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Meisterprüfung Mechatronik practice questions

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First 50 of 200 questions. Each one lists the choices, the correct answer, and an explanation. The checker at the top of this page saves progress in this browser when it is available.

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Question 1Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe erfüllt ein Sensor in einem mechatronischen System grundsätzlich?

  1. Er speichert das Programm der Steuerung dauerhaft.
  2. Er wandelt elektrische Energie in mechanische Arbeit um.
  3. Er verstärkt das Stellsignal für den Motor.
  4. Er wandelt eine physikalische Größe in ein auswertbares Signal um. Correct answer.

Explanation

Ein Sensor ist das Bindeglied zwischen der physikalischen Umwelt und der informationsverarbeitenden Elektronik. Er erfasst eine Messgröße wie Weg, Kraft oder Temperatur und gibt sie als elektrisches Signal weiter. Die eigentliche Signalaufbereitung und Verstärkung übernehmen nachfolgende Baugruppen.

Question 2Mechatronic Systems and Components

Welche Kenngröße beschreibt bei einem Wegmesssystem das kleinste noch sicher unterscheidbare Inkrement?

  1. Die Auflösung Correct answer.
  2. Die Ansprechzeit
  3. Der Messbereichsendwert
  4. Die Nennspannung

Explanation

Die Auflösung gibt an, welchen kleinsten Änderungsschritt ein Messsystem noch eindeutig darstellen kann. Sie wird häufig in Millimetern oder Winkelsekunden je Inkrement angegeben. Ansprechzeit und Messbereich beschreiben dagegen das dynamische Verhalten beziehungsweise den erfassbaren Gesamtbereich.

Question 3Mechatronic Systems and Components

Ein induktiver Näherungsschalter soll eine Stahlplatte berührungslos erkennen. Welches physikalische Prinzip nutzt er?

  1. Die Änderung des kapazitiven Widerstands durch ein Dielektrikum.
  2. Die Reflexion von Infrarotlicht an der Oberfläche.
  3. Die Erwärmung eines Bimetallstreifens durch Strahlung.
  4. Die Dämpfung eines elektromagnetischen Schwingkreises durch Wirbelströme im Metall. Correct answer.

Explanation

Ein induktiver Näherungsschalter erzeugt ein hochfrequentes Wechselfeld, das in leitfähigen Metallen Wirbelströme induziert. Diese entziehen dem Schwingkreis Energie, wodurch die Schwingungsamplitude sinkt und ein Schaltsignal ausgelöst wird. Das Verfahren spricht daher besonders auf metallische Zielobjekte an.

Question 4Mechatronic Systems and Components

Welche Einheit wird für den Drehwinkel in der Regelungstechnik bevorzugt in SI-konformer Form verwendet?

  1. Radiant Correct answer.
  2. Newtonmeter
  3. Umdrehung pro Minute
  4. Grad Celsius

Explanation

Der Radiant ist die kohärente SI-Einheit für den ebenen Winkel und wird dimensionslos aus dem Verhältnis von Bogenlänge zu Radius gebildet. In Berechnungen mit Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment erleichtert er die konsistente Einheitenbildung. Grad und Umdrehungen sind zwar gebräuchlich, aber keine SI-Basiseinheiten des Winkels.

Question 5Mechatronic Systems and Components

Welche Funktion hat ein Getriebe in einem mechatronischen Antriebsstrang?

  1. Es misst die Istposition des Antriebs.
  2. Es passt Drehzahl und Drehmoment zwischen Motor und Last an. Correct answer.
  3. Es speichert die Sollwertvorgaben der Steuerung.
  4. Es wandelt Wechselspannung in Gleichspannung um.

Explanation

Ein Getriebe übersetzt das Verhältnis von Drehzahl und Drehmoment zwischen Antriebsmaschine und Arbeitsmaschine. Bei gleicher mechanischer Leistung sinkt die Drehzahl, während das Drehmoment entsprechend steigt. Dadurch lässt sich der Motor im günstigen Betriebsbereich an die Anforderungen der Last anpassen.

Question 6Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe übernimmt ein Frequenzumrichter beim Betrieb eines Drehstrom-Asynchronmotors?

  1. Er richtet den Motorläufer mechanisch aus.
  2. Er wandelt die Rotationsenergie in Wärme um.
  3. Er misst den Laststrom und schaltet den Motor ab.
  4. Er verändert Frequenz und Spannung zur Drehzahlstellung. Correct answer.

Explanation

Der Frequenzumrichter erzeugt aus dem Netz ein Zwischenkreisgleichspannungssignal und formt daraus eine Ausgangsspannung mit einstellbarer Frequenz. Da die synchrone Drehzahl proportional zur Speisefrequenz ist, lässt sich damit die Motordrehzahl stufenlos verstellen. Zusätzlich wird die Spannung im Verhältnis zur Frequenz angepasst, um den Fluss konstant zu halten.

