil (Tausendstel Zoll)Millimeter1 mil = 0,0254 mm
Unze Kupfer (oz)Mikrometer1 oz ≈ 35 µm
Grad CelsiusKelvinT[K] = ϑ[°C] + 273,15; Differenzen sind gleich
Umdrehungen/minrad/sω = 2π·n/60 ≈ n/9,55
Newtonmeterkg·cm1 Nm ≈ 10,2 kg·cm (bei g = 9,81)
GradBogenmaßrad = ° · π/180
dBmMilliwattP = 10^(dBm/10) mW; 0 dBm = 1 mW, 20 dBm = 100 mW
WellenlängeFrequenzλ = c/f; bei 868 MHz ist λ/4 = 8,6 cm, bei 2,45 GHz 3,1 cm
Kilopond / kgfNewton1 kp = 9,80665 N — alte Angaben auf Federn und Waagen
N/mm²Megapascal1 N/mm² = 1 MPa — identisch, in der Festigkeitsrechnung die übliche Form
Pound-force inchNewtonmeter1 lbf·in = 0,113 Nm; 1 lbf·ft = 1,356 Nm
Schreibweise nach Norm
Leerzeichen vor der Einheit
„10 kΩ“, nicht „10kΩ“. Auch „25 °C“. Ausnahme: Winkelgrad ohne Leerzeichen — „45°“.
Einheitenzeichen aufrecht
Formelzeichen kursiv, Einheitenzeichen aufrecht: U = 5 V. Groß geschrieben nur, wenn nach einer Person benannt (V, A, W, Pa).
Dezimaltrennzeichen
Deutsch Komma, englisch Punkt. In Code, CSV und G-Code immer der Punkt — eine der häufigsten Fehlerquellen beim Datenaustausch.
Ersatzschreibweise in Stücklisten
„4k7“ statt „4,7 kΩ“, „2R2“ statt „2,2 Ω“. Der Vorsatz ersetzt das Komma, damit es beim Kopieren nicht verlorengeht.
Quellen und Anschluss
- BIPM — SI Brochure, 9. Auflage: die verbindliche Definition aller Einheiten.
- NIST — CODATA Fundamental Physical Constants, laufend aktualisiert; die exakt definierten Werte stammen aus der SI-Revision 2019.
- DIN 1301 (Einheiten), DIN 1313 (Größen), DIN 1338 (Formelschreibweise); PTB-Erläuterungen zur SI-Revision.
- Formeln, in denen diese Einheiten vorkommen: Formelsammlung · Zahlensysteme und Bit-Vorsätze: Digitaltechnik → Zahlensysteme.
03 / 10Glossar A–Z
Die Fachwörter des Hubs an einem Ort — Elektronik, Digitaltechnik, Regelung, Mechanik und Robotik. Jeder Eintrag mit englischer Entsprechung, weil Datenblätter und Fachliteratur überwiegend englisch sind. Suchen über das Feld, springen über die Buchstabenleiste.
A
Abtastratesampling rate
Anzahl der Messwerte je Sekunde bei der Analog-Digital-Wandlung. Muss nach dem Abtasttheorem mehr als doppelt so hoch sein wie die höchste Signalfrequenz.
AbtasttheoremNyquist-Shannon theorem
Ein Signal lässt sich nur dann eindeutig rekonstruieren, wenn die Abtastrate mehr als doppelt so hoch ist wie seine höchste Frequenz. Verstöße erzeugen Aliasing.
Admittanzadmittance
Kehrwert der Impedanz, Y = 1/Z. Praktisch bei Parallelschaltungen, weil sich Admittanzen einfach addieren.
Aktoractuator
Bauteil, das ein elektrisches Signal in eine physikalische Wirkung umsetzt — Motor, Ventil, Heizelement, Relais.
Aliasingaliasing
Zu selten abgetastete hohe Frequenzen erscheinen als niedrigere Scheinfrequenzen. Nur durch ein analoges Filter vor dem Wandler vermeidbar.
Anisotropieanisotropy
Richtungsabhängige Eigenschaften. FDM-gedruckte Teile tragen längs der Schichten deutlich mehr als quer dazu — die Schichtgrenze ist die Sollbruchstelle.
Anstiegszeitrise time
Zeit vom Erreichen von 10 % bis 90 % des Endwerts. Bestimmt die Bandbreite eines Signals: f ≈ 0,35 / t_r.
Anti-Windupanti-windup
Maßnahme, die verhindert, dass der Integralanteil eines Reglers weiter aufsummiert, während die Stellgröße an der Begrenzung steht.
Arbeitspunktoperating point
Der Gleichstromzustand, um den ein Verstärker aussteuert. Wird über Vorspannung eingestellt und muss über Temperatur stabil bleiben.
Arbitrierungarbitration
Verfahren, mit dem mehrere Busteilnehmer den Zugriff aushandeln. Bei CAN gewinnt die Nachricht mit der niedrigeren Kennung, ohne dass Daten verloren gehen.
ASICASIC
Anwendungsspezifische integrierte Schaltung. Fest verdrahtete Logik, günstig nur in großen Stückzahlen, nachträglich nicht änderbar.
Axial / Radialaxial / radial
Kraftrichtung bezogen auf eine Welle: axial längs der Achse, radial quer dazu. Rillenkugellager nehmen vor allem Radialkraft auf.
B
Backlash (Spiel)backlash
Leerweg in Getriebe, Spindel oder Riemen, bevor Bewegung übertragen wird. Bei Positionierachsen durch Vorspannung oder Anti-Backlash-Muttern zu unterdrücken.
Bandbreitebandwidth
Frequenzbereich, in dem ein System ein Signal ohne nennenswerte Dämpfung überträgt. Üblich als Bereich bis zum Abfall auf −3 dB.
Bandgap-Referenzbandgap reference
Spannungsreferenz um 1,25 V, die zwei gegenläufige Temperatureffekte kompensiert. Steckt in fast jedem Mikrocontroller und Wandler.
Baudratebaud rate
Symbole je Sekunde auf einer Übertragungsstrecke. Bei UART mit einem Bit je Symbol gleich der Bitrate.
Bezug (Datum)datum
Fläche oder Achse, auf die sich Lagetoleranzen beziehen. Sinnvoll auf Auflage- und Zentrierflächen gelegt, sonst misst die Prüfung etwas anderes als die Funktion.
BGAball grid array
Gehäuse mit Lotkugeln auf der Unterseite. Sehr kompakt, braucht Reflow-Löten und ist ohne Spezialwerkzeug nicht nacharbeitbar.
BLDCbrushless DC motor
Bürstenloser Gleichstrommotor. Elektronisch kommutiert, wartungsfrei, hoher Wirkungsgrad; braucht einen Treiber mit Positionsinformation.
Bode-DiagrammBode plot
Doppelt logarithmische Darstellung von Amplituden- und Phasengang über der Frequenz. Werkzeug für Filterentwurf und Stabilitätsbeurteilung.
Bootloaderbootloader
Kleines Programm, das vor der eigentlichen Anwendung startet und diese laden oder aktualisieren kann.
Brownoutbrownout
Absinken der Versorgungsspannung unter den zulässigen Wert. Ein Brownout-Detektor hält den Controller dabei im Reset.
Brücke (Messbrücke)bridge
Vier Widerstände als zwei Spannungsteiler; gemessen wird die Differenz in der Mitte. Grundlage von Wägezellen und Drucksensoren.
Bürdeburden
Lastwiderstand am Ausgang eines Stromsignals, z. B. 250 Ω bei 4–20 mA. Bei Stromwandlern darf die Bürde nie fehlen.
C
Cachecache
Schneller Zwischenspeicher zwischen Prozessor und Hauptspeicher. Ein Fehltreffer kostet so viel Zeit wie hundert Rechenoperationen.
Cam-Outcam-out
Herausrutschen des Bits aus dem Schraubenkopf bei hohem Drehmoment. Bei Kreuzschlitz bauartbedingt, bei Torx und Innensechskant praktisch nicht.
CANCAN bus
Differentieller Feldbus mit Arbitrierung und Fehlererkennung in Hardware. Sehr störfest, in Fahrzeugen und Maschinen verbreitet.
CMRRcommon-mode rejection ratio
Gleichtaktunterdrückung — wie stark ein Differenzverstärker Signale unterdrückt, die auf beiden Eingängen gleich anliegen.
CRCcyclic redundancy check
Prüfsumme über ein Polynom. Erkennt Übertragungsfehler sehr zuverlässig, schützt aber nicht gegen absichtliche Manipulation.
Crimpencrimping
Kaltverpressen eines Kontakts auf einen Leiter. Gasdicht und dauerhaft — aber nur mit dem zum Kontakt gehörenden Werkzeug.
D
Dämpfungsgraddamping ratio
Kennzahl D eines Systems zweiter Ordnung. D < 1 schwingt, D = 1 ist der aperiodische Grenzfall, D > 1 kriecht.
Datenblattdatasheet
Herstellerdokument mit Grenzwerten, Kennlinien und Anwendungshinweisen. Die einzige verbindliche Quelle für Bauteileigenschaften.
Dauerfestigkeitfatigue strength
Spannung, die ein Bauteil beliebig viele Lastwechsel erträgt. Stahl hat eine echte Dauerfestigkeitsgrenze, Aluminium nicht — dort zählt die Zyklenzahl.
DC-BiasDC bias effect
Kapazitätsverlust von Keramikkondensatoren der Klasse 2 unter Gleichspannung. Ein 10-µF-Typ kann bei Nennspannung nur noch 2 µF haben.
Delta-Sigmadelta-sigma
Wandlerprinzip mit starkem Oversampling und Rauschformung. Erreicht sehr hohe Auflösung bei niedriger Bandbreite.
Devicetreedevice tree
Beschreibung der vorhandenen Hardware in einer Datenstruktur, getrennt vom Code. In Linux und Zephyr üblich.
DFMdesign for manufacturing
Entwurf so gestalten, dass er sich fertigen lässt: Mindestbreiten, Abstände, Bauformen, Prüfbarkeit.
Dichtedensity
Masse je Volumen in g/cm³. Für Gewichtsabschätzungen: Stahl 7,85 · Alu 2,70 · PLA 1,24.
DMAdirect memory access
Datentransfer zwischen Peripherie und Speicher ohne Beteiligung des Prozessors. Entlastet die CPU erheblich.
Domain Randomizationdomain randomization
Absichtliches Streuen der Simulationsparameter, damit eine gelernte Strategie die Unterschiede zur echten Hardware verträgt.
Drehfeldrotating field
Umlaufendes Magnetfeld aus drei um 120° versetzten Wicklungen. Grundlage des Asynchronmotors.
Drehmomenttorque
Produkt aus Kraft und Hebelarm, in Nm. Zusammen mit der Drehzahl ergibt es die mechanische Leistung.
Dropoutdropout voltage
Mindestdifferenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung, die ein Linearregler zum Arbeiten braucht.
Duty Cycleduty cycle
Tastverhältnis — Anteil der Einschaltzeit an der Periodendauer bei einem PWM-Signal.
E
Echtzeitreal-time
Zusicherung, dass eine Reaktion innerhalb einer festen Frist erfolgt. Nicht „schnell“, sondern „garantiert rechtzeitig“.
EffektivwertRMS value
Der Wert einer Wechselgröße, der dieselbe Wärmeleistung erzeugt wie eine Gleichgröße. Bei Sinus û/√2.
Einschaltstrominrush current
Kurzzeitig sehr hoher Strom beim Einschalten, verursacht durch leere Kondensatoren oder Trafokerne.
Eloxierenanodizing
Elektrochemisch erzeugte harte Oxidschicht auf Aluminium, einfärbbar und elektrisch isolierend — deshalb bei Masseanschlüssen anfräsen.
E-ModulYoung's modulus
Maß für die Steifigkeit, nicht für die Festigkeit. Stahl ≈ 210 GPa, Aluminium ≈ 70 GPa — gleiche Geometrie biegt sich in Alu dreimal so stark.
EMVEMC
Elektromagnetische Verträglichkeit: Ein Gerät stört andere nicht und wird selbst nicht gestört.
Encoderencoder
Gerät, das eine Position oder Drehung in ein elektrisches Signal umsetzt — inkremental oder absolut.
ENOBeffective number of bits
Effektive Auflösung eines Wandlers unter Berücksichtigung von Rauschen und Verzerrung. Praktisch relevanter als die nominale Bitzahl.
Entformschrägedraft angle
Leichte Neigung an Guss- und Spritzgussteilen, damit sie sich aus der Form lösen. Ein bis zwei Grad genügen meist.
Entprellendebouncing
Unterdrücken der mehrfachen Kontaktschließungen eines mechanischen Schalters, per RC-Glied oder in Software.
Entropieentropy
Mittlerer Informationsgehalt je Zeichen. Untere Grenze für verlustfreie Kompression.
Erdungearthing / grounding
Verbindung mit dem Erdpotential zum Schutz von Personen. Nicht zu verwechseln mit der Signalmasse.
ESDelectrostatic discharge
Elektrostatische Entladung mit Spannungen bis zu einigen Kilovolt. Zerstört Halbleiter oft unbemerkt und mit Verzögerung.
ESRequivalent series resistance
Innenwiderstand eines Kondensators. Bestimmt Verluste, Erwärmung und die Restwelligkeit in Schaltnetzteilen.
EtherCATEtherCAT
Echtzeit-Feldbus auf Ethernet-Basis mit Durchlaufprinzip. Zykluszeiten unter 100 µs möglich.
F
Fail-Safefail-safe
Verhalten, bei dem ein Fehler in einen sicheren Zustand führt — Antrieb stromlos, Ventil geschlossen.
Feldbusfieldbus
Digitales Netzwerk zwischen Steuerung und Feldgeräten, ersetzt parallele Verdrahtung.
Festigkeitsklasseproperty class
Schraubenkennzeichnung nach ISO 898-1: erste Zahl × 100 = Zugfestigkeit in N/mm², erste × zweite × 10 = Streckgrenze. 8.8 heißt also 800 / 640 N/mm².
Festlager / Loslagerlocating / floating bearing
Ein Lager nimmt die Axialkraft auf, das zweite lässt Längsdehnung zu. Ohne dieses Paar verspannt sich die Welle bei Erwärmung.
Filmscharnierliving hinge
Dünne, biegsame Stelle, die als Scharnier wirkt. In PP dauerhaft haltbar, in PLA nach wenigen Bewegungen gebrochen.
Flankensteilheitslew rate
Wie schnell sich ein Signal ändert. Bestimmt die Bandbreite und damit die Störabstrahlung — nicht die Taktfrequenz.
Flashflash memory
Nichtflüchtiger Speicher, byteweise lesbar, blockweise löschbar. Begrenzte Anzahl Löschzyklen.
Flussmittelflux
Chemikalie, die Oxide löst und die Benetzung beim Löten ermöglicht. Ohne Flussmittel keine brauchbare Lötstelle.
FOCfield-oriented control
Feldorientierte Regelung eines Drehstrommotors über Koordinatentransformation. Ergibt maximalen Wirkungsgrad und vollen Rundlauf.
Footprintland pattern
Das Kupfermuster auf der Leiterplatte, auf das ein Bauteil gelötet wird. Fehlerquelle Nummer eins beim ersten Entwurf.
Formschluss / Kraftschluss / Stoffschlusspositive / frictional / bonded joint
Die drei Wirkprinzipien jeder Verbindung: Geometrie (Stift, Passfeder), Reibung (Schraube, Klemmnabe) oder Materialverbund (Kleben, Schweißen, Löten).
Form- und Lagetoleranzgeometric tolerance (GD&T)
Toleriert Geometrie statt nur Maße: Form, Richtung, Ort und Lauf, bezogen auf Bezüge. Ein maßhaltiges Teil kann trotzdem unbrauchbar krumm sein.
FPGAFPGA
Frei konfigurierbarer Logikbaustein. Alles läuft parallel — anders als bei einem Prozessor mit Befehlsfolge.
Freiheitsgraddegree of freedom (DOF)
Unabhängige Bewegungsmöglichkeit. Für jede beliebige Pose im Raum braucht ein Arm sechs — drei für die Position, drei für die Orientierung.
Freikörperbildfree-body diagram
Skizze des freigeschnittenen Bauteils mit allen Kräften und Momenten. Ohne dieses Bild ist jede Statikrechnung Glückssache.
Freilaufdiodeflyback diode
Diode antiparallel zu einer Induktivität. Leitet den Strom beim Abschalten ab und schützt den Schalttransistor.
G
Gate-Ladunggate charge
Ladung, die zum Durchschalten eines MOSFET nötig ist. Bestimmt zusammen mit der Schaltfrequenz die Treiberverluste.
Gleichlauf- / Gegenlauffräsenclimb / conventional milling
Beim Gleichlauf dreht die Schneide in Vorschubrichtung: bessere Oberfläche, aber zieht bei Spindelspiel ins Material. Gegenlauf ist gutmütiger.
Gleitlagerplain bearing
Lager ohne Wälzkörper — Sinterbronze, Kunststoff oder beschichtet. Leise, günstig und stoßfest, dafür höhere Reibung und Verschleiß.
Gray-CodeGray code
Codierung, bei der sich zwischen benachbarten Werten genau ein Bit ändert. Verhindert Fehlwerte an Codegrenzen.
Grenzfrequenzcutoff frequency
Frequenz, bei der die Amplitude auf 70,7 % (−3 dB) gefallen ist. Bei einem RC-Glied f = 1/(2πRC).
Gütequality factor
Kennzahl Q eines Schwingkreises oder Filters. Hohe Güte bedeutet schmale Bandbreite und geringe Dämpfung.
H
HALhardware abstraction layer
Softwareschicht, die Registerzugriffe kapselt. Ermöglicht Tests ohne Hardware und den Wechsel des Controllers.
Hall-SensorHall sensor
Sensor, der Magnetfelder in eine Spannung umsetzt. Für Position, Drehzahl und isolierte Strommessung.
