Beispiel

Das Kraftfahrzeug ist zweifellos ein recht komplexer Gegenstand, um mehr über den Einsatz von Computern und in Sonderheit den Einsatz von Software zu erfahren. Es ist ja nicht nur, wie im nächsten Kapitel ausführlich beschrieben, deren Einsatz im Motormanagement. So hat es begonnen, aber inzwischen findet man kaum noch Bereiche ohne. Auch deren Aufgaben sind so verschieden, wenn man einmal an die das verlangte Tempo beim Airbag und die Datenmenge in Infotainment-Systemen denkt.

Das wird uns für den Anfang etwas zu viel. Deshalb beginnen wir bei einem hoffentlich noch überschaubaren System, bei dem der Haushaltsgeräte. Nein, keine Angst, nicht bei denen, die selbstständig einkaufen dürfen, sondern ganz normalen, herkömmlichen, die inzwischen schon seit Unzeiten mit einem Prozessor auskommen, oben auf der Platine als quadratischer Baustein mit unzähligen Anschlüssen auszumachen.

Wir gehen auch nicht von den vielen Zwischenschritten aus, wie sie bei Weiterentwicklungen in der Industrie vermutlich gang und gäbe sind, sondern tun für Sie so, als würden wir so ein System neu entwickeln. Wir stellen uns also, nachdem die Grundfunktionen einer solchen Maschine geklärt sind, eine Liste aller notwendigen Sensoren und Aktoren zusammen. Gut erfassen lässt sich das Gebiet anhand einer Geschirrspül- und Waschmaschine.

Beide haben z.B. die Bedingung, dass sie während des Betriebs mit z.T. viel Wasser im Innenraum nicht zu öffnen sein und auch nicht gestartet werden dürfen. Da hätten wir schon einen Türkontaktschalter als Sensor und eine Verriegelung als Aktuator. Können Sie sich vorstellen, wie viel Gehirnschmalz für die Software nötig ist, um das Öffnen in bestimmten (Not-) Fällen doch noch zu erlauben?

Noch viel früher von der Bedienung her muss das Gerät einschaltbar sein. Hier wird erstmals das Prinzip durchbrochen, dass nur kleine Ströme zu einem Sensor hin- und von einem Sensor zurückkommen. Warum? Weil man nicht ständig eine wenn auch kleine Spannung bei einem Ein-/Ausschalter anlegen will, muss dort zumindest ein Teil der Maschine unter Spannung gesetzt werden.

Eigenartig, wenn so ein Schalter z.B. bei einer Geschirrspülmaschine nur durch Öffnen der Klappe erreichbar ist. Offensichtlich will man verhindern, dass eine solche längere Zeit steht und ohne ein solches Öffnen einfach in Gang gesetzt werden kann. Ob das besser für die Dichtungen ist? Schwierig zu beurteilen. So, das war jetzt wieder ein Sensor, diesmal etwas von der gewohnten Art abweichend. Wir bleiben noch eben bei Tasterschaltern und erwähnen für den Geschirrspüler die mit den Reinigungskapseln, die ebenfalls geschlossen sein müssen.

Bei der Waschmaschine spielen verschiedene Wasserstände eine Rolle. So braucht z.B. Wolle einen höheren als normal. Das muss von außen zusammen mit einem Programm einstellbar sein, ebenfalls ein Sensor. Um diese Wasserstände unterscheiden zu können, kann der Kessel mit kleinen Gehäusen verbunden sein, in denen an Membranen die Höhe des Wassers als Druck ausgewertet wird.

Und da wir schon bei der Waschmaschine sind, ist natürlich deren Motor ein sehr wichtiges Bauteil. Er muss selbst dann noch anlaufen, wenn eine gigantische Ladung schwerer, wasserdurchtränkter Wäsche ihn daran hindern will. Früher hatte er noch einen sogenannten Kommutator mit Kohlenbürsten, die sich natürlich im Laufe der Zeit abnutzten. Sie waren deshalb besonders lang, was aber trotzdem die Lebensdauer begrenzte.

