Fahrzeugtechnik

Gemeinsamkeiten und Unterschiede elektronischer Bauteile

Gemeinsamkeiten:
Als elektronische Bauteile bezeichnet man im Allgemeinen Einzelbauteile aus Halbleitermaterial, die in einem Stromkreis Spannungen und Ströme steuern, ohne dass dabei mechanische Bewegungen stattfinden. Dies ist möglich, weil sich bei elektronischen Bauelementen der Durchgangswiderstand von außen beeinflussen lässt. Dadurch können sie die Stromstärke und die Spannungsaufteilung in einem Stromkreis verstellen. Als Ausgangswerkstoff dient bei der weitaus größten Zahl Silizium.

Elektronische Bauelemente sind klein, leicht, relativ erschütterungsunempfindlich, meist preisgünstig, geräuschlos. Sie sind aber empfindlich gegen Überspannungen und Wärme (Eigenwärme auf Grund der Stromstärke und des relativ großen Eigenwiderstandes und Fremdwärme).

Unterschiede:
Im elektrischen Bereich unterscheiden sie sich darin, durch welche physikalische Voraussetzung sie ihren Durchgangswiderstand ändern, wie schnell sie diesen Widerstand ändern können (manche verfügen über Reaktionszeiten unter 10^-9 Sekunden) und in welchem Ohm-Bereich die Widerstandsänderung möglich ist. Äußerlich unterscheiden sie sich in Größe, Bauform und in den Anschlussbezeichnungen.

Bedienung des Lernprogramms:

In der linken Navigation können Sie die fünf Kapitel und die Unterkapitel direkt auswählen. Innerhalb der Unterkapitel navigieren Sie mit den Pfeilen rechts unten Seite für Seite - vorwärts oder rückwärts. Am Ende eines jeden Unterkapitels finden Sie einige Übungsfragen. Wenn Sie das Programm sorgfältig bearbeitet haben, können Sie am Ende einen Abschlusstest absolvieren. Das Ergebnis können Sie sich anschließend ausdrucken.

Hinweis:

In einigen Grafiken bzw. Animationen finden Sie Legendennummern. Fahren Sie mit der Maus darüber, um weitere Informationen zu erhalten.

Elektronische Bauteile

• Werkstoffgrundlagen
• Gleichrichterdioden
• Z-Dioden
• Transistoren
• Operationsverstärker
• Thyristor
• Optoelektronische Steuerelemente
• Optoelektronische Anzeigeelemente

Messtechnik

• Messtechnische Grundlagen
• Spannungsmessung
• Strommessung
• Widerstandsmessung

Netztechnik

• Netzstrukturen – Übersicht
• Schaltzeichen und Schaltpläne
• Vergleich verschiedener Bussysteme

Lernziele Werkstoffgrundlagen:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die grundsätzlichen Gemeinsamkeiten und Unterschiede fahrzeugrelevanter elektronischer Bauteile,
  
• kennen Sie den Unterschied zwischen aktiven und passiven elektronischen Bauteilen und die Merkmale der diskreten Schaltungstechnik, einer integrierten Schaltung und der Hybridtechnik,
  
• verstehen Sie, warum der reine Siliziumkristall ein Nichtleiter ist und wie er durch den Einbau von Fremdatomen zum Halbleiter wird,
• kennen Sie die elektrischen Eigenschaftsunterschiede zwischen einem N- und einem P-Halbleiter,
  
• verstehen Sie, warum sich am spannungsfreien P-N-Übergang immer eine nicht leitende Übergangsschicht (Sperrzone) bildet,
  
• verstehen Sie, warum der P-N-Übergang Ventileigenschaften hat und welche Rolle die Polung der angelegten Spannung spielt.

Lernziele Gleichrichterdioden:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie das Schaltsymbol einer Diode, ihre Anschlussbezeichnungen und die technischen Durchlass- und Sperrrichtung,
  
• verstehen Sie die Spannungsaufteilung in einem Stromkreis mit Diode und Verbraucher,
  
• können Sie eine Diodenkennlinie analysieren,
  
• können Sie die Wärmeverlustleistung einer Gleichrichterdiode berechnen und erkennen die Bedeutung der Wärmezufuhr in Halbleiterbauteilen,
  
• kennen Sie den Unterschied zwischen einer Einpuls- und einer Zweipulsgleichrichtung.

Lernziele Z-Dioden:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie das Schaltsymbol und die Eigenschaften einer Z-Diode,
  
• kennen Sie den Begriff Z-Spannung,
  
• wissen Sie, warum Z-Dioden gleichzeitig zur Gleichrichtung und zur Spannungsbegrenzung einsetzbar sind,
  
• verstehen Sie, warum zwei Z-Dioden in Antireihenschaltung aus einer sinusförmigen Wechselspannung eine trapezförmige Wechselspannung machen.

Lernziele Transistoren:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die Schaltsymbole und die Eigenschaften der bipolaren und der unipolaren Transistoren,
  
• wissen Sie, warum Transistoren im Vergleich zu Dioden einen dritten Anschluss benötigen,
  
• wissen Sie, auf welche Transistoreigenschaften sich die Begriffe Transistor als Schalter und Transistor als Verstärker beziehen,
  
• kennen Sie die Ansteuermöglichkeiten der verschiedenen Transitorarten,
  
• kennen Sie typische Spannungs- und Strommesswerte verschiedener Transistorarten in Abhängigkeit vom Betriebszustand.

Lernziele Operationsverstärker:

nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die Schaltsymbole und die allgemeinen Eigenschaften eines Operationsverstärkers,
  
• kennen Sie die Besonderheiten eines Operationsverstärkers als Differenzverstärkers,
  
• können Sie die Funktion eines Operationsverstärkers in einem Regelungssystem beschreiben.

