Fachübungen 4 – Funktionsprinzipien elektrischer Großuhrwerke analysieren - Uhrmacher

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Fachübungen 4 – Funktionsprinzipien elektrischer Großuhrwerke analysieren - Uhrmacher

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Einleitung

Für Auszubildende Uhrmacher/in im 1. Ausbildungsjahr: Lernfeld 4 behandelt elektrische Großuhrwerke. BIBB führt den Beruf als 36-monatigen Monoberuf im Handwerk; der KMK-Rahmenlehrplan nennt für Lernfeld 4 40 Stunden. Prüfungszeiten und Gewichtungen werden hier nicht behauptet.

System und Funktionskette

Elektrische Großuhrwerke wandeln elektrische Energie in zeitlich gesteuerte mechanische Bewegung. Analysiere stets Energiequelle → Schaltelement → elektromagnetischen Wandler → Mechanik → Anzeige. Hauptuhren können Impulse an Nebenuhren liefern; Fehler werden entlang dieses Signalwegs eingegrenzt.

Unterlagen nutzen

Schaltplan, Datenblatt und Ersatzteilliste liefern Sollzustände. Markiere Versorgung, Kontakte, Spule, Rückleitung und Messpunkte. Zu jedem Messpunkt gehören erwartete Größe, Messgerät und Schlussfolgerung.

Fachrechnen und Messen

Spannung U wird in Volt, Strom I in Ampere, Widerstand R in Ohm und Leistung P in Watt angegeben. Es gilt $U=R\cdot I$ und $P=U\cdot I$. Beispiel: 3,0 V an 150 Ω ergeben 20 mA und 0,060 W. Einheiten und Messbedingungen müssen dokumentiert werden.

Messregeln

Spannung wird parallel gemessen. Widerstand wird nur am spannungsfreien Prüfbereich gemessen. Strommessungen erfolgen ausschließlich in geeigneten, qualifiziert angeleiteten Übungsaufbauten. Praktische Arbeiten an unbekannter Netzspannung sind ausgeschlossen.

Magnetismus und Energiequellen

Eine stromdurchflossene Spule erzeugt ein Magnetfeld und kann Anker, Pendel oder Rotor bewegen. Änderungen des Magnetflusses können Induktionsspannung hervorrufen. Eine intakte Spule schließt mechanische Blockaden nicht aus. Batterien werden nach Herstellerangaben ausgewählt; beschädigte Zellen werden fachgerecht zurückgegeben und entsorgt.

Fehlerdiagnose und Modellfall

Diagnose bedeutet Soll-Ist-Vergleich: Auftrag klären, Sichtprüfung, Funktionskette, Hypothesen, sichere Messungen, Dokumentation, Bewertung. Teiletausch ohne Befund ist keine systematische Diagnose.

Modellfall

Eine synthetische 6-V-Nebenuhr bleibt stehen. Am Eingang liegen beim Impuls 6,0 V an. Die Spule misst spannungsfrei 240 Ω; fiktiver Sollbereich 235–250 Ω. Der Anker ist leichtgängig. Rechnerisch gilt $I=6,0/240=0,025A=25mA$. Fehlt real der Strom, wird der Strompfad weiter geprüft; bei plausiblem Strom folgen magnetische Kopplung und Kraftübertragung. Musterprodukt: Messprotokoll mit Sollwert, Istwert, Rechnung, Hypothese und nächstem Prüfschritt.

Kriterium	0	1	2
Funktionskette	fehlt	teilweise	vollständig
Messplan	ungeordnet	passend	sicher begründet
Rechnen	falsch	Ansatz	Ergebnis mit Einheit
Diagnose	Vermutung	teilweise	belegt
Dokumentation	lückenhaft	verständlich	vollständig

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Welche Größe wird in Volt angegeben? (Spannung) (!Stromstärke) (!Widerstand) (!Leistung)

Welche Beziehung beschreibt das Ohmsche Gesetz? (Spannung ist Widerstand mal Stromstärke) (!Leistung ist Widerstand mal Zeit) (!Stromstärke ist Spannung mal Widerstand) (!Widerstand ist Leistung mal Spannung)

Was erzeugt eine stromdurchflossene Spule? (Ein Magnetfeld) (!Eine Zeitzone) (!Eine Batteriechemie) (!Eine Skala)

Was gilt bei Widerstandsmessung? (Der Prüfbereich ist spannungsfrei) (!Die Spannung wird erhöht) (!Die Batterie wird kurzgeschlossen) (!Der Messbereich ist beliebig)

Welche Diagnosefolge ist sinnvoll? (Soll klären dann messen dann bewerten) (!Teile tauschen dann schätzen dann messen) (!Schließen dann löschen dann raten) (!Messen dann Auftrag ignorieren dann tauschen)

Was beschreibt elektrische Leistung? (Umgesetzte Energie pro Zeit) (!Widerstand pro Weg) (!Spannung pro Batterie) (!Magnetfeld pro Zeiger)

Wozu dienen Sollwerte? (Zum Vergleich mit Istwerten) (!Zum Ersatz aller Messungen) (!Zum Umgehen von Schutzregeln) (!Zum Vereinheitlichen aller Spulen)