Question 7Mechatronic Systems and Components

Was kennzeichnet ein offenes Regelungssystem im Gegensatz zur geschlossenen Regelung?

  1. Es besitzt immer einen analogen Regler.
  2. Es fehlt die Rückführung der Regelgröße zum Vergleich mit dem Sollwert. Correct answer.
  3. Es kann Störungen selbsttätig ausregeln.
  4. Es arbeitet grundsätzlich ohne Energieversorgung.

Explanation

Bei einer Steuerkette wird die Ausgangsgröße nicht zurückgemeldet und daher nicht mit dem Sollwert verglichen. Störungen wirken sich ungehindert auf die Ausgangsgröße aus, weil keine Korrektur erfolgt. Erst die Rückführung der Regelgröße bildet den geschlossenen Wirkungskreis eines Regelkreises.

Question 8Mechatronic Systems and Components

Welche physikalische Größe wird mit einem Dehnungsmessstreifen unmittelbar erfasst?

  1. Die Lichtintensität einer Leuchtdiode
  2. Die mechanische Dehnung eines Bauteils Correct answer.
  3. Die elektrische Leitfähigkeit einer Flüssigkeit
  4. Die magnetische Flussdichte

Explanation

Ein Dehnungsmessstreifen ändert bei Verformung seinen elektrischen Widerstand und macht so die Dehnung des Trägerbauteils messbar. Aus der Dehnung lässt sich bei bekanntem Elastizitätsmodul auf die mechanische Spannung und damit auf die Kraft schließen. Deshalb wird er häufig in Kraftmessdosen eingesetzt.

Question 9Mechatronic Systems and Components

Ein Drehgeber liefert 1024 Impulse pro Umdrehung. Wie groß ist der Winkel je Impuls näherungsweise?

  1. Etwa 35 Grad
  2. Etwa 0,35 Grad Correct answer.
  3. Etwa 3,5 Grad
  4. Etwa 0,035 Grad

Explanation

Bei 1024 Impulsen je Vollumdrehung entfällt auf jeden Impuls ein Winkel von 360 Grad geteilt durch 1024. Das ergibt rund 0,3516 Grad. Die Auflösung steigt also mit der Impulszahl je Umdrehung.

Question 10Mechatronic Systems and Components

Ein Gleichstrommotor soll bei konstanter Last langsamer laufen. Welche Maßnahme bewirkt dies bei Ankerspannungssteuerung?

  1. Der Erregerstrom wird auf null gesetzt.
  2. Die Ankerspannung wird verringert. Correct answer.
  3. Die Ankerspannung wird erhöht.
  4. Die Bürsten werden verstellt.

Explanation

Bei fremderregtem Gleichstrommotor ist die Drehzahl im Wesentlichen proportional zur Ankerspannung, solange der Fluss konstant bleibt. Eine kleinere Ankerspannung senkt daher die Drehzahl. Das Erregerfeld muss dabei aufrechterhalten werden.

Question 11Mechatronic Systems and Components

Warum wird bei einem Schrittmotor häufig ein Mikroschrittbetrieb eingesetzt?

  1. Um das Haltemoment vollständig zu beseitigen.
  2. Um die Versorgungsspannung herabzusetzen.
  3. Um den Motor ohne Bestromung zu betreiben.
  4. Um die Schwingungsneigung und Geräuschentwicklung zu verringern. Correct answer.

Explanation

Der Mikroschrittbetrieb teilt den Vollschritt in viele kleine Teilschritte und glättet dadurch den Drehverlauf. Das reduziert Resonanzschwingungen und Laufgeräusche und verbessert die Laufruhe bei kleinen Drehzahlen. Das erreichbare Moment wird dabei eher geringer als größer.

Question 12Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe hat ein Tiefpassfilter in der Signalaufbereitung eines Sensorsignals?

  1. Er dämpft hochfrequente Störanteile und lässt niedrige Frequenzen passieren. Correct answer.
  2. Er verschiebt das Signal auf ein höheres Gleichspannungsniveau.
  3. Er wandelt Analogsignale in Digitalsignale um.
  4. Er verstärkt gezielt hohe Frequenzen.

Explanation

Ein Tiefpass lässt Frequenzen unterhalb seiner Grenzfrequenz weitgehend unverändert und dämpft darüber liegende Anteile. Damit lassen sich hochfrequente Störungen wie Schaltspitzen aus dem Nutzsignal herausfiltern. Die Grenzfrequenz muss dabei so gewählt werden, dass die Nutzbandbreite erhalten bleibt.

Question 13Mechatronic Systems and Components

Ein Inkrementalgeber liefert zwei um 90 Grad versetzte Spuren A und B. Wozu dient diese Phasenverschiebung?

