Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-03)
1 Wie sieht sie aus?
Eine Steuerplatine ist eine Leiterplatte mit zahlreichen elektronischen Bauelementen. Von außen sind Steckerleisten, Klemmen oder Buchsen für Sensoren, Aktoren und die Spannungsversorgung sichtbar. Die Bestückung umfasst je nach Anwendung Transformatoren, Kondensatoren, Widerstände, Halbleiter, Relais, Mikroprozessoren und weitere Bauteile. Im Beispiel der Wärmepumpe erkennt man u. a. orange Relais, ein schwarzes Netzteilmodul mit Trafo, Elektrolytkondensatoren und rote DIP-Schalter für Konfigurationen.
Steuerplatine einer Wärmepumpe
Zu erkennen: Transformator (schwarzer Block), Elkos (schwarze Zylinder), dahinter ein Spannungsregler mit Kühlkörper, Relais (orange Quader), integrierte Schaltungen (ICs), DIP-Schalter (rot mit weißen Hebeln), Anschlussklemmen (links Leistungsseite, rechts Steuerseite), Platine mit Leiterbahnen und weiteren Komponenten wie Widerständen, Kondensatoren und Dioden.
2 Was kann sie?
Die Steuerplatine ist das „Gehirn“ des Gerätes oder der Anlage. Sie koordiniert alle angeschlossenen Sensoren und Aktoren und übernimmt die Regelung und Steuerung des Systems.
- Sie versorgt die Elektronik über ein eigenes Netzteil (Trafo, Gleichrichter, Spannungsstabilisierung).
- Sie verarbeitet Sensorsignale (z. B. Temperaturfühler, Drucksensoren).
- Sie steuert Verbraucher über Relais oder elektronische Ausgänge.
- Sie ermöglicht Kommunikation mit Bedieneinheiten oder externen Schnittstellen.
3 Wie funktioniert sie?
Die Steuerplatine arbeitet nach dem EVA-Prinzip:
- Eingabe: analoge und digitale Sensorwerte werden über AD-Wandler oder Digitaleingänge erfasst.
- Verarbeitung: ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller wertet die Daten anhand eines Programms aus und trifft Entscheidungen.
- Ausgabe: Steuerbefehle werden über DA-Wandler, Relais oder Transistorausgänge an Pumpen, Ventile, Heizstäbe oder andere Aktoren weitergegeben.
Das Netzteil sorgt für stabile Betriebsspannungen (z. B. 5 V für Logik, 12 V oder 24 V für Relais und Sensoren).
4 Wie sieht sie von innen aus?
Im Inneren (bzw. auf der Platine) finden sich die verschiedenen Funktionsgruppen:
- Leistungsanschlüsse und Netzteil: Transformator, Gleichrichter, Spannungsregler.
- Signalverarbeitung: AD-/DA-Wandler, Operationsverstärker, Filter.
- Steuerlogik: Mikrocontroller oder Prozessor mit Speicher.
- Schaltglieder: Relais oder Halbleiterschalter für Aktoren.
- Kommunikation: Schnittstellen (UART, RS485, CAN, Ethernet) und Konfigurationsbauteile wie Jumper oder DIP-Schalter.
5 Welche Rolle spielt sie in der Lehre?
Die Steuerplatine ist kein generisches Bauelement, sondern eine komplexe Baugruppe. Sie eignet sich besonders, um das Zusammenspiel vieler Grundbauteile in einer praxisnahen Anwendung zu demonstrieren. Am Beispiel der Wärmepumpe können Studierende die Signalwege vom Sensor über die Elektronik bis zum Aktor nachvollziehen und den Aufbau realer industrieller Elektronik kennenlernen.
6 Welche Rolle spielt sie in der Praxis?
Steuerplatinen sind in allen modernen Geräten und Maschinen zu finden – von Haushaltsgeräten (Waschmaschinen, Wärmepumpen, Kühlschränke) über Fahrzeuge bis hin zu industriellen Steuerungen. Sie integrieren Netzteile, Signalaufbereitung, Steuerlogik und Leistungsschalter auf einer einzigen Platine und ermöglichen dadurch kompakte, zuverlässige und kostengünstige Steuerungen.
Symbolik
- Kennbuchstabe in Schaltplänen: K
- In Schaltplänen wird die Steuerplatine meist als rechteckiger Funktionsblock mit den Ein- und Ausgängen dargestellt.
Berechnungen
Zu Steckverbindungen werden in den Grundlagen der Elektrotechnik keine Berechnungen angestellt.