Haltemomentholding torque
Moment, das ein bestromter Schrittmotor im Stillstand hält. Fällt mit steigender Drehzahl stark ab — deshalb immer die Momentenkennlinie ansehen.
Hard Faulthard fault
Ausnahme bei ARM Cortex-M, ausgelöst durch einen unzulässigen Zugriff. Die Fault-Register nennen die genaue Ursache.
Harvard-ArchitekturHarvard architecture
Getrennte Speicher und Busse für Programm und Daten. Schneller und deterministischer als von Neumann.
Heat-Set-Insertheat-set insert
Messinghülse, die mit dem Lötkolben in Kunststoff eingeschmolzen wird. Ergibt im 3D-Druckteil ein belastbares, oft lösbares Gewinde.
Hygroskopischhygroscopic
Zieht Feuchtigkeit aus der Luft. Nylon, PVA und teilweise PETG müssen deshalb trocken gelagert und vor dem Druck getrocknet werden.
Hysteresehysteresis
Unterschiedliches Verhalten bei steigender und fallender Eingangsgröße. Bei Komparatoren gewollt, bei Sensoren ein Fehler.
I
I²CI2C
Zweidraht-Bus mit Adressierung, Open-Drain und Pull-up-Widerständen. Für viele langsame Bauteile auf kurzer Strecke.
IGBTIGBT
Leistungshalbleiter mit spannungsgesteuertem Eingang und bipolarem Ausgang. Für hohe Spannungen bei mäßiger Schaltfrequenz.
Impedanzimpedance
Komplexer Wechselstromwiderstand aus Wirk- und Blindanteil. Betrag und Phase beschreiben ihn vollständig.
Induktivitätinductance
Eigenschaft einer Spule, sich Stromänderungen zu widersetzen. u = L·di/dt.
Instrumentenverstärkerinstrumentation amplifier
Differenzverstärker mit hoher Gleichtaktunterdrückung und hohem Eingangswiderstand. Für Brückensensoren.
Interruptinterrupt
Unterbrechung des Programmablaufs durch ein Ereignis. Ermöglicht schnelle Reaktion ohne ständiges Abfragen.
Inverse Kinematikinverse kinematics
Berechnung der Gelenkwinkel aus der gewünschten Pose. Mehrdeutig oder unlösbar — im Gegensatz zur Vorwärtskinematik, die immer genau eine Lösung hat.
IO-LinkIO-Link
Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu Sensoren über die vorhandene dreiadrige Leitung. Erlaubt Parametrierung und Diagnose.
J
Jitterjitter
Zufällige zeitliche Schwankung von Signalflanken. Begrenzt die erreichbare Auflösung bei schneller Abtastung.
K
Kalman-FilterKalman filter
Optimaler Zustandsschätzer, der Modellwissen und verrauschte Messungen gewichtet kombiniert.
Kaltverschweißen (Galling)galling
Mikroskopisches Verschweißen gleicher Gewindeflanken unter Druck, typisch bei Edelstahl. Die Schraube frisst fest; Abhilfe: schmieren und langsam drehen.
Kaskadenregelungcascade control
Regelkreis im Regelkreis. Der innere Kreis muss deutlich schneller sein als der äußere.
Kerbwirkungstress concentration
Spannungsspitze an Ecken, Bohrungen und Absätzen. Ausgangspunkt fast jedes Ermüdungsrisses — Radien statt scharfer Kanten.
Kernlochtapping drill hole
Bohrung vor dem Gewindeschneiden. Faustregel für Regelgewinde: Nenndurchmesser minus Steigung, für M6 also 5,0 mm.
Kirchhoffsche RegelnKirchhoff's laws
Knotenregel: Summe der Ströme in einem Knoten ist null. Maschenregel: Summe der Spannungen im Umlauf ist null.
Knickenbuckling
Seitliches Ausweichen schlanker Druckstäbe weit unterhalb der Druckfestigkeit. Die kritische Last sinkt mit dem Quadrat der Knicklänge.
Komparatorcomparator
Baustein, der zwei Spannungen vergleicht und digital ausgibt, welche größer ist. Braucht Hysterese, sonst kippt er mehrfach.
Kontaktkorrosiongalvanic corrosion
Bei zwei verschiedenen Metallen mit Feuchtigkeit dazwischen wird das unedlere abgetragen — etwa Aluminium neben Edelstahl. Trennen oder Paarung passend wählen.
Konvektionconvection
Wärmeabfuhr durch strömendes Medium. Ein kleiner Luftstrom bringt mehr als eine doppelt so große Kühlfläche ohne Strömung.
Kriechstreckecreepage distance
Kürzester Weg zwischen zwei Leitern entlang der Oberfläche. Bei Netzspannung normativ vorgegeben.
Kugelgewindetriebball screw
Spindel mit umlaufenden Kugeln: 90–95 % Wirkungsgrad, spielarm vorspannbar — aber nicht selbsthemmend, senkrechte Achsen brauchen eine Bremse.
L
Latchlatch
Pegelgesteuertes Speicherglied. In synchronen Entwürfen unerwünscht — entsteht meist versehentlich.
Laufzeit (Signal)propagation delay
Zeit, die ein Signal für eine Strecke braucht. Auf FR4 etwa 6–7 ns je Meter.
Leistungsfaktorpower factor
Verhältnis von Wirk- zu Scheinleistung. Bei nichtsinusförmigen Strömen zusätzlich vom Verzerrungsanteil bestimmt.
Linearführunglinear guide
Führt eine Bewegung auf einer Geraden. Profilschienenführungen sind deutlich steifer als Wellen mit Linearkugellagern.
Linearreglerlinear regulator
Spannungsregler, der die Differenz in Wärme umsetzt. Leise und einfach, aber verlustbehaftet.
Logic Levellogic level
Kennzeichnung für MOSFETs, deren Widerstand bereits bei 2,5 oder 4,5 V Gate-Spannung spezifiziert ist.
LSBleast significant bit
Das niederwertigste Bit; bei Wandlern zugleich die kleinste auflösbare Stufe.
Luftstreckeclearance
Kürzester Weg zwischen zwei Leitern durch die Luft. Zusammen mit der Kriechstrecke normativ geregelt.
M
MAC-AdresseMAC address
Hardwareadresse einer Netzwerkschnittstelle, gültig nur im lokalen Segment.
Masseflächeground plane
Durchgehende Kupferlage als Bezugspotential und Rückstrompfad. Die wichtigste Layoutmaßnahme überhaupt.
Massenträgheitsmomentmoment of inertia
Widerstand eines Körpers gegen Drehzahländerung, in kg·m². Bestimmt zusammen mit der Winkelbeschleunigung das nötige Motormoment.
MCUmicrocontroller unit
Mikrocontroller: Prozessor, Speicher und Peripherie auf einem Chip.
MEMSMEMS
Mikroelektromechanisches System. Winzige bewegliche Strukturen auf einem Chip, etwa in Beschleunigungssensoren.
Metastabilitätmetastability
Undefinierter Zwischenzustand eines Flipflops nach Verletzung der Setup- oder Hold-Zeit. Wird mit zwei Synchronisierstufen beherrscht.
Mikroschrittmicrostepping
Zwischenpositionen bei Schrittmotoren durch anteilige Ströme. Verbessert die Laufruhe deutlich, die Genauigkeit nur wenig.
Miller-EffektMiller effect
Scheinbare Vergrößerung der Rückwirkungskapazität durch die Verstärkung. Begrenzt die Schaltgeschwindigkeit.
MOSFETMOSFET
Spannungsgesteuerter Feldeffekttransistor. Im leitenden Zustand ein Widerstand (R_DS(on)).
MQTTMQTT
Schlankes Publish-Subscribe-Protokoll über TCP. Verbreitet in Hausautomation und IIoT.
MTBFmean time between failures
Mittlere Zeit zwischen zwei Ausfällen. Eine statistische Größe, keine Garantie für ein Einzelgerät.
Multiplexermultiplexer
Schaltung, die einen von mehreren Eingängen auswählt. In Software das Gegenstück zu switch.
N
Netzwerkanalysenetwork analysis
Verfahren zur Berechnung von Strömen und Spannungen in verzweigten Netzwerken.
NTCNTC thermistor
Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizient. Als Temperatursensor und als Einschaltstrombegrenzer verbreitet.
NutensteinT-slot nut
Gleitstein für die Nut eines Aluprofils. Nut 6 gehört zu den 20er-Profilen, Nut 8 zu den 40ern — Zubehör passt nur zur richtigen Nutbreite.
Nyquist-DiagrammNyquist plot
Ortskurve des offenen Regelkreises in der komplexen Ebene. Aus der Lage zum Punkt −1 folgt die Stabilität.
O
Oberflächenrauheitsurface roughness
Kennwerte Ra und Rz in µm. Glatt ist nötig für Dichtflächen, Gleitpaarungen und dauerfeste Bauteile — und kostet Fertigungszeit.
Odometrieodometry
Positionsschätzung aus der eigenen Bewegung, etwa aus Raddrehungen. Driftet unweigerlich und muss durch eine absolute Messung gestützt werden.
Offsetoffset
Systematische Abweichung vom Nullpunkt. Bei Verstärkern und Wandlern durch Kalibrierung korrigierbar.
OPC UAOPC UA
Herstellerübergreifendes Industrieprotokoll mit Informationsmodell, Verschlüsselung und Authentifizierung.
Open-Drainopen drain
Ausgang, der nur nach Masse ziehen kann. Erlaubt mehrere Teilnehmer an einer Leitung — Grundlage von I²C und CAN.
Operationsverstärkeroperational amplifier
Differenzverstärker mit sehr hoher Verstärkung. Sein Verhalten bestimmt die äußere Gegenkopplung.
Ortskurvelocus
Darstellung einer komplexen Größe über einen Parameter, meist die Frequenz.
Oversamplingoversampling
Abtasten mit deutlich mehr als der nötigen Rate und anschließendes Mitteln. Bringt zusätzliche effektive Auflösung.
P
Parasitärparasitic
Ungewollte Eigenschaft eines Bauteils oder Leiters — Kapazität, Induktivität, Widerstand.
Passfederparallel key
Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung nach DIN 6885. Überträgt hohe Momente, hat aber immer etwas Spiel in Umfangsrichtung.
Passungfit
Zusammenspiel von Bohrung und Welle, Großbuchstabe für die Bohrung, Kleinbuchstabe für die Welle. H7/g6 gleitet, H7/k6 ist Übergang, H7/p6 sitzt fest.
PDM / PWMpulse width modulation
Steuerung des Mittelwerts über das Verhältnis von Ein- zu Ausschaltzeit.
Performance Levelperformance level
Maß für die Zuverlässigkeit sicherheitsbezogener Steuerungsteile nach EN ISO 13849-1, Stufen a bis e.
Phasenreservephase margin
Abstand der Phase zu −180° bei der Durchtrittsfrequenz. 45–60° gelten als guter Zielbereich.
PID-ReglerPID controller
Regler aus Proportional-, Integral- und Differentialanteil. Deckt über 90 % aller Regelaufgaben ab.
Planetengetriebeplanetary gear
Koaxiales Getriebe mit mehreren tragenden Zahneingriffen. Kompakt und drehsteif — der Standard vor Servo- und Schrittmotoren.
pn-Übergangpn junction
Grenzfläche zwischen p- und n-dotiertem Halbleiter. Grundlage von Diode, Transistor und Solarzelle.
Policypolicy
Gelernte Strategie, die aus einer Beobachtung die nächste Aktion ableitet — das Ergebnis eines Reinforcement-Learning-Trainings.
Posepose
Position und Orientierung zusammen, also sechs Werte im Raum. Grundbegriff jeder Roboterprogrammierung.
Prozessabbildprocess image
Speicherabbild aller Ein- und Ausgänge einer SPS, das zu Beginn und Ende des Zyklus aktualisiert wird.
PSRRpower supply rejection ratio
Wie stark ein Baustein Schwankungen der Versorgungsspannung unterdrückt. Fällt zu hohen Frequenzen hin ab.
Pull-up / Pull-downpull-up / pull-down
Widerstand, der einen Eingang auf einen definierten Pegel zieht, solange nichts anderes treibt.
Q
Quantisierungquantization
Zuordnung eines kontinuierlichen Werts zu einer diskreten Stufe. Erzeugt einen unvermeidbaren Fehler von bis zu ½ LSB.
Quarzcrystal
Schwingquarz als Frequenznormal. Braucht passende Lastkondensatoren und eine störungsarme Umgebung.
Quaternionquaternion
Vierkomponentige Darstellung einer Orientierung. Frei von Gimbal-Lock und numerisch gutmütig — deshalb intern in ROS 2 und in IMU-Fusionen verwendet.
R
Raumzeigermodulationspace vector modulation
Modulationsverfahren für Dreiphasenbrücken. Nutzt die Zwischenkreisspannung rund 15 % besser als Sinusmodulation.
Reflexionreflection
Rückläufige Welle an einem Impedanzsprung. Ursache für Überschwingen und Doppelflanken auf langen Leitungen.
Reflowreflow soldering
Lötverfahren, bei dem Lotpaste durch ein Temperaturprofil aufgeschmolzen wird.
Regelabweichungcontrol error
Differenz zwischen Sollwert und Istwert. Sie treibt den Regler an.
Regelstreckeplant
Der zu regelnde Prozess. Seine Dynamik bestimmt, was ein Regler leisten kann.
Reibwertcoefficient of friction
Verhältnis von Reibungs- zu Normalkraft, unabhängig von der Fläche. Haftreibung liegt über Gleitreibung; im Gewinde bestimmt er, wie viel Drehmoment als Vorspannung ankommt.
Reluktanzreluctance
Magnetischer Widerstand eines Kreises. Analogon zum elektrischen Widerstand.
Resolverresolver
Robuster induktiver Winkelgeber ohne Elektronik im Sensor. In Fahrzeug- und Luftfahrtantrieben verbreitet.
Rillenkugellagerdeep groove ball bearing
Das Standardlager. Die letzten Ziffern der Bezeichnung nennen die Bohrung: 608 hat 8 mm, 625 hat 5 mm. 2RS steht für Gummidichtung, ZZ für Metalldeckel.
Ringpufferring buffer
Datenstruktur mit Schreib- und Leseindex. Erlaubt sperrenfreie Übergabe zwischen ISR und Hauptprogramm.
RISC-VRISC-V
Offener, lizenzfreier Befehlssatz mit modularem Aufbau. Zunehmend in Mikrocontrollern und Beschleunigern.
ROS 2Robot Operating System 2
Kein Betriebssystem, sondern Middleware plus Werkzeuge: Knoten tauschen über DDS Nachrichten aus, TF verwaltet die Koordinatensysteme.
RTOSreal-time operating system
Betriebssystem mit prioritätsbasiertem, verdrängendem Scheduling und vorhersagbarem Zeitverhalten.
Rückführungfeedback
Messung der Regelgröße und Vergleich mit dem Sollwert. Der Unterschied zwischen Steuerung und Regelung.
S
SAR-WandlerSAR ADC
Analog-Digital-Wandler nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation. Der Standard in Mikrocontrollern.
Sättigung (Kern)saturation
Zustand, in dem ein Magnetkern kein zusätzliches Feld mehr aufnimmt. Die Induktivität bricht zusammen, der Strom schießt hoch.
Schaltreglerswitching regulator
Spannungswandler, der Energie in Schaltvorgängen überträgt. Hoher Wirkungsgrad, dafür Störungen und Layoutanforderungen.
Schirmungshielding
Leitfähige Hülle gegen elektrische und magnetische Einkopplung. Die Auflegung entscheidet über die Wirksamkeit.
Schleifenflächeloop area
Von Hin- und Rückleiter eingeschlossene Fläche. Bestimmt maßgeblich Einkopplung und Abstrahlung.
Schmitt-TriggerSchmitt trigger
Eingang mit zwei Schaltschwellen. Macht aus verrauschten oder flachen Signalen saubere Flanken.
Schnittgeschwindigkeitcutting speed
Relativgeschwindigkeit zwischen Schneide und Werkstück in m/min, vom Werkstoff vorgegeben. Aus ihr und dem Werkzeugdurchmesser folgt die Drehzahl.
Schraubensicherungthreadlocker
Anaerober Klebstoff, der nur unter Luftabschluss im Gewinde aushärtet. Mittelfest (blau) bleibt lösbar, hochfest (rot) braucht Wärme.
Schrittmotorstepper motor
Motor, der sich in festen Winkelschritten dreht. Positioniert ohne Sensor, solange er nicht überlastet wird.
SchutzkleinspannungSELV / PELV
Spannung bis 25 V AC bzw. 60 V DC mit sicherer Trennung vom Netz. Gilt als berührungssicher.
Schwerpunktcenter of gravity
Punkt, in dem die Gesamtmasse als wirkend angenommen wird. Verlässt seine Lotlinie die Standfläche, kippt das Objekt.
Selbsthemmungself-locking
Eigenschaft eines Gewindes oder Getriebes, sich unter Last nicht zurückzudrehen. Trapezspindel und Schneckengetriebe halten damit senkrechte Achsen ohne Bremse.
Sensorfusionsensor fusion
Kombination mehrerer Sensoren zu einer besseren Schätzung, etwa Beschleunigungs- und Drehratensensor zur Lagebestimmung.
Setup-Zeitsetup time
Zeit, die Daten vor einer Taktflanke stabil anliegen müssen. Verletzung führt zu Metastabilität.
Shore-HärteShore hardness
Härteskala für Elastomere. Shore A 95 ist zäh-fest, Shore A 60 weich und gummiartig — die übliche Angabe bei TPU.
Sicherheitsfaktorsafety factor
Verhältnis von ertragbarer zu tatsächlicher Beanspruchung. Statisch 1,5–2, stoßartig oder unsicher 3–4, bei Personengefährdung deutlich mehr.
Sicherungsringretaining ring
Federnder Ring in einer Nut, der ein Bauteil axial festhält — DIN 471 auf der Welle, DIN 472 in der Bohrung.
