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Regle den Wasserfüllstand in einem Wasserturm,

Planspiel "Wasserfüllstandsregelung
in einem Wasserturm"

Um vom lebensnotwendigen Wasser immer genügend Vorräte zu haben, haben die Menschen über Jahrhunderte hinweg überall in der Welt gewaltige Mauern errichtet, das Wasser in den Stauseen oder Talsperren gestaut und die Wassertürme gebaut...

Damit der Wasserturm kontinuierlich mit dem Wasser gefüllt und doch nicht überfüllt wird, wird im Wasserbehälter mechanische Füllstandregelung nach dem Hebelgesetz angewandt. Das Technologieschema dieses Regelkreises ist auf dem Spielplan dargestellt.

Was ist ein Regelkreis?

Aus welchen Teilen besteht ein Regelkreis?

Wie funktioniert eine Füllstandsregelung?

Erlebe die Funktionsweise mechanischen Regelkreises!

Lerne die Grundlagen und Begriffe der Regelungstechnik kennen!

versorge die Stadt mit dem Leitungswasser.

Die Funktionsweise eines mechanischen Füllstandsregelkreises kannst du jetzt spielerisch erleben und die Grundbegriffe der Regelungstechnik, wie Regelgröße, Führungsgröße, Stellgröße und Regelabweichung, kennenlernen! Für bessere Veranschaulichung ist der Spielplan mit beweglichen Teilen für Wasserfüllstand und Hebelgelenke versorgt.

Die Ausgangssituation für das Spiel:

Der Hebel ist so eingestellt, dass die Füllstandshöhe bei 100 m3 ihren Sollwert hat. Die Ablaufmenge beträgt 10 m3 in einer Stunde. Eine Zeitlang war die Wasserpumpe außer Betrieb. Die Wasserfüllstandshöhe ist mittlerweile auf 20 m3 gesunken. Mithilfe der Wasserpumpe wird das Wasser durch das Zulaufrohr in den Wasserbehälter eingepumpt. Zulaufmenge kann je nach der Pumpeneinstellung unterschiedlich sein. Wir werden nehmen 50, 80, 100, 120 m3 in einer Stunde.

Der Spielverlauf:

Die Aufgabe der Füllstandsregelung wird mit Hilfe des Spielbrettes Schritt für Schritt erfüllt. Vervollständige die unteren Tabellen und trage gleichzeitig in die Grafik mit verschiedenen Farbstiften ein, wie sich die Wasserfüllstandshöhe im Wasserbehälter Stunde für Stunde in Abhängigkeit von der Reglerverstärkung ändert.

Was denkst du, erfüllt der Füllstandsregelkreis seine Aufgabe?

Wenn du nicht dieser Meinung bist, kannst du versuchen den Regelkreis anders einzustellen und den Vorgang neu zu berechnen. Unaufdringlich erlernst du die Grundlagen und Grundbegriffe der Regelungstechnik."

Der Spielplan und Spielvorgehen veranschaulichen den Spielern das Vorgehen in einem mechanischen Füllstandsregelkreis eines Wasserturmes und machen sie durch die Erfüllung einer Aufgabe mit schrittweiser Erstellung von Grafiken und Tabellen mit den Grundlagen und Grundbegriffen der Regelungstechnik vertraut.

Dem Teilnehmer wird vor Augen geführt, welchen Einfluss verschiedene Einstellungen im Regelkreis auf sein Verhalten und auf seine Umgebung haben. Dieses Lehrspiel passt für die Schüler ab 7. Klasse, kann in den Unterricht Physik, oder WTH eingebaut werden und ist auch besonders gut zur Berufsorientierung oder zur Vorbereitung auf eine technisch orientierte Ausbildung, z. B. auf dem Gebiet des Maschinenbaus, geeignet.

Dieses Lehrspiel bedarf einer Moderation mit ausführlichen Vorbereitungs- sowie Auswertungsphasen im Rahmen eines Seminars, um Aufgaben, Ziele und Ergebnisse des Lehrspieles den Teilnehmern anschaulich vor Augen zu führen. Jeder Trainingsteilnehmer bekommt ein Teilnehmerheft mit Tabellen und Grafiken zum Ausfüllen.


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