  1. Zur Erhöhung der Versorgungsspannung
  2. Zur Absolutpositionierung nach dem Einschalten
  3. Zur Messung der Motortemperatur
  4. Zur Bestimmung der Drehrichtung Correct answer.

Explanation

Aus der Reihenfolge, in der die Flanken von Spur A und Spur B auftreten, lässt sich die Bewegungsrichtung erkennen. Bei Rechtslauf eilt eine Spur voraus, bei Linkslauf kehrt sich die Reihenfolge um. Zusätzlich kann durch Auswertung beider Flanken die Auflösung erhöht werden.

Question 14Mechatronic Systems and Components

Welche Aussage beschreibt das Verhalten eines P-Reglers mit steigender Verstärkung korrekt?

  1. Die Stellgröße bleibt unabhängig von der Regelabweichung.
  2. Die Regelabweichung wird immer exakt null.
  3. Die bleibende Regelabweichung nimmt ab, die Neigung zum Schwingen steigt. Correct answer.
  4. Die bleibende Regelabweichung wächst, das System wird träger.

Explanation

Ein P-Regler bildet die Stellgröße proportional zur Regelabweichung. Mit größerem Proportionalbeiwert wird die Abweichung stärker ausgeregelt, sodass die bleibende Abweichung sinkt. Gleichzeitig wächst die Kreisverstärkung, wodurch das System schneller, aber auch schwingungsanfälliger wird.

Question 15Mechatronic Systems and Components

Warum werden in modernen Servoantrieben Synchronservomotoren mit Permanentmagneten bevorzugt?

  1. Sie arbeiten ausschließlich im Gleichstrombetrieb.
  2. Sie erreichen hohe Leistungsdichte bei guter Regelbarkeit. Correct answer.
  3. Sie benötigen keine Positionsrückmeldung.
  4. Sie haben grundsätzlich keinen Eisenkern.

Explanation

Permanentmagneterregte Synchronmotoren erzeugen das Erregerfeld ohne Schleifringe und erreichen dadurch eine hohe Leistungsdichte bei geringem Rotorträgheitsmoment. Das ermöglicht dynamische Regelung mit kurzen Stellzeiten. Für den Servobetrieb ist dennoch ein Geber zur Kommutierung und Lageregelung erforderlich.

Question 16Mechatronic Systems and Components

Welche Funktion erfüllt eine SPS im mechatronischen System?

  1. Sie erzeugt die mechanische Antriebsleistung.
  2. Sie verarbeitet Sensoreingänge nach einem Programm und steuert Aktorausgänge. Correct answer.
  3. Sie wandelt Drehzahl in Drehmoment um.
  4. Sie dient ausschließlich der Kühlung der Leistungselektronik.

Explanation

Eine speicherprogrammierbare Steuerung liest zyklisch die Eingänge ein, verarbeitet sie nach dem hinterlegten Anwenderprogramm und gibt die Ergebnisse an die Ausgänge aus. Damit koordiniert sie Sensoren und Aktoren im Gesamtsystem. Die Leistungserzeugung bleibt den Antrieben vorbehalten.

Question 17Mechatronic Systems and Components

Ein induktiver Sensor soll eine Welle aus Aluminium erkennen. Welche Besonderheit ist zu beachten?

  1. Der Sensor benötigt zwingend eine höhere Versorgungsspannung.
  2. Die Erkennung ist unabhängig vom Material des Targets.
  3. Aluminium lässt sich induktiv grundsätzlich nicht erfassen.
  4. Die Schaltabstände sind bei Aluminium deutlich geringer als bei Stahl. Correct answer.

Explanation

Die Wirbelstromdämpfung hängt von der elektrischen Leitfähigkeit und der Permeabilität des Targets ab. Aluminium ist unmagnetisch und hat eine andere Leitfähigkeit als Stahl, wodurch der wirksame Schaltabstand sinkt. Hersteller geben deshalb materialabhängige Reduktionsfaktoren an.

Question 18Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe hat ein Wandler bei der Messung mit einem Thermoelement?

  1. Er erzeugt die Heizleistung für das Thermoelement.
  2. Er wandelt die Temperatur direkt in einen digitalen Zahlenwert ohne weitere Stufe.
  3. Er verstärkt die sehr kleine Thermospannung und kompensiert die Vergleichsstelle. Correct answer.
  4. Er ersetzt die Vergleichsstelle durch einen Kurzschluss.

Explanation

Ein Thermoelement liefert nur eine Spannung im Millivoltbereich, die zudem von der Temperatur der Vergleichsstelle abhängt. Ein Messumformer verstärkt dieses Signal und führt eine Kaltstellenkompensation durch. Erst dadurch erhält man ein auswertbares, temperaturproportionales Signal.

Question 19Mechatronic Systems and Components

Warum wird bei einer Kugelgewindetrieb-Achse häufig ein Vorspannungskonzept eingesetzt?