SILsafety integrity level
Sicherheitsintegritätslevel nach IEC 61508 bzw. IEC 62061. Gegenstück zum Performance Level.
Sim-to-Realsim-to-real transfer
Übertragung einer in Simulation gelernten Fähigkeit auf echte Hardware. Der Bruch entsteht durch Reibung, Spiel und Sensorrauschen.
Singularitätsingularity
Gelenkstellung, in der ein Roboterarm einen Freiheitsgrad verliert und einzelne Achsen rechnerisch unendlich schnell werden müssten.
Skin-Effektskin effect
Verdrängung des Wechselstroms an die Leiteroberfläche. Erhöht den Widerstand mit steigender Frequenz.
Slew Rateslew rate
Maximale Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangs eines Verstärkers, in V/µs. Begrenzt große schnelle Signale.
Snap-Fitsnap fit
Federnde Rastnase, die beim Fügen über eine Hinterschneidung springt. Lange, schlanke Nasen federn — kurze brechen.
Snubbersnubber
RC- oder RCD-Glied zum Bedämpfen von Schaltschwingungen. Senkt Spannungsspitzen und Störabstrahlung.
Spannung (mechanisch)stress
Kraft je Fläche in N/mm² (= MPa). Normalspannung σ wirkt senkrecht zur Schnittfläche, Schubspannung τ parallel dazu.
SPISPI
Vierdraht-Bus mit Takt, zwei Datenleitungen und Chipauswahl. Sehr schnell, aber ohne Adressierung und Rückmeldung.
Sprungantwortstep response
Reaktion eines Systems auf einen sprunghaften Eingang. Grundlage für Modellbildung und Reglerauslegung.
SPSPLC
Speicherprogrammierbare Steuerung. Arbeitet zyklisch mit Prozessabbild und ist auf Industrieumgebungen ausgelegt.
Stellgrößemanipulated variable
Die Größe, mit der der Regler auf die Strecke wirkt — Heizleistung, Motorstrom, Ventilstellung.
Störgrößedisturbance
Einfluss von außen auf die Regelstrecke. Ihn auszuregeln ist oft wichtiger als das Folgen des Sollwerts.
Streckgrenzeyield strength
Spannung, ab der bleibende Verformung einsetzt (R_e bzw. R_p0,2). Der maßgebliche Wert für die Auslegung — nicht die Zugfestigkeit.
Stromspiegelcurrent mirror
Schaltung, die einen Strom in einen zweiten Zweig kopiert. Grundbaustein integrierter Verstärker.
SWDserial wire debug
Zweidraht-Debugschnittstelle bei ARM Cortex-M. Erlaubt Flashen, Breakpoints und Speicherzugriff.
T
Taktdomäneclock domain
Bereich einer Schaltung mit gemeinsamem Takt. Übergänge zwischen Domänen brauchen Synchronisierer.
Tastkopfprobe
Messzubehör für das Oszilloskop. Muss kompensiert werden; die Masseleitung sollte so kurz wie möglich sein.
TCP (Roboter)tool center point
Der gesteuerte Punkt am Werkzeug. Alle Bahnen und Geschwindigkeiten beziehen sich darauf; ein falsch vermessener TCP verschiebt jede Bewegung.
Teleoperationteleoperation
Führen des Roboters durch einen Menschen aus der Ferne oder von Hand — heute vor allem, um Trainingsdaten für gelernte Strategien aufzunehmen.
Thermal Runawaythermal runaway
Selbstverstärkende Erwärmung: wärmer bedeutet leitfähiger bedeutet wärmer. Bei Bipolartransistoren und Akkus gefährlich.
Thévenin-ErsatzschaltungThevenin equivalent
Ersatz eines linearen Netzwerks durch eine Quelle mit Innenwiderstand. Die meistgenutzte Analysetechnik.
Totzeitdead time
Verzögerung, bevor eine Wirkung einsetzt. In Regelkreisen der Hauptgrund für Instabilität; bei Halbbrücken die Sperrpause.
Trapezgewindespindellead screw
Spindel mit Trapezgewinde, meist mit Kunststoffmutter. Selbsthemmend und günstig, dafür deutlich schlechterer Wirkungsgrad als der Kugelgewindetrieb.
TRNGtrue random number generator
Hardwarebasierter Zufallsgenerator. Für Schlüssel und Nonces unverzichtbar; rand() genügt dafür nicht.
T-Slot / V-SlotT-slot / V-slot
Nutformen bei Aluprofilen. T-Slot nimmt nur Nutensteine auf, V-Slot hat zusätzlich eine V-Kante als Laufbahn für Rollen.
TVS-DiodeTVS diode
Suppressordiode für kurze Überspannungsimpulse. Standardschutz an Schnittstellen gegen ESD und Surge.
U
UARTUART
Asynchrone serielle Schnittstelle mit Sende- und Empfangsleitung. Beide Seiten müssen dieselbe Baudrate verwenden.
Überhangoverhang
Nach außen geneigte Fläche beim FDM-Druck. Bis etwa 45° zur Senkrechten trägt sich die Schicht selbst, darunter braucht es Stützmaterial.
Überschwingenovershoot
Überschreiten des Sollwerts nach einem Sprung, in Prozent des Endwerts.
Übersetzungsverhältnisgear ratio
Verhältnis von An- zu Abtriebsdrehzahl. Erhöht das Moment und reduziert die reflektierte Trägheit quadratisch.
V
Verpolschutzreverse polarity protection
Schaltung gegen verkehrt angeschlossene Versorgung. Diode oder p-Kanal-MOSFET in der Plusleitung.
Viavia
Durchkontaktierung zwischen Lagen einer Leiterplatte. Bringt Induktivität mit und trägt begrenzten Strom.
Volatilevolatile
Schlüsselwort in C, das dem Compiler verbietet, Zugriffe wegzuoptimieren. Nötig bei Registern und ISR-Variablen.
Von-Neumann-Architekturvon Neumann architecture
Gemeinsamer Speicher für Programm und Daten. Einfach und flexibel, aber der Bus wird zum Engpass.
Vorspannungpreload
Klemmkraft einer angezogenen Schraube oder eines vorgespannten Lagers. Sie ist das eigentliche Ziel — das Anzugsmoment nur das grobe Mittel dorthin.
W
Wärmeausdehnungskoeffizientcoefficient of thermal expansion
Längenänderung je Kelvin. Aluminium ≈ 23·10⁻⁶/K, Stahl ≈ 12·10⁻⁶/K — bei langen Achsen erzwingt der Unterschied ein Fest-/Loslager-Konzept.
Watchdogwatchdog timer
Zeitgeber, der einen Reset auslöst, wenn er nicht regelmäßig zurückgesetzt wird. Pflicht in unbeaufsichtigten Geräten.
Wear Levelingwear leveling
Gleichmäßige Verteilung von Schreibvorgängen über den Flash-Speicher, um die Lebensdauer zu erhöhen.
Welle-Nabe-Verbindungshaft-hub connection
Überträgt Moment von der Welle auf das Bauteil: Passfeder, Klemmnabe, Spannsatz, Presssitz oder — nur für kleine Momente — Madenschraube.
Wellenkupplungshaft coupling
Verbindet zwei Wellen und gleicht Versatz aus. Balgkupplung für spielfreie Servoachsen, Elastomerkupplung für stoßbehaftete Antriebe.
Wellenwiderstandcharacteristic impedance
Verhältnis von Spannung zu Strom einer sich ausbreitenden Welle auf einer Leitung. Bestimmt die nötige Terminierung.
Wellgetriebestrain wave gear
Spielfreies Getriebe mit hoher Untersetzung in einer Stufe, über einen elastisch verformten Zahnkranz. Standard in Gelenken von Industrierobotern.
Windupintegrator windup
Aufsummieren des Integralanteils, während die Stellgröße begrenzt ist. Führt zu starkem Überschwingen.
Wirbelstromeddy current
Induzierter Kreisstrom in leitfähigem Material. Ursache von Kernverlusten; genutzt in induktiven Sensoren.
Wurzelortskurveroot locus
Darstellung der Wanderung der Pole des geschlossenen Kreises über die Reglerverstärkung.
Z
Zahnriementiming belt
Formschlüssige, schlupffreie Übertragung. GT2 mit 2 mm Teilung ist der Maker-Standard; die Riemendehnung begrenzt die Steifigkeit der Achse.
Zeigerdiagrammphasor diagram
Grafische Darstellung von Wechselgrößen als Zeiger mit Betrag und Phase. Macht aus Trigonometrie Geometrie.
Zugfestigkeittensile strength
Höchste ertragbare Spannung vor dem Bruch (R_m). Liegt über der Streckgrenze und wird für die Auslegung nur selten direkt verwendet.
Zustandsautomatfinite state machine
Beschreibung von Verhalten über Zustände und Übergänge. Das wichtigste Entwurfsmuster in Firmware und SPS.
Zustandsraumstate space
Systembeschreibung über innere Zustandsgrößen statt nur über Ein- und Ausgang. Grundlage moderner Regelungsverfahren.
Zweierkomplementtwo's complement
Darstellung negativer Ganzzahlen, bei der derselbe Addierer für beide Vorzeichen funktioniert.
Zykluszeitcycle time
Dauer eines vollständigen Durchlaufs einer SPS. Wirkt als Totzeit im Regelkreis.
Kein Begriff passt zu dieser Suche.
Weitere Begriffssammlungen
- Abkürzungen A–Z — die Kürzel aus Datenblättern und Normen, nach Gebiet filterbar.
- Komponenten-Katalog für Bauteile, Formelsammlung für die zugehörigen Gleichungen.
- Begriffe im Zusammenhang: Elektronik 101 → Fachbegriffe · Mechanik → Toleranzen & Passungen · Automatisierung & Robotik.
- Normbegriffe: IEC 60050 (Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch) ist frei recherchierbar als Electropedia.
04 / 10Abkürzungen
Datenblätter und Normen bestehen zur Hälfte aus Abkürzungen. Hier stehen die, die in diesem Hub und in der Praxis vorkommen — mit ausgeschriebener Form und einer Zeile Bedeutung. Filtern nach Gebiet, suchen über das Feld.
| Kürzel | Ausgeschrieben | Bedeutung |
|---|---|---|
| AAS | Asset Administration Shell | Verwaltungsschale — standardisierte digitale Beschreibung eines Assets (IEC 63278) |
| ABI | Application Binary Interface | Aufrufkonvention zwischen Compiler, Bibliotheken und Assembler |
| ADC | Analog-to-Digital Converter | Analog-Digital-Wandler |
| AEC-Q | Automotive Electronics Council Qualification | Qualifikationsstandard für Bauteile im Fahrzeugbereich |
| AGND | Analog Ground | Analogmasse |
| AGV / AMR | Automated Guided Vehicle / Autonomous Mobile Robot | Spurgeführtes bzw. frei navigierendes Fahrzeug (deutsch: FTS) |
| AMP | Asymmetric Multiprocessing | Mehrkernbetrieb mit unterschiedlichen Betriebssystemen je Kern |
| AS-i | Actuator Sensor Interface | Zweidraht-Bus für die unterste Sensor-Aktor-Ebene |
| AWG | American Wire Gauge | Amerikanische Drahtstärkenangabe; kleinere Zahl bedeutet dickeren Draht |
| BGA | Ball Grid Array | Gehäuse mit Lotkugeln auf der Unterseite |
| BLDC | Brushless DC | Bürstenloser Gleichstrommotor |
| BMS | Battery Management System | Batteriemanagementsystem |
| BOM | Bill of Materials | Stückliste |
| CAD / CAM | Computer-Aided Design / Manufacturing | Rechnergestützte Konstruktion bzw. Fertigungsvorbereitung |
| CAN | Controller Area Network | Differentieller Feldbus mit Arbitrierung |
| CAN FD | CAN Flexible Data-Rate | CAN mit bis zu 64 Byte Nutzdaten und höherer Datenphase |
| CDC | Clock Domain Crossing | Signalübergang zwischen zwei Taktdomänen |
| CMRR | Common-Mode Rejection Ratio | Gleichtaktunterdrückung |
| CMSIS | Cortex Microcontroller Software Interface Standard | Einheitliche Softwareschnittstelle für ARM Cortex-M |
| CNC | Computerized Numerical Control | Bahngesteuerte Werkzeugmaschine, programmiert in G-Code |
| CPHA / CPOL | Clock Phase / Clock Polarity | Die beiden Parameter, die den SPI-Modus festlegen |
| CRA | Cyber Resilience Act | EU-Verordnung 2024/2847 zu Cybersicherheit von Produkten mit digitalen Elementen |
| CRC | Cyclic Redundancy Check | Prüfsumme über Polynomdivision |
| DAC | Digital-to-Analog Converter | Digital-Analog-Wandler |
| DC | Diagnostic Coverage | Diagnosedeckungsgrad in der funktionalen Sicherheit |
| DDS | Data Distribution Service | Publish-Subscribe-Middleware; trägt die Kommunikation von ROS 2 |
| DFM / DFA | Design for Manufacturing / Assembly | Fertigungs- und montagegerechter Entwurf |
| DGND | Digital Ground | Digitalmasse |
| DMA | Direct Memory Access | Datentransfer ohne Prozessorbeteiligung |
| DMS | Dehnungsmessstreifen | Sensor für Dehnung und daraus Kraft |
| DNL / INL | Differential / Integral Non-Linearity | Kennwerte für die Linearität eines Wandlers |
| DNP | Do Not Populate | Bauteilplatz, der bewusst nicht bestückt wird |
| DOF | Degrees of Freedom | Freiheitsgrade; für beliebige Posen im Raum sind sechs nötig |
| DRC / ERC | Design Rule Check / Electrical Rule Check | Entwurfs- und elektrische Regelprüfung im EDA-Werkzeug |
| DSP | Digital Signal Processor / Processing | Digitale Signalverarbeitung bzw. der Prozessor dafür |
| EEPROM | Electrically Erasable Programmable ROM | Byteweise beschreibbarer nichtflüchtiger Speicher |
| EMV / EMC | Elektromagnetische Verträglichkeit | Störfestigkeit und Störaussendung |
| ENIG | Electroless Nickel Immersion Gold | Chemisch Nickel, Immersionsgold — ebene Leiterplattenoberfläche |
| ENOB | Effective Number of Bits | Effektive Auflösung eines Wandlers |
| EPR | Extended Power Range | USB-PD-Erweiterung auf bis zu 240 W |
| ESC | Electronic Speed Controller | Kommutierungs- und Drehzahlsteller für BLDC-Motoren |
| ESD | Electrostatic Discharge | Elektrostatische Entladung |
| ESL / ESR | Equivalent Series Inductance / Resistance | Parasitäre Induktivität bzw. Widerstand eines Kondensators |
| FDM / FFF | Fused Deposition Modeling / Fused Filament Fabrication | Schmelzschichtung — das verbreitetste 3D-Druckverfahren |
| FEM | Finite-Elemente-Methode | Numerische Spannungs- und Verformungsrechnung an vernetzten Bauteilen |
| FFT | Fast Fourier Transform | Schnelle Fourier-Transformation |
| FIR / IIR | Finite / Infinite Impulse Response | Digitale Filtertypen |
| FOC | Field-Oriented Control | Feldorientierte Regelung |
| FPGA | Field-Programmable Gate Array | Frei konfigurierbarer Logikbaustein |
| FR4 | Flame Retardant 4 | Standardmaterial für Leiterplatten |
| GBW | Gain-Bandwidth Product | Verstärkungs-Bandbreite-Produkt eines Verstärkers |
| GD&T | Geometric Dimensioning and Tolerancing | Form- und Lagetoleranzen mit Bezügen nach ISO 1101 / ISO GPS |
| GPIO | General Purpose Input/Output | Frei konfigurierbarer Ein- und Ausgang |
| HAL | Hardware Abstraction Layer | Hardware-Abstraktionsschicht |
| HASL | Hot Air Solder Leveling | Verzinnte Leiterplattenoberfläche |
| HMI | Human Machine Interface | Bedien- und Beobachtungsgerät |
| HRTIM | High-Resolution Timer | Timer mit sehr feiner Auflösung für Leistungselektronik |
| IGBT | Insulated Gate Bipolar Transistor | Leistungshalbleiter für hohe Spannungen |
| IIoT | Industrial Internet of Things | Vernetzte Industrieanlagen |
