So kann z. B. ein Füllstand direkt analog gemessen werden, indem man an dem Behälter eine Skalierung anbringt.

Eine Temperatur wird allgemein indirekt über das Volumen von Flüssigkeiten, die Länge von Metallstäben oder den Widerstand eines Halbleitermaterials gemessen.

Man bedient sich also einer anderen physikalischen Eigenschaft, die zu der zu messenden Größe in einem definierten Verhältnis steht.

Wenn man einen Messvorgang in seiner Grundstruktur zusammenfasst, ergibt sich folgendes Bild:

Aus rechentechnischer Sicht kann man die Definition des Messens noch um die Einwirkung des Menschen auf die Technik erweitern. D. h., die Eingabe in einen Rechner durch den Menschen, z. B. über eine Tastatur, lässt sich mit den Regeln eines Messvorgangs beschreiben.

Dabei übernimmt der Mensch bereits vorher einen großen Teil der Funktionen, da er meist in codierter Form Text oder Ziffern eingibt.

Steuerung und Regelung als Grundanwendung
Wir haben oben festgestellt, dass wir messen, um zu verändern. Das Ziel einer Messung ist also letztlich eine Veränderung durch die Auslösung einer Aktion (der Stellgröße).

Art und Intensität dieser Aktion bestimmen wir aus dem Zusammenhang zwischen Messwert und einer Zielvorgabe, dem Sollwert. Von der Art der Erzeugung der Stellgröße her unterscheiden wir zwei Methoden: die Steuerung und die Regelung.

Die Steuerung
Bei einer Steuerung wird aus der Sollgröße unmittelbar eine Reaktion abgeleitet. Sie muss nicht unmittelbar mit der beeinflussten Größe in Zusammenhang stehen. So kann z. B. die Straßenbeleuchtung über eine Zeitfunktion ein- und ausgeschaltet werden. Dies erfolgt unabhängig von der tatsächlichen Helligkeit. Die sich dabei ergebende Steuerstrecke lässt sich bildlich dann so darstellen:

Wie an dem zweiten Beispiel zu erkennen ist, kann auch die Helligkeit für eine Steuerung herangezogen werden. Um aber Störungen zu unterdrücken, z. B. ausgelöst durch einen Vogel, der sich auf den Sensor setzt, muss im Steuergerät bereits ein hoher Aufwand betrieben werden. Lösbar wäre das Problem auch durch die Verknüpfung mehrerer Stellgrößen wie Zeit und Helligkeit. Als für eine Steuerung unlösbares Problem bleibt aber, dass keine Rückmeldung über den Erfolg des Vorgangs vorhanden ist.

Die Regelung
Eine Regelung unterscheidet sich von der Steuerung durch die Rückkopplung vom Ende der Kette zum Anfang. D. h., dass der Erfolg einer Aktion überprüft werden kann und Schlussfolgerungen für den Regelvorgang daraus ableitbar sind. Diese Grundeigenschaft ist im Blockbild auch deutlich als Rückführung zu erkennen.

Regelkreis
Anders als bei der Steuerung muss bei der Regelung immer die geregelte Größe gemessen werden. Es genügt nicht, z. B. eine Heizung nur nach einem Zeitschema zu betreiben.

Es ist unbedingt eine Temperaturmessung in den geheizten Räumen dafür erforderlich. Diese Rückkopplung erfordert aber von der Regeleinrichtung eine höhere Verarbeitungsleistung, da in diese Rückkopplung auch das Verhalten der Regelstrecke mit eingeht. So ist beim Zuschalten einer Heizung nicht sofort eine Wirkung messbar und nach deren Abschalten steigt die Temperatur noch etwas weiter an. Die Ursache liegt im Zeitverhalten, also der Trägheit des geheizten Raums. An einem späteren Experiment werden Sie dieses Problem noch selbst kennenlernen.

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