  1. Um die Reibung vollständig zu vermeiden.
  2. Um das Umkehrspiel zu verringern und die Steifigkeit zu erhöhen. Correct answer.
  3. Um den Motor mit Wechselstrom zu betreiben.
  4. Um die Spindelsteigung zu vergrößern.

Explanation

Durch Vorspannen der Kugeln zwischen den Gewindegängen wird das Spiel im Umkehrpunkt reduziert. Das erhöht die Steifigkeit und verbessert die Positioniergenauigkeit bei Richtungswechseln. Gleichzeitig steigt allerdings die Reibung und damit der Verschleiß.

Question 20Mechatronic Systems and Components

Welche Kenngröße gibt bei einem Linearantrieb an, wie genau die Zielposition angefahren wird?

  1. Die Nennspannung
  2. Die Positioniergenauigkeit Correct answer.
  3. Der Wirkungsgrad
  4. Die Nenndrehzahl

Explanation

Die Positioniergenauigkeit beschreibt die Abweichung zwischen Soll- und Istposition nach dem Anfahren. Sie wird durch mechanisches Spiel, Steifigkeit und Messsystem beeinflusst. Wirkungsgrad und Nenndaten beschreiben dagegen Energieumsatz und Betriebsverhalten.

Question 21Mechatronic Systems and Components

Ein Motor treibt über ein Getriebe mit Übersetzung i = 10 eine Last. Wie wirkt sich das auf das auf die Motorwelle bezogene Lastmoment aus?

  1. Es sinkt auf ein Hundertstel.
  2. Es sinkt auf ein Zehntel des Lastmoments. Correct answer.
  3. Es steigt auf das Zehnfache.
  4. Es bleibt unverändert.

Explanation

Bei einer Übersetzung ins Langsame wird das Drehmoment an der Abtriebsseite um den Faktor i erhöht, während es an der Antriebsseite umgekehrt um i verringert erscheint. Das auf die Motorwelle bezogene Lastmoment beträgt daher ein Zehntel des eigentlichen Lastmoments. Die Drehzahl verhält sich umgekehrt.

Question 22Mechatronic Systems and Components

Welche Auswirkung hat die Totzeit einer Strecke auf die Regelbarkeit?

  1. Sie verschlechtert die Stabilität und begrenzt die erreichbare Reglerverstärkung. Correct answer.
  2. Sie verbessert die Dämpfung des Regelkreises.
  3. Sie hat keinen Einfluss auf die Stabilität.
  4. Sie eliminiert die bleibende Regelabweichung.

Explanation

Eine Totzeit bewirkt, dass eine Stellgrößenänderung erst verzögert auf die Regelgröße wirkt. Der Regler reagiert dann auf veraltete Informationen, wodurch die Phasenreserve sinkt. Um Schwingungen zu vermeiden, muss die Verstärkung begrenzt werden, was die Regelgüte einschränkt.

Question 23Mechatronic Systems and Components

Warum wird bei der Kraftmessung mit Dehnungsmessstreifen eine Brückenschaltung in Viertel-, Halb- oder Vollbrücke gewählt?

  1. Zur Kompensation von Temperatur- und Eigenspannungseinflüssen. Correct answer.
  2. Zur Erhöhung der Messfrequenz des Sensors.
  3. Zur Umwandlung der Kraft in einen Weg.
  4. Zur Verringerung der mechanischen Belastung des Bauteils.

Explanation

In einer Wheatstone-Brücke heben sich gleichsinnige Störungen wie Temperaturdehnungen auf, wenn sie in benachbarten Brückenzweigen wirken. Je mehr aktive Messstreifen beteiligt sind, desto größer wird zudem die Empfindlichkeit. Die Brücke verbessert also Störunterdrückung und Signalausbeute.

Question 24Mechatronic Systems and Components

Ein Servoantrieb zeigt bei hoher Verstärkung ein Pfeifen und Überschwingen. Welche Maßnahme ist regelungstechnisch sinnvoll?

  1. Den Geber abklemmen.
  2. Verstärkung weiter erhöhen.
  3. Verstärkung reduzieren und gegebenenfalls Dämpfung erhöhen. Correct answer.
  4. Die Totzeit der Strecke vergrößern.

Explanation

Pfeifen und Überschwingen deuten auf eine zu hohe Kreisverstärkung bei vorhandener Phasennacheilung hin. Durch Senken der Verstärkung wird die Phasenreserve vergrößert und das System beruhigt. Zusätzlich kann eine gezielte Dämpfung oder ein Filter im Rückführzweig die Stabilität verbessern.

Question 25Mechatronic Systems and Components

Welche Rolle spielt die EMV-Betrachtung bei der Auslegung von Sensoren und Aktoren in einer Maschine?