| IK / FK | Inverse / Forward Kinematics | Von der Pose zu den Gelenkwinkeln bzw. umgekehrt |
| IMU | Inertial Measurement Unit | Beschleunigungs- und Drehratensensor in einem Baustein |
| IPC | Association Connecting Electronics Industries | Normungsorganisation für Leiterplatten und Baugruppen |
| ISR | Interrupt Service Routine | Unterbrechungsroutine |
| I²C | Inter-Integrated Circuit | Zweidraht-Bus mit Adressierung |
| JTAG | Joint Test Action Group | Debug- und Testschnittstelle |
| KOP / FUP / AS / ST | Kontaktplan / Funktionsplan / Ablaufsprache / Strukturierter Text | Die Sprachen der IEC 61131-3 |
| LDO | Low Dropout Regulator | Linearregler mit kleiner Mindestdifferenz |
| LiDAR | Light Detection and Ranging | Abstandsmessung per Laserlaufzeit; Grundlage der meisten SLAM-Systeme |
| LQFP | Low-profile Quad Flat Package | Gehäuse mit Beinchen an allen vier Seiten |
| LSB / MSB | Least / Most Significant Bit | Nieder- bzw. höchstwertiges Bit |
| LVDS | Low-Voltage Differential Signaling | Schnelle, differentielle Signalübertragung |
| MCU | Microcontroller Unit | Mikrocontroller |
| MEMS | Micro-Electro-Mechanical System | Mikromechanik auf dem Chip |
| MLCC | Multi-Layer Ceramic Capacitor | Vielschicht-Keramikkondensator |
| MPU | Memory Protection Unit | Speicherschutzeinheit im Mikrocontroller |
| MRK | Mensch-Roboter-Kollaboration | Gemeinsamer Arbeitsraum ohne trennenden Schutzzaun; Grenzwerte in ISO/TS 15066 |
| MTTF_D | Mean Time To Dangerous Failure | Mittlere Zeit bis zum gefährlichen Ausfall (EN ISO 13849) |
| NTC / PTC | Negative / Positive Temperature Coefficient | Widerstand mit fallendem bzw. steigendem Widerstand über der Temperatur |
| NVIC | Nested Vectored Interrupt Controller | Interrupt-Controller bei ARM Cortex-M |
| OPC UA | Open Platform Communications Unified Architecture | Herstellerübergreifendes Industrieprotokoll |
| OSP | Organic Solderability Preservative | Organische Leiterplattenoberfläche |
| OTA | Over-The-Air | Firmware-Aktualisierung über Funk oder Netzwerk |
| PAE / PAA | Prozessabbild der Eingänge / Ausgänge | Speicherabbild der E/A einer SPS |
| PCB | Printed Circuit Board | Leiterplatte |
| PFC | Power Factor Correction | Leistungsfaktorkorrektur am Netzeingang |
| PFH_D | Probability of Dangerous Failure per Hour | Kennwert für den Performance Level |
| PID | Proportional-Integral-Derivative | Reglerstruktur aus drei Anteilen |
| PIO | Programmable I/O | Frei programmierbare Zustandsautomaten an den Pins des RP2040/RP2350 |
| PL | Performance Level | Sicherheitskennwert nach EN ISO 13849-1, Stufen a bis e |
| PMSM | Permanent Magnet Synchronous Motor | Permanenterregter Synchronmotor |
| POE | Power over Ethernet | Stromversorgung über die Netzwerkleitung |
| PSRR | Power Supply Rejection Ratio | Unterdrückung von Versorgungsschwankungen |
| PWM | Pulse Width Modulation | Pulsweitenmodulation |
| QFN / DFN | Quad / Dual Flat No-lead | Gehäuse ohne Beinchen, mit Kühlpad |
| Ra / Rz | Mittenrauwert / gemittelte Rautiefe | Kennwerte der Oberflächenrauheit in µm nach ISO 21920 (früher ISO 4287) |
| RCD | Residual Current Device | Fehlerstromschutzschalter |
| RED | Radio Equipment Directive | EU-Funkanlagenrichtlinie 2014/53/EU |
| RL | Reinforcement Learning | Lernen einer Strategie über Belohnungssignale statt über gelabelte Daten |
| RoHS | Restriction of Hazardous Substances | EU-Richtlinie zur Stoffbeschränkung in Elektrogeräten |
| ROS / ROS 2 | Robot Operating System | Kein Betriebssystem, sondern Middleware und Werkzeugkasten für Roboter-Software |
| RTC | Real-Time Clock | Echtzeituhr |
| RTD | Resistance Temperature Detector | Widerstandsthermometer, z. B. Pt100 |
| RTOS | Real-Time Operating System | Echtzeitbetriebssystem |
| RTT | Real-Time Transfer | Schnelle Diagnoseausgabe über den Debug-Adapter (SEGGER) |
| SAR | Successive Approximation Register | Wandlerprinzip mit binärer Suche |
| SBC | Single Board Computer | Vollwertiger Kleinrechner (z. B. Raspberry Pi) — im Gegensatz zur MCU ohne harte Echtzeit |
| SCADA | Supervisory Control and Data Acquisition | Leitsystem zur Überwachung und Bedienung |
| SELV / PELV | Safety / Protective Extra Low Voltage | Schutzkleinspannung bis 50 V AC / 120 V DC; SELV ohne, PELV mit Erdverbindung |
| SIL | Safety Integrity Level | Sicherheitsintegritätslevel nach IEC 61508 |
| SLAM | Simultaneous Localization and Mapping | Karte aufbauen und sich gleichzeitig darin verorten |
| SMD / SMT | Surface Mount Device / Technology | Oberflächenmontage |
| SNR / SINAD | Signal-to-Noise Ratio / Signal-to-Noise and Distortion | Kennwerte für Wandler und Verstärker |
| SoC | System on Chip | Prozessor mit Peripherie und oft Funk auf einem Chip |
| SOIC | Small Outline Integrated Circuit | Gutmütiges SMD-Gehäuse mit 1,27 mm Raster |
| SPE | Single Pair Ethernet | Ethernet über ein einziges Adernpaar (10BASE-T1S/T1L) |
| SPI | Serial Peripheral Interface | Vierdraht-Bus mit Chipauswahl |
| SPS / PLC | Speicherprogrammierbare Steuerung | Industriesteuerung mit zyklischer Bearbeitung |
| SRAM / DRAM | Static / Dynamic Random Access Memory | Flüchtige Speicherarten |
| STO / SS1 / SLS | Safe Torque Off / Safe Stop 1 / Safely Limited Speed | Sichere Antriebsfunktionen nach EN 61800-5-2 |
| SW | Schlüsselweite | Maß über die Schlüsselflächen in mm; M5-Sechskantmutter meist SW8 |
| SWD | Serial Wire Debug | Zweidraht-Debugschnittstelle bei ARM |
| SWO | Serial Wire Output | Zusätzliche Ausgabeleitung für Trace-Daten |
| TCP | Tool Center Point | Der gesteuerte Punkt am Werkzeug des Roboters — nicht zu verwechseln mit dem Netzwerkprotokoll TCP |
| ToF | Time of Flight | Abstandsmessung über die Laufzeit eines Licht- oder Schallimpulses |
| TSN | Time-Sensitive Networking | Echtzeiterweiterungen für Standard-Ethernet (IEEE 802.1) |
| TVS | Transient Voltage Suppressor | Suppressordiode gegen Überspannungsimpulse |
| UART | Universal Asynchronous Receiver Transmitter | Asynchrone serielle Schnittstelle |
| URDF | Unified Robot Description Format | XML-Beschreibung von Gliedern, Gelenken und Geometrie für ROS 2 und Simulatoren |
| USB PD | USB Power Delivery | Aushandlung von Spannung und Strom über USB-C |
| VDE | Verband der Elektrotechnik | Deutscher Normungs- und Prüfverband |
| VLA | Vision-Language-Action | Modelle, die Kamerabild und Sprachanweisung direkt in Roboteraktionen umsetzen |
| VTOR | Vector Table Offset Register | Register zur Verlagerung der Vektortabelle bei ARM Cortex-M |
| WFI / WFE | Wait For Interrupt / Event | Befehle, die den Kern bis zum nächsten Ereignis schlafen legen |
| XIP | Execute In Place | Codeausführung direkt aus externem Flash |
Keine Abkürzung passt zu dieser Auswahl.
Quellen
- IEC 60050 — Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch, frei recherchierbar als Electropedia.
- Ausgeschriebene Begriffe: Glossar A–Z in diesem Modul.
- Normenkürzel im Zusammenhang: Normen & Standards.
05 / 10Bauteil- & Komponenten-Katalog
Der Katalog der Bauteile, die in mechatronischen Projekten tatsächlich vorkommen — von der Keramikkapazität bis zum Wellgetriebe. Je Eintrag die Kennwerte, nach denen ausgewählt wird, und der Fehler, der dabei am häufigsten passiert. Filtern nach Gruppe, suchen über Name und Stichwort.
| Bauteil | Gruppe | Was es macht | Kennwerte im Datenblatt | Worauf man achtet |
|---|---|---|---|---|
| Widerstand | Passiv | Begrenzt Strom, erzeugt definierten Spannungsabfall, bildet Teiler | Wert in Ω (E12/E24/E96), Belastbarkeit 0,1–1 W, Toleranz 1–5 %, TK in ppm/K | Belastbarkeit mit Faktor 2 wählen. Für Präzision Metallschicht 1 % und niedrigen Temperaturkoeffizienten |
| Shunt | Passiv | Sehr niederohmiger Widerstand zur Strommessung | 1 mΩ – 1 Ω, Belastbarkeit bis mehrere Watt, TK entscheidend | Vierleiteranschluss verwenden, sonst misst man Zuleitungen mit. Eigenerwärmung verfälscht den Wert |
| Potentiometer | Passiv | Einstellbarer Widerstand als Drehknopf oder Trimmer | Endwert in Ω, linear (B) oder logarithmisch (A), Leistung | Für Audio log, für Sollwerte linear. Trimmer nur für einmaligen Abgleich |
| Keramikkondensator (MLCC) | Passiv | Blockt Versorgungen ab, koppelt Signale, filtert | Wert, Spannungsfestigkeit, Klasse C0G/X7R/X5R, Bauform | C0G für Präzision und Filter, X7R für Abblockung. DC-Bias beachten — Kapazität sinkt unter Spannung stark |
| Elektrolytkondensator | Passiv | Speichert größere Energiemengen, glättet | µF, Spannungsfestigkeit, ESR, Ripplestrom, Lebensdauer bei Temperatur | Polarität beachten. Lebensdauer halbiert sich je 10 K Übertemperatur. Immer mit kleinem Keramik parallel |
| Folienkondensator | Passiv | Verlustarm, spannungsfest, langlebig | PP oder PET, hohe du/dt-Festigkeit | Für Snubber, Entstörung und Audio. X- und Y-Klassen für Netzanwendungen zwingend |
| Tantal / Polymer | Passiv | Hohe Kapazität bei kleiner Bauform, niedriger ESR | µF, Spannungsfestigkeit, ESR | Tantal reagiert empfindlich auf Überspannung — mit Derating von 50 % auslegen. Polymer ist gutmütiger |
| Drossel / Speicherinduktivität | Passiv | Speichert Energie im Magnetfeld, filtert Ströme | L in µH, I_sat, I_rms, DCR, SRF | I_sat muss über dem Spitzenstrom liegen, nicht über dem Mittelwert. Geschirmte Typen streuen weniger |
| Ferritperle | Passiv | Frequenzabhängiger Widerstand gegen Störungen | Impedanz bei 100 MHz, Nennstrom, DCR | Angabe gilt bei 100 MHz — bei anderen Frequenzen deutlich weniger. Nicht blind in Signalleitungen setzen |
| Stromkompensierte Drossel | Passiv | Unterdrückt Gleichtaktstörungen | L in mH, Nennstrom, Streuinduktivität | Der Standardbaustein im Netzeingangsfilter. Für den Nutzstrom sättigt sie nicht |
| Diode (Silizium) | Halbleiter | Lässt Strom nur in eine Richtung durch | U_F ≈ 0,7–1,1 V, U_R, I_F, t_rr | 1N4007 für Netz, 1N4148 für Signale. Für Schaltregler zu langsam |
| Schottky-Diode | Halbleiter | Diode mit sehr geringer Flussspannung und ohne Sperrverzögerung | U_F ≈ 0,2–0,45 V, höherer Leckstrom | Für Schaltregler, Verpolschutz und überall, wo Verluste zählen. Sperrspannung meist begrenzt |
| Zenerdiode | Halbleiter | Hält in Sperrrichtung eine definierte Spannung | U_Z, Verlustleistung, TK | Bei 5,6 V heben sich die Temperatureffekte auf — der stabilste Wert |
| TVS-Diode | Halbleiter | Schützt vor kurzen Überspannungsimpulsen | Durchbruchspannung, Klemmspannung, Impulsleistung, Kapazität | An jeder Schnittstelle nach außen. Für schnelle Datenleitungen Typen mit geringer Kapazität |
| LED | Halbleiter | Wandelt Strom in Licht | U_F je Farbe 1,8–3,4 V, I_F 2–20 mA, Abstrahlwinkel | Immer mit Strombegrenzung betreiben. Parallelschaltung ohne eigene Widerstände funktioniert nicht |
| Bipolartransistor | Halbleiter | Stromgesteuerter Schalter und Verstärker | U_CEO, I_C, h_FE, U_CEsat, f_T | Für Schaltbetrieb übersteuern statt rechnen. h_FE streut um Faktor 3 |
| MOSFET | Halbleiter | Spannungsgesteuerter Schalter | U_DS, R_DS(on), U_GS(th), Q_g, SOA | Logic-Level-Typ wählen, wenn direkt vom Controller angesteuert. Pull-down am Gate nicht vergessen |
| IGBT | Halbleiter | Leistungsschalter für hohe Spannungen | U_CES, I_C, U_CEsat, Schaltverluste | Ab 600 V und mäßiger Schaltfrequenz gegenüber MOSFET im Vorteil |
| Optokoppler | Halbleiter | Überträgt Signale galvanisch getrennt | CTR, Isolationsspannung, Bandbreite | CTR altert — mit Reserve auslegen. Für schnelle Signale digitale Isolatoren bevorzugen |
| Digitaler Isolator | Halbleiter | Galvanische Trennung über Kopplung im Chip | Datenrate, Isolationsspannung, Kanalzahl | Schneller und alterungsstabiler als Optokoppler. Für isolierte Busse Standard |
| Operationsverstärker | Analog | Verstärkt Differenzspannungen, Verhalten über Gegenkopplung | Offset, Bias-Strom, GBW, Slew Rate, Rauschen, Versorgungsbereich | Erst Versorgung und Rail-to-Rail klären, dann Bandbreite, dann Genauigkeit |
| Instrumentenverstärker | Analog | Differenzverstärker mit hoher Gleichtaktunterdrückung | CMRR, Verstärkung über einen Widerstand, Offsetdrift | Für Brückensensoren und Shunt-Messung die richtige Wahl |
| Komparator | Analog | Vergleicht zwei Spannungen und gibt digital aus | Reaktionszeit, Ausgangstyp (offener Kollektor), Eingangsbereich | Immer mit Hysterese über Mitkopplung. Pull-up nicht vergessen |
| Spannungsreferenz | Analog | Liefert eine genaue, stabile Spannung | Genauigkeit, TK in ppm/K, Rauschen, Langzeitdrift | Bestimmt die Genauigkeit jeder Messung. TL431 für einfache Fälle, MAX6126 für Präzision |
| ADC (extern) | Analog | Wandelt Spannung in Zahl | Auflösung, Rate, Architektur, Eingangsbereich, ENOB | SAR für schnell, Delta-Sigma für genau. Referenz und Abblockung entscheiden über das Ergebnis |
| DAC | Analog | Wandelt Zahl in Spannung | Auflösung, Rate, Ausgangstyp | Für Sollwerte reicht oft PWM plus Tiefpass |
| Linearregler (LDO) | Stromversorgung | Erzeugt aus höherer eine niedrigere Spannung | Dropout, I_q, PSRR, Kondensatoranforderung | Für kleine Differenzen und rauscharme Versorgung. Verlustleistung nachrechnen |
| Abwärtswandler (Buck) | Stromversorgung | Erzeugt effizient eine niedrigere Spannung | U_ein, I_aus, Schaltfrequenz, Wirkungsgrad | Layout entscheidet über Funktion. Referenzlayout aus dem Datenblatt übernehmen |
