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Praxisauftrag und Kompetenzcheck - Informationselektroniker - 1. Ausbildungsjahr

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Einleitung

Du übernimmst im ersten Ausbildungsjahr einen fiktiven, aber berufstypischen Kundenauftrag: Für einen Ausbildungsarbeitsplatz soll eine vernetzte Lichtstatusanzeige entstehen. Ein Lichtsensor erkennt die Beleuchtung; eine LED zeigt bei Dunkelheit den Bedarf an zusätzlichem Licht. Ein geschützter, lokaler Statusbildschirm kann den Zustand anzeigen. Du klärst den Bedarf, untersuchst Bauteile, rechnest, planst, baust ein 3,3-/5-V-Modell oder simulierst es, prüfst Fehler und übergibst eine nachvollziehbare Dokumentation. Es werden keine Netzspannungsinstallationen ausgeführt.

Dieser Jahresauftrag verknüpft die vier Lernfelder des ersten Ausbildungsjahres: Elektrotechnische Systeme analysieren, Funktionen prüfen und Fehler beheben, Elektrische Systeme planen und installieren, Steuerungen und Regelungen analysieren und realisieren sowie Informationstechnische Systeme bereitstellen. Der KMK-Rahmenlehrplan weist jedem dieser Lernfelder 80 Unterrichtsstunden zu; das hier beschriebene Projekt ist ein anpassbares Unterrichtsbeispiel und kein amtlicher Prüfungsnachweis. Maßgeblich sind der betriebliche Ausbildungsplan, der jeweilige Landeslehrplan, die Anweisungen der ausbildenden Fachkräfte und die zuständige Handwerkskammer. Berufsprofil und Rechtsgrundlagen: BIBB – Informationselektroniker/in.

Lernziel: Du kannst einen Auftrag analysieren, eine technisch und wirtschaftlich begründete Lösung planen, unter sicheren Bedingungen bearbeiten, prüfen, Fehler systematisch eingrenzen und die Qualität sowie die Übergabe dokumentieren. Alle Kundendaten, Materialpreise und Messergebnisse in diesem Kurs sind ausdrücklich synthetisch beziehungsweise als Rechenbeispiel gekennzeichnet.

Kundenauftrag analysieren und Sicherheit klären

Vom Kundenwunsch zum prüfbaren Lastenheft

Die fiktive Kundin sagt: „Am Musterarbeitsplatz soll sichtbar werden, wann es zu dunkel ist. Der Zustand soll zusätzlich an einem Testrechner angezeigt werden. Es dürfen keine Personendaten oder Cloud-Dienste erforderlich sein.“ Das Lastenheft beschreibt das gewünschte Ergebnis aus Kundensicht. Das Pflichtenheft legt fest, wie die Fachkraft die Anforderungen technisch umsetzt. Kundenkommunikation bedeutet hier auch nachzufragen: Was heißt „dunkel“ konkret? Ist eine LED nur ein Hinweissignal oder soll eine echte Leuchte geschaltet werden? Wer darf den Netzwerkstatus sehen? Welche Annahmekriterien gelten?

Kundenanforderung	Technische Umsetzung	Prüfkriterium
Dunkelheit anzeigen	Fotowiderstand als Sensor, LED als Aktor	Unter 1,2 V am Sensoreingang leuchtet die LED im Modell
Flackern vermeiden	Zwei Schaltschwellen als Hysterese	Zwischen 1,2 V und 1,5 V bleibt der vorherige Zustand erhalten
Status am Testrechner	Lokale Statusseite im isolierten Labor-Netz oder Bildschirm-Simulation	Anzeige „dunkel/hell“ entspricht dem LED-Zustand
Datenschutz	Keine Namen, Kameras, Logins mit Echtdaten oder Cloud-Übertragung	Dokumentation enthält ausschließlich erfundene Beispieldaten
Sichere Umsetzung	Steckbrett mit USB-Versorgung eines freigegebenen Entwicklungsboards oder reine Simulation	Keine Verbindung zur 230-V-Installation

Das Annahmeprotokoll unterscheidet Soll-Kriterien und Ist-Ergebnisse; ein Wunsch wie „funktioniert gut“ wäre nicht messbar. Professionell formulierst du nach dem Kundengespräch einen kurzen Bestätigungsbericht mit Umfang, offenen Fragen, Kostenannahmen und Sicherheitsgrenzen.

Gefährdungsbeurteilung und Arbeitsfreigabe

Verbindliche Sicherheitsgrenze: Im ersten Ausbildungsjahr dürfen elektrische Anlagen, insbesondere 230-V-Stromkreise, Steckdosen, Verteilungen oder Schutzleiterprüfungen, niemals eigenständig geöffnet, verändert, gemessen oder geprüft werden. Das ist allein befugten Elektrofachkräften nach geltender Organisation und Aufsicht vorbehalten; Aufgaben für Auszubildende setzen Gefährdungsbeurteilung, konkrete Unterweisung und fachliche Leitung voraus. Das Modell nutzt höchstens die vorgesehenen 3,3-V-Signalanschlüsse eines geeigneten Boards und eine geprüfte USB-5-V-Versorgung. Auch diese Kleinspannungsanordnung ist nicht automatisch gefahrlos: Kurzschluss, heiße Bauteile, beschädigte USB-Netzteile und falsche Anschlüsse sind zu vermeiden. Vor dem Umstecken: Versorgung abschalten; Aufbau durch die Fachkraft prüfen lassen. Keine Arbeit an fest installierten Stromkreisen, keine Messspitzen an Netzspannung.

