Digitale Messwerkzeuge im Lehrgangsalltag

Die Digitalisierung der Werkzeuge und Lehrgänge im Land- und Baumaschinenmechatroniker-Handwerk ist eine der zentralen Zielsetzungen des Projekts DiKonA. Doch was bedeutet das in der Realität? Ein Beispiel aus der Elektronik-Unterweisung.

Land- und Baumaschinenmechatroniker Meister am BTZ Osnabrück erklärt Elektrik an Flex.
BTZ Osnabrück / Martin Lukas Kim
Lehrwerkmeister Fabio Ahring erklärt einem Azubi den Einsatz eines Multimeters.

Das obenstehende Bild zeigt eine typische Ausbildungssituation in der Land- und Baumaschinenmechatronik: Die Elektronik eines Trennschneiders wird mithilfe eines Multimeters auf Fehler geprüft. Neben Fahrzeugen und Maschinen steht auch die Diagnose von solchen Motorgeräten auf dem Stundenplan der Auszubildenden in diesem vielseitigen Handwerk. Sie sollen erlernen, an welchen Stellen Spannung, Stromstärke und Widerstände zu messen sind, um die Leistungsfähigkeit des Geräts sicherzustellen. „Elektrik und Elektronik müssen die Azubis aus dem Effeff beherrschen, denn damit kommen sie in der Werkstatt täglich in Berührung“, sagt Lehrwerkmeister und Projektmitarbeiter Fabio Ahring.

Allerdings beschreibt das obige Bild nur bedingt, wie sich das Gewerk in Zukunft entwickeln wird. Das dargestellte Multimeter verfügt nämlich über keine Möglichkeit, sich digital mit anderen Systemen in der Werkstatt zu verbinden. Solche Modelle werden erst seit Kurzem im BTZ Osnabrück eingesetzt und stammen aus Mitteln des Projekts „Digitale Konzepte für eine moderne Ausbildung in der Land- und Baumaschinenmechatronik“ (DiKonA). Die neuen Werkzeuge verfügen nicht nur über ein erweitertes Funktionsspektrum, sondern sollen über neue Schnittstellen ein fester Bestandteil der digitalen Werkstattumgebung werden.

Im BTZ werden sie in der Überbetrieblichen Ausbildung (ÜBA) eingesetzt, bei der Azubis aus den Mitgliedsbetrieben der Handwerkskammer Osnabrück-Emsland-Grafschaft Bentheim grundlegende und weiterführende Aspekte ihres Gewerks vermittelt bekommen. Hier löst die Digitalisierung einige Herausforderungen der herkömmlichen Ausbildung, wie sie oben gezeigt wird: So ersetzen die Systeme an vielen Stellen den Einsatz von Papier als Arbeitsblätter, Anleitungen und Notizzettel. Außerdem bieten sie den Kursteilnehmer*innen Informationen und Hilfestellungen während der Arbeit in der Werkstatt. „Natürlich sind wir als Lehrwerkmeister immer noch für die Eins-zu-Eins-Betreuung zur Stelle“, bekräftigt Ahring. „Über Lernmanagementsysteme können sich die Auszubildenden aber auch selbstständig mit Informationen versorgen.“

Grundlagen der Elektronik

BTZ Osnabrück / Benedikt Falz
BTZ Osnabrück / Benedikt Falz
Für die Demonstration misst Ahring die Spannung der Anhängersteckdose eines Teleskopladers. Auf dem rechten Bild sehen Sie, wie sich der Ausschlag der Spannung auf dem Display ändert, wenn im Hintergrund der Blinker aufleuchtet.

Beispielhaft wird hier die Anhängersteckdose eines Teleskopladers geprüft. In der siebenpoligen Dose sorgen zwei Kontakte für die Stromversorgung des Blinkers. Wie bei einem herkömmlichen Pkw auch, werden die Kontakte mit Strom versorgt, wenn der Fahrer im Teleskoplader den Blinker bedient. Der Strom fließt dann immer nur kurz und reißt sofort wieder ab, damit die Lampe im Blinker-Scheinwerfer schnell aufleuchtet und wieder erlischt. Beim oben abgebildeten Test wird die Funktion der Steckdose hierauf getestet. Ahring prüft die Spannung, indem er die beiden Kontakte mit dem Multimeter verbindet. Das zweite Bild zeigt das erwünschte Ergebnis: Wenn im Hintergrund die Lampe im Blinker des Teleskopladers aufleuchtet, ist auch an der Anhängersteckdose kurz eine Spannung messbar.