  1. Sie stellt sicher, dass Störsignale die Funktionssignale nicht unzulässig beeinflussen. Correct answer.
  2. Sie legt die mechanische Festigkeit der Gehäuse fest.
  3. Sie bestimmt die Farbgebung der Schaltschränke.
  4. Sie ersetzt die Notwendigkeit einer Schutzerdung.

Explanation

Elektromagnetische Verträglichkeit umfasst sowohl die Störaussendung als auch die Störfestigkeit eines Betriebsmittels. Durch Schirmung, verdrillte Leitungen und geeignete Erdung werden Störkopplungen reduziert. So bleibt die Signalqualität auch bei benachbarten Leistungsumrichtern erhalten.

Question 26Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe hat ein Getriebe in einem mechatronischen Antriebssystem?

  1. Es erhöht die Abtriebsdrehzahl bei gleichbleibendem Drehmoment.
  2. Es wandelt die Motordrehzahl in ein höheres Drehmoment bei niedrigerer Abtriebsdrehzahl um. Correct answer.
  3. Es ersetzt die Notwendigkeit eines Frequenzumrichters.
  4. Es dient ausschließlich der Lagerung der Motorwelle.

Explanation

Ein Getriebe passt Drehzahl und Drehmoment an die Anforderungen der Last an. Bei einer Übersetzung ins Langsame steigt das Drehmoment proportional zur Übersetzung, während die Drehzahl sinkt. Es überträgt Leistung und ermöglicht so die Anpassung des Motors an die Last.

Question 27Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe hat ein Endschalter in einer mechatronischen Anlage?

  1. Er regelt die Geschwindigkeit eines Motors stufenlos.
  2. Er wandelt analoge Sensorsignale in digitale Signale um.
  3. Er dient der drahtlosen Kommunikation zwischen Steuerung und Antrieb.
  4. Er erfasst die Position eines bewegten Maschinenteils und meldet das Erreichen einer Grenzlage. Correct answer.

Explanation

Ein Endschalter ist ein binärer Sensor, der eine bestimmte Position oder Grenzlage detektiert. Er wird häufig zur Sicherheitsabschaltung oder Referenzierung von Achsen eingesetzt. Die Meldung erfolgt an die Steuerung, die darauf reagiert.

Question 28Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe hat ein Relais in einer Steuerung?

  1. Es schaltet einen Stromkreis galvanisch getrennt über ein Steuersignal. Correct answer.
  2. Es speichert Programme für eine SPS.
  3. Es wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um.
  4. Es verstärkt ein analoges Sensorsignal.

Explanation

Ein Relais ist ein elektromagnetischer Schalter, der einen Laststromkreis über ein separates Steuersignal ein- und ausschaltet. Dabei erfolgt eine galvanische Trennung zwischen Steuer- und Lastkreis. Es wird häufig zur Signalverstärkung und Potentialtrennung eingesetzt.

Question 29Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe hat ein Optokoppler in einer elektrischen Schaltung?

  1. Er misst die Temperatur eines Motors.
  2. Er überträgt Signale galvanisch getrennt zwischen zwei Stromkreisen. Correct answer.
  3. Er wandelt Licht in elektrische Energie um.
  4. Er erhöht die Spannung für den Betrieb eines Motors.

Explanation

Ein Optokoppler besteht aus einer Lichtquelle und einem Fotodetektor und überträgt Signale mittels Licht. Dadurch werden zwei Stromkreise galvanisch voneinander getrennt, was Störungen und Potentialverschiebungen verhindert. Er wird häufig zur Signalisolierung in Steuerungen eingesetzt.

Question 30Mechatronic Systems and Components

Ein DC-Motor mit der Nennspannung 24 V hat bei Nennlast eine Drehzahl von 3000 min^-1. Wie ändert sich die Drehzahl näherungsweise, wenn die Ankerspannung auf 12 V halbiert wird und das Lastmoment konstant bleibt?

  1. Die Drehzahl verdoppelt sich auf etwa 6000 min^-1.
  2. Die Drehzahl sinkt auf null.
  3. Die Drehzahl bleibt konstant bei 3000 min^-1.
  4. Die Drehzahl halbiert sich auf etwa 1500 min^-1. Correct answer.

Explanation

Bei einem fremderregten Gleichstrommotor ist die Drehzahl proportional zur Ankerspannung, wenn das Lastmoment konstant bleibt. Eine Halbierung der Spannung führt daher zu einer Halbierung der Drehzahl. Der genaue Wert kann durch Reibung und Ankerwiderstand leicht abweichen, näherungsweise gilt jedoch 1500 min^-1.

Question 31Mechatronic Systems and Components

Ein Inkrementalgeber mit 2500 Impulsen pro Umdrehung wird mit vierfacher Auswertung (Quadratur) betrieben. Wie viele Zählschritte ergeben sich pro Umdrehung?