Die fünf Sicherheitsregeln für Arbeiten an elektrischen Anlagen – Freischalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Spannungsfreiheit feststellen, erden und kurzschließen, benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken – sind Fachwissen für befugte Tätigkeiten, keine Anleitung zu eigenständigen Versuchen. Für diese Modellaufgabe gilt stattdessen: Simulation zuerst; bei freigegebener Kleinspannungsübung Sichtkontrolle, stromlose Verdrahtung und beaufsichtigte Inbetriebnahme. Grundlage: BGHM/DGUV – Arbeiten an elektrischen Anlagen.

Ein Steckbrett ermöglicht reversibles Prototyping ohne Löten. Die Fotoanordnung ist ein allgemeines Anschauungsbild, kein freigegebener Verdrahtungsplan für unser Projekt.

Elektrische Funktionen verstehen, berechnen und Fehler finden

Von der Spannungsquelle bis zur LED

Spannung U ist der elektrische Potenzialunterschied in Volt; Strom I ist der Ladungsfluss in Ampere; Widerstand R hemmt den Stromfluss in Ohm. Für einen ohmschen Widerstand gilt das Ohmsche Gesetz: U = R · I. Elektrische Leistung ergibt sich aus P = U · I. Eine LED ist nicht ohmsch; du setzt deshalb einen Vorwiderstand ein und berücksichtigst den näherungsweisen Spannungsabfall an der LED.

Durchgerechneter Vorwiderstand: Modell-Ausgang 3,3 V, angenommene rote LED mit 2,0 V Durchlassspannung, gewünschter Strom 0,010 A. Berechnung: R = (3,3 V − 2,0 V) / 0,010 A = 130 Ohm. Als größere Beispielbestückung wählen wir 220 Ohm: I ≈ (3,3 − 2,0) V / 220 Ohm = 0,00591 A = 5,9 mA. Widerstandsverlustleistung: P = I² · R ≈ 0,0077 W. Ein geeigneter, ausreichend belastbarer Widerstand ist zu wählen; sichere GPIO-Grenzwerte müssen vor dem Realaufbau anhand des konkreten Board-Datenblatts geprüft werden. Die Rechnung garantiert weder die LED-Helligkeit noch zulässige Ausgangsströme jedes beliebigen Boards.

Typische Fehler: Strom und Spannung verwechseln, 10 mA als 10 A einsetzen, den Vorwiderstand vergessen oder Anode/Kathode vertauschen. Bei einer nicht leuchtenden LED prüfst du zuerst das Schaltbild, die Orientierung und die Sollspannung – erst dann die Freigabe zur tatsächlichen Messung am sicheren Modell.

Ein Lichtsensor als Spannungsteiler

Der LDR (Light Dependent Resistor, Fotowiderstand) hat einen beleuchtungsabhängigen Widerstand: bei mehr Licht meist einen kleineren. Er wird mit einem festen Widerstand als Spannungsteiler genutzt. In unserem vereinfachten Rechenmodell liegt der LDR zwischen 3,3 V und dem Messpunkt, ein 10-kOhm-Widerstand zwischen Messpunkt und GND. Der ADC (Analog-Digital-Wandler) erfasst die Spannung am Messpunkt. Es gilt für einen praktisch unbelasteten Teiler: U_ADC = 3,3 V · 10 kOhm / (R_LDR + 10 kOhm).

Beispiel hell: R_LDR = 5 kOhm, also U_ADC = 3,3 · 10 / 15 = 2,20 V. Beispiel dunkel: R_LDR = 50 kOhm, also U_ADC = 3,3 · 10 / 60 = 0,55 V. Folglich soll unser Programm bei niedriger Sensorspannung die Status-LED aktivieren. Das sind didaktische Modellwerte; echte LDR-Kennlinien, Eingangsimpedanz und ADC-Kalibrierung beeinflussen die Messung. Beim digitalen Modul in Wokwi ist der 10-kOhm-Widerstand bereits enthalten: nicht zusätzlich denselben Teiler einbauen. Bei einem Modell mit 3,3-V-Signalen wird auch das Sensormodul nur mit seiner freigegebenen 3,3-V-Versorgung betrieben.

Fehlersuche anhand der Wirkung: Dauerhaft 0 V kann auf einen dunklen Sensor, einen unterbrochenen oberen LDR-Zweig oder einen Kurzschluss gegen GND hinweisen. Dauerhaft hohe Spannung kann einen offenen unteren Widerstand oder einen Verdrahtungsfehler anzeigen. Der reine Messwert reicht nicht zur sicheren Unterscheidung: Sichtprüfung, Vergleich mit Schaltplan, simuliertes Abtrennen und dokumentierte Wiederholungsmessung helfen, die Ursache einzugrenzen. Kein Umverdrahten unter Spannung.

Deutschsprachige Erläuterung zur Spannungsteilerformel; überprüfe die dort gezeigte Richtung des Spannungsteilers stets an unserem eigenen Schaltbild.

Planung, Materialfluss und sichere Montage

Materialentscheidung und Wirtschaftlichkeit

Eine Stückliste verbindet technische Auswahl, Beschaffung, Lagerentnahme und späteren Nachweis verwendeter Bauteile. Als Beispiel dient ein ESP32-DevKitC V4 mit USB-Anschluss, ein Steckbrett, ein LDR, ein 10-kOhm-Widerstand, ein 220-Ohm-Vorwiderstand, eine LED, Steckleitungen und ein passendes USB-Kabel. Alle folgenden Preise sind frei erfundene Kalkulationswerte, keine Händlerangebote.