Wie wird ein Batterietyp ausgewählt? (Nach Herstellerangaben) (!Nur nach Farbe) (!Nur nach Größe) (!Durch Kurzschlussprobe)

Was kann trotz intakter Spule stören? (Eine mechanische Blockierung) (!Ein lesbarer Schaltplan) (!Eine passende Einheit) (!Ein dokumentierter Sollwert)

Welche Diagnose ist belastbar? (Eine durch Soll Ist Vergleich belegte Ursache) (!Ein Verdacht ohne Messung) (!Ein Tausch ohne Befund) (!Eine Schätzung ohne Dokumentation)

Memory

Spannung	Potentialdifferenz in Volt
Stromstärke	Ladungsfluss in Ampere
Widerstand	Hemmung des Stromflusses
Elektromagnet	Magnetwirkung einer Spule
Messprotokoll	Dokumentation von Soll und Ist
Induktion	Spannung durch Magnetflussänderung

Drag-and-drop

Begriff	Bedeutung
Spannungsmessung	parallel am Messpunkt
Widerstandsmessung	am spannungsfreien Bereich
Sichtprüfung	erster Schadenscheck
Sollwert	Referenz aus Unterlagen
Fehlerhypothese	begründeter nächster Prüfansatz

Kreuzworträtsel

Spannung	Größe in Volt?
Widerstand	Größe in Ohm?
Leistung	Größe in Watt?
Magnetismus	Wirkung einer Spule?
Induktion	Spannung durch Magnetflussänderung?
Messgerät	Werkzeug zum Erfassen elektrischer Größen?

Lückentext

Vervollständige den Text.

Eine Uhr benötigt eine . Eine Spule erzeugt ein . Spannung wird in angegeben. Widerstand wird in angegeben. Das verbindet U, I und R. Vor der Widerstandsmessung ist der Bereich . Der Soll-Ist-Vergleich unterstützt die . Ergebnisse gehören ins .

Offene Aufgaben

Leicht

1. Funktionskette: Zeichne Energiequelle bis Anzeige mit fünf Stationen.
2. Schaltzeichen: Erstelle Lernkarten zu fünf Bauelementen.
3. Messprotokoll: Entwirf eine Vorlage mit Sollwert, Istwert und Einheit.
4. Batterievergleich: Vergleiche zwei bereitgestellte Datenblätter.

Standard

1. Ohmsches Gesetz: Berechne drei synthetische Fälle mit Rechenweg.
2. Schaltplananalyse: Markiere Versorgung, Schalter, Spule und Rückleitung.
3. Fehlerbaum: Formuliere vier Hypothesen mit sicheren Prüfungen.
4. Datenauswertung: Werte synthetische Messwerte aus und begründe Abweichungen.

Schwer

1. Diagnoseplan: Erstelle einen priorisierten Diagnoseplan.
2. Modellvergleich: Vergleiche Pendelantrieb und Schrittmotor.
3. Technische Dokumentation: Verfasse aus Messdaten einen Befund.
4. Transferaufgabe: Übertrage die Methode auf ein unbekanntes synthetisches Uhrwerk.

Lernkontrolle

1. Messstrategie: Begründe die erste Messgröße an drei Messpunkten.
2. Rechenkontrolle: Korrigiere einen fehlerhaften U-I-R-Rechenweg.
3. Fehlerdiagnose: Wähle aus Messwerten die nächste Hypothese.
4. Sicherheitsbewertung: Begründe die spannungsfreie Widerstandsmessung.
5. Systemtransfer: Vergleiche Pendelantrieb und impulsgesteuerte Nebenuhr.
6. Umweltschutz: Leite aus Batteriedaten Auswahl und Entsorgung ab.

Lernnachweis

Nachweise sind korrekte Funktionskette, sichere Messplanung, vollständige Rechnungen mit Einheiten, Soll-Ist-Vergleich, Messprotokoll, begründete Fehlerhypothesen und Transfer. Musterprodukte: Schaltplanmarkierung, Berechnungsblatt, Messprotokoll und Diagnosebericht.

OER und Wikipedia

KMK-Rahmenlehrplan · BIBB-Berufsprofil

Medium	Quelle	Urheber	Rechte
File:DeutschesUhrenmuseum 20080904 14 UhrPendelElektisch.jpg	Commons	HNH	Rechtehinweis Commons
File:Standard Electric Time Co. Electromechanical Master Clock 01.jpg	Commons	Elecclock	CC BY-SA 3.0
File:Elmechuhr.jpg	Commons	Ulfbastel	Public Domain
File:Quarzuhrwerk CQ 2000.jpg	Commons	Deutsches-uhrenmuseum	CC BY-SA 4.0

Verknüpfte Lernbereiche

Ausbildung – Uhrmacher Elektrische Uhr Ohmsches Gesetz Elektromagnetismus Elektrische Messtechnik Fehlerdiagnose

Fachübungen 1 – Systeme der Zeitmessung unterscheiden - Uhrmacher · Fachübungen 3 – Mechanische Großuhren warten und instandsetzen - Uhrmacher · Ausbildung – Uhrmacher

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