Der Regelkreis - beschreibendes Blockschaubild

Blockschaltbild in der Biologie

Blockschaltbilder werden in Physik, Ingineurwissenschaften oder Biologie eingesetzt um komplexe Prozesse mit relativ einfachen Mitteln klar zu beschreiben.

Geschlossene Wirkkreise werden in den Ingineurswissenschaften als Regelkreis beschrieben. Im Prinzip geht es beim Regelkreis um die Veränderung einer bestimmten Größe inner halb eines technischen Prozesses (z.B. Heizen eines Wohnraums auf eine ganz bestimmte Temperatur).

Im Regelkreis werden die einzelnen Einfluß nehmenden Komponenten mit Boxen oder Blocken dargestellt und mit Pfeilen verbunden. Hierbei wird gezeigt, wer auf was Einfluß nehmen kann.

Der Standardregelkreis besteht dabei aus den Komponenten:

• Führungsgröße
• Regler
• Stellgröße
• Stellglied
• Störgröße
• Regelstrecke
• Regelgröße

In der Biologie wird die Idee des Regelkreises insbesondere für Mechanismen wie die hormonelle Steuerung, Thermoregulation oder Blutzuckerspiegel verwendet.

Ziel der Regulation ist es einen Sollwert einzuhalten. Dies kann die Heiztemperatur in einem Bürogebäude, der Blutzuckerspiegel, der Wasserstand in einer Pumpanlage oder die Körpertemperatur eines Menschen sein. Die Anwendungen des Regelkreises sind vielfältig, gleich ist allen die Regulation oder besser gesagt das Konstant halten eines bestimmten Wertes.

Um den Sollwert konstant zu halten muss dieser permanent mit dem Istwert, dem tatsächlich vorliegenden Wert verglichen werden. Nehmen wir uns die Heizung eines Bürogebäudes als Beispiel. Der Sollwert wird z.B. in der Zentrale der Heizungsanlage festgesetzt. 25ºC soll der Gebäudekomplex warm sein. Hier in der Zentrale laufen alle Informationen zusammen. Der Istwert kann aber nicht im Heizungskeller ermittelt werden. Hier würde die produzierte Abwärme der kompletten Heizungsanlage ein völlig falsches Bild vermitteln. Auch die Eingangshalle des Bürogebäude wäre nicht der ideale Ort zur Bestimmung der Isttemperatur (Zugluft, Einflüsse von Aussen).

Ein Ort innen im Gebäude (Büro des Chefs:-)) wäre der ideale Ort um die Solltemperatur mit der Isttemperatur abzugleichen. Eine Leitung vom Heizungkeller (Zentrale, Sollwert) muss gelegt werden. Die Temperatur im Büro des Chefs wird aufgezeichnet (Istwert) und mit dem Sollwert verglichen. Die "Leitung" wird als Regelstrecke bezeichnet, die Kontrolleinrichtung wird als Regler bezeichnet.

Störgrößen, also Prozesse die die Isttemperatur verschieben könnten sein: Fenster steht offen; viele Leute, die sich im Büro aufhalten produzieren Wärme; über Nacht sehr kalt aber dann viel Sonne, die auf den Istwert-Regler prallt....

Stellgrößen sind von der Heizungsanlage abhängig wie z.B. Wärmebildung, Wärmeabsorption (z.B. der Leitungen, der Anlage selbst, der Betonwände usw.)...Der Einfluß der Störgrößen muss berücksichtigt werden und wird vom Regler mit in die Temperaturregulation "eingerechnet".

Diese Regulationsprozesse sind recht komplex, so wundert es nicht, dass es manchmal im Sommer etwas zu kalt im Gebäude, im Winter völlig überheizt vorliegt. Umso beeindruckender ist es, dass die Regulation von Körpertemperatur, Blutzuckerspiegel, weiblichen Geschlechtshormonen usw. relativ problemlos tagtäglich abläuft. :-)