Position	Menge	Fiktiver Einzelpreis	Fiktiver Gesamtpreis
Freigegebenes ESP32-Board	1	12,00 €	12,00 €
Steckbrett	1	5,00 €	5,00 €
LDR	1	1,00 €	1,00 €
10-kOhm- und 220-Ohm-Widerstand zusammen	1 Satz	0,20 €	0,20 €
Rote LED	1	0,20 €	0,20 €
Steckleitungen	1 Satz	3,00 €	3,00 €
USB-Kabel	1	2,50 €	2,50 €
Summe			23,90 €

Kalkulation: Material 23,90 € + angenommene Reserve von 10 % = 23,90 € + 2,39 € = 26,29 € internes Modellbudget. Arbeitszeit, Geräteprüfungen und Steuern sind hier nicht eingepreist; die Summe ist kein vollständiges Kundenangebot. Für eine echte Kalkulation sind aktuelle Bezugsquellen, Lieferzeit, Alternativteile und betriebliche Zuschläge zu prüfen. Der Informationsfluss lautet Kundenanfrage → Anforderungsliste → Freigabe der Stückliste → Beschaffung oder Entnahme → Wareneingangsprüfung → Aufbau → Protokoll → Übergabe. Prüfe ESD-Empfindlichkeit, Wiederverwendbarkeit der Komponenten, reparierbare Steckverbindungen und sortenreine Rückgabe defekter Teile.

Das Foto zeigt ein ESP32-Board als Bauteilbeispiel. Pinbelegung, Versorgung und Stromgrenzen unterscheiden sich je nach Platine. Für das ESP32-DevKitC V4 beschreibt Espressif USB als eine mögliche Versorgung und warnt davor, mehrere Spannungsversorgungen gleichzeitig anzuschließen. Ausschließlich die passende, vor Ort freigegebene Hardware verwenden.

Arbeitsplan in sinnvoller Reihenfolge

Phase	Fachliche Tätigkeit	Prüffähiges Zwischenprodukt
Auftrag	Gesprächsnotiz und Anforderungen ohne personenbezogene Daten	Lastenheft mit fünf Annahmekriterien
Analyse	Blockbild, Schaltplan und Rechenannahmen	LED-Widerstandsrechnung und Sensor-Spannungstabelle
Planung	Stückliste, fiktive Kosten, Verantwortlichkeiten und Risikoabschätzung	Freigegebener Modell-Arbeitsplan
Simulation	LDR, Widerstand, LED und Controller virtuell verschalten	Screenshot mit Komponentenbeschriftung und dokumentiertem Test
Aufbau	Nur nach Unterweisung und Sichtkontrolle stromlos stecken	Von Fachkraft freigegebenes Kleinspannungsmodell
Inbetriebnahme	Spannungswerte und Zustandswechsel unter Aufsicht prüfen	Soll-Ist-Protokoll mit Toleranzen
IT-Bereitstellung	Testnetz oder Offline-Statusansicht konfigurieren	Erreichbarkeits- und Datenschutztest
Übergabe	Funktion zeigen, Grenzen erklären, Material wiederverwenden	Kundenübergabeblatt und Verbesserungsvorschlag

Jahresverlauf als Beispiel: Wochen 1–9 Auftrag und Analyse (Lernfeld 1); 10–18 Planung und sichere Installation des Modells (Lernfeld 2); 19–28 Steuerungslogik und systematische Tests (Lernfeld 3); 29–38 IT-Darstellung, Dokumentation und Übergabe (Lernfeld 4). Rückkopplungen zwischen den Lernfeldern sind ausdrücklich erwünscht. Die Zeiten sind keine verbindliche Stundenverteilung.

Sichere Praxisalternative ohne Hardware

Im Browser simulierst du den ESP32, LDR und LED in Wokwi – ESP32-Simulation. Zeichne denselben Schaltplan in einer Tabelle, setze die Sensorwerte hell und dunkel und dokumentiere virtuelle Messpunkte. Wenn Simulator, Account, Netzwerkfunktion oder Schuldatenschutz nicht passen, genügt eine Offline-Tabellensimulation: Trage R_LDR = 5, 10, 20 und 50 kOhm ein, berechne U_ADC und wende die Zustandsregel aus Kapitel 4 an. Das erzeugt einen prüfbaren, ungefährlichen Funktionsnachweis ohne Steckbrett und ohne externe Zugangsdaten. Ein Wokwi-Projekt ist kein sicherheitstechnischer Nachweis für eine reale Installation.

Steuerungen und Regelungen unterscheiden und realisieren

Signalweg vom Sensor zur Anzeige

Der Ablauf lässt sich mit dem EVA-Prinzip beschreiben: Eingabe LDR-Spannung am Analog-Eingang, Verarbeitung Vergleich mit Schwellenwerten im Mikrocontroller, Ausgabe LED und lokaler Status. Ein Sensor erfasst eine physikalische Größe, ein Aktor beeinflusst oder signalisiert etwas. Ein Schwellwertschalter ist eine Steuerung: Die aktuelle Helligkeit bestimmt die LED, aber die LED misst nicht die tatsächliche Helligkeitsänderung im Raum nach. Eine Regelung würde den Istwert nach einer Stellgröße erneut erfassen, mit einem Sollwert vergleichen und die Stellgröße rückgekoppelt anpassen. Für eine echte Beleuchtungsregelung wären eine steuerbare Leuchte, Rückführung und sichere fachliche Planung nötig; das bleibt hier konzeptionell beziehungsweise simuliert.

Bei nur einer Grenze, beispielsweise 1,3 V, kann Messrauschen nahe der Schwelle die LED schnell ein- und ausschalten. Hysterese verwendet daher zwei Grenzen: einschalten bei U_ADC unter 1,2 V, ausschalten bei U_ADC über 1,5 V; im Bereich dazwischen bleibt der letzte Zustand. Die Bedingung wird hier als Unterrichtsanforderung festgelegt und ist keine herstellerspezifische Norm.