Lernziele Optoelektronische Steuerelemente:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie das Schaltsymbol und die Eigenschaften eines Fotowiderstandes,
  
• kennen Sie beispielhafte Ohmwerte für einen Fotowiderstand in Abhängigkeit von den herrschenden Lichtverhältnissen,
  
• kennen Sie das Schaltsymbol und die Eigenschaften einer Fotodiode, deren Werte für den Durchlassstrom in Abhängigkeit von den herrschenden Lichtverhältnissen,
  
• kennen Sie das Schaltsymbol und die Eigenschaften eines Fototransistors,
  
• kennen Sie das Schaltsymbol und die Eigenschaften eines optoelektronischen Kopplers mit LED und Fototransistor,
  
• wissen Sie, was eine optoelektronische Entkopplung ist.

Lernziele Optoelektronische Anzeigeelemente:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie das Schaltsymbol und die Eigenschaften einer Leuchtdiode (LED),
  
• wissen Sie, was der Begriff Flussspannung bei Leuchtdioden bedeutet,
  
• wissen Sie, warum LED-Lampen als Kaltstrahler bezeichnet werden,
  
• kennen Sie die Vorteile eines LED-Leuchtkörpers gegenüber eines Leuchtkörpers mit Glühlampe,
  
• wissen Sie, warum ein Flüssigkristall-Bauelement mit LCD abgekürzt werden,
  
• kennen Sie die prinzipielle Funktionsweise von Flüssigkristall-Anzeigeelemente.

Lernziele Messtechnische Grundlagen:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie einen allgemein gültigen und allgemein üblichen Ablauf einer Fahrzeugdiagnose,
  
• können Sie Beanstandungen im elektrisch/elektronischen Bereich eines Fahrzeugsystems in drei allgemeingültige Fehlerbereiche einteilen,
  
• kennen Sie die grundsätzlichen elektrischen Messmöglichkeiten in elektrisch/elektronischen Fahrzeugsystemen,
  
• verstehen Sie die Bedeutungeiner guten Kontaktierung der Messleitungen.

Lernziele Spannungsmessung:

nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die Vorteile der Spannungsmessung in der Fahrzeugdiagnose,
  
• kennen Sie die Reihenfolge der Arbeitsschritte bei Spannungsmessungen,
  
• wissen Sie, worauf zu achten ist, wenn Messgeräte eine automatische Messbereichswahl vornehmen,
  
• kennen Sie typische Fehler, die bei der Spannungsmessung häufig gemacht werden, und ihre Auswirkung auf den angezeigten Spannungswert,
  
• können Sie Zeiten und Spannungshöhe der Oszilloskopdarstellungen lesen.

Lernziele Strommessung:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die Bedeutung der Stromstärke als Diagnose-Messgröße,
  
• wissen Sie, warum Ströme auch mit einem Oszilloskop dargestellt werden können,
  
• kennen Sie die Grenzen der Strommessung mit einem Multimeter und den Vorteil der Darstellung einer Stromstärke mit einem Oszilloskop,
  
• wissen Sie, wie sich die drei Stromarten bei Messungen mit dem Multimeter und bei Messungen mit dem Oszilloskop darstellen,
  
• können Sie Zeiten und Spannungshöhe der Oszilloskopdarstellungen lesen.

Lernziele Widerstandsmessung:

nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die Bedeutung der Messgröße Elektrischer Widerstand für die Fahrzeugdiagnose
  
• verstehen Sie, warum das Messobjekt spannungsfrei sein muss
  
• kennen SIe die Messgenauigkeit bei niederohmigen Bauteilen
  
• kennen Sie die Aussagefähigkeit der indirekten Widerstandsbestimmung in der Fahrzeugdiagnose.

Lernziele Netzstrukturen - Übersicht:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die Bedeutung von Leitungen zur Energieübertragung,
  
• kennen Sie die Bedeutung von Leitungen zur Datenübertragung,
  
• kennen Sie geeignete Materialien für Leitungen,
  
• kennen Sie die Anforderungen an Steckverbinder, die im Kfz-Bereich eingesetzt werden.

Lernziele Schaltzeichen und Schaltpläne:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• kennen Sie die Bezeichnungen der wichtigsten europäischen Normungsgremien,
  
• kennen Sie die genormten Kennbuchstaben der elektrischen Betriebsmittel, können fahrzeugspezifische Beispiele nennen und kennen Schaltsymbolbeispiele,
  
• kennen Sie fahrzeugspezifische Anschlussbezeichnungen,
  
• können Sie die Merkmale von Anschlussplänen, Übersichtsschaltplänen, Blockschaltplänen, aufgelösten und zusammenhängenden Stromlaufplänen erläutern,
  
• kennen Sie Normempfehlungen für umfangreiche Dokumentationen.

Lernziele Vergleich verschiedener Bussysteme:

Nach dem Durcharbeiten dieser Lektion

• können Sie die wichtigsten Begriffe der peripheren Datenbustechnik in Fahrzeugsystemen erläutern,
  
• können Sie die Merkmale der Stern-, Bus- und Ringtopologie erläutern,
  
• können Sie die Merkmale der Eindrahtbusse K-Leitung und LIN-Bus erläutern,
  
• können Sie die Merkmale und Besonderheiten des Zweidraht-CAN-Bussen erläutern,
  
• können Sie die Merkmale und Besonderheiten des Zweileitungsbus FlexRay erläutern,
  
• kennen Sie den Zusammenhang zwischen Signalimpulslänge und übertragbarer Datenmenge pro Sekunde.

• Pentium 233 MHz Prozessor oder höher
• Microsoft Windows NT 4.0 mit Service Pack, ME, 2000, XP
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