  1. 10000 Correct answer.
  2. 2500
  3. 625
  4. 5000

Explanation

Bei der vierfachen Auswertung werden sowohl die steigenden als auch die fallenden Flanken der beiden um 90° versetzten Spuren A und B gezählt. Dadurch vervierfacht sich die Anzahl der Impulse pro Umdrehung. Aus 2500 Impulsen pro Umdrehung ergeben sich somit 10000 Zählschritte.

Question 32Mechatronic Systems and Components

Ein induktiver Näherungssensor soll eine Welle aus Edelstahl detektieren. Welche Eigenschaft der Welle ist für die sichere Detektion entscheidend?

  1. Die Temperatur der Welle.
  2. Die elektrische Leitfähigkeit und die magnetischen Eigenschaften des Werkstoffs. Correct answer.
  3. Die mechanische Härte der Welle.
  4. Die Oberflächenfarbe der Welle.

Explanation

Induktive Näherungssensoren reagieren auf Wirbelströme, die in elektrisch leitfähigen Materialien entstehen. Bei magnetischen Werkstoffen wie Edelstahl kann zudem der magnetische Fluss die Empfindlichkeit beeinflussen. Daher sind Leitfähigkeit und magnetische Eigenschaften für die Detektion entscheidend.

Question 33Mechatronic Systems and Components

Ein Gleichstrommotor treibt über ein Getriebe mit der Übersetzung i = 5 eine Last. Wie wirkt sich das auf das auf die Motorwelle bezogene Lastmoment aus, wenn das Lastmoment an der Abtriebswelle 10 Nm beträgt?

  1. Das auf die Motorwelle bezogene Moment beträgt 0,5 Nm.
  2. Das auf die Motorwelle bezogene Moment beträgt 2 Nm. Correct answer.
  3. Das auf die Motorwelle bezogene Moment beträgt 50 Nm.
  4. Das auf die Motorwelle bezogene Moment beträgt 10 Nm.

Explanation

Bei einer Übersetzung ins Langsame mit i = 5 wird das Lastmoment durch die Übersetzung geteilt, um das auf die Motorwelle bezogene Moment zu erhalten. Aus 10 Nm an der Abtriebswelle ergibt sich somit 10 Nm / 5 = 2 Nm an der Motorwelle. Die Drehzahl erhöht sich entsprechend um den Faktor 5.

Question 34Mechatronic Systems and Components

Ein Servomotor soll eine Masse über eine Spindel mit 5 mm Steigung positionieren. Der Motor ist direkt mit der Spindel verbunden. Wie viele Umdrehungen sind für eine Verfahrstrecke von 100 mm erforderlich?

  1. 20 Umdrehungen Correct answer.
  2. 50 Umdrehungen
  3. 10 Umdrehungen
  4. 5 Umdrehungen

Explanation

Die Steigung der Spindel gibt an, welchen Weg die Mutter pro Umdrehung zurücklegt. Bei 5 mm pro Umdrehung benötigt man für 100 mm insgesamt 100 mm / 5 mm/U = 20 Umdrehungen. Dies setzt voraus, dass keine weiteren Übersetzungen im Antriebsstrang vorhanden sind.

Question 35Mechatronic Systems and Components

Warum wird bei einem Servoantrieb mit hoher Verstärkung häufig ein Tiefpassfilter im Rückführzweig eingesetzt?

  1. Um hochfrequente Störungen zu dämpfen und die Stabilität zu erhöhen. Correct answer.
  2. Um die maximale Drehzahl des Motors zu begrenzen.
  3. Um die statische Genauigkeit zu verbessern.
  4. Um den Stromverbrauch zu reduzieren.

Explanation

Ein Tiefpassfilter dämpft hochfrequente Signalanteile, die durch Störungen oder Quantisierung im Rückführsignal entstehen können. Dadurch wird verhindert, dass diese Störungen verstärkt werden und zu Schwingungen führen. Die Stabilität des Regelkreises wird erhöht, allerdings kann das Filter die Dynamik beeinträchtigen.

Question 36Mechatronic Systems and Components

Welche Aufgabe hat ein Frequenzumrichter beim Betrieb eines Drehstrom-Asynchronmotors?

  1. Er erhöht die Spannung für den Motor, um das Drehmoment zu steigern.
  2. Er wandelt die feste Netzfrequenz in eine einstellbare Frequenz und Spannung um, um die Drehzahl zu regeln. Correct answer.
  3. Er wandelt die mechanische Energie des Motors in elektrische Energie um.
  4. Er dient ausschließlich der Blindleistungskompensation.

Explanation

Ein Frequenzumrichter ändert die Frequenz und Amplitude der Ausgangsspannung, um die synchrone Drehzahl des Asynchronmotors zu variieren. Dadurch kann die Drehzahl stufenlos geregelt werden. Die Spannung wird in der Regel proportional zur Frequenz angepasst, um den magnetischen Fluss konstant zu halten.