Programmablauf und Zustandsprüfung

Pseudocode (keine unbesehen übertragbare Gerätesoftware):

Initialisiere LED als Ausgang und den freigegebenen ADC1-Eingang, beispielsweise GPIO34 beim passenden ESP32-Board.
Erfasse einen plausibilisierten und bei Bedarf kalibrierten Spannungswert; kennzeichne unplausible Sensordaten als Diagnosefall.
Wenn U_ADC kleiner als 1,2 V ist, setze Zustand auf „dunkel“ und LED auf EIN.
Sonst, wenn U_ADC größer als 1,5 V ist, setze Zustand auf „hell“ und LED auf AUS.
Sonst behalte den vorherigen LED-Zustand bei.
Aktualisiere die lokale Statusanzeige; wiederhole die Abfrage in einem geeigneten Zeitabstand.

Hier sind Messrauschen, Spannungstoleranz und Sensorabweichung zu prüfen. Die Umrechnung eines Roh-ADC-Werts in Volt ist je nach Board, ADC-Einstellung und Kalibrierung verschieden. Deshalb ist eine dokumentierte Vergleichsmessung beziehungsweise Simulatoranzeige erforderlich; ein unbegründet übernommener Rohwert ist kein verlässlicher Schwellwert. Prüfe auch den Fehlerfall „Sensorleitung unterbrochen“: Ein elektrischer Nullwert kann sonst irrtümlich als Dunkelheit interpretiert werden. Die Fehlerdiagnose muss daher zusätzlich die Verdrahtung und einen Plausibilitätstest berücksichtigen.

Qualitätskriterium: Für drei stabile Prüfpunkte (0,55 V, 1,35 V, 2,20 V) müssen Ein-/Aus-Zustände und Speicherverhalten dokumentiert sein. Der Verlauf von oben nach unten und von unten nach oben zeigt, ob die Hysterese wirklich funktioniert.

Informationstechnisches System bereitstellen und schützen

Gerät, Netzwerk und Statusdienst

Ein informationstechnisches System besteht aus Hardware, Software, Schnittstellen und dokumentierter Konfiguration. Das Entwicklungsboard kann im freigegebenen Labor-WLAN Daten an einen ausschließlich lokalen Statusdienst geben; alternativ wird die Netzwerkschnittstelle vollständig offline simuliert. IP-Adresse ist eine logische Adresse im Netz, DHCP vergibt Netzparameter automatisiert, Gateway verbindet unterschiedliche Netze, DNS übersetzt Namen in Adressen. Für unser Modell reicht ein isoliertes Testnetz mit Freigabe durch die Netzwerkadministration: keine Verbindung zum produktiven Kunden- oder Schulnetz, keine Portweiterleitung, keine öffentliche IP-Erreichbarkeit, keine echten Kennwörter im Quellcode oder Screenshot.

Beispiel für eine rein fiktive, intern verwendete Dokumentation: Testgerät A erhält per DHCP eine Laboradresse aus einem nicht weiter gerouteten Testnetz; statt einer realen Gerätekennung dokumentierst du „Gerät A“. Ein anderer Teilnehmer liest lediglich „hell“ oder „dunkel“. Die IP-Adresse allein ist noch keine Erlaubnis zum Zugriff; Funktionsfreigabe, Zugriffsbegrenzung und ein sicherer Betriebszustand bei Verbindungsabbruch müssen besprochen werden. Netzwerkfehler von Sensorfehlern trennen: Wenn die LED lokal korrekt reagiert, aber die Seite nicht aktualisiert, sind zuerst Testnetzzuordnung, DHCP, Adresse und Statusdienst zu prüfen – nicht wahllos der LDR auszutauschen.

Diese Abbildung zeigt einen kabelgebundenen Ethernet-Stecker zur Gegenüberstellung mit WLAN; das beschriebene ESP32-Modell benötigt keinen Ethernet-Stecker.

Deutschsprachige Erklärung des DHCP-Ablaufs: Discover, Offer, Request und Acknowledgement. Ordne die Schritte in einer Skizze einem Labor-Client und einem DHCP-Server zu.

Datenschutz, Arbeitsschutz und nachhaltiger Betrieb

Für die Übung genügt die Statusinformation; erfasse keine Namen, Kontaktdaten, Standorte, MAC-Adressenlisten, Fotos von Personen oder Bewegungsprofile. Vermeide unnötige Protokolle; halte Testdaten lokal und lösche sie nach Abschluss. Prüfe Rollen, notwendige Zugriffsrechte und Updates gemeinsam mit der Fachkraft. Datenschutz durch Datenminimierung und Schutzmaßnahmen entspricht den Grundgedanken der Datenschutz-Grundverordnung, insbesondere Art. 5, 25 und 32; betriebliche Regeln gehen im konkreten Einsatz vor. Auch das Teilen eines Screenshots kann schützenswerte Netzwerkinformationen offenlegen.

Nachhaltigkeit ist messbar: Komponenten nach Rückbau sortieren, funktionierende Baugruppen wiederverwenden, defekte Elektronik getrennt und betriebsgerecht entsorgen und ein Gerät nicht unnötig im Dauerbetrieb lassen. Prüfe den Materialfluss ebenso wie die Nutzungsdauer. Arbeitsplätze ergonomisch vorbereiten: ausreichend Licht, freie Fluchtwege, keine losen USB-Leitungen als Stolperstelle. Bei Bildschirmarbeit regelmäßige Tätigkeitswechsel einplanen; das Ergebnis zählt, nicht eine längere Einschaltzeit.