| Aufwärtswandler (Boost) | Stromversorgung | Erzeugt eine höhere Spannung | U_ein-Bereich, I_aus, Wirkungsgrad | Kein Trennschalter im Fehlerfall — die Eingangsspannung liegt immer am Ausgang an |
| Sperrwandler (Flyback) | Stromversorgung | Galvanisch getrennter Wandler bis etwa 100 W | Leistung, Trennung, Regelung über Optokoppler oder Hilfswicklung | Für Netzteile. Snubber gegen die Streuinduktivität ist Pflicht |
| Lademodul (Li-Ion) | Stromversorgung | Lädt eine Zelle nach CC/CV-Kennlinie | Ladestrom, Abschaltspannung, Schutzfunktionen | TP4056 als einfachster Baustein — ohne eigenen Zellenschutz nicht ausreichend |
| Schutzschaltung (BMS) | Stromversorgung | Überwacht Zellen auf Über- und Unterspannung und Strom | Zellenzahl, Ströme, Balancing | Bei mehrzelligen Packs zwingend. Fertigmodule sind meist die bessere Wahl |
| Sicherung | Stromversorgung | Trennt bei Überstrom | Nennstrom, Charakteristik (T, F), Abschaltvermögen | Zum Schutz der Leitung, nicht des Geräts. Polyfuse als rücksetzbare Alternative |
| Temperatursensor | Sensorik | Misst Temperatur | Bereich, Genauigkeit, Schnittstelle, Ansprechzeit | Digital (I²C) am einfachsten, Pt1000 am robustesten, Thermoelement für hohe Temperaturen |
| Beschleunigungs- und Drehratensensor | Sensorik | Misst Bewegung und Lage | Messbereiche, Rauschdichte, Nullpunktdrift | Zusammen mit Sensorfusion. Mechanische Spannungen beim Löten verschieben den Nullpunkt |
| Hall-Sensor | Sensorik | Erkennt Magnetfelder | Schaltschwelle oder analog, Empfindlichkeit | Für Drehzahl, Endlage und isolierte Strommessung |
| Drucksensor | Sensorik | Misst absoluten oder relativen Druck | Bereich, Genauigkeit, Medienverträglichkeit | Absolut, Relativ und Differenz unterscheiden |
| Lichtschranke | Sensorik | Erkennt Anwesenheit oder Endlage | Reichweite, Ausgangstyp, Schaltfrequenz | Als Gabel- oder Reflexionslichtschranke. Verschmutzung ist die Hauptausfallursache |
| Encoder | Sensorik | Misst Drehwinkel oder Weg | Impulse je Umdrehung, absolut oder inkremental, Schnittstelle | Immer im Hardware-Encodermodus des Timers auswerten |
| Abstandssensor (ToF / LiDAR) | Sensorik | Misst Entfernung über die Lichtlaufzeit | Reichweite, Messrate, Öffnungswinkel, Umgebungslichtfestigkeit | Glänzende, dunkle und schräge Flächen liefern falsche Werte — Reflexionsgrad mitprüfen |
| Wägezelle (DMS) | Sensorik | Wandelt Kraft über Dehnung in ein Brückensignal | Nennlast, Ausgang in mV/V, Kriechen, Temperaturgang | Braucht Instrumentenverstärker oder HX711 und eine steife, spannungsfreie Verschraubung |
| Endschalter / Mikroschalter | Sensorik | Meldet eine mechanische Endlage | Schaltweg, Wiederholgenauigkeit, Kontaktbelastbarkeit | Für Referenzfahrten die Wiederholgenauigkeit prüfen, nicht den Schaltpunkt. Immer entprellen |
| Gleichstrommotor | Aktorik | Wandelt Strom in Drehbewegung | Nennspannung, Leerlaufdrehzahl, Nennmoment, Anlaufstrom | Anlaufstrom kann das Zehnfache des Nennstroms betragen |
| Schrittmotor | Aktorik | Dreht in festen Winkelschritten | Schrittwinkel, Haltemoment, Nennstrom je Phase, Induktivität | Positioniert ohne Sensor, verliert bei Überlast aber Schritte |
| Servo (Modellbau) | Aktorik | Stellt einen Winkel nach Pulsbreite ein | Stellmoment, Stellzeit, Spannungsbereich, Winkelbereich | Stromspitzen beim Anfahren beachten — eigene Versorgung vorsehen |
| BLDC-Motor | Aktorik | Elektronisch kommutierter Motor | K_v, Strom, Polzahl, Sensorik | Braucht einen Treiber; sensorlos kein Moment beim Anlauf |
| Relais | Aktorik | Schaltet potentialfrei | Spulenspannung und -strom, Kontaktbelastbarkeit AC/DC | Freilaufdiode zwingend. DC-Belastbarkeit ist deutlich geringer als AC |
| Magnetventil | Aktorik | Schaltet Fluide | Spannung, Leistung, Nennweite, Druckbereich | Wie ein Relais anzusteuern: induktive Last mit Freilaufdiode |
| Heizelement | Aktorik | Wandelt Strom in Wärme | Leistung, Widerstand, Maximaltemperatur | Rein ohmsch, gut per PWM oder Halbleiterrelais steuerbar |
| Servomotor (industriell) | Aktorik | Geregelter Antrieb mit Encoder-Rückführung | Nennmoment, Spitzenmoment, Trägheit, Encoder-Auflösung | Verliert keine Schritte und ist dynamischer als ein Stepper — dafür Treiber und Inbetriebnahme aufwendiger |
| Linearaktor / Spindelhubmotor | Aktorik | Erzeugt eine geradlinige Stellbewegung | Hub, Vorschubkraft, Geschwindigkeit, Einschaltdauer | Selbsthemmung und Endlagenschalter klären — sonst fährt er im Fehlerfall gegen den Anschlag |
| Greifer (parallel / Vakuum) | Aktorik | Nimmt Werkstücke auf und hält sie | Greifkraft, Hub, Backenlänge bzw. Saugleistung | Vakuum nur bei glatten, dichten Flächen. Bei Stromausfall muss das Teil sicher gehalten oder sicher abgelegt sein |
| Mikrocontroller | Digital | Rechenkern mit Peripherie | Kern, Takt, Flash, RAM, Peripherie, Versorgungsbereich | Peripherie und Werkzeuge entscheiden, nicht die Taktfrequenz |
| Logikbaustein (74er) | Digital | Einzelne Logikfunktionen | Familie (HC, HCT, LVC), Versorgungsbereich, Pegel | Die Familie ist wichtiger als die Nummer |
| Pegelwandler | Digital | Verbindet Bausteine mit unterschiedlicher Logikspannung | Richtung, Geschwindigkeit, Open-Drain-Tauglichkeit | Für I²C nur MOSFET-basierte oder dafür vorgesehene Bausteine |
| Schieberegister | Digital | Erweitert Ein- oder Ausgänge über wenige Leitungen | Bitzahl, Taktfrequenz, Ausgangsstrom | 74HC595 für Ausgänge, 74HC165 für Eingänge — sehr günstige Portexpander |
| Echtzeituhr (RTC) | Digital | Hält Datum und Uhrzeit | Genauigkeit in ppm, Pufferung, Schnittstelle | DS3231 mit temperaturkompensiertem Quarz ist deutlich genauer als DS1307 |
| Speicherbaustein | Digital | Nichtflüchtiger Speicher für Daten | Kapazität, Schnittstelle, Schreibzyklen | EEPROM für wenige Werte, FRAM bei häufigem Schreiben, Flash für große Mengen |
| Funkmodul | Digital | Drahtlose Anbindung | Standard, Reichweite, Stromaufnahme, Antenne | Zertifiziertes Modul verwenden — spart die gesamte Funkprüfung |
| Varistor | Schutz | Begrenzt Netzüberspannungen | Nennspannung, Ableitvermögen | Altert bei jedem Ereignis. Mit thermischer Abtrennung verwenden |
| Gasableiter | Schutz | Für sehr hohe Impulsströme | Zündspannung, Ableitstrom | In Blitzschutzstufen, meist mit Varistor kombiniert |
| NTC-Einschaltstrombegrenzer | Schutz | Begrenzt den Einschaltstrom | Kaltwiderstand, Dauerstrom | Bei schnellem Wiedereinschalten wirkungslos, weil noch heiß |
| Polyfuse (PTC) | Schutz | Rücksetzbare Strombegrenzung | Haltestrom, Auslösestrom, Reaktionszeit | Löst langsam aus — kein Ersatz für eine Sicherung bei Kurzschluss |
| Stiftleiste | Verbindung | Steckverbindung im 2,54-mm-Raster | Polzahl, Strombelastbarkeit, Bauhöhe | Für Prototypen und Erweiterungen. Ohne Verriegelung nicht rüttelfest |
| JST-Steckverbinder | Verbindung | Verriegelte, verpolsichere Verbindung | Raster (PH 2,0 / XH 2,5), Polzahl, Strom | Der Standard für interne Verbindungen in Geräten |
| Schraub- und Federklemme | Verbindung | Anschluss von Feldverdrahtung | Raster, Querschnitt, Strom, Spannung | Federkraft ist rüttelfest und braucht kein Nachziehen |
| Aderendhülse | Verbindung | Verpresst Litzenenden | Querschnitt, Länge, mit oder ohne Kragen | Passendes Presswerkzeug verwenden. Verzinnte Litze in Klemmen ist unzulässig |
| Rundsteckverbinder (M8/M12) | Verbindung | Industriesteckverbindung | Polzahl, Codierung, Schutzart | In der Automatisierung Standard für Sensorik |
| Kugellager | Mechanik | Führt drehende Wellen | Innen-/Außendurchmesser, Breite, Tragzahl, Dichtung | 608 und 6000er-Reihe sind überall verfügbar. Gedichtete Typen nicht öffnen |
| Linearführung | Mechanik | Führt lineare Bewegungen | Tragzahl, Steifigkeit, Genauigkeit | Profilschienen sind deutlich steifer als Wellen mit Linearlagern |
| Kugelumlaufspindel | Mechanik | Wandelt Drehung in Vorschub | Durchmesser, Steigung, Vorspannung | 90–95 % Wirkungsgrad, nicht selbsthemmend |
| Zahnriemen | Mechanik | Überträgt Drehmoment schlupffrei | Profil (GT2, HTD), Breite, Länge | Riemendehnung begrenzt die Steifigkeit bei Positionsregelung |
| Kupplung | Mechanik | Verbindet zwei Wellen | Moment, Versatzausgleich, Torsionssteifigkeit | Balgkupplung für Servoachsen, Elastomer für stoßbehaftete Antriebe |
| Gleitlager / Sinterbuchse | Mechanik | Lagerung ohne Wälzkörper | Innen-/Außendurchmesser, pv-Wert, zulässige Temperatur | Leise, stoßfest und günstig; braucht dafür eine gehärtete oder glatte Welle und verträgt keine Kantenpressung |
| Linearlager (LMxUU) | Mechanik | Kugelbüchse auf einer Rundwelle | Wellendurchmesser, Tragzahl, Länge | Günstig, aber deutlich weicher als eine Profilschiene — bei langem Hebelarm kippelt es |
| Präzisionswelle | Mechanik | Führungs- oder Antriebswelle | Durchmesser mit Toleranz (h6), Härte, Geradheit | Für Kugelbuchsen gehärtet und geschliffen nehmen — gezogene Baumarktware verschleißt sofort |
| Trapezgewindespindel (T8) | Mechanik | Wandelt Drehung in Vorschub, selbsthemmend | Steigung und Gangzahl (Tr8x8 = 8 mm/U), Muttermaterial | Selbsthemmung hält senkrechte Achsen ohne Bremse; Wirkungsgrad nur 30–50 %. Spielfreiheit über vorgespannte Mutter |
| Zahnriemenscheibe | Mechanik | Überträgt das Moment auf den Riemen | Profil, Zähnezahl, Bohrung, Bordscheiben | Zähnezahl bestimmt die Auflösung je Motorschritt. Kleine Scheiben erhöhen die Riemenbiegung und den Verschleiß |
| Stellring | Mechanik | Fixiert Bauteile axial auf der Welle | Bohrung, Klemmart (Madenschraube oder geschlitzt) | Geschlitzte Klemmringe halten besser und beschädigen die Welle nicht |
| Sicherungsring | Mechanik | Axiale Sicherung in einer Nut | DIN 471 (Welle) oder DIN 472 (Bohrung), Nutmaße | Nur axial belastbar, nicht als Anschlag für Stoßlasten. Passende Zange verwenden |
| Passfeder | Mechanik | Formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung | Breite × Höhe × Länge nach DIN 6885, Nuttiefe | Überträgt hohe Momente, hat aber Umkehrspiel — für spielfreie Achsen Spannsatz oder Klemmnabe |
| Planetengetriebe | Mechanik | Koaxiale Untersetzung mit hoher Momentendichte | Untersetzung, Nennmoment, Verdrehspiel in Winkelminuten | Reflektierte Lastträgheit sinkt quadratisch mit der Untersetzung — der eigentliche Grund für ein Getriebe |
| Wellgetriebe (Harmonic Drive) | Mechanik | Sehr hohe Untersetzung in einer Stufe, praktisch spielfrei | Untersetzung 50–160, Kippmoment, Torsionssteifigkeit | Standard in Robotergelenken. Teuer und empfindlich gegen Stoßmomente |
| Aluprofil mit Nutenstein | Mechanik | Baukasten für Rahmen und Achsen | Querschnitt (20/30/40 mm), Nutbreite 6 oder 8, Nutform T oder V | Nutbreite und Zubehör müssen zusammenpassen. Verbindungen an den Stirnseiten sind der Schwachpunkt — Winkel setzen |
| Heat-Set-Insert | Mechanik | Bringt ein Metallgewinde in ein Kunststoffteil | Gewinde M2–M6, Außendurchmesser, Länge | Bohrung etwas kleiner als der Insert; mit temperaturgeregeltem Lötkolben senkrecht einschmelzen |
| Feder (Druck / Zug) | Mechanik | Speichert Energie und erzeugt definierte Kraft | Federrate in N/mm, Blocklänge, Drahtdurchmesser | Über den Arbeitsbereich rechnen, nicht über die Maximalkraft. Zugfedern brechen an der Öse |
| Neodym-Magnet | Mechanik | Starker Permanentmagnet | Güte N35–N52, Haftkraft, Grenztemperatur (Standard ca. 80 °C) | Verliert oberhalb der Grenztemperatur dauerhaft an Kraft. Splittert spröde und stört Sensoren und Kompasse |
| Abstandsbolzen (Standoff) | Mechanik | Hält Platten und Platinen auf Abstand | Gewinde, Länge, Werkstoff (Messing, Stahl, Nylon) | Nylon isoliert und ist die sichere Wahl unter Leiterplatten |
Kein Bauteil passt zu dieser Auswahl.
Bauteil auswählen — die Reihenfolge
Grenzwerte zuerst
Die Absolute Maximum Ratings im Datenblatt sind Zerstörungsgrenzen, keine Betriebswerte. Der zulässige Betriebsbereich steht darunter und ist immer enger.Kennlinien statt Einzelwerte
Ein R_DS(on) gilt bei einer bestimmten Gate-Spannung, ein h_FE bei einem bestimmten Kollektorstrom. Die Kurve sagt mehr als die Zahl in der Übersichtstabelle.Derating einrechnen
Bei Temperatur, Spannung und Alterung. 50 % Reserve auf die Spannungsfestigkeit von Kondensatoren und Halbleitern ist eine bewährte Regel.Verfügbarkeit prüfen
Lieferzeit, Lebenszyklusstatus und Mindestbestellmenge — bevor der Schaltplan fertig ist, nicht danach.Bauform passend zur Fertigung
Von Hand bestücken heißt 0805 und SOIC. Mit Schablone und Reflow geht 0603 und QFN.Zwei Exemplare kaufen
Bei kritischen Bauteilen. Das zweite ist die Referenz, wenn das erste sich seltsam verhält.Bezugsquellen und Datenblätter
- Mouser und Digi-Key — vollständige Datenblätter, Parametersuche, Lebenszyklusangaben.
- Reichelt, TME, BerryBase — für kleine Mengen aus Deutschland.
- LCSC — sehr günstig, an JLCPCB angebunden; Datenblattqualität schwankt.
- Octopart und FindChips — Preis- und Verfügbarkeitsvergleich über Distributoren hinweg.
- Angrenzende Kataloge: Regelung & Antriebe → Sensoren und Motoren, Elektronik 101 → Bauteil-Datenbank.
- Normteile — Schrauben, Muttern, Scheiben, Stifte — mit Normnummern und Anzugsmomenten: Mechanik → Normteile und Schraubverbindungen.
06 / 10Software & Tools
Werkzeuge, die sich in der Praxis bewährt haben — überwiegend kostenlos oder quelloffen. Aufgenommen ist nur, was gepflegt wird, dokumentiert ist und ohne Anbieterbindung nutzbar bleibt. Filtern nach Gebiet, suchen über Name und Stichwort.
