Systeme in der Elektrotechnik

• Leiter: Materialien, die den Fluss von elektrischem Strom mit minimalen Widerstand ermöglichen. Gängige Beispiele sind Kupfer und Aluminium.

• Halbleiter: Materialien, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von Leitern und Isolatoren liegt. Sie bilden die Grundlage der modernen Elektronik. Typische Beispiele sind Silizium und Germanium.

• Isolatoren: Materialien, die den Fluss von elektrischem Strom widerstehen. Sie werden verwendet, um elektrische Komponenten zu schützen und zu isolieren. Beispiele sind Gummi und Glas.

• Passive Bauelemente: Diese benötigen keine externe Energie zum Betrieb und können Signale nicht verstärken. Beispiele sind:
  Widerstände: Steuern den Stromfluss und setzen Spannungspegel.
  Kondensatoren: Speichern und geben elektrische Energie frei.

• Aktive Bauelemente: Diese benötigen externe Energie zum Betrieb und können Signale verstärken. Ein Schlüsselbeispiel ist:
  Transistoren: Werden zum Verstärken oder Schalten von elektronischen Signalen und elektrischer Leistung verwendet.

• Analogtechnik: Befasst sich mit kontinuierlichen Signalen und arbeitet über einen kontinuierlichen Amplitudenbereich. Analoge Geräte, wie Schallplatten oder Analogradios, übersetzen physische Größen in kontinuierliche elektrische Signale.

• Digitaltechnik: Befasst sich mit diskreten Signalen, die oft als Binärzahlen (0en und 1en) dargestellt werden. Digitale Geräte, wie Computer und Smartphones, verarbeiten Informationen im Binärformat, was mehr Präzision und Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen bietet.

• Oszillatoren: Elektronische Schaltungen, die ein wiederholtes elektronisches Signal erzeugen, oft eine Sinuswelle oder eine Rechteckwelle. Sie sind grundlegend in Geräten wie Uhren und Radios.

• Verstärker: Schaltungen, die entwickelt wurden, um die Amplitude eines Eingangssignals zu erhöhen. Sie sind in Audiosystemen, Radios und vielen anderen elektronischen Geräten unerlässlich, um die Signalstärke zu erhöhen.

Prozesssteuerung beinhaltet den Einsatz verschiedener Instrumente und Systeme zur Überwachung und Steuerung der Parameter eines Prozesses, um sicherzustellen, dass das Ergebnis konstant bleibt und innerhalb der gewünschten Spezifikationen liegt. Dies ist in Branchen wie der Fertigung, der chemischen Verarbeitung und der Energieerzeugung von entscheidender Bedeutung, da geringfügige Abweichungen zu Ineffizienzen oder Sicherheitsbedenken führen können.

• Erfassung: Messung des aktuellen Zustands eines Systems mit Sensoren.

• Vergleich: Vergleich des erfassten Wertes mit einem gewünschten Sollwert.

• Korrektur: Anpassung der Eingabe des Systems, um das Ergebnis näher an den Sollwert zu bringen.

Feedback-Schleifen können positiv (Veränderungen verstärkend) oder negativ (Veränderungen widerstehend) sein und spielen eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der Systemstabilität und -leistung.

Datenübertragung bezieht sich auf den Prozess des Sendens von digitalen oder analogen Daten über ein Kommunikationsmedium an einen oder mehrere Empfänger. Sie umfasst verschiedene Methoden und Protokolle, um eine effiziente und zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten. Faktoren wie Bandbreite, Latenz und Fehlerquoten sind entscheidend für die Bestimmung der Qualität der Datenübertragung.

• WLAN (Wi-Fi): Ermöglicht Geräten den drahtlosen Zugriff auf das Internet oder lokale Netzwerke.

• Bluetooth: Ermöglicht die Kurzstreckenkommunikation zwischen Geräten.

• Mobilfunknetze (z.B. 4G, 5G): Bieten mobiles Internet und Sprachkommunikation über große Gebiete.

• NFC (Near Field Communication): Ermöglicht drahtlose Kommunikation über kurze Entfernungen, oft verwendet in Zahlungssystemen und Smartcards.

• Generatoren: Geräte, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. Sie sind in Kraftwerken von grundlegender Bedeutung und wandeln Energie aus Quellen wie Kohle, Erdgas, Wind oder Wasser in Elektrizität um.

• Transformatoren: Elektrische Geräte, die die Spannung eines Wechselstroms erhöhen oder verringern können. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Stromverteilung und sorgen dafür, dass Elektrizität effizient über weite Strecken übertragen und dann auf sichere Ebenen für den häuslichen oder industriellen Gebrauch heruntergeregelt wird.

• Netzwerke (Stromnetze): Miteinander verbundene Systeme, die Strom von Lieferanten zu Verbrauchern liefern. Sie bestehen aus Erzeugungsstationen, Übertragungsleitungen und Verteilungsleitungen.

• Smart Grids: Moderne Stromnetze, die digitale Technologie nutzen, um die Produktion und Verteilung von Elektrizität effizienter zu überwachen und zu verwalten. Sie können sich an Änderungen der Nachfrage anpassen, erneuerbare Energiequellen integrieren und die allgemeine Zuverlässigkeit verbessern.

• Graphen: Eine einzelne Schicht von Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind, wird Graphen wegen seiner außergewöhnlichen elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften als "Wundermaterial" bezeichnet. Seine potenziellen Anwendungen in der Elektrotechnik umfassen ultra-schnelle Transistoren, flexible Elektronik und fortschrittliche Batterien.

• Integration von Erneuerbaren: Da sich die Welt in Richtung nachhaltiger Energiequellen bewegt, spielt die Elektrotechnik eine zentrale Rolle bei der Integration erneuerbarer Quellen wie Solar-, Wind- und Wasserkraft in das Netz.

• Energiespeicherung: Aufgrund der Unbeständigkeit erneuerbarer Quellen wird zunehmend Wert auf die Entwicklung effizienter Energiespeicherlösungen gelegt, wie z.B. fortschrittliche Batterietechnologien und Superkondensatoren.

• Smart Grids für Erneuerbare: Modernisierung des Netzes zur Anpassung an die variable Natur erneuerbarer Energien, Gewährleistung der Stabilität und Optimierung der Energieverteilung.