Vollständiger Praxisfall, Qualitätsprüfung und Kompetenzcheck

Durchgerechneter Fall: Die Lichtstatusanzeige

Ausgangslage: Ein fiktiver Auftraggeber möchte auf einem Vorführplatz eine LED, die bei Dunkelheit leuchtet, und eine lokale Statusansicht. Der Betrieb stellt ein freigegebenes ESP32-Board, eine rote LED, 220 Ohm, einen LDR, 10 kOhm und ein Steckbrett bereit. Es gibt keinen Auftrag zum Anschluss einer Raumleuchte an Netzspannung.

Analyse: Eingabe ist ein analoger LDR-Spannungswert; Verarbeitung erfolgt durch den Mikrocontroller mit Hysterese; Ausgabe ist die Status-LED und optional die Labor-Statusseite. Eine LED ohne Vorwiderstand wäre nicht freigabefähig. Im Pflichtenheft stehen 1,2 V als Einschaltschwelle, 1,5 V als Ausschaltschwelle, eine dokumentierte Statusansicht und kein Cloud-Zwang.

Schaltung und Rechnung: LDR oben an 3,3 V, 10 kOhm unten an GND, Verbindung zum freigegebenen ADC1-Eingang; Ausgang GPIO des konkreten Boards → 220 Ohm → LED → GND. Bei angenommenen 2,0 V LED-Spannung errechnet sich der LED-Strom zu 5,9 mA. Hell mit 5 kOhm LDR ergibt 2,20 V und LED AUS, dunkel mit 50 kOhm ergibt 0,55 V und LED EIN. Die Reihenfolge ist durch die Klemmenlage bestimmt: Vertauschst du LDR und 10-kOhm-Widerstand, kehrt sich die Wirkung des Spannungswertes um. Das ist ein typischer und diagnostisch gut prüfbarer Planungsfehler.

Arbeitsausführung: Erst die Schaltung virtuell aufbauen; Fotos/Skizzen und Berechnung vergleichen; dann ausschließlich nach Freigabe das Kleinspannungsmodell stromlos stecken und beaufsichtigt erproben. Fiktive Kostenbasis: 23,90 € Material, mit einer modellhaften Reserve 26,29 €. Im Labor-Netz wird nur ein Zustand ohne Personenbezug gezeigt. Bei fehlender Hardware bleibt die Simulation mit derselben Prüftabelle ein gleichwertiger fachlicher Lernnachweis für diesen Kurs, jedoch keine reale elektrotechnische Sicherheitsprüfung.

Soll-Ist-Prüfprotokoll und Fehlerdiagnose

Prüffall	Modell-Eingang	Soll-Anzeige	Beispiel-Ist und Bewertung
Heller Arbeitsplatz	2,20 V	LED aus, Status „hell“	LED aus; Soll erfüllt
Verdunkelung	0,55 V	LED ein, Status „dunkel“	LED ein; Soll erfüllt
Anstieg aus Dunkelheit in die Hysterese	1,35 V	LED bleibt ein	LED bleibt ein; Soll erfüllt
Abfall aus Helligkeit in die Hysterese	1,35 V	LED bleibt aus	LED bleibt aus; Soll erfüllt
Labor-Netzwerk ausgeschaltet	Sensorwert beliebig	Lokale LED arbeitet weiter; Statusseite nicht erreichbar	LED arbeitet; Netzfehler getrennt dokumentieren
LDR-Leitung im Simulator unterbrochen	Eventuell 0 V	Kein ungeprüftes „alles normal“; Diagnose nötig	Sicht- und Plausibilitätsprüfung veranlasst

Die Ist-Werte sind beispielhafte Soll-Demonstrationen und keine tatsächlich durchgeführten Messungen. Im persönlichen Prüfprotokoll stehen Datum der Übung, Modellbezeichnung, sichere Prüfmethode, Messgerät/Simulator, gemessene Werte, Abweichung, Fehlerursache, Korrektur, erneute Prüfung und verantwortliche Freigabe. Keine echten Kundendaten eintragen. Fehler systematisch behandeln: Symptom → Hypothesen → ungefährlicher Test → Befund → eine Änderung → Wiederholungstest. Beispiel: LED bleibt trotz 2,20 V an; mögliche Ursachen sind vertauschte Bedingung, falsch zugeordnetes GPIO oder ein LED-Verdrahtungsfehler. Teste zunächst den Programmzustand in der Simulation, danach Schaltung und Pins bei ausgeschalteter Versorgung; die zulässige messtechnische Prüfung erfolgt nur unter Aufsicht.

Bewertungsraster, Kundenübergabe und Reflexion

Kriterium	Gewicht	Nachweis für volle Punktzahl
Anforderungsanalyse und Kundengespräch	15 %	Mindestens fünf überprüfbare Anforderungen und geklärte offene Punkte
Schaltplan, Berechnungen und Materialplanung	20 %	Korrekte LED- und Teilerrechnung, Stückliste und begründete Auswahl
Sicherer Aufbau oder sichere Simulation	20 %	Freigabegrenzen eingehalten, Aufbau entspricht dokumentiertem Plan
Steuerungslogik und strukturierte Fehlersuche	15 %	Hysterese in beiden Richtungen getestet, Fehlerhypothese geprüft
IT-Bereitstellung und Datenschutz	15 %	Lokal begrenzter Status, gesonderter Netzwerkfehler-Test, keine Echtdaten
Prüfprotokoll, Übergabe und Reflexion	15 %	Prüftabelle vollständig, Grenzen erklärt, konkrete Verbesserung dokumentiert

Jedes Kriterium erhält 0 bis 4 Punkte: 0 = kein Nachweis, 1 = stark lückenhaft, 2 = teilweise tragfähig, 3 = weitgehend fachgerecht, 4 = vollständig und nachvollziehbar. Gewichteter Beitrag = Gewicht in Prozent · erreichte Punkte / 4. Ein fiktives Beispiel mit den Punktzahlen 4, 3, 4, 3, 3, 4 ergibt 15 + 15 + 20 + 11,25 + 11,25 + 15 = 87,5 von 100 Punkten. Diese didaktische Punktzahl ist keine Kammerprüfung, keine Prüfungszulassung und keine amtliche Anerkennung.