| Werkzeug | Gebiet | Kosten | Wofür | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|
| KiCad | Leiterplatte | kostenlos, quelloffen | Schaltplan, Layout, 3D, Fertigungsdaten, Rechnerwerkzeuge | Aktuelle stabile Reihe 10.0. Textdateien, damit git-tauglich. Für praktisch jedes eigene Projekt die richtige Wahl |
| EasyEDA | Leiterplatte | kostenlos, Cloud | Schaltplan, Simulation und Layout im Browser | Direkt an LCSC und JLCPCB angebunden. Sehr niedrige Einstiegshürde, dafür Anbieterbindung |
| LibrePCB | Leiterplatte | kostenlos, quelloffen | Schaltplan und Layout mit eigenem Bibliothekskonzept | Konsequent durchdachtes Bibliotheksmodell, kleinere Nutzerbasis |
| Horizon EDA | Leiterplatte | kostenlos, quelloffen | EDA mit integrierter Bauteildatenbank | Interessanter Ansatz für Teileverwaltung |
| InteractiveHtmlBom | Leiterplatte | kostenlos | Erzeugt eine anklickbare Bestückungshilfe als HTML | Beim Handbestücken enorm hilfreich — zeigt zu jedem Bauteil die Position auf der Platine |
| LTspice | Simulation | kostenlos | SPICE-Simulation analoger Schaltungen | Der Goldstandard für kostenlose Analogsimulation, mit Herstellermodellen. Keine Browser-Version |
| ngspice | Simulation | kostenlos, quelloffen | SPICE-Kern, auch in KiCad eingebunden | Stabile Version 46 (März 2026). Gut skriptbar, für automatisierte Auswertungen geeignet |
| Falstad Circuit Simulator | Simulation | kostenlos | Animierte Schaltungssimulation im Browser | Unschlagbar zum Verstehen: zeigt Stromfluss, Ladung und Phasenverschiebung in Echtzeit |
| Wokwi | Simulation | kostenlos für den Grundumfang | Simuliert Arduino, ESP32, Pi Pico mit Peripherie im Browser | Ideal, um Code zu prüfen, bevor Hardware da ist. Auch Logikanalysator eingebaut |
| Tinkercad Circuits | Simulation | kostenlos | Sehr einfache Schaltungs- und Arduino-Simulation | Für den allerersten Einstieg und für Unterricht |
| Digital (H. Neemann) | Simulation | kostenlos, quelloffen | Simulator für digitale Schaltungen | Sehr gut für Schaltnetze, Schaltwerke und Automaten; kann auch nach VHDL/Verilog exportieren |
| Verilator / GTKWave | Simulation | kostenlos, quelloffen | HDL-Simulation und Signalverlaufsanzeige | Der Standardweg, um FPGA-Entwürfe vor der Synthese zu prüfen |
| Renode | Simulation | kostenlos, quelloffen | Simuliert ganze Mikrocontroller-Systeme inklusive Peripherie | Erlaubt automatisierte Firmware-Tests ohne Hardware |
| Okawa Filter Design | Rechner | kostenlos | Rechner für aktive und passive Filter mit Bode-Plot | Sallen-Key und MFB in Sekunden ausgelegt |
| Saturn PCB Toolkit | Rechner | kostenlos | Sammlung von PCB-Rechnern | Leiterbahnbreite, Impedanz, Via-Belastbarkeit, Wärme — sehr umfangreich |
| Würth REDEXPERT | Rechner | kostenlos | Auslegung induktiver Bauelemente mit Verlustmodell | Rechnet Kern- und Kupferverluste mit gemessenen Daten |
| TI WEBENCH | Rechner | kostenlos | Auslegung kompletter Stromversorgungen | Liefert Bauteilwerte, Wirkungsgradkurve und Layoutvorschlag |
| Leiton Leiterbahnrechner | Rechner | kostenlos | Strombelastbarkeit von Leiterbahnen | Deutschsprachig, mit Erläuterung der Normgrundlagen |
| Wolfram Alpha | Rechner | Grundfunktionen kostenlos | Symbolisches und numerisches Rechnen | Für Umformungen, Laplace-Transformationen und Einheitenrechnungen |
| python-control | Rechnen & Code | kostenlos, quelloffen | Regelungstechnik in Python | Übertragungsfunktionen, Bode, Nyquist, Wurzelortskurve, Zustandsraum, LQR — die kostenlose Alternative zur Control System Toolbox |
| SciPy / NumPy | Rechnen & Code | kostenlos, quelloffen | Numerik und Signalverarbeitung | scipy.signal für Filterentwurf, FFT und Systemantworten |
| Jupyter | Rechnen & Code | kostenlos, quelloffen | Interaktive Notizbücher mit Code, Text und Diagrammen | Ideal für Messauswertung und Auslegungsrechnungen mit Dokumentation |
| GNU Octave | Rechnen & Code | kostenlos, quelloffen | MATLAB-kompatible Numerik | Für vorhandene MATLAB-Skripte |
| Scilab / Xcos | Rechnen & Code | kostenlos, quelloffen | Numerik mit grafischer Blockschaltbildsimulation | Xcos ist die kostenlose Simulink-Alternative |
| Compiler Explorer | Rechnen & Code | kostenlos | Zeigt den erzeugten Assemblercode zu C/C++ in Echtzeit | Beantwortet in Sekunden, ob eine Optimierung greift oder eine Variable wegoptimiert wurde |
| PlatformIO | Embedded | kostenlos | Build- und Bibliotheksverwaltung für sehr viele Plattformen | Verwaltet Toolchains automatisch. Der bequemste Weg zu strukturierten Arduino- und ESP-Projekten |
| ESP-IDF | Embedded | kostenlos | Offizielles SDK für ESP32 | Vollständig, mit FreeRTOS, menuconfig und sehr guter Dokumentation |
| Zephyr | Embedded | kostenlos, quelloffen | Portables RTOS mit Treibermodell und Devicetree | Aktuelle Version 4.4 (April 2026). Steile Lernkurve, dafür herstellerübergreifend |
| probe-rs | Embedded | kostenlos, quelloffen | Flashen und Debuggen über viele Adapter | Deutlich einfacher einzurichten als OpenOCD |
| OpenOCD | Embedded | kostenlos, quelloffen | Debug-Server für sehr viele Ziele und Adapter | Der Klassiker; mächtig, aber konfigurationsintensiv |
| STM32CubeMX / CubeIDE | Embedded | kostenlos | Grafische Pin- und Takt-Konfiguration mit Codeerzeugung | Spart bei STM32 viel Einarbeitung, erzeugt aber umfangreichen Code |
| MCUboot | Embedded | kostenlos, quelloffen | Sicherer Bootloader mit Signaturprüfung und A/B-Verfahren | Für Geräte mit Update-Funktion der naheliegende Weg |
| sigrok / PulseView | Messtechnik | kostenlos, quelloffen | Software für Logikanalysatoren und viele Messgeräte | Dekodiert I²C, SPI, UART, CAN, 1-Wire und Dutzende weitere Protokolle |
| Audacity / REW | Messtechnik | kostenlos | Signalaufzeichnung und Spektrumanalyse über die Soundkarte | Für niederfrequente Messungen bis etwa 20 kHz eine ernstzunehmende Alternative zum Messgerät |
| OpenHantek / Scopehal | Messtechnik | kostenlos, quelloffen | Software für USB-Oszilloskope | Erweitert günstige Hardware um brauchbare Bedienung |
| FreeCAD | Mechanik & CAD | kostenlos, quelloffen | Parametrisches 3D-CAD | Für Gehäuse, Halterungen und Einbauprüfung. STEP-Import aus KiCad möglich |
| OpenSCAD | Mechanik & CAD | kostenlos, quelloffen | CAD über Skripte statt über die Maus | Für parametrische Teile, die sich über Variablen anpassen lassen |
| PrusaSlicer / OrcaSlicer | Mechanik & CAD | kostenlos, quelloffen | Slicer für den 3D-Druck | Für Gehäuse und Prototypenteile. Materialauswahl siehe Modul Filament |
| Inkscape | Mechanik & CAD | kostenlos, quelloffen | Vektorgrafik | Für Frontplatten, Beschriftungen und Laserschnittvorlagen |
| Octopart | Bauteile & Daten | kostenlos | Bauteilsuche über Distributoren hinweg | Preis, Verfügbarkeit und Datenblatt in einer Ansicht |
| FindChips | Bauteile & Daten | kostenlos | Verfügbarkeitssuche | Alternative zu Octopart, teils andere Distributoren |
| SnapEDA / Ultra Librarian | Bauteile & Daten | kostenlos mit Anmeldung | Fertige Symbole und Footprints | Zeit sparen — aber jeden Footprint trotzdem gegen das Datenblatt prüfen |
| Electropedia (IEC 60050) | Bauteile & Daten | kostenlos | Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch | Verbindliche Begriffsdefinitionen, mehrsprachig |
| Node-RED | Betrieb & Daten | kostenlos, quelloffen | Grafische Verknüpfung von Datenquellen und Aktionen | Für Prototypen, Hausautomation und Datenanbindung in einem Nachmittag |
| Grafana | Betrieb & Daten | kostenlos, quelloffen | Visualisierung von Zeitreihen | Zusammen mit InfluxDB oder Prometheus der Standard für Messdatenauswertung |
| Eclipse Mosquitto | Betrieb & Daten | kostenlos, quelloffen | MQTT-Broker | Wenige Megabyte groß, läuft auf jedem Kleinrechner |
| Home Assistant | Betrieb & Daten | kostenlos, quelloffen | Hausautomation mit sehr vielen Anbindungen | Nimmt eigene Geräte über MQTT oder ESPHome auf |
| CODESYS | Betrieb & Daten | Grundversion kostenlos | Herstellerunabhängige SPS-Entwicklungsumgebung | Läuft mit Laufzeitumgebung auch auf einem Raspberry Pi — der günstigste Einstieg in die SPS-Welt |
| open62541 | Betrieb & Daten | kostenlos, quelloffen | OPC-UA-Umsetzung in C | Erlaubt eigene OPC-UA-Server und -Clients |
| ROS 2 | Robotik | kostenlos, quelloffen | Middleware, Werkzeuge und Bibliotheken für Robotersoftware | Knoten tauschen über DDS Nachrichten aus; rviz2 und ros2 bag sind die wichtigsten Werkzeuge. LTS-Version wählen, nicht die neueste |
| Gazebo | Robotik | kostenlos, quelloffen | Physiksimulation von Robotern und Sensoren | Mit ROS 2 gekoppelt. Kollisionen und Reibung sind Näherungen — Sim-to-Real bleibt der schwierige Teil |
| MoveIt 2 | Robotik | kostenlos, quelloffen | Bahnplanung, Kollisionsprüfung und inverse Kinematik für Arme | Nimmt die Kinematik aus der URDF-Beschreibung. Einrichtung über den Setup Assistant |
| CadQuery / build123d | Mechanik & CAD | kostenlos, quelloffen | Parametrisches CAD als Python-Skript auf OCCT-Kern | Wie OpenSCAD, aber mit echtem B-Rep-Kern — exportiert STEP statt nur Dreiecksnetze |
| MeshLab | Mechanik & CAD | kostenlos, quelloffen | Prüfen und Reparieren von Dreiecksnetzen | Für STL-Dateien mit Löchern, doppelten Flächen oder falschen Normalen |
Kein Werkzeug passt zu dieser Auswahl.
Eine Mindestausstattung an Software
Für Elektronik
KiCad, LTspice, Falstad. Damit lassen sich Schaltungen entwerfen, prüfen und als Platine fertigen — ohne einen Cent für Software.
Für Firmware
VS Code mit Cortex-Debug, PlatformIO oder das Hersteller-SDK, probe-rs oder OpenOCD, Git.
Für Messen und Auswerten
PulseView für den Logikanalysator, Python mit NumPy und Matplotlib für die Auswertung.
Für Regelung
python-control für Entwurf und Analyse, Jupyter für die Dokumentation der Auslegung.
Für Mechanik
FreeCAD oder OpenSCAD, ein Slicer für den 3D-Druck.
Für Robotik
ROS 2 in der aktuellen LTS-Fassung, Gazebo für die Simulation, MoveIt 2 für Arme — alles auf Ubuntu, weil die Paketpflege dort am besten funktioniert.
Für den Betrieb
Mosquitto, Node-RED, InfluxDB und Grafana — zusammen in Docker-Containern auf einem kleinen Server.
Anmerkungen
- Preis- und Versionsangaben ändern sich. Vor dem Einsatz kurz auf der Projektseite prüfen — die Verweise führen jeweils zur offiziellen Quelle.
- Bei quelloffener Software lohnt ein Blick auf die Aktivität des Projekts: letzte Veröffentlichung, offene Fehlermeldungen, Zahl der Mitwirkenden.
- Serverbetrieb der zuletzt genannten Dienste: Homeserver 101 → Docker.
07 / 10Webseiten & Foren
Anlaufstellen, die sich über Jahre bewährt haben. Aufnahmekriterium: fachlich belastbar, gepflegt und ohne Bezahlschranke für das Wesentliche. Die Auswahlkriterien selbst stehen unter Quellen & Prüfkriterien.
| Quelle | Art | Sprache | Was | Warum sie hier steht |
|---|---|---|---|---|
| All About Circuits — Textbook | Lehrbücher & Kurse | EN | Vollständiges Online-Lehrbuch zu DC, AC, Halbleitern und Digitaltechnik | Kostenlos, gut lesbar, seit Jahren gepflegt. Der beste freie Einstieg in Englisch |
| Elektronik-Kompendium | Lehrbücher & Kurse | DE | Deutschsprachige Nachschlagesammlung zu Elektronik, Netzwerktechnik und Informationstechnik | Sehr breit, gut verlinkt, für schnelles Nachschlagen auf Deutsch |
| MIT OpenCourseWare 6.002 | Lehrbücher & Kurse | EN | Vollständige Vorlesung Circuits and Electronics mit Videos, Aufgaben und Lösungen | Universitätsniveau, kostenlos, mit Übungen — genau das, was Videosammlungen nicht leisten |
| The Scientist and Engineer's Guide to DSP | Lehrbücher & Kurse | EN | Komplettes DSP-Lehrbuch von Steven W. Smith | Kostenlos, anschaulich, ohne unnötige Mathematik. Der Standardeinstieg in Signalverarbeitung |
| Feedback Systems (Åström & Murray) | Lehrbücher & Kurse | EN | Regelungstechnik-Lehrbuch als frei zugängliches Wiki und PDF | Modern, sehr gut geschrieben, mit Beispielen aus Biologie und Technik |
| Information Theory (MacKay) | Lehrbücher & Kurse | EN | Informationstheorie, Inferenz und Lernalgorithmen | Kostenloses PDF eines herausragenden Lehrbuchs |
| nandgame / nand2tetris | Lehrbücher & Kurse | EN | Vom NAND-Gatter Schritt für Schritt zum funktionierenden Rechner | Interaktiv und erstaunlich lehrreich — Digitaltechnik wird dabei greifbar |
| HDLBits | Lehrbücher & Kurse | EN | Verilog-Übungen mit automatischer Auswertung | Der praktischste Weg, HDL wirklich zu lernen |
| Kalman and Bayesian Filters in Python | Lehrbücher & Kurse | EN | Interaktives Buch als Jupyter-Notizbücher | Der verständlichste Einstieg in Kalman-Filter, den es gibt |
| Beej's Guide to Network Programming | Lehrbücher & Kurse | EN | Sockets und Netzwerkprogrammierung in C | Seit Jahrzehnten gepflegt, kostenlos, sehr praxisnah |
| mikrocontroller.net | Foren & Q&A | DE | Deutschsprachiges Forum plus umfangreiche Artikelsammlung | Sehr hohes fachliches Niveau, teils rauer Ton. Die Artikelsammlung ist auch ohne Forum wertvoll |
| Roboternetz | Foren & Q&A | DE | Forum für Robotik, Mikrocontroller und Elektronik | Freundlicher Umgangston, gut für Einsteigerfragen |
| EEVblog Forum | Foren & Q&A | EN | Sehr aktives internationales Elektronikforum | Besonders stark bei Messtechnik, Reparatur und Bauteilanalysen |
| Electronics Stack Exchange | Foren & Q&A | EN | Frage-und-Antwort-Portal mit Bewertungssystem | Gut durchsuchbar, viele Fragen sind bereits beantwortet. Fragen müssen präzise gestellt sein |
| r/AskElectronics | Foren & Q&A | EN | Reddit-Gemeinschaft für konkrete Schaltungsfragen | Schnelle Rückmeldungen, oft mit Schaltplankritik |
| r/PrintedCircuitBoard | Foren & Q&A | EN | Layout-Kritik für eigene Leiterplatten | Vor der ersten Bestellung dort den Entwurf zeigen — spart oft eine ganze Fertigungsrunde |
| KiCad Forum | Foren & Q&A | EN | Offizielles KiCad-Forum | Sehr hilfsbereit, auch bei Anfängerfragen |
| Arduino Forum | Foren & Q&A | EN/DE | Forum rund um Arduino und angrenzende Themen | Eigener deutschsprachiger Bereich |
| TI E2E und Analog EngineerZone | Foren & Q&A | EN | Herstellerforen mit Beteiligung der Anwendungsingenieure | Bei Fragen zu konkreten Bausteinen oft die schnellste und verlässlichste Antwort |
| Analog Devices — Analog Dialogue | Hersteller & Referenz | EN | Fachartikel zu Analogtechnik und Messtechnik | Sehr fundiert, seit Jahrzehnten. Dazu die MT-Tutorials zu Wandlern und Verstärkern |
| Texas Instruments — Precision Labs | Hersteller & Referenz | EN | Videokurse zu Verstärkern, Wandlern, Sensorik und Stromversorgung | Strukturiert wie ein Lehrgang, mit Rechenbeispielen |
| TI Analog Engineer's Circuit Cookbook | Hersteller & Referenz | EN | Fertig gerechnete Schaltungen mit Fehlerbudget | Zum Abschauen und Verstehen — jede Schaltung mit Herleitung und Simulationsdatei |
| Würth Elektronik — Trilogie | Hersteller & Referenz | DE/EN | Handbücher zu induktiven Bauelementen, EMV und Stromversorgung | Kostenlos, deutschsprachig, sehr praxisnah — besonders zu Drosseln und Ferriten |
| Espressif Dokumentation | Hersteller & Referenz | EN | Technical Reference Manuals und Programmierhandbücher | Vollständig und gut gepflegt, mit vielen Beispielen |
| Raspberry Pi Dokumentation | Hersteller & Referenz | EN | Datasheet und SDK-Handbuch zu RP2040 und RP2350 | Eines der besten Einsteigerhandbücher überhaupt — technisch vollständig und trotzdem lesbar |
| Nordic DevZone | Hersteller & Referenz | EN | Forum und Dokumentation zu nRF-Bausteinen | Sehr aktive Betreuung durch den Hersteller |
| Heidenhain Fachbroschüren | Hersteller & Referenz | DE/EN | Grundlagen zu Weg- und Winkelmessgeräten | Kostenlos, sehr fundiert zu Auflösung, Genauigkeit und Anbau |
| EEVblog | Video | EN | Messtechnik, Bauteilanalysen, Reparaturen, Teardowns | Langjährig, technisch fundiert, mit Blick fürs Detail |
| Phil's Lab | Video | EN | Leiterplattenentwurf und Embedded von der Idee bis zur bestückten Platine | Durchgängige Projektvideos mit KiCad und STM32 — ungewöhnlich praxisnah |
| Ben Eater | Video | EN | Rechner aus einzelnen Logikbausteinen aufgebaut | Die anschaulichste Digitaltechnik-Erklärung, die es gibt |
| Brian Douglas — Control Systems | Video | EN | Regelungstechnik anschaulich erklärt | Bode, Nyquist, Zustandsraum und Kalman ohne Formelwust |
| Robert Feranec (FEDEVEL) | Video | EN | Hardwareentwurf, Layout, Gespräche mit Fachleuten | Besonders die Interviews mit Rick Hartley zu Masseführung |
| Andreas Spiess | Video | EN (Schweizer Akzent) | ESP32, Sensorik, Funk, IoT mit Messungen statt Behauptungen | Prüft Herstellerangaben nach — selten und wertvoll |
| GreatScott! | Video | EN | Kurze, gut gemachte Elektronikprojekte | Guter Einstieg, gelegentlich vereinfachend |
| Interrupt (Memfault) | Blogs & Tutorials | EN | Fachartikel zu Firmware, Debugging, Bootloadern und Gerätebetrieb | Ungewöhnlich fundiert und praxisnah — Pflichtlektüre für Embedded |
| Hackaday | Blogs & Tutorials | EN | Tägliche Projektvorstellungen und Fachartikel | Gut für Ideen und um Techniken kennenzulernen, die man sonst übersieht |
| Adafruit Learn | Blogs & Tutorials | EN | Ausführliche Anleitungen zu Sensoren, Displays und Bibliotheken | Sehr gut bebildert, mit funktionierendem Code |
| SparkFun Tutorials | Blogs & Tutorials | EN | Grundlagen- und Bauteiltutorials | Gute Erklärstücke zu Bussen, Löten und Messtechnik |
| Zephyr / Golioth Blogs | Blogs & Tutorials | EN | Praxisartikel zu Zephyr und vernetzten Geräten | Für den Einstieg in Zephyr hilfreicher als die reine Dokumentation |
| ROS 2 Documentation | Mechanik & Robotik | EN | Tutorials, Konzepte und API-Referenz zu ROS 2 | Die einzige Quelle, die zur installierten Version passt — Fremdtutorials beziehen sich oft auf veraltete Verteilungen |
| ROS Discourse | Mechanik & Robotik | EN | Forum der ROS-Gemeinschaft mit Ankündigungen und Fachdiskussionen | Hier stehen Versionswechsel, Wartungsfristen und die Antworten der Paketbetreuer |
| Mädler Normteile-Katalog | Mechanik & Robotik | DE | Katalog für Antriebstechnik: Lager, Zahnräder, Kupplungen, Wellen | Mit Maßblättern und Berechnungsangaben — auch dann nützlich, wenn man woanders kauft |
| igus Kunststofflager-Wissen | Mechanik & Robotik | DE/EN | Auslegungsangaben zu Gleitlagern, Energieketten und Linearführungen | Enthält pv-Werte und Lebensdauerrechner — Daten, die man sonst nirgends frei bekommt |
| tec-science | Mechanik & Robotik | DE/EN | Erklärartikel zu Mechanik, Getrieben, Werkstoffkunde und Thermodynamik | Herleitungen mit Grafiken statt Formelsammlung — gute Brücke zwischen Schulbuch und Fachliteratur |
Kein Eintrag passt zu dieser Auswahl.