Question 37Mechatronic Systems and Components

Ein Regelkreis hat eine Totzeit von 100 ms. Welche Auswirkung hat diese Totzeit auf die Regelbarkeit?

  1. Die Totzeit verbessert die Dämpfung des Systems.
  2. Die Regelung wird schneller, da das Signal verzögert wird.
  3. Die Stabilität nimmt ab, und die Verstärkung muss reduziert werden. Correct answer.
  4. Die Totzeit hat keinen Einfluss auf die Stabilität.

Explanation

Eine Totzeit bewirkt eine Phasenverschiebung, die mit steigender Frequenz zunimmt. Dadurch kann die Phasenreserve aufgebraucht werden, was zu Schwingungen oder Instabilität führt. Um die Stabilität zu gewährleisten, muss die Verstärkung des Reglers reduziert werden, was die Regelgeschwindigkeit verringert.

Question 38Mechatronic Systems and Components

Warum wird bei der Kraftmessung mit Dehnungsmessstreifen häufig eine Vollbrücke eingesetzt?

  1. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen und Temperaturwirkungen zu kompensieren. Correct answer.
  2. Um den Stromverbrauch zu minimieren.
  3. Um die Auflösung zu verringern.
  4. Um die Messung zu linearisieren.

Explanation

Eine Vollbrücke mit vier aktiven Dehnungsmessstreifen erhöht die Empfindlichkeit gegenüber einer Viertelbrücke. Zudem werden Temperatureinflüsse und Störungen wie Zug- oder Biegebeanspruchungen besser kompensiert, da sich die Effekte in den Brückenzweigen aufheben. Dadurch wird die Messgenauigkeit verbessert.

Question 39Mechatronic Systems and Components

Ein mechatronisches System besteht aus einem Sensor, einem Regler und einem Aktor. Welche Aussage beschreibt die Funktion des Reglers in diesem System korrekt?

  1. Der Regler vergleicht die Rückführung mit der Führungsgröße und bildet eine Stellgröße. Correct answer.
  2. Der Regler dient der mechanischen Bewegung des Aktors.
  3. Der Regler wandelt die physikalische Größe in ein elektrisches Signal um.
  4. Der Regler verstärkt das Sensorsignal ausschließlich zur Anzeige.

Explanation

Der Regler vergleicht die Führungsgröße (Sollwert) mit der Rückführgröße (Istwert) und bildet daraus die Regelabweichung. Basierend auf dieser Abweichung berechnet er die Stellgröße für den Aktor, um die Regelgröße an den Sollwert anzunähern. Dies ist die Kernfunktion eines geschlossenen Regelkreises.

Question 40Mechatronic Systems and Components

Ein Schrittmotor mit 1,8° Schrittwinkel wird im Vollschrittbetrieb an einer Spindel mit 4 mm Steigung ohne Getriebe betrieben. Wie viele Schritte sind für eine Verfahrstrecke von 20 mm erforderlich?

  1. 200 Schritte
  2. 250 Schritte
  3. 5000 Schritte
  4. 1000 Schritte Correct answer.

Explanation

Der Vollschrittbetrieb löst pro Schritt 1,8° aus, sodass eine volle Umdrehung 360°/1,8° = 200 Schritte benötigt. Bei 4 mm Steigung entspricht eine Umdrehung 4 mm Weg, also 200 Schritte je 4 mm. Für 20 mm sind daher 20/4 · 200 = 1000 Schritte nötig.

Question 41Electrical Engineering and Electronics

Welche Einheit wird für die elektrische Ladung verwendet?

  1. Volt
  2. Coulomb Correct answer.
  3. Watt
  4. Ohm

Explanation

Die elektrische Ladung wird in Coulomb (C) gemessen. Ein Coulomb entspricht der Ladungsmenge, die bei einem Strom von einem Ampere in einer Sekunde durch einen Leiterquerschnitt fließt. Volt, Ohm und Watt beschreiben dagegen Spannung, Widerstand und Leistung.

Question 42Electrical Engineering and Electronics

Ein Widerstand von 220 Ohm liegt an einer Spannung von 11 V. Welcher Strom fließt?

  1. 0,5 mA
  2. 24,2 A
  3. 2,42 A
  4. 50 mA Correct answer.

Explanation

Nach dem ohmschen Gesetz gilt I = U / R. Mit 11 V geteilt durch 220 Ohm ergibt sich ein Strom von 0,05 A, also 50 mA. Die Rechnung setzt einen ohmschen Widerstand ohne Temperaturabhängigkeit voraus.

Question 43Electrical Engineering and Electronics

Wie sind zwei Widerstände von je 100 Ohm verschaltet, wenn der Gesamtwiderstand 50 Ohm beträgt?