Eine professionelle Übergabe zeigt den Soll-Ist-Abgleich, erklärt die Grenzen der Simulation, nennt die Wartungszuständigkeit und übergibt die Dokumentation. Zur Reflexion formulierst du eine konkrete Verbesserung, etwa eine besser erkennbare Fehleranzeige bei Sensorausfall oder ein reparaturfreundlicheres Gehäuse. Prüfe ausdrücklich, ob die Verbesserung neue Sicherheits-, Datenschutz- oder Kostenfragen erzeugt.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Fachwissen anwenden

Welches Ergebnis gehört in ein prüfbares Lastenheft zur Lichtstatusanzeige? (Die LED leuchtet bei einem klar benannten Dunkelheitskriterium) (!Die Anzeige soll irgendwie zuverlässig sein) (!Der Kunde findet das Design bestimmt gut) (!Der Auftrag wird ohne Funktionstest abgeschlossen)

Welche Maßnahme ist für Auszubildende bei diesem Jahresprojekt fachlich angemessen? (Zuerst simulieren und ein Kleinspannungsmodell nur unter befugter Aufsicht aufbauen) (!Eine Steckdose für einen schnellen Test öffnen) (!Den Schutzleiter eines Stromkreises selbstständig lösen) (!Ein beschädigtes Netzteil trotz sichtbarer Schäden weiterverwenden)

Welche Widerstandsgröße ergibt sich rechnerisch bei 3,3 V Versorgung, 2,0 V LED-Spannung und 10 mA Zielstrom? (130 Ohm) (!13 Ohm) (!330 Ohm) (!1300 Ohm)

Wie groß ist näherungsweise die Spannung am unteren 10-kOhm-Widerstand, wenn oben ein LDR mit 5 kOhm an 3,3 V liegt? (2,20 V) (!1,10 V) (!0,55 V) (!3,30 V)

Was bedeutet eine Spannung von 0,55 V im beschriebenen LDR-Spannungsteiler? (Ein hoher LDR-Widerstand passt im Modell zu Dunkelheit) (!Ein niedriger LDR-Widerstand beweist starke Helligkeit) (!Der Sensor ist dadurch eindeutig als defekt erkannt) (!Die LED muss deswegen direkt an 5 V angeschlossen werden)

Welche Regel verhindert ein Flackern der Status-LED nahe der Umschaltschwelle? (Einschalten unter 1,2 V und Ausschalten über 1,5 V) (!Beide Zustandswechsel bei genau 1,3 V auslösen) (!Jeden Messwert ohne Vergleich sofort an den LED-Ausgang legen) (!Die LED ohne Vorwiderstand an den Sensor anschließen)

Woran erkennst du beim Lichtstatus-Projekt eine Steuerung statt einer geschlossenen Regelung? (Die Status-LED wirkt nicht als rückgemessene Stellgröße auf einen Helligkeits-Sollwert) (!Die Schaltung enthält einen Sensor) (!Die Schaltung verwendet einen Mikrocontroller) (!Die LED wird in einem Gehäuse eingebaut)

Welcher Schritt gehört zur wirtschaftlichen Materialdisposition? (Stückliste mit Mengen, fiktiven Kosten und Ersatzteilverfügbarkeit abgleichen) (!Bauteile ohne Prüfung und ohne Stückliste bestellen) (!Die Spannung am Sensoreingang durch Raten festlegen) (!Auf eine Wareneingangskontrolle grundsätzlich verzichten)

Die LED funktioniert lokal, aber die Labor-Statusseite bleibt unerreichbar. Was prüfst du zuerst? (Testnetz, DHCP-Zuordnung und den lokalen Statusdienst) (!Den LDR ohne Befund durch einen neuen ersetzen) (!Den LED-Vorwiderstand vollständig entfernen) (!Sofort den Stromkreis der Gebäudeverteilung öffnen)

Welcher Nachweis ist für eine fachgerechte Übergabe am wichtigsten? (Ein Soll-Ist-Protokoll mit sicheren Prüfbedingungen und dokumentierten Abweichungen) (!Ein schönes Foto ohne Angaben zum Funktionsverhalten) (!Ein Ergebnis ohne Angabe der Schaltbedingungen) (!Eine unkommentierte Liste echter Kundendaten)

Kontrollhinweis: Begründe deine Entscheidung jeweils mit einem Rechenweg, einer technischen Ursache oder einem Annahmekriterium; bei Unsicherheit arbeite die betreffende Fachstelle erneut durch.

Memory

Lastenheft	Anforderungen aus Sicht des Auftraggebers
Pflichtenheft	Beschriebene technische Realisierung der Anforderungen
Fotowiderstand	Bauteil mit beleuchtungsabhängigem Widerstand
Vorwiderstand	Bauteil zur Strombegrenzung einer LED
Hysterese	Zwei Schaltschwellen mit einem gespeicherten Zwischenzustand
DHCP	Automatische Zuteilung von Netzparametern
Prüfprotokoll	Dokumentierter Vergleich von Soll und Ist

Drag-and-drop

Ordne die fachlichen Prüfmaßnahmen zu.	Passender Anlass
Spannungsteiler nachrechnen	Der LDR-Sensor liefert eine unerwartete Spannung
GPIO-Belegung kontrollieren	Die LED reagiert trotz korrekter Softwarevariable nicht
DHCP-Konfiguration prüfen	Die Statusseite ist im Labor-Netz nicht erreichbar
Hysterese in beide Richtungen testen	Die Anzeige wechselt nahe der Schwelle unruhig
Stückliste und Lieferschein abgleichen	Beim Wareneingang fehlen Bauteile

Kreuzwort

Spannung	Welche elektrische Größe wird in Volt angegeben?
Widerstand	Welche elektrische Größe hat die Einheit Ohm?
Hysterese	Wie heißt das Verhalten mit zwei unterschiedlichen Schaltschwellen?
Sensor	Welches Bauteil wandelt beim LDR Lichtinformation in einen elektrischen Messwert um?
Subnetz	Wie heißt ein logisch abgegrenzter Teil eines IP-Netzes?
Prüfprotokoll	Wie nennt man die schriftliche Dokumentation von Sollwerten und tatsächlichen Testergebnissen?