Wo man welche Frage stellt
| Frage | Beste Anlaufstelle |
|---|---|
| Grundlagenverständnis | All About Circuits, Elektronik-Kompendium, MIT OCW — erst lesen, dann fragen |
| Meine Schaltung tut nicht, was sie soll | r/AskElectronics oder mikrocontroller.net, mit Schaltplan und Messwerten |
| Layout-Kritik vor der Bestellung | r/PrintedCircuitBoard — dort wird gründlich und konstruktiv geprüft |
| Frage zu einem konkreten Baustein | Herstellerforum (TI E2E, Nordic DevZone, ST Community) — dort antworten die Anwendungsingenieure |
| Werkzeugproblem (KiCad, Zephyr, ESP-IDF) | Das jeweilige Projektforum oder der GitHub-Issue-Tracker |
| Mechanik: Lager, Getriebe, Passung | Herstellerkataloge (Mädler, igus, SKF) — sie enthalten die Auslegungsdaten, nicht nur den Preis |
| ROS 2 verhält sich seltsam | ROS Discourse und der GitHub-Tracker des betroffenen Pakets, mit Version und Verteilung im Titel |
| Normfrage | Nicht im Forum. Normtext beschaffen oder eine fachkundige Person fragen — Forenauskünfte zu Normen sind oft falsch |
Vorsicht bei zwei Kategorien von Quellen: Erstens bei Videos und Blogbeiträgen ohne nachprüfbare Angaben — wer keine Messung, kein Datenblatt und keine Normreferenz nennt, behauptet nur. Zweitens bei Antworten von Sprachmodellen: Sie klingen souverän, erfinden aber Bauteilnummern, Normwerte und Grenzwerte. Beides ist als Einstieg brauchbar, als Grundlage einer Auslegung nicht. Verbindlich ist immer das Datenblatt oder der Normtext.
Anmerkungen
- Verweise auf externe Seiten sind Empfehlungen, keine Gewähr. Inhalte und Verfügbarkeit ändern sich.
- Bücher stehen unter Bücher & Kurse, Werkzeuge unter Software & Tools, Normen unter Normen & Standards.
- Wie man eine Quelle beurteilt: Quellen & Prüfkriterien.
08 / 10Bücher & Kurse
Ein gutes Buch ersetzt fünfzig Videos. Die Auswahl hier ist bewusst klein: für jedes Gebiet ein bis drei Werke, die sich über Jahre bewährt haben und in Bibliotheken, Hochschulen und Betrieben tatsächlich benutzt werden. Auflagen ändern sich — immer die aktuelle nehmen.
Grundlagen Elektrotechnik
Manfred Albach — Grundlagen der Elektrotechnik 1 & 2
Pearson Studium. Der verbreitetste deutschsprachige Grundlagentext, sehr aufgabenlastig. Band 1 Gleichstrom und Felder, Band 2 Wechselstrom. Dazu gibt es eine eigene Aufgabensammlung mit Lösungen.
Weißgerber — Elektrotechnik für Ingenieure
Springer Vieweg. Sehr strukturiert, mit vielen durchgerechneten Beispielen. Gute Alternative zu Albach, je nach Geschmack.
Lothar Papula — Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler
Springer Vieweg, drei Bände plus Formelsammlung und Aufgabensammlung. Deckt komplexe Zahlen, Differentialgleichungen, Laplace und Fourier ab — die Mathematik, die für dieses Fach gebraucht wird.
Elektronik und Schaltungstechnik
Horowitz & Hill — The Art of Electronics
Cambridge University Press, 3. Auflage. Das praxisnächste Elektronikbuch überhaupt: Es erklärt, welche Schaltung man wirklich baut und warum. Ergänzend The x-Chapters für Vertiefung und Learning the Art of Electronics als Laborkurs. Englisch, aber gut lesbar.
Tietze, Schenk, Gamm — Halbleiter-Schaltungstechnik
Springer Vieweg. Das deutschsprachige Standardwerk, über 1500 Seiten. Kein Einsteigerbuch, sondern ein Nachschlagewerk, in dem praktisch jede analoge Schaltung steht.
Sedra & Smith — Microelectronic Circuits
Oxford University Press. Der international verbreitete Lehrtext zur Schaltungstechnik, mit sauberer Herleitung der Modelle.
Charles Platt — Make: Electronics
O'Reilly. Für den Einstieg: projektbasiert, mit Experimenten, bei denen man auch Bauteile zerstört, um zu verstehen warum. Deutsch als Make: Elektronik — Lernen durch Entdecken (dpunkt).
Digitaltechnik und Rechner
Klaus Fricke — Digitaltechnik
Springer Vieweg. Lehr- und Übungsbuch, deckt Schaltalgebra, Schaltnetze, Schaltwerke und Automaten mit vielen Aufgaben ab.
Harris & Harris — Digital Design and Computer Architecture
Morgan Kaufmann, in einer RISC-V- und einer ARM-Ausgabe. Verbindet Digitaltechnik und Rechnerbau in einem durchgehenden Bogen vom Transistor bis zum Prozessor.
Patterson & Hennessy — Computer Organization and Design
Morgan Kaufmann, RISC-V Edition. Der Standardtext zur Rechnerarchitektur.
Bryant & O'Hallaron — Computer Systems: A Programmer's Perspective
Pearson. Verbindet Hardware und Software wie kein zweites Buch — Zahlendarstellung, Speicherhierarchie, Verlinken, Nebenläufigkeit.
Regelungstechnik
Jan Lunze — Regelungstechnik 1 & 2
Springer Vieweg. Das deutschsprachige Standardwerk. Band 1 einschleifige Regelkreise, Band 2 Mehrgrößensysteme und Zustandsraum. Sehr systematisch, mit Übungen.
Åström & Murray — Feedback Systems
Princeton University Press, frei verfügbar. Modern, gut geschrieben, mit Beispielen weit über die Technik hinaus. Die beste kostenlose Regelungstechnik.
Åström & Hägglund — Advanced PID Control
ISA. Die maßgebliche Darstellung zu allem, was PID betrifft: Reglerformen, Einstellregeln, Anti-Windup, Relaisversuch, Umsetzung.
Otto Föllinger — Regelungstechnik
VDE Verlag. Klassisch, sehr gründlich, mit ausführlichen Tabellen zu Übertragungsgliedern.
Embedded und Software
Elecia White — Making Embedded Systems
O'Reilly. Über Struktur, Entwurfsentscheidungen und den Alltag der Firmwareentwicklung — nicht über eine bestimmte Plattform.
Joseph Yiu — The Definitive Guide to Arm Cortex-M
Newnes, in Ausgaben für verschiedene Kerne. Die verständlichste Darstellung von NVIC, Fault-Registern, Speichermodell und Debug-Architektur.
Kernighan & Ritchie — The C Programming Language
Prentice Hall. Knapp, präzise, seit Jahrzehnten die Referenz. Ergänzend Michael Barr, Embedded C Coding Standard — kostenlos als PDF.
James Grenning — Test Driven Development for Embedded C
Pragmatic Bookshelf. Wie man Firmware testet, ohne dass jedes Mal Hardware angeschlossen sein muss.
Leiterplatte, EMV und Signalintegrität
Henry W. Ott — Electromagnetic Compatibility Engineering
Wiley. Das Standardwerk zu EMV: Kopplungsmechanismen, Schirmung, Masseführung, Leiterplattenlayout. Erstaunlich gut lesbar für ein Fachbuch dieser Tiefe.
Howard Johnson & Martin Graham — High-Speed Digital Design
Prentice Hall. Der Klassiker zu Reflexionen, Terminierung und Rückstrompfaden. Untertitel „A Handbook of Black Magic“ — der Inhalt ist das Gegenteil davon.
Eric Bogatin — Signal and Power Integrity — Simplified
Prentice Hall. Modernere Darstellung mit Schwerpunkt auf Anschauung und Größenordnungen.
Christophe Basso — Switch-Mode Power Supplies
McGraw-Hill. Für alle, die einen eigenen Schaltregler auslegen wollen — inklusive Regelkreisentwurf.
Sensorik, Antriebe und Automatisierung
Rolf Fischer — Elektrische Maschinen
Hanser. Das deutschsprachige Standardwerk zu Motoren und Generatoren, von den Grundlagen bis zu Betriebsarten und Erwärmung.
Jacob Fraden — Handbook of Modern Sensors
Springer. Sehr breite Darstellung der Sensorprinzipien mit Physik und Auswerteschaltung.
John & Tiegelkamp — SPS-Programmierung mit IEC 61131-3
Springer Vieweg. Das Standardwerk zur Norm, an die aktuelle Fassung angepasst.
Mechanik, Konstruktion und Robotik
Roloff/Matek — Maschinenelemente
Springer Vieweg. Das Standardwerk zu Lagern, Wellen, Schrauben, Federn und Getrieben — mit vollständigen Berechnungsgängen. Das zugehörige Tabellenbuch ist der eigentliche Nachschlageteil.
Gross, Hauger, Schröder, Wall — Technische Mechanik 1–3
Springer Vieweg. Statik, Elastostatik und Kinetik in drei schmalen Bänden, jeweils mit Aufgabensammlung. Die Herleitungen hinter jeder Festigkeitsformel.
Europa-Lehrmittel — Tabellenbuch Metall
Gewinde, Passungen, Werkstoffkennwerte, Schnittwerte und Normteile auf wenigen hundert Seiten. Das meistgenutzte Nachschlagewerk der Werkstatt, günstig und ohne Vorwissen benutzbar.
John J. Craig — Introduction to Robotics: Mechanics and Control
Pearson. Der klassische Einstieg in Koordinatentransformationen, Vorwärts- und inverse Kinematik, Dynamik und Bahnplanung.
Siciliano, Sciavicco, Villani, Oriolo — Robotics: Modelling, Planning and Control
Springer. Gründlicher und moderner als Craig, bis hin zu Kraftregelung und visueller Regelung. Ergänzend das Springer Handbook of Robotics als Nachschlagewerk.
Thrun, Burgard, Fox — Probabilistic Robotics
MIT Press. Die Grundlage von Lokalisierung, SLAM und Partikelfiltern — nach wie vor die maßgebliche Darstellung.
Messtechnik und Vorgehen
Jörg Hoffmann (Hrsg.) — Handbuch der Messtechnik
Hanser. Messabweichung, Kalibrierung, Sensorik, Signalkonditionierung.
Bob Pease — Troubleshooting Analog Circuits
Newnes. Der Klassiker zur analogen Fehlersuche, geschrieben von jemandem, der jahrzehntelang analoge Bausteine entworfen hat.
David Agans — Debugging
Amacom. Neun Regeln zur systematischen Fehlersuche, gleichermaßen für Hardware und Software. Kurz und außergewöhnlich nützlich.
Richard Lyons — Understanding Digital Signal Processing
Pearson. Der lesbarste DSP-Text; kostenlose Alternative: dspguide.com.
Kurse
| Kurs | Anbieter | Kosten | Anmerkung |
|---|---|---|---|
| Circuits and Electronics (6.002) | MIT OpenCourseWare | kostenlos | Vollständige Vorlesung mit Videos, Aufgaben und Lösungen |
| Learning How to Learn | Coursera (Barbara Oakley) | kostenlos zum Anhören | Kein Technikkurs, aber die beste Investition vor allen anderen |
| Control Systems Lectures | Brian Douglas (YouTube) | kostenlos | Regelungstechnik von Grund auf, sehr anschaulich |
| nand2tetris | nand2tetris.org / Coursera | kostenlos | Vom NAND-Gatter zum lauffähigen Rechner mit Betriebssystem |
| Underactuated Robotics / Robotic Manipulation | MIT (Russ Tedrake), frei im Netz | kostenlos | Vorlesungsskripte mit lauffähigen Notebooks zu Dynamik, Regelung und Manipulation |
| Modulhandbücher der Hochschulen | frei zugänglich | kostenlos | Zeigen, welche Themen in welcher Reihenfolge unterrichtet werden — nützlich zur eigenen Planung |
| Herstellerakademien | TI Precision Labs, Würth, Festo Didactic | kostenlos | Fachlich fundiert, mit dem erwartbaren Fokus auf eigene Produkte |
Zum Beschaffen: Fachbücher dieser Art sind teuer. Hochschulbibliotheken geben oft auch an Externe aus; über die Fernleihe ist fast alles erreichbar. Springer-Titel sind in vielen Hochschulnetzen als PDF freigeschaltet. Und: Vorauflagen kosten oft ein Fünftel und unterscheiden sich fachlich kaum — bei Grundlagenwerken ist das eine sehr gute Option.
Anmerkung zu Auflagen
- Auflagen und ISBN ändern sich regelmäßig. Die Angaben hier nennen Autor, Titel und Verlag; die aktuelle Auflage findet man über den Verlag oder eine Bibliotheksrecherche.
- Kostenlose Alternativen zu praktisch jedem Gebiet stehen unter Webseiten & Foren, Werkzeuge unter Software & Tools.
09 / 10Normen & Standards
Normen sind keine Bürokratie, sondern verdichtete Erfahrung. Sie sagen, welche Abstände sicher sind, welche Prüfungen aussagekräftig sind und wie man sich verständlich macht. Für private Projekte sind sie freiwillig — für alles, was in Verkehr gebracht wird, verbindlich.