Als Reparateur der eigenen Maschine wünscht man sich diese bisweilen zurück. Warum? Weil die jetzt bürstenlosen E-Motoren einen besonderen Computer zur Steuerung (Bild oben) brauchen, der fast ebenso teuer sein kann wie der Motor selbst. Vorher waren die Kohlestifte zwar auch recht teuer, aber sehr viel billiger als der Motor. Außerdem war der Defekt viel leichter feststellbar.

Hier ist die moderne Elektronik zwar grundsätzlich verschleißfrei, aber wehe, es geht trotzdem etwas kaputt. Da können Sie nur noch Roulette spielen. Tauschen Sie den DC/DC-Wandler für knapp 200 Euro und es lag am Motor, dann haben Sie 400 Euro für eine schon etwas ältere Waschmaschine ausgegeben, neben der geleisteten Arbeit ein wirtschaftlicher Totalschaden.

Kommen wir zum Geschirrspüler und seiner Heizung. Die ist natürlich wichtig. Hätten Sie gewusst, dass die Trocknung des Geschirrs nach erfolgtem Waschgang so erfolgt, dass man den Behälter aus Edelstahl durch kaltes Wasser so abkühlt, dass der Dampf in der Maschine an den nunmehr kalten Wänden kondensiert? Unten braucht er dann nur noch abgepumpt zu werden, wieder ein nötiger Aktuator.

Klar muss sein, ohne Heizung keine spätere Kondensation. Und die macht dann evtl. auch Probleme. Und das kommt so. Alle Entscheidungen bei einer solchen Maschine und deren Ausführung wurden im Laufe der Zeit auf die Platine oben verlagert, auch die, ob geheizt werden soll. Leicht zu initiieren, schwierig auszuführen, weil hierbei gehörige Ströme fließen können. Deren Spannungen müssen nicht erzeugt werden, weil man ja mit dem Hausnetz verbunden ist. Allerdings schalten sie sich nicht so leicht.

Ein Relais mit dafür ausgelegten Kontakten wird schon als 'Schütz' bezeichnet, zu groß für die kleine Platine. Man behilft sich mit zwei besonderen Relais, die auf dem Bild ganz oben dunkel hervorstechen. Aber manchmal verschmoren halt auch bei denen die Kontakte, und eine nicht mehr heizende Spülmaschine wird unbrauchbar. Zwar sind sie auf der Platine mit herkömmlicher Löttechnik befestigt, aber es dürfte schwierig sein, widerstandsfähige für diese Maße zu finden.

Ja, Sie haben Recht, viel Hard- und wenig Software. Und die ist für einen kurzen Moment auch noch nicht in Sicht, wenn wird an die ältere Technik denken. Da lief dann eine uhrengetriebene, mit Scheiben bewährte Welle ihr Programm ab. Sensoren konnten nur Schalter sein, die fest verdrahtet wurden. Mikroprozessor und damit Software, Fehlanzeige.

Heute können auch messende Sensoren ausgewertet werden. Da kann, den hatten wir noch vergessen, ein Wasserstandsanzeiger für eine Bodenwanne ausgewertet und eine entsprechende Warnmeldung herausgegeben werden. Un wenn es nicht gelingt, oder gar gewollt ist, die Maschinen noch etwas standfester zu machen, könnten die Fehlermeldungen z.B. durch mehr Sensorik so verbessert werden, das man gar nicht mehr nachschauen muss.

Das wäre dann der Beginn einer möglichen Ferndiagnostik, was für den Kunden eine Dezimierung der Rechnung um die Anfahrtkosten und dem Verkehr eine(n) Teilnehmer/in ergäbe. Ich weiß, traumhaft, weil noch weit entfernt. Beim Auto gibt es schon genormte Fehler bei der Abgasentgiftung, im Prinzip von jedem/r entzifferbar. Auf Haushaltsmaschinen angewandt könnte mit wenig Aufwand ermittelt werden, ob eine Reparatur überhaupt noch lohnt.

Da hätte man sich niemanden aufgeladen, der einem irgendwelche Märchen über den Zustand der eigenen Maschine erzählt und im Grunde nur eine neue aufschwatzen will.