LearningApps

Die folgende Suche zeigt thematisch passende, fremde Übungen; deren Ergebnisse sind keine von uns geprüften Lösungen. Prüfe vor Nutzung Inhalt, Datenschutz und Verfügbarkeit:

Lückentext

Im

stehen die Anforderungen des Kunden aus seiner Sicht.

Eine rote LED wird im Modell durch einen

gegen zu hohen Strom geschützt.

Ein Fotowiderstand wird auch

genannt.

Die Beziehung zwischen Spannung, Widerstand und Strom heißt

.

Zwei unterschiedliche Schaltschwellen bilden eine

.

Die automatische Zuteilung von Netzparametern erfolgt durch

.

Bei einer systematischen Fehlersuche vergleichst du zunächst den

mit dem tatsächlichen Wert.

Nach dem Abschluss werden Prüfungen in einem

festgehalten.

Zum Datenschutz gehört die

.

Eine sichere digitale Alternative zum Realaufbau ist die

.

Offene Aufgaben

Leicht

Lastenheft: Formuliere zu der fiktiven Lichtstatusanzeige fünf messbare Anforderungen und zwei konkrete Rückfragen an die Kundschaft; Ergebnis ist eine einseitige Auftragsnotiz ohne echte Namen.
Ohmsches Gesetz: Berechne für 3,3 V, 2,0 V LED-Spannung und 220 Ohm den LED-Strom in Ampere und Milliampere samt Einheiten; liefere einen plausiblen Rechenweg.
Schaltplan: Zeichne LDR, 10-kOhm-Widerstand, LED, Vorwiderstand und Mikrocontroller als beschriftete Modellschaltung; markiere GND, 3,3 V, ADC und GPIO.
Arbeitssicherheit: Erstelle eine vierteilige Checkliste für Simulation, stromlosen Aufbau, Aufsichtsfreigabe und Rückbau; begründe ausdrücklich den Ausschluss von Netzspannung.

Standard

Spannungsteiler: Fertige eine Berechnungstabelle für LDR-Werte von 5, 10, 20 und 50 kOhm an; trage die Sensor-Spannungen sowie die Schwellenentscheidung ein und erläutere die Wirkrichtung.
Stückliste: Überprüfe die fiktive Materialliste und die Summe von 23,90 €; ergänze eine 10-prozentige Reserve und dokumentiere Liefer-, Wiederverwendungs- und Entsorgungswege.
Steuerungstechnik: Simuliere fünf Zustandsübergänge mit den Grenzen 1,2 und 1,5 V; weise an 1,35 V in zwei verschiedenen Ausgangszuständen die Speicherung nach.
Netzwerktechnik: Entwirf eine isolierte Labor-Netzskizze mit Gerät A, DHCP-Server und Statusrechner; erkläre die Grenzen des Zugriffs und einen Test bei unterbrochenem Netzwerk.

Schwer

Fehleranalyse: Entwickle einen Diagnosebaum für „LED leuchtet dauerhaft“ mit mindestens drei unterschiedlichen Ursachen, jeweils einer ungefährlichen Prüfmethode und einem Wiederholungstest.
Kundenkommunikation: Verfasse für eine fiktive Kundin ein technisches Übergabegespräch mit Anforderungen, Soll-Ist-Abgleich, Kostenannahmen, Sicherheitsgrenzen und mindestens einer begründeten offenen Frage.
Regelungstechnik: Konzipiere als reine Simulation die Erweiterung von einer Lichtstatus-Steuerung zu einer geschlossenen Helligkeitsregelung; benenne Messgröße, Sollwert, Stellgröße, Rückkopplung und mögliche Schwingungen.
Qualitätssicherung: Erstelle ein anonymes Prüfprotokoll mit sechs Prüffällen, bewerte einen absichtlich simulierten Fehler anhand des Bewertungsrasters und begründe eine nachhaltige Designverbesserung.

Lernkontrolle

Auftragsanalyse: Ein Kunde verlangt „automatisches Licht“; formuliere drei Rückfragen, um eine ungefährliche Statusanzeige von einem unzulässigen eigenständigen Netzspannungsauftrag abzugrenzen, und formuliere zwei messbare Abnahmekriterien.
Elektrische Leistung: Weise rechnerisch nach, weshalb der 220-Ohm-Vorwiderstand bei angenommenen 3,3 V und 2,0 V LED-Spannung nur ungefähr 0,0077 W umsetzt, und benenne die Grenzen des Modells.
Messfehler: Bei simulierten 50 kOhm LDR-Widerstand werden 2,75 V statt 0,55 V angezeigt; gib mindestens zwei plausible Verdrahtungs- oder Modellursachen an und entwerfe sichere Unterscheidungstests.
Schwellwertschalter: Beurteile für die Spannungsfolge 2,20 V → 1,35 V → 0,55 V → 1,35 V → 1,60 V den LED-Zustand nach jedem Schritt und erkläre die Hysterese anhand der Übergänge.
Netzwerkdiagnose: Trenne bei lokal funktionierender LED und nicht erreichbarer Statusseite die Ursachen entlang Gerät, DHCP, Testnetz und Statusdienst; dokumentiere die Reihenfolge deiner Prüfung.
Qualitätsmanagement: Prüfe einen beispielhaften Auftrag mit zwei fehlenden Soll-Ist-Einträgen und einem unklaren Sensorausfall. Welche Nachweise müssen vor der Kundenübergabe ergänzt werden und warum?