Sicherheit elektrischer Anlagen und Geräte
| Norm | Titel / Inhalt | Wofür man sie braucht |
|---|---|---|
| DIN VDE 0100-410 | Schutz gegen elektrischen Schlag | Definiert SELV, PELV, Abschaltbedingungen und Schutzmaßnahmen |
| DIN VDE 0100-520 | Kabel- und Leitungsanlagen | Verlegearten und Auswahl von Leitungen |
| DIN VDE 0298-4 | Strombelastbarkeit von Leitungen | Die maßgeblichen Tabellen mit Häufungs- und Temperaturfaktoren |
| IEC/TS 60479-1 | Wirkung des elektrischen Stroms auf Menschen | Grundlage aller Grenzwerte zu Loslassschwelle und Herzkammerflimmern |
| EN IEC 62368-1 | Sicherheit von Audio-, Video-, Informations- und Kommunikationsgeräten | Löste EN 60950 und EN 60065 ab. Regelt Isolationsabstände, Brandschutz und Energiequellenklassen |
| EN 61010-1 | Sicherheit von Mess-, Steuer- und Laborgeräten | Grundlage der Messkategorien CAT II bis CAT IV; Einzelheiten für Messkreise in IEC 61010-2-030 |
| DGUV Vorschrift 3 | Elektrische Anlagen und Betriebsmittel | Prüfpflichten im gewerblichen Bereich |
Elektromagnetische Verträglichkeit
| Norm | Inhalt | Anmerkung |
|---|---|---|
| Richtlinie 2014/30/EU | EMV-Richtlinie | Rechtsrahmen für die CE-Kennzeichnung in der EU |
| EN 55032 (CISPR 32) | Störaussendung von Multimediageräten | Klasse B für Wohnbereich, Klasse A für Industrie |
| EN 55035 (CISPR 35) | Störfestigkeit von Multimediageräten | Ersetzte EN 55024 und EN 55020 |
| EN IEC 61000-6-1 bis -6-4 | Fachgrundnormen Störfestigkeit und Aussendung | -6-1/-6-3 für Wohnbereich, -6-2/-6-4 für Industrie |
| EN IEC 61000-3-2 / -3-3 | Netzoberschwingungen und Spannungsschwankungen | Grund, warum Geräte über 75 W eine aktive PFC haben |
| IEC 61000-4-2 / -4-3 / -4-4 / -4-5 | Prüfverfahren: ESD, HF-Feld, Burst, Surge | Die Prüfungen, gegen die man ein Gerät auslegt |
Maschinen und funktionale Sicherheit
| Norm | Inhalt | Stand |
|---|---|---|
| Richtlinie 2006/42/EG | Maschinenrichtlinie | Wird am 20. Januar 2027 abgelöst |
| Verordnung (EU) 2023/1230 | Maschinenverordnung | Gilt ab 20. Januar 2027; ergänzt Cybersicherheit und lernfähige Systeme |
| EN ISO 12100 | Risikobeurteilung und Risikominderung | Die methodische Grundlage |
| EN ISO 13849-1 | Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen, Performance Level | Fassung 2023; Übergangsfrist für die Fassung 2015 bis 15. Mai 2027 |
| EN ISO 13849-2 | Validierung | Wie der Nachweis geführt wird |
| EN IEC 62061 | Funktionale Sicherheit über SIL | Alternativer Weg aus der IEC-61508-Familie |
| EN IEC 60204-1 | Elektrische Ausrüstung von Maschinen | Not-Halt-Kategorien, Aderfarben, Kennzeichnung, Prüfungen |
| EN ISO 13855 | Anordnung von Schutzeinrichtungen | Berechnung von Sicherheitsabständen aus Nachlaufzeit und Annäherungsgeschwindigkeit |
| EN 61800-5-2 | Sichere Antriebsfunktionen | Definiert STO, SS1, SLS und weitere |
Leiterplatte und Baugruppen
| Norm | Inhalt |
|---|---|
| IPC-2221C | Allgemeiner Standard für Leiterplattenentwurf: Leiterbahnbreite, Abstände, Bohrungen (Fassung 2023, löst 2221B ab) |
| IPC-2152 | Strombelastbarkeit von Leiterbahnen auf Basis moderner Messdaten |
| IPC-7351B | Landmuster für SMD-Bauteile, mit drei Dichteklassen. Weiterhin gültige Fassung; ergänzend IPC-7352 (2023) als Leitfaden |
| IPC-A-600 | Abnahmekriterien für Leiterplatten |
| IPC-A-610J | Abnahmekriterien für elektronische Baugruppen — die Bildreferenz für gute und schlechte Lötstellen (Fassung 2024) |
| IPC-J-STD-001J | Anforderungen an gelötete Verbindungen (Fassung 2024, gemeinsam mit IPC-A-610J revidiert) |
| IPC-7711/7721 | Nacharbeit und Reparatur von Baugruppen |
| Gerber X2 / X3 | Datenformat für die Fertigung, definiert von Ucamco |
Bauteile, Symbole und Kennzeichnung
| Norm | Inhalt |
|---|---|
| IEC 60063 | E-Reihen für Widerstände und Kondensatoren |
| IEC 60617 | Grafische Symbole für Schaltpläne |
| DIN EN IEC 81346 | Referenzkennzeichnung von Betriebsmitteln (−Q1, −K1, −F1 …) |
| IEC 60050 | Internationales Elektrotechnisches Wörterbuch, frei als Electropedia |
| IEC 60529 | Schutzarten (IP-Code) |
| DIN EN 60751 | Platin-Widerstandsthermometer Pt100 / Pt1000 mit Toleranzklassen |
| IEC 60584 | Thermoelemente: Kennlinien und Grenzabweichungen |
| IEC 60034-1 / -30-1 | Elektrische Maschinen: Betriebsarten S1–S10, Wirkungsgradklassen IE1–IE5 |
| ISO 1219-1 | Schaltzeichen für Pneumatik und Hydraulik |
Mechanik, Toleranzen und Normteile
| Norm | Inhalt | Anmerkung |
|---|---|---|
| ISO 286-1 / -2 | ISO-Toleranzsystem für Längenmaße | Die Grundabmaße und Toleranzgrade hinter H7, g6, p6 |
| ISO 2768-1 | Allgemeintoleranzen für Längen- und Winkelmaße | Klassen f/m/c/v. Teil 2 (Form und Lage) ist durch ISO 22081:2021 ersetzt |
| ISO 1101 | Form- und Lagetoleranzen (GPS) | Die Symbolsprache für GD&T, mit ISO 5459 für Bezüge |
| ISO 21920-1 bis -3 | Oberflächenbeschaffenheit, Profilverfahren | Löste 2021 die Reihe ISO 4287/4288 ab; Kennwerte Ra und Rz |
| ISO 898-1 / -2 | Mechanische Eigenschaften von Schrauben und Muttern | Definiert die Festigkeitsklassen 8.8, 10.9, 12.9 |
| ISO 3506 | Verbindungselemente aus nichtrostendem Stahl | A2 und A4 mit Festigkeitsstufen 50/70/80 |
| ISO 4762 / ISO 10642 / ISO 7380 | Zylinder-, Senk- und Flachrundkopfschraube mit Innensechskant | Ersetzen DIN 912, DIN 7991 und die alte Linsenkopfform |
| DIN 471 / 472 · DIN 6885 · DIN 7 | Sicherungsringe, Passfedern, Zylinderstifte | Klassische DIN-Normteile, weiter in Gebrauch |
| ISO 15 / ISO 492 | Wälzlager: Maßpläne und Genauigkeit | Grundlage der Bezeichnungen 608, 6000, 6800 |
| ISO 128 / ISO 5456 | Technische Zeichnungen: Darstellung und Projektion | In Europa Projektionsmethode 1, in Nordamerika Methode 3 |
Roboter und kollaborierende Anwendungen
| Norm | Inhalt | Anmerkung |
|---|---|---|
| EN ISO 10218-1 / -2 | Sicherheitsanforderungen an Industrieroboter (Teil 1) und an Roboteranwendungen (Teil 2) | Neufassung 2025, erste große Überarbeitung seit 2011: zwei Roboterklassen, explizite Anforderungen zu funktionaler Sicherheit und Cybersicherheit |
| ISO/TS 15066 | Kollaborierender Betrieb: Kraft- und Druckgrenzwerte je Körperbereich | Die Zahlenbasis jeder MRK-Beurteilung; die Anforderungen sind inzwischen weitgehend in ISO 10218-1:2025 aufgegangen |
| EN ISO 3691-4 | Fahrerlose Flurförderzeuge (AGV/AMR) | Sicherheitsanforderungen für fahrende Systeme |
| EN ISO 13850 | Not-Halt | Gestaltung und Funktion der Not-Halt-Einrichtung |
| EN ISO 13857 | Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrstellen | Die Tabellen für Zaunhöhe und Öffnungsweite |
Kommunikation und Automatisierung
| Norm | Inhalt |
|---|---|
| IEC 61131-1 / -2 / -3 | SPS: Grundlagen, Betriebsmittelanforderungen, Programmiersprachen. Teil 3 in der 4. Ausgabe (2025) — Anweisungsliste (AWL/IL) ist entfallen, UTF-8 und OOP-Eigenschaften kamen dazu |
| IEC 61158 / 61784 | Feldbusse: Spezifikationen und Kommunikationsprofile |
| ISO 11898 | CAN und CAN FD |
| IEEE 802.3 | Ethernet einschließlich 10BASE-T1S und 10BASE-T1L |
| IEEE 802.1 (TSN) | Zeitsynchronisation, zeitgesteuerte Übertragung, Redundanz |
| IEC 62541 | OPC UA |
| IEC 62443 | IT-Sicherheit für industrielle Automatisierungssysteme |
| IEC 63278 | Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) |
Funk, Umwelt und Produktrecht
| Regelwerk | Inhalt | Anmerkung |
|---|---|---|
| Richtlinie 2014/53/EU (RED) | Funkanlagen | Artikel 3(3) zu Netzschutz, Datenschutz und Betrugsschutz seit 1. August 2025 verbindlich, umgesetzt über EN 18031 |
| ETSI EN 300 220 / EN 300 328 | Sub-GHz- und 2,4-GHz-Funk | Sendeleistungen, Duty Cycle, Prüfverfahren |
| Verordnung (EU) 2024/2847 | Cyber Resilience Act | Meldepflichten ab September 2026, vollständige Anforderungen ab Dezember 2027 |
| Richtlinie 2011/65/EU (RoHS) | Stoffbeschränkungen | Grund für bleifreies Löten |
| Richtlinie 2012/19/EU (WEEE) | Elektroaltgeräte | Rücknahme- und Registrierungspflichten |
| Verordnung (EG) 1907/2006 (REACH) | Chemikalien | Betrifft unter anderem Flussmittel und Gehäusematerialien |
Wie man an Normtexte kommt
Kaufen
Über DIN Media (früher Beuth), IEC oder ISO. Einzelne Normen kosten typisch 50–300 €.In Bibliotheken einsehen
Viele Hochschul- und Landesbibliotheken haben Leseplätze mit Zugang zum vollständigen Normenbestand — kostenlos, aber ohne Kopiermöglichkeit.Über den Arbeitgeber
Betriebe mit technischer Entwicklung haben meist eine Normenlizenz.Kostenlose Zusammenfassungen nutzen
Hersteller wie Pilz, Sick, Phoenix Contact, Würth und Texas Instruments veröffentlichen sehr gute Leitfäden zu den für sie relevanten Normen. Sie ersetzen den Normtext nicht, erklären ihn aber besser.Frei zugängliche Quellen
EU-Richtlinien und -Verordnungen stehen vollständig auf EUR-Lex. IEC 60050 ist als Electropedia frei. Die IPC-Standards sind kostenpflichtig, viele Kernaussagen aber in Herstellerdokumenten wiedergegeben.Wichtig für private Projekte: Solange ein selbstgebautes Gerät nur privat betrieben wird, greifen CE-Pflicht und Konformitätsbewertung nicht. Das Funkstörungsverbot gilt trotzdem, ebenso die Regeln für Arbeiten an fest installierten Anlagen. Und sobald ein Gerät verkauft, verschenkt oder gewerblich genutzt wird, gelten die vollen Anforderungen — auch bei Stückzahl eins. Wer das plant, sollte die Konformitätsbewertung von Anfang an mitdenken, weil sie sich nachträglich kaum nachholen lässt.
Quellen
- EUR-Lex — alle EU-Richtlinien und -Verordnungen im Volltext, kostenlos.
- Electropedia (IEC 60050) — Begriffsdefinitionen, kostenlos.
- IFA der DGUV — Reports und das Werkzeug SISTEMA zur funktionalen Sicherheit, kostenlos.
- Anwendung im Zusammenhang: Automatisierung → Funktionale Sicherheit · Elektrotechnik → EMV und Sicherheit · Mechanik → Toleranzen · Leiterplatte → Fertigungsdaten.
10 / 10Quellen & Prüfkriterien
Dieser Hub ist eine Sortierung fremden Wissens, keine eigene Forschung. Damit das nachvollziehbar bleibt, steht am Ende jedes Abschnitts, worauf er beruht. Hier stehen die Kriterien, nach denen ausgewählt wurde — und wie man selbst prüft, ob eine Quelle trägt.
Die Rangfolge der Quellen
| Rang | Art | Beispiele | Wann verbindlich |
|---|---|---|---|
| 1 | Norm- und Gesetzestext | IEC, DIN, EN, EU-Verordnungen | Immer, wenn es um Sicherheit, Zulassung oder Abnahme geht |
| 2 | Herstellerdatenblatt und Referenzhandbuch | Datasheet, Reference Manual, Errata | Für alles, was ein konkretes Bauteil betrifft. Grenzwerte gelten nur so, wie sie dort stehen |
| 3 | Anwendungsberichte des Herstellers | Application Notes, Design Guides | Sehr gut für Auslegung und Layout; mit dem erwartbaren Fokus auf eigene Produkte |
| 4 | Lehrbücher und Fachliteratur | Albach, Horowitz & Hill, Lunze, Ott | Für Verständnis und Herleitung; Auflagen beachten |
| 5 | Begutachtete Veröffentlichungen | IEEE, Springer, ACM | Für Verfahren und Grenzen; oft hinter Bezahlschranke |
| 6 | Fachblogs und Vorträge mit nachprüfbaren Angaben | Interrupt, Rick Hartley, Analog Dialogue | Gut, wenn Messungen, Quellen oder Code beigefügt sind |
| 7 | Foren und Videos | mikrocontroller.net, EEVblog, YouTube | Für Erfahrungswerte und Fehlerbilder; einzelne Aussagen immer gegenprüfen |
| 8 | Antworten von Sprachmodellen | — | Als Einstieg und zum Sortieren brauchbar. Nie als Beleg: Bauteilnummern, Grenzwerte und Normbezüge werden erfunden |
Sieben Prüffragen an jede Quelle
Wer sagt das, und woher weiß er es?
Eine Angabe ohne nachvollziehbare Herkunft ist eine Behauptung. Bei Herstellern: Steht es im Datenblatt oder im Werbetext?Gibt es eine Zahl mit Einheit und Bedingung?
„Wird warm“ ist wertlos, „78 °C bei 2 A und 25 °C Umgebung“ ist überprüfbar. Ohne Randbedingung ist auch eine Zahl wenig wert.Wurde gemessen oder gerechnet?
Beides ist gültig — aber Messungen decken Effekte auf, die kein Modell enthält, und Rechnungen zeigen Zusammenhänge, die eine Einzelmessung nicht zeigt.Wie alt ist die Angabe?
Bei Bauteilempfehlungen, Werkzeugen und Normen zählt das Datum. Ein Layoutgrundsatz von 1990 gilt oft noch; eine Bauteilempfehlung von 2015 selten.Wird ein Interessenkonflikt sichtbar?
Ein Anwendungsbericht empfiehlt naturgemäß den eigenen Baustein. Das macht ihn nicht falsch — aber der Vergleich mit Wettbewerbern fehlt.Sagt eine zweite, unabhängige Quelle dasselbe?
Bei allem, was Geld oder Sicherheit kostet, gehört eine zweite Quelle dazu. Zwei Quellen, die voneinander abgeschrieben haben, zählen als eine.Passt es zur eigenen Erfahrung — und wenn nicht, warum?
Ein Widerspruch ist kein Grund, die Quelle zu verwerfen, sondern eine Frage, die geklärt werden will. Oft unterscheiden sich die Randbedingungen.Typische Irrtümer, die sich hartnäckig halten
| Behauptung | Warum sie so nicht stimmt |
|---|---|
| „Analog- und Digitalmasse müssen getrennt werden“ | Gilt für langsame Präzisionsanalogtechnik mit Sternpunkt. Ein Schlitz in der Massefläche erzeugt bei heutigen Flankensteilheiten mehr Probleme, als er löst |
| „Ein 10-µF-Kondensator hat 10 µF“ | Klasse-2-Keramikkondensatoren verlieren unter Gleichspannung bis zu 80 % ihrer Kapazität |
| „Die Diode hat 0,7 V“ | Ein Wert für einen bestimmten Strom. Bei 1 mA sind es eher 0,6 V, bei 1 A eher 1,0 V |
| „Der MOSFET schaltet bei U_GS(th)“ | Bei der Schwellenspannung fließen einige Mikroampere. Für vollen Durchlass braucht es deutlich mehr |
| „Höhere Taktfrequenz bedeutet mehr EMV-Probleme“ | Die Flankensteilheit bestimmt das Spektrum, nicht die Wiederholrate |
| „Mehr Auflösung bedeutet mehr Genauigkeit“ | Auflösung, Genauigkeit und Wiederholbarkeit sind drei verschiedene Größen |
| „Ein Schrittmotor positioniert exakt“ | Nur solange er nicht überlastet wird. Schrittverlust wird ohne Encoder nicht bemerkt |
| „Mikroschritt erhöht die Genauigkeit“ | Er verbessert vor allem die Laufruhe; das Haltemoment zwischen den Vollschritten sinkt stark |
| „Festigkeitsklasse 12.9 ist immer die bessere Wahl“ | Höher fest heißt auch spröder und kerbempfindlicher. Bei Schlag, Wechsellast oder Korrosion ist 8.8 oft die haltbarere Schraube |
| „Das Anzugsmoment bestimmt die Vorspannung“ | Rund 90 % des Moments gehen in Gewinde- und Kopfreibung. Trocken gegen geölt unterscheidet sich um Faktor zwei, die Streuung liegt bei ±25 % |
| „Ein Kugellager hält, bis es kaputt ist“ | Bei sauberer Montage bestimmt meist das Fett die Lebensdauer, nicht die Wälzkörper — Temperatur und Drehzahl gehen direkt ein |
| „Ein Cobot ist sicher, weil er ein Cobot ist“ | Sicher oder unsicher ist die Anwendung, nicht der Roboter: Werkzeug, Werkstück, Geschwindigkeit und Umgebung entscheiden (EN ISO 10218-2) |
| „In der Simulation läuft es“ | Reibung, Spiel, Sensorrauschen und Latenz sind dort idealisiert. Der Übergang auf echte Hardware ist ein eigener Arbeitsschritt |
| „CRC schützt vor Manipulation“ | Ein CRC ist gegen zufällige Fehler stark und gegen absichtliche Änderung wertlos |
| „volatile macht Zugriffe atomar“ | Es verhindert nur Wegoptimierung. Atomarität braucht Sperren oder Atomics |
Was in diesem Hub wie belegt ist
Zahlenwerte und Grenzwerte
Wo möglich aus Normen oder Datenblättern. Wo Größenordnungen genannt werden, ist das als Richtwert gekennzeichnet — sie ersetzen keine Auslegung am konkreten Bauteil.
Aktualität
Normfassungen, Werkzeugversionen und Bauteilfamilien sind auf dem Stand von September 2026 recherchiert. Bei Normen ist die Fassung mit angegeben, weil Übergangsfristen laufen.
Empfehlungen
Sind als solche formuliert und begründet. Wo mehrere Wege vertretbar sind, steht das dabei — technische Entscheidungen haben selten genau eine richtige Antwort.
Grenzen
Dieser Hub ersetzt keine Ausbildung, keine Risikobeurteilung und keine Fachplanung. Bei Netzspannung, Maschinen und Produkten, die in Verkehr gebracht werden, gehört eine fachkundige Person dazu.
Wenn etwas falsch ist
Normen ändern sich, Bauteile werden abgekündigt, Irrtümer schleichen sich ein. Zwei Regeln fangen das ab:
- Im Zweifel der Primärquelle folgen. Datenblatt und Normtext gehen jeder Zusammenfassung vor — auch dieser hier.
- Widersprüche als Frage behandeln. Passt eine Angabe nicht zur eigenen Messung: Stimmen die Randbedingungen überein, oder ist der Text veraltet? Beides kommt vor.
Übergreifend verwendete Quellen
- Normen: IEC, DIN, EN und EU-Rechtsakte wie unter Normen & Standards aufgeführt.
- Lehrbücher: Albach, Horowitz & Hill, Tietze/Schenk/Gamm, Fricke, Lunze, Åström & Murray, Ott, Fischer, Patterson & Hennessy, Roloff/Matek, Gross u. a., Craig — Einzelnachweise unter Bücher & Kurse.
- Herstellerdokumentation: Analog Devices, Texas Instruments, STMicroelectronics, Espressif, Nordic Semiconductor, Infineon, Würth Elektronik, Trinamic/ADI, NXP, Raspberry Pi; für die mechanische Seite SKF, igus, Mädler, Festo und Heidenhain.
- Frei zugängliche Quellen: Electropedia, EUR-Lex, BIPM, NIST CODATA, MIT OpenCourseWare, Feedback Systems, dspguide.com.
- Aktualitätsprüfung: Versions- und Normstände wurden im September 2026 gegen die Seiten der Herausgeber abgeglichen — zuletzt geprüft: IPC-2221C, IPC-A-610J, IEC 61131-3:2025, EN ISO 10218:2025, ISO 21920, ISO 22081.
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