Bis zu diesem Punkt hätte die Unterweisung auch mit einem herkömmlichen, nicht digitalen Multimeter durchgeführt werden können. Bereits hier kann allerdings die Konnektivität der neu beschafften Geräte herausgestellt werden. Sie sind in der Lage, ihre Ergebnisse in Echtzeit an PCs, Tablets und Monitore innerhalb der Werkstatt zu übertragen. Diese Verbindung wird über Bluetooth hergestellt und ist im Lehrgang eine große Hilfe, berichtet Ahring. Die Prüfung der Anhängersteckdose beispielsweise ist Teil des Grundlagenlehrgangs im ersten Lehrjahr. Üblich sind hierbei zwölf Auszubildende und mindestens einer der drei Meister am BTZ. „Stellen Sie sich vor, wie so viele Teilnehmer*innen gleichzeitig die kleine Steckdose und das Messergebnis auf dem Multimeter sehen wollen“, betont der Ausbilder.

Live-Übertragung aus dem Messgerät

Für ein ganzheitliches Lehrgangskonzept hat sich das Projekt DiKonA deshalb nicht nur für neue Messwerkzeuge eingesetzt. Auch haben diverse Geräte in der Werkstatt Einzug gehalten, mit denen die Messergebnisse besser angezeigt werden können. So kann der große Touchscreen, hier dargestellt mit den Schulungswänden für Bus-Technik und Hydraulik, die Messergebnisse „live“ abbilden. Daneben verfügt das BTZ nun über eine Reihe an iPad-Tablets, auf denen verschiedene Programme installiert sind. Darunter ist auch eine Anwendung, mit der das Multimeter ausgelesen wird. Die Prüfung der Steckdose sieht im Programm wie folgt aus:

BTZ Osnabrück

Schwankungen in der Volt-Zahl sind in diesem Fall ein gutes Zeichen, denn durch die regelmäßigen Spannungsunterbrechungen blinkt die Birne im Blinker. „Durch die Aufzeichnung der Zahlen können die Auszubildenden ihre Messergebnisse direkt nachverfolgen und dokumentieren“, erklärt Ahring. Dadurch sollen sie ein besseres Verständnis für den Stromfluss erhalten, den sie im Multimeter messen. Unzuverlässige, handschriftliche Notizen auf losen Zetteln dagegen sollen der Vergangenheit angehören.

Die iPads, die vor Unterrichtsbeginn ausgehändigt werden, erfüllen aber noch weitere Funktionen: Über ein Lernmanagementsystem (LMS) erhalten die Azubis Aufgaben für die Werkstatt und den Klassenraum, die mit weiterführenden Informationen und Aufgaben erweitert werden. Diesen Katalog an Unterrichtsmaterialien entwickelt das Team in Osnabrück momentan. In Verbindung mit dem Multimeter erhalten die Nachwuchshandwerker*innen beispielsweise einen Elektronikkoffer, auf dem mit Steckverbindungen verschiedene Schaltungen nachgestellt werden können. Wie diese aufzubauen zu sind und wo sich die Messpunkte befinden, wird parallel im LMS abgebildet.

BTZ Osnabrück / Benedikt Falz
Auf einem Steckkasten baut der Auszubildende die Schaltung wie im LMS beschrieben auf. Mit der Strommesszange (oben) und dem Multimeter misst er dann an den vorgegebenen Punkten Spannung (oben) und Stromstärke (unten). Die Antworten werden in die Felder links unten im LMS eingetragen. So kann der Azubi sofort nachsehen, ob seine Messergebnisse korrekt sind. In diesem Fall hat er alles richtig gemacht: In der Reihenschaltung herrscht an jedem Punkt dieselbe Spannung von 15 Volt, die auch oben in der Strommesszange angezeigt wird.

Und was passiert, wenn man die Handhabung des Multimeters nicht auswendig kennt? Auch hier hat das LMS eine Antwort: Im System sind Anleitungen hinterlegt, wie das Gerät einzustellen und zu bedienen ist. Dies wird im BTZ als Selbststudium bezeichnet und soll die Ausbildung durch die Lehrwerkmeister weiter ergänzen. „Über das Selbststudium sollen Auszubildende selbstständig Erfahrungen mit den Grundlagen ihres Handwerks machen“, erklärt Ahring abschließend. „Aber bei Fragen sind wir natürlich immer noch zur Stelle.“

BTZ Osnabrück
Die Anleitung des Messgeräts kann innerhalb der Lernumgebung aufgerufen werden.