Lernnachweis

Der konkrete Kompetenzcheck besteht aus einer digitalen oder gedruckten, vollständig anonymisierten Auftragsmappe: (1) Gesprächsnotiz, fünf Anforderungen und Bestätigung der offenen Fragen; (2) Block- und Stromlaufplan samt LED- und Teilerberechnung; (3) Stückliste, fiktive Kosten, Arbeits- und Materialfluss; (4) Sicherheitscheck mit dokumentierter Simulations- oder Aufsichtsfreigabe; (5) funktionsfähige Simulation oder freigegebenes Kleinspannungsmodell mit Hysterese; (6) Netz- oder Offline-Statusmodell und Datenschutzkonzept; (7) Soll-Ist-Protokoll mit mindestens sechs Fällen einschließlich eines absichtlich ausgelösten Fehlers; (8) Übergabe, Bewertung anhand des 100-Punkte-Rasters und eine konkrete Reflexion.

Beurteilbar ist nicht bloß die LED-Funktion, sondern auch, ob du Entscheidungen fachlich begründest, Messgrenzen korrekt darstellst, Fehlerursachen trennst, Kundensprache von technischer Spezifikation unterscheidest und einen reproduzierbaren Prüfstand hinterlässt. Persönliches Feedback erfolgt zu den Kriterien 0 bis 4 des Rasters; die Simulation gilt als didaktischer Lernnachweis, nicht als amtliche elektrotechnische Prüfung. Halte betriebliche Ausbildungsnachweise und Kammerregelungen gesondert ein.

OER und Wikipedia

Offene Einstiege und berufliche Originalquellen (Stand der Recherche: Oktober 2026):

BIBB-Berufsprofil: Beruf, 42 Monate, Ausbildungsordnung, KMK-Rahmenlehrplan und Änderungen der Prüfungs-Erprobungsregelung; für konkrete Prüfungsfragen gelten die zuständige Handwerkskammer und der jeweilige Verordnungsstand.
InfoElekAusbV: geltende Ausbildungsordnung vom 30. März 2021, einschließlich betrieblichem Ausbildungsplan.
InfoElekAusbErprbV: Erprobungsverordnung mit Änderung vom 19. Juni 2026; keine ungeprüfte Übernahme älterer Prüfungsregeln.
KMK-Rahmenlehrplan: Beschluss 18. Dezember 2020, Lernfelder 1 bis 4 des ersten Ausbildungsjahres; regionale Umsetzung prüfen.
BGHM zur elektrischen Sicherheit: Fünf Sicherheitsregeln und Fachkräftevorbehalt. DGUV, 17. Juli 2026: laufende Überarbeitung der Vorschriften 3 und 4, keine Freigabe für Arbeiten durch Unbefugte.
DIN Media – DIN VDE 0100-600:2017-06: im Oktober 2026 als aktuell gelistete Norm zur Erstprüfung von Niederspannungsanlagen; Entwurf von Dezember 2025 ist kein Ersatz durch bereits gültige Neufassung. Der Kurs zitiert keine geschützten Normtexte und führt keine solche Prüfung durch.
Espressif – Boardhandbuch: Anschlussbelegung und Versorgungshinweise, vor Realaufbau die tatsächliche Variante prüfen.
Wokwi – Simulator und Wokwi – LDR-Modul: anschauliche Online-Simulation als Ergänzung; externe Dateneingabe nur nach schulischer Freigabe, alternativ Offline-Tabelle.
EU-Datenschutz-Grundverordnung: gesetzlicher Rahmen für Datenminimierung und Sicherheit.

Geprüfte Wikimedia-Commons-Medien und Attribution (Bilder sind unverändert eingebunden; die Dateiseite erläutert jeweils die Lizenz):

Breadboard with circuit.jpg – SAHAYA RAJAN S, CC0 1.0, Anschauung eines Steckbretts.
Ohm's Law with Voltage source.svg – inductiveload, Public Domain, Grundschaltung.
Voltage division.svg – Assassingr, Public Domain, EU-Symbole des Spannungsteilers.
ESP32.jpg – Edwiyanto, CC BY-SA 4.0, Entwicklungsboard.
Photoresistor 3.jpg – Tiia Monto, CC BY 4.0, Fotowiderstand.
Ethernet RJ45 connector p1160054.jpg – David Monniaux, unter anderem CC BY-SA 3.0, Netzwerkkabelstecker.

Geprüfte deutschsprachige Videoeinträge: StudioEinfach – Was ist ein Spannungsteiler? (27.11.2025) und Patrick Boekhoven – Wie funktioniert ein DHCP-Server? (12.01.2022). Die Metadaten und Inhaltsbeschreibungen waren auffindbar; eine vollständige didaktische Sichtung des Videoablaufs und dauerhafte Abrufbarkeit können nicht garantiert werden. Die Videos sind keine offenen, frei nachnutzbaren Kursbestandteile, sondern verlinkte Drittinhalte.

Wikipedia als ergänzender Überblick (einzelne Angaben zur Berufsgeschichte und zu früheren Ausbildungsprofilen anhand der aktuellen BIBB-Quelle gegenprüfen):