  1. In Reihe geschaltet
  2. Parallel geschaltet Correct answer.
  3. Gegeneinander geschaltet
  4. In Brückenschaltung

Explanation

Bei einer Parallelschaltung addieren sich die Leitwerte, sodass der Gesamtwiderstand kleiner ist als der kleinste Einzelwiderstand. Zwei gleiche Widerstände parallel ergeben genau die Hälfte eines Einzelwiderstands, hier also 50 Ohm. Bei Reihenschaltung würden sich die Werte dagegen zu 200 Ohm addieren.

Question 44Electrical Engineering and Electronics

Welche Aufgabe hat eine Freilaufdiode an einer induktiven Last?

  1. Sie richtet die Versorgungsspannung gleich
  2. Sie erhöht den Einschaltstrom
  3. Sie verdoppelt die Schaltspannung
  4. Sie führt die induzierte Energie beim Abschalten ab Correct answer.

Explanation

Beim Abschalten einer Induktivität entsteht eine hohe Selbstinduktionsspannung, die Bauteile zerstören kann. Die Freilaufdiode bietet dieser Spannung einen geschlossenen Strompfad und baut die gespeicherte Energie kontrolliert ab. Sie begrenzt damit die Spannungsspitze am Schaltelement.

Question 45Electrical Engineering and Electronics

Welche Aussage beschreibt die Funktion eines Kondensators im Gleichstromkreis?

  1. Er verstärkt den Gleichstrom dauerhaft
  2. Er speichert Ladung und blockiert den Gleichstrom nach dem Ladevorgang Correct answer.
  3. Er wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um
  4. Er begrenzt den Strom auf einen festen Wert

Explanation

Ein Kondensator speichert elektrische Ladung auf zwei getrennten Platten. Nach dem Ladevorgang fließt im reinen Gleichstromkreis kein weiterer Strom, da das Dielektrikum isoliert. Er wirkt daher als Ladungsspeicher und als Gleichstromsperre.

Question 46Electrical Engineering and Electronics

Welche Schutzmaßnahme beruht auf der Abschaltung durch einen Fehlerstrom-Schutzschalter?

  1. Doppelte Isolierung
  2. Schutz durch Fehlerstromschutzeinrichtung Correct answer.
  3. Schutzkleinspannung
  4. Schutztrennung

Explanation

Der Fehlerstrom-Schutzschalter vergleicht den Strom im Außenleiter und im Neutralleiter. Weicht die Summe von null ab, fließt Strom über einen Fehlerpfad, und der Schalter trennt die Anlage. Dieses Prinzip heißt Schutz durch Fehlerstromschutzeinrichtung.

Question 47Electrical Engineering and Electronics

Welche Spannung entsteht in einer Leitung mit 0,5 Ohm Widerstand bei einem Strom von 4 A?

  1. 0,125 V
  2. 8 V
  3. 2 V Correct answer.
  4. 4,5 V

Explanation

Der Spannungsabfall folgt aus U = I · R. Mit 4 A und 0,5 Ohm ergibt sich ein Wert von 2 V. Dieser Spannungsabfall verringert die am Verbraucher ankommende Spannung.

Question 48Electrical Engineering and Electronics

Welche Kenngröße gibt bei einem Wechselstrom die Anzahl der Perioden pro Sekunde an?

  1. Frequenz Correct answer.
  2. Scheitelwert
  3. Amplitude
  4. Phasenverschiebung

Explanation

Die Frequenz beschreibt, wie viele vollständige Schwingungen pro Sekunde ablaufen, und wird in Hertz angegeben. In Europa beträgt die Netzfrequenz 50 Hz. Amplitude und Scheitelwert beschreiben dagegen die Höhe der Schwingung.

Question 49Electrical Engineering and Electronics

Ein Drehstrommotor soll die Drehrichtung ändern. Welche Maßnahme führt zum Ziel?

  1. Alle drei Außenleiter werden vertauscht
  2. Die Frequenz wird halbiert
  3. Der Neutralleiter wird getrennt
  4. Zwei Außenleiter werden vertauscht Correct answer.

Explanation

Das Drehfeld entsteht durch die zeitliche Folge der drei Außenleiter. Vertauscht man zwei beliebige Außenleiter, kehrt sich die Reihenfolge um und damit auch das Drehfeld. Der Motor läuft dann in die entgegengesetzte Richtung.

Question 50Electrical Engineering and Electronics

Welche Funktion hat ein Schütz in einer Motorsteuerung?

  1. Es begrenzt kurzzeitig den Anlaufstrom
  2. Es schaltet Lastströme über ein magnetisches Steuersystem Correct answer.
  3. Es misst den Leistungsfaktor der Anlage
  4. Es wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um

Explanation

Ein Schütz ist ein fernbetätigtes Schaltgerät mit elektromagnetischem Antrieb. Ein kleiner Steuerstrom erregt die Spule und schließt die Hauptkontakte für den Laststrom. Damit lassen sich große Verbraucher sicher über kleine Steuersignale schalten.